CN118039428A - 灭弧机构和断路器 - Google Patents

Abstract

灭弧机构和断路器，断路器包括灭弧机构，灭弧机构包括灭弧室、触头机构和磁吹导体，所述触头机构包括相对设置的动触头和静触头，所述磁吹导体一端与静触头电连接，另一端从静触头向动触头的分断位置延伸且设有用于电连接的连接部，所述磁吹导体包括吹弧导电部分，分闸时流经吹弧导电部分的电流方向与动触头与静触头之间的电弧电流的方向相反，在连接部与动触头之间设有绝缘挡板，绝缘挡板防止分闸时电弧跳跃至磁吹导体，确保使流过磁吹导体的吹弧导电部分的电流方向与电弧电流方向相反。

Description

灭弧机构和断路器

技术领域

本发明涉及低压电器领域，具体涉及一种灭弧机构和断路器。

背景技术

断路器是一种用来切断和接通负载电路，以及切断故障电路防止事故扩大从而保证负载电路安全运行的一种开关装置。由于断路器的分断能力是判断断路器安全可靠性的重要指标，也就是在断路器分断时，产生于动触头与静触头之间的电弧能否被快速熄灭是影响分断能力的因素之一。

在现有产品中，在触头机构一侧通常设置用于熄灭电弧的灭弧机构，但电弧常常因磁吹力不够而无法快速进入灭弧机构的灭弧室内，这种灭弧效果不佳的灭弧机构会严重影响断路器的安全可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种熄弧效果好的灭弧机构和断路器。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

灭弧机构，包括灭弧室、触头机构和磁吹导体，所述触头机构包括相对设置的动触头和静触头，所述磁吹导体一端与静触头电连接，另一端从静触头向动触头的分断位置延伸且设有用于电连接的连接部，所述磁吹导体包括吹弧导电部分，分闸时流经吹弧导电部分的电流方向与动触头与静触头之间的电弧电流的方向相反，在连接部与动触头之间设有用于防止分闸时电弧跳跃至磁吹导体的绝缘挡板。

进一步，所述绝缘挡板垂直于流经磁吹导体的电流方向。

进一步，在第二方向上，所述磁吹导体与触头机构层叠设置，绝缘挡板沿第二方向设置。

进一步，在第三方向上，静触头的静触点位于吹弧导电部分和灭弧室之间，所述磁吹导体的吹弧导电部分沿第一方向设置，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。

进一步，在第二方向，所述绝缘挡板位于磁吹导体的吹弧导电部分与动触头之间。

进一步，还包括短路保护机构，磁吹导体的连接部与短路保护机构电连接形成连接处，在第二方向上，绝缘挡板的高度大于连接处的高度。

进一步，所述短路保护机构包括线圈，所述线圈的第一接线端沿第一方向延伸，且在第二方向上，第一接线端错位层叠于磁吹导体上，在第三方向上，吹弧导电部分位于第一接线端和静触头的静触点之间,线圈的第二接线端与一个接线端子电连接。

进一步，还包括设置于灭弧室与触头机构之间的第一隔弧壁，所述第一隔弧壁在第二方向层叠设置于磁吹导体与动触头之间。

进一步，所述第一隔弧壁上设有沿第二方向凸出的所述绝缘挡板。

进一步，还包括设置于灭弧室与触头机构之间的第二隔弧壁，在第二方向上，第一隔弧壁、动触头以及第二隔弧壁依次层叠设置。

进一步，还包括引弧导体，所述引弧导体与动触头连接于同一个接线端子，所述引弧导体包括第一导电臂，分闸时流经第一导电臂的电流方向与动触头与静触头之间的电弧电流的方向相反。

进一步，还包括第二引弧板和引弧导体，所述第二引弧板与静触头间隔相对，所述引弧导体包括第一导电臂和第二导电臂，所述第一导电臂与第二引弧板连接，引弧导体的第二导电臂与动触头连接于同一个接线端子，引弧导体的第一导电臂从静触头至第二引弧板的方向延伸并与第二引弧板连接，在第一导电臂与第二引弧板的连接区域设有绝缘隔板，使分闸时流经第一导电臂的电流与电弧电流方向相反。

