CN113539745A - 一种直流接触器灭弧系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直流接触器灭弧系统，属于直流接触器技术领域。直流接触器包括触头系统、灭弧系统、电磁系统和壳体；灭弧系统包括灭弧室、引弧装置和隔弧装置；触头系统的动触头和灭弧室设有引弧装置；壳体内设有隔弧装置。本发明在产品体积一定的前提下，改进灭弧室结构，增加引弧装置和隔弧装置结构，充分利用有限的内部空间灭弧。并且实现了高温燃弧气体的在接触器腔体内气道循环与扩散，加强电弧冷却效果，避免主腔体污染，进一步提升灭弧能力。触桥两侧的动静触头之间产生的高温气体，在各自的气流通道流动。在出现短路故障情况下，降低触头融焊的风险，提高接触可靠性。

Description

一种直流接触器灭弧系统

技术领域

本发明涉及一种直流接触器灭弧系统，属于直流接触器技术领域。

背景技术

直流接触器是指用在直流回路中的一种接触器，主要用来控制直流电路(主电路、控制电路和励磁电路等)。直流接触器需要频繁开闭大负荷电流，所以必须具备很强的灭弧能力，而且要具有灵活的触头系统和可靠的电磁系统。

在新能源应用领域，例如纯电动车辆通常采用高压直流接触器负责动力电池系统的接通与分断，并可在意外发生时断开高压电池系统。电触头在从接通到断开的过程中会有放电现象并产生电弧，电弧的产生会延迟电路的开断，较高的电弧能量甚至会烧毁电触头，造成电触头融焊，且由于目前直流接触器都采用密封形式，严重情况下会导致开关电器的着火爆炸。

在现有技术中，为了使直流接触器产品体积小，运行负载高，高压直流接触器通常采用密封充气外加磁场使金属相电弧横向拉长，电弧在灭弧介质中迅速冷却复合去游离。通常情况下，以上技术手段灭弧空间有限，燃弧时间较长，灭弧容量较低，电气寿命指标提升难度较大并且在熄弧过程中所产生金属颗粒以及碳化杂质聚集在灭弧腔体内部，污染腔体，容易导致一定程度的电寿命后绝缘能力的下降。例如：目前市场上泰科、松下、LS等厂商均应用磁吹灭弧技术手段，其处于较高等级的分断条件下，寿命能力骤然下降，甚至会爆炸。

目前常见的高压直流接触器内部结构如附图1a、1b所示。现有专利文献中，中国发明专利公告号CN102074387A与CN104412353A也分别公开了两种高压直流接触器的典型结构布置。这种设计的不足之处在于：触头灭弧系统并未充分利用接触器上部型腔体积(图1b为侧视图，动触桥两侧的空腔与触头灭弧系统隔离，该空腔并未有效利用)，灭弧容量有限，同时仅仅依靠气体氛围条件下永磁体磁吹灭弧的技术手段难以继续提升灭弧能力，缩短燃弧时间。灭弧室采用方形封闭腔体，灭弧通道狭长，高温燃弧气体无法流动循环，在较高等级的分断下容易出现燃弧气体无法逸散并快速冷却，内腔压力过大造成产品爆炸。

现有新能源应用领域中，动力电池系统一般为400VDC，未来可能大幅度提升，因此高压直流接触器需要更强的灭弧能力，能够安全地开启和关闭相对大的电流，并且能够避免熔焊和过量的电弧对接触器中触头的损害。所以本技术领域迫切需要在直流接触器中采用灭弧装置，以实现高效可靠的灭弧效果。

发明内容

本发明的目的是为解决直流接触器中实现高效可靠的灭弧作用的技术问题。

为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种直流接触器灭弧系统，直流接触器包括触头系统、灭弧系统、电磁系统和壳体；所述壳体内设有触头系统、灭弧系统和电磁系统；所述触头系统包括静触头和动触头；所述电磁系统包括驱动中轴、静铁芯、动铁芯、骨架线圈、金属杯以及轭铁；所述电磁系统上方设有触头系统，触头系统周边设有灭弧系统；所述灭弧系统包括灭弧室、引弧装置和隔弧装置；所述灭弧室设于直流接触器动触头与静触头之间相对运动区域的外侧周边，两个静触头之间；所述动触头和灭弧室设有引弧装置；所述壳体内设有隔弧装置。

