一种电流斥力型的触头装置的制作方法

背景技术：

1、触头装置是开关电器的重要组成部分，主要由静触头组件和动触头组件构成，其性能直接影响开关的接通、分断能力及电器寿命。在正常工作电流下，动静触头通过机械闭合与断开来实现电路通断；而在短路故障时，触头需依赖电流产生的电动斥力快速分离，通过拉长电弧、增大弧阻实现限流与灭弧。随着新能源(如光伏、储能)和直流微网的发展，系统电压等级已普遍提升至800v以上，短路时产生的能量显著增加，对触头分断速度与距离提出了更高要求。

2、当前技术存在的局限性：

3、1.固定式静触头结构：静触头位置固定，仅动触头可斥开，导致电动斥力仅作用于单侧，有效斥开行程受限，斥开速度受弹性反力制约，电弧停滞时间长，易造成触头材料烧蚀，分断能力在高压直流场景下尤为不足。

4、2.可斥开式静触头结构：虽然静触头被斥开运动，但依赖弹性件提供触头压力，斥开过程中，弹性件的反力随位移变化基本呈线性增加，形成与电动斥力的对抗效应，当电动斥力与弹性反力达到平衡时，触头斥开运动停滞，显著抑制静触头的斥开幅度与速度，并存在电弧复燃风险。实验证明分断时间比理想值延长30％以上，分断效果提升有限。

5、亟需一种能显著提升触头斥开速度与距离的新型结构，以增强开关的分断能力，适应开关电器在不同场景中的应用。

技术实现思路

1、本发明提出一种电流斥力型的触头装置，是一种磁力和斥力耦合调控的触头机构，通过静触头的斥开运动动态调节磁性体间距来改变吸引力，减小斥开阻力，实现短路电流下触头的超高速分断与倍增开距，旨在解决传统开关电器在短路分断时触头斥开距离有限、速度不足导致灭弧困难的问题，尤其针对在新能源、轨道交通等领域，对高压直流开关电器的高分断需要。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种电流斥力型的触头装置，所述触头装置至少由静触头组件和动触头组件构成，所述静触头组件至少包括静触头、静触头支持件、第一磁性体及第二磁性体；所述动触头组件至少包括动触头、动触头支持件及动触头弹性件；所述静触头上和所述动触头上流经的电流方向相反；所述触头装置在正常电流状态下，所述第一磁性体与第二磁性体紧挨或两者之间具有间距，所述第一磁性件和第二磁性件之间的吸引力使静触头与动触头保持可靠接触；所述触头装置在短路电流状态下，所述静触头与动触头因电动斥力相互斥开，且静触头带动第一磁性体移动，使所述第一磁性体与第二磁性体的间距增大，吸引力减弱。

4、以此方式，所述触头装置在正常电流状态下，所述第一磁性体、第二磁性体产生使静触头与动触头保持可靠接触的吸引力，使静触头和动触头紧密接触，产生稳定的触头压力，保证最小接触电阻，使开关能够正常工作；所述触头装置在短路电流状态下，利用两电流方向相反的导体产生的排斥力(洛仑磁力)和触头分断时所产生的霍姆力和电弧斥力，合称为电动斥力。受电动斥力作用，所述静触头和动触头产生相互斥开运动，使触头分离速度倍增，分离速度更快。

5、所述静触头的运动带动第一磁性体移动，使两磁性体间距增大，以此方式，利用磁性体之间的吸引力随间距增大而单调递减的特性，通过机械联动设计，实现斥力触发后吸引力快速衰减，静触头斥开的阻力减小又加速了分离的速度，避免传统弹性件的反力因斥开的距离增大而越来越大的阻碍问题导致的分离延迟。形成正反馈效应—短路电流→电动斥力→磁间距增大→吸引力衰减→斥开加速度增加，进一步地加速触头分离，斥开距离也可不受限制地任意调整。

