[發(fā)明專利]集成化電力開關(guān)觸頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01109233.5
• 申請(qǐng)日: 2001-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN1373488A
• 公開（公告）日: 2002-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任建昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 京東方科技集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): H01H33/664
• 分類號(hào): H01H33/664
• 代理公司: 北京同立偉業(yè)專利代理有限公司
• 代理人: 劉芳

本發(fā)明涉及一種集成化電力開關(guān)觸頭的結(jié)構(gòu)，尤其是一種真空開關(guān)管滅弧室內(nèi)的集成化觸頭結(jié)構(gòu)，屬于電器技術(shù)領(lǐng)域。

開關(guān)設(shè)備是電路中必然應(yīng)用的一種設(shè)備，它起著關(guān)合、開斷電路的作用。在開關(guān)斷開狀態(tài)下，開關(guān)設(shè)備具有很高的電阻，以便承受一定的電壓；在開關(guān)關(guān)合狀態(tài)下，開關(guān)設(shè)備應(yīng)具有很低的電阻，允許額定電流通過，并且不產(chǎn)生過高的溫度。開關(guān)觸頭的開斷過程中需要進(jìn)行滅弧，以便觸頭分?jǐn)喙麛唷，F(xiàn)有的開關(guān)設(shè)備具有不同的滅弧介質(zhì)為：油、六氟化硫、空氣、半導(dǎo)體、真空等。不同的滅弧介質(zhì)相應(yīng)的開關(guān)結(jié)構(gòu)不同，性能也不同。由于真空開關(guān)具有較小的間隙、高的耐電壓能力、低的電弧電壓、高的分?jǐn)嚯娏髂芰Α⒌偷碾娔p以及高的電壽命，因此被廣泛地應(yīng)用于35KV以下電力電路中。如圖1所示，真空開關(guān)管7的核心部件是殼體5內(nèi)的真空滅弧室6。真空滅弧室6內(nèi)部觸頭1、2的性能直接決定真空開關(guān)管7的性能。真空開關(guān)管7的真空開關(guān)觸頭1、2后部分別連接動(dòng)導(dǎo)電桿3和靜導(dǎo)電桿4，觸頭1、2斷開的動(dòng)作是通過操控動(dòng)導(dǎo)電桿3機(jī)械分開觸頭1、2。斷開時(shí)，觸頭1、2的接觸區(qū)域越來越小，直到觸頭1、2僅有一個(gè)接觸點(diǎn)，同時(shí)接觸電阻增加，區(qū)域的溫度在增加，直到接觸點(diǎn)熔化、蒸發(fā)并電離，金屬蒸氣使得真空中的放電得以維持，產(chǎn)生真空電弧，最后完成觸頭電氣斷開。為了提高真空開關(guān)管的斷開能力，需要給真空電弧施加縱向磁場，使真空電弧保持在穩(wěn)定且擴(kuò)散的狀態(tài)，這樣電流能夠較為均勻地分布在觸頭表面，同時(shí)也能夠降低觸頭表面的溫升，避免觸頭材料的大量蒸發(fā)，使電弧電壓保持在較低的水平，降低觸頭的電磨損。因此真空開關(guān)管滅弧室內(nèi)觸頭必須具備燃弧、導(dǎo)電、產(chǎn)生磁場的能力，技術(shù)參數(shù)須滿足抗熔焊性好、耐壓強(qiáng)度高、開斷電流能力大、抗電弧燒蝕性能好、截流值低、氣體含量低、導(dǎo)電率高以及幾何尺寸小、可靠性高等方面的要求。目前，觸頭的具體結(jié)構(gòu)基本由燃弧部件、導(dǎo)電部件、磁場產(chǎn)生部件組成。如圖2所示，燃弧部件11設(shè)置在中部，采用銅鉻材質(zhì)，其具有大的斷路電流開斷能力以及較好的抗熔焊性，可在開斷的瞬間產(chǎn)生金屬蒸氣，以便維持電流；導(dǎo)電部件12設(shè)置觸頭本體的一圈，一般采用銅材料；磁場產(chǎn)生部件13為感應(yīng)線圈，設(shè)置在觸頭的本體的外側(cè)，無論時(shí)橫磁還是縱磁，其磁場強(qiáng)度較低。這些部件組裝時(shí)，需要在真空高溫下使用銀銅焊料進(jìn)行釬焊，才能連接在一起。由于各個(gè)部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一次釬焊往往只能完成部分焊接，因此在實(shí)際制造中，不僅需要多次進(jìn)入真空高溫爐進(jìn)行反復(fù)的釬焊，焊面的接觸也并非是百分之百地接觸好，難以保障焊接面質(zhì)量合焊接的牢靠性，并且不可避免地存在焊面的毛刺等，致使觸頭整體性電氣能較差。由于上述原因，現(xiàn)有技術(shù)的真空開關(guān)管不僅成品率低，方法復(fù)雜，導(dǎo)致成本過高，而且整體電氣性能不理想。另外，各部件的加工需要各種使用專業(yè)配置成型的銅鉻合金材料，對(duì)于該合金材料的機(jī)械車銑加工方法復(fù)雜。