优选地，所述的引弧装置包括动触头设有的引弧部和灭弧室设有的引弧片；所述动触头上设有向灭弧室延伸的引弧部；所述灭弧室靠近静触头的一端设有向静触头延伸的引弧片。

优选地，所述动触头的引弧部设为从动触头平面沿产生电弧路径的方向向灭弧室折弯延伸的折弯部。

优选地，所述的灭弧室设有层状平行排列的栅片，所述栅片沿产生电弧路径的方向设有弯曲头部；所述栅片相对应所述动触头的引弧部设有引弧槽；所述灭弧室顶端设有引弧片，引弧片靠近静触头的一端沿产生电弧路径的方向与栅片弯曲头部同一方向也设有弯曲头部，引弧片的弯曲头部长度大于所述栅片的弯曲头部长度。

优选地，所述隔弧装置包括灭弧腔体和所述动触头驱动中轴上设有的隔弧板；所述灭弧腔体设为以驱动中轴为中轴线的圆筒形，灭弧腔体内设有灭弧室和触头系统；圆筒形灭弧腔体靠近动触头的一端开口，另一端设有基板；圆筒形灭弧腔体设有连续的圆筒壁；所述基板上垂直于基板设有两段相对驱动中轴中心对称布置的弧形隔板；所述的动触头顶端设有垂直于动触头平面的隔弧板，隔弧板设于动触头顶端部的中间位置，将动触头与静触头接触的两个触点分隔在两个空间内。

优选地，所述圆筒形灭弧腔体圆筒壁设为间隔布置的两种大小直径的四个直角扇形弧面组成，所述两段不同直径的直角扇形弧面连接处设于两个静触头连接线上。

优选地，所述基板上设有穿设两个静触头的通孔，所述两个静触头的通孔之间和灭弧室和动触头之间相对于驱动中轴中心对称设有两段垂直于所述基板的弧形隔板；弧形隔板远离引弧片弯曲头部的一端靠近一侧的静触头，弧形隔板的另一端设于所述引弧片弯曲头部与另一侧静触头相对区域的外侧。

优选地，所述弧形隔板设有导引部，弧形隔板靠近静触头一侧的导引部逐渐靠近静触头时与圆筒形灭弧腔体的圆筒壁之间形成的间隙逐渐缩小。

优选地，所述两段弧形隔板各设有垂直于基板用于限制动触头运动导向的相对应的两个筋板，所述同一段弧形隔板上设有的筋板设于与驱动中轴等距的两侧，相对应的筋板与驱动中轴的隔弧板形成将动触头与静触头接触的两个触点分隔在两个空间的隔断结构。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明技术方案解决现有技术中灭弧容量有限，灭弧室采用方形封闭腔体，灭弧通道狭长，高温燃弧气体无法流动循环，在较高等级的分断下容易出现燃弧气体无法逸散并快速冷却，内腔压力过大造成产品爆炸的不足。在产品体积一定的前提下，改进灭弧室结构，增加引弧装置和隔弧装置结构，充分利用有限的内部空间灭弧。在有限的腔体空间内，提高了灭弧能力。并且实现了高温燃弧气体的在接触器腔体内气道循环与扩散，加强电弧冷却效果，避免主腔体污染，进一步提升灭弧能力。触桥两侧的动静触头之间产生的高温气体，在各自的气流通道流动。在出现短路故障情况下，降低触头融焊的风险，提高接触可靠性。

附图说明

图1a、1b是现有高压直流接触器典型结构；

图2a是本发明灭弧室腔体整体结构俯视图；

图2b是本发明整体结构正视图；

图2c是本发明整体结构侧视图；

图2d是本发明触头灭弧系统内部结构示意图；

图3a是本发明灭弧室和灭弧腔体的安装俯视图；

图3b是本发明灭弧腔体的结构示意图；

图4a是本发明动触桥结构示意图；

图4b是本发明动触头结构的立体图；

图5a是本发明灭弧室结构示意图；

图5b是本发明灭弧室灭弧栅片的示意图；

图5c是本发明灭弧室引弧片的示意图；

图6a是本发明永磁体与灭弧室布置的实施例；

图6b是本发明永磁体与灭弧室布置的另一实施例；

图7a,7b,7c是本发明高压直流接触器具有隔弧板结构示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下：