进一步，所述绝缘隔板位于动触头的分断位置与连接区域之间，在第二方向上，引弧导体的第一导电臂位于动触头与第二隔弧壁之间，所述第二隔弧壁在第二方向上凸起形成所述绝缘隔板。

进一步，引弧导体包括一体成型的U形体，U形体包括间隔相对的两个导电臂，两个导电臂分别作为第一导电臂和第二导电臂，U形体的开口背对静触头，在第三方向上，第二导电臂相对于第一导电臂远离灭弧室设置，第二导电臂相对于动触头的动触点的摆动轨迹远离灭弧室设置，第一导电臂相对于动触头的动触点的摆动轨迹靠近灭弧室设置。

进一步，所述磁吹导体为导电板，导电板的一端弯折形成用于与静触头连接的首端和吹弧导电部分，吹弧导电部分的一端与首端连接，吹弧导电部分的另一端作为磁吹导体的尾端，由磁吹导体的尾端一侧边缘向外延伸形成连接部。

进一步，还包括第一引弧板，第一引弧板的一端与静触头电连接，另一端延伸至灭弧室内。

本发明还提供了一种断路器，包括外壳，所述外壳设置有至少一对接线端子，设置于外壳内的触头机构包括动触头和静触头，所述动触头、静触头分别与一对接线端子电连接，在所述外壳内设置有如上所述的灭弧机构。

本发明的灭弧机构和断路器，灭弧机构增设磁吹导体和绝缘挡板，在分闸时，流过磁吹导体的吹弧导电部分的电流方向与电弧电流方向相反，绝缘挡板既可以增大动触头与磁吹导体之间的爬电距离，又可以防止分闸时电弧直接跳跃至磁吹导体，从而使磁吹回路激励磁场将电弧推向灭弧室，提高了电弧的运动速度，加速电弧进入灭弧室，从而优化灭弧机构的灭弧效果。

此外，第一隔弧壁层叠设置在磁吹导体与动触头之间，将磁吹导体和动触头隔开，避免电弧直接跳到磁吹导体上。

此外，灭弧回路还包括引弧导体，流经引弧导体的第一导电臂的电流方向与电弧电流方向相反，引弧导体与磁吹导体相互配合互补，共同进行磁吹灭弧，增强了灭弧效果。

附图说明

图1是本发明中灭弧机构的结构示意图(含第一隔弧壁)；

图2是本发明中灭弧机构的结构示意图(不含第一隔弧壁、第二隔弧壁)；

图3是本发明中灭弧机构的结构示意图(含第二隔弧壁)：

图4是本发明中短路保护机构、第一引弧板、静触头以及磁吹导体的连接结构示意图；

图5是本发明中第一隔弧壁的结构示意图；

图6是本发明中灭弧机构的结构示意图(含软连接)；

图7是本发明中灭弧机构的结构示意图(含绝缘隔板)。

具体实施方式

以下结合附图1-7给出的实施例，进一步说明本发明的灭弧机构和断路器的具体实施方式。本发明的灭弧机构和断路器不限于以下实施例的描述。

如图1-7所示的一种断路器以及应用于该断路器的灭弧机构，本实施例的断路器为插入式断路器，在本实施例中，以断路器的高度方向为第一方向，也就是图1-3中的上下方向，以断路器的厚度方向为第二方向，也就是图1-3中垂直于纸面的方向，以断路器的长度方向为第三方向，也就是图1-3中的左右方向，第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。

