一种双向直流灭弧结构及直流开关的制作方法

本发明属于低压电器，具体涉及一种双向直流灭弧结构及直流开关。

背景技术：

1、低压开关电器是低压配用电系统中重要的控制与保护设备，对正常与故障电路实现接通和分断作用。交流开关电器利用电流过零的机会将回路电流分断，而直流电流无自然过零点，多数直流开关通过提升电弧电压迫使电流过零将其分断。

2、单向直流电弧的分断通常利用永磁体驱动电弧运动至灭弧区域，通过金属栅片、绝缘栅片、窄缝等方式进行灭弧，而双向直流电弧通常无法直接利用永磁体来驱动。

3、对于大电流而言，双向直流电弧可利用其自身产生的磁场和气流场作用，驱使电弧向灭弧区域运动，但对于如临界电流、额定电流等小电流而言，双向直流电弧自身产生的磁场和气流场较弱，对电弧的驱使作用较弱。因此，对于较高电压的双向直流电流分断而言，传统技术难以达到较好的灭弧效果，大电流和小电流的双向直流电流难以兼顾。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服较高电压的双向直流电流驱弧作用和灭弧效果差的问题，提供一种双向直流灭弧结构及直流开关。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种双向直流灭弧结构，包括动触头、静触头、动弧角、静弧角、隔弧壁、导磁体、永磁体和栅片灭弧室，所述动触头与动弧角连接，所述动弧角与动触头之间连接软导线，所述静触头的一端与静弧角的一端重叠相接，所述动弧角的一面与静弧角的一面相对设置，所述动弧角的一面与静弧角的一面之间为灭弧空间，所述栅片灭弧室在灭弧空间的一端设置，所述导磁体的侧壁一端与隔弧壁的一侧重叠相接，所述导磁体的侧壁另一端与隔弧壁的另一侧重叠相接，所述永磁体在动弧角的另一面与导磁体的底部之间安装，所述隔弧壁的一侧在栅片灭弧室的一侧和动弧角的一面之间设置，所述隔弧壁的另一侧在动触头的一端和静触头的一端之间设置或超过动触头的另一端和静触头另一端设置。

4、进一步地，所述动弧角包括招弧部、动弧驱弧部、第一燃弧部和第二燃弧部，所述招弧部的一端与动触头连接，所述招弧部的一面与永磁体的一面贴合，所述招弧部的另一端与动弧驱弧部的一端连接，所述动弧驱弧部的一面与所述动弧驱弧部的另一端与第一燃弧部的一端连接，所述第一燃弧部的一端与第二燃弧部连接；

5、所述静弧角包括引弧部、静弧驱弧部和燃弧部，所述引弧部的一端与静弧驱弧部的一端连接，所述引弧部与静弧驱弧部的同一侧与静触头的一侧固定连接，所述静弧驱弧部的另一端与燃弧部的一端连接；

6、所述栅片灭弧室在第二燃弧部与燃弧部之间安装，所述隔弧壁的另一端在栅片灭弧室的一侧与第一燃弧部的一侧之间设置。

7、进一步地，所述灭弧空间设置引弧区、驱弧区、第一灭弧区和第二灭弧区，所述引弧区在引弧部与招弧部之间分布，所述驱弧区在静弧驱弧部与动弧驱弧部之间分布、所述第一灭弧区在静弧驱弧部与第一燃弧部之间分布，所述第二灭弧区在燃弧部与第二燃弧部之间分布。

8、进一步地，所述栅片灭弧室设置若干片相互间隔的金属栅片，所述金属栅片包括长金属栅片和短金属栅片，所述长金属栅片一端和短金属栅片的一端平齐，所述长金属栅片的另一端与驱弧区衔接，所述短金属栅片的另一端与第一灭弧区衔接。

9、进一步地，所述隔弧壁设置有驱弧部分和灭弧部分，所述驱弧部分在引弧区和驱弧区的两侧分布，所述灭弧部分在第一灭弧区的两侧分布，所述隔弧壁包括第一隔弧壁和第二隔弧壁，所述第一隔弧壁和第二隔弧壁在引弧区、驱弧区、第一灭弧区的两侧对称设置。

