CN211578652U - 永磁灭弧无极性高压大电流直流接触器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种永磁灭弧无极性高压大电流直流接触器，包括灭弧室、动触头、基座组件以及电磁驱动机构，灭弧室基座组件上，电磁驱动机构安装于基座组件下方，所述灭弧室包括两块永磁体及导磁块、导磁极板，两块永磁体吸附于导磁块两端，两只导磁极板分别无缝吸附在两块永磁体外侧，永磁体、导磁块、导磁极板共同内置于灭弧室中部，在动触头两端形成与动触头水平方向平行的恒定磁场。本实用新型不存在临界电流危险，磁场利用更加高效，吹弧效果更加显著；在保证产品能够无极性开断电路的需求基础上，提升了产品的分断能力，保证产品使用寿命，可使产品在保持阶段长期运行时电磁铁产生较低的发热量，降低塑料元件的老化速度，减少无用功的产生。

Description

永磁灭弧无极性高压大电流直流接触器

技术领域

本实用新型涉及一种低压电器开关，具体为一种永磁灭弧无极性高压大电流直流接触器。

背景技术

直流电相较于交流电不存在天然过零点，切断直流电时所产生的直流电弧如不借助外力则无法熄灭电弧，借助的外力通常选用磁吹灭弧形式，而常规的直流接触器的磁吹形式一般分为永磁磁吹与电磁线圈磁吹两种，其中，永磁磁吹利用永磁体提供强度、方向恒定的稳定磁场，结构方面往往将磁场方向设计为与动触头方向垂直，这样就可以将电弧吹至灭弧室方向，可一旦接触器分断时出现反方向电流，这种磁吹力就会将电弧吹至灭弧室相反的方向，即为产品内部方向，造成无法熄灭电弧的故障；而电磁线圈磁吹利用电磁线圈提供不稳定磁场，磁场强度与流经电磁线圈的电流成正比关系，磁场方向随流经电磁线圈的电流方向改变而改变，故利用电磁线圈提供磁吹磁场可设计为磁吹磁场方向始终保持将电弧吹至灭弧室方向，但当流经电磁线圈的电流较小时，磁场强度也会很弱，造成吹弧力量不足，极大的延长了电弧熄灭时间，易出现临界电流现象，且电磁线圈方案相较永磁体方案具有加工工艺难度大、体积大、成本高等缺点。

现行的直流接触器产品中也有利用永磁磁吹形式进行无极性灭弧的，例如实用新型ZL201510150795.9所描述的“对于交流负载和与优选电流方向相反的极性具有额外开关能力的直流接触器”，当产品中流经反向电流时，利用设置在两静触头之间的“辅助电弧熄灭装置”来熄灭吹向产品内部的电弧，但因结构空间有限，“辅助电弧熄灭装置”的灭弧能力远小于优选电流电弧熄灭装置，故其反向电流分断能力远小于正向分断能力，不能作为无极性直流接触器的最优选择。例如实用新型ZL201610042594.1所描述的“具有永磁体灭弧的开关装置”，该装置中类似本实用新型结构灭弧室内共设计有4处灭弧通道，但通道方向与动触头方向保持水平平行状态，永磁体通过导磁极板在触头位置建立“偏吹磁场”，当电弧产生时受“偏吹磁场”作用，电弧被分别吹向对角的灭弧通道，当电流方向改变，电弧即被吹向另一组对角的灭弧通道，但因为灭弧通道与动触头的位置关系，永磁体仅能建立“偏吹磁场”，无法建立“直吹磁场”，相比之下，“偏吹磁场”于电弧产生时需先将电弧扭转90°后才可进入灭弧通道内，而“直吹磁场”却能于电弧产生时即直接将电弧吹至灭弧通道内，故“偏吹磁场”的设计降低了永磁体的利用率，同时电弧受“偏吹磁场”作用发生偏转时，电弧直径会迅速增大，热游离现象加剧，电弧能量也随之增加，为后续的灭弧增加了难度。

实用新型内容

针对现有技术中高压大电流直流接触器存在的分断能力差、灭弧难度大等不足之处，本实用新型要解决的技术问题是提供一种可提升了分断能力、快速灭弧且提高使用寿命的永磁灭弧无极性高压大电流直流接触器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供一种永磁灭弧无极性高压大电流直流接触器，包括灭弧室、动触头、基座组件以及电磁驱动机构，灭弧室基座组件上，电磁驱动机构安装于基座组件下方，所述灭弧室包括两块永磁体及导磁块、导磁极板，两块永磁体吸附于导磁块两端，两只导磁极板分别无缝吸附在两块永磁体外侧，永磁体、导磁块、导磁极板共同内置于灭弧室中部，在动触头两端形成与动触头水平方向平行的恒定磁场。

