CN1195872A - 带有吹风熄弧机构的电流开关装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于开关电流的接触器有一个静止触点和一个动触点,而动触点由电磁线圈驱动而移向静止触点,一个熄弧腔邻近动静触点并包括两垛其间有间隙的分隔板,每垛有第一型和第二型交插的分隔板,第一型分隔板有非磁性材料的第一工件带有一永久磁铁容纳在其内的孔和邻接第一部件且磁性材料的第二部件。由有色金属导电材料制成的外壳至少部分地绕着第一和第二部件延伸,磁铁产生一个围绕第一型分隔板且使电弧沿着外壳表面移动的磁场。

Description

带有吹风熄弧机构的电流开关装置
本发明与电流开关装置有关，诸如直流电开关装置，更具体地说，是与在开关触点分离时熄灭触点之间形成电弧机构的此类装置有关。
直流电用于多种应用中，诸如电池供电系统马达驱动，直流电附件电路。接触器典型地设在直流电源和负载之间以便把电流加到负载或使其中断。在研制接触器时，重点考虑的是重量、可靠性以及高直流电压下的通断能力。此外，在许多应用中必须开关较大的直流电，此时当接触器的触点分离时就会产生电弧，从而需要一个熄弧机构。
以前采用一个或多个熄弧腔的接触器和开关常称作“灭弧沟”就像美国专利No5,416,455所述以熄灭开关触点之间形成的电弧。该熄弧腔可包括一连串的由有色金属、导电材料，诸如铜制成相互隔开的分隔板。在直流开关装置中，位于一连串分隔板两侧的永久磁铁建立起一个横跨熄弧腔的磁场，灭弧腔则把电弧引入到分隔板组，于是，电弧在一列分隔板中，从一个分隔板传到另一分隔板，最终，电弧跨越分隔板之间的多个间隙，从而建立足够的弧电压，这样电弧不熄灭。
通过设计，直流开关装置的电弧就在一列分隔板中均匀地建立起弧电压且稳定在一给定分隔板中的一点上。这种在一点上高度集中的能量会侵蚀金属板，特别是当发生在感应负载上电弧延续时间较长的情况下。
本发明的目的是提供一种改进的电流开关装置。
本发明另一目的是提供一种带有在开关触点分离时形成熄弧的机构的电流开关装置。
本发明还有一目的是为了减小对熄灭机构部件引起的感应电弧侵蚀。
本发明再一个目的是提供一个可使电弧连续地沿着熄弧机构表面移动的内磁场。
这些发明目的都可由一个包括一对带有连到一电源终端的静止电触点的接线柱的电流开关装置来完成。一个可动触点可选择地与静止触点相啮合以在两个接线柱之间建立起电的连通，一个熄弧腔邻近于可动和静上触点并有若干个第一型分隔板，各个分隔板都有一个带孔的有色金属，导电材料制成的元件，孔内装纳一可在元件周围产生磁场的永久磁铁。在熄弧腔内电弧与磁场相互作用而使电弧沿着元件的表面移动，这样电弧就不会在一个地方长时间冲击元件，随之元件所受的侵蚀力就减小。
在最佳实施例中，各第一型的分隔板有一个带孔的非磁性材料制成的第一部件，而永久磁铁容纳在孔内，和一个与第一部件相贴靠由磁性材料制成的第二部件有一凹口，第一部件的一部分就位于该凹口内。一个由有色金属导电材料制成的壳体至少局部地围绕第一和第二部件延伸并提供一个供电弧撞击的表面。另一个磁铁组件可设置在静止的和可动的触点邻近，用来建立起使一直流电弧移入到熄弧腔内的磁场。
图1是根据本发明采用一熄弧腔的直流接触器的剖视图；
图2是用于熄弧腔内一种类型分隔板的透视图；
图3是图1中沿着剖面线3-3所取的熄弧腔的剖面图；
图4是在熄弧腔内两个相邻的分隔板的透视图并说明磁场和电流相互作用的情况。
参照图1，一个密封的电磁单极接触器10有一个带有第一和第二电源接线柱14和16的塑料壳体12，第一电源接线柱14连到一附在壳体上的第一静止触点15而第二电源接线柱16则连到一第二静上触点17。
