一種基于脈沖電磁力的爆炸型直流斷路器的制作方法

本發明涉及一種爆炸型直流斷路器，特別是涉及一種基于脈沖電磁力的爆炸型直流斷路器。

背景技術：

目前世界上的爆炸型直流斷路器，一種是通過觸發引爆預先放置在爆炸室內的雷管和炸藥，利用爆炸力來分離觸頭。但雷管、炸藥是管制品，考慮其購買與管理的特殊性等原因，不可廣泛使用；另一種利用鋁絲與水的化學反應釋放氣體形成壓力將觸頭炸斷，其對爆炸室的密封性要求較高，維護和操作難。

技術實現要素：

針對以上缺陷，本發明提供一種基于脈沖電磁力的爆炸型直流斷路器旨在解決由于現有技術中采用氣體或者火藥爆炸作為驅動力導致現有的直流斷流器對構成部件要求高的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供一種基于脈沖電磁力的爆炸型直流斷路器，包括一個脈沖磁體、一個主觸頭以及多個主觸頭支撐環，主觸頭套于脈沖磁體外,多個主觸頭支撐環套于主觸頭外。

脈沖磁體，用于為主觸頭斷開提供脈沖磁場；

主觸頭，呈筒狀，在主觸頭表面開有多個V型槽，V型槽將主觸頭分成相連的多個環形部分；

主觸頭支撐環，除位于主觸頭兩端的環形部分外，每環形部分均套有主觸頭支撐環，用于在主觸頭受到脈沖電磁力向外膨脹時支撐主觸頭，使主觸頭斷開并向外翻。

當收到動作指令，向脈沖磁體施加脈沖電流后產生較強的脈沖磁場，脈沖磁場使主觸頭表面感應出渦流，渦流與脈沖磁場相互作用，在主觸頭上產生沿徑向向外的脈沖電磁力，在主觸頭支撐環的支撐下主觸頭的V型槽部分被迅速拉斷，且主觸頭斷開處圍繞主觸頭支撐環與主觸頭的接觸點向外翻，主觸頭斷開，迅速斷開爆炸型直流斷路器所連接的主回路。

進一步地，還包括上夾緊件、下夾緊件和爆炸室圓桶，上夾緊件上開有第一安裝槽和第二安裝槽，下夾緊件上開有第三安裝槽和第四安裝槽；爆炸室圓桶套于多個主觸頭支撐環外，上述套有主觸頭的脈沖磁體一端安裝于第一安裝槽中，另一端安裝于第三安裝槽中，爆炸室圓桶一端安裝于第二安裝槽，另一端安裝于第四安裝槽，上夾緊件、下夾緊件和爆炸室圓桶構成封閉的爆炸室，用于防止爆炸型直流短路器斷開時碎片對外界影響，同時能防止灰塵和水汽等外界因素干擾，保證爆炸型直流斷路器工作在安全狀態下。

進一步地，還包括脈沖磁體正接線柱和脈沖磁體負接線柱，所述的脈沖磁體正接線柱和脈沖磁體負接線柱與脈沖磁體相連，作為脈沖磁體的供電引入端口。

進一步地，還包括主觸頭正接線柱和主觸頭負接線柱，所述的主觸頭正接線柱與主觸頭一端連接，主觸頭負接線柱與主觸頭另一端連接，作為主電路的接入端口。

進一步地，還包括多個夾緊絕緣螺栓，上夾緊件上均勻分布有多個通孔，下夾緊件上均勻分布有多個螺紋孔，夾緊絕緣螺栓經過上夾緊件的通孔與下夾緊件的螺紋孔連接。

進一步地，主觸頭的材料為鋁，鋁材料具有良好的導電性能同時易斷，有利于提高爆炸型直流斷路器斷開速度。

進一步地，所述主觸頭支撐環為環氧絕緣材料。

通過本發明所構思的以上技術方案，與現有技術相比，本發明的突出優點是：

1、采用脈沖電磁力作為驅動力來斷開直流斷路器，相較雷管和炸藥的爆炸型斷路器更安全，并且避免了材料購買、運輸、保存上的缺點，可以廣泛推廣使用；

2、相較鋁絲與水反應放出氣體作為驅動力的爆炸型斷路器，本發明提供的以脈沖電磁力作為驅動力的直流斷路器對爆炸室密封性要求不高，使得在安裝更換元器件時更為方便；

3、本發明中由于利用脈沖電流產生的脈沖電磁力作為爆炸型直流斷路器斷開的驅動力，相較于通過向鋁絲輸入脈沖電流使鋁絲燃燒并使鋁與水反應產生氫氣，以氫氣作為驅動力斷開直流斷路器的技術方案而言，本發明中對脈沖電流的幅值要求不高，因此對提供的脈沖電流的電源和電源控制部分性能及尺寸要求顯著降低。

