CN110729151B - 一种真空灭弧室触头、真空灭弧室和真空断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真空灭弧室触头、真空灭弧室和真空断路器，真空灭弧室触头包括：导电杆，其上设有具有中空腔的触头座；触头片，固定在触头座的端面上；支撑体，设置在触头座底和触头片之间，用于支撑触头片；所述支撑体包括支撑体主体，在导电杆延伸方向上，所述支撑体主体两端面中的至少一个上设有绝缘层，绝缘层的设置可避免流过导电杆的电流从支撑体流过，与现有技术中部分电流从支撑体上流过相比，增大了触头上的环形电流，提高了触头上环形电流产生的磁场，从而增强真空灭弧室的消弧能力，解决了现有技术中真空灭弧室触头容易烧蚀的问题。

Description

一种真空灭弧室触头、真空灭弧室和真空断路器

技术领域

本发明涉及高压电器领域，特别是涉及到了一种真空灭弧室触头、真空灭弧室和真空断路器。

背景技术

真空灭弧室是真空开关的核心元件，担负着切断电弧的任务，电弧的控制和熄灭与真空灭弧室的触头对磁场的控制密切相关，目前的磁场控制技术主要有纵磁结构和横磁结构，其中的纵磁结构通过触头结构的设计产生环向电流，进而产生与电弧电流平行的纵向磁场，使真空电弧更加均匀，减少了真空电弧的集聚，减轻电弧对触头表面的烧蚀，具有较强开断能力，目前占据了较主流的地位。

纵磁结构的真空灭弧室主要为杯状纵磁触头和线圈式纵磁触头，它们的基本原理相同，都是利用触头的设计产生环向电流，进而产生纵向磁场控制电弧保持在离散态。授权公告号为CN2752943Y的中国实用新型专利公开了一种高压真空灭弧室纵向磁场触头，包括依次装配的导电杆、线圈、支撑、导电片、触头片。线圈包括一底盘，底盘上有直径和底盘相同的圆环，底盘和圆环相当于触头座。电流主要在线圈的环中流过，电流流过时在两个线圈中的流向相同，可在触头打开的空间中产生强的纵向磁场，此纵向磁场保证在大开距下对真空电弧进行很好的控制。支撑对触头片起到较好的支撑作用，避免触头片凹陷变形。杯状纵磁触头与上述高压真空灭弧室纵向磁场触头的结构类似，只是触头座为杯状结构。

授权公告号为CN203983146U、授权公告日为2014.12.03的中国实用新型专利公开了真空灭弧室及其电极和杯状横磁触头结构，其中真空灭弧室包括绝缘外壳和动、静电极，动电极包括动导电杆和固定设置在其上的杯状横磁触头，静电极包括静导电杆和固定设置在其上的杯状横磁触头，杯状横磁触头包括横磁触头杯和固定在横磁触头杯口沿上的环形触头片，所述横磁触头杯的周壁上沿周向均布有三个斜槽，横磁触头杯内设置有触头片支撑件，上述横向触头杯相当于触头座。

综上所述，无论是纵磁结构还是横磁结构，只要是通过环向电流产生磁场的真空灭弧室触头中均需要设置支撑体来支撑触头片，避免触头片凹陷变形。现有支撑体材料为不锈钢或铁磁体，虽然不锈钢或铁的导电率小于主导电回路的铜材质，但是经过研究发现，由于支撑体的导电回路比杯状或线圈的主环形回路短，在开断时仍有一部分电流从支撑体流过，分担了一部分设计上想从环形触头回路流过的电流，降低了环形电流产生的磁场，从而降低真空灭弧室的消弧能力，开断大电流时真空灭弧室触头容易烧蚀，不利于真空灭弧室开断大电流。

发明内容

本发明的目的在于提供一种真空灭弧室触头，以解决现有技术中真空灭弧室触头容易烧蚀的问题；本发明的目的还在于提供一种真空灭弧室，以解决现有技术中真空灭弧室不利于开断大电流的问题；本发明的目的还在于提供一种真空断路器，以解决现有技术中真空断路器不利于开断大电流的问题。