灭弧室包括隔弧衬板、迷宫衬板以及灭弧栅片，八块隔弧衬板每两块为一组分别安装于灭弧室内的四个独立空间内，每组的两块隔弧衬板以对称形式安装，并形成收拢空间、窄缝空间两部分，其中收拢空间呈现出锐角夹角朝向动触头方向，窄缝空间呈现出狭窄缝隙通道延伸至灭弧室内壁；四块迷宫衬板分别安装于灭弧室内的四个独立空间内，置于每组隔弧衬板上部；灭弧栅片包括长灭弧栅片、中灭弧栅片以及短灭弧栅片，其中四片长灭弧栅片分别置于四块迷宫衬板的最外侧隔断内，四片中灭弧栅片分别置于四块迷宫衬板的最内侧隔断内，多片短灭弧栅片以均分数量分别置于四块迷宫衬板的中间隔断内。

灭弧室还设有引弧片和绝缘块，引弧片固安装至灭弧室内部中间位置，引弧片的四只引弧角指向中灭弧栅片下端方向；绝缘块安装于灭弧室两侧中部位置、导磁极板下端。

基座组件具有塑料底座及两组静触头组件，两组静触头组件共包括四片引弧板及两只静触头，四片引弧板每两片为一组，每组引弧板的一端无缝紧固安装于静触头两侧，另一端延伸至灭弧室内壁；每只静触头包括一个接触板及一个静银触点，接触板的一端具有一长方形凸起结构，静银触点焊接在接触器的长方形凸起结构上方。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.本实用新型利用永磁磁吹技术进行灭弧，建立稳定直吹磁场，不存在临界电流危险，且磁场利用更加高效，吹弧效果更加显著；与此同时，建立永磁场的永磁体异性无缝吸附于导磁体两端，在保证磁场强度需求的基础上缩减了永磁体材料的用料。

2.本实用新型灭弧室内设有4个独立灭弧空间，当触头分断电路产生电弧时，动静触头间电弧被永磁直吹磁场分别吹向两个对应的灭弧空间，在灭弧空间内利用窄缝、迷宫、灭弧栅片多种灭弧方式组合的形式完成去游离过程，从而在保证产品能够无极性开断电路的需求基础上，极大提升了产品的分断能力。

3.本实用新型引弧片、引弧板、接触板凸起的结构设计可使电弧在起始阶段即可受永磁直吹磁场作用迅速离开触点表面，极大缩减了电弧在触点表面的停留时间，即减少了触点的烧蚀，降低损耗，保证了产品使用寿命。

4.本实用新型电磁铁内驱动控制器的设计可使产品在启动阶段享受较高功率的同时在保持阶段又可以处于较低功率工作状态，即满足了产品启动阶段为了克服触头弹簧与复位弹簧较大反作用力的需求，又可以使产品在保持阶段长期运行时，电磁铁产生较低的发热量，降低了塑料元件的老化速度，减少了无用功的产生。

附图说明

图1为本实用新型永磁灭弧无极性高压大电流直流接触器整体截面视图(截面局部图)；

图2为本实用新型中灭弧室的截面视图(截面侧视图)；

图3为本实用新型中灭弧室的截面视图(截面纵视图)；

图4为本实用新型中动触头的倾斜视图；

图5为本实用新型中基座组件的倾斜视图；

图6为本实用新型中静触头组件的倾斜视图；

图7为本实用新型实中静触头的倾斜视图；

图8为本实用新型中电磁驱动机构的倾斜视图；

图9为本实用新型中双向电流开断时，电弧受直吹磁场作用的移动路径图。

图中：1为接触器整体，2为灭弧室，3为动触头，4为基座组件，5为电磁驱动机构；2为灭弧室，201为永磁体，202为导磁块，203为导磁极板，204为隔弧衬板，205为迷宫衬板，206为长灭弧栅片，207为中灭弧栅片，208为短灭弧栅片，209为引弧片，210为绝缘块，3为动触头，301为动触桥，302为动触头触点；4为基座组件，401为塑料底座，402为静触头组件，40201为引弧板，40202为静触头；4020201为接触板，4020202为静银触点；5为电磁驱动机构，501为电磁铁，50101为衔铁芯，502为驱动控制器。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步阐述。

