CN113793775A - 一种真空灭弧室及其灭弧触头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真空灭弧室及其灭弧触头。灭弧触头包括导电杆、触头片、纵磁导体；纵磁导体设置多个，纵磁导体在导电杆的轴向上沿触头片周向旋转延伸，各纵磁导体沿触头片周向间隔布置并且各纵磁导体旋向一致；纵磁导体具有用于与触头片周向相邻的纵磁导体沿导电杆轴向压紧接触的导体接触段；灭弧触头上相邻的导体接触段在通流时接触，缩短了通流路径，减小了通流电阻，提高了通流能力，而在开断时，纵磁导体复位，相邻纵磁导体之间间隔阻止通流，通流路径被限制在纵磁导体的延伸路径上，由于纵磁导体旋转延伸，此时灭弧触头能够保证纵向磁场强度。本发明灭弧触头通过改变电流路径的方式，保证了纵向磁场强度，同时提高了通流能力。

Description

一种真空灭弧室及其灭弧触头

技术领域

本发明涉及一种真空灭弧室及其灭弧触头。

背景技术

真空断路器目前普遍应用于中低压领域的交流电网开断中，具有可靠性高、免维护、开断能力强等特点。其中真空灭弧室则是关系真空断路器能否成功开断故障电流的核心器件。

在真空灭弧室动静触头开断过程中产生燃弧，燃弧过程中的金属蒸汽燃烧形成电弧，大电流下电弧的收缩会降低真空灭弧室内部的弧后绝缘介质恢复强度，不利于真空断路器开断。目前提高电弧控制的方式普遍采用纵向磁场控制技术，真空电弧在纵向磁场的作用下可以维持在扩散态，减轻电弧对触头的烧蚀，但是在纵向磁场强度与触头的额定通流能力之间存在矛盾问题，纵向磁场强度较大时，触头的电流路径较长，电阻较大，通流能力较差，而通流路径较短时，通流能力较强，但纵向磁场强度较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灭弧触头，用于在保证纵向磁场强度的前提下提高通流能力；另外，本发明的目的还在于提供一种真空灭弧室，用于提高真空灭弧室的通流能力。

本发明的灭弧触头采用如下技术方案：

灭弧触头包括：

导电杆；

触头片，用于与适配的触头导电接触；

纵磁导体，用于导通导电杆和触头片；

纵磁导体设置多个，纵磁导体在导电杆的轴向上沿触头片周向旋转延伸，各纵磁导体沿触头片周向间隔布置并且各纵磁导体旋向一致；

纵磁导体具有用于与触头片周向相邻的纵磁导体沿导电杆轴向压紧接触的导体接触段；

沿触头片周向相邻的纵磁导体满足：在灭弧触头与适配的触头通流时，一个纵磁导体上的至少一个导体接触段与另一个纵磁导体上的导体接触段在导电杆轴向上压紧接触导通，在灭弧触头与适配的触头开断时，纵磁导体复位，在灭弧触头与适配的触头通流时相接触的导体接触段此时在导电杆轴向上间隔设置。

有益效果：本发明灭弧触头上相邻的导体接触段在通流时接触，缩短了通流路径，减小了通流电阻，提高了通流能力，而在开断时，纵磁导体复位，相邻纵磁导体之间间隔阻止通流，通流路径被限制在纵磁导体的延伸路径上，由于纵磁导体旋转延伸，此时灭弧触头能够保证纵向磁场强度。本发明灭弧触头通过改变电流路径的方式，保证了纵向磁场强度，同时提高了通流能力。

进一步的，所述灭弧触头包括弹性件，纵磁导体依靠弹性件复位，在灭弧触头与适配的触头通流时弹性件被压缩。弹性件变形量较大，便于装配。

进一步的，所述弹性件为沿导电杆轴向延伸的弹簧。弹簧结构简单，成本低。

进一步的，各纵磁导体上的导体接触段分为至少两组，同一组导体接触段满足：各导体接触段在导电杆轴向上布置且相邻的导体接触段在灭弧触头与适配触头通流时压紧接触，至少一组导体接触段中的各导体接触段上均设置有弹性件穿孔，所述弹性件沿导电杆轴向延伸，弹性件穿过同一组导体接触段中各弹性件穿孔。弹性件穿过导体接触件段上的弹性件穿孔，能够更及时对导体接触段所在位置施加复位的作用力，纵磁导体复位效果较好。

