CN104916474B - 一种永磁接触器灭弧装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种永磁接触器灭弧装置，包括：垂直立柱、滚轮、导轨、氧化铝陶瓷片、陶瓷片固定装置、电磁操纵机构、第二永磁体、动触头、静触头和绝缘体；其中，陶瓷片固定装置将氧化铝陶瓷片连接至用于控制氧化铝陶瓷片的运动的电磁操纵机构；而且氧化铝陶瓷片沿导轨运动；而且，氧化铝陶瓷片被布置在动触头和静触头之间；其中，氧化铝陶瓷片的两侧分别固定有一个垂直立柱，氧化铝陶瓷片的上表面装有两个固定的滚轮；当滚轮运动到动触头下方时，动触头被抬高的高度大于氧化铝陶瓷片的厚度，以防止氧化铝陶瓷片与动触头产生摩擦；绝缘体固定在静触头上，而且第二永磁体固定在绝缘体上；第二永磁体位于动触头下方而且与动触头隔开。

Description

一种永磁接触器灭弧装置

技术领域

本发明涉及接触器灭弧领域，更具体地说，本发明涉及一种永磁接触器灭弧装置。

背景技术

接触器按主回路通断的电流，可分为直流接触器和交流接触器。接触器分断电弧过程即是接触器的动触头、静触头从闭合状态到断开状态的过程。此时，动触头与静触头间将产生放电现象。如果此时产生的电流很大，动触头与静触头间就会产生电弧。由此产生了灭弧问题。

目前主要的灭弧装置有：简单开断、磁吹灭弧、纵缝灭弧、绝缘栅片灭弧、石英砂灭弧、真空灭弧等。其中真空灭弧装置发展较快，得到了较为广泛的应用，其他灭弧方法也都能实现不同容量接触器的灭弧，也得到市场的认可。

简单灭弧装置的结构比较简单，生产成本也比较低，其灭弧原理是依靠触头分开时的机械拉长，这会使触头闭合时产生较大的机械振动，触头烧蚀较为严重。磁吹灭弧的原理是：利用流过导电回路或特制线圈的电流在燃弧区产生磁场，使电弧迅速移动和拉长实现的，其缺点是当铁心不饱和时，如果磁吹线圈开断大电流时产生的磁场适当，则在开断小电流时将因电动力过小而引起吹弧困难。纵缝灭弧其原理为：利用磁吹线圈产生的磁场将电弧驱入耐弧绝缘材料(石棉、水泥、陶土等)制成的具有纵缝的灭弧室中进行灭弧。绝缘栅片灭弧、石英砂灭弧、真空灭弧等都有其缺点，主要是会增加接触器的体积和生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够减小接触器的体积并且降低接触器的生产成本的永磁接触器灭弧装置。由于现有的灭弧装置都或多或少会增加接触器的体积，使接触器的小型化变的困难，同时也会增加产品的生产成本，而本发明可以减小接触器的体积，并且降低接触器的生产成本。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种永磁接触器灭弧装置，其特征在于包括：垂直立柱、滚轮、导轨、陶瓷片、陶瓷片固定装置、电磁操纵机构、第二永磁体、动触头、静触头和绝缘体；其中，陶瓷片固定装置将陶瓷片连接至用于控制陶瓷片的运动的电磁操纵机构；而且陶瓷片沿导轨运动；而且，陶瓷片被布置在动触头和静触头之间；其中，陶瓷片的两侧分别固定有一个垂直立柱，陶瓷片的上表面装有两个固定的滚轮；当滚轮运动到动触头下方时，动触头被抬高的高度大于陶瓷片的厚度，以防止陶瓷片与动触头产生摩擦；绝缘体固定在静触头上，而且第二永磁体固定在绝缘体上；第二永磁体位于动触头下方而且与动触头隔开。

优选地，所述陶瓷片是氧化铝陶瓷片。

优选地，第二永磁体顶端与动触头之间的距离根据动触头和静触头之间所需的压力来调节。

优选地，第二永磁体顶端与动触头之间的距离大于动触头和静触头断开后的动触头和静触头之间的距离。

优选地，动触头和静触头的表面固定有铁片。

优选地，电磁操纵机构由动铁心、反力弹簧、第一永磁体、线圈和静铁心组成。

优选地，动铁心与静铁心相对隔开布置，反力弹簧的一端固定连接在动铁心上，反力弹簧的另一端连接第一永磁体，第一永磁体固定连接在静铁心上，而且线圈与第一永磁体耦合。

优选地，当电磁操纵机构通电时，线圈所产生的磁场极性方向与第一永磁体的相反，以削弱第一永磁体对动铁心的吸力，使得连接动铁心的反力弹簧的弹力大于第一永磁体的吸力，使得动铁心被释放，从而使得陶瓷片及滚轮开始运动。