如图1～3所示，本实用新型一种永磁灭弧无极性高压大电流直流接触器，包括灭弧室2、动触头3、基座组件4以及电磁驱动机构5，灭弧室2基座组件4上，电磁驱动机构5安装于基座组件4下方，灭弧室2包括2块永磁体201及导磁块202、导磁极板203，2块永磁体201吸附于导磁块202两端，2只导磁极板203分别无缝吸附在两块永磁体201外侧，永磁体201、导磁块202、导磁极板203共同内置于灭弧室2中部，在动触头3两端形成与动触头3水平方向平行的恒定磁场。

如图1所示，基座组件4安装于电磁驱动机构5上方，两者通过螺钉紧固安装，动触头3安装于衔铁芯50101(见图8)上，灭弧室2安装于基座组件4上方，两者通过螺钉紧固安装。

如图2～3所示，灭弧室2包括隔弧衬板204、迷宫衬板205以及灭弧栅片，8块隔弧衬板204每2块为1组分别安装于灭弧室2内的4个独立空间内，每组的2块隔弧衬板以对称形式安装，并形成收拢空间、窄缝空间两部分，其中收拢空间呈现出锐角夹角朝向动触头3方向，窄缝空间呈现出狭窄缝隙通道延伸至灭弧室2内壁；4块迷宫衬板205分别安装于灭弧室2内的4个独立空间内，置于每组隔弧衬板204上部；灭弧栅片包括长灭弧栅片206、中灭弧栅片207以及短灭弧栅片208，其中4片长灭弧栅片206分别置于4块迷宫衬板205的最外侧隔断内，4片中灭弧栅片207分别置于4块迷宫衬板205的最内侧隔断内，56片短灭弧栅片208以均分数量分别置于4块迷宫衬板205的中间隔断内。还设有引弧片209和绝缘块210，引弧片209固安装至灭弧室2内部中间位置，引弧片209的四只引弧角指向中灭弧栅片207方向下端；绝缘块210安装于灭弧室两侧中部位置、导磁极板203下端，将导磁极板203与基座组件4上的接触板4020101隔离开。

本实施例中，灭弧室2具有4块永磁体201、2块导磁块202、2块导磁极板203、8块隔弧衬板204、4块迷宫衬板205、4片铜制长灭弧栅片206、4片铜制中灭弧栅片207、56片铜制短灭弧栅片208、1只铜制引弧片209及2只绝缘块210。4块永磁体201异极无缝吸附在导磁块202两端，2只导磁极板203分别无缝吸附在永磁体201另一端，永磁体201、导磁块202、导磁极板203共同内置于灭弧室2中部，在动触头3两端形成与动触头3水平方向平行的恒定磁场。4片长灭弧栅片206分别置于4块迷宫衬板205的最外侧隔断内，4片中灭弧栅片207分别置于4块迷宫衬板205的最内侧隔断内，56片短灭弧栅片208以均分数量分别置于4块迷宫衬板205的中间隔断内。引弧片209用螺钉紧固安装至灭弧室2内部中间位置，绝缘块210安装于灭弧室两侧中部位置，即导磁极板203下端，将导磁极板203与接触板4020101隔离开。

如图4所示，动触头3包含一个动触桥301及两个动触头触点302，两个动触头触点302分别焊接在动触桥30101两端下部。

如图5所示，基座组件4具有塑料底座401及2组静触头组件402。

如图6所示，2组静触头组件402共包括4片引弧板40201及2只静触头40202，4片引弧板40201每2片为一组，每组引弧板40201的一端无缝紧固安装于静触头40202两侧，另一端延伸至灭弧室2内壁。

如图7所示，每只静触头40202包括一个接触板4020201及一个静银触点4020202，接触板4020201的一端具有一长方形凸起结构，静银触点4020202焊接在接触器4020201的长方形凸起结构上方。

如图8所示，电磁驱动机构5包括电磁铁501、驱动控制器502，驱动控制器502位于电磁铁501下方，内置延时转换电路，使电磁铁由高功率启动状态延时转换至低功率保持状态，电磁铁501内具有一衔铁芯50101，所述衔铁芯位于电磁铁501中部，并向外延伸至灭弧室2内。