进一步的，各纵磁导体上的导体接触段分为至少两组，同一组导体接触段满足：各导体接触段在导电杆轴向上布置且相邻的导体接触段在灭弧触头与适配触头通流时压紧接触。多组导体接触段进一步提高正常通流时的通流能力。

进一步的，任意两个相邻的纵磁导体满足：定义两个纵磁导体分别为第一纵磁导体和第二纵磁导体，第一纵磁导体上与第二纵磁导体上的导体接触段沿导电杆轴向布置的部分为第一纵磁导体上的导体接触段。能够通过导体接触段导通导电杆和触头片，通流能力较高。

进一步的，纵磁导体的至少一端设置有所述导体接触段。纵磁导体的稳定性较好。

进一步的，所述纵磁导体在触头片的周向上设置有至少两个圆弧段，导体接触段处于圆弧段上，相邻两个圆弧段在导电杆的轴向上呈台阶状布置。台阶状有利于轴向布置的导体接触段压紧接触。

进一步的，至少一个导体接触段与导电杆连接导电接触，至少一个导体接触段与触头片连接导电接触。

本发明真空灭弧室的技术方案：

真空灭弧室，包括动触头和静触头，所述动触头和静触头中至少一个为灭弧触头；

灭弧触头包括：

导电杆；

触头片，用于与适配的触头导电接触；

纵磁导体，用于导通导电杆和触头片；

纵磁导体设置多个，纵磁导体在导电杆的轴向上沿触头片周向旋转延伸，各纵磁导体沿触头片周向间隔布置并且各纵磁导体旋向一致；

纵磁导体具有用于与触头片周向相邻的纵磁导体沿导电杆轴向压紧接触的导体接触段；

沿触头片周向相邻的纵磁导体满足：在灭弧触头与适配的触头通流时，一个纵磁导体上的至少一个导体接触段与另一个纵磁导体上的导体接触段在导电杆轴向上压紧接触导通，在灭弧触头与适配的触头开断时，纵磁导体复位，在灭弧触头与适配的触头通流时相接触的导体接触段此时在导电杆轴向上间隔设置。

有益效果：本发明灭弧触头上相邻的导体接触段在通流时接触，缩短了通流路径，减小了通流电阻，提高了通流能力，而在开断时，纵磁导体复位，相邻纵磁导体之间间隔阻止通流，通流路径被限制在纵磁导体的延伸路径上，由于纵磁导体旋转延伸，此时灭弧触头能够保证纵向磁场强度。本发明灭弧触头通过改变电流路径的方式，保证了纵向磁场强度，同时提高了通流能力。

进一步的，所述灭弧触头包括弹性件，纵磁导体依靠弹性件复位，在灭弧触头与适配的触头通流时弹性件被压缩。弹性件变形量较大，便于装配。

进一步的，所述弹性件为沿导电杆轴向延伸的弹簧。弹簧结构简单，成本低。

进一步的，各纵磁导体上的导体接触段分为至少两组，同一组导体接触段满足：各导体接触段在导电杆轴向上布置且相邻的导体接触段在灭弧触头与适配触头通流时压紧接触，至少一组导体接触段中的各导体接触段上均设置有弹性件穿孔，所述弹性件沿导电杆轴向延伸，弹性件穿过同一组导体接触段中各弹性件穿孔。弹性件穿过导体接触件段上的弹性件穿孔，能够更及时对导体接触段所在位置施加复位的作用力，纵磁导体复位效果较好。

进一步的，各纵磁导体上的导体接触段分为至少两组，同一组导体接触段满足：各导体接触段在导电杆轴向上布置且相邻的导体接触段在灭弧触头与适配触头通流时压紧接触。多组导体接触段进一步提高正常通流时的通流能力。

进一步的，任意两个相邻的纵磁导体满足：定义两个纵磁导体分别为第一纵磁导体和第二纵磁导体，第一纵磁导体上与第二纵磁导体上的导体接触段沿导电杆轴向布置的部分为第一纵磁导体上的导体接触段。能够通过导体接触段导通导电杆和触头片，通流能力较高。

