CN115410861A - 接触器的灭弧***及接触器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种接触器的灭弧***及接触器，接触器包括电磁***和触头***，电磁***包括驱动中轴，触头***包括静触头和动触头，动触头与驱动中轴连接，静触头与动触头可分离地接触。灭弧***包括灭弧室、引弧装置和转移装置，灭弧室设置于动触头与静触头相对运动区域的外周侧，引弧装置用于将动触头与静触头分离产生的电弧从触头***引出；转移装置位于灭弧室和引弧装置的外周侧，转移装置包括以驱动中轴为中心对称设置且极性相异的一对永磁体，一对永磁体之间产生的磁场覆盖电弧的运动路径，以使电弧在磁场的作用下通过引弧装置转移至灭弧室。该灭弧***可以将电弧沿预设的路径转移至灭弧室，降低动静触头融焊的风险，提高接触器的可靠性。

Description

接触器的灭弧***及接触器

技术领域

本申请涉及接触器技术领域，尤其涉及一种接触器的灭弧***及接触器。

背景技术

接触器为一种电控制元件，在新能源应用领域，例如电动车辆通常采用高压直流接触器负责动力电池***的接通与分断，并可在意外发生时断开高压电池***，是用小电流控制大电流运作的一种“自动开关”，在电气***中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

电弧是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象。在大气中开断电路时，如果电源电压超过12V～20V，被开断的电流超过0.25A～1A，在触头的间隙中会产生电弧。电弧会减少接触器的使用寿命，降低工作的可靠性，甚至可能引起事故。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种接触器的灭弧***及接触器，该灭弧***可以将电弧沿预设的路径转移至灭弧室，提高灭弧效果。

第一方面，本申请实施例提供了一种接触器的灭弧***，接触器包括电磁***和触头***，电磁***包括驱动中轴，触头***包括静触头和动触头，动触头与驱动中轴连接，静触头位于驱动中轴的两侧且与动触头可分离地接触。

灭弧***包括灭弧室、引弧装置和转移装置，灭弧室设置于动触头与静触头相对运动区域的外周侧，引弧装置用于将动触头与静触头分离产生的电弧弧根在第一平面内从触头***引出，第一平面平行于动触头和静触头的接触平面。

转移装置位于灭弧室和引弧装置的外周侧，转移装置包括以驱动中轴为中心对称设置且极性相异的一对永磁体，一对永磁体之间产生的磁场覆盖电弧的运动路径，以使电弧在磁场的作用下通过引弧装置转移至灭弧室。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，在平行于接触平面的第一平面内，一对永磁体之间的最大磁感线方向与静触头与驱动中轴的中心连线所在的方向之间的夹角θ的取值范围为：15°≤θ≤60°。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，夹角θ的取值范围为15°≤θ≤30°。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，永磁体为弧形结构，永磁体的圆心角大于或者等于90°。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，永磁体包括以静触头和驱动中轴的中心连线为分界线相互连接的第一部分和第二部分，第一部分由分界线向靠近灭弧室方向延伸，第二部分由分界线向背离灭弧室方向延伸，第一部分的弧长大于第二部分的弧长。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，引弧装置包括第一引弧件，第一引弧件由动触头与静触头接触的一端朝向灭弧室延伸

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，在平行于接触平面的第一平面内，第一引弧件的延伸方向与静触头和驱动中轴的中心连线所在的方向之间的夹角α的取值范围为：60≤α≤75°。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，灭弧室包括沿垂直于接触平面方向层叠设置的多个栅片，每个栅片包括第一本体部和第一弯曲部，在接触平面内，第一本体部平行于静触头中心与驱动中轴的中心连线所在的方向设置，第一弯曲部由第一本体部的一端朝向第一引弧件延伸。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，栅片的第一弯曲部设置有向内凹陷的引弧槽，第一引弧件为片状结构，第一引弧件所在平面的中心线指向任一栅片的引弧槽。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，引弧装置还包括第二引弧件，第二引弧件位于灭弧室靠近静触头的一侧，第二引弧件包括第二本体部和第二弯曲部，第二本体部与灭弧室层叠设置，第二弯曲部由第二本体部朝向静触头延伸。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，灭弧***还包括隔弧腔室，隔弧腔室包括第一腔室，第一腔室用于容纳灭弧室和触头***，转移装置位于第一腔室的外周侧。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，一对永磁体沿自身周向形成有第一间隔，隔弧腔室还包括位于第一间隔的第二腔室，第一腔室与第二腔室连通。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，灭弧***还包括隔弧板，隔弧板设置于灭弧室与触头***之间，隔弧板包括限位部和导引部，限位部位于远离静触头的一侧，导引部位于靠近静触头的一侧，沿靠近静触头方向，导引部与隔弧腔室的侧壁之间的间隙逐渐减小。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，隔弧板还包括筋板，筋板由限位部和导引部朝向动触头延伸，并抵靠至动触头。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，动触头在第一平面内的正投影沿第一方向延伸，灭弧室在第一平面内的正投影沿第二方向位于驱动中轴在第一平面内的正投影两侧，第一方向为两个静触头在第一平面内正投影的连线方向，第一方向与第二方向相交。