电磁线圈18在接触器10内，该电磁线圈放置在壳体12内面的槽内，该电磁线圈18有一个环形线圈20，一个铁心21以及一个位于中心开孔24内的衔铁22。衔铁22包括一个穿过铁心21并与一可动接触臂28相连的轴26，该轴26在接触器10处于闭合状态下连通两个静止触点15和17完成了接线柱14和16之间的电气通路。可动触臂28的各端有一个触垫30，在闭合状态下，该触垫30和一个与可动触臂的端点协同工作的在静上触点15或17上的配合触垫32相贴靠。一弹簧组件33偏压可动触臂28和衔铁22，这样，当电磁线圈20不通电时，如图1所示，接触器10处于常开位置。
可动接触臂28的各端伸入到一个单独的熄弧腔，两个熄弧腔相互呈镜面对称，在图1中可见到其中一个熄弧腔34，而熄弧腔34则是由两堆中间有间隙39，间隔开的分隔板的分隔板垛36，38所构成，各分隔板垛36、38还包括一排沿着分隔板垛以交替方式呈一个隔一个的两种分隔板40和42构成。注意最内分隔板垛36的顶分隔板用一导电缆41连到另一电源接线柱而不是连到隔板垛上方的接线柱，具体地说，第二电源接线柱16下方的最内隔板垛36的顶分隔板40a用一电缆41连到第一电源接线柱14；另一电缆43把一个第一电源接线柱14下方熄弧腔的分隔板连到第二电源接线柱16。
图2详细示出第一型分隔板40，它有一个带有一面向熄弧腔34中间间隙39的封闭曲线端并呈U形的外壳44，如图1所示，壳体44是用有色金属导电材料，例如铜制成而且围绕一本体46延伸。该本体46有一个非磁性例如铝或塑料的内件48，该内件48套入U形壳体44开孔的底部，该内件48有一个通孔50该孔的一半位于内件一凸隆起52中。一永久磁铁54则定位于本体46的内件48的通孔50内而磁铁54的两极则位于贴靠壳体44的内件的外表面上，本体46还有一个诸如铁这样磁材料制成的，装在U形壳体44内压住内件48的外件56。外件56有一与内件48的凸隆起52匹配的曲面凹口58，这样外件56沿着永久磁铁54的半圆而延伸且充当一个磁导，永久磁铁54的定向就绕着各个第一型分隔板建立一个单独的磁场。
再参照图1，第二型分隔板42是由有色金属导电材料例如铜制成的U形部件，当第二型分隔板与第一型分隔板40以交替方式堆成垛时，各第二型分隔板42的封闭曲线端面向熄弧腔34的中间空隙39，在分隔板垛36和38中，第一型分隔板40就像其磁铁的磁极一样相互面对定向，例如，在图1的一个分隔板垛中顶部第一型分隔板40的北极面向上，随之，下一个第一型分隔板40的南极面向上从而使其与顶部第一型分隔板的南极呈相对之势而第二型分隔板42则位于它们之间。接着，该分隔板垛内的第三个第一型分隔板又有一个向上方向的北极，以此类推，垛内的第一型分隔板继续呈交替磁极的定向。
因为接触器10开关直流电，另一个磁场用来把电弧移入到熄弧腔34，参照图3，一永久磁铁组件60产生一个横跨熄弧腔34的间隙39的磁场，该永久磁铁组件包括一个位于熄弧腔34的塑料外壳64之外且沿着熄弧腔高度处的永久磁铁62，该永久磁铁62在磁性上与贴靠该磁铁外表面还沿着熄弧腔34相对侧延伸的一对铁制U形件66和68配合，一对塑料托架70和72在塑料壳64的凹口处固定住分隔板40和42并封闭塑料壳64。U形件66和68与永久磁铁62的配合就横跨熄灭腔34(见图3垂直方向)建立了一个磁场，该磁场把形成在接触垫30和32之间的电弧引向分隔板40和42，这在下文还要详述。
参照图1，当接触器10打开时，衔铁22和所附的接触臂28从静止触点15，17移开这就使触垫30和32分离且移到图示位置。在触垫30和32分开之时在触垫之间就会形成电弧77，由外永久磁铁(见图3)的磁场与弧电流相互作用而产生的力使电弧77向外且沿着静止触点17向着熄弧腔34的外垛38移离触垫32，同时，电弧77移离另一触垫30而朝向可动触臂28的顶端。
