阅读说明：本技术 一种真空灭弧室触头 (Vacuum arc-extinguishing chamber contact ) 是由 谢祎铎 黄小龙 喻祥 史炎林 何承瑶 陈飞帆 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种真空灭弧室触头,包括阳极侧触头片、阴极侧触头片、阳极侧导电杆、阴极侧导电杆、阳极侧杯座、阳极侧一号弹簧、阳极侧二号弹簧、阴极侧一号弹簧、阴极侧二号弹簧。本发明采用耐高温,高强度,弹性系数高的弹簧,达到了缓冲减震的效果,有利于触头开断时巨大的冲击,提高了整体机械强度。同时又利用弹簧,巧妙的设计出触头正常工作结构与开断时结构的转换,在正常工作时导电杆杆接触触头片,电流流过的横截面积增大,有利于降低温升,延长触头寿命。弹簧旋向为顺时针(从阳极往阴极),开断时的电流可以被利用于产生磁场,二次加强了纵向磁场,缓解电弧收缩有利于灭弧。弹簧的使用可有效的控制动、静触头间的压力,达到压力过小接触电阻增大与压力过度产生形变间的有效平衡。触头片开槽数增加,进一步抑制了涡流,减小了剩磁。本发明提供的真空灭弧室触头相较于传统杯状纵磁触头,额定工作时温升小,开断时纵向磁场大,开断成功率高,抗冲击能力强,剩磁小,有助于真空断路器开断能力的进一步提升。(The invention provides a vacuum arc extinguish chamber contact, which comprises an anode side contact blade, a cathode side contact blade, an anode side conducting rod, a cathode side conducting rod, an anode side cup seat, an anode side first spring, an anode side second spring, a cathode side first spring and a cathode side second spring. The invention adopts the spring with high temperature resistance, high strength and high elastic coefficient, achieves the effect of buffering and damping, is beneficial to the huge impact when the contact is disconnected, and improves the overall mechanical strength. Meanwhile, the spring is utilized, the conversion between the normal working structure and the structure when the contact is switched on and off is skillfully designed, the conducting rod contacts the contact blade when the contact is normally operated, the cross section area through which current flows is increased, the temperature rise is favorably reduced, and the service life of the contact is prolonged. The spring is clockwise (from the anode to the cathode), the current can be used for generating a magnetic field when the switch is switched on and off, the longitudinal magnetic field is secondarily strengthened, and arc contraction is relieved, so that arc extinction is facilitated. The use of the spring can effectively control the pressure between the brake and the static contact, and the effective balance between the increase of the contact resistance due to small pressure and the deformation caused by excessive pressure is achieved. The number of slots of the contact blade is increased, so that eddy current is further inhibited, and remanence is reduced. Compared with the traditional cup-shaped longitudinal magnetic contact, the vacuum arc-extinguishing chamber contact provided by the invention has the advantages that the temperature rise is small during rated work, the longitudinal magnetic field is large during opening and closing, the opening and closing success rate is high, the impact resistance is strong, the residual magnetism is small, and the opening and closing capacity of the vacuum circuit breaker is further improved.)

一种真空灭弧室触头

技术领域

本发明涉及电气设备领域，特别是涉及一种真空灭弧室触头。

背景技术

断路器在电力系统中起保护和控制双重作用，其开断性能至关重要。以真空作为绝缘和熄弧介质的真空断路器凭借其优良的性能，在电力系统中压领域占据绝对主导地位，目前正朝着高电压、大电流方向发展。

真空断路器在开断过程中，触头材料蒸发电离形成真空电弧等离子体，真空电弧在磁场强大磁箍缩力作用下会产生明显的收缩效应，使触头表面产生严重烧蚀，并向弧柱等离子体提供大量金属蒸汽和颗粒，引起开断失败。因此，目前商用真空灭弧室触头系统常采用纵向磁场控制技术来控制真空电弧，使其在较大电流仍呈现扩散态，从而提高开断能力。