本实用新型的工作过程及原理如下：

本实用新型中，灭弧室2内设有4个独立灭弧空间，当触头分断电路产生电弧时，动静触头间电弧被由永磁体201、导磁块202及导磁极板203所构建的永磁直吹磁场分别吹向两个对应的灭弧空间，在灭弧空间内利用由隔弧衬板204所形成的窄缝灭弧、由迷宫衬板205所形成的迷宫灭弧、由长灭弧栅片206、中灭弧栅片207以及短灭弧栅片208所形成的多种栅片灭弧方式组合的形式完成电弧的去游离过程，当回路中出现相反方向电流时，电弧被吹向至另外两个对应的灭弧空间(如图9所示)，在另外两个对应的灭弧空间内完成上述去游离过程，从而在保证产品能够无极性开断电路的需求基础上，极大提升了产品的分断能力；于此同时为了保证永磁直吹磁场可以尽可能靠近电弧产生位置，将导磁极板203安装在接触板4020201附近，通过绝缘块210进行绝缘；电弧产生的起始阶段受永磁直吹磁场作用，动触头触点302处的电弧被迅速吹至引弧片209上，静银触点4020202处的电弧被迅速吹至引弧板40201，接触板4020201凸起的结构设计可使电弧处于整个灭弧室空间的中部位置，电弧产生的强热气压会均匀的向四周扩散，不会造成因局部气压过高而导致吹弧路径受阻，上述三处设计可使电弧在起始阶段迅速离开触点表面，极大缩减了电弧在触点表面的停留时间，即减少了触点的烧蚀，降低损耗，保证了产品使用寿命；电磁驱动机构5内驱动控制器502的设计可使产品在启动阶段享受较高功率的同时在保持阶段又可以处于较低功率工作状态，即满足了产品启动阶段为了克服触头弹簧与复位弹簧较大反作用力的需求，在电磁铁内形成较大吸力，通过衔铁芯50101拉动动触头3向静触头组件402方向移动，又可以使产品在保持阶段长期运行时，电磁铁501产生较低的发热量，降低了塑料元件的老化速度，减少了无用功的产生。

Claims (4)

1.一种永磁灭弧无极性高压大电流直流接触器，包括灭弧室(2)、动触头(3)、基座组件(4)以及电磁驱动机构(5)，灭弧室(2)基座组件(4)上，电磁驱动机构(5)安装于基座组件(4)下方，其特征在于：所述灭弧室(2)包括两块永磁体(201)及导磁块(202)、导磁极板(203)，两块永磁体(201)吸附于导磁块(202)两端，两只导磁极板(203)分别无缝吸附在两块永磁体(201)外侧，永磁体(201)、导磁块(202)、导磁极板(203)共同内置于灭弧室(2)中部，在动触头(3)两端形成与动触头(3)水平方向平行的恒定磁场。

2.根据权利要求1所述的永磁灭弧无极性高压大电流直流接触器，其特征在于：灭弧室(2)包括隔弧衬板204、迷宫衬板(205)以及灭弧栅片，8块隔弧衬板(204)每两块为一组分别安装于灭弧室(2)内的四个独立空间内，每组的两块隔弧衬板以对称形式安装，并形成收拢空间、窄缝空间两部分，其中收拢空间呈现出锐角夹角朝向动触头(3)方向，窄缝空间呈现出狭窄缝隙通道延伸至灭弧室(2)内壁；四块迷宫衬板(205)分别安装于灭弧室(2)内的四个独立空间内，置于每组隔弧衬板(204)上部；灭弧栅片包括长灭弧栅片(206)、中灭弧栅片(207)以及短灭弧栅片(208)，其中四片长灭弧栅片(206)分别置于四块迷宫衬板(205)的最外侧隔断内，四片中灭弧栅片(207)分别置于四块迷宫衬板(205)的最内侧隔断内，多片短灭弧栅片(208)以均分数量分别置于四块迷宫衬板(205)的中间隔断内。

3.根据权利要求2所述的永磁灭弧无极性高压大电流直流接触器，其特征在于：还设有引弧片(209)和绝缘块(210)，引弧片(209)固安装至灭弧室(2)内部中间位置，引弧片(209)的四只引弧角指向中灭弧栅片(207)下端方向；绝缘块(210)安装于灭弧室两侧中部位置、导磁极板(203)下端。

4.根据权利要求1所述的永磁灭弧无极性高压大电流直流接触器，其特征在于：基座组件(4)具有塑料底座(401)及两组静触头组件(402)，两组静触头组件(402)共包括四片引弧板(40201)及两只静触头(40202)，四片引弧板(40201)每两片为一组，每组引弧板(40201)的一端无缝紧固安装于静触头(40202)两侧，另一端延伸至灭弧室(2)内壁；每只静触头(40202)包括一个接触板(4020201)及一个静银触点(4020202)，接触板(4020201)的一端具有一长方形凸起结构，静银触点(4020202)焊接在接触板(4020201)的长方形凸起结构上方。

Images