本发明提供一种直流接触器灭弧系统，直流接触器包括触头系统、灭弧系统、电磁系统和壳体213；壳体213内设有触头系统、灭弧系统和电磁系统；触头系统包括静触头202、203和动触头204；电磁系统包括驱动中轴205、静铁芯206、动铁芯207、骨架线圈208、金属杯209以及轭铁214；电磁系统上方设有触头系统，触头系统周边设有灭弧系统；灭弧系统包括灭弧室210、211、引弧装置和隔弧装置；灭弧室210、211设于直流接触器动触头204与静触头202、203之间相对运动区域的外侧周边的两个静触头之间；动触头和灭弧室设有引弧装置；壳体内设有隔弧装置。引弧装置包括动触头204设有的引弧部2043和灭弧室设有的引弧片2103；动触头上设有向灭弧室延伸的引弧部2043；灭弧室靠近静触头的一端设有向静触头延伸的引弧片2103。动触头的引弧部2043设为从动触头平面沿产生电弧路径的方向向灭弧室折弯延伸的折弯部。灭弧室设有层状平行排列的栅片2101，栅片沿产生电弧路径的方向设有弯曲头部2101a；栅片相对应动触头的引弧部2043设有引弧槽2101c；灭弧室顶端设有引弧片2103，引弧片靠近静触头的一端沿产生电弧路径的方向与栅片弯曲头部同一方向也设有弯曲头部2103a，引弧片的弯曲头部2103a长度大于栅片的弯曲头部2101a长度。隔弧装置包括灭弧腔体215和动触头驱动中轴上设有的隔弧板3041；灭弧腔体215 设为以驱动中轴为中轴线的圆筒形，灭弧腔体内设有灭弧室和触头系统；圆筒形灭弧腔体215靠近动触头的一端开口，另一端设有基板2151；圆筒形灭弧腔体设有连续的圆筒壁2153、2152；基板上垂直于基板设有两段相对驱动中轴中心对称布置的弧形隔板2154；动触头顶端设有垂直于动触头平面的隔弧板3041，隔弧板3041设于动触头顶端部的中间位置，将动触头与静触头接触的两个触点分隔在两个空间内。圆筒形灭弧腔体圆筒壁设为间隔布置的两种大小直径的四个直角扇形弧面组成，两段不同直径的直角扇形弧面2153与2152连接处设于两个静触头连接线上。基板上设有穿设两个静触头的通孔2155，两个静触头的通孔之间和灭弧室和动触头之间相对于驱动中轴中心对称设有两段垂直于基板的弧形隔板2154；弧形隔板2154远离引弧片弯曲头部2103a的一端靠近一侧的静触头，弧形隔板2154的另一端设于引弧片弯曲头部2103与另一侧静触头相对区域的外侧。弧形隔板2154设有导引部，弧形隔板靠近静触头一侧的导引部逐渐靠近静触头时与圆筒形灭弧腔体215的圆筒壁之间形成的间隙逐渐缩小。两段弧形隔板2154各设有垂直于基板用于限制动触头运动导向的相对应的两个筋板 2156，同一段弧形隔板上设有的筋板2156设于与驱动中轴等距的两侧，相对应的筋板2156与驱动中轴的隔弧板3041形成将动触头与静触头接触的两个触点分隔在两个空间的隔断结构。

由气体运动和热传导可知，高温高压气体总是向低温低压环境运动的，这样电弧产生的高温高压气体顺势向灭弧室出口运动，有利于电弧的气吹和快速运动而冷却，在接触器中电弧的快速向前运动并在灭弧室中扩散是非常重要的，这有助于拉长电弧和冷却电弧，在直流应用的接触器中尤其如此，其没有电压电流过零这一过程，因此拉长电弧和迅速冷却电弧成了最重要的灭弧手段。

