CN117276024A - 触头装置及开关电器 - Google Patents

Abstract

本发明属于低压电器技术领域，公开了触头装置及开关电器。触头装置包括静触头组件和动触头组件，静触头组件包括静触板和静触头，所述静触头设置于所述静触板。动触头组件包括动触桥、动触头、磁轭和衔铁，所述动触桥的端部设置有所述动触头，所述动触头能够与所述静触头接触导通，所述衔铁套设于所述动触桥上并向所述磁轭的方向延伸，所述动触头与所述静触头斥开时，所述衔铁抵接于所述磁轭，以使所述衔铁与所述磁轭形成磁通路闭环。该触头装置能够有效延长动触头回位时间，防止触头重燃击穿，提高了触头装置及开关电器的使用安全性。

Description

触头装置及开关电器

技术领域

本发明涉及低压电器技术领域，尤其涉及触头装置及开关电器。

背景技术

触头装置是开关电器的必要组成部分，用于接通、承载和分断开关电器工作时主回路流过的电流。包含这些触头装置的开关电器有断路器、接触器、中间继电器、电动机起动器等产品。一般而言，上述开关电器包括一个或更多个动触头以及相关联的一个或更多个静触头。动触头和静触头在正常工作期间相接合，以完成贯穿开关电器的电流运载路径。在电流过载、热保护或其他非期望事件，以及关断断路器、中间继电器或接触器的线圈电压断电这样的期望事件中动触头和静触头被分离开。

当触头分离时产生电弧，电弧若不能迅速消散、熄灭或淬灭，将会对触头、设备自身或正在保护的负载造成损害。现有技术中的触头装置，触头斥开后，动触头回位时间过短，动触头与静触头接触或到达可击穿的距离，容易产生重燃现象，导致不能有效灭弧，重燃烧毁严重的甚至会产生爆炸情况，严重威胁到开关电器的使用安全性。

因此，亟需对触头装置及开关电器进行改进，以解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种触头装置及开关电器，能够有效延长动触头回位时间，防止触头重燃击穿，提高触头装置及开关电器的使用安全性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

触头装置，包括：

静触头组件，包括静触板和静触头，所述静触头设置于所述静触板；

动触头组件，包括动触桥、动触头、磁轭和衔铁，所述动触桥的端部设置有所述动触头，所述动触头能够与所述静触头接触导通，所述衔铁套设于所述动触桥上并向所述磁轭的方向延伸，所述动触头与所述静触头斥开时，所述衔铁抵接于所述磁轭，以使所述衔铁与所述磁轭形成磁通路闭环。

作为可选方案，所述衔铁包括抵接部和两个延伸部，所述抵接部贴合于所述动触桥背离所述磁轭的一侧，两个所述延伸部分别连接于所述抵接部的两侧，并贴合所述动触桥的侧面向所述磁轭的方向延伸。

作为可选方案，所述延伸部包括两个间隔设置的延伸板，两个所述延伸板分别连接于所述抵接部的两端。

作为可选方案，所述动触头组件还包括弹性件，所述弹性件设置于所述磁轭与所述动触桥之间，所述弹性件能够对所述动触桥施加弹力，以使所述动触桥向所述静触头移动而使所述动触头与所述静触头接触导通。

作为可选方案，所述动触桥朝向所述磁轭的一侧设置有限位凸起，所述弹性件套设于所述限位凸起，所述限位凸起用于限制所述弹性件摆动。

作为可选方案，所述静触板上设置有U型孔，所述U型孔周围的至少部分电流流向与所述动触桥中的电流流向相反，所述静触头连接于被所述U型孔围设的所述静触板处。

作为可选方案，所述静触板包括第一接触板、两个第二接触板和第三接触板，所述第一接触板、两个所述第二接触板和所述第三接触板围绕所述U型孔设置，所述第一接触板的一端为接线端，所述第一接触板的另一端延伸至所述U型孔的底侧，所述第二接触板与所述第一接触板相连接，所述第二接触板连接所述第三接触板和所述第一接触板，电流依次经所述第一接触板、两个所述第二接触板和所述第三接触板流入所述静触头，所述动触头组件内的电流经所述动触头和所述动触桥向所述动触桥中心流动，所述第二接触板中的电流流向与所述动触桥中的电流流向相反。