进一步的，纵磁导体的至少一端设置有所述导体接触段。纵磁导体的稳定性较好。

进一步的，所述纵磁导体在触头片的周向上设置有至少两个圆弧段，导体接触段处于圆弧段上，相邻两个圆弧段在导电杆的轴向上呈台阶状布置。台阶状有利于轴向布置的导体接触段压紧接触。

进一步的，至少一个导体接触段与导电杆连接导电接触，至少一个导体接触段与触头片连接导电接触。

附图说明

图1是本发明真空灭弧室具体实施例1中动触头与静触头分闸状态下的结构示意图；

图2是本发明真空灭弧室具体实施例1中动触头与静触头分闸状态下的剖视图；

图3是本发明真空灭弧室具体实施例1中动触头与静触头通流状态下的结构示意图；

图4是本发明真空灭弧室具体实施例1中动触头与静触头通流状态下的侧视图；

图中：1、动触头；2、静触头；3、导电杆；31、杆体；32、连接盘；4、触头片；5、纵磁导体；51、导体接触段；511、弹性件穿孔；52、导体隔离段；6、弹性件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明真空灭弧室的具体实施例1：

如图1至图4所示，真空灭弧室包括外壳、动触头1和静触头2，本实施例中，动触头1和静触头2均为灭弧触头。动触头1和静触头2在外壳内相对运动实现二者的接通，在外壳内相背运动实现二者的断开。下面对本发明中涉及到的灭弧触头的结构进行介绍。

本发明的灭弧触头在动触头1与静触头2断开时能够产生较大的纵向磁场，同时在动触头1与静触头2接通后具有较高的通流能力。

灭弧触头包括导电杆3、触头片4和纵磁导体5。导电杆3包括杆体31和连接盘32，连接盘32、触头片4和纵磁导体5围成杯状触头结构。纵磁导体5为长条状，一端与连接盘32连接，另一段与触头片4连接。纵磁导体5起到导通触头片4与导电杆3的作用。动触头1的触头片4与静触头2的触头片4导电接触。本实施例中的纵磁导体5为铜导体，在触头片4受压后，纵磁导体5能够产生一定的弹性变形。

纵磁导体5设置多个，纵磁导体5在导电杆3的轴向上沿触头片4周向旋转延伸，各纵磁导体5沿触头片4周向间隔布置并且各纵磁导体5旋向一致。纵磁导体5具有用于与触头片4周向相邻的纵磁导体5沿导电杆3轴向压紧接触的导体接触段51，还具有用于与触头片4周向相邻的纵磁导体5沿导电杆3轴向始终保持间隔的导体隔离段52。纵磁导体5在触头片4周向上间隔布置，动触头1与静触头2分闸时电流堵路流过各纵磁导体5，产生较强的纵向磁场。本实施例中，纵磁导体一体机加工成型。其他实施例中，从此导体也可以通过焊接成型。

为了改善纵磁导体5的通流能力，沿触头片4周向相邻的纵磁导体5满足：在灭弧触头与适配的触头通流时，一个纵磁导体5上的导体接触段51与另一个纵磁导体5上的导体接触段51在导电杆3轴向上压紧接触导通，在灭弧触头与适配的触头开断时，纵磁导体5复位，在灭弧触头与适配的触头通流时相接触的导体接触段51此时在导电杆3轴向上间隔设置。通过导体接触段51之间的导电接触，可以使纵磁导体5之间导通，减小纵磁导体5的通流路径长度，减小通流电阻，进而提高通流能力。具体的，本实施例中，纵磁导体5的结构不同，根据需要可以调整导体接触段51的数量和位置。导体接触段51具有沿导电杆轴向凸出的凸出部分，凸出部分用于与相邻导体接触段51接触。

连接盘32与触头片4之间设置有弹性件6，本实施例中，弹性件6为弹簧，弹簧的两端分别与导电杆和导电片固定连接。为了提高纵磁导体5的复位能力，本实施例中，导体接触段51上设置有弹性件穿孔511，弹性件6沿导电杆轴向延伸，一端连在导电杆上，另一端连在触头片4上，弹性件6穿过弹性件穿孔511。弹性件5所在位置与导体接触段51所在位置重合，能够及时将轴向相邻的导体接触段51断开。

