一种直流接触器的灭弧结构的制作方法

本实用新型涉及直流接触器领域，特别涉及一种高电压大电流的直流接触器的灭弧结构，通过强磁吹和绝缘部件来熄灭直流电弧，提高直流接触器的电气寿命。

背景技术：

近年来随着新能源电动汽车、充电桩和储能电池的发展，高电压直流接触器的应用已经越来越普遍，已经成为电动汽车和充电桩中控制直流电路通断的必备电器元件，直流接触器通常采用由线圈和铁芯构成的电磁系统作为控制和执行部件，来驱动接触器内部的机构使动触头、静触头接通或断开而实现开关功能。

直流接触器在分断高电压、大电流的电路时产生电弧，直流电不像交流电一样存在便于电弧熄灭的过零点，所以直流电弧更加不容易熄灭，电弧燃烧时的温度达到几千度对接触器内部的触头和其他部件有极大的损害，影响产品的电气寿命。现有产品通常利用永磁铁的磁吹方式进行灭弧，灭弧室的结构件有陶瓷材料或塑料材料构成，然而陶瓷件因工艺限制无法构成带有灭弧栅片结构并且围绕在触头周围的一体式灭弧室，塑料材料的灭弧室则不耐电弧而且在烧蚀后产生其他气体杂质，影响灭弧室内气体介质的纯度，所以两种单一材质构成的灭弧室均存在一定的缺陷，影响到直流接触器的灭弧性能。

基于上述，研发一种结合陶瓷材和塑料材料的优点来提升直流接触器的灭弧性能以及增加直流接触器的使用寿命的灭弧结构实为必要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种直流接触器的灭弧结构，结合陶瓷材和塑料材料两种材质的优点，将灭弧室中电弧周围的区域采用陶瓷材料，在陶瓷件的结构上增加了灭弧特征，有利于电弧快速熄灭；同时，将远离电弧的区域设置的固定触头的结构采用塑料材料，利用塑料材料的易成型优势来定位触头等结构件，再结合永磁铁对电弧的磁吹特性提升直流接触器的灭弧性能。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下方案实现：

一种直流接触器的灭弧结构，包含灭弧罩，穿过所述灭弧罩并坐落其上的一对静触头的下方设有与所述静触头接触或分离的动触头，所述动触头与所述静触头接触或分离，每个静触头的外侧分别设有永磁铁，每个静触头和其对应的外侧的永磁铁之间设有灭弧件，用于阻挡至少部分电弧和/或用于增加电弧爬行距离；所述灭弧件上设有供电弧吹过的开口，用于收窄电弧。

优选地，至少部分由陶瓷材料构成的所述灭弧件，其上设有侧壁结构，用于阻挡至少部分电弧和/或用于增加电弧爬行距离；所述开口设置在所述侧壁结构上。

优选地，所述永磁铁的磁场方向与两静触头中心连线的方向平行；所述侧壁结构的长度方向与两静触头中心连线的方向平行或者呈设定夹角。

优选地，所述侧壁结构包含至少一组侧壁组，所述侧壁组设有第一侧壁和第二侧壁；所述第一侧壁和所述第二侧壁自身的长度方向分别与两静触头中心连线的方向平行，所述第一侧壁和所述第二侧壁之间存在开口；所述第一侧壁和所述第二侧壁为两个相互独立的结构，和/或，所述第一侧壁和所述第二侧壁制成一体且至少一部分留有开口。

优选地，所述灭弧罩和所述永磁铁的外侧设有由金属导磁材料制成的金属套筒；所述金属套筒的内侧壁与所述永磁铁为直接接触或者所述金属套筒的内侧壁与所述永磁铁之间隔有薄壁部件。

优选地，所述灭弧罩与所述金属套筒内侧紧密配合并共同置于一壳体中，所述壳体的上部填充有环氧树脂，将整个金属套筒、整个灭弧罩，以及静触头的至少一部分覆盖。

优选地，所述灭弧件设有突沿结构，与所述灭弧罩上的壁槽相匹配以固定连接；和/或，所述灭弧罩设有突沿结构，与所述灭弧件上的壁槽相匹配以固定连接。

优选地，所述动触头为弯弓形，包含中间部分和两外端部分，两外端部分的高度低于中间部分，两外端的平面分别与两个静触头接触或分离。

优选地，所述静触头中与所述动触头接触的部分的截面为半圆形，所述静触头的底部边缘设有倒角或圆角式的引弧结构。

优选地，所述灭弧件将所述永磁铁部分包围，使所述永磁铁与所述静触头隔开；所述灭弧件的上端与所述灭弧罩顶部的内表面相接触且所述灭弧件的下端与一绝缘支架接触。

优选地，所述永磁铁在垂直方向上置于所述灭弧罩与所述绝缘支架之间，通过所述灭弧罩与所述绝缘支架进行限位。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：(1)本实用新型在静触头和永磁铁之间设有陶瓷件，在该陶瓷件的结构上设有用于灭弧的侧壁和开口，利于电弧快速熄灭；(2)本实用新型的永磁铁与其外侧的套筒的内侧壁连接，增加磁场强度，且套筒为方形使得在其外围尺寸相同的情况下实现永磁铁厚度最大化，磁场强度更大及电弧在更短的时间内被熄灭；(3)本实用新型的动触头为弯弓形，该弓形结构与平板结构的动触头相比能够增加动、静触头之间的开距，开距增加可以将电弧拉的更长，有助于电弧熄灭并使更多的电弧在陶瓷件的侧壁上得到冷却，同时增加开距可以减少电弧重燃的次数，减少电弧对触头的烧蚀增加直流接触器的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的直流接触器的正面剖视图；