另一方面，本申请实施例提供了一种接触器，包括前述任一实施方式的接触器的灭弧***。

本申请实施例的一种接触器的灭弧***及接触器，该灭弧***包括灭弧室、引弧装置及转移装置，灭弧室设置于动触头与静触头相对运动区域的外周侧，引弧装置用于将动触头与静触头分离产生的电弧从触头***中引出，转移装置包括对称设置且极性相异的一对永磁体，一对永磁体产生的磁场覆盖电弧的运动路径，以使电弧在磁场的作用下通过引弧装置转移至灭弧室。该灭弧***可以将电弧沿预设的路径转移至灭弧室，降低动触头与静触头融焊的风险，提高接触器的可靠性。另外，电弧沿平行于动触头与静触头的接触平面的方向从触头***转移至灭弧室，可以最大限度地利用接触器的内部空间，减小接触器在动触头的移动方向上的长度尺寸，使接触器的整体结构更加紧凑。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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示出根据本申请实施例提供的接触器的结构示意图；

图2示出根据本申请实施例的一种接触器的灭弧***的结构示意图；

图3示出图2所示的灭弧***的俯视结构示意图；

图4示出图3所示的灭弧***的转移装置产生的磁场的分布示意图；

图5示出电弧在一种最大磁感线产生的洛伦兹力作用下偏转的仿真分析示意图；

图6示出电弧在另一种最大磁感线产生的洛伦兹力作用下偏转的仿真分析示意图；

图7示出电弧在另一种最大磁感线产生的洛伦兹力作用下偏转的仿真分析示意图；

图8示出图2所示的灭弧***的引弧装置与灭弧室之间的位置关系示意图；

图9示出图8中的灭弧室的结构示意图；

图10示出图2所示的灭弧***的一种隔弧腔室的俯视结构示意图；

图11示出图2所示的灭弧***的另一种隔弧腔室的俯视结构示意图；

图12示出图11所示的隔弧腔室与灭弧***的结构示意图。

标记说明：

1、电磁***；11、驱动中轴；12、静铁芯；13、动铁芯；14、线圈；15、金属杯；16、轭铁；

2、触头***；21、静触头；22、动触头；

3、灭弧***；31、灭弧室；311、栅片；3111、第一本体部；3112、第一弯曲部；3113、引弧槽；32、引弧装置；321、第一引弧件；322、第二引弧件；3221、第二本体部；3222、第二弯曲部；33、转移装置；331、永磁体；3311、第一部分；3312、第二部分；3313、第一间隔；34、隔弧腔室；341、第一腔室；342、安装槽；343、第二腔室；344、隔弧板；3441、限位部；3442、导引部；3443、筋板；345、隔板；

F、洛伦兹力；

B、最大磁感线。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

接触器包括直流接触器和交流接触器，直流接触器是指用在直流回路中的一种接触器，主要用来控制直流电路(主电路、控制电路和励磁电路等)。由于直流接触器的吸引线圈通以直流，故没有冲击的启动电流，也不会产生铁芯猛烈撞击现象，相对于交流接触器寿命更长，适用于频繁启停的场合。

图1示出根据本申请实施例提供的接触器的结构示意图。

请参阅图1，接触器包括壳体和位于壳体内的电磁***1和触头***2，电磁***1包括驱动中轴11、静铁芯12、动铁芯13、线圈14、金属杯15以及轭铁16。电磁***1的外部由金属杯15完全包覆，金属杯15主要承担磁轭作用，其大面积金属外表面辅助电弧冷却。可选地，金属杯15采用导磁金属材料，比如电工纯铁，外表面电镀。

触头***2包括静触头21和动触头22，动触头22与驱动中轴11连接，静触头21位于驱动中轴11的两侧且与动触头22可分离地接触。可选地，静触头21的数量为两个，相对设置于驱动中轴11的两侧，且两个静触头21分别能够与动触头22可分离地接触。

当接触器的线圈14通电时，线圈14电流会产生磁场，磁场使静铁芯12产生电磁吸力吸引动铁芯13，使接触器的动触头22与之同时动作，进而使动触头22与静触头21闭合。当接触器的线圈14断电时，电磁吸力消失，在释放弹簧的作用下，动触头22与静触头21断开。然而线圈14断电时，输出回路有高电压和大电流的存在，使动触头22与静触头21之间产生电弧，电弧的产生会延迟电路的开断，较高的电弧能量甚至会烧毁动静触头，造成动静触头融焊，严重情况下会发生着火***等危险。

鉴于此，本申请实施例提供的接触器还包括灭弧***3，该灭弧***3可以在断开电路时迅速熄灭触头间的电弧，提高接触器的可靠性。

图2示出根据本申请实施例的一种接触器的灭弧***的结构示意图，图3示出图2所示的灭弧***的俯视结构示意图。

参阅图2和图3，本申请实施例提供的一种接触器的灭弧***3，包括灭弧室31、引弧装置32和转移装置33。该灭弧***3可以用于直流接触器，也可以用于交流接触器。为便于描述，本申请实施例以直流接触器为例进行说明。