本发明的真空灭弧室触头采用如下技术方案：

真空灭弧室触头包括：导电杆，其上设有具有中空腔的触头座；触头片，固定在触头座的端面上；支撑体，设置在触头座底和触头片之间，用于支撑触头片；所述支撑体包括支撑体主体，在导电杆延伸方向上，所述支撑体主体两端面中的至少一个上设有绝缘层。

本发明的有益效果是：支撑体主体可以用不锈钢或铁磁体等机械强度较好的材料制成，以对触头片起到很好的支撑作用，避免触头片凹陷变形；而绝缘层的设置可避免流过导电杆的电流从支撑体流过，与现有技术中部分电流从支撑体上流过相比，增大了触头上的环形电流，提高了触头上环形电流产生的磁场，从而增强真空灭弧室的消弧能力，解决了现有技术中真空灭弧室触头容易烧蚀的问题。

作为优选的技术方案，所述绝缘层设置在支撑体主体的靠近触头座底的一端，所述触头座底上设有定位凹槽，所述支撑体主体与定位凹槽的槽侧壁之间具有间隔。

有益效果：定位凹槽能对支撑体起到一定的定位作用，同时支撑体与定位凹槽的槽侧壁之间的间隔能避免支撑体与触头座导电接触。

作为优选的技术方案，所述支撑体的纵截面为工字形，支撑体上具有两个相互平行的水平部分和连接两平行部分的竖直部分，两水平部分的直径不同，所述绝缘层设置在小直径的水平部分上，大直径的水平部分的直径小于触头座的内径。

有益效果：这样支撑体除具有较好的支撑作用外，支撑体的各部分均不与触头座接触，进一步保证了触头座与支撑体之间的电绝缘性。

作为优选的技术方案，所述绝缘层为陶瓷涂层。

有益效果：陶瓷材料的耐高温性能及绝缘性能均较好，能更好的满足使用要求。

作为优选的技术方案，所述绝缘层的厚度为0.1~1mm。

有益效果：绝缘层的厚度设置能保证其既起到电绝缘作用，又基本不影响真空灭弧室触头的总体结构和支撑体的支撑强度。

作为优选的技术方案，所述触头片和触头座之间还设有导电片，所述导电片为碟状，导电片的碟沿与触头座的端面焊接固定，导电片的碟底部分朝向触头座的中空腔内凹陷。

有益效果：导电片不仅增加了触头座与触头片之间的导电性，同时方便导电片在触头座上的焊接定位。

本发明的真空灭弧室采用如下技术方案：

真空灭弧室包括绝缘外壳、设置在绝缘外壳内的静触头和动触头，所述静触头和动触头中至少一个为真空灭弧室触头；

所述真空灭弧室触头包括：导电杆，其上设有具有中空腔的触头座；触头片，固定在触头座的端面上；支撑体，设置在触头座底和触头片之间，用于支撑触头片；所述支撑体包括支撑体主体，在导电杆延伸方向上，所述支撑体主体两端面中的至少一个上设有绝缘层。

本发明的有益效果是：支撑体主体可以用不锈钢或铁磁体等机械强度较好的材料制成，以对触头片起到很好的支撑作用，避免触头片凹陷变形；而绝缘层的设置可避免流过导电杆的电流从支撑体流过，与现有技术中部分电流从支撑体上流过相比，增大了触头上的环形电流，提高了触头上环形电流产生的磁场，从而增强真空灭弧室的消弧能力，进而提高真空灭弧室的开断能力，解决了现有技术中真空灭弧室不利于开断大电流的问题。

作为优选的技术方案，所述绝缘层设置在支撑体主体的靠近触头座底的一端，所述触头座底上设有定位凹槽，所述支撑体主体与定位凹槽的槽侧壁之间具有间隔。

有益效果：定位凹槽能对支撑体起到一定的定位作用，同时支撑体与定位凹槽的槽侧壁之间的间隔能避免支撑体与触头座导电接触。

作为优选的技术方案，所述支撑体的纵截面为工字形，支撑体上具有两个相互平行的水平部分和连接两平行部分的竖直部分，两水平部分的直径不同，所述绝缘层设置在小直径的水平部分上，大直径的水平部分的直径小于触头座的内径。