图2为本实用新型的直流接触器的侧面剖视图；

图3为本实用新型的直流接触器的灭弧件局部立体示意图；

图4为本实用新型的直流接触器的俯视图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-图4所示，本实用新型公开了一种直流接触器的灭弧结构，其包含灭弧罩2，穿过灭弧罩2并坐落其上的一对静触头1的下方设有与静触头1相匹配的动触头组件9。静触头1为金属材料且可以和塑料成型的灭弧罩2注塑成一体或装配在一起。动触头组件9包含动触头7，每个静触头1与对应的一动触头7接触或断开，实现主电路导通或断开。

本实施例中，沿着两静触头1中心连线的方向，在每个静触头1的外侧分别放置有一永磁铁4，永磁铁4的磁场方向与两静触头中心连线的方向平行。灭弧罩2和永磁铁4的外侧设有一个方形的金属套筒3。永磁铁4在垂直方向上置于灭弧罩2与一绝缘支架5之间，并通过灭弧罩2与绝缘支架5进行限位。

如图1-图4所示，在每个静触头1和其对应的外侧的永磁铁4之间设有由陶瓷材料构成的灭弧件6。灭弧件6的上端面604与灭弧罩2顶部的内表面相接触且灭弧件6的下端与绝缘支架5相接触。陶瓷材料的灭弧件6将永磁铁4部分包围起来，并使永磁铁4与静触头1隔离开。

灭弧罩2与陶瓷材料的灭弧件6相配合，构成围绕在两静触头1周围的灭弧室，在灭弧室内充有气体灭弧介质。在绝缘支架5的下方设有线圈8，线圈8内部设有铁心10，铁心10与轴11、动触头7以及弹簧等构成所述动触头组件9(此动触头组件9的结构采用现有技术)，动触头组件9穿过绝缘支架5中间的孔，其上部位于由灭弧罩2和灭弧件6围成的灭弧室中，下部位于线圈8之内。

如图1所示，灭弧罩2与方形的金属套筒3的内侧壁紧密配合并共同放置于壳体12中，在壳体12的上部填充有环氧树脂，用于将方形的金属套筒3所构成的腔体和灭弧罩2密封在壳体12中，在金属套筒3的该腔体内充有气体介质用于冷却电弧。静触头1的中间部分被环氧树脂包裹，静触头1的上部伸出到壳体12之外用于接线，静触头1的下部处于灭弧室内与动触头7接通或断开。

当给线圈8通电后，动触头组件9向上运动使动触头7与静触头1接触，主电路导通；当线圈8断电后，动触头组件9回复到初始位置，动触头7与静触头1分离使主电路断开，即通过线圈8的电信号控制主电路的接通和分断实现开关功能。在动触头7与静触头1接触和断开的瞬间会产生电弧，电流、电压越大，电弧的能量越大。

因此，为了使电弧迅速熄灭，利用永磁铁4实现磁吹灭弧，永磁铁4的磁场方向(在水平面上)垂直于动触头7与静触头1之间的电流方向(竖直方向)，同时，永磁铁4的磁场方向与两静触头中心连线的方向平行，则根据左手定则原理，电弧所受的洛伦兹力(磁吹力)的方向为近似垂直于两静触头中心连线，该洛伦兹力(磁吹力)将所产生的电弧沿着近似垂直于两静触头1中心连线的方向吹出。

为了助于电弧熄灭，在灭弧件6上设有侧壁结构，侧壁结构与静触头1之间存在一定距离，使电弧沿着绝缘材料的爬行路径增长，有助于冷却电弧；并且在所述侧壁结构上设置开口特征，该开口特征的位置与两静触头位置和永磁铁位置相适配，使得开口特征对准电弧被磁吹力吹出的方向，开口的存在使电弧收窄以及电弧电压上升，有助于电弧熄灭。

如图2和图3结合所示，每个静触头1和永磁铁4之间的灭弧件6上设有若干组(例如图示的两组侧壁组600，但不仅限于此)侧壁组600，侧壁组600与静触头1之间存在一定距离且侧壁组600上设有开口c。相邻的侧壁组600之间间隔一定距离。其中，每个侧壁组600包含第一侧壁601和第二侧壁602。每个侧壁组600中的第一侧壁601和第二侧壁602可以为单独的部件，第一侧壁601和第二侧壁602之间设有开口c；或者，每组侧壁中的第一侧壁601和第二侧壁602制成一体且中间部分留有开口c。