所述断路器包括外壳，外壳的一端作为接线端设有一对接线插口，设置于外壳内的一对接线端子7分别对应装配于一对接线插口内，其中接线端子7采用母线夹用于实现插拔接线，一对接线端子7包括进线端子和出线端子，在两个接线插口之间的外壳侧壁开设有连通外壳内部的排气孔；外壳的另一端作为操作端，操作机构和触头机构设置于外壳内靠近操作端的一侧，与操作机构连接的操作件伸出外壳，触头机构分别与一对接线端子7电连接，触头机构包括相互配合的动触头21和静触头22，动触头21的动触点和静触头22的静触点相对设置，动触头21和静触头22分别与一对接线端子7电连接，其中动触头21与操作机构联动连接，静触头22固定于外壳内部并与动触头21相对，通过操作件可以手动带动动触头21与静触头22接触或分离，从而接通或断开连接在一对接线端子7之间的主线路，本实施例的操作件为手柄，根据需要操作件也可以为按钮；在触头机构与接线端子7之间的外壳内设置有灭弧机构，灭弧机构的两端分别对应触头机构和设置于外壳的排气孔，使触头机构分断时产生的电弧被灭弧机构熄灭后排出外壳。

在外壳内还设置有过载保护机构6和短路保护机构3，优选过载保护机构6与短路保护机构3分别设置于外壳的两侧且分别与一对接线端子7连接，短路保护机构3通过一个导电连接板与一个接线端子7电连接，在本实施例中，短路保护机构3、静触头22以及一个接线端子7位于外壳的一侧，也就是静触头22通过短路保护机构3与该接线端子7连接，过载保护机构6包括双金属组件和连接板，连接板与双金属组件的一端连接并通过另一个导电连接板与另一个接线端子7电连接，过载保护机构6、动触头21以及该接线端子7位于外壳的同一侧，动触头21通过过载保护机构6与另一个接线端子7连接，在触头机构合闸时，电流依次流经一个接线端子7、过载保护机构6、动触头21、静触头22、短路保护机构3和另一个接线端子7，或者电流依次反向流动。

在本实施例中，灭弧机构包括灭弧室1、灭弧回路、第一隔弧壁51以及第二隔弧壁52，其中灭弧室1位于接线端子7与触头机构之间的外壳中部，灭弧室1的进弧端与触头机构相对，灭弧室1的排气端与排气孔相对，优选的，在灭弧室1与排气孔之间设有缓冲室，用于冷却、过滤以及缓冲灭弧室1排出的气体。

本实施例的一个改进点在于灭弧回路，灭弧回路包括磁吹回路和引弧回路，如图3-4所示，磁吹回路设置在触头机构与灭弧室1之间，磁吹回路包括第一引弧板41和磁吹导体43，所述磁吹导体43一端与静触头22电连接，另一端从静触头22向动触头21的分断位置延伸且设有用于电连接的连接部433，所述磁吹导体43包括吹弧导电部分432，分闸时流经吹弧导电部分432的电流方向与动触头21与静触头22之间的电弧电流的方向相反，在连接部433与动触头21之间设有绝缘挡板511，绝缘挡板511用于增大动触头21与磁吹导体43之间的爬电距离，防止分闸时电弧直接跳跃至磁吹导体43上，确保流经吹弧导电部分432的电流方向与动触头21与静触头22之间的电弧电流的方向相反，完成磁吹灭弧。

如图1-4所示，第一引弧板41、短路保护机构3以及静触头22位于同一侧，第一引弧板41的一端与静触头22电连接，另一端延伸至灭弧室1内，磁吹导体43一端与静触头22连接，另一端沿从静触头22至动触头21分断位置的第一方向延伸，磁吹导体43包括沿第一方向对应于动触头21分断位置与静触头22之间的吹弧导电部分432，分闸时流经吹弧导电部分432的电流方向与动触头21与静触头22之间的电弧电流的方向相反。本实施例中磁吹导体43的首端431与静触头22连接，磁吹导体43的尾端设有连接部433，用于与其中一个接线端子7电连接，吹弧导电部分432位于磁吹导体43的首端431和尾端之间。在本实施例中，静触头21、磁吹导体43的尾端通过短路保护机构3与同一接线端子7电连接，磁吹导体43的连接部433与短路保护机构3电连接形成连接处44，在连接处44与动触头21之间设有绝缘挡板511。