有益效果：这样支撑体除具有较好的支撑作用外，支撑体的各部分均不与触头座接触，进一步保证了触头座与支撑体之间的电绝缘性。

作为优选的技术方案，所述绝缘层为陶瓷涂层。

有益效果：陶瓷材料的耐高温性能及绝缘性能均较好，能更好的满足使用要求。

作为优选的技术方案，所述绝缘层的厚度为0.1~1mm。

有益效果：绝缘层的厚度设置能保证其既起到电绝缘作用，又基本不影响真空灭弧室触头的总体结构和支撑体的支撑强度。

作为优选的技术方案，所述触头片和触头座之间还设有导电片，所述导电片为碟状，导电片的碟沿与触头座的端面焊接固定，导电片的碟底部分朝向触头座的中空腔内凹陷。

有益效果：导电片不仅增加了触头座与触头片之间的导电性，同时方便导电片在触头座上的焊接定位。

本发明的真空断路器采用如下技术方案：

真空断路器包括真空灭弧室，所述真空灭弧室包括绝缘外壳、设置在绝缘外壳内的静触头和动触头，所述静触头和动触头中至少一个为真空灭弧室触头；

所述真空灭弧室触头包括：导电杆，其上设有具有中空腔的触头座；触头片，固定在触头座的端面上；支撑体，设置在触头座底和触头片之间，用于支撑触头片；所述支撑体包括支撑体主体，在导电杆延伸方向上，所述支撑体主体两端面中的至少一个上设有绝缘层。

本发明的有益效果是：支撑体主体可以用不锈钢或铁磁体等机械强度较好的材料制成，以对触头片起到很好的支撑作用，避免触头片凹陷变形；而绝缘层的设置可避免流过导电杆的电流从支撑体流过，与现有技术中部分电流从支撑体上流过相比，增大了触头上的环形电流，提高了触头上环形电流产生的磁场，从而增强真空灭弧室的消弧能力，进而提高真空灭弧室的开断能力，解决了现有技术中真空断路器不利于开断大电流的问题。

作为优选的技术方案，所述绝缘层设置在支撑体主体的靠近触头座底的一端，所述触头座底上设有定位凹槽，所述支撑体主体与定位凹槽的槽侧壁之间具有间隔。

有益效果：定位凹槽能对支撑体起到一定的定位作用，同时支撑体与定位凹槽的槽侧壁之间的间隔能避免支撑体与触头座导电接触。

作为优选的技术方案，所述支撑体的纵截面为工字形，支撑体上具有两个相互平行的水平部分和连接两平行部分的竖直部分，两水平部分的直径不同，所述绝缘层设置在小直径的水平部分上，大直径的水平部分的直径小于触头座的内径。

有益效果：这样支撑体除具有较好的支撑作用外，支撑体的各部分均不与触头座接触，进一步保证了触头座与支撑体之间的电绝缘性。

作为优选的技术方案，所述绝缘层为陶瓷涂层。

有益效果：陶瓷材料的耐高温性能及绝缘性能均较好，能更好的满足使用要求。

作为优选的技术方案，所述绝缘层的厚度为0.1~1mm。

有益效果：绝缘层的厚度设置能保证其既起到电绝缘作用，又基本不影响真空灭弧室触头的总体结构和支撑体的支撑强度。

作为优选的技术方案，所述触头片和触头座之间还设有导电片，所述导电片为碟状，导电片的碟沿与触头座的端面焊接固定，导电片的碟底部分朝向触头座的中空腔内凹陷。

有益效果：导电片不仅增加了触头座与触头片之间的导电性，同时方便导电片在触头座上的焊接定位。

附图说明

图1为本发明的真空灭弧室触头的具体实施例的爆炸图；

图2为本发明的真空灭弧室触头的具体实施例的剖视图；

图3为本发明的真空灭弧室的具体实施例的结构示意图（未显示绝缘壳体）；

图4为本发明的真空灭弧室与现有技术中真空灭弧室产生的纵向磁场强度的对比图。

图中：1-导电杆；2-支撑体；3-导电片；4-触头片；5-静导电杆；11-杆体；12-触头座；13-定位凹槽；21-绝缘层；22-支撑体主体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的真空灭弧室触头的具体实施例，如图1和图2所示，真空灭弧室触头包括导电杆1，导电杆1包括杆体11和具有中空腔的触头座12，本实施例中的触头座为杯状结构。真空灭弧室触头还包括固定在触头座12的端面上的导电片3和触头片4，且导电片3为碟状，导电片3的一侧的碟沿与触头座12的端面钎焊连接，导电片3的碟底部分朝向触头座12的中空腔内凹陷，导电片3的另一侧与触头片4钎焊连接。导电片3使用铜等导电性较好的材料制成，以保证其良好的导电性，触头片4采用耐烧的铜铬合金等材料制成，以使触头耐烧蚀。另外，导电片3的碟底部分朝向触头座12的中空腔内方便导电片3在触头座12上的定位。

