一种利用磁钢灭弧的高压直流继电器的制作方法

1.本发明涉及继电器技术领域，特别是涉及一种利用磁钢灭弧的高压直流继电器。


背景技术：

2.高压直流继电器是一种通过小电流通断来控制大电流通断的电磁开关，其工作原理如下：当高压直流继电器的线圈通电后，线圈产生磁场驱动动铁芯向上移动，动铁芯通过推动杆部件带动动触片上移，使动触片与两静触头接触实现导通，从而达到小电流控制大电流的目的。
3.高压直流继电器在工作过程中，由于电压高、电流大，且直流电流没有过零点，两静触头与动触片带载断开时，电弧很难自行熄灭，为了快速、可靠截断电弧，通常在灭弧室内设有横吹磁场，将电弧拉长迅速冷却，从而使电弧快速熄灭，即磁吹灭弧。具体，传统的高压直流继电器内部一般是在其灭弧室内布置两磁钢，且该两磁钢位于动触片的长度方向上，但因为磁钢为平板状，与圆形铁杯之间的磁间隙大，故磁钢的磁力线集中在磁钢两端部。为了提高灭弧能力，有的使用瓦状形的磁钢，充分利用铁杯的结构，但瓦状形磁钢加工难，其加工成本成为新的难题，且磁钢对应触点的磁场强度提升空间有限(其在高负载环境中，仍存在灭弧问题)。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术存在的技术问题，提供了一种利用磁钢灭弧的高压直流继电器，其通过结构改进，提高触点间的磁场强度，从而提高灭弧能力。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用磁钢灭弧的高压直流继电器，包括四周呈封闭状的导磁件、内支撑罩、两静触头和动触片，内支撑罩设置在导磁件内，两静触头分别穿设在内支撑罩顶部，动触片位于内支撑罩中，且其长度方向的两端分别与两静触头的底端配合；内支撑罩内设置有两磁钢部件，该两磁钢部件分别位于动触片在长度方向上的两侧；各磁钢部件分别包括一个大磁钢和至少一个小磁钢，小磁钢叠加在大磁钢背对动触片的一侧，且小磁钢的极性分布方向与大磁钢的极性分布方向相同，两个大磁钢极性异性相对。
6.进一步的，所述两磁钢部件覆盖静触头与动触片的触点间隙。
7.进一步的，所述静触头的下部呈扁形，且其长度方向与所述动触片的长度方向垂直。
8.进一步的，所述静触头的底面为中间低、在动触片的宽度方向上的两端高的圆弧面。
9.进一步的，所述静触头底部在其长度方向上的两侧分别设有挡弧凸部，该挡弧凸部的底面与所述静触头的底面组成中间低、在所述动触片的宽度方向上的两端高的圆弧面。
10.进一步的，所述动触片在其长度方向上的两端分别上凸形成与所述静触头接触配
合的凸块。
11.进一步的，所述凸块顶部边缘设置引弧倒角；所述凸块呈半圆形，且其直边位于所述动触片在其长度方向上的一端处，其圆弧边位于所述动触片在长度方向上的两端之间，并设置所述引弧倒角。
12.进一步的，所述小磁钢和大磁钢分别为平板状，所述小磁钢与大磁钢的高度相等，所述小磁钢的宽度小于所述大磁钢的宽度，所述小磁钢的长度小于所述大磁钢的长度，且所述大磁钢长度方向上的两端分别凸出于所述小磁钢。
13.进一步的，所述内支撑罩设有与所述两磁钢部件一一对应的两固定槽，各固定槽的槽口分别朝下，各磁钢部件分别嵌置于对应的固定槽，并由所述内支撑罩底部设置的导向板进行限位；还包括线圈组件和推动杆部件，所述内支撑罩和线圈组件按上下方向分布在所述导磁件内，所述动触片由推动杆部件驱动，推动杆部件与所述线圈组件中设置的动铁芯联动，所述导向板对推动杆部件的上下运动提供导向。
14.进一步的，还包括外壳，所述导磁件设置在该外壳内，该外壳的材质为塑料；所述导磁件为铁杯，所述导磁件的四周呈圆形。
15.相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
16.1、由于本发明的磁钢部件分别包括一个大磁钢和至少一个小磁钢，小磁钢叠加在大磁钢背对动触片的一侧，且小磁钢的极性分布方向与大磁钢的极性分布方向相同，两个大磁钢极性异性相对，因而本发明能够利用小磁钢以减小大磁钢与导磁件之间的气隙，使磁导率变大，气隙处磁能密度变小，导磁件内的磁能密度变大，其中一磁钢部件更多的磁力线会从n极出来顺着导磁件回到另一磁钢部件的s极，从而使触点间的磁感应强度变大，电弧产生后受到的磁力更大，产品灭弧能力提升。
