CN111668063B - 一种真空灭弧室及其触头结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种真空灭弧室及其触头结构，触头结构包括导电杆和并联布置于导电杆前端的杯状纵磁触头和线圈式纵磁触头，所述线圈式纵磁触头设于杯状纵磁触头的内腔中，触头结构还包括封盖于杯状纵磁触头的前端开口处的触头盘，触头盘同时与该线圈式纵磁触头和杯状纵磁触头导电相连。本发明结合了杯状纵磁触头磁场均匀、线圈式纵磁触头磁场强度大的优点，两个触头并联后的电阻变小，通流能力得到提升，而且，将线圈式纵磁触头布置在杯状纵磁触头的内部，也为杯状纵磁触头提供了机械支撑，加强了杯状纵磁触头的机械强度。
Description
技术领域
本发明涉及真空开关技术领域，具体涉及一种真空灭弧室及其触头结构。
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结构对磁场的控制密切相关。触头结构中纵磁部件的设置会在两触头接合分断时产生环向电流，产生与电弧弧柱方向一致的纵向磁场，能够避免真空电弧的集聚，使电弧维持在扩散态，减轻电弧对触头表面的烧蚀，使得真空灭弧室具有较强的开断能力。在纵向磁场触头结构中最常见的为杯状纵磁触头结构和线圈式纵磁触头结构。
杯状纵磁触头结构多如申请公布号为CN105448587A的中国发明专利申请和授权公告号为CN201622971U的中国实用新型专利所示，杯状纵磁触头结构包括导电杆和焊接在导电杆前端的杯状纵磁触头，以及焊接固连在杯状纵磁触头前端的触头盘，杯状纵磁触头两端分别与触头盘和导电杆电气相连，在杯状纵磁触头的外周上开设有斜槽，同时，在触头盘上也对应开设有与斜槽相对应的槽口。
线圈式纵磁触头结构多如授权公告号为CN85202098U的中国实用新型专利中背景技术所示，线圈式纵磁触头结构包括导电杆和设置在导电杆上的导电柱，在导电柱的外部间隔环绕有四个相同的弧形线圈，各弧形线圈沿周向均布，线圈式纵磁触头结构还包括连接导电柱和各弧形线圈的径向导体，使得各弧形线圈并联布置在导电柱上，在各弧形线圈上还凸出设置有触头凸起，各触头凸起位于对应弧形线圈的同一周向端部，在各触头凸起上固定有触头盘。
线圈式纵磁触头结构的优点是纵向磁场强，缺点是磁场均匀性差，触头不同部位的磁场强度差距较大，触头表面烧蚀程度差异较大，加工复杂，电流路径长，通流能力弱；杯状纵磁触头结构的优点是磁场分布比线圈式纵磁触头结构均匀，加工较方便，但缺点是磁场强度整体稍弱，容易导致电弧集聚，同时，杯状纵磁触头结构的机械强度差。另外，线圈式纵磁触头结构上触头凸起与触头盘接触处磁场较大，其余部位磁场较弱；杯状纵磁触头结构上触头盘槽口处的磁场较大，其余部位磁场较弱。磁场分布不均匀会导致开断时触头烧蚀不均，磁场较弱的部位处烧蚀严重，降低开断能力和使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通流能力和开断能力较大的触头结构，以解决现有技术中杯状纵磁触头磁场强度弱、线圈式纵磁触头均匀性较差的技术问题；还提供使用该触头结构的真空灭弧室，以提高真空灭弧室中触头结构的磁场强度和磁场分布均匀性。