現(xiàn)有技術(shù)中還有一種產(chǎn)品，由荷蘭HOLEC公司開發(fā)的，其磁場產(chǎn)生部件13拋棄了原由的線圈形式。觸頭本體的銅鉻燃弧部件11上，疊放設(shè)置一層層作為磁場產(chǎn)生部件13的電工純鐵片13，并利用鉚釘14鉚接。鐵片13具有不同大小的開口131、132、133，由電工純鐵片感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場，具體結(jié)構(gòu)如圖3、4所示。銅鉻燃弧部件11上磁場產(chǎn)生部件13鐵片的疊放，從正視圖方向形成從大到小的梯形狀，這樣不僅簡化了原有觸頭的結(jié)構(gòu)，而且磁場強(qiáng)度大大提高。但是即使這樣的結(jié)構(gòu)也仍然不得不使用釬焊方法，才能將分離設(shè)置的導(dǎo)電部件12、磁場產(chǎn)生部件13鐵片等結(jié)合在一起。由于其結(jié)構(gòu)所需要使用的方法基本沒有大的改變，因此其成本、質(zhì)量仍然存在不少的問題。另外，由于磁場產(chǎn)生部件13鐵片是平面疊放，依據(jù)右手螺旋定律，磁感應(yīng)到達(dá)鐵片開口后，再一層層向上走，形成縱向磁力線，磁阻較大。再有，因磁場產(chǎn)生部件13鐵片的疊放為梯形狀，導(dǎo)熱體為偏心體，這種不對(duì)稱的導(dǎo)熱體必然在瞬間熱分散效應(yīng)差，不僅影響觸頭的分?jǐn)嗄芰Γ艺w容易變形。

最為重要的是現(xiàn)有的觸頭結(jié)構(gòu)無論式樣如何，無一例外，其各個(gè)組件都是分離設(shè)置的，制造工序繁多，質(zhì)量不穩(wěn)、性能不高，就如同早期的分離式電子器件一樣，為實(shí)現(xiàn)一種電功能，需要焊接大量的分離元件，不僅工序增多，而且可靠性低，性能較差，同時(shí)必然是體積較大。

最后，除上述由于結(jié)構(gòu)以及制造方法的復(fù)雜，而帶來了成本增加外，制造現(xiàn)有技術(shù)的觸頭結(jié)構(gòu)還造成大量的材料浪費(fèi)，無論是如圖2所示的傳統(tǒng)觸頭結(jié)構(gòu)各部件車銑下的邊角料，或是如圖3、4所示改進(jìn)結(jié)構(gòu)中鐵片等部件加工剩余的邊角料無法同時(shí)被合理使用，這樣也必然增加了開關(guān)管的成本。

本發(fā)明的主要目的在于提供一種集成化電力開關(guān)觸頭，整體為集成化直接組裝結(jié)構(gòu)，不需要進(jìn)行釬焊連接，改變現(xiàn)有技術(shù)中各部件分離設(shè)置的結(jié)構(gòu)。