4、本發明中由于利用脈沖電流產生的脈沖電磁力作為爆炸型直流斷路器斷開的驅動力，其驅動力較大，使得本發明提供的爆炸型直流斷路器可以應用于高壓電路，可以關斷高達120kA的直流長脈沖電流，且關斷電壓更高。

5、相較于將連續電流轉化為電磁力作為驅動力的直流斷路器，脈沖電流能夠產生更大的脈沖電磁力，加快爆炸型直流斷路器的動作速度，同時可以減小磁體體積。

6、本發明中的脈沖磁體壽命高，可以重復使用，成本低，更換也十分簡單，使得本發明提供的爆炸型直流斷路器也兼具成本低，部件更換容易的優點。

附圖說明

圖1是本發明提供的基于脈沖電磁力的爆炸型直流斷路器的剖面圖，其中，1、脈沖磁體，2、脈沖磁體正接線柱，3、脈沖磁體負接線柱，4、主觸頭，5、主觸頭正接線柱，6、主觸頭負接線柱，7、主觸頭撐環，8、上夾緊件，9、下夾緊件，10、爆炸室圓桶，11、V型槽，12、裝置夾緊絕緣螺桿，13、第一安裝槽，14、第二安裝槽，15、第三安裝槽，16、第四安裝槽，17、上夾緊件的通孔，18、下夾緊件的螺紋孔；

圖2是本發明提供的基于脈沖電磁力的爆炸型直流斷路器斷開前主觸頭結構示意圖；

圖3是本發明提供的基于脈沖電磁力的爆炸型直流斷路器斷開后主觸頭結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

如圖1所述，本發明提供的基于脈沖電磁力的爆炸型直流斷路器，包括脈沖磁體1，脈沖磁體正接線柱2和脈沖磁體負接線柱3，脈沖磁體正接線柱2和脈沖磁體負極線柱3均與脈沖磁體1連接，通過連接脈沖磁體正接線柱2和脈沖磁體負接線柱3向脈沖磁體1中通入脈沖電流，使脈沖磁體1產生脈沖磁場，還包括主觸頭4，主觸頭正接線柱5和主觸頭負接線柱6，主觸頭4呈筒狀，套于脈沖磁體1外部，脈沖磁體1外壁與主觸頭4內壁保持大約5mm的空間距離，且在主觸頭4上開有多個V型槽11，多個V型槽11將主觸頭4分成連接的多個環形部分，V型槽11為主觸頭4強度最薄弱處，主觸頭上端與主觸頭正接線柱5連接，主觸頭下端與主觸頭負接線柱6連接，本發明提供的爆炸型直流斷路器通過主觸頭正接線柱5和主觸頭負接線柱6連于主電路中。

還包括多個主觸頭支撐環7，套于主觸頭4外，除位于主觸頭兩端的環形部分外，每個環形部分均套有主觸頭支撐環7，主觸頭支撐環7材料為環氧絕緣材料，當向脈沖磁體正接線柱2和脈沖磁體負接線柱3中加入脈沖電流后，使脈沖磁體1中產生脈沖磁場，脈沖磁場使得主觸頭4表面感應出渦流，主觸頭4表面的感應渦流與脈沖磁場作用，在主觸頭4的每個橫截面上產生徑向向外的脈沖電磁力，該脈沖電磁力較大，主觸頭4在持續的脈沖電磁力作用向外膨脹，在主觸頭支撐環7支撐下，當該電磁力超過主觸頭4拉伸屈服強度時，主觸頭4在V型槽11處斷裂，斷開處圍繞主觸頭支撐環與主觸頭的接觸點向外翻，實現主觸點4的完全斷開，相應地也斷開主電路的電流。