为实现上述目的，本发明触头结构的技术方案是：一种触头结构，包括导电杆和并联布置于导电杆前端的杯状纵磁触头和线圈式纵磁触头，所述线圈式纵磁触头设于杯状纵磁触头的内腔中，触头结构还包括封盖于杯状纵磁触头的前端开口处的触头盘，触头盘同时与该线圈式纵磁触头和杯状纵磁触头导电相连。
本发明的有益效果是：本发明中，在导电杆的前端并联布置杯状纵磁触头和线圈式纵磁触头，线圈式纵磁触头设置在杯状纵磁触头内，而且两者并联连接有触头盘。本发明中，在将两个触头并联后，各触头单独的电流减小，两触头所产生的纵向磁场进行叠加，相比单独的线圈式纵磁触头而言，触头结构整体均匀性得到了提高，触头各部位磁场强度的差距变小（即磁场强度的峰值变小）；相比单独的杯状纵磁触头而言，触头结构的磁场强度得到了提高。本发明结合了杯状纵磁触头磁场均匀、线圈式纵磁触头磁场强度大的优点。而且，两个触头并联后的电阻变小，通流能力得到提升，同时，将线圈式纵磁触头布置在杯状纵磁触头的内部，也为杯状纵磁触头提供了机械支撑，加强了杯状纵磁触头的机械强度。
进一步地，所述杯状纵磁触头的周向触头壁上设有斜槽，触头盘上设有与该斜槽对应贯通的槽口；线圈式纵磁触头包括与导电杆前端导电相连的导电柱，还包括间隔环绕导电柱布置的多个弧形线圈，各弧形线圈沿周向均布且各弧形线圈通过径向导体并联地导电连接于所述导电柱上，所述弧形线圈上朝前凸出布置有支撑固连于所述触头盘后端端面上的触头凸起，所述触头凸起与所述触头盘上的所述槽口在触头盘周向上错开布置。
本方案的效果在于，触头凸起和触头盘上的槽口在触头盘周向上错开布置，能够使得线圈式纵磁触头中弧形线圈在触头盘上产生磁场的最大部位与杯状纵磁触头的磁场最大部位在周向上错开布置，有效均匀触头表面的磁场，使触头的烧蚀更加均匀。
进一步地，各所述弧形线圈上设置的触头凸起沿触头盘周向均匀间隔布置。
本方案的效果在于，各触头凸起沿触头盘周向均匀间隔布置，使得各触头凸起位于弧形线圈的周向同一端，方便安装和布置。
进一步地，所述触头盘包括封盖在杯状纵磁触头开口处的主体部分，主体部分包括封盖在杯状纵磁触头孔沿上的环形台阶和定位插入杯状纵磁触头内的定位凸起，所述触头凸起支撑固连于定位凸起上，所述杯状纵磁触头的周向内壁与线圈式纵磁触头的外周面间隔布置。
本方案的效果在于，通过触头盘上的环形台阶和定位凸起，保证了触头盘与杯状纵磁触头之间的连接可靠性，同时对触头盘和杯状纵磁触头之间进行了径向定位。
进一步地，所述导电柱朝后凸出于弧形线圈布置，所述导电杆的前端设有供导电柱的后端定位插入的定位孔。
本方案的效果在于，通过设置定位孔，能够与凸出于弧形线圈的导电柱进行配合，对线圈式纵磁触头进行径向定位，保证弧形线圈与杯状纵磁触头之间具有一定的间隔。
本发明真空灭弧室的技术方案是：一种真空灭弧室，包括壳体以及设于壳体内的相对布置的两个触头结构，至少一个触头结构包括导电杆和并联布置于导电杆前端的杯状纵磁触头和线圈式纵磁触头，所述线圈式纵磁触头设于杯状纵磁触头的内腔中，触头结构还包括封盖于杯状纵磁触头的前端开口处的触头盘，触头盘同时与该线圈式纵磁触头和杯状纵磁触头导电相连。
