一种直流接触器灭弧系统技术方案

本发明专利技术涉及一种直流接触器灭弧系统，属于直流接触器技术领域。包括静触头、动触头、灭弧系统、电磁系统以及壳体；灭弧系统包括灭弧室、灭弧空腔和气流导向件；直流接触器上部型腔中的动触头下方设有隔板，隔板上设有灭弧室和气流导向件，灭弧室设于直流接触器动触头与静触头相对运动区域的外侧周边；壳体和电磁系统的金属杯外周之间设有从上部型腔延伸到下部型腔的灭弧空腔。本发明专利技术在有限的腔体空间内布置灭弧栅片和气流导向件，提高灭弧能力，实现了高温燃弧气体的在接触器上下内腔的气道循环与扩散，加强电弧冷却效果，避免了直流接触器主腔体污染，进一步提升了灭弧能力，保证了直流接触器的安全使用。

Arc extinguishing system of DC contactor

【技术实现步骤摘要】
一种直流接触器灭弧系统
本专利技术涉及一种直流接触器灭弧系统，属于直流接触器

技术介绍
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，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，而且这些灭弧方案大部分都有电流极性要求，当电流极性接反时，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1、2所示。现有专利文献中，中国专利技术专利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2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。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。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。并且这类接触器对于电流极性有严格要求，因此环境适用性大大降低。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
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术所采取的技术方案是提供一种直流接触器灭弧系统，直流接触器包括静触头、动触头、灭弧系统、电磁系统以及壳体；所述电磁系统包括中轴、静铁芯、动铁芯、骨架线圈、金属杯以及轭铁；所述灭弧系统包括灭弧室、灭弧空腔和气流导向件；所述直流接触器上部型腔中的动触头下方设有隔板，隔板上设有灭弧室，灭弧室设于直流接触器动触头与静触头相对运动区域的外侧周边；所述壳体和所述电磁系统的金属杯外周之间设有从直流接触器上部型腔延伸到下部型腔的灭弧空腔；所述隔板上设有气流导向件。优选地，所述的灭弧室包括灭弧栅片和隔弧板，所述灭弧室相对于直流接触器动触头与静触头相对运动区域的两侧设有两片隔弧板，隔弧板设于隔板上，隔弧板板面平行于直流接触器动触头中轴；两片隔弧板之间垂直于隔弧板且平行间隔的设有片状灭弧栅片；所述灭弧室相对于直流接触器动触头一侧设有开口，所述灭弧室相对于直流接触器动触头的另一侧设有开口。优选地，所述直流接触器腔体垂直于所述中轴的横截面设为中间截面小，两侧截面逐渐变大的领结型结构，所述触头系统设于腔体截面较小的中间部位，灭弧室设于腔体两侧的扇形部。优选地，所述灭弧室的栅片设有引弧槽。优选地，所述气流导向件包括底板、隔弧板、分隔件；直流接触器上部型腔中的动触头下方设有隔板，隔板上设有底板，底板上设有隔弧板和分隔件；所述分隔件设于灭弧室相对于直流接触器触头系统的另一侧开口处；在所述灭弧室与动触头运动区域相邻的两侧并以分隔件为中心对称设有的两片隔弧板包括隔弧壁和导气板,灭弧室两侧设有的所述隔弧壁延伸向分隔件设有导气板。优选地，所述气流导向件包括底板、隔弧板、分隔件和挡弧导气板；直流接触器上部型腔中的动触头下方设有隔板，隔板上设有底板，底板上设有隔弧板、分隔件和挡弧导气板；所述分隔件设于灭弧室相对于直流接触器触头系统的另一侧开口处；在所述灭弧室与动触头运动区域相邻的两侧并以分隔件为中心对称设有的两片隔弧板包括隔弧壁和导气板,灭弧室两侧设有的所述隔弧壁延伸向分隔件设有导气板；分隔件设有向两侧延伸的挡弧导气板，挡弧导气板包括挡弧部、导气部和削尖的端部，分隔件向两侧延伸设有挡弧部，挡弧部弯折延伸设有包围住导气板的导气部，导气部的端部设有削尖的端部；导气部与挡弧部的弯折连接处与导气板相对应。优选地，所述气流导向件的导气板与所述直流接触器腔体的壳体壁之间设有出气口一；隔弧壁与所述直流接触器腔体的壳体壁之间设有出气口二；出气口一和出气口二之间设有储气空间一。优选地，所述气流导向件的导气板与挡弧部之间设有出气口三；所述隔弧壁和导气部之间设有出气口四；所述削尖的端部与所述直流接触器腔体的壳体壁之间设有出气口五；所述出气口三和出气口四之间设有储气空间二,所述出气口五与所述直流接触器腔体的壳体壁之间设有储气空间三。优选地，所述的灭弧栅片的材质是冷轧钢板、铜板、间位芳香族聚酞胺纤维Nomex型材或者陶瓷。优选地，所述的动触头上设有U型结构件支架，支架为导磁材料。优选地，所述的动触头顶端设有隔弧板，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。高温高压气体总是向低温低压的环境运动，电弧产生的高温高压气体将会顺势向灭弧室出口方向运动，有利于电弧的气吹和快速运动而冷却，在接触器中让电弧快速向前运动并在灭弧室中扩散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，其由于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直流接触器中最重要的灭弧手段。本专利技术在现有磁吹灭弧的基础上，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(既可以是横向，也可以是纵向)。最后，利用接触器上部与下部灭弧空腔以及金属杯进一步加强电弧的冷却。这种方案采用类似于内腔出气的方式大大减轻上部灭弧室的压力系数，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，并且燃弧气体的流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流接触器灭弧系统，直流接触器包括静触头、动触头、灭弧系统、电磁系统以及壳体；所述电磁系统包括中轴、静铁芯、动铁芯、骨架线圈、金属杯以及轭铁；其特征在于：所述灭弧系统包括灭弧室、灭弧空腔和气流导向件；所述直流接触器上部型腔中的动触头下方设有隔板，隔板上设有灭弧室，灭弧室设于直流接触器动触头与静触头相对运动区域的外侧周边；所述壳体和所述电磁系统的金属杯外周之间设有从直流接触器上部型腔延伸到下部型腔的灭弧空腔；所述隔板上设有气流导向件。/n