作为可选方案，所述动触桥和所述静触板之间的间距由所述动触头与所述静触头的接触位置向外逐渐增大。

开关电器，包括如上所述的触头装置，所述开关电器还包括灭弧室，所述动触桥的两端各设置有一个所述灭弧室，所述动触头和所述静触头分离产生的电弧引入所述灭弧室。

作为可选方案，所述开关电器还包括引弧板，所述引弧板连接两个所述灭弧室，所述磁轭设置于所述引弧板上。

有益效果：

本发明提出的触头装置，通过将衔铁设置为套设于动触桥上并向磁轭的方向延伸，衔铁与磁轭形成电磁回路，电磁回路包住动触桥，能够即时感应动触桥中的短路电流，当动触桥中的短路电流产生的磁场超过一定值时，磁场产生的力趋向于带动触桥向靠近磁轭的方向运动。同时，由于电动斥力的作用，动触桥移动至与衔铁以及磁轭形成磁通路闭环，产生封闭的磁回路，此时，磁场产生的磁力可以抵消部分动触头向静触头的回弹复位力，延长动触桥复位时间，增加了动触头与静触头之间大开距的时间，避免了触头间的击穿和重燃，提高了灭弧能力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的开关电器的剖视结构示意图；

图2是本发明实施例提供的动触头组件的剖视结构示意图；

图3是本发明实施例提供的动触头组件的立体结构示意图；

图4是本发明实施例提供的静触头组件的立体结构示意图；

图5是本发明实施例提供的静触板与动触桥中的电流流向示意图。

图中：

1、静触头组件；11、静触板；110、U型孔；111、第一接触板；112、第二接触板；113、第三接触板；12、静触头；

2、动触头组件；21、动触桥；211、限位凸起；22、动触头；23、磁轭；24、衔铁；241、抵接部；242、延伸部；2421、延伸板；25、弹性件；

3、灭弧室；

4、引弧板；

5、底座；

6、触头支持件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本实施例提供一种开关电器，该开关电器具体可以是断路器、接触器、中间继电器、电动机起动器等产品。开关电器包括壳体、灭弧室3和触头装置，灭弧室3和触头装置设置于壳体内，灭弧室3设置有两个，两个灭弧室3分别位于触头装置的两侧，触头装置产生的电弧引入灭弧室3内灭弧。

开关电器还包括引弧板4，引弧板4设置于壳体的底座5上，引弧板4连接两个灭弧室3，触头装置设置于引弧板4上。通过设置引弧板4将两个灭弧室3串联起来，有利于提高电弧电压。

触头装置包括动触头22和静触头12，动触头22和静触头12在正常工作期间相接合，以完成贯穿开关电器的电流运载路径。在电流过载、热保护或其他非期望事件，以及关断开关电器的线圈电压断电这样的期望事件中动触头22和静触头12被分离开。

当触头分离时产生电弧，电弧若不能迅速消散、熄灭或淬灭，将会对触头、设备自身或正在保护的负载造成损害。现有技术中的触头装置，触头斥开后，动触头22回位时间过短，动触头22与静触头12接触或到达可击穿的距离，容易产生重燃现象，导致不能有效灭弧，重燃烧毁严重的甚至会产生爆炸情况，严重威胁到开关电器的使用安全性。

为解决以上问题，本实施例中对触头装置进行改进，以延长触头斥开后的复位时间，避免触头间的击穿和重燃。

具体而言，如图1-图3所示，触头装置包括静触头组件1和动触头组件2，静触头组件1包括静触板11和静触头12，静触头12设置于静触板11。动触头组件2包括动触桥21、动触头22、磁轭23和衔铁24，动触桥21的端部设置有动触头22，动触头22能够与静触头12接触导通，衔铁24套设于动触桥21上并向磁轭23的方向延伸，动触头22与静触头12斥开时，衔铁24抵接于磁轭23，以使衔铁24与磁轭23形成磁通路闭环。

