CN113035639A - 一种小型干簧式开关管结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于干簧管和真空开关技术领域，尤其为一种干簧式开关管管结构，包括金属化陶瓷管和封装在金属化陶瓷管两端的采用软磁性金属材料制作的动电极和静电极；动电极和静电极均与金属化陶瓷管钎焊密封连接，陶瓷管内部抽为高真空或填充惰性气体；静电极伸入所述陶瓷管的一端设有磁路极靴，极靴与静电极一体成型，极靴上安装有静簧片，静簧片的一端与极靴焊接或铆接固定，另一端固定安装有静触点；动电极伸入所述陶瓷管的一端设有磁路磁极，磁极与动电极一体成型，磁极上安装有动簧片，动簧片的一端与磁极焊接或铆接固定，另一端固定安装有动触点，动簧片中部上安装有衔铁，衔铁靠近磁极一端与磁极搭接。本发明使开关管具有极高的机械寿命。

Description

一种小型干簧式开关管结构

技术领域

本发明属于干簧管和真空开关（真空灭弧室）技术领域，具体涉及一种干簧式开关管结构。

背景技术

磁簧开关也称之为干簧管，它是一个通过所施加的磁场操作的电开关，基本型式是将两片磁簧片密封在玻璃管内，两片虽重叠，但中间间隔有一小气隙，当外来磁场时将使两片磁簧片吸合接触，使电流流过磁簧片实现触点接通，一旦磁场远离开关或消失，磁簧片在自身弹性反力作用下恢复到初始状态，使两片磁簧片重叠部分重新形成气隙，实现触点分断从而断开电路。因此，传统干簧管属于一种磁路和电路合二为一的结构。磁簧开关的工作原理非常简单，两片端点处重叠的可软磁封接合金簧片(通常由铁和镍这两种金属所组成的)密封于一玻璃管中，两簧片呈交迭状且间隔有一小段气隙(仅约几十到几百微米)，这两片簧片上的触点上镀有层很硬的贵金属，通常都是铑和钌，这层硬贵金属金属大大提升了切换寿命及接触可靠性，玻璃管中装填有高纯度的惰性气体，部份干簧开关为了提升其高压性能，更会把内部做成高真空状态。

干簧管作为一种磁控接近开关（磁控传感器）及干簧继电器核心零件，以其结构简单可靠，触点气密环境适应性和安全性好及长寿命的特点广泛应用于家用电器、交通运输设备、监控设备、航空航天及国防等各个领域。而大负荷干簧管及干簧继电器是短波通信，电气列车及防爆电器等装备电气控制系统较为理想的开关元件，传统的干簧管在接入大负载电流时，由于软磁簧片电阻率较高，电流会更容易使簧片发热导致磁路高温退磁造成吸合接触不可靠。

尤其对于高压及负载功率较大的干簧管，由于大功率电路连接铜线截面大应力大，而玻璃管质地脆而易裂，因此，大功率干簧管碎裂是实际应用过程中最大的问题和可靠性隐患。

真空开关管也叫真空灭弧室，是真空接触器的核心部件，被广泛应用于供配电系统。其结构是在金属化陶瓷或玻璃管两端钎焊动静触头组件，陶瓷管内密封为高真空状态，利用真空熄灭触头分断时的流过触头的大电流所产生的电弧。真空开关管的动触头是通过将触头干钎焊在具有一定柔性的薄壁波纹管上，再将波纹管焊接在陶瓷管上实现陶瓷管内部真空与外界大气隔离，同时实现动触头断开与闭合机械动作的传递。真空继电器也是相似工作原理，不同之处就是使用柔软的无氧铜薄膜实现真空隔离和动作传递。但这种结构最大的缺陷是波纹管或隔膜容易疲劳开裂造成灭弧室漏气导致开关失效。

由于工程陶瓷具有较玻璃更为优良的机械强度，而真空灭弧室又有较大操动力要求，因此，目前市场上绝大多数真空灭弧室使用陶瓷管。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种干簧式开关管管结构，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供一种磁路和电路分离的技术方案。具体技术方案为：一种干簧式开关管结构，包括金属化陶瓷管和封装在所述陶瓷管两端的静电极和动电极，所述动电极、静电极均与所述陶瓷管钎焊密封连接，所述静电极伸入所述陶瓷管的一端设有极靴，所述极靴与所述静电极一体成型，所述极靴上安装有静簧片，所述静簧片的一端与所述极靴焊接或铆接固定，另一端固定安装有静触点，所述动电极伸入所述短管脚的一端设有U形磁极，所述磁极与所述动电极一体成型，所述动电极焊接或铆接固定有动簧片的一端，所述动簧片的另一端借助所述动触点的尾部铆接固定在所述衔铁上，所述动簧片的弯曲结构固有的弹性作用力使所述衔铁的一端上翘形成磁路工作气隙，同时也是所述静触点和动触点之间形成触点间隙，而另一端与所述磁极接触构成旋转铰链的拍合式结构，可使所述衔铁正在磁场作用下绕U形磁极旋转运动，从而带动所述动触点和运动实现与静触点的闭合和断开动作。