10、进一步地，所述导磁体包括第一弧形侧壁、第二弧形侧壁和连接底，所述第一弧形侧壁和第二弧形侧壁对称设置，所述连接底为u形，所述第一弧形侧壁的一端与连接底的u形开口的一端连接，所述第二弧形侧壁的一端与连接底的u形开口的另一端连接。

11、进一步地，所述第一弧形侧壁在第一隔弧壁的驱弧部分的内侧设置，所述第二弧形侧壁在第二隔弧壁的驱弧部分的内侧设置，所述动弧角在导磁体的内部安装，所述连接底的u形开口朝向静弧角，所述连接底与动弧驱弧部相对设置，所述永磁体在连接底与动弧驱弧部之间安装，所述永磁体的第一极性面与连接底接触，所述永磁体的第二极性面与动弧驱弧部接触。

12、进一步地，所述隔弧壁采用耐高温的产气绝缘材料，所述耐高温的产气绝缘材料包括聚四氟乙烯、聚氧甲烯或尼龙。

13、进一步地，所述导磁体和动弧角采用导磁的铁磁材料，所述导磁的铁磁材料包括铁、钴或镍，所述静弧角采用导电的金属材料，所述导电的金属材料包括铜或铁。

14、一种直流开关，具有以上所述的任意一种双向直流灭弧结构。

15、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

16、本发明提供的一种双向直流灭弧结构，利用导磁体、动弧角与永磁体的配合，实现对双向直流电弧向灭弧室的驱动控制，然后结合驱弧磁场在电弧运动路径上的分布差异和电弧弧柱的形态特征，将较小电流电弧和较大电流电弧分别在灭弧空间的不同灭弧区域熄弧，对于双向直流电弧均有效，解决了较高电压下临界电流、额定电流等较小电流电弧的分断难题，有助于直流开关电寿命与可靠性的提升。

17、本发明提供的第一灭弧区利用磁场和产气绝缘材料的侧壁对电弧的压缩、冷却作用将电弧熄灭，第二灭弧区采用多栅片灭弧的方式熄灭电弧。将较小电流电弧和较大电流电弧分别在第一灭弧区和第二灭弧区熄弧。

技术特征：

1.一种双向直流灭弧结构，其特征在于，包括动触头(1)、静触头(2)、动弧角(3)、静弧角(4)、隔弧壁(5)、导磁体(6)、永磁体(7)和栅片灭弧室(8)，所述动触头(1)与动弧角(3)连接，所述动弧角(3)与动触头(1)之间连接软导线，所述静触头(2)的一端与静弧角(4)的一端重叠相接，所述动弧角(3)的一面与静弧角(4)的一面相对设置，所述动弧角(3)的一面与静弧角(4)的一面之间为灭弧空间，所述栅片灭弧室(8)在灭弧空间的一端设置，所述导磁体(6)的侧壁一端与隔弧壁(5)的一侧重叠相接，所述导磁体(6)的侧壁另一端与隔弧壁(5)的另一侧重叠相接，所述永磁体(7)在动弧角(3)的另一面与导磁体(6)的底部之间安装，所述隔弧壁(5)的一侧在栅片灭弧室(8)的一侧和动弧角(3)的一面之间设置，所述隔弧壁(5)的另一侧在动触头(1)的一端和静触头(2)的一端之间设置或超过动触头(1)的另一端和静触头(2)另一端设置。

2.根据权利要求1所述的一种双向直流灭弧结构，其特征在于，所述动弧角(3)包括招弧部(31)、动弧驱弧部(32)、第一燃弧部(33)和第二燃弧部(34)，所述招弧部(31)的一端与动触头(1)连接，所述招弧部(31)的一面与永磁体(7)的一面贴合，所述招弧部(31)的另一端与动弧驱弧部(32)的一端连接，所述动弧驱弧部(32)的一面与所述动弧驱弧部(32)的另一端与第一燃弧部(33)的一端连接，所述第一燃弧部(33)的一端与第二燃弧部(34)连接；