但是目前纵向磁场触头系统具有以下缺陷：1.杯状纵磁触头系统在额定电流运行时，因结构原因，导电面积相对较少，导致触头发热严重，存在安全隐患且使用寿命下降；2.由于开断时机械冲击很大，在没有良好缓冲的情况下易损坏触头结构，影响其后续的使用；3.为保证机械强度等相关原因，现行杯状纵磁触头产生的磁场相对较小，当大电流开断时容易造成触头表面严重烧蚀。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空灭弧室触头结构，巧妙的利用了弹簧结构，设计出可以改变其状态的触头，同时改进触头片结构，解决了温升、缓冲、磁场等一系列问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种真空灭弧室触头，所述真空灭弧室触头包括：

阳极侧触头片；

阴极侧触头片，与所述阴极侧触头片的一侧与所述阳极侧触头片的一侧相对设置；

阳极侧杯座，与所述阳极侧触头片的另一侧连接；

阴极侧杯座，与所述阴极侧触头片的另一侧连接；

阳极侧导电杆，与所述阳极侧杯座的另一侧契合；

阴极侧导电杆，与所述阴极侧杯座的另一侧契合；

阳极侧一号弹簧，位于阳极侧杯座内，远离阳极侧触头片；

阳极侧二号弹簧，位于阳极侧杯座内，靠近阳极侧触头片；

阴极侧一号弹簧，位于阴极侧杯座内，远离阴极侧触头片；

阴极侧二号弹簧，位于阴极侧杯座内，靠近阴极侧触头片；

可选地，所述阴极侧触头片、所述阳极侧触头片、所述阴极侧导电杆、所述阳极侧导电杆及所述弹簧均位于同一条轴线上。

可选地，所述阳极侧触头片及所述阴极侧触头片均为圆形平板带开槽电极。

可选地，所述阳极侧杯座的内径大于所述弹簧；所述阴极侧杯座的内径大于所述弹簧。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的真空灭弧室触头结构包括阳极侧触头片、阴极侧触头片、阳极侧导电杆、阴极侧导电杆、阳极侧杯座、阳极侧一号弹簧、阳极侧二号弹簧、阴极侧一号弹簧、阴极侧二号弹簧。其中，阴极侧触头片，与所述阴极侧触头片的一侧与所述阳极侧触头片的一侧相对设置；阳极侧杯座，与所述阳极侧触头片的另一侧连接；阴极侧杯座，与所述阴极侧触头片的另一侧连接；阳极侧导电杆，与所述阳极侧杯座的另一侧契合；阴极侧导电杆，与所述阴极侧杯座的另一侧契合；阳极侧一号弹簧，位于阳极侧杯座内，远离阳极侧触头片；阳极侧二号弹簧，位于阳极侧杯座内，靠近阳极侧触头片；阴极侧一号弹簧，位于阴极侧杯座内，远离阴极侧触头片；阴极侧二号弹簧，位于阴极侧杯座内，靠近阴极侧触头片；

本发明通过添加弹簧装置，将触头的正常工作状态与断开状态区分，在正常工作时导体截面积大，温升小，在进行灭弧时弹簧缓冲，同时起到铁芯的作用，进一步增大了纵向磁场，以缓解开断电流时电弧的收缩，使电弧呈现扩散态，减轻燃弧过程对触头的烧蚀，从而保证真空断路器的开断能力。与传统杯状纵磁触头结构相比，本发明提供的真空灭弧室触头结构抗冲击能力强、额定工作温升小、开断时对触头烧蚀小、灭弧成功率高，进而有助于真空断路器开断能力的进一步提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明真空灭弧室触头的结构示意图。

