包括触头尖端的系统技术方案

本发明专利技术公开了包括触头尖端的系统，所述触头尖端包括电弧产生表面、基部表面和分级结构。该分级结构包括第一区域、第二区域和中间区域，所述第一区域包括与电弧产生表面接近的第一表面，所述第二区域包括与基部表面接近的第二表面，所述中间区域设置在所述第一区域和所述第二区域之间。分级结构中的银浓度从第一表面到第二表面降低。形成触头尖端的方法包括制备用于触头尖端的第一区域、中间区域和第二区域的原材料。将第一区域、中间区域和第二区域的原材料按顺序加入容器中，以形成原材料的分级掺和物。使原材料的分级掺和物压紧并进行热处理，以形成具有分级结构的触头尖端。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及在电路断路器中具有电触头的触头臂组件。
技术介绍
触头和触头臂组件是断路器领域众所周知的。具有用于接通和断开电流的电触头的触头臂组件不仅用于电路断路器中，还用于其他电气装置(例如旋转式双断断路器、接触器、继电器、开关和切断装置)中。这些电气装置在其中使用的应用是巨大的，并且包括但不限于公用事业、工业、商业、住宅和汽车工业。触头臂组件的主要功能是提供能够被致动以便使触头与第二触头和触头臂配置分开的、用于电触头的载体(carrier)，由此允许在电路中接通和断开电流。适合于上述应用的电触头通常包括银。触头一般与触头臂以这样的方式结合：使得组件耐受热、电和机械应力，并且在主装置的操作过程中将不拆卸，所述触头臂通常是但不一定是铜合金。触头失败主要由于磨损而发生。通常影响触头并且触发磨损的因素是触头的构造或几何学(不同层/厚度)、材料选择和在界面处产生空隙的加工(钎焊/焊接)。因此，存在对具有高界面质量的改良触头组件的需要。本说明书呈现的系统和方法针对解决该需要。
技术实现思路
在一个实施例中，呈现了系统。该系统包括触头尖端，所述触头尖端包括电弧产生表面(arcing surface)、基部表面和在电弧产生表面和基部表面之间的分级结构(graded structure)。该分级结构包括第一区域、第二区域和中间区域，所述第一区域包括与电弧产生表面接近的第一表面，所述第二区域包括与基部表面接近的第二表面，所述中间区域设置在所述第一区域和所述第二区域之间。此外，分级结构中的银浓度从第一表面到第二表面降低。在一个实施例中，呈现了形成触头尖端的方法。该方法包括制备用于触头尖端的第一区域、中间区域和第二区域的原材料(starting materials)。将第一区域、中间区域和第二区域的原材料按顺序(sequentially)加入容器中，以形成原材料的分级掺和物。使原材料的分级掺和物压紧并进行热处理，以形成具有分级结构的触头尖端。分级结构具有从第一区域到第二区域降低的银浓度。附图说明图1是依照本专利技术的一个实施例、包括触头尖端的系统的示意图；图2是依照本专利技术的一个实施例、包括一个明显分级结构的系统的示意图；图3是依照本专利技术的一个实施例、包括一个连续分级结构的系统的示意图；和图4是依照本专利技术的一个实施例、分级结构的扫描电子显微照片。具体实施方式本说明书描述的系统和方法包括涉及触头臂组件的实施例，所述触头臂组件具有在触头和触头臂之间的改善结合，由此允许触头臂组件经受住热、电和机械应力。在下述说明书和随后的权利要求中，单数形式“一个”、“一种”和“该/所述”包括复数的所指对象，除非上下文另有明确说明。如本说明书使用的，当在区域或表面的不同组成或结构的讨论的上下文中使用时，术语“邻近的”或“接近的”指“紧靠于”，并且它还指其中存在于讨论中的部件之间的其他部件相对于部件中的至少任何一种各自的组成或结构变化不大的情况。现在参考图1，显示了示例性断路器系统10。该断路器系统10包括固定臂20，所述固定臂20具有固定的触头尖端22，所述固定的触头尖端22具有固定的基部表面24和固定的电弧产生表面26。该断路器系统还包括移动臂30，所述移动臂30具有可移动的触头尖端32，所述可移动的触头尖端32具有可移动的基部表面34和可移动的电弧产生表面36。触头尖端22、32的基部表面24、34附接至触头臂20、30，并且电弧产生表面26、36是自由表面。在操作过程中，每当发生故障电流或短路时，在两个触头尖端22和32之间在电弧产生表面26、36处出现电弧。由电弧产生的高热可熔化电弧产生表面26和36两者，并且在基部24、34和电弧产生表面26、36之间的接触不良可导致触头材料从一个尖端转移到另一个尖端，产生不均匀的电弧产生表面或在表面上产生碳渣。产生的碳渣可附着至电弧产生表面26、36，并且降低触头的导电性，从而使电弧产生表面26、36遭受机械和电性能下降。因此，希望构造这样的触头尖端22、32，其具有适当硬度、高耐磨性、高温稳定性以及基部表面24、34和电弧产生表面26、36之间的良好结合。此外，电弧产生表面一般希望对氧和硫反应是惰性的。如上所述，触头尖端22、32的可靠性对于增加电开关设备的寿命是希望的。触头的磨损可通过构造、材料选择和/或加工中的改变而得到减少。诸如挤出(extrusion)、模具压紧(die compacting)、模塑(molding)的方法通常用于制造电弧产生表面26、36。电弧产生表面26、36通常在大多数常规电开关设备中在铜基部24、34上进行钎焊或焊接。本专利技术的不同实施例提供了具有在基部表面和电弧产生表面之间的分级结构的触头尖端22、32，和无需使用钎焊或焊接而制造触头尖端22、32的新方法，并且由此消除在触头尖端22、32结构中的空隙。在一个实施例中，如图2中所示，断路器系统10包括在固定的触头尖端22或可移动的触头尖端32的基部表面和电弧产生表面之间的分级结构40。如本说明书使用的，“在基部表面和电弧产生表面之间的分级结构”意指在基部表面和电弧产生表面之间的结构具有从基部表面到电弧产生表面或反之亦然的梯度。如本说明书使用的，术语“梯度”意指所述结构的特征参数值随着从基部表面到电弧产生表面的方向中的位置的变化而变化。特征参数可以是例如组成、密度、厚度、反应性或显微结构。在一个实施例中，梯度是在分级结构的组成中。在一个实施例中，固定的触头尖端22和可移动的触头尖端32两者均包括分级结构40。本说明书描述的实施例使用固定的触头尖端22作为具有分级结构40的实例，而可移动的触头尖端32可具有或不具有相似构造。分级结构40包括多层体系结构，所述多层体系结构包括与电弧产生表面接近的第一区域50、与基部表面接近的第二区域60、以及设置在第一区域和第二区域之间的中间区域70。第一区域50包括面对电弧产生表面26的第一表面52，并且第二区域60包括面对基部表面24的第二表面62。分级结构可任选还具有在第一区域和第二区域之间的中间区域。在一个实施例中，如图2中所示，分级结构40包括处于不同、但整合结构中的第一区域50、第二区域60和中间区域70。在一个实施例中，第一区域50、第二区域60和中间区域70是如图3中所...