优选的，所述极靴与静簧片、长管脚与动簧片之间均设有铆钉，并通过所述铆钉铆接固定。

优选的，所述动簧片和静簧片为弹性铜合金簧片。

优选的，所述磁极为U形结构，以使所述极靴与衔铁之间形成拍合式磁路结构，由所述动簧片产生复原反力。

优选的，所述动簧片与衔铁使用动触点尾部铆接固定。

优选的，所述短管脚和长管脚均为软磁玻璃封接合金结构，所述短管脚、长管脚分别与所述玻璃管的两端熔融封接密封。

优选的，所述陶瓷管为金属化陶瓷管或玻璃管内部为高真空或填充惰性气体。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.磁路与电路分离，较普通干簧管极大减小了大负载电流时触点和簧片发热使磁路退磁造成接触不可靠的不利影响。

2.采用铜合金簧片导电，其电阻率远低于普通干簧管可伐合金的电阻率，使干簧管可以传导和切换更大电流的负载。

3. 采用拍合式衔铁磁路结构，消除了普通干簧管软磁簧片的弹性反力提高磁路效率，使磁路衔铁动作范围更大但并不增大干簧管动作AT值，有利于增大触点间隙，提高触点耐压和电流分断能力。

4. 动、静簧片采用经继电器行业验证的高弹性、高导电率的弹性铜合金带提供触点复原反力和超行程，性能较普通干簧管可伐簧片更稳定、更优良。

5. 使用金属化陶瓷管，可采用真空开关行业成熟的一次封排技术生产。

6. 陶瓷管和钎焊密封具有更好的结构强度，管子不易碎裂。

7.所有触点动作机构都封装在开关管内部，陶瓷管与两端电极均为钎焊刚性密封连接，消灭了用波纹管或隔膜传动连接容易疲劳破裂造成漏气的隐患。

该结构兼具干簧管结构简单可靠、功率继电器负载能力大及继承真空开关管（真空灭弧室）一次封排技术可靠的优点。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中的结构示意图。

图中：1、短管脚；11、极靴；2、玻璃管；3、衔铁；4、动触点；5、动簧片；6、铆钉；7、长管脚；71、U形磁极；8、静触点；9、静簧片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供以下技术方案：一种大负荷干簧管结构，包括玻璃管2和封装在玻璃管2两端的短管脚1和长管脚7，短管脚1、长管脚7均与玻璃管2密封连接，短管脚1伸入玻璃管2的一端设有极靴11，极靴11与短管脚1一体成型，极靴11上安装有静簧片9，静簧片9的一端与极靴11铆接固定，另一端固定安装有静触点8，长管脚7伸入短管脚1的一端设有铰链71，U形磁极71与长管脚7一体成型，所述长管脚7铆接固定有动簧片5的一端，所述动簧片5的另一端借助所述动触点4的尾部铆接固定在所述衔铁3上，所述动簧片5的弯曲结构固有的弹性作用力使所述衔铁3的一端上翘形成磁路工作气隙，同时也是所述静触点8和动触点4之间形成触点间隙，而另一端与所述U形磁极71接触构成旋转铰链的拍合式结构，可使所述衔铁3正在磁场作用下绕U形磁极71旋转运动，从而带动所述动触点4和运动实现与静触点8的闭合和断开动作。

本实施例中，短管脚1用铆钉6铆接静簧片9并在其上安装静触点8。长管脚7用铆钉6铆接动簧片5，动触点4将动簧片5和衔铁3铆接为一体。长管脚7在玻璃管2内部的一段折弯为U形磁极71与衔铁3搭接形成拍合式磁路结构的衔铁3旋转动作铰链，铰链接触部位可使衔铁3始终与长管脚7接触，即可保持其在振动、冲击条件下位置稳定，也可使衔铁3与短管脚1玻璃管2内部一端极靴11所形成的工作气隙成为磁路中唯一的间隙，减小磁路磁阻，提高磁路效率，动簧片5和静簧片9为弹性铜合金簧片，动触点4和静触点8为接触面为银合金的触点，当干簧管处在磁场中，磁路中流过磁场在极靴11与衔铁3的气隙处磁场产生吸力使衔铁3沿铰链旋转，通过动簧片5带动动触点4移动，当动触点4与静触点8接触时推动静触点8移动使静簧片9开始变形产生反力，反力随静簧片9变形量增大而增大降低衔铁3的旋转线速，从而达到降低衔铁3与极靴11完全吸合时的碰撞能量，减小长管脚7与玻璃管2封接部位碎裂的概率。