具体的，短路保护机构3包括线圈，线圈的第二接线端与一个接线端子7电连接，磁吹导体43和线圈的第一接线端31先沿着第一方向向靠近动触头21的方向延伸，随后连接部433和第一接线端31连接在一起形成连接处44，在连接处44与动触头21之间设有绝缘挡板511，优选的，所述绝缘挡板511垂直于流经磁吹导体43的电流方向。在本实施例中，所述磁吹导体43的吹弧导电部分432沿第一方向设置，磁吹导体43在第二方向上与触头机构层叠设置，绝缘挡板511沿第二方向设置，在第三方向上，静触头22的静触点位于吹弧导电部分432和灭弧室1之间，所述绝缘挡板511沿第二方向凸起，使绝缘挡板511垂直于流经磁吹导体43的电流方向，位于磁吹导体43的吹弧导电部分432和连接部433与动触头21之间，同时分隔吹弧导电部分432和连接部433，绝缘挡板511增大了动触头21与磁吹导体43之间的爬电距离，防止电弧的弧根从静触头22转移至吹弧导电部分432，以保证磁吹回路的电流流向，避免吹弧失败，另外，绝缘挡板511在高温时可以产气，有利于气吹灭弧。例如，当磁吹导体43为绝缘导线时，绝缘挡板511可以仅分隔去除绝缘层且用于接线的连接部433，也就是说，此时，磁吹导电部分432外部包覆有绝缘层，可以不被绝缘挡板511分隔，仅由绝缘挡板511分隔绝缘导线去除绝缘层的接线部433，当磁吹导体43为本实施例的导电片时，吹弧导电部分432以及连接部433共同通过绝缘挡板511与动触头21所分隔。另外，绝缘挡板511优选在高温环境下还可以产气，以实现其吹灭弧。在分闸时，流过磁吹导体43的电流与电弧电流方向相反，使磁吹回路激励磁场将电弧推向灭弧室1，也就是相反电流产生相斥力，推动电弧向灭弧室1的方向流动，提高了电弧的运动速度，加速了电弧进入灭弧室1，从而优化了灭弧机构的灭弧效果。需要说明的是，短路保护机构3和过载保护机构6位置互换时，磁吹导体43也可以与过载保护机构6和静触头22电连接。

在本实施例中，第一隔弧壁51与第二隔弧壁52沿第二方向层叠设置于动触头21的上下两侧，也就是，当断路器的外壳包括相互盖合的底座和盖体时，盖体、第一隔弧壁51、动触头21、第二隔弧壁52和底座依次在第二方向上层叠设置，第一隔弧壁51和第二隔弧壁52采用绝缘的产气材料制成，其中第一隔弧壁51层叠设置于磁吹导体43与动触头21之间，也就是第一隔弧壁51位于动触头21的上方，磁吹导体43位于第一隔弧壁51与盖体之间。

优选的，所述第一隔弧壁51上设有所述绝缘挡板511，绝缘挡板511与第一隔弧壁51一体成型，第一隔弧壁51远离灭弧室1的一端边缘沿第二方向凸出形成绝缘挡板511，绝缘挡板511环绕于连接处44的外侧，优选的，绝缘挡板511在第二方向上的凸出高度大于连接处44的高度；第二隔弧壁52层叠于动触头21的下方，此时，动触头21位于第一隔弧壁51与第二隔弧壁52之间，在第二隔弧壁52面向动触头21的表面凸出设有多个隔弧筋521，相邻两个隔弧筋521之间的间隔形成导流通道，每个导流通道的一端与触头机构衔接，导流通道的另一端与灭弧室1的入弧端衔接利于将电弧引入灭弧室1内。