其他实施例中，弹性件还可以采用弹性橡胶。在动触头1与静触头2通流时，动触头1与静触头2上的触头片4相互顶压，动触头1和静触头2上的纵磁导体5均变形，弹性件6被压缩，相邻纵磁导体5上的导体接触段51压紧接触导通，纵磁导体5的导通接触点增多，动触头1与静触头2的通流能力增强。在动触头1与静触头2分闸时，纵磁导体5依靠弹性件6复位，相邻纵磁导体5之间间隔设置，此时纵磁导体5之间没有导通，电流沿纵磁导体5流动时能够产生较强的纵向磁场，有助于灭弧。

本实施例中，导体接触段51分为多组，各组导体接触段51沿周向布置，同一组导体接触段51有三个，三个导体接触段51满足：各导体接触段51在导电杆3轴向上布置且相邻的导体接触段51在灭弧触头与适配触头通流时压紧接触。本实施例中，任意两个相邻的纵磁导体5满足：定义两个纵磁导体5分别为第一纵磁导体和第二纵磁导体，第一纵磁导体上与第二纵磁导体上的导体接触段51沿导电杆3轴向布置的部分为第一纵磁导体上的导体接触段51。

本实施例中，弹性件6的数量与导体接触段51的组数相同。同一组导体接触段51上的弹性件穿孔同轴，弹性件6穿过同一组的三个导体接触段51。

在动触头1与静触头2正常通流状态，电流通过各组导体接触段51，而不经过导体隔离段52，不再产生纵向磁场，通流电阻大幅减小，在动触头1与静触头2开断时，导体接触段51不再导通，此时电流经过纵磁导体5上的导体接触段51和导体隔离段52，产生纵向磁场。

这样三个轴向布置的导体接触段51在动触头1与静触头2合闸时导通导电杆3与触头片4，由于导体接触段51呈直线形布置，通流能力更好。

部分纵磁导体5的一端设置有导体接触段51，导体接触段51与导电杆3或者触头片4连接。部分纵磁导体5的两端设置有导体接触段51，两端的导体接触段51中一个与导电杆3连接，另一个与触头片4连接。

本实施例中，纵磁导体5一体成型，两端分别与导电杆3和触头片4焊接固定。纵磁导体5在触头片4的周向上设置有三个圆弧段，相邻两个圆弧段在导电杆3的轴向上呈台阶状布置。

本发明真空灭弧室的灭弧触头实现了在不损失开断过程中纵向磁场的条件下，大幅增加触头的额定电流容量。在开断的燃弧条件下，纵向磁场有一定程度的增强，有助于真空电弧的开断。

本发明的灭弧触头的导电路径根据触头的工况发生变化，在闭合状态下纵磁导体5发生轻微变形，缩短通流路径，电阻小，此时电阻与平板触头电阻相近，触头发热减少，额定电流提升。在分闸状态时，由于从此导体之间不接触，通流路径延长，纵向磁场大幅增加。本发明的纵磁导体5充分利用了单支铜导体硬度销，结构延长性好的特性，在小幅度的变形条件下，不影响短时燃弧通流能力。

本发明真空灭弧室具体实施例2，本实施例中真空灭弧室与上述实施例中真空灭弧室的区别仅在于，本实施例中纵磁导体本身为弹性件，比如纵磁导体可以是弹性导电片。此时纵磁导体依靠自身弹性复位，不需要设置弹性件。当然，其他实施例中，从此导体本身为弹性导体时，也可以增加弹性件，以保证复位效果。

本发明真空灭弧室具体实施例3，本实施例中真空灭弧室与上述实施例中真空灭弧室的区别仅在于，纵磁导体的全部构成导体接触段。

本发明真空灭弧室具体实施例4，本实施例中真空灭弧室与上述实施例中真空灭弧室的区别仅在于，本实施例中，同一组的导体接触段中，两个接触的导体接触段与另外两个导体接触段在导电杆轴向上错开。