由于本發明中通過將脈沖電流轉化為脈沖電磁力，以脈沖電磁力作為驅動力斷開爆炸型直流斷路器，相較于將脈沖電流轉化為氣體，以氣體膨脹作為爆炸型直流斷路器的驅動力的技術方案，對于脈沖電流的要求不高，因此，對提供脈沖電流的電源以及電源的控制部分要求顯著降低。同時，本發明中爆炸型直流斷路器的脈沖電磁力較大，主觸頭斷開后斷開處距離大，使得本發明提供的爆炸型直流斷路器能夠應用于高壓電路，可以關斷高達120kA的直流長脈沖電流，關斷電壓更高。

還包括上夾緊件8，下夾緊件9和爆炸室圓桶10，爆炸室圓桶10套于主觸頭支撐環7外，上夾緊件8上開有第一安裝槽13和第二安裝槽14，下夾緊件9上設有第三安裝槽15和第四安裝槽16，爆炸室圓桶10套于主觸頭支撐環外，套有主觸頭的脈沖磁體一端安裝與第一安裝槽13中，套有主觸頭的脈沖磁體另一端安裝于第三安裝槽15中，爆炸室圓桶10一端安裝于第二安裝槽14，爆炸室圓桶10另一端安裝于第四安裝槽16，由上夾緊件8、下夾緊件9和爆炸室圓桶10組成密封的爆炸室，由于本發明中是通過將脈沖電流轉化為脈沖電磁力作為驅動力，實現爆炸型直流斷路器斷開，因此對爆炸室的密封性要求不高，即對上夾緊件、下夾緊件和爆炸室圓桶的精度要求不高，降低本發明的成本。

還包括多個夾緊絕緣螺桿12，在上夾緊件8上均勻分布有多個通孔17，在下夾緊件9上均勻分布有多個螺紋孔18，夾緊絕緣螺桿經過上夾緊件8上的通孔和下夾緊件9上的螺紋孔連接，實現上夾緊件8和下夾緊件10的連接，從而上夾緊件8和下夾緊件9實現將爆炸室圓桶10、脈沖磁體1和主觸頭4固定。

如圖2所示為主觸頭斷開前的示意圖，主觸頭呈圓筒狀，且在主觸頭上設有V型槽411至V型槽415，V型槽411至V型槽415將主觸頭分成多個環形部分401至環形部分406，且環形部分401至環形部分406依次連接，在主觸頭未斷開前保證爆炸型直流斷路器所連接的主電路導通。

如圖3所示為主觸頭斷開后的示意圖，環形部分401和環形部分402在V型槽411處斷開，環形部分402至環形部分406斷開位置與環形部分401斷開位置相同，環形部分402至環形部分405外面均套有主觸頭支撐環，當主觸頭受到徑向向外的脈沖電磁力膨脹時，主觸頭環形支撐環提供支撐力，使得主觸頭快速在V型槽411至V型槽415處斷開，并且主觸頭每個斷開口均向外翻，增大斷開處距離；環形部分401緊貼第一安裝槽13，環形部分406緊貼第三安裝槽15，當主觸頭受到徑向向外的脈沖電磁力膨脹時，第一安裝槽13的內表面為環形部分401提供支撐力，第三安裝槽15的內表面向環形部分406提供支撐力，使得環形部分401在V型槽411處斷開后，快速地向外翻，環形部分406和V型槽415處斷開后，也快速地向外翻，增大斷開處距離，實現快速準確地斷開主電路。

本發明中的主觸頭材料為鋁，鋁具有良好的導電性能，同時鋁易拉斷，爆炸型直流斷路器收到動作指令時，可以更快速的斷開，提高爆炸型直流斷路器性能。

由于本發明中采用的脈沖電磁力作為驅動力使主觸頭斷開，與現有技術中采用雷管和炸藥的爆炸作為驅動力相比，直流斷路器的原材料更容易獲得，適合大規模的生產制造，同現有技術中采用鋁絲與水反應產生氣體作為驅動力相比，對爆炸室密封性要求不高，因此，本發明中提供的基于脈沖電磁力的爆炸型直流斷路器對其組成部件精度要求不高且易于大規模生產，另外，脈沖磁體的使用壽命較高，可重復利用，更換方便，使用脈沖電流讓脈沖磁體產生脈沖電磁場也能夠降低脈沖磁體的體積，能夠顯著的降低本發明提供的爆炸型直流斷路器的成本。

以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。