[发明专利]以氢气作为灭弧介质的灭弧室

说明书

技术领域

本发明属于电器开关领域，具体涉及一种接触器用以氢气作为灭弧介质的灭弧室。

背景技术

真空接触器主要由真空灭弧室和操作机构组成：真空灭弧室具有通过正常工作电流和频繁切断工作电流时可靠灭弧两个作用，但不能切断过负荷电流和短路电流；操作机构由带铁芯的吸持线圈和衔铁构成。线圈通电，吸引衔铁，接触器闭合；线圈失电，接触器断开。随着科学技术的发展，接触器切换的功率要求越来越大，提高切换功率、减小体积是电器厂追求的目标。

真空灭弧室，又名真空开关管，其主要作用是，通过管内真空优良的绝缘性使中高压电路切断电源后能迅速熄弧并抑制电流，避免事故和意外的发生。目前市场上所见到的真空灭弧室均为80年代初产品，如用于cKJ5、cKGI-3系列高低压真空交流接触器上的真空灭弧室，它包括相对配置的动触头和静触头、与所述动触头相连的动导电杆、与所述静触头相连的静导电杆和波纹管，上述元件封装在外壳内固定，并抽成真空状态。所述外壳的主体是由陶瓷或玻璃材料制成，内设有一层屏蔽罩，该屏蔽罩的作用是吸收电弧产生的金属颗粒，避免所述金属颗粒进入到绝缘外壳上，以保证绝缘外壳的绝缘性能。由于真空是绝热的，即散热性差，这就需要增大外壳的表面积，从而需要增大灭弧室体积，这与减小接触器体积的需求是不相符的。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种以氢气作为灭弧介质的灭弧室，该灭弧室采用气密封结构，以高压氢气作为介质，解决了普通介质散热差的难题，适用于作为分断直流大电流接触器的接触系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种以氢气作为灭弧介质的灭弧室，包括相对配置的动触头和静触头，所述动触头套接在动触杆上端，动触杆下端固定在衔铁上，所述动触头和静触头封装在密封腔内，所述密封腔内填充3～4个大气压的氢气。

为简洁说明问题起见，以下对本发明所述以氢气作为灭弧介质的灭弧室均简称为本灭弧室。

本灭弧室用氢气作为灭弧介质，氢气是最轻的气体，在0 ℃和一个标准大气压下，每升氢气只有0.09 g，仅相当于同体积空气重量的十四点五分之一。同时氢气具有较好的导热性能，0 ℃时，热导率为0.1745K W·m^-1·k^-1（数据来自《真空设计手册》第三版第53页，达道安著）。根据气体的巴申曲线，较高压力的气体是提高电气绝缘的途径，但考虑到工艺性，对灭弧室填充3～4个大气压的氢气，可同时满足工艺性和设计的要求。

所述密封腔由陶瓷外壳、可伐环和金属密封体围成。为了有良好的绝缘介电性能，密封腔采用陶瓷外壳与金属密封体封接的形式，采用真空钎焊技术，陶瓷外壳采用95氧化铝陶瓷材料，金属密封体采用与陶瓷外壳材料膨胀系数相接近的4J33高镍合金材料，克服了不同材料热膨胀系数不同而产生应力的问题，密封指标可达到1×10^-4 Pa·cm³/s。

可伐环上有用于填充氢气的封排管。封排铜管是用来抽气和充气的，待充气完成后，用冷压焊的方法截断密封，从而增加密封腔的密封性，降低漏率。

所述静触头通过过渡环固定在陶瓷外壳上，静触头材料是铜，铜与陶瓷外壳焊接后易开焊，而在铜质静触头和陶瓷外壳之间增加过渡环可以使静触头更加牢固地固定在陶瓷外壳上。

衔铁外有导向套，导向套与金属密封体固定连接，衔铁与金属密封体间有间隙，该间隙大于动触头与静触头之间的距离。当接触器的吸持线圈通电后，产生磁场，衔铁沿导向套移动，由于衔铁上固定有动触杆，动触杆也同步向上移动，从而使动触头和静触头接通。 

动触头上端有一个上挡圈，动触头下端有一个下挡圈，上挡圈和下挡圈都固定在动触杆上，下挡圈与动触头间有弹簧。挡圈是为了限制动触头在动触杆上的活动范围，弹簧可将动触头压紧在静触头上。当动触头与静触头接触后，由于衔铁与金属密封体间仍有间隙，衔铁继续移动，此时，动触头已与静触头紧密接触，所以，动触头位置不变，而动触杆会继续上移，挤压弹簧，从而将动触头压紧上静触头上，保证电路接通。

本灭弧室采用了先进的激光封焊工艺，封焊时热影响区小，传入接触器的热量少，可消除封焊对陶瓷-金属封结的不利影响，可在任何保护气氛中进行焊接，保证了焊接的工艺性和可行性，满足密封性的要求。