[发明专利]一种具有内嵌哈尔巴赫阵列永磁环的真空灭弧室触头结构

说明书

本发明涉及一种真空灭弧室触头系统，具体涉及一种具有内嵌哈尔巴赫阵列永磁环的真空灭弧室触头结构，其由导电杆、杯状触头、哈尔巴赫阵列永磁环、触头片组成，导电杆分别同轴连接于触头杯顶端；哈尔巴赫阵列永磁环同轴紧密连接于静触头杯，其采用钕铁硼材料制成，其自身磁场与电流流经触头杯产生的磁场相互叠加，极大的增强了触头间隙的磁场强度，提升结构的磁吹力，从而提高了灭弧系统的开断能力，为改变现阶段灭弧系统开断能力受到开距和电流限制的状况提供了一种解决方式。此外新型触头系统结构简易，易于装配，机械强度高，有利于在实际生产中推广应用。

技术领域

本发明涉及一种真空断路器触头结构，具体涉及一种具有内嵌哈尔巴赫阵列永磁环的真空断路器灭弧室触头结构。

背景技术

断路器在电力系统中起着保护和控制的作用，其开断性能对于系统稳定运行至关重要。真空断路器具有体积小、重量轻、开断性能好、可靠性高等优势，在中压领域已经占据主导地位，目前正朝着高电压大电流的方向发展。真空断路器在开断时，其主要通过触头结构来对触头间的磁场进行调控从而达到灭弧的目的，因此真空断路器触头结构的设计是决定其开断能力的关键因素。

根据磁场对电弧作用方式的不同，触头结构可以分为横磁触头以及纵磁触头。横磁触头可以产生横向的磁场，使得触头之间产生的电弧在洛伦兹力的驱动下，沿着触头表面做快速的圆周运动，从而提高电极的表面利用率，降低电极表面弧根产生的热负荷，防止触头表面局部严重熔化。但横磁触头结构在触头间隙中心区域磁场较弱，磁吹力达不到灭弧要求，且无法满足大电流开断场景的需求。纵磁触头结构可以产生沿着电流方向的磁场，使电弧能量均匀作用在整个触头的表面而降低电弧电压，在分断电流时可以很好地抑制燃弧期间电弧集聚和阳极斑点的出现，触头表面烧蚀程度较轻，在高电压等级大开断电流场景下其开断性能要优于横向磁场触头。研究表明，在真空断路器开断过程中，随着触头行程的增大，磁场值将迅速降低，即磁场对电弧的控制能力将迅速降低，在长行程的灭弧室中，由电流流经触头产生的磁场已经不能很好地控制真空电弧，因此必须寻求增磁的方法来有效地控制、熄灭真空电弧，以满足大短路电流的开断场景。

发明内容

发明目的

本发明目的在于克服传统纵磁触头结构中的不足，设计了具有内嵌哈尔巴赫阵列永磁环的新型真空断路器灭弧室触头结构。

技术方案

本发明的技术方案是：一种具有内嵌哈尔巴赫阵列永磁环的新型真空断路器灭弧室触头结构。总体结构包括动导电杆、静导电杆、静触头杯、动触头杯、触头片、哈尔巴赫阵列永磁环，其特征在于：静导电杆(1)、动导电杆(6)分别同轴连接于静触头杯(2)、动触头杯(5)顶部；静触头片(3)、动触头片(4)分别同轴连接于静触头杯(2)、动触头杯(5)底部。

所述静触头杯(2)、动触头杯(5)杯壁上开有方向相同的螺旋槽，当电流流过触头杯时，在触头间隙处产生纵向磁场。同时静触头杯(2)、动触头杯(5)杯壁上的螺旋槽与水平面之间的夹角可以适当小一些，用以增强触头间隙的纵向磁场。

所述哈尔巴赫阵列永磁环(7)与静触头杯同轴紧密相连，外径略小于静触头杯(2)的内径，哈尔巴赫阵列永磁环(7)采用钕铁硼材料制成，在充磁完成后能够维持自身磁性及磁感应强度不变，在其自身磁场的作用下，极大的增强了触头间隙平面的纵向磁场强度。在开断大电流时，更有利于抑制电弧的收缩以及阳极斑点的出现，同时电弧电压低且平稳，燃弧能最低，对触头表面烧灼程度轻，有利于提高触头系统的开断能力。

优点及效果

与现有技术相比，本发明的优点与积极效果为：

针对大电流开断的场景，随着触头之间开距的增大，传统触头系统对于电弧的控制能力由于磁场值下降而减弱，提出具有内嵌哈尔巴赫阵列永磁环的新型真空断路器灭弧室触头结构。使得触头结构产生的磁场与永磁体自身磁场相互叠加，极大的提升了触头间隙的磁感应强度值，增强了对电弧的控制能力，提升了触头系统的开断能力。