本发明涉及低压电器技术领域，具体是一种高电压、高分断的塑壳式低压断路器。
背景技术：
在现有技术中，断路器按其使用范围分为高压断路器和低压断路器，一般电压为3kv以上的为高压断路器，其他则为低压断路器，在低压断路器中，电压为800v及以上的则为高电压的低压断路器。目前，为实现低压断路器的高电压、高分断能力，通常采用加大灭弧室、加长触头长度以加大触头开距、串联多个断点等方法，但是，该些方法虽然能够提高断路器的分断能力，但是断路器的体积会明显增大，导致断路器的市场需求减少，同时断路器成本会增加，降低市场竞争力。
有鉴于上述现有技术存在的问题，本发明人结合相关制造领域多年的设计及使用经验，提供一种低压断路器，来克服上述缺陷。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种低压断路器，其能在不加长动触头长度的情况下增加电弧拉开距离和拉开速度，提升低压断路器的工作电压和分断能力，体积小，功耗低。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供一种低压断路器，其包括：静触头，其固设于基座上，所述静触头穿设于u型聚磁部，所述静触头的端部设有向下倾斜延伸的第一引弧部，所述第一引弧部位于所述u型聚磁部的上方；动触头，其能转动的位于所述静触头的上方，所述动触头与所述静触头相接触或相分离，所述动触头的自由端设有向上倾斜延伸的第二引弧部；灭弧室，其固设于所述基座上，所述灭弧室内设有顶端引弧栅片和底端引弧栅片，所述底端引弧栅片位于所述u型聚磁部的上方且与所述第一引弧部相对，所述顶端引弧栅片能与所述第二引弧部相对。
在优选的实施方式中，所述静触头包括导电基体，所述导电基体的一端设有反向基体，所述导电基体穿设于所述u型聚磁部，所述反向基体位于所述导电基体的上方，所述第一引弧部固设于所述反向基体。
在优选的实施方式中，所述动触头包括导电杆，所述导电杆的一端能转动的固设于控制机构，所述导电杆的另一端设有动触点，所述反向基体上设有安装面，所述安装面上设有能与所述动触点相接触的静触点。
在优选的实施方式中，所述底端引弧栅片位于所述静触点的下方，所述底端引弧栅片与所述第一引弧部的下端相对且二者之间具有第一距离；所述顶端引弧栅片位于所述动触点的上方，所述顶端引弧栅片包括栅片主体和自所述栅片主体向下延伸的引弧延伸体，在所述动触头向上打开至最大位置的状态下，所述引弧延伸体与所述第二引弧部的上端相对且二者之间具有第二距离。
在优选的实施方式中，所述第一距离为0.5mm-4mm，所述第二距离为1mm-3mm。
在优选的实施方式中，所述安装面与所述基座的底平面平行，或所述安装面与所述基座的底平面呈锐角。
在优选的实施方式中，所述导电基体与所述反向基体之间设有能吸收所述导电基体中电流形成的不利于电弧向灭弧室方向移动的垂直纸面向外的磁场的聚磁块，所述聚磁块由导磁材料制成。
在优选的实施方式中，所述导电基体与所述底端引弧栅片之间设有绝缘罩，所述绝缘罩位于所述u型聚磁部的上方。
在优选的实施方式中，所述第一引弧部由导磁材料制成，所述底端引弧栅片由导磁材料制成。
在优选的实施方式中，所述灭弧室内的前侧和后侧分别设有一由产气材料制成的隔弧罩，所述动触头的动触点和所述静触头的静触点均位于两个所述隔弧罩之间，所述隔弧罩与所述静触头的侧面的距离小于所述隔弧罩与所述动触头的侧面的距离。
在优选的实施方式中，所述低压断路器的动触头还包括两个辅助动触头，两个所述辅助动触头并联于所述动触头的两侧，所述辅助动触头的动触点与所述静触头的静触点之间的距离大于所述动触头的动触点与所述静触头的静触点之间的距离。
本发明的低压断路器的特点及优点是：
本发明通过静触头的向下倾斜的第一引弧部，将静触点处的电弧沿第一引弧部的第一引弧面快速移动至灭弧室的底端引弧栅片处，同时通过动触头的向上倾斜的第二引弧部，将动触点处的电弧沿第二引弧部的第二引弧面快速移动至灭弧室的顶端引弧栅片处，并通过使静触头穿过u型聚磁部、且u型聚磁部置于底端引弧栅片的下方，使u型聚磁部与底端引弧栅片之间形成强磁场，电弧在该磁场的作用下向灭弧室方向快速移动，以在不加长动触头长度的情况下实现电弧的快速移动和拉长，提升低压断路器的工作电压和分断能力，体积小，功耗低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明低压断路器的立体结构示意图；
