直流接触器

技术领域

本发明涉及接触器技术领域，特别涉及一种直流接触器。

背景技术

市面上的直流接触器普遍存在直流开断电流较小的问题，而且运行过程中触头粘连的问题时有发生。目前的直流接触器一般是在密封腔体(灭弧腔)里包括弹簧的结构，生产过程中，焊接该密封腔体时产生的高温会导致弹簧退火，使得直流接触器的性能下降或丧失。此外，现有技术中，直流接触器一般采用单只生产的方法，难以大规模批量生产，导致产品的性能不稳定，一致性差，且生产成本较高。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种直流接触器，旨在解决现有技术中上述提及的至少一个技术问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种直流接触器，包括：绝缘端盖、密封板、导磁板和磁轭；

所述绝缘端盖和所述密封板围合形成第一腔室，所述导磁板和所述磁轭围合形成第二腔室，第一腔室为密封结构；

所述第一腔室中设置有触头系统和灭弧系统，所述第二腔室中设有励磁系统，所述第一腔室和所述第二腔室之间设置有操作系统；

所述操作系统包括波纹管、传动结构、分闸簧和触头簧，所述传动结构的上部与所述触头系统连接，其下部穿出所述第一腔室，波纹管套接在所述传动结构的上部，其下端限位于所述第一腔室底部，所述分闸簧和触头簧套接在所述传动结构下部，能够在断电分闸时带动所述传动结构使所述触头系统复位。

所述直流接触器中，所述励磁系统包括静铁芯和动铁芯，所述静铁芯设置于所述动铁芯上方；

所述操作系统还包括连接件和限位件，所述传动结构包括上导杆和下导杆；所述上导杆的上部设置于所述第一腔室中，通过所述连接件与所述触头系统连接，所述上导杆的下部穿出所述第一腔室，并穿设于所述静铁芯中，与所述下导杆的上部固定连接；所述波纹管套接在所述上导杆的上部，固定在所述连接件与所述第一腔室的底部之间；所述下导杆穿设在所述静铁芯和所述动铁芯中，其下部通过所述限位件固定于所述动铁芯的底部；所述分闸簧套接于所述上导杆的下部，其两端分别通过所述静铁芯和所述下导杆限位；所述触头簧套接在所述下导杆上，其两端分别通过所述下导杆和所述动铁芯限位。

所述直流接触器中，所述静铁芯的下部开设有开口向下的第一槽体，所述动铁芯的上部开设有开口向上的第二槽体，所述第一槽体与所述第二槽体相对设置，所述上导杆延伸至所述第二槽体中，所述下导杆延伸至所述第一槽体中，与所述上导杆相对设置，所述分闸簧设置在所述第一槽体内，其两端分别通过所述第一槽体的顶部和所述下导杆的顶部限位；所述触头簧设置在所述第二槽体内，其两端分别通过所述下导杆与所述第二槽体的底部限位。

所述直流接触器中，所述上导杆包括依次设置第一部分、第二部分和第三部分，所述第二部分的宽度或者径长大于所述第一部分和第三部分的宽度或者径长，所述分闸簧套接在所述上导杆的第二部分上；所述下导杆包括依次设置的第一杆体部和第二杆体部，所述第一杆体部的径长或者宽度大于所述第二杆体部，所述第一杆体部上开设有开口向上的定位孔，所述上导杆的第三部分设置于所述定位孔中，所述触头簧套接在所述第二杆体部上，通过所述第一杆体部的底部与所述第二槽体的底部限位。

所述直流接触器中，所述波纹管为可伸缩的不锈钢焊管。

所述直流接触器中，所述灭弧系统包括绝缘端盖和分布在所述第一腔室中的灭弧气体。

所述直流接触器中，所述触头系统包括静触头和动触头，所述静触头嵌合在所述绝缘端盖上，所述动触头设置在所述第一腔室中，与所述操作系统的连接件连接。

所述直流接触器中，所述连接件的中部设有轴向的螺纹孔，所述上导杆的上端固定在所述螺纹孔中，所述螺纹孔的外周形成向上凸出的凸出部，所述凸出部嵌合在所述动触头中，所述连接件底部的外周形成向下延伸的凸缘，所述波纹管的上部固定在所述凸缘内。