具体的，极靴11与静簧片9、长管脚7与动簧片5之间均设有铆钉6，并通过铆钉6铆接固定，以增加连接机构的稳定性。

具体的，动簧片5和静簧片9为弹性铜合金簧片，动簧片5和静簧片9采用经继电器行业验证的高弹性、高导电率的铜合金弹性铜带提供触点复原反力和超行程，性能较普通干簧管可伐簧片更稳定、更优良。

具体的，静触点8与静簧片9的接触面为银合金触点，使用复合触点，其银合金厚度不小于在0.1mm，而普通干簧管的触点是厚度仅1um左右的贵金属镀层，触点耐电烧损能力远不及本产品，因此本产品具有跟大的负载电流切换能力。

具体的，U形磁极71与衔铁3之间形成拍合结构，动簧片5的弹性作用力可使衔铁3始终与U形磁极71接触，即可保持其在振动、冲击条件下位置稳定，也可使衔铁3与短管脚1玻璃管2内部一端极靴11所形成的工作气隙成为磁路中唯一的间隙，减小磁路磁阻，提高磁路效率。

具体的，短管脚1和长管脚7均为软磁玻璃封接合金结构，短管脚1、长管脚7分别与玻璃管2的两端熔融封接密封，玻璃管2为玻璃管或陶瓷管，可以保证干簧管的结构强度和密封性。

本发明的工作原理及使用流程：本发明安装好过后，当干簧管处在磁场中，磁路中流过磁场在极靴11与衔铁3的气隙处磁场产生吸力使衔铁3沿U形磁极71铰链旋转，通过动簧片5带动动触点4移动，当动触点4与静触点8接触时推动静触点8移动使静簧片9开始变形产生反力，反力随静簧片9变形量增大而增大降低衔铁3的旋转线速，从而达到降低衔铁3与极靴11完全吸合时的碰撞能量，减小长管脚7与玻璃管2封接部位碎裂的概率。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种干簧式开关管结构，其特征在于：金属化陶瓷管（3）和封装在所述陶瓷管（3）两端的静电极（2）和动电极（9），所述静电极（2）、动电极（9）均与所述陶瓷管（3）钎焊密封连接，所述静电极（2）伸入所述陶瓷管（3）的一端设有极靴（5），所述极靴（5）与所述静电极（2）一体成型，所述极靴（5）上安装有静簧片（13），所述静簧片（13）的一端与所述极靴（5）焊接或铆接固定，另一端固定安装有静触点（12），所述动电极（9）伸入陶瓷管（3）的一端磁极（10），所述磁极（10）与所动电极（9）一体成型，所述动电极（9）一端焊接或铆接固定有动簧片（7），所述动簧片（7）的另一端借助所述动触点（11）的尾部铆接固定在所述衔铁（6）上，所述动簧片（7）的弯曲结构固有的弹性作用力使所述衔铁（6）的一端上翘形成磁路工作气隙，同时也使所述静触点（12）和动触点（11）之间形成触点间隙，而另一端与所述磁极（10）搭接构成旋转铰链的拍合式结构，可使所述衔铁（6）在磁场作用下绕磁极（10）旋转运动，从而带动所述动触点（11）运动实现与静触点（12）的闭合和断开动作。

2.根据权利要求1所述的一种干簧式开关管结构，其特征在于：所述极靴（5）与静簧片（13）、磁极（10）与动簧片（7）之间、动簧片（7）与衔铁（6）之间均为铆接或焊接固定。

3.根据权利要求1所述的一种干簧式开关管结构，其特征在于：所述动簧片（7）和静簧片（13）为弹性铜合金簧片，为开关管提供触点复位反力和触点超行程。

4.根据权利要求1所述的一种干簧式开关管管结构，其特征在于：所述静电极（2）、陶瓷管（3）、动电极（9）采用陶瓷金属化钎焊密封，管内为高真空或冲入惰性气体形成灭弧室。

5.根据权利要求1所述的一种干簧式开关管结构，其特征在于：所述磁极（10）为U形结构，以使所述极靴（5）与衔铁（6）之间形成拍合式磁路结构。

6.根据权利要求1所述的一种干簧式开关管结构，其特征在于：所述（1）、磁极（10）和衔铁（6）均为软磁合金结构，所述动电极（9）、静电极（2）分别与所述陶瓷管（3）的两端通过陶瓷金属化钎焊封接密封。

7.根据权利要求1所述的一种干簧开关管结构，其特征在于：所述陶瓷管（3）为金属化陶瓷管或玻璃管。

8.根据权利要求1所述的一种干簧开关管结构，其特征在于：所述动电极（2）和静电极（9）钎焊导电性能优异而质地又较为柔软的无氧铜管脚（1）。

Images