图2为本发明低压断路器在合闸状态下的剖视结构示意图；
图3为本发明低压断路器的一实施例的静触头与基座的结构示意图；
图4a为本发明低压断路器的u型聚磁部的结构示意图；
图4b为本发明低压断路器的静触头与u型聚磁部的组合结构示意图；
图5a为本发明低压断路器的绝缘罩的结构示意图；
图5b为本发明低压断路器的静触头与u型聚磁部及绝缘罩的组合结构示意图；
图6为本发明低压断路器的灭弧室与静触头的结构示意图；
图7为本发明低压断路器的动触头的结构示意图；
图8a为本发明低压断路器的电流及磁场分布的结构示意图；
图8b为沿图8a中的b向的放大结构示意图；
图9为本发明低压断路器的底端引弧栅片的结构示意图；
图10为本发明低压断路器在分闸状态下电弧走向的结构示意图；
图11为本发明的低压断路器的另一实施例的结构示意图；
图12为本发明的低压断路器的又一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
1、基座；11、底平面；2、静触头；21、导电基体；211、反向基体；212、安装面；22、静触点；23、第一引弧部；231、第一引弧面；232、下端；24、聚磁块；25、u型聚磁部；251、端面；26、绝缘罩；3、灭弧室；31、底端引弧栅片；311、引弧点；32、隔弧罩；33、顶端引弧栅片；331、栅片主体；332、引弧延伸体；333、引弧头；4、动触头；41、导电杆；42、动触点；43、第二引弧部；431、第二引弧面；44、辅助动触头；5、电弧；6、拉长电弧；α、锐角；β1、锐角；β2、锐角；f、磁场；e、磁场；h、磁场；g、磁场；i、电流方向；l1、第一距离；l2、第二距离；l3、第三距离；l4、间隙；l5、开距；l6、引弧开距。
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。
除非单独定义指出的方向以外，本文中涉及到的上、下、前、后等方向均是以本发明所示的图1中的上、下、前、后等方向为准，在此一并说明。
在塑料外壳式断路器中，通常含有用于每一极的至少一个固定接触部分(例如静触头)和至少一个可动接触部分(例如动触头)，在断路器的闭合/断开时，固定接触部分与可动接触部分相互连接或相互断开，同时在接触区域还设置由一个灭弧装置和一套控制机构，灭弧装置用于熄灭可动接触部分连接或断开时产生的电弧，控制机构用于控制可动接触部分的运动，以驱动可动接触部分与固定接触部分连接或断开。
本发明涉及该类断路器中的固定接触部分、可动接触部分和灭弧装置，具体的，如图1至图12所示，本发明提供一种低压断路器，其包括：静触头2，其固设于基座1上，所述静触头2穿设于u型聚磁部25，所述静触头2的端部设有向下倾斜延伸的第一引弧部23，所述第一引弧部23位于所述u型聚磁部25的上方；动触头4，其能转动的位于所述静触头2的上方，所述动触头4与所述静触头2相接触或相分离，所述动触头4的自由端设有向上倾斜延伸的第二引弧部43；灭弧室3，其固设于所述基座1上，所述灭弧室3内设有顶端引弧栅片33和底端引弧栅片31，所述底端引弧栅片31位于所述u型聚磁部25的上方且与所述第一引弧部23相对，所述顶端引弧栅片33能与所述第二引弧部43相对。
更具体的，如图2和图10所示，基座1大体呈平板状，静触头2固设于基座1的上表面，灭弧室3的下端固设于基座1，且静触头2的一部分位于灭弧室3的下方，而静触头2的端部位于灭弧室3的一侧，动触头4位于静触头2的端部的上方并与灭弧室3相对，动触头4的自由端能在控制机构的控制下与静触头2的端部相接触或相分离，以实现低压断路器的闭合与断开，u型聚磁部25呈u形(如图4a和4b所示)，其由底壁和两个侧壁围设而成，侧壁的上端形成端面251，两个侧壁的上端之间形成开口，开口朝向灭弧室3。低压断路器在闭合与断开时产生的电弧5，能在静触头2的向下倾斜的第一引弧部23和动触头4的向上倾斜的第二引弧部43的引导下，进入灭弧室3的底端引弧栅片31与顶端引弧栅片33之间而成拉长电弧6，且u型聚磁部25能产生有利于电弧朝向灭弧室3方向移动的磁场，以在不加长动触头长度的情况下增加电弧拉开距离和拉开速度，提升低压断路器的工作电压和分断能力，体积小，功耗低。
