CN108198728A - 一种真空开关触头结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种真空开关触头结构，包括一对触头片、一对触头杯和一对导电杆，其中，一对触头杯对称布置，且互为镜像；触头杯为伞状结构，且在其侧壁上沿其周向方向均布有若干个通透的螺旋式槽隙；触头片与触头杯的杯口表面连接，导电杆与触头杯的杯底连接；本发明中的真空开关触头结构，增强了触头间隙间的横向磁场，减弱了触头槽隙对电弧运动的减缓作用，更有利于电弧在触头表面的旋转运动，可进一步减轻电弧对触头的烧蚀甚至金属熔化导致槽隙被填充的情况，提高了真空灭弧室开断电流的可靠性。

Description

一种真空开关触头结构

技术领域

本发明属于电器技术领域，涉及用于真空断路器中的真空灭弧室，具体涉及一种真空开关触头结构。

背景技术

真空灭弧室是真空断路器的核心部件，担任着开断电流的重要任务，其中触头作为电弧的直接承载部件，更是直接影响着真空灭弧室的开断性能，因此，触头的结构设计尤为重要。目前，横向磁场触头以其结构简单，导通电阻小等优点得到了广泛应用，其主要结构有杯状横磁触头结构、螺旋槽触头结构和万字型触头结构，三种结构的触头也更有优缺。杯状横磁触头结构最简单，导通电阻最小，但其横向磁场略有不足；螺旋槽触头横向磁场强，有利于电弧在触头表面做旋转运动，缺点是电弧运动至槽隙时横向磁场较弱，易导致电弧沿槽隙运动，对触头产生过度烧蚀，甚至填充槽隙，改变原有结构的电流路径，进而影响横向磁场对电弧的驱动作用，降低真空灭弧室的开断能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种真空开关触头结构，克服了现有的触头结构中，电弧运动至槽隙时横向磁场较弱，易导致电弧沿槽隙运动，对触头产生过度烧蚀，甚至填充槽隙，改变原有结构的电流路径，进而影响横向磁场对电弧的驱动作用，降低真空灭弧室的开断能力的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种真空开关触头结构，包括一对触头片、一对触头杯和一对导电杆，其中，一对触头杯对称布置，且互为镜像；触头杯为伞状结构，且在其侧壁上沿其周向方向均布有若干个通透的螺旋式槽隙；触头片与触头杯的杯口表面连接，导电杆与触头杯的杯底连接。

优选地，所述螺旋式槽隙沿其径向方向开设。

优选地，所述螺旋式槽隙的螺旋线采用的是阿基米德螺旋线。

优选地，所述螺旋式槽隙的数量为3-5个。

优选地，触头片朝向两个触头杯之间间隙的一端面开设有倒角。

优选地，导电杆与触头杯相连接的一端端部开设有倒角，且其中心位置设置有圆柱结构，其中，圆柱结构与触头杯杯底预留的定位孔相配合；导电杆该端端部的表面与触头杯的杯底表面相接触。

优选地，所述触头杯放置在支撑件中，所述支撑件为碗状结构，其底部与导电杆连接，其上端端面与触头片连接。

与现有技术相比，本发明具有以下的优点：

1、本发明中的真空开关触头结构，优化了触头间隙间的横向磁场，减弱了触头槽隙对电弧运动的减缓作用，减小了电弧的径向受力，更有利于电弧在触头表面的旋转运动，可进一步减轻电弧对触头的烧蚀喷溅，甚至金属熔化导致槽隙被填充的情况，提高了真空灭弧室开断电流的可靠性。

2、本发明中的真空开关触头在触头片和导电杆等部件的边缘均进行了圆角处理，可对触头间的电场分布起到优化作用，避免尖峰电场的出现。

3、本发明中的真空开关触头在导电杆与触头片之间安装有支撑件，增强了触头结构的强度，可有效避免合闸压力对触头结构所产生的变形，且支撑件位于触头杯外侧，材料采用导电性能差的不锈钢材料，减弱了支撑件对触头间横向磁场的影响。

附图说明

图1是本发明涉及的触头结构示意图；

图2是本发明涉及的触头结构安装示意图；

图3是导电杆的结构示意图；

图4是触头杯的结构示意图；

图5是支撑件的结构示意图；

图6是触头片的结构示意图；

图7是本发明一种真空开关触头结构一个直径为48mm的实例所产生的切向磁场和径向磁场能力随开距变化的仿真结果；

图8是相同尺寸下传统杯状触头所产生的切向磁场和径向磁场能力随开距变化的仿真结果；

其中，1、触头片2、触头杯3、导电杆4、支撑件201、槽隙。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进一步详细说明。