通过将衔铁24设置为套设于动触桥21上并向磁轭23的方向延伸，衔铁24与磁轭23形成电磁回路，电磁回路包住动触桥21，能够即时感应动触桥21中的短路电流，当动触桥21中的短路电流产生的磁场超过一定值时，磁场产生的力趋向于带动触桥21向靠近磁轭23的方向运动。同时，由于电动斥力的作用，动触桥21移动至与衔铁24以及磁轭23形成磁通路闭环，产生封闭的磁回路。此时，磁场产生的磁力可以抵消部分动触头22向静触头12的复位力，延长动触桥21复位时间，增加了动触头22与静触头12之间大开距的时间，避免了触头间的击穿和重燃，提高了灭弧能力。

进一步地，如图1所示，动触桥21和静触板11之间的间距由动触头22与静触头12的接触位置向外逐渐增大。也就是说，动触桥21和静触板11之间形成朝向灭弧室3的喇叭口形状，从而更有利于将触头间的电弧引入到灭弧室3内。

本实施例中，动触桥21的两端各设置有一个动触头22，两个动触头22分别对应两侧的灭弧室3，动触头22和静触头12分离产生的电弧引入灭弧室3。

进一步地，如图3所示，衔铁24包括抵接部241和两个延伸部242，抵接部241贴合于动触桥21背离磁轭23的一侧，两个延伸部242分别连接于抵接部241的两侧，并贴合动触桥21的侧面向磁轭23的方向延伸。抵接部241和两个延伸部242形成U型结构，包覆住动触桥21的三面，使衔铁24与磁轭23形成磁系统回路。

可选地，如图3所示，延伸部242包括两个间隔设置的延伸板2421，两个延伸板2421分别连接于抵接部241的两端。衔铁24向磁轭23方向移动时，四个延伸板2421分别抵接于方形的磁轭23的四角。

进一步地，如图3所示，动触头组件2还包括弹性件25，弹性件25设置于磁轭23与动触桥21之间，弹性件25能够对动触桥21施加弹力，以使动触桥21向静触头12移动而使动触头22与静触头12接触导通。弹性件25设置于动触桥21的中间位置，使两个动触头22相对弹性件25对称分布。弹性件25可采用弹簧。

在开关电器正常接通的情况下，动触桥21在弹性件25的弹力作用下向静触头12方向移动，使动触头22与静触头12接触，实现通电。开关电器正常分断时，操作机构(图中未示出)下压触头支持件6，克服弹性件25的弹力，推动动触桥21向远离静触头12的方向移动，动触头22与静触头12分离。当开关电器发生短路时，在电动斥力的作用下，动触头22和静触头12克服弹性件25的弹力而斥开。需要说明的是，操作机构和触头支持件6为开关电器中的常规结构，对其具体的结构、连接方式和工作原理等在此不再详细赘述。

可选地，如图3所示，动触桥21朝向磁轭23的一侧设置有限位凸起211，弹性件25套设于限位凸起211，限位凸起211用于限制弹性件25摆动，有利于弹性件25安装稳固。

现有技术中，在开关电器发生短路时，使动触头22与静触头12分开的电动斥力不足，导致动触头22发生短路后的斥开停滞时间较长且斥开距离较小，存在较大的触头间击穿和重燃的风险。

为解决以上问题，本实施例中还对静触头组件1进行改进，以进一步提高触头装置的短路分断能力。具体地，如图4和图5所示，静触板11上设置有U型孔110，U型孔110周围的至少部分电流流向与动触桥21中的电流流向相反，静触头12连接于被U型孔110围设的静触板11处。

通过在静触板11上设置U型孔110，并将静触头12连接于被U型孔110围设的静触板11处，使静触板11中的电流向静触头12流动时发生90°转向，静触板11中出现与动触桥21中流向相反的电流，实现导电回路中电流相互作用产生的洛伦磁力的增加，即电动斥力的增加，减少了动触桥21发生短路后的斥开停滞时间，降低动触头22分断起动动作电流，提高限流能力，同时加大了触头间的电动斥力，加大了动触桥21的斥开距离，利于增加电弧电压。