本发明在现有磁吹灭弧与产品体积一定的基础上，采用圆弧形永磁体，在有限的空间内布置栅片灭弧室。通过灭弧室栅片将电弧切割为多段短弧，从而提升弧隙初始介电强度，同时栅片(例如铜栅片、铁磁栅片、陶瓷等)具有加强冷却以及表面复合作用。对于大电流分断(例如额定电流)，栅片灭弧室所产生的磁驱动力以及永磁体产生的磁场(弗莱明法则)将电弧拉伸，具有延长了长度的电弧可由气体氛围(空气、氮气或氢气等)冷却，同时借助灭弧系统的压力梯度驱动燃弧气体向两侧排出至预先设置的流道腔体。最后，利用燃弧气体的循环进一步加强另外一个断口电弧的拉伸与冷却，整个循环过程类似“太极图”的形式。本方案采用类似于内腔出气的方式大大减轻灭弧室的压力系数，降低产品爆炸风险，并且能够使高温燃弧气体有效流动循环冷却。如此不仅使其拥有更大的灭弧空间，更短的燃弧时间，更高的电弧电压，并且燃弧气体的流动将金属颗粒以及碳化杂质聚集在灭弧室腔体后部，保证主腔体的洁净度以及绝缘电阻。另外，灭弧腔体外壳还能够防止永磁体的磁力特性劣化，并且能够长期维持使电弧迅速且可靠地消失的功能。

实施例：

图2a是本发明所公开的灭弧室腔体整体结构俯视图。灭弧腔体215内安装有静触头202与203、动触头204、栅片灭弧室210与211，另外永磁体301与 302分别固定在灭弧腔体215外侧。其中触头系统包括动静触头(202、203、204) 用于接通和断开外部直流负载电路；动触头204的两端分别与静触头(202、203) 接触，称为桥式接触系统；灭弧室210和211用于完成灭弧动作；腔体215用于容纳触头系统、以及灭弧室(210、211)。动静触头在分断过程中产生的高温燃弧气体(216、217)经由腔体215进入灭弧室210和211，通过栅片将电弧切割为多段短弧，从而提升弧隙初始介电强度，同时栅片(例如铜栅片、铁磁栅片、陶瓷等)具有加强冷却以及表面复合作用。另外灭弧室(210、211)所产生的磁驱动力以及永磁体产生的磁场(弗莱明法则)将电弧(216、217)拉伸，具有延长了长度的电弧(216、217)可由气体氛围(空气、氮气或氢气等)冷却，同时借助灭弧系统的压力梯度驱动燃弧气体(216、217)向两侧排出至灭弧腔体215 所预先设置的弧型流道腔体。最后利用燃弧气体的循环进一步加强另外一个断口电弧的拉伸与冷却，整个燃弧气体(216、217)的循环类似“太极图”的形式。并且燃弧气体的流动将金属颗粒以及碳化杂质聚集在灭弧室腔体后部，保证主腔体的洁净度以及绝缘电阻。

直流接触器包括触头灭弧系统，电磁系统，壳体；

触头灭弧系统包括静触头202、203，动触头204，灭弧腔体215、灭弧室210、 211、磁场规范装置；

电磁系统包括中轴205、静铁芯206、动铁芯207、骨架线圈208、金属杯 209以及轭铁214。

触头灭弧系统和电磁系统以密封的形式安装在壳体213内；

动触头204安装在中轴205上，中轴205与动铁芯207安装在一起，当线圈 208得电后，动铁芯207被静铁芯206吸引而向上运动，从而带动动触头204向上运动而与静触头202、203接触。中轴205由绝缘材料构成，实现动触头204 与动铁芯207之间的电气隔离。

灭弧室腔体215具有一绝缘基板2151、垂直于基板2151的壁2152和2153，基板2151与壁2152、壁2153安装在一起或者一体成形为杯状，壁2152和2153 具有圆弧形结构，以首尾相接的方式间隔布置，如附图3a、3b。其中壁2152所在的圆周直径大于壁2153所在的圆周直径。基板2151上具有允许接线端子穿过的孔2155，还具有一对相对布置的隔板2154，其包含导向隔离部2154a和导引部2154b；导向隔离部2154a一侧具有突出的筋2156，以便对动触头204的运动进行导向，另一侧对灭弧室210、211进行定位，同时，导向隔离部2154a对两个灭弧室进行隔离，防止在这一位置发生短路或者气体窜流。导引部2154b进一步把气体在密封腔内进行引导，与壁2152的间隙c逐渐缩小。