真空灭弧室触头还包括设置在触头座12的中空腔内的支撑体2，支撑体2用于支撑导电片3和触头片4。为增加对导电片3的支撑面积，本实施例中的支撑体2的纵截面为工字形，支撑体2上具有两个相互平行的水平部分和连接两水平部分的竖直部分，两个水平部分的直径不同，且大直径部分的直径小于触头座13的内径。支撑体2包括支撑体主体22和设置在支撑体主体22端面处的绝缘层21，本实施例中的绝缘层21设置在小直径的水平部分上，即在导电杆1延伸方向上，绝缘层21设置在支撑体主体22的靠近杆体11的端面上。另外，触头座12的触头座底上设有定位凹槽13，支撑体2的两端分别与定位凹槽13的槽底壁和导电片3顶压配合，且支撑体主体22与定位凹槽13的槽侧壁之间具有间隔，这样支撑体2的各部分均不与触头座12导电接触，保证了触头座12与支撑体2之间的电绝缘性。

支撑体主体22用不锈钢或铁磁体等机械强度较好的材料制成，以对触头片4和导电片3起到很好的支撑作用，避免触头片4和导电片3凹陷变形；绝缘层21由采用磷化工艺、喷涂的陶瓷涂层形成。绝缘层21的设置可避免流过导电杆1的电流从支撑体2流过，与现有技术中部分电流从支撑体2上流过相比，增大了触头上的环形电流，提高了触头上环形电流产生的磁场，从而增强真空灭弧室的消弧能力，解决了现有技术中真空灭弧室触头容易烧蚀的问题。需要说明的是，绝缘层21的导电率极低，且厚度薄，具体的绝缘层21厚度应在微米级到1毫米之间，例如可设为0.5毫米，使绝缘层21既起到电绝缘作用，又基本不影响支撑体2的支撑强度。需要说明的是，为便于描述，图2显示的绝缘层厚度有所放大。

真空灭弧室正常通流和开断时，单个触头的主回路电流按主导电杆1、触头盘3、触头片4的顺序流动，然后传递到对接触头的触头片上，支撑结构不通流，能够解决现有真空灭弧室纵磁结构中支撑结构分流的问题，提高真空灭弧室在触头处产生的磁场，进而提高其开断能力，同时具有较高的机械强度。

在其他实施例中，支撑体也可用于各种线圈形状或其它杯状的纵磁或横磁触头上，例如，真空灭弧室的触头也可为线圈式纵磁触头，此时触头包括杆体和设置在杆体上的线圈，设置在线圈上的底盘和圆环构成所述触头座；真空灭弧室的触头也可为横磁触头，横磁触头包括杆体和设置在其上的杯状横磁触头，杯状横磁触头构成横磁触头的触头座。

在其他实施例中，绝缘层也可设置在支撑体主体的靠近导电片的端面上；或者，在导电杆延伸方向上，支撑体主体的两端面上均设置绝缘层。

在其他实施例中，支撑体的小直径的水平部分直径可等于或略小于触头座的内径，使小直径的水平部分与触头座的定位凹槽的槽侧壁定位配合，此时，可在小直径的水平部分的与定位凹槽的槽侧壁平行的侧面上也设置绝缘层，以保证支撑体与触头座之间的绝缘性。

在其他实施例中，支撑体也可为筒状结构，绝缘层设置在支撑体主体轴向两端的其中一个端面上；或者在在支撑体主体轴向两端的端面上均设置绝缘层。

在其他实施例中，绝缘层还可由喷涂在支撑体主体端面上的、具有一定强度和韧性的耐高温材料代替，如由喷涂在支撑体主体端面上的聚四氟乙烯涂代替。

在其他实施例中，绝缘层的厚度也可为0.1~0.5mm或者0.5~1mm之间的任一值；当然，也可为微米级的其他任一值，只需在保证支撑体与触头座之间绝缘性的同时，又满足支撑体的支撑强度要求。