图2(a)为本发明真空灭弧室触头在正常工作时的轴向剖视图。

图2(b)为本发明真空灭弧室触头在开断时的轴向剖视图。

图3为本发明真空灭弧室触头的触头片开槽示意图。

符号说明：

阳极侧导电杆—1，阳极侧杯座—2，阳极侧触头片—3，阳极一号侧弹簧—4，阳极侧二号弹簧—5，阴极侧触头片—6，阴极侧二号弹簧—7，阴极侧一号弹簧—8，阴极侧杯座—9，阴极侧导电杆—10。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明的目的是提供一种真空灭弧室触头，以保证提升真空断路器的开断能力，同时减少正常工作时的温升。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图2(a)所示，本发明真空灭弧室触头结构主要包括阳极侧导电杆—1，阳极侧杯座—2，阳极侧触头片—3，阳极侧一号侧弹簧—4，阳极侧二号弹簧—5，阴极侧触头片—6，阴极侧二号弹簧—7，阴极侧一号弹簧—8，阴极侧杯座—9，阴极侧导电杆—10。

具体地，如图1所示，所述阴极侧触头片6的一侧与所述阳极侧触头片3的一侧相对设置；所述阳极侧导电杆1与所述阳极侧杯座2 契合；所述阴极侧导电杆10与所述阴极侧杯座9契合。

如图3所示,所述阴极侧触头片6与所述阳极侧触头片3均采用开槽工艺，共6个等分的外开槽与6个等分内开槽，12个开槽角度均为 30°。采用多开槽设计，更大程度上减少了开断时涡流的产生，减小了剩余磁场，提高了开断成功率。

如图1所示，所述阳极侧杯座2与阴级侧杯座9均采用滑动模式，均与其对应的导电杆相契合而非相连接。在弹簧与外力的作用下导电杆可沿杯座内壁滑动。阳极侧杯座2与阴级侧杯座9均采用传统杯状触头杯壁的结构，杯壁上有6道开槽，但不以此为限制。

进一步的，如图2(a)所示，所述阳极侧一号侧弹簧4、阳极侧二号弹簧5均位于阳极侧杯座2内，且均贴合于阳极侧导电杆1，两者由阳极侧导电杆1上的环状凸起区分且固定，在正常工作与开断时弹簧均处于压缩状态。如图2(b)所示，所述阴极侧一号侧弹簧8、阴极侧二号弹簧7的结构同理。

在本实施例中，所述阳极侧一号侧弹簧4、阳极侧二号弹簧5、阴极侧一号侧弹簧8、阴极侧二号弹簧7，其材质为Inconel、CrV、 CrSi。但并不以此为限制，可以根据实际需要进行调整。所有弹簧的旋向为从阳极往阴极看的顺时针，因为虽然由于材质关系，弹簧电阻大，但还是有一部分电流流过弹簧，控制其旋向，可使其产生从阳极向阴极的感应磁场，在此称为第二磁场。更有利于灭弧。

优选地，如图2(a)所示，所述阳极侧导电杆1及所述阴极侧导电杆10均为圆柱体，其间有部分位置有凸起与凹陷，半径略有不同。

进一步地，所述阳极侧杯座的内径大于所述阳极侧一号弹簧4、阳极侧二号弹簧5的直径；阴极侧同理。

在本实施例中，所述阳极侧触头片3作为静触头，所述阴极侧触头片6作为动触头，通过设置所述导电杆凸起紧密贴合杯座内壁，实现导电杆能在杯座内自由滑动，以实现正常工作模式与开断模式转换的功能。

相较于传统杯状纵磁触头结构，本实施例改进了触头片开槽结构，由于有弹簧的缓冲，可以舍弃一定的机械强度，增加开槽，进一步减小涡流，减弱剩磁，增加灭弧的成功率。

传统杯状纵磁触头为了经过更大等级的电流，控制温升，需要更大电流流过的截面积，往往将触头尺寸做得更大，本方案将正常工作时的触头结构与开断时的触头结构巧妙区分，在正常工作时导电杆与触头片相连，电流截面积大，解决了温升问题，同时也可承受更大等级的电流，有利于真空断路器开断能力的进一步提升。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。