【技术特征摘要】
1.一种直流接触器灭弧系统，直流接触器包括静触头、动触头、灭弧系统、电磁系统以及壳体；所述电磁系统包括中轴、静铁芯、动铁芯、骨架线圈、金属杯以及轭铁；其特征在于：所述灭弧系统包括灭弧室、灭弧空腔和气流导向件；所述直流接触器上部型腔中的动触头下方设有隔板，隔板上设有灭弧室，灭弧室设于直流接触器动触头与静触头相对运动区域的外侧周边；所述壳体和所述电磁系统的金属杯外周之间设有从直流接触器上部型腔延伸到下部型腔的灭弧空腔；所述隔板上设有气流导向件。


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：所述的灭弧室包括灭弧栅片和隔弧板，所述灭弧室相对于直流接触器动触头与静触头相对运动区域的两侧设有两片隔弧板，隔弧板设于隔板上，隔弧板板面平行于直流接触器动触头中轴；两片隔弧板之间垂直于隔弧板且平行间隔的设有片状灭弧栅片；所述灭弧室相对于直流接触器动触头一侧设有开口，所述灭弧室相对于直流接触器动触头的另一侧设有开口。


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：所述直流接触器腔体垂直于所述中轴的横截面设为中间截面小，两侧截面逐渐变大的领结型结构，所述触头系统设于腔体截面较小的中间部位，灭弧室设于腔体两侧的扇形部。


4.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：所述灭弧室的栅片设有引弧槽。


5.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：所述气流导向件包括底板(603a)、隔弧板(603b)、分隔件(603c)；直流接触器上部型腔中的动触头下方设有隔板，隔板上设有底板(603a)，底板(603a)上设有隔弧板(603b)和分隔件()；所述分隔件(603c)设于灭弧室相对于直流接触器触头系统的另一侧开口处；在所述灭弧室与动触头运动区域相邻的两侧并以分隔件(603c)为中心对称设有的两片隔弧板(603b)包括隔弧壁(603b1)和导气板(603b2),灭弧室两侧设有的所述隔弧壁(603b1)延伸向分隔件(603c)设有导气板(603b2)。


6.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：所述气流导向件(604)包括底板(604a)、隔弧板(604b)、分隔件(604c)和挡弧导气板(604d)；直流接触器上部型腔中的动触头下方设有隔板，隔板上设有底板(604a)，底板(604a)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李思泓，贾峰，孙吉升，张慧民，王冰青，
申请(专利权)人：上海电器科学研究所集团有限公司，上海电器科学研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31