灭弧室31设置于动触头22与静触头21相对运动区域的外周侧。可选地，灭弧室31的数量为两个，两个灭弧室31相对设置于动触头22与静触头21相对运动区域的外周侧。

引弧装置32用于将动触头22与静触头21分离产生的电弧弧根在第一平面内从触头***2引出，第一平面平行于动触头22和静触头21的接触平面。具体地说，接触平面为动触头22与静触头21接触时，动触头22靠近静触头21的一面所在平面。弧根为动触头22与静触头21分别与电弧接触的部分，即电弧的端部。

转移装置33设置于灭弧室31和引弧装置32的外周侧，转移装置33包括以驱动中轴11为中心对称设置且极性相异的一对永磁体331，一对永磁体331之间产生的磁场覆盖电弧的运动路径，以使电弧在磁场的作用下通过引弧装置32转移至灭弧室31。

图4示出图3所示的灭弧***的转移装置产生的磁场的分布示意图。

如图4所示，以平行于动触头22与静触头21的接触平面的第一平面为水平面，以穿过驱动中轴11的两个静触头21之间的连线所在的第一方向为X轴、垂直于X轴的第二方向为Y轴建立直角坐标系。两个灭弧室31位于动触头22与静触头21相对运动区域的外周侧，即在图4所示的俯视平面内，两个灭弧室31位于X轴方向的两侧，并且两个灭弧室31与动触头22并不交叠，进一步地，两个灭弧室31可以相对于坐标系的原点中心对称设置。一对永磁体331设置于灭弧室31的外周侧，其中一个永磁体331朝向灭弧室31的一侧的极性为N极，另一个永磁体331朝向灭弧室31的一侧的极性为S极，二者之间产生由N极指向S极的磁场，图4中虚线所示为转移装置33所产生的磁场中的多条磁感线方向，多条磁感线方向覆盖坐标系的各个象限。需要额外说明的是，本实施例提到的外周侧并不局限于某个特定圆周结构的外侧，只要满足一者位于另一者的外部，并且两者在第一平面内的正投影不相交叠即可。假设图4所示的位于X轴负半轴一侧的静触头21连接正极，位于X轴正半轴一侧的静触头21连接负极，则接触器的回流电流方向是由一个静触头21流向动触头22，再从动触头22流向另一个静触头21。即图4中左侧的静触头21与动触头22之间的电弧方向是穿入第一平面，而右侧的静触头21与动触头22之间的电弧方向是从第一平面内穿出。根据弗莱明左手法则，动触头22与静触头21分离产生的电弧在洛伦兹力F的作用下被拉离动触头22与静触头21之间的空间，通过引弧装置32将电弧沿顺时针方向被转移至灭弧室31，通过灭弧室31将电弧快速冷却，达到灭弧效果。

需要说明的是，当位于X轴负半轴一侧的静触头21连接负极，位于X轴正半轴一侧的静触头21连接正极时，接触器的回流电流方向发生改变，此时可以通过改变两个永磁体331间的磁场方向保证电弧的转移路径，也可以保持两个永磁体331间的磁场方向不变，使电弧以逆时针方向进入至灭弧室31内，但此时需要改变引弧装置32的位置以及灭弧室31的内部结构，稍后将详细描述灭弧室31和引弧装置32的具体结构。

另外，本申请实施例中，灭弧室31设置于动触头22与静触头21相对运动区域的外周侧，在转移装置33的磁场的作用下，电弧沿平行于动触头22与静触头21的接触平面的方向从触头***2转移至灭弧室31，相对于将灭弧室31设置于动触头22的移动方向的技术方案来说，可以最大限度地利用接触器的内部空间，减小接触器在动触头22的移动方向上的长度尺寸。

可选地，动触头22在第一平面内的正投影沿第一方向延伸，灭弧室31在第一平面内的正投影沿第二方向位于驱动中轴11在第一平面内的正投影两侧，第一方向为两个静触头21在第一平面正投影的连线方向，第一方向与第二方向相交。具体地说，在第一平面内，灭弧室31位于X轴方向的两侧，而动触头22沿X轴方向延伸，即两个灭弧室31间的相对位置与动触头22的延伸方向不在同一直线上，这种布置形式减小了接触器在X轴方向上的长度，使得接触器的整体结构更加紧凑。进一步地，动触头22在第一平面的正投影为矩形结构，矩形结构的长边沿X轴方向延伸，宽边沿Y轴方向延伸。