具体而言，如图3和图4所示，静触板11包括第一接触板111、两个第二接触板112和第三接触板113，第一接触板111、两个第二接触板112和第三接触板113围绕U型孔110设置，第一接触板111的一端为接线端，第一接触板111的另一端延伸至U型孔110的底侧，第二接触板112连接第三接触板113和第一接触板111，第三接触板113位于两个第二接触板112之间，电流依次经第一接触板111、两个第二接触板112和第三接触板113流入静触头12，动触头组件2内的电流经动触头22和动触桥21向动触桥21中心流动，第二接触板112中的电流与动触桥21中的电流流动相反。第二接触板112中的电流流向如图5中箭头a所示，动触桥21中的电流流动如图5中箭头b所示。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.触头装置，其特征在于，包括：

静触头组件(1)，包括静触板(11)和静触头(12)，所述静触头(12)设置于所述静触板(11)；

动触头组件(2)，包括动触桥(21)、动触头(22)、磁轭(23)和衔铁(24)，所述动触桥(21)的端部设置有所述动触头(22)，所述动触头(22)能够与所述静触头(12)接触导通，所述衔铁(24)套设于所述动触桥(21)上并向所述磁轭(23)的方向延伸，所述动触头(22)与所述静触头(12)斥开时，所述衔铁(24)抵接于所述磁轭(23)，以使所述衔铁(24)与所述磁轭(23)形成磁通路闭环。

2.根据权利要求1所述的触头装置，其特征在于，所述衔铁(24)包括抵接部(241)和两个延伸部(242)，所述抵接部(241)贴合于所述动触桥(21)背离所述磁轭(23)的一侧，两个所述延伸部(242)分别连接于所述抵接部(241)的两侧，并贴合所述动触桥(21)的侧面向所述磁轭(23)的方向延伸。

3.根据权利要求2所述的触头装置，其特征在于，所述延伸部(242)包括两个间隔设置的延伸板(2421)，两个所述延伸板(2421)分别连接于所述抵接部(241)的两端。

4.根据权利要求1所述的触头装置，其特征在于，所述动触头组件(2)还包括弹性件(25)，所述弹性件(25)设置于所述磁轭(23)与所述动触桥(21)之间，所述弹性件(25)能够对所述动触桥(21)施加弹力，以使所述动触桥(21)向所述静触头(12)移动而使所述动触头(22)与所述静触头(12)接触导通。

5.根据权利要求4所述的触头装置，其特征在于，所述动触桥(21)朝向所述磁轭(23)的一侧设置有限位凸起(211)，所述弹性件(25)套设于所述限位凸起(211)。

6.根据权利要求1所述的触头装置，其特征在于，所述静触板(11)上设置有U型孔(110)，所述U型孔(110)周围的至少部分电流流向与所述动触桥(21)中的电流流向相反，所述静触头(12)连接于被所述U型孔(110)围设的所述静触板(11)处。

7.根据权利要求6所述的触头装置，其特征在于，所述静触板(11)包括第一接触板(111)、两个第二接触板(112)和第三接触板(113)，所述第一接触板(111)、两个所述第二接触板(112)和所述第三接触板(113)围绕所述U型孔(110)设置，所述第一接触板(111)的一端为接线端，所述第一接触板(111)的另一端延伸至所述U型孔(110)的底侧，所述第二接触板(112)与所述第一接触板(111)相连接，所述第二接触板(112)连接所述第三接触板(113)和所述第一接触板(111)，电流依次经所述第一接触板(111)、两个所述第二接触板(112)和所述第三接触板(113)流入所述静触头(12)，所述动触头组件(2)内的电流经所述动触头(22)和所述动触桥(21)向所述动触桥(21)中心流动，所述第二接触板(112)中的电流流向与所述动触桥(21)中的电流流向相反。

8.根据权利要求1-7任一项所述的触头装置，其特征在于，所述动触桥(21)和所述静触板(11)之间的间距由所述动触头(22)与所述静触头(12)的接触位置向外逐渐增大。

9.开关电器，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的触头装置，所述开关电器还包括灭弧室(3)，所述动触桥(21)的两端各设置有一个所述灭弧室(3)，所述动触头(22)和所述静触头(12)分离产生的电弧引入所述灭弧室(3)。

10.根据权利要求9所述的开关电器，其特征在于，所述开关电器还包括引弧板(4)，所述引弧板(4)连接两个所述灭弧室(3)，所述磁轭(23)设置于所述引弧板(4)上。