所述直流接触器中，所述励磁系统还包括线圈骨架和线圈，所述导磁板位于所述密封板下方，所述磁轭的上端与所述导磁板的边缘连接，形成所述第二腔室，所述线圈骨架设置于所述第二腔室中，其中部设有轴向的过孔，所述静铁芯和所述动铁芯设置在所述过孔中，且所述静铁芯的上部依次穿过所述导磁板和所述密封板，并与所述密封板密封连接；所述动铁芯的下部贯穿所述磁轭的底部，所述线圈围设在所述线圈骨架上。

所述直流接触器还包括导向套，所述导向套设置于所述线圈骨架与所述静铁芯和所述动铁芯之间，套接在所述静铁芯和所述动铁芯外侧，其下部凸出所述磁轭的底部设置。

所述直流接触器中，所述绝缘端盖的外侧还围合有导磁片，所述导磁片的底部与所述导磁板连接，所述导磁片与所述绝缘端盖之间设有多块永磁体。

所述直流接触器中，所述导磁片的内侧设置有限位结构，所述永磁体通过所述限位结构固定于所述导磁片上。

所述直流接触器还包括绝缘外壳，所述绝缘外壳套接在所述第一腔室和所述第二腔室外。

所述直流接触器中，所述绝缘外壳包括配合连接的上绝缘外壳和下绝缘外壳，所述下绝缘外壳上设有一个或多个向上凸出的支撑部，所述支撑部上盖接有支撑件，所述支撑件的上部与所述磁轭的底部连接；所述下绝缘外壳下部的外侧还设有一个或多个用于固定所述接触器的安装孔。

有益效果：

本发明提供了一种直流接触器，通过将分闸簧和触头簧设置在密封的第一腔室外，使分闸簧和触头簧不会在焊接第一腔室时因高温受热产生退火而造成直流接触器性能的下降或丧失；有效提升了接触器直流开断的稳定性，改善了触头粘连的问题。

此外，该结构的直流接触器可在钎焊高温环境中，同步实现排气、充气和封离，从而可实现规模化批量生产，提高产品性能的一致性，且提高生产效率。

附图说明

图1为本发明提供的所述直流接触器在断电分闸状态下的剖视图。

图2为图1中A部放大图。

图3为图1中B部放大图。

图4为本发明提供的所述直流接触器在通电闭合状态下的剖视图。

图5为本发明提供的所述直流接触器去掉绝缘外壳后的俯视图。

图6为本发明提供的所述直流接触器焊接时与定位工装的连接示意图。

图7为本发明提供的所述直流接触器可批量化生产的示意图。

主要元件符号说明：100-接触器，1-第一腔室，2-第二腔室，21-绝缘端盖，31-导磁板，32-磁轭，33-静铁芯，331-第一槽体，34-动铁芯，341-第二槽体，35-线圈骨架，36-线圈，41-波纹管，42-传动结构，421-上导杆，4211-第一部分，4212-第二部分，4213-第三部分，422-下导杆，4221-第一杆体部，4222-第二杆体部，4223-定位孔，43-分闸簧，44-触头簧，45-连接件，451-螺纹孔，452-凸出部，453-凸缘，46-限位件，51-静触头，52-动触头，6-密封板，7-导向套，8-导磁片，81-限位结构，9-永磁体，10-绝缘外壳，101-上绝缘外壳，102-下绝缘外壳，1021-支撑部，11-支撑件，12-安装孔，13-嵌件，14-定位工装。

具体实施方式

本发明提供一种直流接触器，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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、以及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，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接连接，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

直流接触器的灭弧室为密封的结构，目前一般采用焊接的方式密封灭弧室，但是焊接过程中的高温会导致弹簧退火，从而降低接触器的性能。请参阅图1-4，本发明提供一种直流接触器100，包括由绝缘端盖21和密封板6围闭而成的第一腔室1以及由导磁板31和磁轭32围合形成的第二腔室2；第一腔室1为灭弧室，设置为密封的结构，第一腔室1不设置任何弹簧。

