CN107393765B - 一种绝缘阻隔型高压直流继电器及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种绝缘阻隔型高压直流继电器，包括铜柱以及与铜柱两侧接触的铜片，所述铜柱的下端设置有双铁芯电磁铁，所述双铁芯电磁铁包括内铁芯、外铁芯、线圈和静铁芯；所述外铁芯的下端设置在静铁芯上端面的凹槽内，外铁芯的顶端设置有向外的延伸部，所述延伸部与静铁芯上端面间设置有大弹簧；所述内铁芯设置在外铁芯的内部并可沿轴向运动，所述内铁芯与静铁芯间设置有小弹簧，所述内铁芯的上端面设置有阻隔绝缘柱，所述阻隔绝缘柱位于铜片与铜柱的触点正下方；所述线圈安装在静铁芯内部；本发明还涉及一种绝缘阻隔型高压直流继电器的工作方式。本发明具有制造工艺简单、生产周期短、成本低、无爆炸危险等优点。

Description

一种绝缘阻隔型高压直流继电器及其工作方法
技术领域
本发明涉及继电器领域，尤其涉及一种采用新型双铁芯电磁铁驱动和绝缘阻隔分断灭弧技术的高压直流继电器。
背景技术
随着电动汽车、UPS、燃料电池、逆变器和太阳能发电系统的日益发展，对具有高压直流投切能力的功率继电器有迫切需求。
现阶段高压直流继电器触头采用桥式双触点结构，利用密封的H2、N2混合气体冷却配合磁吹技术来分断直流负载电流，其结构主要包括动触点组件和静触点组件，动、静触点共同位于一个有内腔的框架内，框架下缘与继电器的轭铁板相固定，框架上支撑有静触点组件。在目前的技术方案中，框架多为塑料材质或陶瓷材质。塑料材质框架通常与密封胶搭配对腔室进行密封处理；陶瓷材质的框架则通过陶瓷材质本身的刚性保证产品结构的刚性，并且采用陶瓷钎焊技术来保证腔室的密封性。
塑料框架搭配灌胶密封的方式生产周期短、工艺要求低、生产成本较低，但是塑料框架在长期使用中会受温度影响软化，密封胶也会受温度影响被烧焦发黄，腔室的混合气体有泄露风险；且密封胶受温度影响会热胀冷缩，密封胶与引出端之间会有缝隙，会导致爆炸事故的发生。
采用陶瓷材质框架的继电器，由于陶瓷框架本身的刚性，长时间使用只会造成陶瓷框架裂缝，而不会发生着火爆炸的危险，但采用陶瓷框架的继电器需要进行陶瓷框架与轭铁板的钎焊、引出端与陶瓷框架的钎焊，其生产周期长、生产成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种绝缘阻隔型高压直流继电器及其工作方法，具有制造工艺简单、生产周期短、成本低、无爆炸危险等优点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种绝缘阻隔型高压直流继电器，包括铜柱以及与铜柱两侧接触的铜片，其特征在于，所述铜柱的下端设置有双铁芯电磁铁，所述双铁芯电磁铁包括内铁芯、外铁芯、线圈和静铁芯；所述外铁芯的下端设置在静铁芯上端面的凹槽内，外铁芯的顶端设置有向外的延伸部，所述延伸部与静铁芯上端面间设置有大弹簧；所述内铁芯设置在外铁芯的内部并可沿轴向运动，所述内铁芯与静铁芯间设置有小弹簧，所述内铁芯的上端面设置有阻隔绝缘柱，所述阻隔绝缘柱位于铜片与铜柱的触点正下方；所述线圈安装在静铁芯内部。
所述铜柱的上端设置有绝缘件，所述绝缘件内设置有与所述阻隔绝缘柱相配合的灭弧垫圈。
所述灭弧垫圈为软质绝缘材料。
所述外铁芯的延伸部上设置有与所述铜片相契合的弯曲面。
所述内铁芯的下端与外铁芯的底部设置有相互配合的台阶结构。
所述内铁芯的下端设置有用于容纳小弹簧的凹槽。
所述大弹簧为压缩弹簧。
所述小弹簧为压缩弹簧。
所述阻隔绝缘柱采用硬质绝缘材料。