静触头202、203与动触头204构成了两个接触区域，两个接触区域位于动触头204的两端，中间的导电区域连接。如图2a，建立一个参照直角坐标系，建立两个相互垂直的横轴X和纵轴Y，两个接触区域大致位于横轴X上，动触头 204与静触头202、203分离的方向平行于Z轴(未示出，可以理解为垂直于图 2a所在平面，或者称为分断平面)。动触头204设置有从X轴偏转向Y轴一侧突出并伸向灭弧室的引弧部2043，引弧部2043可以背向接触区域具有一定的折弯，以便在最大分断位置时，使动触头204与灭弧室最下部的栅片(如图2d最下方的栅片)等电位，把电弧尽可能的拉长，所谓背向接触区域折弯指从X-Y平面(也可以称为灭弧平面)指向触头系统分断方向偏转。需要指出的是，现有技术中，如中国发明专利公告号CN2415444Y，两个断点的面对方向、两个灭弧室的面对方向、引弧方向、以及触头系统分断方向大致可以统一在一个平面内，类似本申请中的X-Z平面或者说动触头204运动所在的分断平面；本申请中，两个断点的面对方向与触头系统的运动方向在X-Z的分断平面内。引弧部2043的突出方向为X轴向Y轴偏转的方向上，灭弧室210、211布置在从X轴向Y轴偏转的空间内，其投影分布在引弧平面内，本申请中灭弧室的引弧槽口2101c大约偏转45度(引弧槽口与直角坐标系原点连线与X轴夹角约45度；引弧槽口的偏转角度以30-60之间为宜)。上述分断平面或者灭弧平面仅是根据投影关系来说明触头灭弧系统作用原理及相应零部件的布置方式，而不是把相应零部件认为仅存在于这一面上，如分断平面也是电弧产生的平面，在这一投影平面上，动静触头的分断开矩拉长，电弧也拉长；而灭弧平面是把电弧导引运动的投影平面，在这一投影平面中，电弧进入灭弧室并不断深入。

磁场规范装置位于壁2153的外圆周上，如本申请中，永磁体301、302以瓦形结构安装在壁2153的外圆周上，起点位于X轴上向Y轴方向(电弧运动方向) 偏转延伸。

图2b是本发明所公开的整体结构正视图。其中接触器201包括：静触头202 与203、动触头204、灭弧系统210和211、电磁系统212以及灭弧腔体215。电磁系统212包括中轴205、静铁芯206、动铁芯207、骨架线圈208、金属杯209 以及轭铁214。触头系统包括动静触头(202、203、204)用于接通和断开外部直流负载电路；电磁系统212通过动铁芯207与中轴205驱动动触头204完成触点切换动作，动触头204的两端分别与静触头(202、203)接触，称为桥式接触系统。电磁系统212上部装配有隔板，隔板采用高阻燃等级塑性材料，必要时可添加产气材料以加强气吹作用，特别地，通过使用含有氢的塑性材料，从而提高电弧内部的热传导率，因此，能够容易地使电弧的热能扩散。电磁系统212外部由金属杯209完全包覆，金属杯209主要承担磁轭作用，其大面积金属外表面辅助电弧冷却。金属杯209采用导磁金属材料，比如电工纯铁，外表面电镀。灭弧室(210、211)的材质可以是冷轧钢板、铜板、Nomex型材或者陶瓷等

图2c是本发明所公开的整体结构侧视图，可以看到此结构与传统方案相比，最大限度地利用了产品的左右腔体空间，巧妙地布置了灭弧室210与211。另外根据本发明，永磁体301、302装配于灭弧腔体215外部，并与灭弧室内部进行物理隔离，防止电弧污染，因此灭弧腔体215还能够防止永磁体301、302的磁力特性劣化，能够长期维持使电弧迅速且可靠地消失的功能。

图2d是本发明所公开的触头灭弧系统内部结构示意图，动触头204采用具有引弧角设计的特殊结构，配合弧形瓦状永磁体310与302的作用，可以避免电弧在动静触头分断处过度灼烧，并且通过磁场作用将电弧沿着所期望的方向进行诱发与灭弧室(210、211)接触，由此能够使电弧消失，大大减缓动静触头(202、 203、204)与灭弧腔体的劣化速度。