密封板6的外缘向上凸出，绝缘端盖21的下端与密封板6的外缘钎焊在一起。导磁板31位于密封板6的下方，与磁轭32相互接触配合。

绝缘端盖21为绝缘性能较高且抗高温、抗腐蚀的材料制成，如氧化铝陶瓷，本实施方式中，该绝缘端盖21由95氧化铝材料制成。导磁板31和磁轭32采用导磁性能好的材料制成，如10号钢。

第一腔室1中设置有触头系统和灭弧系统，第二腔室2中设有励磁系统，第一腔室1和第二腔室2之间设置有操作系统；通过励磁系统通电产生电磁吸力，带动操作系统向上运动，使触头系统导通。

具体的，操作系统包括波纹管41、传动结构42、分闸簧43和触头簧44，传动结构42的上部与触头系统连接，传动结构42的下部穿出第一腔室1；波纹管41位于第一腔室1内，套接在传动结构42的上部，波纹管41的下端限位于第一腔室1底部，其可在传动结构42的带动下上下运动，使触头系统导通或者断开。分闸簧43和触头簧44套接在传动结构42下部，均位于第一腔室1外，能够在断电分闸时带动传动结构42向下运动使所述触头系统复位。

具体的，接触器100通电时，励磁系统产生电磁吸力，在电磁吸力的作用下，波纹管41、传动结构42向上运动，分闸簧43和触头簧44压缩，触头系统完成主路的导通。接触器100断电分闸时，励磁系统断电，电磁吸力消失，在分闸簧43和触头簧44的反作用力下，操作系统复位，向下运动完成分闸操作。

该接触器100将分闸簧43和触头簧44均设置在需要密封的第一腔室1外，避免了在高温密封第一腔室1时，使分闸簧43和触头簧44产生退火，从而降低接触器100的性能。

进一步的，励磁系统包括静铁芯33和动铁芯34，静铁芯33设置于动铁芯34上方；静铁芯33和动铁芯34采用导磁性能好的材料制成，如10号钢材料。

操作系统还包括连接件45和限位件46，传动结构42包括上导杆421和下导杆422；上导杆421的上部连接在连接件45上，通过连接件45连接触头系统的动触头52，并在通电或断电状态下带动动触头52向上或者向下运动。上导杆421的下部穿出第一腔室1，并穿设于静铁芯33中，与下导杆422的上部固定连接，实现联动；波纹管41套接在上导杆421的上部，其上部固定在连接件45上，其下端固定在密封板6上。

优选的，连接件45由TU1无氧铜等导电、导热性能好的材料制成，波纹管41为可伸缩的不锈钢焊管。

下导杆422穿设在静铁芯33和动铁芯34中，下导杆422的底部凸出于动铁芯34的底部，且其上连接有限位件46，该限位件46使下导杆422能够与动铁芯34产生联动，使得动铁芯34向上运动时，能够带动下导杆422向上。进一步的，下导杆422与动铁芯34共轴，使得动铁芯34能稳定地带动下导杆422移动，从而提高接触器100的稳定性。本实施方式中，限位件46设置为限位螺母，与下导杆422通过螺纹锁紧连接。值得理解的是，限位件46也可以通过卡合等方式与下导杆422连接，使下导杆422与动铁芯34产生联动。

分闸簧43套接在上导杆421的下部，其两端分别通过静铁芯33和下导杆422限位；触头簧44套接在下导杆422上，其两端分别通过下导杆422和动铁芯34限位。

具体的，静铁芯33的下部开设有开口向下的第一槽体331，动铁芯34的上部开设有开口向上的第二槽体341，第一槽体331与第二槽体341相对设置，上导杆421延伸至第二槽体341中，下导杆422延伸至第一槽体331中，与上导杆421相对设置；由于第一槽体331和第二槽体341的位置对应，上导杆421和下导杆422在线圈36通、断电的情况下可以在第一槽体331和第二槽体341中上下移动。第一槽体331的宽度大于上导杆421和下导杆422的宽度或者径长，分闸簧43置于第一槽体331内，其上端限位于第一槽体331的顶部，其下端限位于下导杆422的顶部。当下导杆422向上运动时，分闸簧43在第一槽体331中压缩；当线圈36断电时，励磁系统的电磁吸力消失，分闸簧43受到的压力消失，其恢复自然状态的弹力带动下导杆422向下复位。