灭弧机构还包括与灭弧室1配合的第二引弧板42，其中第一引弧板41、第二引弧板42分别与灭弧室1的两侧配合，第二引弧板42与静触头22间隔相对，在本实施例中，优选第一引弧板41和第二引弧板42分别沿着第一隔弧壁51(第二隔弧壁52)的两侧延伸至灭弧室1内。

另外，在本实施例中，在第二隔弧壁52的下方还层叠设置有引弧导体45，所述引弧导体45与动触头21连接于同一个接线端子，所述引弧导体45包括第一导电臂451，分闸时流经第一导电臂451的电流方向与动触头21与静触头22之间的电弧电流的方向相反。

具体的，灭弧回路还包括引弧导体45和第二引弧板42，由引弧导体45与第二引弧板42配合形成引弧回路，所述第二引弧板42与静触头22间隔相对，引弧导体45在第二方向上层叠于第二隔弧壁52与底座之间，引弧导体45对应于动触头21与静触头22之间，引弧导体41的第二导电臂452与动触头21连接于同一个接线端子，如图2、6和7所示，引弧导体45的第一导电臂451从静触头22至第二引弧板42的方向延伸并与第二引弧板42连接，在第一导电臂451与第二引弧板42的连接区域设有绝缘隔板522(参见图7)，绝缘隔板522使分闸时的电弧电流仅能通过第一导电臂451与第二引弧板52的连接处流入引弧导体45，使分闸时流经第一导电臂451的电流与电弧电流方向相反。

在本实施例中，引弧导体45的第二导电臂452以及动触头21通过过载保护机构6与同一个接线端子7电连接，图6、7中动触头21通过软连接8与过载保护机构6连接，引弧导体45的第一导电臂451则与第二引弧板42连接，引弧导体45整体呈U形体，所述第二隔弧壁52将U形体与触头机构分隔，防止电弧从动触头21跳跃至引弧导体45。所述绝缘隔板522位于动触头21的分断位置与连接区域之间。优选的，所述绝缘隔板522设置在第二隔弧壁52上，绝缘隔板522和第二隔弧壁52一体成型，在第二方向上，动触头21、第二隔弧壁52和引弧导体45依次设置，所述第二隔弧壁52的边缘在第二方向上凸起形成所述绝缘隔板522。在分闸时，流过磁吹导体43的电流与电弧电流方向相反，使磁吹回路激励磁场将电弧推向第二引弧板42处，在电弧跳到第二引弧板42上后，产生于第一导电臂451的相反电流(也就是在引弧回路中产生与电弧电流方向相反的电流)对电弧产生相斥力，推动电弧向灭弧室1的方向流动，提高了电弧的运动速度，加速了电弧进入灭弧室1，从而优化了灭弧机构的灭弧效果。因此，在分闸时，磁吹导体43与第一引弧板41形成一条与电弧电流相反的回路(磁吹回路)，引弧导体45可以另外形成一条与电弧电流相反的回路(引弧回路)，通过引弧导体45与磁吹导体43的相互配合互补，分段进行磁吹灭弧，增强了灭弧效果。

如图3所示，在本实施例中的磁吹导体43的结构，所述磁吹导体43为导电板，导电板靠近一端的位置弯折形成用于与静触头22连接的首端431和吹弧导电部分432，首端431沿第二方向向靠近第一隔弧壁51的方向弯折，此时导电板整体呈L形，吹弧导电部分432向动触头21的分断位置的方向延伸，吹弧导电部分432的一端与首端431连接，吹弧导电部分432的另一端作为磁吹导体43的尾端，由磁吹导体43的尾端一侧边缘向外延伸形成连接部433，在本实施例中，线圈的第一接线端31在第二方向上错位层叠于磁吹导体43上，第一接线端31与连接部433连接形成连接处44，此时磁吹导体43的吹弧导电部分432与第一接线端31近似平行形成U形体结构，在第三方向上，吹弧导电部分432位于第一接线端31和静触头22的静触点之间；流经第一接线端31的电流方向与吹弧导电部分432的电流方向相反。