其中，如图2、图8a、图8b和图9所示，所述底端引弧栅片31位于所述u型聚磁部25的上方，使u型聚磁部25与底端引弧栅片31围设形成具有间隙l4的线圈结构，也即u型聚磁部25与底端引弧栅片31围设形成具有间隙l4的聚磁闭环，该间隙l4中能形成强泄漏磁场e，该磁场e能吸引电弧朝向灭弧室3方向移动，且在该磁场e的作用下，底端引弧栅片31被磁化并在底端引弧栅片31的引弧点311处的窄缝区域释放磁场f(如图9所示)，磁场f能对电弧5产生朝向灭弧室3方向的洛伦兹力，有利于电弧向灭弧室3方向移动，优选的，所述间隙l4为1mm-5mm。
进一步的，如图2和图3所示，所述静触头2包括导电基体21，所述导电基体21的一端设有反向基体211，所述导电基体21穿设于所述u型聚磁部25(也即导电基体21内嵌于u型聚磁部25，使u型聚磁部25能在导电基体21中的电流形成的磁场的作用下也产生磁场)，所述反向基体211位于所述导电基体21的上方，所述第一引弧部23固设于所述反向基体211，具体的，反向基体211是自导电基体21的一端向上且反向延伸形成，导电基体21位于灭弧室3的下方，反向基体211位于灭弧室3的一侧，电流i经导电基体21流向反向基体211，反向基体211与动触头4构成反向电流斥力结构，同时，第一引弧部23的外表面形成第一引弧面231，第一引弧部23的上端连接于反向基体211的端部，第一引弧部23的下端232与底端引弧栅片31的引弧点311水平相对且与u型聚磁部25上下斜相对，也即u型聚磁部25位于静触头2的第一引弧部23的下端232的左下方，使第一引弧部23向下倾斜延伸，第一引弧面231与基座1的底平面11在图3示出的xy1坐标系的第一象限内呈锐角α，u型聚磁部25的端面251与底端引弧栅片31的距离和端面251与静触头2的第一引弧部23的下端232的距离相等，该距离即为形成的聚磁闭环的间隙，较佳的，该间隙为3mm。
进一步的，如图2所示，所述动触头4包括导电杆41，所述导电杆41的一端能转动的固设于控制机构，所述导电杆41的另一端设有动触点42，所述反向基体211上设有安装面212，所述安装面212上设有能与所述动触点42相接触的静触点22，具体的，控制机构为现有技术中已知的结构，在此不再赘述，导电杆41的一端通过转轴枢接于控制机构上，导电杆41的另一端的下表面焊接动触点42，且动触点42与反向基体211上的静触点22相对，动触点42位于顶端引弧栅片33的下方，静触点22位于底端引弧栅片31的上方，导电杆41设置动触点42的一端向上倾斜延伸形成所述第二引弧部43，也即朝向灭弧室3的顶端引弧栅片33倾斜延伸，第二引弧部43具有能引导电弧的第二引弧面431，第一引弧部23的上端与反向基体211的连接处与静触点22之间紧靠或具有狭窄的间隙，该间隙可为0.5mm；通过控制机构控制导电杆41的转动，进而控制动触头4与静触头2的接触与分离，实现接通或断开断路器，并通过设置于动触点42与灭弧室3之间的第二引弧部43和设置于静触点22与灭弧室3之间的第一引弧部23，引导电弧并拉长电弧，以利于电弧熄灭。
进一步的，如图2和图9所示，所述底端引弧栅片31位于所述静触点22的下方，所述底端引弧栅片31与所述第一引弧部23的下端232相对且二者之间具有第一距离l1，具体的，如图9所示，底端引弧栅片31朝向动触头4的一侧设有凹槽，凹槽的中心对称的设有两个引弧点311，第一距离l1也即为底端引弧栅片31的引弧点311与第一引弧部23的下端232之间的距离，第一距离l1的设置有利于电弧的熄灭；所述顶端引弧栅片33位于所述动触点42的上方，所述顶端引弧栅片33包括栅片主体331和自所述栅片主体331向下延伸的引弧延伸体332，在所述动触头4向上打开至最大位置的状态下(如图10所示)，所述引弧延伸体332与所述第二引弧部43的上端相对且二者之间具有第二距离l2，第二距离l2也即引弧延伸体332的前端的引弧头333与第二引弧部43的第二引弧面431之间的距离，第二距离l2的设置有利于电弧的熄灭，由此，使得动触点42与静触点22之间产生的电弧5能在第二引弧部43的第二引弧面431与顶端引弧栅片33的引弧延伸体332的内壁面和第一引弧部23的第一引弧面231的引导下，被拉长而成为拉长电弧6并进入灭弧室3的顶端引弧栅片33和底端引弧栅片31之间，优选的，所述第一距离l1为0.5mm-4mm，所述第二距离l2为1mm-3mm，较佳的，第一距离l1为3mm，第二距离l2为3mm。