优选地，第二永磁体的材料为稀土永磁材料钕铁硼。

本发明未使用传统的灭弧方式，而是基于电弧产生的原理采用氧化铝陶瓷片来阻断动静触点之间电弧的产生；区别于传统动触头的控制方式，本发明使用电磁操纵机构控制氧化铝陶瓷片的运动，从而间接控制动触头的运动。不同于传统接触器动触头的控制方式，本发明动触头闭合时的动力来源于永磁铁。由此，本发明省去了传统接触器为了灭弧所采用的各种复杂的装置，同时能够减小接触器的体积，提高灭弧效率，节约接触器的生产成本。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的永磁接触器灭弧装置的侧视结构图。

图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的永磁接触器灭弧装置的另一侧视局部结构图。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。

本发明使用电磁操纵机构控制氧化铝陶瓷片的运动，同时间接控制动静触头的分离与闭合；使用氧化铝陶瓷片阻断触点间电弧的产生；使用永磁体作为动静触头闭合时动力的来源。

图1和图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的永磁接触器灭弧装置的不同侧视结构图。

如图1和图2所示，根据本发明优选实施例的永磁接触器灭弧装置包括：垂直立柱1、滚轮2、导轨3、陶瓷片(优选地，如图1和图2所示的氧化铝陶瓷片4)、陶瓷片固定装置5、电磁操纵机构(例如，电磁操纵机构包括动铁心6、反力弹簧7、第一永磁体8、线圈9和静铁心10)、第二永磁体11、动触头12、静触头13和绝缘体15。

其中，陶瓷片固定装置5将固定氧化铝陶瓷片4连接至由动铁心6、反力弹簧7、第一永磁体8、线圈9和静铁心10组成的用于控制氧化铝陶瓷片的运动的电磁操纵机构；而且氧化铝陶瓷片4能够在导轨3上运动。

对于，电磁操纵机构的具体结构示例，例如，动铁心6与静铁心10相对隔开布置，反力弹簧7的一端固定连接在动铁心6上，反力弹簧7的另一端连接第一永磁体8，第一永磁体8固定连接在静铁心10上，而且线圈9与第一永磁体8耦合。

而且，氧化铝陶瓷片4被布置在动触头12和静触头13之间；其中，氧化铝陶瓷片4的两侧分别固定有一个垂直立柱1，氧化铝陶瓷片4的上表面装有两个固定的滚轮2；当滚轮2运动到动触头12下方时，动触头12被抬高的高度略大于氧化铝陶瓷片4的厚度，由此防止氧化铝陶瓷片4与动触头12产生摩擦。

绝缘体15固定在静触头13上，而且第二永磁体11固定在绝缘体15上。由于所使用的永磁体导电，动静触头也是导体，为防止永磁体与动触头之间产生电弧，故可以在永磁体与静触头之间加一块绝缘体15。

第二永磁体11位于动触头12下方而且与动触头12隔开。而且优选地，第二永磁体11顶端与动触头12之间的距离可根据两触点(动触头12和静触头13)之间所需的压力来调节，但是该距离优选地应大于断开后两触点(动触头12和静触头13)之间的距离，防止触点在闭合时与永磁体发生碰撞，造成损坏。

若动静触头材料不是铁，则可以在动静触头的表面固定一块铁片，同样可以实现此功能。电磁操纵机构用来控制氧化铝陶瓷片的运动，氧化铝陶瓷片是在导轨上运动，而氧化铝陶瓷片与电磁操纵机构是由固定陶瓷片的装置与其连接。

具体地，电弧熄灭过程即是触头间隙中的介质恢复强度高于触头间隙中的恢复电压过程。电弧过零后重燃的发生与否，主要取决于介质恢复强度的上升速度与恢复电压的上升速度之间的竞争过程，而零后介质恢复过程与零前的电弧运动过程密切相关。本发明采用的灭弧原理与其相同，但与传统的灭弧装置所不同的是本发明在触头间隙之间平放入一片氧化铝陶瓷片，氧化铝陶瓷具有良好的电绝缘性能，在高温下的电绝缘性能尤为突出，每毫米厚度可耐电压8000V以上，其介质恢复强度远高于空气。传统接触器是有电磁操纵机构控制触头运动，本发明与其不同，动触头的动作不再由电磁操纵机构控制，而是由永磁体控制，永磁体可采用稀土永磁材料钕铁硼，其具有产生的磁场强度大、矫顽力强、基本无退磁现象、性能稳定可靠等特点。

可以看出，本发明与现有技术的不同之处包括：

I、传统的电磁操纵机构是用来控制触头的开通与关断，在本发明中电磁操纵机构不再直接控制触头的运动，而用来控制氧化铝陶瓷片的运动，并且本发明中的电磁操纵机构是新型的永磁操纵机构，其结构简单、零部件少、几乎没有噪音、受电网电压波动影响小且节能效果显著，具有非常高的可靠性，同时所需的操作电能非常小，并可实现免维护运行。