如图1、图2所示，本发明提供的一种真空开关触头结构，包括一对触头片1、一对触头杯2、一对导电杆3和一对支撑件4，其中，一对触头杯2相对布置，且互为镜像；触头片1的一端面与触头杯2的杯口表面焊接连接，触头片1的另一端面设置有圆角或倒角，且该端面朝向两个触头杯2之间的间隙一侧，其目的是优化触头表面的电场分布，避免尖峰电场的出现。

如图3所示，一对导电杆3分别焊接在一对触头杯2的杯底外侧，导电杆3与触头杯2的杯底焊接一侧的边缘设有圆角处理，且在此侧设有突出的小圆柱，焊接时小圆柱插入触头杯2的杯底预留的定位孔中，保证导电杆3与触头杯2的焊接精度与结构强度。

同时，为了提高触头的整体强度，确保触头在承受合闸力时不发生形变，一对不锈钢材料的支撑件4分别焊接在导电杆3与触头片1之间；触头杯2放置在支撑件4中。

如图4所示，所述触头杯2为伞状结构，在其侧壁上沿其周向方向均布有若干个阿基米德螺旋线形状的槽隙，当开断电流时，电流流经触头杯，螺旋向上的触头结构会使电流产生环向分量，环向的电流路径可在触头间隙中产生与弧柱垂直的横向磁场，驱动电弧在触头片表面做高速旋转运动，减轻集聚型电弧对触头表面的局部烧蚀，加快电弧能量在触头表面均匀的耗散，提高真空灭弧室的开断能力与开断寿命。

通过调节螺旋槽隙的数量、槽隙宽度等参数，可对电流流经的路径进行调整，从而改变电流的环向分量，改变触头间隙横向磁场的大小与分布，对电弧的形态与运动进行调控，一般情况下螺旋槽隙的数量可设为3-5个。

如图5所示，支撑件4为碗状结构，所述支撑件4的小端与导电杆3的一端焊接连接，支撑件4的大端与触头片1的背面焊接连接，同时，触头片1的外径大于与之焊接的触头杯2的杯口的直径，便于支撑件4与触头片1的焊接。

如图6所示，触头片1作为起弧和燃弧的承载部件，其形状可采用圆形或环形。

图7是本发明一种真空开关触头结构一个直径为48mm的实例所产生的切向磁场和径向磁场能力随开距变化的仿真结果；

图8是相同尺寸下传统杯状触头所产生的切向磁场和径向磁场能力随开距变化的仿真结果；

由两幅仿真结果图中可得，本发明触头结构与传统杯状触头结构相比，在径向磁场大致相同的情况下，切向磁场的大小减小了约30％-80％，大大减小了径向力对弧柱的影响，优化了电弧的旋转运动，可减轻电弧对触头的过度烧蚀与喷溅，避免熔化金属对触头槽隙结构的填充，保证触头结构的完整性，提高真空灭弧室开断电流的可靠性。

其中，Bt和Br分别是弧柱中的平均切向磁场和平均径向磁场。

上面结合附图对本发明的实施例进行了详细的描述，但本发明并不局限于上述具体实施方式，上述实施例仅是示意性的，并非限制性的，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围内，还可做出多种改变，这些均应落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种真空开关触头结构，其特征在于：包括一对触头片(1)、一对触头杯(2)和一对导电杆(3)，其中，一对触头杯(2)对称布置，且互为镜像；触头杯(2)为伞状结构，且在其侧壁上沿其周向方向均布有若干个通透的螺旋式槽隙(201)；触头片(1)与触头杯(2)的杯口表面连接，导电杆(3)与触头杯(2)的杯底连接。

2.根据权利要求1所述的一种真空开关触头结构，其特征在于：所述螺旋式槽隙(201)沿其径向方向开设。

3.根据权利要求1所述的一种真空开关触头结构，其特征在于：所述螺旋式槽隙(201)的螺旋线采用的是阿基米德螺旋线。

4.根据权利要求1所述的一种真空开关触头结构，其特征在于：所述螺旋式槽隙(201)的数量为3-5个。

5.根据权利要求1所述的一种真空开关触头结构，其特征在于：触头片(1)朝向两个触头杯(2)之间间隙的一端面开设有倒角。

6.根据权利要求1所述的一种真空开关触头结构，其特征在于：导电杆(3)与触头杯(2)相连接的一端端部开设有倒角，且其中心位置设置有圆柱结构，其中，圆柱结构与触头杯(2)杯底预留的定位孔相配合；导电杆(3)该端端部的表面与触头杯(2)的杯底表面相接触。

7.根据权利要求1所述的一种真空开关触头结构，其特征在于：所述触头杯(2)放置在支撑件(4)中，所述支撑件(4)为碗状结构，其底部与导电杆(3)连接，其上端端面与触头片(1)连接。