触头簧44设置在第二槽体341内，其上端通过下导杆422限位，下端限位于第二槽体341的底部。接触器100通电合闸完成主回路导通后，下导杆422停止运动，动铁芯34压缩触头簧44继续向上运动超程，保证触头在电磨损后仍保持一定的接触压力。此外，在触头闭合时触头簧44还具有缓冲功能，减小弹跳；在断电分闸时，能使动触头52获得一定的初始动能，提高分闸速度。

具体的，上导杆421包括依次设置第一部分4211、第二部分4212和第三部分4213，其第二部分4212的宽度或者径长大于所述第一部分4211和第三部分4213的宽度或者径长，分闸簧43套接在上导杆421的第二部分4212上；下导杆422包括依次设置的第一杆体部4221和第二杆体部4222，第一杆体部4221的径长或者宽度大于所述第二杆体部4222，第一杆体部4221上开设有开口向上的定位孔4223，上导杆421的第三部分4213设置于定位孔4223中，定位孔4223设有内螺纹，与上导杆421通过螺纹锁紧连接。触头簧44套接在第二杆体部4222上，通过第一杆体部4221的底部与第二槽体341的底部限位。上导杆421形成中间粗，两端小的结构，在其分别与连接件45和下导杆422相接处形成阶梯结构，受力均匀，使移动更平稳。

进一步的，灭弧系统包括绝缘端盖21和分布在所述第一腔室1中的灭弧气体。灭弧气体采用导热系数、电弧电位梯度高的气体，可以选自氢气、氮气、氦气、六氟化硫等以及它们的混合气体。

触头系统包括静触头51和动触头52，静触头51嵌合在绝缘端盖21上，与绝缘端盖21接触面密封连接，使第一腔室1保持密封状态；动触头52设置在第一腔室1中，与操作系统的连接件45连接，通过操作系统带动其上下运动，与静触头51接触或分离，以实现接触器100的合闸和分闸。静触头51可以包括一个、两个或者多个，根据不同的使用需要适配；本实施方式中，静触头51包括两个，两个静触头51间隔设置。

优选地，静触头51和动触头52均采用电性能与抗熔焊性能好的金属材料制成。

进一步的，连接件45的中部设有轴向的螺纹孔451，上导杆421的上端固定在螺纹孔451中，螺纹孔451的外周形成向上凸出的凸出部452，该凸出部452嵌合在动触头52中，连接件45底部的外周形成向下延伸的凸缘453，波纹管41的上部固定在所述凸缘453内。连接件45的凸出部452、动触头52和下导杆422共轴，使动触头52能够平衡向上或向下移动，与静触头51以面接触，保证接触器100的直流开断电流平稳。

励磁系统还包括线圈骨架35和线圈36，线圈骨架35选用在较高温度下具有较强的强度和刚度的材料，如聚酰胺材料，优选的，线圈骨架35选用PA66材料制成。

进一步的，导磁板31位于密封板6下方，磁轭32与导磁板31的边缘连接，形成第二腔室2，第二腔室2为非密封的腔室。线圈骨架35设置于第二腔室2中，固定于导磁板31与磁轭32的底部之间。线圈骨架35的中部设有轴向的过孔，静铁芯33和动铁芯34设置在过孔中，且静铁芯33的上部依次穿过导磁板31和密封板6，并与导磁板31和密封板6密封连接；动铁芯34的下部贯穿磁轭32的底部，线圈36围设在线圈36骨架35上。导磁板31和密封板6的中部均开设有通孔，静铁芯33的上部的中间位置向上凸出形成凸台，该凸台嵌合在导磁板31和密封板6上开设的通孔中，形成密封的结构；且导磁板31、密封板6上的该通孔与静铁芯33共轴。