本发明的用于安装静触头2的静触点22的安装面212的角度与动触头4的动触点42的安装方向相匹配，具体的安装面212的角度可设置如下：在一实施例中，如图11所示，所述安装面212与所述基座1的底平面11平行，在另一实施例中，如图2、图3和图12所示，所述安装面212与所述基座1的底平面11呈锐角，其中，安装面212与底平面11所成锐角可以是xy1坐标系的第一象限内的锐角β2(如图12所示)，也可以是xy2坐标系的第二象限内的锐角β1(如图2和图3所示)，动触头4的动触点42的安装方向与安装面212的方向一致即可，在此不做限制。
进一步的，如图2所示，所述导电基体21与所述反向基体211之间设有能吸收所述导电基体21中电流形成的不利于电弧向灭弧室方向移动的垂直纸面向外的磁场的聚磁块24，所述聚磁块24由导磁材料制成，较佳的，聚磁块24螺接于静触头2的导电基体21的上表面，且位于反向基体211的下方，更具体的是位于反向基体211上的静触点22的下方，由导磁材料制成的聚磁块24吸收导电基体21上方产生的垂直纸面向外的磁场，并被磁化后释放垂直纸面向里的磁场，即聚磁块24用于削弱导电基体21中电流形成的不利于电弧向灭弧室3方向移动的垂直纸面向外的磁场，而增强反向基体211中电流形成的利于电弧向灭弧室3方向移动的垂直纸面向里的磁场，利于电弧向灭弧室3方向移动，加速电弧进入灭弧室3而被拉长、熄灭。
进一步的，如图2、图5a和图5b所示，所述导电基体21与所述底端引弧栅片31之间设有绝缘罩26，所述绝缘罩26位于所述u型聚磁部25的上方，具体的，绝缘罩26大体的形状大体与导电基体21的上表面及反向基体211的下表面的组合形状相匹配，绝缘罩26设置于静触头2的导电基体21与灭弧室3的底端引弧栅片31之间，以用于对u型聚磁部25与灭弧室3的栅片进行绝缘，防止u型聚磁部25与灭弧室发生击穿。
进一步的，所述第一引弧部23由导磁材料制成，所述底端引弧栅片31由导磁材料制成，使得第一引弧部23和底端引弧栅片31可吸收导电基体21中的电流在导电基体21上方产生的不利于电弧向灭弧室3方向移动的垂直纸面向外的磁场g，并将之转化为有利于电弧向灭弧室3方向移动的垂直纸面向里的磁场，以利于电弧向灭弧室方向快速移动并拉长。
进一步的，如图1和图2所示，所述灭弧室3内的前侧和后侧分别设有一由产气材料制成的隔弧罩32，所述动触头4的动触点42和所述静触头2的静触点22均位于两个所述隔弧罩32之间，所述隔弧罩32与所述静触头2的侧面的距离小于所述隔弧罩32与所述动触头4的侧面的距离，实现在产生电弧的第一时间内使隔弧罩32产气，且给动触头4的运动提供足够的空间，具体的，产气材料可为尼龙等，使隔弧罩32能在电弧的高温作用下释放出惰性气体，前侧的隔弧罩32和后侧的隔弧罩32对称设置，隔弧罩32的设置范围包括静触头2和动触头4的活动范围，也即包括静触头2与动触头4闭合至动触头4打开至最大位置的全部区域，当然，所述隔弧罩32与所述静触头2的侧面的距离也可以等于所述隔弧罩32与所述动触头4的侧面的距离，优选的，所述隔弧罩32与所述动触头4的侧面的距离为0.1mm-3mm，所述隔弧罩32与所述静触头2的侧面的距离为0.1mm-3mm，较佳的，隔弧罩32与动触头4的侧面的距离为1.5mm，隔弧罩32与静触头2的侧面的距离为0.1mm。