3.根据权利要求2所述的一种双向直流灭弧结构，其特征在于，所述灭弧空间设置引弧区(101)、驱弧区(102)、第一灭弧区(103)和第二灭弧区(104)，所述引弧区(101)在引弧部(41)与招弧部(31)之间分布，所述驱弧区(102)在静弧驱弧部(42)与动弧驱弧部(32)之间分布、所述第一灭弧区(103)在静弧驱弧部(42)与第一燃弧部(33)之间分布，所述第二灭弧区(104)在燃弧部(43)与第二燃弧部(34)之间分布。

4.根据权利要求3所述的一种双向直流灭弧结构，其特征在于，所述栅片灭弧室(8)设置若干片相互间隔的金属栅片(81)，所述金属栅片(81)包括长金属栅片和短金属栅片，所述长金属栅片一端和短金属栅片的一端平齐，所述长金属栅片的另一端与驱弧区(102)衔接，所述短金属栅片的另一端与第一灭弧区(103)衔接。

5.根据权利要求3所述的一种双向直流灭弧结构，其特征在于，所述隔弧壁(5)设置有驱弧部分(53)和灭弧部分(54)，所述驱弧部分(53)在引弧区(101)和驱弧区(102)的两侧分布，所述灭弧部分(54)在第一灭弧区(103)的两侧分布，所述隔弧壁(5)包括第一隔弧壁(51)和第二隔弧壁(52)，所述第一隔弧壁(51)和第二隔弧壁(52)在引弧区(101)、驱弧区(102)、第一灭弧区(103)的两侧对称设置。

6.根据权利要求5所述的一种双向直流灭弧结构，其特征在于，所述导磁体(6)包括第一弧形侧壁(61)、第二弧形侧壁(62)和连接底(63)，所述第一弧形侧壁(61)和第二弧形侧壁(62)对称设置，所述连接底(63)为u形，所述第一弧形侧壁(61)的一端与连接底(63)的u形开口的一端连接，所述第二弧形侧壁(62)的一端与连接底(63)的u形开口的另一端连接。

7.根据权利要求6所述的一种双向直流灭弧结构，其特征在于，所述第一弧形侧壁(61)在第一隔弧壁(51)的驱弧部分(53)的内侧设置，所述第二弧形侧壁(62)在第二隔弧壁(52)的驱弧部分(53)的内侧设置，所述动弧角(3)在导磁体(6)的内部安装，所述连接底(63)的u形开口朝向静弧角(4)，所述连接底(63)与动弧驱弧部(32)相对设置，所述永磁体(7)在连接底(63)与动弧驱弧部(32)之间安装，所述永磁体(7)的第一极性面与连接底(63)接触，所述永磁体(7)的第二极性面与动弧驱弧部(32)接触。

8.根据权利要求1所述的一种双向直流灭弧结构，其特征在于，所述隔弧壁(5)采用耐高温的产气绝缘材料，所述耐高温的产气绝缘材料包括聚四氟乙烯、聚氧甲烯或尼龙。

9.根据权利要求1所述的一种双向直流灭弧结构，其特征在于，所述导磁体(6)和动弧角(3)采用导磁的铁磁材料，所述导磁的铁磁材料包括铁、钴或镍，所述静弧角(4)采用导电的金属材料，所述导电的金属材料包括铜或铁。

10.一种直流开关，其特征在于，具有权利要求1-9任一项中所述的一种双向直流灭弧结构。

技术总结
本发明公开了一种双向直流灭弧结构及直流开关，属于低压直流灭弧技术，包括动触头、静触头、动弧角、静弧角、隔弧壁、导磁体、永磁体和栅片灭弧室，动弧角与动触头连接，静触头的一端与静弧角的一端重叠相接，动弧角的一面与静弧角的一面相对设置之间为灭弧空间，栅片灭弧室在灭弧空间的一端设置，导磁体的侧壁一端与隔弧壁的一侧重叠相接，导磁体的侧壁另一端与隔弧壁的另一侧重叠相接，永磁体在动弧角的另一面与导磁体的底部之间安装。本发明实现了对双向直流电弧向灭弧室的驱动控制，分别在不同区域对小电流电弧和大电流电弧熄弧，解决了较高电压下临界电流、额定电流等小电流电弧的分断难题，提升了直流开关电寿命与可靠性。

技术研发人员：周红兵,高超
受保护的技术使用者：西安零壹智能电器有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4