17.2、所述两磁钢部件分别覆盖静触头与动触片的触点间隙，使本发明能够增加触点处的磁通量密度，同时减小磁钢部件与触点起弧点之间的距离，以进一步提高灭弧能力。
18.3、所述静触头的下部呈扁形，且其长度方向与所述动触片的长度方向垂直，使得扁形的静触头的下部在动触片的长度方向上的尺寸较小，从而可以将磁钢部件的体积做得更大，产生磁场更强，灭弧效果更佳。并且，静触头长度方向的两端分别靠近磁钢部件的两端，能够利用磁钢部件在端部形成恒定磁场进行灭弧，提高磁钢部件的利用率，提高灭弧效果。所述静触头的下部呈扁形，也可以使静触头表面到内支撑罩的距离增大，防止内支撑罩被电弧烧蚀。所述静触头的底面为中间低、长度方向的两端高的圆弧面，使得当静触头与动触片断开时，产生的电弧能够沿着圆弧面被拉开，使灭弧效果更好。所述静触头底部在其长度方向上的两侧分别设有挡弧凸部，使飞溅物或电弧不易到静触头与内支撑罩供静触头穿过的通孔之间，从而形成污染物污染洁净区。
19.4、所述动触片在其长度方向上的两端分别上凸形成与所述静触头接触配合的凸块，该凸块在所述动触片宽度方向上的两端分别位于所述动触片宽度方向的两端上，使凸块在所述动触片宽度方向上的两端离磁钢部件距离更近。特别的，所述凸块的顶部边缘设置引弧倒角，能利用引弧倒角拉长电弧。特别的，凸块通过上凸形成，使引弧倒角位置较高，可以使起弧点靠近磁钢部件。
20.以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种利用磁钢灭弧的高压直流继电器不局限于实施例。
附图说明
21.图1是本发明的剖视图；
22.图2是本发明的磁钢部件与静触头、动触片等在组合状态的立体构造示意图；
23.图3是本发明的磁钢部件与静触头、动触片等在组合状态的剖视图；
24.图4是本发明的静触头的立体构造示意图；
25.图5是本发明的静触头的侧视图；
26.图6是本发明的动触片的俯视图；
27.图7是本发明的内支撑罩与磁钢部件、静触头在组合状态的仰视图；
28.图8是本发明的内支撑罩与磁钢部件、静触头等在组合状态的剖视图；
29.图9本发明的磁钢部件的磁力线方向示意图；
30.其中，1、外壳，2、铁杯，3、内支撑罩，31、通孔，32、固定槽，4、静触头，41、静触头的下阿布，411、挡弧凸部，412、底面，5、动触片，51、凸块，511、引弧倒角，6、线圈组件，61、动铁芯，7、推动杆部件，8、磁钢部件，81、大磁钢，82、小磁钢，9、导向板。
具体实施方式
31.请参见图1-图9所示，本发明的一种利用磁钢灭弧的高压直流继电器，包括外壳1、四周封闭的导磁件、内支撑罩3、两静触头4、动触片5、线圈组件6和推动杆部件7，导磁件的四周呈圆形，且该导磁件具体为铁杯2，该铁杯2装在外壳1内，内支撑罩3和线圈组件6按上下方向分布在导磁件(即铁杯2)内，两静触头4分别穿设在内支撑罩3顶部，动触片5位于内支撑罩3中，且其长度方向的两端分别与两静触头4的底端配合，该动触片5由推动杆部件7驱动，推动杆部件7与线圈组件6中间的动铁芯61联动。内支撑罩3内设置有两磁钢部件8，该两磁钢部件8分别位于动触片5在长度方向上的两侧，且两磁钢部件8覆盖静触头4与动触片5的触点间隙，即静触头4与动触片5的触点间隙落在两磁钢部件8之间。各磁钢部件8分别包括一个大磁钢81和一个小磁钢82，小磁钢82叠加在大磁钢81背对动触片5的一侧，且小磁钢82的极性分布方向与大磁钢81的极性分布方向相同，两个大磁钢81极性异性相对。因此，小磁钢82的n极与大磁钢81的s极相对，或者，小磁钢82的s极与大磁钢81的n极相对。所述小磁钢82的数量不局限于一个，在其它实施例中，所述小磁钢82的数量多于一个。所述外壳1具体采用塑料材质制作而成。所述外壳1的四周侧壁的轮廓呈圆形。
32.本实施例中，如图4、图5所示，所述静触头的下部41呈扁形，且其长度方向与所述动触片5的长度方向垂直。定义静触头4向下穿过内支撑罩2用于穿设静触头的通孔31并进入内支撑罩2内的部分为所述静触头的下部41。如此，如此，使得扁形的静触头的下部41在动触片5的长度方向上的尺寸较小，从而可以将磁钢部件8的体积做得更大，产生磁场更强，灭弧效果更佳。并且，静触头的下部41长度方向的两端分别靠近磁钢部件8的两端，能够利用磁钢部件8在端部形成恒定磁场进行灭弧，提高磁钢部件8的利用率，提高灭弧效果。所述静触头的下部41呈扁形，也可以使静触头的下部41表面到内支撑罩3的距离增大，防止内支撑罩3被电弧烧蚀。所述静触头4底部在其长度方向上的两侧分别设有挡弧凸部411，该挡弧凸部411可以阻挡静触头4与动触片5分断产生的电弧向上飞溅，使电弧尽可能在静触头4底部以下燃烧，避免电弧向上飞溅，从而增加爬电距离，提高绝缘性。所述挡弧凸部411底面与所述静触头4底面412组成中间低、在动触片的宽度方向上的两端高的圆弧面，当静触头4与