当触垫30和32继续分离时，电弧沿着静上触点17传递到外分隔板垛38的顶部分隔板，然后，电弧跳过在外分隔板垛38相邻分隔板40和42之间的间隙。最终，电弧从外分隔板垛向下流，此时电弧的另一端流向内分隔板垛36的顶部分隔板40a的一点。当电弧77跳到内分隔板垛36的顶板40a上时，由于顶板40a通过电缆41而连到相对的电源接线柱14，所以静止触点15的另一熄弧腔内的电弧就缩减以至完全熄灭。
然而，在各分隔垛中电弧77当时并不熄灭而是继续向下传递到各随后的分隔板40和42，这种作用形成了在相邻分隔板40和42之间单独的亚电弧，最后，电弧77跨越两分隔板之间相当数量的间隙，从而建立相当大的电弧电压并熄灭电弧。
当电弧流入熄弧腔34内，该电弧也与各第一型分隔板40的永久磁铁54所产生的个别磁场相互作用，具体地说，如图4磁力线78所示，各内磁铁54产生一个绕着其各自的第一型分隔板40延伸的磁场，该弧电流与绕各分隔板的磁场相互作用而使电弧77呈圆弧移向分隔板壳体44的表面，所以电弧能量就不会限制在壳体表面的一点上，而这在以前是经常发生的，这样，在现在的设计中，电弧对分隔板的冲击所生产的侵蚀效果大大减小。
各第一型分隔板40的外件56充当一磁导，如果该外件56像内件48一样用非磁性材料制成，那么磁力线将绕着分隔板的外缘79行走而打在熄弧腔的邻近U形件66或68上，如图3所示。因为U形件66或68被熄弧腔壳体外的永久磁铁62所磁极化，所以U形件就缩短了在第一型分隔板40外侧部分的磁力线78，因此磁力线就不绕着第一型分隔板外缘行走，因而就不行走到图4所示分隔板壳体44的底部，这样，在底面外侧部分的电弧就不会遇到磁场也就不会沿着壳体44的底面移动。
然而，通过由磁性材料诸如铁制造的外件56，该外件引导磁力线通过邻近外缘79的第一型分隔板部分，在穿过外件56后，这些磁力线从壳体44的底部涌出，穿过空气弯向壳体底表面的中部，所以建立起一个越过第一型分隔板的整个顶面和底面的磁场，这样不论电弧打在这些表面那个部位，电弧会与磁场相互作用而使电弧沿着壳面移动。

Claims (17)

1)一种电流开关装置包括有：
第一和第二电源接线柱(14，16)；
一个与第一电源接线柱(14)电连接的静止触点(15)；
一个可选择地与静止触点(15)相啮合以完成第一和第二电源接线柱(14，16)之间电连接的动触点(28)；
一个驱动器(18)来移动动触点以与静止触点(15)啮合和脱开；和
一个熄弧腔(34)有若干个邻近动触点和静止触点(14，15)的第一型分隔板(40)，各第一型分隔板(40)有一具有有色金属导电材料表面的部件44并有一个可产生围绕部件44的磁场的磁铁(54)，该磁场使电弧绕着部件(44)表面移动。
2)根据权利要求1所述的电流开关装置(10)，其特征在于各个第一型分隔板(40)有：
一非磁性材料的部件(48)有一个其内容纳磁铁(54)的孔(50)；和
部件(44)是一个有色金属导电材料构成的壳体至少局部地绕着部件(48)而延伸。
3)根据权利要求1所述的电流开关装置(10)，其特征在于多个第一型分隔板(40)之一是与第二电源接线柱(16)电气连接。
4)根据权利要求1所述的电流开关装置(10)，其特征在于各个第一型分隔板(40)有：
一非磁性材料的第一部件(48)有一个其内容纳磁铁(54)的孔(50)；
一磁性材料的第二部件(56)邻接第一部件(48)；和其中部件(44)是一个有色金属导电材料构成的壳体(44)，至少局部地绕着第一和第二部件(48，56)而延伸。
5)根据权利要求4所述的电流开关装置(10)，其特征在于第一部件(44)有一个弯缘而壳体(44)是一个带弯曲内表面的U形，上述弯缘贴靠近带弯曲内面的U形。