II、触头的运动是由电磁操纵结构间接控制，当接触器触点断开时，其动作过程为：电磁操纵机构通电，线圈所产生的磁场极性方向与永磁体的相反，消弱了永磁体对动铁心的吸力，使得位于动铁心上的反力弹簧的弹力大于永磁体的吸力，动铁心被释放，与其相连的陶瓷片及滚轮开始运动，当位于陶瓷片上方的滚轮与动触头接触(图1中的标号14示意地标出了接触点14)时，此时，氧化铝陶瓷片已到达两触点之间的缝隙处，由于滚轮高于其平面一部分，故其继续运动时会使得动触头抬起，两触点分离，与此同时氧化铝陶瓷片插入两处点之间，使电弧无法产生。

III、当接触器触点闭合时，其动作过程为：电磁操纵机构通电，线圈所产生的磁场极性方向与永磁体的相同，增强了永磁体对动铁心的吸力，使得位于动铁心上的反力弹簧的弹力小于永磁体的吸力，动铁心被吸回，此时，与其相连的陶瓷片及滚轮开始返回，当位于陶瓷片上方的滚轮与动触头分离时，氧化铝陶瓷片也离开了两触点之间的位置，与此同时，动触头在永磁体吸力的作用下开始闭合，由于两触点之间的间隙很小，故其闭合时，其机械振动非常小，并且速度很快。

电弧熄灭过程即是触头间隙中的介质恢复强度高于触头间隙中的恢复电压过程。电弧过零后重燃的发生与否，主要取决于介质恢复强度的上升速度与恢复电压的上升速度之间的竞争过程，而零后介质恢复过程与零前的电弧运动过程密切相关。通过增强两触点之间的介质恢复强度来达到灭弧的目的，并且由于在两触点之间采用了永磁体作为吸合动力，并且两处点之间的距离非常小，故接触器在闭合时，其触点产生的机械振动会非常小，防止由于机械振动所造成的触头的损坏，增大了触点的寿命。同时由于不需要灭弧室等一系列装置，使得接触器的体积及成本下降。

总之，本发明具有如下优势：第一，使用永磁操纵机构，使得整个接触器的耗能降低，并且提高了接触器的的可靠性，同时所需的操作电能非常小，可实现免维护运行；第二，两触点之间的介质不再只是空气，而是由氧化铝陶瓷片和空气共同构成的介质，增强了两触点之间的介质恢复强度；第三，改变了以往使用电磁操纵机构直接控制动触头的方式，采用电磁操纵机构间接控制动触头的方式，同时，动触头与静触头之间的闭合采用永磁体来控制，触点之间的压力可由永磁体与动触头之间的距离来调节，改变了原先由电磁力控制的方式。

本发明的积极效果包括但不限于：省略了灭弧室的设计，减小了接触器的体积，同时提高了接触器的稳定性，并且降低了其生产成本。

此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种永磁接触器灭弧装置，其特征在于包括：垂直立柱、滚轮、导轨、陶瓷片、陶瓷片固定装置、包括第一永磁体的电磁操纵机构、第二永磁体、动触头、静触头和绝缘体；其中，陶瓷片固定装置将陶瓷片连接至用于控制陶瓷片的运动的电磁操纵机构；而且陶瓷片沿导轨运动；而且，陶瓷片被布置在动触头和静触头之间；其中，陶瓷片的两侧分别固定有一个垂直立柱，陶瓷片的上表面装有两个固定的滚轮；当滚轮运动到动触头下方时，动触头被抬高的高度大于陶瓷片的厚度，以防止陶瓷片与动触头产生摩擦；绝缘体固定在静触头上，而且第二永磁体固定在绝缘体上；第二永磁体位于动触头下方而且与动触头隔开，第二永磁体顶端与动触头之间的距离根据动触头和静触头之间所需的压力来调节。

2.根据权利要求1所述的永磁接触器灭弧装置，其特征在于，所述陶瓷片是氧化铝陶瓷片。

3.根据权利要求1或2所述的永磁接触器灭弧装置，其特征在于，第二永磁体顶端与动触头之间的距离大于动触头和静触头断开后的动触头和静触头之间的距离。

4.根据权利要求1或2所述的永磁接触器灭弧装置，其特征在于，动触头和静触头的表面固定有铁片。

5.根据权利要求1或2所述的永磁接触器灭弧装置，其特征在于，电磁操纵机构还包括动铁心、反力弹簧、线圈和静铁心。

6.根据权利要求5所述的永磁接触器灭弧装置，其特征在于，动铁心与静铁心相对隔开布置，反力弹簧的一端固定连接在动铁心上，反力弹簧的另一端连接第一永磁体，第一永磁体固定连接在静铁心上，而且线圈与第一永磁体耦合。

7.根据权利要求5所述的永磁接触器灭弧装置，其特征在于，当电磁操纵机构通电时，线圈所产生的磁场极性方向与第一永磁体的相反，以削弱第一永磁体对动铁心的吸力，使得连接动铁心的反力弹簧的弹力大于第一永磁体的吸力，使得动铁心被释放，从而使得陶瓷片及滚轮开始运动。

8.根据权利要求1或2所述的永磁接触器灭弧装置，其特征在于，第二永磁体的材料为稀土永磁材料钕铁硼。