图3a是本发明所公开的灭弧室和灭弧腔体的安装俯视图。动静触头在高水平分断过程中产生的高温燃弧气体进入灭弧室(210、211)，通过栅片将电弧切割为多段短弧，从而提升弧隙初始介电强度，同时栅片(例如铜栅片、铁磁栅片、陶瓷等)具有加强冷却以及表面复合作用。另外灭弧室(210、211)所产生的磁驱动力以及永磁体产生的磁场(弗莱明法则)将电弧拉伸，具有延长了长度的电弧可由气体氛围(空气、氮气或氢气等)冷却，同时借助灭弧系统的压力梯度驱动燃弧气体在灭弧腔体215的储气空间内流动循环，在这里灭弧室(210、211) 采用水平布置，灭弧栅片平行布置。灭弧室腔体结构可由传统的矩形腔体方案改进为类似“太极图”形腔体，不仅增大灭弧室容量，还能促进高温燃弧气体在接触器上层的内部循环。

图3b是本发明所公开的灭弧腔体的结构示意图。灭弧腔体215内设置有导向槽结构，并且将电弧与外界完全隔离。

图4a-4b是本发明所公开的两种动触桥结构示意图，动触头204采用具有引弧角设计的特殊结构，配合弧形瓦状永磁体310与302的作用，可以避免电弧在动静触头分断处过度灼烧。

图5a是本发明所公开的灭弧室210结构示意图，其中灭弧栅片的材质可以是冷轧钢板、铜板、Nomex型材或者陶瓷等，并且栅片结构根据动触头运动路径进行调整，保持间隙一致，并且静触点可以进行等电位设计，同时栅片两侧有隔弧板支持件2102起支撑固定作用。在通电电流为大电流的区域(例如额定电流) 中，穿过多个栅片的U字型的切口的磁通，将电弧向在多个U字型的切口形成的空间深处进行磁驱动。长电弧被灭弧室210截断成短的电弧，产生电压降，用于维持电弧的电弧电压上升，如果电弧电压成为比电源电压还高的电压，则电弧消除。并且每次电弧切割的过程中，大面积栅片的传热效率更高，有助于电弧快速冷却。

如图5a-5c，灭弧栅片2101包括弯曲的头部2101a、主体部2101b和引弧槽 2101c，引弧片2103包括弯曲的头部2103a、主体部2103b、耦合部2103c；多片灭弧栅片2101通过堆叠安装在支持件2102上形成灭弧室210、211，引弧片2103位于灭弧室最上方。引弧片2103的头部2103a比灭弧栅片2101的头部2101a 更长，以接近静触头，在分断时形成引弧片2103与静触头的等电位，方便电弧从静触头转移到引弧片2103上。灭弧栅片2101与引弧片2103弯曲方向所在的平面垂直于动触头204运动方向所在的平面。耦合部2103c具有与静触头(202、 203)外轮廓相适应的结构，以帮助静触头上的电弧均匀的转移到引弧片2103上。

灭弧栅片2101的引弧槽2101c开口方向面对动触头204的引弧部2043的偏转方向。弯曲的头部2101a位于引弧槽2101c的一侧，以便引导弯曲的电路路径。

根据图6a进一步说明本发明的结构和磁吹引弧原理。同样建立一个X-Y的直角坐标系，瓦形的永磁体301和302从X轴出发向Y轴顺时针延伸对触头灭弧系统形成圆弧形的包围结构，延伸的截止位置可以如图6a中的Y轴上，也可以依据灭弧室210、211的大小位置，延伸的截止位置不到或者超过Y轴，目的是使磁场覆盖电弧的运动路径。在灭弧室210附近的永磁体301的S极面向触头灭弧系统，N极背对触头灭弧系统；在灭弧室211附近的永磁体302的N极面向触头灭弧系统，S极背对触头灭弧系统。这样形成了由永磁体302指向永磁体301的磁场，由于瓦形的永磁体结构，使得磁力线在触头灭弧系统区域更加集中，具有往中间凹的磁场密度，也可以使永磁体以尽可能小的尺寸作用在更多的触头灭弧系统上，让更多的磁力线作用在电弧路径上。在本实施例中，具有导磁能力的灭弧栅片，布置在磁场路径上增强了磁力线向内侧收缩的效应。