动触片5断开时，产生的电弧能够沿着圆弧面被拉开，使灭弧效果更好。由于所述挡弧凸部411底面和静触头的底面412均为圆弧面，且所述挡弧凸部411底面与所述静触头的底面412同心、径向尺寸相同，因此，不仅可以避免挡弧凸部411的底面影响静触头的底面412的拉弧效果，还可以增加静触头的底面412的拉弧长度，提高本发明的灭弧效果。
33.本实施例中，所述动触片5在其长度方向上的两端分别上凸形成与所述静触头4接触配合的凸块51，该凸块51顶部设有引弧倒角511。具体，所述凸块51呈半圆形，但不局限于，在其它实施例中，所述凸块呈马蹄形等。如图6所示，所述凸块51的直边位于所述动触片5在其长度方向上的一端处，其圆弧边位于所述动触片5在长度方向上的两端之间，并设置所述引弧倒角511。当静触头4与动触片5断开时，产生的电弧在磁钢部件8的吹弧方向上被该引弧倒角511拉长。
34.本实施例中，所述小磁钢和大磁钢分别为平板状，且所述小磁钢82与大磁钢81的高度相等，所述小磁钢82的长度小于所述大磁钢81的长度，且所述大磁钢81长度方向上的两端分别凸出于所述小磁钢82。
35.本实施例中，所述内支撑罩3设有与所述两磁钢部件8一一对应的两固定槽32，各固定槽32的槽口分别朝下，各磁钢部件8分别嵌置于对应的固定槽32，并由所述内支撑罩3底部设置的导向板9进行限位。所述导向板9还对所述推动杆部件7的上下运动提供导向。
36.本发明的一种利用磁钢灭弧的高压直流继电器，其各磁钢部件8分别采用两块磁钢(即大磁钢81和小磁钢82)叠加，有以下两个效果：
37.第一是增大了磁钢部件8的体积，从而使磁感应强度变大，电弧产生后受到的磁力更大，产品灭弧能力提升；
38.第二是根据磁能密度公式可知，空间某点磁场能量密度与介质的磁导率成反比，与磁感应强度的大小成正比。假设气隙和铁杯2处磁感应强度相等，没叠加小磁钢82之前，在大磁钢81和导磁件(即铁杯2)之间由于气隙大，气隙的磁导率比铁杯2的磁导率小上千倍，因此能量会集中在气隙处，也即可以理解为一块磁钢的磁力线从n极出来，更多的直接回到自己的s极，只有少部分顺着铁杯2到动触片5另一侧的磁钢的s极；当叠加上小磁钢82后，铁杯2和磁钢部件8之间的气隙变小，磁导率变大，气隙处磁能密度变小，铁杯2内的磁能密度变大，因此动触片5其中一侧的磁钢部件8更多的磁力线会从其n极出来顺着铁杯2回到动触片5另一侧的磁钢部件8的s极，如图9所示，图中箭头示意磁力线的方向，带来的效果就是触点间的磁感应强度变大，电弧产生后受到的磁力更大，产品灭弧能力提升。因此，本发明在大磁钢81和铁杯2间叠加小磁钢82后，让大磁钢81的磁通利用率更高。所述磁钢部件若由大磁钢和叠加在大磁钢面向静触头的一侧的小磁钢组成，则这种方式只能提高组合后的磁钢部件中间位置的磁场强度，并不能提高触点间的磁场强度，并且，这种在大磁钢面向静触头的一侧叠加小磁钢的方式需要在磁钢部件的外部设置轭铁夹，如没有轭铁夹，磁力线集中在大磁钢的端部，并不能集中在大磁钢的中间，即无法提高整体磁钢部件中间磁通量密度，无法提高灭弧效果。
39.本发明的一种利用磁钢灭弧的高压直流继电器，在大磁钢81和铁杯2之间叠加小磁钢82，能够充分利用圆形铁杯2的内部空间(铁杯2四周若为方形也同样适用)，且其大磁钢81、小磁钢82采用简单的形状(方形)即可实现增加磁钢充磁方向尺寸，且成本低，从而避免采用瓦状形磁钢造成成本高的问题。
40.本发明的一种利用磁钢灭弧的高压直流继电器，未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
41.上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种利用磁钢灭弧的高压直流继电器，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。