6)根据权利要求4所述的电流开关装置(10)，其特征在于第二部件(56)有一凹口(58)，一部分磁铁(54)位于凹口(58)内。
7)根据权利要求1所述的电流开关装置(10)，还包括有若干第二型分隔板(42)交插在若干第一型分隔板(40)之中。
8)根据权利要求7所述的电流开关装置(10)，其特征在于各个第二型分隔板(42)都呈U形。
9)根据权利要求1所述的电流开关装置(10)，还包括有一个邻近静止触点(32)和动触点(28)的磁铁组件(60)并建立起一个使电弧移入熄弧腔(34)的磁场。
10)根据权利要求1的所述的电流开关装置(10)，其特征在于各分隔板(40)的磁铁(54)是一个永久磁铁。
11)一种电流开关装置(10)包含有：
一个静止的触点(32)；
一个有选择地与静止触点(32)啮合以完成一电气通路的动触点(28)；
一个驱动器(18)来移动动触点(28)以与静止触点(32)啮合和脱开；和
一个邻近动和静触点(28，32)的熄弧器(34)，并包括二排(36，38)其间有间隙的分隔板(40)，各排中，分隔板(40)相互隔开，各分隔板(40)有一非磁性材料的第一部件(48)带有其内容纳有一永久磁铁(54)的孔(50)，并有一由有色金属导电材料构成的壳体(44)至少局部地绕着第一部件(48)延伸，该永久磁铁(54)产生一个绕着分隔板(40)的磁场使一电弧移越一壳体表面(44)；和
一个邻近静止触点(32)和动触点(28)的磁铁组件(60)建立起一个使电弧移入熄弧腔(34)的磁场。
12)根据权利要求11所述的电流开关装置(10)，其特征在于各分隔板(40)还有一贴靠第一部件(48)以磁性材料制成的第二部件(56)且有一其内有一部分永久磁铁(54)的凹口(58)，其中壳体(44)延伸过部分第二部件(56)。
13)根据权利要求11所述的电流开关装置(10)，其特征在于第一部件(48)有一面向间隙(39)的弯缘和壳体(44)是一个带弯曲内表面的U形，弯缘贴靠带弯曲内表面的U形。
14)(已修改)一种电流开关装置(10)有：
一个静止的触点(32)；
一个动触点(28)有选择地与静止触点(32)啮合以完成一电气通路。
一驱动器(18)移动动触点(28)与静止触点(32)进行啮合和脱开；
一邻近动触点和静止触点(28，32)的熄弧腔(34)，包括二排(36，38)其间有间隙(39)的分隔板(40，42)，各排中，分隔板(40)相互间隔开，由一组第一型分隔板(40)构成的分隔板垛，交插一组第二型分隔板(42)，其中，第一型分隔板(40)有一非磁性材料制成的第一部件(48)带有其内容纳永久磁铁(54)的孔(50)，和有一个由有色金属导电材料制成且至少局部地围绕第一部件(48)延伸的壳体(44)，永久磁铁(54)产生一个围绕第一部件(48)的磁场而使电弧沿着壳体(44)移动；和一个邻近静上触点(32)和动触点(28)的磁铁(60)组件以建立起一个使电弧移入熄弧腔的磁场。
15)根据权利要求14所述的电流开关装置(10)，其特征在于各第一型分隔板(40)还包括一个邻接第一部件(48)的磁性材料制成的第二部件(56)并有一个部分永久磁铁(54)位于其内的凹口(58)，其中壳体(44)伸过部分的第二部件(56)。
16)根据权利要求14所述的电流开关装置(10)，其特征在于：第一部件(48)有一朝向间隙(39)的弯缘；和壳体(44)呈U形并带有一与弯缘贴靠的弯曲内表面。
17.一根据权利要求14所述的电流开关装置(10)，其特征在于：各第二型分隔板(42)呈U形并带有面向间隙(39)的弯曲端。
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