6、所述触头装置与传统的可斥开静触头相比，触头的分离速度更快，被斥开的距离更大，电弧被拉长更快，电弧电阻迅速增大，从而使电弧更快地熄灭，进一步缩短电弧燃烧时间。在高压场景下，快速分离能耐受更高的介质恢复强度，防止电弧因电压恢复而重燃。又可在电流达到峰值前强制截断，限制了短路电流，能适应更高的短路电流和更高的短路电压，从而大幅提升了开关电器的短路分断能力。

7、在一些实施例中，所述第一磁性体与静触头通过刚性连接或嵌件成型方式固定。

8、在一些实施例中，所述第一磁性体上设有连接件，静触头通过连接件带动第一磁性体移动。

9、在一些实施例中，所述静触头支持件上设置有转动轴；所述静触头的斥开运动为绕转动轴的旋转，并直接或间接改变两磁性体的相对间距。

10、在一些实施例中，所述第一磁性体的运动方向为轴向运动或切向运动。

11、在一些实施例中，所述第一磁性体和第二磁性体均为永磁体且以异极相对方式布置，或所述第一磁性体和第二磁性体中的一个为永磁体，另一个为导磁材料体。

12、在一些实施例中，当所述第一磁性体和第二磁性体均为永磁体时，所述静触头驱动其中一个永磁体移动，另一个永磁体固定设置；当所述第一磁性体和第二磁性体中的一个为永磁体，另一个为导磁材料体时，所述静触头驱动导磁材料件或永磁体中的一个移动，另一个固定设置。

13、在上述实施例中，通过磁性体材料的选型，初始吸引力可调。双永磁体的组合为异极相对设置，可提供更强的初始吸引力，磁隙变大时，吸引力快速衰减，更适合高压大电流短路分断。单磁钢+导磁材料的组合，无需磁极配对，工艺简单且易于加工，成本可下降60％左右，另外磁隙的变化导致吸引力缓慢衰减，更适合中等分断需求。

14、在一些实施例中，所述静触头组件还设有复位弹性件，所述复位弹性件为压簧、拉簧或扭簧；所述复位弹性件一端直接或间接作用在静触头上，另一端固定于静触头支持件或外部固定结构。

15、在一些实施例中，所述复位弹性件在静触头斥开运动时储能；在电动斥力消失时，通过释放弹性势能使静触头自动复位至初始接触位置。

16、在一些实施例中，所述复位弹性件的一端的压力作用在静触头上。

17、在一些实施例中，所述静触头在静止状态下所受的总保持力等于所述复位弹性件的压力和第一磁性体与第二磁性体的吸引力之和。

18、在上述实施例中，所述复位弹性件有两个作用：一是与两永磁体所产生的吸引力一起作用在静触头上，采用压力补偿设计，多力合成控制，可更方便地调控所需要的各种触头压力；二是所述复位弹性件在静触头斥开运动时储能；在电动斥力消失时，通过释放弹性势能使被驱动的磁性体复位与静止的磁性体重新靠近，使静触头自动复位至初始接触位置。

19、在一些实施例中，所述静触头组件不含复位弹性件，静触头的复位通过手动操作或电动驱动装置实现。

20、在上述实施例中，所述静触头也可不复位，斥开后让其停留在某个位置，这样就增加了静触头和动触头之间的电气间隙，使开关具有更高电压下的电气隔离功能，确保检修安全，当短路故障排除后再通过手动或电动等其它方式使静触头复位。

21、在上述实施例中，所述第一磁性体与第二磁性体之间的吸引力随间距增大而单调递减。

22、在上述实施例中，所述静触头上设有合金静触点，连接接触部设有软导体或平面接触结构。

23、本发明主要创新点是：本发明提出了一种创新的电流斥力型触头装置，该触头装置通过静触头组件与动触头组件的配合实现两种工作状态：

24、·正常状态：第一、二磁性体通过短间距强吸引力提供稳定的触头压力，保持触头紧密接触，确保最小接触电阻，可靠通过正常工作电流。

25、·短路状态：利用电动斥力触发第一磁性体产生位移，使两磁性体间距增大，导致吸引力减弱，进一步加速触头斥开速度，增加斥开距离，从而显著提升开关电器的分断能力。