如图2a、2b、4a和6a，当接触器断开，动触头204向下运动离开静触头，产生电弧，电弧在平行于Z轴的方向上拉长，由于引弧部2043在接触区域向Y 轴方向偏转延伸，因此在运动到最大分断位置时，动触头204上电弧由引弧部 2043转移到最下方的灭弧栅片2101；另一方面，引弧片2103具有向静触头方向完全的头部2103a，因此电弧会被从静触头上转移到头部2103a。这样，电弧从触头系统完全被转移到灭弧室上，为了帮助电弧从触头系统转移到灭弧系统，除了引弧装置之外，本发明还采用了旋转气吹和旋转磁吹的引弧方式。

如图2a、7a至7c，还设置有隔弧板3041，安装在驱动轴205上，位于动触头204的中间位置，把动触头204的两个触点分隔在两个空间内。使得触桥两侧的动静触头之间产生的高温气体，在各自的气流通道流动。防止了两个接触区域的高温气体在动触头204处直接连通。隔弧板3041与弧形隔板2154在结构上相互耦合，通过与动触头204和基板2151形成在Z轴方向，Y轴方向，X轴的一侧方向形成阻止气流运动的阻挡结构，另外，两块弧形隔板2154上任意一对相对的筋板2156与靠近的隔弧板3041的平面，形成一密封的结构。以静触头202与动触头204之间形成的电弧为例，高温气体只能向X轴的左侧运动，由于灭弧腔体215弧形的壁2153的导引以及电弧运动的偏转，使得高温气体顺时针运动，通过导引部2154b的导向作用，并经过灭弧室和较长的气体路径，冷却后的气体吹向静触头203与动触头204之间的区域，帮助形成循环的气吹效果。由于导引部2154b与壁2152的间隙c逐渐缩小，因此在此处形成了气流加速的效果，进一步促进了电弧和气流的旋转运动。

另外，根据附图6a，说明本发明旋转磁吹的原理，如果规定静触头202接正极，静触头203接负极，这样，电流方向是从静触头202流向动触头204，再从动触头204流向静触头203，在图6a中，静触头202与动触头204之间的电弧方向是穿入附图平面，而静触头203与动触头204之间的电弧方向是从附图平面穿出。永磁体(301、302)为圆弧瓦型薄片结构，原料采用钕铁硼或铁氧体。安装位置设为斜角对置，如本实例中的45度(两个永磁体对称设于虚拟的以中轴205为原点，两个静触头连线设为X轴的直角坐标系的第二和第四象限；以中轴205的中心为原点；永磁体根据灭弧室的大小，做适当的延伸，如灭弧室大的情况下，永磁体分别可以从第二、四象限适当延伸至第一、三象限)。在接触区域、引弧部2043和引弧槽2101c附近大致位于永磁体的中间位置，中间的磁力线303的方向如图所示，如此布置的灭弧系统所形成的斜45度方向磁力线303 能够经过触点中心，从而在引弧部2043和引弧槽2101c相对应处形成一个方向与磁力线具有一个90度夹角的磁吹力F，(电磁系统中，磁吹力F都是与磁场成90度的，在本实施例中突出这一点，是为了说明在这一位置时，电磁力F帮助电弧通过引弧槽2101c进入灭弧室)。帮助电弧逐渐向灭弧室的纵深方向运动，在电弧完全进入灭弧室后，电弧需要以平行X轴的方向运动，这时中间的磁力线 303仍然只能把电弧向斜上方45度的方向作用，这时，由于灭弧室位置的磁阻更小，因此在边缘侧的磁力线303会有向灭弧室收缩的效果，使得磁力线偏转经过灭弧室后到达另一侧的永磁体，这样磁力线的路径发生了弯曲，这些弯曲的磁力线帮助电弧的运动方向偏转到平行于X轴的方向，以便充分利用灭弧室的空间冷却熄灭电弧和冷却高温气体。本发明的这种结构，吹弧的方向在对角线，使得弧吹的空间更大，更有利于断弧，灭弧能力更强，且产品的空间利用率更高。