本发明的有益效果是：本发明中，在导电杆的前端并联布置杯状纵磁触头和线圈式纵磁触头，线圈式纵磁触头设置在杯状纵磁触头内，而且两者并联连接有触头盘。本发明中，在将两个触头并联后，各触头单独的电流减小，两触头所产生的纵向磁场进行叠加，相比单独的线圈式纵磁触头而言，触头结构整体均匀性得到了提高，触头各部位磁场强度的差距变小（即磁场强度的峰值变小）；相比单独的杯状纵磁触头而言，触头结构的磁场强度得到了提高。本发明结合了杯状纵磁触头磁场均匀、线圈式纵磁触头磁场强度大的优点。而且，两个触头并联后的电阻变小，通流能力得到提升，同时，将线圈式纵磁触头布置在杯状纵磁触头的内部，也为杯状纵磁触头提供了机械支撑，加强了杯状纵磁触头的机械强度。由此，提高了真空灭弧室中触头结构的整体磁场强度，使触头结构的磁场分布更加均匀。
进一步地，所述杯状纵磁触头的周向触头壁上设有斜槽，触头盘上设有与该斜槽对应贯通的槽口，线圈式纵磁触头包括与导电杆前端导电相连的导电柱，还包括间隔环绕导电柱布置的多个弧形线圈，各弧形线圈沿周向均布且各弧形线圈通过径向导体并联地导电连接于所述导电柱上，所述弧形线圈上朝前凸出布置有支撑固连于所述触头盘后端端面上的触头凸起，所述触头凸起与所述触头盘上的所述槽口在触头盘周向上错开布置。
本方案的效果在于，触头凸起和触头盘上的槽口在触头盘周向上错开布置，能够使得线圈式纵磁触头中弧形线圈在触头盘上产生磁场的最大部位与杯状纵磁触头的磁场最大部位在周向上错开布置，有效均匀触头表面的磁场，使触头的抗烧蚀更加均匀。
进一步地，各所述弧形线圈上设置的触头凸起沿触头盘周向均匀间隔布置。
本方案的效果在于，各触头凸起沿触头盘周向均匀间隔布置，使得各触头凸起位于弧形线圈的周向同一端，方便安装和布置。
进一步地，所述触头盘包括封盖在杯状纵磁触头开口处的主体部分，主体部分包括封盖在杯状纵磁触头孔沿上的环形台阶和定位插入杯状纵磁触头内的定位凸起，所述触头凸起支撑固连于定位凸起上，所述杯状纵磁触头的周向内壁与线圈式纵磁触头的外周面间隔布置。
本方案的效果在于，通过触头盘上的环形台阶和定位凸起，保证了触头盘与杯状纵磁触头之间的连接可靠性，同时对触头盘和杯状纵磁触头之间进行了径向定位。
进一步地，所述导电柱朝后凸出于弧形线圈布置，所述导电杆的前端设有供导电柱的后端定位插入的定位孔。
本方案的效果在于，通过设置定位孔，能够与凸出于弧形线圈的导电柱进行配合，对线圈式纵磁触头进行径向定位，保证弧形线圈与杯状纵磁触头之间具有一定的间隔。
附图说明
图1为本发明触头结构实施例的立体图；
图2为本发明触头结构实施例的分解示意图；
图3为本发明触头结构实施例的剖视图；
图4为本发明触头结构实施例中线圈式纵磁触头与触头盘之间的配合示意图；
附图标记说明：1-导电杆；2-主体部分；3-触头片；4-第二槽口；5-第一槽口；6-开口；7-斜槽；8-杯状纵磁触头；9-线圈式纵磁触头；91-导电柱；92-1/3匝弧形线圈；93-径向导体；94-触头凸起；10-缺口。
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。