本申请实施例的一种接触器的灭弧***，包括灭弧室31、引弧装置32及转移装置33，灭弧室31设置于动触头22与静触头21相对运动区域的外周侧，引弧装置32用于将动触头22与静触头21分离产生的电弧从触头***2中引出，转移装置33包括对称设置且极性相异的一对永磁体331，一对永磁体331产生的磁场覆盖电弧的运动路径，以使电弧在磁场的作用下通过引弧装置32转移至灭弧室31。该灭弧***3可以将电弧沿预设的路径转移至灭弧室31，降低动触头22与静触头21融焊的风险，提高接触器的可靠性。另外，电弧沿平行于动触头22与静触头21的接触平面的平面从触头***2转移至灭弧室31，可以最大限度地利用接触器的内部空间，减小接触器在动触头22的移动方向上的长度尺寸，使接触器的整体结构更加紧凑。

下面结合附图进一步详细描述本申请实施例提供的接触器的灭弧***的具体结构。

如前所述，转移装置33的一对永磁体331之间产生的磁场覆盖电弧的运动路径，以使动触头22与静触头21分离产生的电弧在磁场的作用下受到洛伦兹力F而发生偏转，并通过引弧装置32从触头***2转移至灭弧室31，从而使电弧从触头***2转移至灭弧室31。为了防止电弧偏转至其他方向而损伤接触器的内腔，需要根据各装置间的相对位置关系调整磁场方向，保证电弧沿预设路径偏转至灭弧室31。

如图4所示，静触头21与驱动中轴11的中心连线所在的方向为X轴方向，两个永磁体331所产生的磁场中的最大磁感线B穿过直角坐标系的原点，并与两个永磁体331之间的中心连线重合。通常情况下，最大磁感线B为磁场中央最密集处，电弧在最大磁感线B所处位置受到的洛伦兹力F最大，即该处磁场对电弧偏转方向影响最大。故可以根据最大磁感线B与X轴之间的夹角的取值范围确定电弧在洛伦兹力F作用下的偏转范围。

在一些实施例中，在平行于接触平面的第一平面内，一对永磁体331之间的最大磁感线B的方向与静触头21与驱动中轴11的中心连线所在的方向之间的夹角θ的取值范围为：15°≤θ≤60°。

图5至图7示出电弧在不同角度的最大磁感线B产生的洛伦兹力作用下偏转的仿真示意图。

如图5所示，当最大磁感线B与X轴之间的夹角θ＝60°时，洛伦兹力F指向灭弧室31的内侧，此时电弧会偏转至灭弧室31的内侧而无法没有进入至灭弧室31内，将会对电磁***1造成破坏。当接触器所接电路的电压或者电流增大时，动触头22与静触头21分离产生的电弧也会随之增大。当电路的电压或者电流增大至特定值时，电弧也会增大***，可能会有一小部分电弧进入灭弧室31。也就是说，对于小功率的接触器，电弧无法偏转至灭弧室31，对于大功率的接触器，仅有一小部分电弧可以偏转至灭弧室31。

如图6所示，当最大磁感线B与X轴之间的夹角θ＝30°时，洛伦兹力F的方向指向灭弧室31的边缘，对于大功率的接触器来说，仅有一部分电弧偏转至灭弧室31，仍有一部分电弧朝向灭弧室31的内侧偏转，从而会对电磁***1造成破坏。对于小功率的接触器来说，在图示洛伦兹力的作用下电弧有可能全部进入灭弧室31中。

如图7所示，当最大磁感线B与X轴之间的夹角θ＝15°时，洛伦兹力F的方向指向灭弧室31的中间位置，此时电弧可以偏转至灭弧室31。通过设置灭弧室31的结构尺寸，可以保证无论是小功率或者大功率的接触器，电弧在洛伦兹力F的作用下均可以偏转入灭弧室31内，从而达到灭弧的目的。需要额外说明的是，当θ小于15°时，最大磁感线B处的洛伦兹力F在X轴上的分力偏小，此时对于大功率接触器来说，电弧可能不会在磁场作用下发生偏转，而直接射向接触器内壁。由此，通过仿真分析，为了确保电弧在洛伦兹力F的作用下尽可能全部偏转入灭弧室31，提高灭弧效果，在平行于接触平面的第一平面内，一对永磁体331之间的最大磁感线B的方向与静触头21与驱动中轴11的中心连线所在的方向之间的夹角θ的取值范围为：15°≤θ≤30°，进一步提高接触器的可靠性。

需要额外说明的是，第一平面可以为与接触平面平行的任一平面，并且第一平面仅是根据投影关系来说明灭弧***3作用原理及相应零部件的布置方式，而不是把相应的磁感线分布及灭弧***3的零部件认为仅存在于这一面上，本申请对此不作过多描述。

请继续参阅图3和图4，在一些实施例中，永磁体331为弧形结构，永磁体331的圆心角大于或者等于90°。两个永磁体331环绕设置在动触头22与灭弧室31的外侧，形成半包围结构，磁场形成在一对永磁体331所包围的空间内，磁场的覆盖面积与永磁体331的弧度大小正相关，即永磁体331的弧度越大，磁场的覆盖面积越多。可选地，永磁体331为圆弧瓦型薄片结构，原料采用钕铁硼或铁氧体。