优选地，第一侧壁601和第二侧壁602自身的长度方向均与两静触头中心连线近似平行。每个侧壁组600中的第一侧壁601和第二侧壁602分别到静触头中心连线之间的距离可以相同或者不相同，本实用新型对此不做限制，只要能保证电弧沿着绝缘材料的爬行路径增长有助于冷却电弧即可。

这样，当电弧因为洛伦兹力(磁吹力)被吹向陶瓷材料的灭弧件6上的第一侧壁601和第二侧壁602后，因陶瓷具有耐高温、耐电弧的特点，从而使电弧快速冷却，且第一侧壁601和第二侧壁602之间设有开口c，则部分电弧被第一侧壁601、第二侧壁602阻挡住实现降温，还有一部分电弧在磁吹力的作用下依次沿着第一组侧壁组的开口c的边沿吹出，继续吹向的下一组侧壁组，直至电弧被熄灭。

因此，本实用新型的陶瓷材料制成的灭弧件6的侧壁组的存在，使电弧沿着绝缘材料的爬行路径增长，有助于冷却电弧，开口c的存在使电弧收窄、电弧电压上升有助于电弧熄灭，因为电弧电压越高，电源电压越不容易维持，电弧的电流变小进而容易熄灭。其中，电弧行走的路径是指从静触头底部依次经过灭弧件的第一组侧壁组开口、第二组侧壁组开口直至电弧被熄灭形成的曲线路径，如图2中曲线a所示。

本实用新型中对永磁铁4的磁性没有限制，同时，灭弧件6上侧壁结构的形状、位置方向等不做限制，只要最终洛伦兹力可以顺利将电弧吹向灭弧件6上的侧壁和开口有助于电弧熄灭并使电弧收窄即可。

另外，值得说明的是，本实用新型两静触头中心连线各侧的侧壁组，可以包含一组侧壁、两组侧壁以及其他组数的多组侧壁，且侧壁的组数越多，灭弧效果越好，本实用新型对此侧壁组数的数量和位置分布不做限制，可以根据实际情况进行相应调整。

如图2所示，在静触头1的底部(与动触头接触部分)的截面为近似半圆形，在静触头1的底部边缘设有倒角或圆角形式的引弧特征101。

灭弧件6与灭弧罩2通过外边沿固定，即陶瓷的灭弧件6的外侧突沿603竖直嵌入到灭弧罩2的对应的壁槽201内，实现在水平方向上的限位；该固定方式亦可设计为在陶瓷的灭弧件6上设置一壁槽，而灭弧罩2的突沿插入到灭弧件6的壁槽内，本实用新型对此不做限制，只要能实现灭弧件6和灭弧罩2的固定连接作用即可。

如图1和图4所示，方形的金属套筒相邻两面通过圆角301过渡。方形的金属套筒3由金属导磁材料构成。金属套筒3的内侧壁与永磁铁4可以直接接触且接触部分为平面，或者金属套筒3的内侧壁与永磁铁之间隔有薄壁物件进行间接连接。由于永磁铁4与套筒3的内侧壁直接接触或间接连接，能增加磁场强度，且由于该金属套筒3为方形使得在其外围尺寸相同的情况下实现永磁铁厚度最大化(现有技术中多将该套筒设计成圆柱形，其弧形侧壁限制了永磁铁厚度的增加)，因此该设计可以使磁场强度更大、电弧在更短的时间内被熄灭。所述金属套筒并不仅限于上述的方形，还可以是其他的多边形、圆形等，本实用新型对此不做限制。

如图1所示，本实用新型的动触头7的形状设置为弯弓形，包含中间部分和两外端部分，中间部分与两外端部分均通过曲面过渡，两外端部分的高度低于中间部分，两外端的平面分别与两个静触头接触或分离。在动触头7打开状态，使其与静触头接触部分可以更远离静触头，在静触头位置一定的情况下，本实用新型的弓形结构的动触头7与现有技术中的平板结构的动触头相比，本实用新型能够增加动触头、静触头之间的开距，开距增加可以将电弧拉的更长，有助于电弧熄灭，并使更多的电弧在陶瓷的灭弧件的侧壁上得到冷却，同时增加开距可以减少电弧重燃的次数，减少电弧对触头的烧蚀增加直流接触器的使用寿命。

综上所述，本实用新型结合了陶瓷材和塑料材料两种材质的优点，不仅将灭弧室中电弧周围的区域采用陶瓷材料，在陶瓷件的结构上增加了灭弧特征，有利于电弧快速熄灭；同时，将远离电弧的区域设置的固定触头的结构采用塑料材料，利用塑料材料的易成型优势来定位触头等结构件，再结合永磁铁对电弧的磁吹特性提升直流接触器的灭弧性能。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。