进一步的，线圈骨架35与静铁芯33和动铁芯34之间还设有导向套7，导向套7的下部凸出磁轭32的底部，固定在下绝缘外壳10210上。静铁芯33和动铁芯34被导向套7包围，导向套7分别与静铁芯33、动铁芯34和线圈骨架35的过孔适配，且与线圈骨架35共轴，使得静铁芯33、动铁芯34也与线圈骨架35共轴，从而使静铁芯33各部分在通电时受到均匀、稳定的电磁吸力。

进一步的，如图1和图5所示，绝缘端盖21的外侧围合有导磁片8，导磁片8的底部与导磁板31连接，导磁片8与绝缘端盖21之间设有多块永磁体9，多块永磁体9间隔设置。永磁体9可以设置为四块或者两块，当永磁体9设置四块时，四块永磁体9分别两两对应设置在绝缘端盖21对应的两侧；当永磁体9设置两块时，两块永磁体9设置在绝缘端盖21的同侧，互相平行设置，与静触头51的位置对应。

为了更好地固定永磁体9，导磁片8的内侧设置有向内凸出的限位结构81，永磁体9的一端通过该限位结构81固定，另一端与绝缘端盖21相对固定。

优选的，接触器100还包括绝缘外壳10，绝缘外壳10套接在第一腔室1和第二腔室2外。

具体的，绝缘外壳10包括配合连接的上绝缘外壳101和下绝缘外壳102，上绝缘外壳101和下绝缘外壳102可以通过卡合等方式连接。下绝缘外壳102上设有一个或多个向上凸出的支撑部1021，支撑部1021的上部与磁轭32的底部连接，用于支撑磁轭32，使磁轭32的底部留有容置下导杆422下部以及限位件46的空间。支撑部1021上盖接有支撑件11，该支撑件11为硅胶材料，耐高温、抗震性能好，绝缘性能高。下绝缘外壳102下部的外侧还设有一个或多个用于将接触器100固定在电路支架中的安装孔12，该安装孔12可以通过螺栓和螺母固定。为提高稳定性，安装孔12内还设置有嵌件13。

实际应用中，当接触器100需要进行合闸操作时，线圈36通电，励磁系统产生电磁吸力，在电磁吸力的作用下，上导杆421、波纹管41、下导杆422、动铁芯34和限位件46向上移动，带动分闸簧43压缩。当动触头52与静触头51闭合，完成主回路导通后，下导杆422停止运动，动铁芯34压缩触头簧44继续向上运动0.2mm超程。

当接触器100需要进行直流负载开断功能时，励磁系统断电，电磁吸力消失，压缩分闸簧43和触头簧44的力消失，分闸簧43和触头簧44复位，操作系统向下运动完成分闸操作。

如图6和图7所示，本发明提供的接触器100可以通过定位工装14定位，在同一高温炉内放置多个接触器100的灭弧室(第一腔室1)同时进行焊接，实现批量化生产，提高生产效率，且产品的一致性高。具体为：

对绝缘端盖21和静触头51的钎焊面进行陶瓷金属化处理，然后将静触头51放置在定位工装14对应的位置上进行定位，在焊接面放置钎焊焊料片，再将绝缘端盖21倒放在静触头51上。将动触头52放置在静触头51上，然后将上导杆421和连接件45通过螺纹锁紧，再将波纹管41上部与连接件45同心，放置到动触头52上。在焊接面放上钎焊焊料，然后将密封板6、导磁板31与静铁芯33同心，通过定位工装14定位后放入程控化气氛炉钎焊。

在焊接前，接触器100的各元件之间具有缝隙，钎焊过程中温度升高会使灭弧室中的空气排出，同时，程控化气氛炉中还配置有抽真空的系统，能够控制灭弧室内空气的排除量。待真空度达到预设值后，向程控化气氛炉中充入灭弧气体并进行加热，再升高炉内温度达到钎焊温度，使钎焊料熔化，密封缝隙，使灭弧室在同一工艺过程中实现排气、充气、钎焊、封离，无人为干预，产品一致性高，提升了直流开断稳定性，改善了触头粘连的问题。

值得理解的是，排出空气的过程中可以边升温边排除空气，或者先排出空气达到一定的真空度再升温。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。