通过将永磁体331的圆心角设置为大于或者等于90°，可以在保证整个触头***2均位于磁场覆盖范围内的同时，绝大部分灭弧室31也位于磁场覆盖范围中，进而确保磁场完全覆盖电弧的运动路径。另外，由于一对永磁体331为弧形结构，使得磁场在灭弧***3中更加集中，并且具有往中心位置内凹分布的磁场密度，使得永磁体331以尽可能小的尺寸作用在灭弧***上，并且让更多磁场的磁力线作用于电弧的运动路径上。

在一些实施例中，永磁体331包括以静触头21和驱动中轴11的中心连线为分界线的第一部分3311和第二部分3312，第一部分3311由分界线向靠近灭弧室31方向延伸，第二部分3312由分界线向背离灭弧室31方向延伸，第一部分3311的弧长大于第二部分3312的弧长。

如图4所示，灭弧室31与永磁体331均设置有两个，每个永磁体331均与一个灭弧室31相对设置，本实施例以相对设置的一个永磁体331与一个灭弧室31进行举例说明。灭弧室31包括相对的进口端和出口端，电弧从进口端进入灭弧室31，并在到达出口端之前灭弧。永磁体331包括相互连接的第一部分3311和第二部分3312，在平行于接触平面的第一平面内，分界线即为X轴所在直线，第一部分3311和第二部分3312分别位于X轴的两侧。由于永磁体331的第一部分3311朝向灭弧室31的进口端，第二部分3312朝向灭弧室31的出口端，第一部分3311的弧长大于第二部分3312的弧长，可以确保一对永磁体331之间的磁场覆盖灭弧室31的全部进口端，以使电弧尽可能多地进入灭弧室31，而出口端不必全部覆盖，在满足磁场需求的前提下，尽可能减小永磁体331的弧长尺寸，降低成本。

图8示出图2所示的灭弧***的引弧装置与灭弧室之间的位置关系示意图，图9示出图8中的灭弧室的结构示意图。

请参阅图8，在一些可选实施例中，引弧装置32包括第一引弧件321，第一引弧件321由动触头22与静触头21接触的一端朝向灭弧室31延伸。

动触头22与静触头21分离产生的电弧位于静触头21与动触头22之间，第一引弧件321用于将位于动触头22一端的电弧转移至灭弧室31。在平行于动触头22与静触头21的接触平面的第一平面内，第一引弧件321从动触头22的一端延伸并靠近灭弧室31，在第一引弧件321与灭弧室31之间的磁场使得电弧由第一引弧件321旋转进入至灭弧室31内。可选地，第一引弧件321的延伸方向可以指向灭弧室31，同时第一引弧件321也可以根据使用情况相对第一平面向上或向下进行弯折，本申请对此不作限定。

进一步地，如图4和图8所示，由于动触头22一端的电弧通过第一引弧件321被偏转至灭弧室31，当第一引弧件321的延伸方向与洛伦兹力F的方向一致时，电弧将按照预设路径偏转，而洛伦兹力F的方向与最大磁感线B的方向垂直，故当如前所述的一对永磁体331之间的最大磁感线B的方向与静触头21与驱动中轴11的中心连线所在的方向之间的夹角θ的取值范围为15°≤θ≤30°时，从图4可以看出，第一引弧件321的延伸方向与静触头21和驱动中轴11中心连线所在的方向之间的夹角α与θ互为余角。

在一些可选实施例中，在平行于动触头22与静触头21的接触平面的第一平面内，第一引弧件321的延伸方向与静触头21和驱动中轴11中心连线所在的方向之间的夹角α的取值范围为：60°≤α≤75°。这样，第一引弧件321与该处洛伦兹力F的方向均指向灭弧室31，引弧装置32的电弧导向效果较佳。

进一步地，夹角α与夹角θ之间的取值范围为：θ＜90°-α，在第一平面内，最大磁感线B处的洛伦兹力F的方向相比第一引弧件321的延伸方向对于X轴正方向的偏转量更大，以便在磁场作用下，使得电弧移动方向远离X轴，从而防止电弧偏转至灭弧室31的内侧

在本实施例中，动触头22采用具有第一引弧件321设计的特殊结构，配合一对永磁体331产生的磁场的作用，可以避免电弧在动触头22与静触头21分断处过度灼烧，并且通过磁场作用将电弧沿特定路径偏转至灭弧室31内进行灭弧，减缓动触头22与静触头21的劣化速度。

请参阅图9，在一些实施例中，灭弧室31包括沿垂直于接触平面的方向层叠设置的多个栅片311，每个栅片311包括第一本体部3111和第一弯曲部3112，在第一平面内，第一本体部3111平行于静触头21中心与驱动中轴11的中心连线所在的方向设置，第一弯曲部3112由第一本体部3111的一端朝向第一引弧件321延伸。