提供一种适用于本实施例的引弧导体45，如图2、7所示，引弧导体45包括一体成型的U形体，U形体包括两个间隔相对的导电臂，U形体的两个导电臂的一端连接在一起，两个导电臂分别作为引弧导体45的第一导电臂451和第二导电臂452，U形体的开口背对静触头22，引弧导体45的第一导电臂451中心轴线近似平行于动触头21的动触点的摆动轨迹，在第三方向上，第二导电臂452相对于第一导电臂451远离灭弧室1设置，第二导电臂452相对于动触头41的动触点的摆动轨迹远离灭弧室1设置，第一导电臂451相对于动触头41的动触点的摆动轨迹靠近灭弧室1设置，在第二方向上，引弧导体45的第一导电臂451位于动触头21与第二隔弧壁52之间，引弧导体45的第二导电臂452向背离静触头22的方向延伸，使得引弧导体45的第二导电臂452在第一方向上的长度大于第一导电臂451的长度，由第二导电臂452与过载保护机构6连接。

另外，磁吹导体43和引弧导体45也不限于上述结构。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示相对重要性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.灭弧机构，包括灭弧室(1)、触头机构和磁吹导体(43)，所述触头机构包括相对设置的动触头(21)和静触头(22)，所述磁吹导体(43)一端与静触头(22)电连接，另一端从静触头(22)向动触头(21)的分断位置延伸且设有用于电连接的连接部(433)，所述磁吹导体(43)包括吹弧导电部分(432)，分闸时流经吹弧导电部分(432)的电流方向与动触头(21)与静触头(22)之间的电弧电流的方向相反，其特征在于：在连接部(433)与动触头(21)之间设有用于防止分闸时电弧跳跃至磁吹导体(43)的绝缘挡板(511)。

2.根据权利要求1所述的灭弧机构，其特征在于：所述绝缘挡板(511)垂直于流经磁吹导体(43)的电流方向。

3.根据权利要求1所述的灭弧机构，其特征在于：在第二方向上，所述磁吹导体(43)与触头机构层叠设置，绝缘挡板(511)沿第二方向设置。

4.根据权利要求3所述的灭弧机构，其特征在于：在第三方向上，静触头(22)的静触点位于吹弧导电部分(432)和灭弧室(1)之间，所述磁吹导体(43)的吹弧导电部分(432)沿第一方向设置，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。

5.根据权利要求3所述的灭弧机构，其特征在于：在第二方向，所述绝缘挡板(511)位于磁吹导体(43)的吹弧导电部分(432)与动触头(21)之间。

6.根据权利要求1所述的灭弧机构，其特征在于：还包括短路保护机构(3)，磁吹导体(43)的连接部(433)与短路保护机构(3)电连接形成连接处(44)，在第二方向上，绝缘挡板(511)的高度大于连接处(44)的高度。

7.根据权利要求6所述的灭弧机构，其特征在于：所述短路保护机构(3)包括线圈，所述线圈的第一接线端(31)沿第一方向延伸，且在第二方向上，第一接线端(31)错位层叠于磁吹导体(43)上，在第三方向上，吹弧导电部分(432)位于第一接线端(31)和静触头(22)的静触点之间,线圈的第二接线端与一个接线端子(7)电连接。

8.根据权利要求3所述的灭弧机构，其特征在于：还包括设置于灭弧室(1)与触头机构之间的第一隔弧壁(51)，所述第一隔弧壁(51)在第二方向层叠设置于磁吹导体(43)与动触头(21)之间。

9.根据权利要求8所述的灭弧机构，其特征在于：所述第一隔弧壁(51)上设有沿第二方向凸出的所述绝缘挡板(511)。

10.断路器，包括外壳，所述外壳设置有至少一对接线端子(7)，设置于外壳内的触头机构包括动触头(21)和静触头(22)，所述动触头(21)、静触头(22)分别与一对接线端子(7)电连接，其特征在于：在所述外壳内设置有如权利要求1-9任一项所述的灭弧机构。