一种绝缘阻隔型高压直流继电器的工作方法，其特征在于，包括以下三种状态，
正常通流状态：双铁芯电磁铁的线圈长时通流，内铁芯与外铁芯的下端与静铁芯贴合，大弹簧与小弹簧处于压缩状态，阻隔绝缘柱位于铜片与铜柱的触点正下方，铜片与铜柱多点接触；
直流分断过程：双铁芯电磁铁的线圈断电，外铁芯受到大弹簧的作用向上运动，外铁芯顶端的延伸部推开铜片使得铜片与铜柱初步分离形成间隙，然后内铁芯受到小弹簧的作用带动阻隔绝缘柱向上运动，绝缘阻隔柱穿过间隙进入灭弧垫圈内将铜片与铜柱完全阻隔开，完成电流分断；
合闸过程：双铁芯电磁铁的线圈通电，在电磁相互作用下，内铁芯带动阻隔绝缘柱以及小弹簧向下运动，阻隔绝缘柱运动至触点下方后，内铁芯连同外铁芯一起向下运动至静铁芯底部，铜片在弹性能的作用下回复至与铜柱多点接触状态，完成两极通流。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、工作电压高，可达400V以上，使用寿命长；
2、分断后耐压高，分断灭弧速度快速可靠；
3、生产工艺简单，安装和拆卸方便。
附图说明
图1是本发明一实施例的整体结构剖面示意图。
图中：1-灭弧垫圈2-铜片3-外铁芯4-大弹簧5-静铁芯6-线圈7-铜柱8-阻隔绝缘柱9-内铁芯10-小弹簧。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
请参照图1，本发明提供一种绝缘阻隔型高压直流继电器，包括铜柱7以及与铜柱7两侧接触的铜片2，所述铜柱7和铜片2为绝缘阻隔型高压直流继电器的两极；优选的，铜片2为多齿弹片，与铜柱多点接触。
于本实施例中，所述铜柱7的下端设置有双铁芯电磁铁，所述双铁芯电磁铁包括内铁芯9、外铁芯3、线圈6和静铁芯5；所述外铁芯3的下端设置在静铁芯9上端面的凹槽内，外铁芯3的顶端设置有向外的延伸部，所述延伸部与静铁芯5上端面间设置有处于压缩状态的大弹簧4为外铁芯3提供向上的弹力，大弹簧4直接套设在外铁芯3的周部；所述内铁芯9设置在外铁芯3的内部并可相对于外铁芯3作沿轴向的运动，所述内铁芯9与静铁芯5间设置有处于压缩状态的小弹簧10为内铁芯9提供向上的弹力，优选的，为了避免小弹簧10的脱落，内铁芯9的下端设置有用于容纳小弹簧10的凹槽；所述内铁芯9的上端面设置有采用硬质绝缘材料制成的阻隔绝缘柱8，所述阻隔绝缘柱8位于铜片2与铜柱7的触点正下方，在阻隔绝缘柱8向上运动的过程中可直接穿过铜片2与铜柱7之间的间隙；所述线圈6安装在静铁芯5内部，在线圈6通电的状态下为内铁芯9和外铁芯3提供吸合力，使其向下运动至静铁芯5的底部。
于本实施例中，所述铜柱7的上端设置有绝缘件，所述绝缘件内设置有与所述阻隔绝缘柱8相配合采用软质绝缘材料制成的灭弧垫圈1；阻隔绝缘柱8穿过间隙后快速进入灭弧垫圈1将铜片2与铜柱7完全阻隔开，完成电流分断。
于本实施例中，所述外铁芯3的延伸部上设置有与所述铜片2相契合的弯曲面，在外铁芯3向上运动推开铜片2的过程中减少对铜片2的磨损，延长断路器的使用寿命。
于本实施例中，所述内铁芯9的下端与外铁芯3的底部设置有相互配合的台阶结构；在内铁芯9向下运动的过程中可利用该台阶结构带动外铁芯3下降，在外铁芯3向上运动的过程中可利用该台阶结构带动内铁芯9上升。
一种绝缘阻隔型高压直流继电器的工作方法，其特征在于，包括以下三种状态，
正常通流状态：双铁芯电磁铁的线圈6长时通流，内铁芯9与外铁芯3的下端与静铁芯5贴合，大弹簧4与小弹簧10处于压缩状态，阻隔绝缘柱8位于铜片2与铜柱7的触点正下方，铜片2与铜柱7多点接触；