由于垂直于接触平面方向即为动触头22与静触头21之间的整条电弧的回流方向，多个栅片311沿垂直于接触平面的方向层叠设置，从而可以整条电弧切割为多段短弧，从而提升弧隙初始介电强度，并且具有加强冷却以及表面复合作用。在第一平面内，栅片311的第一弯曲部3112位于一对永磁体331之间磁场的中间位置，第一本体部3111远离第一弯曲部3112的一端位于磁场的边缘区域。可选地，每个栅片311均可以与接触平面平行设置。栅片311具有加强冷却以及表面复合作用，可选地，栅片311为板状结构，材质可以为铜、铁磁、陶瓷等。

在一些可选实施例中，栅片311可以采用具有导磁能力的材料，灭弧室31位置处的磁阻更小，因此位于边缘侧的磁场磁力线会有向灭弧室31收缩的趋势，这样磁场磁力线的路径发生了弯曲，这些弯曲的磁力线帮助电弧的运动方向偏转至平行于X轴的方向，以便充分利用灭弧室31的空间对电弧进行冷却熄灭，提高了接触器的内部空间利用率，并使得灭弧效果更强。

请一并参阅图4和图9，在一些实施例中，栅片311的第一弯曲部3112设置有向内凹陷的引弧槽3113，第一引弧件321为片状结构，第一引弧件321所在平面的中心线指向任一栅片311的引弧槽3113。

第一本体部3111与第一弯曲部3112连接一体，引弧槽3113设置于第一弯曲部3112远离第一本体部3111的一端。引弧槽3113的开口方向面向动触头22的第一引弧件321的偏转方向。由于第一引弧件321和引弧槽3113大致位于一对永磁体331的中间位置，因此磁场在第一引弧件321和引弧槽3113相对应位置处的磁感线方向与最大磁感线B方向接***行，即该处电弧受到的洛伦兹力F方向同样指向引弧槽3113的开口方向，在磁场的作用下电弧沿特定路线偏转至引弧槽3113深处，进而完全进入至灭弧室31中。

栅片311的排布根据动触头运动路径进行调整，保持间隙一致。当接触器内部电流大于特定值时，磁场穿过引弧槽3113形成的磁通将电弧向引弧槽3113深处空间进行磁驱动。长电弧被灭弧室31截断成短电弧，形成电压降，用于维持电弧电压上升，如果电弧电压成为比接触器电源电压还高的电压，则电弧消除。

如图9所示，在一些可选实施例中，引弧装置32还包括第二引弧件322，第二引弧件322位于灭弧室31靠近静触头21的一侧，第二引弧件322包括第二本体部3221和第二弯曲部3222，第二本体部3221与灭弧室31层叠设置，第二弯曲部3222由第二本体部3221朝向静触头21延伸。

位于静触头21上的电弧通过第二引弧件322移动至灭弧室31中，第二引弧件322上的第二本体部3221和第二弯曲部3222连接为一体，第二弯曲部3222位于第二本体部3221靠近静触头21的一侧并朝静触头21方向延伸，并且第二弯曲部3222的尺寸大于栅片311的第一弯曲部3112尺寸，以使第二引弧件322与静触头21之间的间距更短，有利于电弧的传导。

在本实施例中，第二引弧件322的第二弯曲部3222比栅片311的第一弯曲部3112的尺寸更大，以保证第二弯曲部3222相较于第一弯曲部3112更接近静触头21，方便电弧从静触头21转移至第二引弧件322中。

由此，当接触器的动触头22与静触头21断开时，动触头22沿远离静触头21的方向移动，并在二者之间产生电弧，一方面，当动触头22运动到最大分断位置时，动触头22一侧的电弧在磁场的作用下由第一引弧件321转移到最下方的栅片311。另一方面，靠近静触头21一端的第二引弧件322具有向静触头21方向延伸的第二弯曲部3222，因此静触头21一侧的电弧会被转移到第二弯曲部3222。这样，电弧在磁场的作用下被拉长，并从触头***2完全被转移到灭弧室31。

另外，灭弧室31内存储有空气、氮气或氢气等气体氛围，由气体运动和热传导可知，高温高压的气体总是向低温低压环境运动的。由此，被拉长的电弧产生的高温高压气体顺势向灭弧室31方向运动，进入灭弧室31后被气体氛围冷却，同时借助灭弧***3的压力梯度驱动燃弧气体在灭弧室31内流动循环。灭弧室31的层叠布置的多个栅片311结构，不仅增大了灭弧室31的容量，还能促进高温燃弧气体在接触器上层的内部循环，从而可以充分利用灭弧室31的内部空间冷却高温气体，并熄灭电弧。

请参阅图10，在一些实施例中，灭弧***3还包括隔弧腔室34，隔弧腔室34包括第一腔室341，第一腔室341用于容纳灭弧室31和触头***2，转移装置33位于第一腔室341的外周侧。

隔弧腔室34套设在接触器外侧，动触头22与灭弧室31均设置于底座上，并且位于第一腔室341内，在第一腔室341的外侧设置有两个安装槽342，安装槽342的尺寸、形状、大小及相对位置由与之配合安装的永磁体331决定，永磁体331产生的磁场作用于第一腔室341内，为动触头22与静触头21分离产生的电弧提供洛伦兹力F，使之可以进入至灭弧室31内。隔弧腔室34的存在可以将永磁体331与灭弧室31分隔开，防止永磁体331的磁性特性劣化，从而长期维持永磁体331的磁性使电弧迅速且可靠地消失。