进一步的，如图7所示，所述低压断路器的动触头4还包括两个辅助动触头44，两个所述辅助动触头44并联于所述动触头4的两侧，以提高额定载流能力，所述辅助动触头44的动触点与所述静触头2的静触点22之间的距离大于所述动触头4的动触点42与所述静触头2的静触点22之间的距离，使辅助动触头44与静触头2先分后合，以利于电弧的起弧与分断都在动触头4处完成，也即在动触头4与静触头2接触时，动触头4的动触点42与静触头2的静触点22先接触，辅助动触头44的动触点与静触头2的静触点22后接触，在动触头4与静触头2分离时，辅助动触头44的动触点与静触头2的静触点22先分离，动触头4的动触点42与静触头2的静触点22后分离，具体的，辅助动触头44与动触头4同步运动，辅助动触头44上设有用于与静触头2的静触点22相接触或相分离的动触点，辅助动触头44上不设置引弧面，静触头2的静触点22的宽度等于或微微大于动触头4的动触点42与两个辅助动触头44的动触点的宽度之和。当然，也可在动触头4的两侧不设置与其并联的动触头，以适应低额定载流规格的断路器，此时，动触头4的动触点42的宽度等于静触头2的静触点22的宽度。
本发明的低压断路器的动触头4与静触头2相接触时，如图8a、图8b和图9所示，电流i的流向是依次从静触头2的导电基体21、反向基体211、静触点22、动触点42后到动触头4的导电杆41，当动触头4与静触头2分离时，动触头4的动触点42与静触头2的静触点22之间产生电弧，根据右手定则，导电基体21中的电流在导电基体21的上方的区域形成垂直纸面向外的磁场g，同时根据左手定则，磁场g对电弧产生了背离灭弧室3方向的洛伦兹力，不利于电弧向灭弧室3方向移动；基于u型聚磁部25的设置(根据右手定则)，导电基体21穿过u型聚磁部25与底端引弧栅片31构成的具有间隙的聚磁闭环(也即线圈)，在该间隙处形成强泄漏磁场e，使电弧5在该磁场e的吸引下朝灭弧室3快速移动并拉长，且在磁场e的作用下，底端引弧栅片31被磁化并在其窄缝区域释放磁场f，电弧5在磁场f的作用下(根据左手定则)受到朝向灭弧室3方向的洛伦兹力，使电弧5快速向灭弧室3方向移动；同时，底端引弧栅片31、静触头2的第一引弧部23和聚磁块24均位于导电基体21的上方的区域，且均由导磁材料制成，均可吸收磁场g并在各自的上方释放有利于电弧向灭弧室3方向移动的垂直纸面向里的磁场h，且反向基体211中的电流在反向基体211的上方(也即电弧区域)形成的垂直纸面向里的磁场h，使磁场h得到加强，磁场h给电弧朝向灭弧室3方向的洛伦兹力，有利于电弧沿第一引弧部23和第二引弧部43向灭弧室3方向快速移动。
通过多次试验可知，如图10所示，动触头4打开时，在磁场e、磁场f、磁场h及灭弧室3的作用下，产生于静触头2的静触点22和动触头4的动触点42处的电弧能够从静触点22上沿第一引弧面231、第一引弧部23的下端232快速移动至底端引弧栅片31(电弧自静触点22至底端引弧栅片31的引弧点311，开距转变为引弧开距，其开距增大20mm，也即安装面212至底端引弧栅片31的第三距离l3为20mm)，并从动触点42上沿第二引弧面431快速移动至顶端引弧栅片33(电弧自动触点42至顶端引弧栅片33的栅片主体331，开距转变为引弧开距，其开距增大29mm)，使电弧5移动成拉长电弧6，拉长电弧6的引弧开距l6为83mm，相较于初始的电弧5的34mm的开距l5，被拉长49mm，也即低压断路器断开时的电弧5被显著的拉长了144％。本发明能使产生于静触头2的静触点22和动触头4的动触点42的电弧5拉长的长度更长，获得更大的引弧开距，实现单断点结构高分断电压，且电弧5快速移动后，能有效减少静触点22和动触点42的烧损，提高断路器的电气寿命次数。
本发明通过静触头2的向下倾斜的第一引弧部23，将静触点22处的电弧沿第一引弧部23的第一引弧面231快速移动至灭弧室3的底端引弧栅片31处，同时通过动触头4的向上倾斜的第二引弧部43，将动触点42处的电弧沿第二引弧部43的第二引弧面431快速移动至灭弧室3的顶端引弧栅片33处，并通过使静触头2穿过u型聚磁部25、且u型聚磁部25置于底端引弧栅片31的下方，使u型聚磁部25与底端引弧栅片31之间形成强磁场e，电弧5在该磁场e的作用下向灭弧室3方向快速移动，以在不加长动触头4长度的情况下实现电弧的快速移动和拉长，提升低压断路器的工作电压和分断能力，体积小，功耗低。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，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，均仍属于本发明技术方案的范围内。