本发明的触头结构的具体实施例，如图1至图4所示。由图3可以看出，触头结构包括导电杆1，在导电杆1的前端并联布置有杯状纵磁触头8和线圈式纵磁触头9，其中，杯状纵磁触头8与导电杆1一体成型，线圈式纵磁触头9与导电杆1之间通过钎焊的方式固定在一起，杯状纵磁触头8和线圈式纵磁触头9均与导电杆1导电相连。线圈式纵磁触头9位于杯状纵磁触头8的内腔中，触头结构还包括封盖在杯状纵磁触头8前端开口上的触头盘，触头盘包括封盖在杯状纵磁触头8前端开口上的主体部分2和固定在主体部分2前端的触头片3。主体部分2与杯状纵磁触头8前端开口之间、触头片3和主体部分2之间均通过钎焊的方式导电固定装配在一起。
如图1所示，在杯状纵磁触头8的周向触头壁上设置有6个斜槽7，斜槽7将杯状纵磁触头8切开后，灭弧室工作时会在杯状纵磁触头8上产生环向电流，产生纵向磁场。在主体部分2端面上开设有横槽，主体部分2的横槽的第一槽口5与斜槽7的开口6对应，在触头片3端面上也开设横槽，触头片3中横槽的第二槽口4与第一槽口5和斜槽7的开口6均对应。主体部分2和触头片3共同形成触头盘，第一槽口5和第二槽口4共同形成触头盘的槽口，由上可知，触头盘的槽口与杯状纵磁触头8的斜槽7对应贯通。
如图1和图4所示，在主体部分2靠近第一槽口5的地方设置有斜向的缺口10，该缺口10与杯状纵磁触头8上的斜槽7在位置上是对应的，如果该处不开缺口，主体部分2这个位置的材料会将杯状纵磁触头8上的斜槽7下端的一小部分短接，相当于减小了杯状纵磁触头8上的通流长度，电流会直接通过该短接处流动，减少杯状纵磁触头沿圆周的通流量。
如图4所示，线圈式纵磁触头9包括导电固定在杯状纵磁触头8内腔底壁上的导电柱91，在导电柱91的外部周向均匀环绕有三个1/3匝弧形线圈92，三个1/3匝弧形线圈92沿周向间隔均匀布置，在三个1/3匝弧形线圈92周向的同一端内侧导电连接有径向导体93，径向导体93的另一端导电连接导电柱91，使得三个1/3匝弧形线圈92并联布置于导电柱91上。在三个1/3匝弧形线圈92的周向背离径向导体93的一端处的下端面上一体成型有向下凸出的触头凸起94，三个触头凸起94沿周向均匀间隔布置。由图4可以看出，触头凸起94与主体部分2之间的交叉点与第一槽口5之间所呈的角度为a，a大于0，通过将触头凸起94和第一槽口5沿周向间隔一定的角度设置，能够将两种触头磁场较高的部位互相错开，均匀整个触头表面的磁场，减小触头局部被烧蚀的程度，使触头的烧蚀更加均匀。
真空灭弧室正常使用时，正常通流和开断时，触头的主回路电流按照导电杆1、杯状纵磁触头8和线圈式纵磁触头9、触头盘的顺序流动。本发明的触头结构中，两个触头并联布置，两个触头上产生的磁场进行叠加。本发明中的触头结构中将电流分布在杯状纵磁触头8和线圈式纵磁触头9上，由于线圈式纵磁触头9的磁场强度较大，与现有技术中单独的杯状纵磁触头相比，磁场强度更大；与现有技术中单独的线圈式纵磁触头相比，本发明中的线圈式纵磁触头9的电流减小，磁场最大值变小，减弱了磁场的不均匀性。而将两个触头进行并联布置后，能够减小电阻，增加了通流和开断能力。同时，本发明中，触头凸起94和第一槽口5交错布置也有利于进一步均匀磁场，使触头的烧蚀更加均匀。
由图3可以看出，本发明中，触头盘的主体部分2包括中间的凸出设置的定位凸起，定位凸起插入杯状纵磁触头8内，而触头凸起94与定位凸起之间导电相连，主体部分上形成的环形台阶扣装在杯状纵磁触头8的孔沿上，与杯状纵磁触头8导电相连。
本实施例中，杯状纵磁触头8的周向内壁与线圈式纵磁触头9的外周面间隔布置，以实现杯状纵磁触头8与线圈式纵磁触头9之间的并联布置。