请参阅图11，在一些可选实施例中，一对永磁体331沿自身周向形成有第一间隔3313，隔弧腔室34还包括第二腔室343，第一腔室341与第二腔室343连通，第二腔室343位于第一间隔3313内。

安装槽342环绕设置在于第一腔室341的外部，安装槽342的数量与永磁体331的数量相同均为两个，两个安装槽342之间的间隙即为永磁体331沿自身周向形成的第一间隙，第二腔室343设置于第一间隙内可以扩大第一腔室341的容纳空间，从而可以布置更大体积的灭弧室31，进而获得更强的电弧冷却效果。

可选地，第一腔室341和第二腔室343的侧壁结构可以为间隔设置的具有两种大小直径的四个扇形弧面组成，相邻两个扇形弧面扇形弧面的弧度由一对永磁体331形成的第一间隔3313的大小决定，并且两段不同直径的扇形弧面连接处之间的连线穿过驱动中轴11。

请一并参阅图11和图12，在一些可选实施例中，灭弧***3还包括隔弧板344，隔弧板344设置于灭弧室31与触头***2之间，隔弧板344包括限位部3441和导引部3442，限位部3441位于远离静触头21的一侧，导引部3442位于靠近静触头21的一侧，沿靠近静触头21方向，导引部3442与隔弧腔室34侧壁之间的间隙逐渐减小。

动触头22与静触头21分离除了产生电弧还会产生高温气体，因此需要对接触器内的高温气体进行冷却处理，隔弧板344的设置用于控制高温气体的移动路径。高温气体首先通过限位部3441的引导移动至导引部3442与隔弧腔室34侧壁之间的间隙中，由于导引部3442与隔弧腔室34侧壁之间的间隙逐渐减小，因此会对此处的气体流动产生加速效果，提高高温气体流动速率。同时，隔弧板344对两个灭弧室31进行隔离，防止发生短路或者气体窜流。

在一些可选实施例中，隔弧板344还包括筋板3443，筋板3443由限位部3441和导引部3442朝向动触头22延伸，并抵靠至动触头22。筋板3443与动触头22侧部相抵靠，以便对动触头22的运动进行导向。接触器工作时，电磁***1带动动触头22沿垂直于第一平面的方向移动，筋板3443抵靠在动触头22侧部，防止动触头22在第一平面内产生偏转，提高接触器的可靠性。

在一些可选实施例中，灭弧***3还包括隔板，隔板在图中未示出，隔板设置于动触头22靠近静触头21一面的中间位置，用于将动触头22与静触头21接触的两个触点分隔在两个空间内，隔板与隔弧板344在结构上相互耦合，通过与隔弧腔体与动触头22的共同配合形成阻止气流运动的阻挡结构。另外，隔弧板344上的筋板3443与隔板345之间配合，形成只有一个开口方向的移动空间。

由于隔弧板344与隔板在隔弧腔室34内的特定布置方式，电弧所产生的高温气体只能向X轴的其中一个方向移动，即高温气体只能沿特定路径移动。具体地说，由于导引部3442以及电弧的偏转运动，使得接触器内部产生的高温气体通过导引部3442的导向作用进入至灭弧室31中，并经过较长的路径实现冷却，冷却后的气体最终吹向静触头21与动触头22之间的相对区域，形成循环的气吹效果。并且由于导引部3442与隔弧腔室34侧壁之间的间隙逐渐缩小，因此该处的高温气体流速增大，进一步促进电弧和高温气体的偏转移动。

另一方面，本申请实施例提供了一种接触器，包括前述任一实施例中的接触器的灭弧***3。接触器本身采用桥式动触头结构，灭弧室31布置在动触头22与静触头21相对运动区域的外周侧，与传统接触器中将灭弧室31布置在触头相对运动的平面上相比，本实施例中的接触器充分利用了隔弧腔室34的内部结构，使得各部件之间位置关系更为紧凑，进而降低接触器的整体体积。

由此，本申请实施例提供了一种接触器的灭弧***及接触器，灭弧***包括灭弧室、引弧装置及转移装置，灭弧室置于动触头与静触头相对运动区域的外周侧，这种设计使得接触器内部结构更加紧凑。通过仿真分析得出转移装置的一对永磁体之间磁场的最大磁感线的方向，可以确保尽可能多的电弧偏转至灭弧室内，提高了接触器的整体可靠性。根据磁场的最大磁感线的方向确定了引弧装置中的第一引弧片相对于动触头的位置关系以及第二引弧片相对于静触头的布置方式，可以进一步确保电弧沿预定路径偏转至灭弧室。另外，由于永磁体相对于隔弧腔室的特殊布置形式，可以扩大隔弧腔室的内部空间，从而可以在隔弧腔室内布置更大体积的灭弧室，进而获得更强的灭弧效果。

虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (16)

1.一种接触器的灭弧***，所述接触器包括电磁***和触头***，所述电磁***包括驱动中轴，所述触头***包括静触头和动触头，所述动触头与所述驱动中轴连接，所述静触头位于所述驱动中轴的两侧且与所述动触头可分离地接触，其特征在于，所述灭弧***包括：

灭弧室，设置于所述动触头与所述静触头相对运动区域的外周侧；

引弧装置，用于将所述动触头与所述静触头分离产生的电弧弧根在第一平面内从所述触头***引出，所述第一平面平行于所述动触头和所述静触头的接触平面；

转移装置，位于所述灭弧室和所述引弧装置的外周侧，所述转移装置包括以所述驱动中轴为中心对称设置且极性相异的一对永磁体，一对所述永磁体之间产生的磁场覆盖所述电弧的运动路径，以使所述电弧在所述磁场的作用下通过所述引弧装置转移至所述灭弧室。

2.根据权利要求1所述的灭弧***，其特征在于，在平行于所述接触平面的所述第一平面内，一对所述永磁体之间的最大磁感线方向与所述静触头和所述驱动中轴的中心连线所在的方向之间的夹角θ的取值范围为：15°≤θ≤60°。

3.根据权利要求2所述的灭弧***，其特征在于，所述夹角θ的取值范围为15°≤θ≤30°。

4.根据权利要求1所述的灭弧***，其特征在于，所述永磁体为弧形结构，所述永磁体的圆心角大于或者等于90°。

5.根据权利要求4所述的灭弧***，其特征在于，所述永磁体包括以所述静触头和所述驱动中轴的中心连线为分界线的第一部分和第二部分，所述第一部分由所述分界线向靠近所述灭弧室方向延伸，所述第二部分由所述分界线向背离所述灭弧室方向延伸，所述第一部分的弧长大于所述第二部分的弧长。

6.根据权利要求1所述的灭弧***，其特征在于，所述引弧装置包括第一引弧件，所述第一引弧件由所述动触头与所述静触头接触的一端朝向所述灭弧室延伸。

7.根据权利要求6所述的灭弧***，其特征在于，在平行于所述接触平面的所述第一平面内，所述第一引弧件的延伸方向与所述静触头和驱动中轴的中心连线所在的方向之间的夹角α的取值范围为：60≤α≤75°。

8.根据权利要求6所述的灭弧***，其特征在于，所述灭弧室包括沿垂直于所述接触平面的方向层叠设置的多个栅片，每个所述栅片包括第一本体部和第一弯曲部，在所述接触平面内，所述第一本体部平行于所述静触头中心与所述驱动中轴的中心连线所在的方向设置，所述第一弯曲部由所述第一本体部的一端朝向所述第一引弧件延伸。

9.根据权利要求8所述的灭弧***，其特征在于，所述栅片的所述第一弯曲部设置有向内凹陷的引弧槽，所述第一引弧件为片状结构，所述第一引弧件所在平面的中心线指向任一所述栅片的所述引弧槽。

10.根据权利要求1所述的灭弧***，其特征在于，所述引弧装置还包括第二引弧件，所述第二引弧件位于所述灭弧室靠近所述静触头的一侧，所述第二引弧件包括第二本体部和第二弯曲部，所述第二本体部与所述灭弧室层叠设置，所述第二弯曲部由所述第二本体部朝向所述静触头延伸。

11.根据权利要求1所述的灭弧***，其特征在于，还包括隔弧腔室，所述隔弧腔室包括第一腔室，所述第一腔室用于容纳所述灭弧室和所述触头***，所述转移装置位于所述第一腔室的外周侧。

12.根据权利要求11所述的灭弧***，其特征在于，所述一对永磁体沿自身周向形成有第一间隔，所述隔弧腔室还包括位于所述第一间隔的第二腔室，所述第二腔室与所述第一腔室连通。

13.根据权利要求11所述的灭弧***，其特征在于，还包括隔弧板，所述隔弧板设置于所述灭弧室与所述触头***之间，所述隔弧板包括限位部和导引部，所述限位部位于远离所述静触头的一侧，所述导引部位于靠近所述静触头的一侧，沿靠近所述静触头方向，所述导引部与所述隔弧腔室的侧壁之间的间隙逐渐减小。

14.根据权利要求13所述的灭弧***，其特征在于，所述隔弧板还包括筋板，所述筋板由所述限位部和/或所述导引部朝向所述动触头延伸，并抵靠至所述动触头。

15.根据权利要求1所述的灭弧***，其特征在于，所述动触头在所述第一平面内的正投影沿第一方向延伸，所述灭弧室在所述第一平面内的正投影位于所述驱动中轴在所述第一平面内的正投影沿第二方向的两侧，所述第一方向为两个所述静触头在所述第一平面的正投影的连线方向，所述第一方向与所述第二方向相交。

16.一种接触器，其特征在于，包括如权利要求1-15任一项所述的接触器的灭弧***。

Images