直流分断过程：双铁芯电磁铁的线圈6断电，外铁芯3受到大弹簧4的作用向上运动，外铁芯3顶端的延伸部推开铜片2使得铜片2与铜柱7初步分离形成间隙，然后内铁芯9受到小弹簧10的作用带动阻隔绝缘柱8向上运动，绝缘阻隔柱8穿过间隙进入灭弧垫圈1内将铜片2与铜柱7完全阻隔开，完成电流分断；
合闸过程：双铁芯电磁铁的线圈6通电，在电磁相互作用下，内铁芯9带动阻隔绝缘柱8以及小弹簧10向下运动，阻隔绝缘柱8运动至触点下方后，内铁芯9连同外铁芯3一起向下运动至静铁芯5底部，铜片2在弹性能的作用下回复至与铜柱7多点接触状态，完成两极通流。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种绝缘阻隔型高压直流继电器，包括铜柱(7)以及与铜柱(7)两侧接触的铜片(2)，其特征在于，所述铜柱(7)的下端设置有双铁芯电磁铁，所述双铁芯电磁铁包括内铁芯(9)、外铁芯(3)、线圈(6)和静铁芯(5)；所述外铁芯(3)的下端设置在静铁芯(5)上端面的凹槽内，外铁芯(3)的顶端设置有向外的延伸部，所述延伸部与静铁芯(5)上端面间设置有大弹簧(4)；所述内铁芯(9)设置在外铁芯(3)的内部并可沿轴向运动，所述内铁芯(9)与静铁芯(5)间设置有小弹簧(10)，所述内铁芯(9)的上端面设置有阻隔绝缘柱(8)，所述阻隔绝缘柱(8)位于铜片(2)与铜柱(7)的触点正下方；所述线圈(6)安装在静铁芯(5)内部；所述铜柱(7)的上端设置有绝缘件，所述绝缘件内设置有与所述阻隔绝缘柱(8)相配合的灭弧垫圈(1)；所述外铁芯(3)的延伸部上设置有与所述铜片(2)相契合的弯曲面。
2.根据权利要求1所述的一种绝缘阻隔型高压直流继电器，其特征在于，所述灭弧垫圈(1)为软质绝缘材料。
3.根据权利要求1所述的一种绝缘阻隔型高压直流继电器，其特征在于，所述内铁芯(9)的下端与外铁芯(3)的底部设置有相互配合的台阶结构。
4.根据权利要求1所述的一种绝缘阻隔型高压直流继电器，其特征在于，所述内铁芯(9)的下端设置有用于容纳小弹簧(10)的凹槽。
5.根据权利要求1所述的一种绝缘阻隔型高压直流继电器，其特征在于，所述大弹簧(4)为压缩弹簧。
6.根据权利要求1所述的一种绝缘阻隔型高压直流继电器，其特征在于，所述小弹簧(10)为压缩弹簧。
7.根据权利要求1所述的一种绝缘阻隔型高压直流继电器，其特征在于，所述阻隔绝缘柱(8)采用硬质绝缘材料。
8.一种基于权利要求1所述的绝缘阻隔型高压直流继电器的工作方法，其特征在于，包括以下三种状态，
正常通流状态：双铁芯电磁铁的线圈(6)长时通流，内铁芯(9)与外铁芯(3)的下端与静铁芯(5)贴合，大弹簧(4)与小弹簧(10)处于压缩状态，阻隔绝缘柱(8)位于铜片(2)与铜柱(7)的触点正下方，铜片(2)与铜柱(7)多点接触；
直流分断过程：双铁芯电磁铁的线圈(6)断电，外铁芯(3)受到大弹簧(4)的作用向上运动，外铁芯(3)顶端的延伸部推开铜片(2)使得铜片(2)与铜柱(7)初步分离形成间隙，然后内铁芯(9)受到小弹簧(10)的作用带动阻隔绝缘柱(8)向上运动，绝缘阻隔柱(8)穿过间隙进入灭弧垫圈(1)内将铜片(2)与铜柱(7)完全阻隔开，完成电流分断；
合闸过程：双铁芯电磁铁的线圈(6)通电，在电磁相互作用下，内铁芯(9)带动阻隔绝缘柱(8)以及小弹簧(10)向下运动，阻隔绝缘柱(8)运动至触点下方后，内铁芯(9)连同外铁芯(3)一起向下运动至静铁芯(5)底部，铜片(2)在弹性能的作用下回复至与铜柱(7)多点接触状态，完成两极通流。
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