【技术保护点】
一种系统，所述系统包括：触头尖端，所述触头尖端包括电弧产生表面；基部表面；和在所述电弧产生表面和所述基部表面之间的分级结构，其中所述分级结构包括第一区域，所述第一区域包括与所述电弧产生表面接近的第一表面；第二区域，所述第二区域包括与所述基部表面接近的第二表面；和中间区域，所述中间区域设置在所述第一区域和所述第二区域之间，其中所述分级结构中的银浓度从所述第一表面到所述第二表面降低。

【技术特征摘要】
2013.08.16 IN 3637/CHE/20131.一种系统，所述系统包括：
触头尖端，所述触头尖端包括
电弧产生表面；
基部表面；和
在所述电弧产生表面和所述基部表面之间的分级结构，其中
所述分级结构包括
第一区域，所述第一区域包括与所述电弧产生表面接近
的第一表面；
第二区域，所述第二区域包括与所述基部表面接近的第
二表面；和
中间区域，所述中间区域设置在所述第一区域和所述第
二区域之间，其中
所述分级结构中的银浓度从所述第一表面到所述第二表面降
低。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分级结构包括
在所述电弧产生表面和所述基部表面间的连续分级体系结构。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分级结构中的
铜浓度从所述第二表面到所述第一表面降低。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电弧产生表面
包含基本上100％的银。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基部表面包含
基本上100％的铜。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分级结构还包
含钨、碳化钨、钼、镍、碳或前述的组合。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分级结构包含
金属混合物。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述金属混合物包
含金属碳化物、银-钨合金、银-镍合金、银碳化钨复合物、银钼复合
物或前述的组合。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，在所述中间区域中
的所述金属混合物的浓度基本上高于在所述第二区域处的所述金属
混合物的浓度。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述分级结构包
含在所述金属混合物的组成中的分级。
11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一区域包
含银-镍金属混合物；所述中间区域包含银-铜-镍金属混合物；并且
所述第二区域基本上包含铜。
12.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：N卡卡达，GC拉马钱德兰，T阿索肯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US