在其他实施例中，可不设置导电片，直接将触头片焊接固定在触头座的端面上；在其他实施例中，导电片也可为平板状结构。

在其他实施例中，杆体和触头座也可为分体式结构，此时，杆体与触头座通过焊接固定。

本发明的真空灭弧室的具体实施例，如图3所示，真空灭弧室包括绝缘外壳、设置在绝缘外壳内的静触头和动触头，所述动触头和静触头均为真空灭弧室触头，本实施例中的真空灭弧室触头与上述真空灭弧室触头的具体实施例中所述的真空灭弧室触头的结构相同，不再赘述。若以上述真空灭弧室触头的具体实施例中所述的真空灭弧室触头为动触头，则图3中的导电杆1为动导电杆，静导电杆6为与动触头对接的静触头的导电杆。

动触头、静触头的支撑体2均由支撑体主体22和绝缘层21组成，真空灭弧室正常通流和开断时，单个触头的主回路电流按导电杆1/静导电杆5、导电片3、触头片4的顺序流动，然后传递到对接的触头片4上，支撑体2不通流，能够解决现有真空灭弧室触头中支撑体2分流的问题，提高真空灭弧室在触头处产生的磁场，进而提高其开断能力，同时具有较高的机械强度。

图4所示为同等条件下，本发明的真空灭弧室触头与现有技术中真空灭弧室触头的纵向磁感应强度的对比图，可以看出本发明的真空灭弧室触头能够提高纵向磁场，进而提高真空灭弧室的开断能力，解决了现有技术中真空灭弧室不利于开断大电流的问题。

本发明的真空断路器的具体实施例，真空断路器包括真空灭弧室，如图3所示，真空灭弧室包括绝缘外壳、设置在绝缘外壳内的静触头和动触头，所述动触头和静触头均为真空灭弧室触头，本实施例中的真空灭弧室触头与上述真空灭弧室触头的具体实施例中所述的真空灭弧室触头的结构相同，不再赘述。若以上述真空灭弧室触头的具体实施例中所述的真空灭弧室触头为动触头，则图3中的导电杆1为动导电杆，静导电杆6为与动触头对接的静触头的导电杆。

动触头、静触头的支撑体2均由支撑体主体22和绝缘层21组成，可避免电流从支撑体2上流过，能够提高纵向磁场，进而提高真空灭弧室的开断能力，解决了现有技术中真空断路器不利于开断大电流的问题。

Claims (4)

1.真空灭弧室触头，包括：

导电杆，其上设有具有中空腔的触头座；

触头片，固定在触头座的端面上；

支撑体，设置在触头座的中空腔内，且位于触头座底和触头片之间，用于支撑触头片；

其特征是，所述支撑体包括支撑体主体，在导电杆延伸方向上，所述支撑体主体两端面中的至少一个上设有绝缘层；

所述绝缘层设置在支撑体主体的靠近触头座底的一端，所述触头座底上设有定位凹槽，所述支撑体主体与定位凹槽的槽侧壁之间具有间隔；

所述支撑体的纵截面为工字形，支撑体上具有两个相互平行的水平部分和连接两平行部分的竖直部分，两水平部分的直径不同，所述绝缘层设置在小直径的水平部分上，大直径的水平部分的直径小于触头座的内径；

所述绝缘层的厚度为0.1~1mm；

定位凹槽的槽深小于绝缘层与小直径的水平部分的厚度之和；

所述绝缘层为陶瓷涂层。

2.根据权利要求1所述的真空灭弧室触头，其特征是，所述触头片和触头座之间还设有导电片，所述导电片为碟状，导电片的碟沿与触头座的端面焊接固定，导电片的碟底部分朝向触头座的中空腔内凹陷。

3.真空灭弧室，包括绝缘外壳、设置在绝缘外壳内的静触头和动触头，其特征是，所述静触头和动触头中至少一个为权利要求1-2任一项所述的真空灭弧室触头。

4.真空断路器，包括真空灭弧室，所述真空灭弧室包括绝缘外壳、设置在绝缘外壳内的静触头和动触头，其特征是，所述静触头和动触头中至少一个为权利要求1-2任一项所述的真空灭弧室触头。

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