需要指出的是，上述实施例中，通过静触头202接正极、静触头203接负极，因此引弧方式是以顺时针为基准方向布置，电弧也是以顺时针方向运动进入灭弧室，决定了磁场的方向。如果静触头202接负极，静触头203接正极，那么需要以逆时针布置引弧方向，根据本发明的原理，动触头204的引弧，灭弧室210、 211的位置，引弧槽的开口方向，永磁体301、302的位置以及极性的布置等都以逆时针为基准方向进行安排，如图6b。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种直流接触器灭弧系统，直流接触器包括触头系统、灭弧系统、电磁系统和壳体；所述壳体内设有触头系统、灭弧系统和电磁系统；所述触头系统包括静触头和动触头；所述电磁系统包括驱动中轴、静铁芯、动铁芯、骨架线圈、金属杯以及轭铁；所述电磁系统上方设有触头系统，触头系统周边设有灭弧系统；其特征在于：所述灭弧系统包括灭弧室、引弧装置和隔弧装置；所述灭弧室设于直流接触器动触头与静触头之间相对运动区域的外侧周边，两个静触头之间；所述动触头和灭弧室设有引弧装置；所述壳体内设有隔弧装置。

2.如权利要求1所述的一种直流接触器灭弧系统，其特征在于：所述的引弧装置包括动触头设有的引弧部和灭弧室设有的引弧片；所述动触头上设有向灭弧室延伸的引弧部；所述灭弧室靠近静触头的一端设有向静触头延伸的引弧片。

3.如权利要求2所述的一种直流接触器灭弧系统，其特征在于：所述动触头的引弧部设为从动触头平面沿产生电弧路径的方向向灭弧室折弯延伸的折弯部。

4.如权利要求2所述的一种直流接触器灭弧系统，其特征在于：所述的灭弧室设有层状平行排列的栅片，所述栅片沿产生电弧路径的方向设有弯曲头部；所述栅片相对应所述动触头的引弧部设有引弧槽；所述灭弧室顶端设有引弧片，引弧片靠近静触头的一端沿产生电弧路径的方向与栅片弯曲头部同一方向也设有弯曲头部，引弧片的弯曲头部长度大于所述栅片的弯曲头部长度。

5.如权利要求4所述的一种直流接触器灭弧系统，其特征在于：所述隔弧装置包括灭弧腔体和所述动触头驱动中轴上设有的隔弧板；所述灭弧腔体设为以驱动中轴为中轴线的圆筒形，灭弧腔体内设有灭弧室和触头系统；圆筒形灭弧腔体靠近动触头的一端开口，另一端设有基板；圆筒形灭弧腔体设有连续的圆筒壁；所述基板上垂直于基板设有两段相对驱动中轴中心对称布置的弧形隔板；所述的动触头顶端设有垂直于动触头平面的隔弧板，隔弧板设于动触头顶端部的中间位置，将动触头与静触头接触的两个触点分隔在两个空间内。

6.如权利要求5所述的一种直流接触器灭弧系统，其特征在于：所述圆筒形灭弧腔体圆筒壁设为间隔布置的两种大小直径的四个直角扇形弧面组成，所述两段不同直径的直角扇形弧面连接处设于两个静触头连接线上。

7.如权利要求5所述的一种直流接触器灭弧系统，其特征在于：所述基板上设有穿设两个静触头的通孔，所述两个静触头的通孔之间和灭弧室和动触头之间相对于驱动中轴中心对称设有两段垂直于所述基板的弧形隔板；弧形隔板远离引弧片弯曲头部的一端靠近一侧的静触头，弧形隔板的另一端设于所述引弧片弯曲头部与另一侧静触头相对区域的外侧。

8.如权利要求7所述的一种直流接触器灭弧系统，其特征在于：所述弧形隔板设有导引部，弧形隔板靠近静触头一侧的导引部逐渐靠近静触头时与圆筒形灭弧腔体的圆筒壁之间形成的间隙逐渐缩小。

9.如权利要求8所述的一种直流接触器灭弧系统，其特征在于：所述两段弧形隔板各设有垂直于基板用于限制动触头运动导向的相对应的两个筋板，所述同一段弧形隔板上设有的筋板设于与驱动中轴等距的两侧，相对应的筋板与驱动中轴的隔弧板形成将动触头与静触头接触的两个触点分隔在两个空间的隔断结构。

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