本发明真空灭弧室具体实施例5，本实施例中真空灭弧室与上述实施例中真空灭弧室的区别仅在于，纵磁导体呈螺旋形。

本发明真空灭弧室具体实施例6，本实施例中真空灭弧室与上述实施例中真空灭弧室的区别仅在于，本实施例中，弹性件设置在纵磁导体围成的杯形空间内。其他实施例中，弹性件的数量可以根据需要进行调整，可以比导体接触段的组数多，也可以比导体接触段的组数少。

本发明真空灭弧室具体实施例7，本实施例中真空灭弧室与上述实施例中真空灭弧室的区别仅在于，弹性件穿孔设置在导体隔离段上。

本发明灭弧触头的具体实施例，本实施例中灭弧触头的结构与上述真空灭弧室任意一具体实施例中所述的结构相同，具体不再赘述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.灭弧触头，其特征在于，包括：

导电杆（3）；

触头片（4），用于与适配的触头导电接触；

纵磁导体（5），用于导通导电杆（3）和触头片（4）；

纵磁导体（5）设置多个，纵磁导体（5）在导电杆（3）的轴向上沿触头片（4）周向旋转延伸，各纵磁导体（5）沿触头片（4）周向间隔布置并且各纵磁导体（5）旋向一致；

纵磁导体（5）具有用于与触头片（4）周向相邻的纵磁导体（5）沿导电杆（3）轴向压紧接触的导体接触段（51）；

沿触头片（4）周向相邻的纵磁导体（5）满足：在灭弧触头与适配的触头通流时，一个纵磁导体（5）上的至少一个导体接触段（51）与另一个纵磁导体（5）上的导体接触段（51）在导电杆（3）轴向上压紧接触导通；在灭弧触头与适配的触头开断时，纵磁导体（5）复位，在灭弧触头与适配的触头通流时相接触的导体接触段（51）此时在导电杆（3）轴向上间隔设置。

2.根据权利要求1所述的灭弧触头，其特征在于，所述灭弧触头包括弹性件（6），纵磁导体（5）依靠弹性件（6）复位，在灭弧触头与适配的触头通流时弹性件（6）被压缩。

3.根据权利要求2所述的灭弧触头，其特征在于，所述弹性件（6）为沿导电杆（3）轴向延伸的弹簧。

4.根据权利要求2所述的灭弧触头，其特征在于，各纵磁导体（5）上的导体接触段（51）分为至少两组，同一组导体接触段（51）满足：各导体接触段（51）在导电杆（3）轴向上布置且相邻的导体接触段（51）在灭弧触头与适配触头通流时压紧接触，至少一组导体接触段（51）中的各导体接触段（51）上均设置有弹性件穿孔（511），所述弹性件（6）沿导电杆（3）轴向延伸，弹性件（6）穿过同一组导体接触段（51）中各弹性件穿孔（511）。

5.根据权利要求1或2或3所述的灭弧触头，其特征在于，各纵磁导体（5）上的导体接触段（51）分为至少两组，同一组导体接触段（51）满足：各导体接触段（51）在导电杆（3）轴向上布置且相邻的导体接触段（51）在灭弧触头与适配触头通流时压紧接触。

6.根据权利要求1或2或3所述的灭弧触头，其特征在于，任意两个相邻的纵磁导体（5）满足：定义两个纵磁导体（5）分别为第一纵磁导体和第二纵磁导体，第一纵磁导体上与第二纵磁导体上的导体接触段（51）沿导电杆（3）轴向布置的部分为第一纵磁导体上的导体接触段（51）。

7.根据权利要求6所述的灭弧触头，其特征在于，纵磁导体（5）的至少一端设置有所述导体接触段（51）。

8.根据权利要求1或2或3所述的灭弧触头，其特征在于，所述纵磁导体（5）在触头片（4）的周向上设置有至少两个圆弧段，导体接触段（51）处于圆弧段上，相邻两个圆弧段在导电杆（3）的轴向上呈台阶状布置。

9.根据权利要求1或2或3所述的灭弧触头，其特征在于，至少一个导体接触段（51）与导电杆（3）连接导电接触，至少一个导体接触段（51）与触头片（4）连接导电接触。

10.真空灭弧室，包括动触头（1）和静触头（2），其特征在于，所述动触头（1）和静触头（2）中至少一个为权利要求1-9任意一项所述的灭弧触头。

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