由图4可以看出，导电柱91向后凸出于1/3匝弧形线圈92布置，由图3可以看出，在导电杆1上开设有定位孔，供导电柱91定位卡入。
其他实施例中，线圈式纵磁触头可以包括两个1/2匝弧形线圈，或者可以包括3/4匝弧形线圈等。
本发明真空灭弧室的具体实施例，真空灭弧室包括壳体，在壳体中设置有两个触头结构，至少一个的触头结构与上述实施例中的一致，其内容不再赘述。
Claims (6)
1.一种触头结构，其特征在于：包括导电杆和并联布置于导电杆前端的杯状纵磁触头和线圈式纵磁触头，所述线圈式纵磁触头设于杯状纵磁触头的内腔中，触头结构还包括封盖于杯状纵磁触头的前端开口处的触头盘，触头盘同时与该线圈式纵磁触头和杯状纵磁触头导电相连；所述杯状纵磁触头的周向触头壁上设有斜槽，触头盘上设有与该斜槽对应贯通的槽口；线圈式纵磁触头包括与导电杆前端导电相连的导电柱，还包括间隔环绕导电柱布置的多个弧形线圈，各弧形线圈沿周向均布且各弧形线圈通过径向导体并联地导电连接于所述导电柱上，所述弧形线圈上朝前凸出布置有支撑固连于所述触头盘后端端面上的触头凸起，所述触头凸起与所述触头盘上的所述槽口在触头盘周向上错开布置；所述触头盘包括封盖在杯状纵磁触头开口处的主体部分，主体部分包括封盖在杯状纵磁触头孔沿上的环形台阶和定位插入杯状纵磁触头内的定位凸起，所述触头凸起支撑固连于定位凸起上，所述杯状纵磁触头的周向内壁与线圈式纵磁触头的外周面间隔布置。
2.根据权利要求1所述的触头结构，其特征在于：各所述弧形线圈上设置的触头凸起沿触头盘周向均匀间隔布置。
3.根据权利要求1或2所述的触头结构，其特征在于：所述导电柱朝后凸出于弧形线圈布置，所述导电杆的前端设有供导电柱的后端定位插入的定位孔。
4.一种真空灭弧室，包括壳体以及设于壳体内的相对布置的两个触头结构，其特征在于：至少一个触头结构包括导电杆和并联布置于导电杆前端的杯状纵磁触头和线圈式纵磁触头，所述线圈式纵磁触头设于杯状纵磁触头的内腔中，触头结构还包括封盖于杯状纵磁触头的前端开口处的触头盘，触头盘同时与该线圈式纵磁触头和杯状纵磁触头导电相连；所述杯状纵磁触头的周向触头壁上设有斜槽，触头盘上设有与该斜槽对应贯通的槽口，线圈式纵磁触头包括与导电杆前端导电相连的导电柱，还包括间隔环绕导电柱布置的多个弧形线圈，各弧形线圈沿周向均布且各弧形线圈通过径向导体并联地导电连接于所述导电柱上，所述弧形线圈上朝前凸出布置有支撑固连于所述触头盘后端端面上的触头凸起，所述触头凸起与所述触头盘上的所述槽口在触头盘周向上错开布置；所述触头盘包括封盖在杯状纵磁触头开口处的主体部分，主体部分包括封盖在杯状纵磁触头孔沿上的环形台阶和定位插入杯状纵磁触头内的定位凸起，所述触头凸起支撑固连于定位凸起上，所述杯状纵磁触头的周向内壁与线圈式纵磁触头的外周面间隔布置。
5.根据权利要求4所述的真空灭弧室，其特征在于：各所述弧形线圈上设置的触头凸起沿触头盘周向均匀间隔布置。
6.根据权利要求4或5所述的真空灭弧室，其特征在于：所述导电柱朝后凸出于弧形线圈布置，所述导电杆的前端设有供导电柱的后端定位插入的定位孔。
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