一种低回路电阻的纵向磁场电极的真空开关管制造技术

本发明专利技术提供一种低回路电阻的纵向磁场电极的真空开关管，使之达到与平板电极同样低的回路电阻及与纵向磁场电极同样强的开断能力，较好的解决电流导通能力与短路电流开断能力之间的矛盾。本发明专利技术它的导电回路相关的部分由动导电杆、触头座、弹性触头支撑、辅助导流块、触头、静导电杆组成。本发明专利技术所述的弹性触头支撑及辅助导流块布置在动、静触头和动、静触头座组成的电极内部，动、静触头相对呈纵向布置。所述的辅助导流块为柱状或环状，位于弹性触头支撑的内部或外部。所述的弹性触头支撑与辅助导流块的形状匹配构成包络结构。所述的弹性支撑是一个呈纵向布置的弹性体，其壁厚在１ｍｍ－５ｍｍ范围。应用本发明专利技术可显著降低目前回路电阻较大的纵向磁场真空开关管的回路电阻。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及真空开关
具体地说是一种具有弹性触头支 撑及辅助导流块的纵向磁场电极的真空开关管。
技术介绍
在本专利技术提出之前，本领域的技术人员十分清楚，真空开关管也 叫真空灭弧室，是利用密封在真空中的一对电极，例如由触头或触头 及磁场产生结构组成，在操动机构的驱动下，完成电路的接通与分断 的电真空器件。断路器用的真空开关管为了具有更大的开断电流，靠 简单的平板电极，例如饼状的金属材料触头已经不能满足要求，为此 先后有平板横向磁场电极，例如就是在触头上加工出螺线槽、弧线槽、 直槽、拐角槽，槽的方向一正一反，螺旋槽跑弧面环形横向磁场电极， 杯状横向磁场电极，杯状纵向磁场电极，马蹄铁芯纵向磁场电极，线圈型-例如1/2匝线圈、1/3匝线圈、1/4匝线圈等，纵向磁场电极等 被开发出来。靠横向磁场的快速旋弧及纵向磁场的抗电弧聚集作用来 避免电极的触头表面被过度加热烧蚀来使真空开关管具有较大的开 断电流，几乎所有的开断能力在6kA以上的真空开关管都采用了具 有横向或纵向磁场结构的电极。[*参考文献 <<王季梅主编真空灭弧 室设计、制造及其应用>> 西安交通大学出版社，1993年]另外，真空开关管额定电流导通能力(其特征值是回路电阻，回 路电阻大的其额定电流导通能力差)与开断能力(其特征值是额定短 路开断电流简称开断电流，开断电流大的其开断能力强)的矛盾一直未被很好解决，下面简单对现有的电极结构进行简单对比a) .平板触头及平板横向磁场电极，回路电阻较小，其开断能力也较小。b) .螺旋槽跑弧面环形横向磁场电极，回路电阻较小，其开断能力 也较小。C).杯状横向磁场电极，回路电阻较小，其开断能力也较小。d) .杯状纵向磁场电极，回路电阻一般，其开断能力也一般。e) .马蹄铁芯纵向磁场电极，回路电阻较小，其开断能力也一般。f) .线圈型纵向磁场电极，回路电阻较大，其开断能力较大，在相 同直径下，是目前所有结构电极中开断能力最大的。横向磁场电极其磁场产生部分的导电体截面较大，长度较短，所 以具有比较小的回路电阻，可以通过较大的额定电流，但由于无法避免触头表面的融化、烧蚀，所以开断能力受到限制。目前还未见到开 断能力在63kA及其以上的横向磁场电极的真空开关管；纵向磁场电 极由于纵向磁场将开断过程中触头间产生的真空电弧保持在非聚集 状态，电弧烧蚀小于横向磁场电极，并避免了触头表面在真空电弧作 用下融化及烧蚀，具有较大的开断能力，目前开断电流63kA及以上 的真空开关管几乎都是采用纵向磁场电极，但由于是靠连接触头的导 体的形状使电流产生圆周分量来产生磁场，这部分导体的导电截面不 能太大或/及导电长度不能太短，所以其回路电阻也较大，制约了其 额定电流的大小；马蹄铁芯纵向磁场电极，具有和平板电极相近的较 小回路电阻，但由于所采用的电工纯铁具有较大的磁滞后效应，在开 断电流大的时候由于滞后的磁场影响了电弧熄灭后触头间的消电离，造成开断失败，所以该结构的开断能力一般。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种具有弹性触头支撑及用高导电率辅助 导流块的纵向磁场电极真空开关管，使之达到与平板电极同样低的回 路电阻及与纵向磁场电极同样强的开断能力，较好的解决电流导通能 力与短路电流开断能力之间的矛盾。为了实现本专利技术的目的，设计人充分利用弹性变形的原理提出了 具有弹性触头支撑及辅助导流块的纵向磁场电极真空开关管的典型结构，本专利技术它的导电回路相关的部分由动导电杆1、触头座9、弹 性触头支撑ll、辅助导流块IO、触头12、静导电杆16组成。本专利技术所述的弹性触头支撑及辅助导流块布置在动、静触头和 动、静触头座组成的电极内部，动、静触头相对呈纵向布置。本专利技术所述的辅助导流块为柱状或环状，位于弹性触头支撑的内 部或外部。本专利技术所述的弹性触头支撑与辅助导流块的形状匹配构成包络 结构。本专利技术所述的弹性支撑是一个呈纵向布置的弹性体，其壁厚在 lmm-5mm范围。本专利技术工作原理在真空开关管的合闸状态导通额定电流时，动 静触头处于接触状态，机构施加的压力使弹性触头支撑压縮，辅助导 流块与触头接触，电流主要按动导电杆，流经触头座动端底部，流经 辅助导流块动端，流经触头动端，流经触头静端，流经辅助导流块静端，流经触头座静端底部，从静导电杆的路径流过，流经路线从上到 下基本上是直线，导电路径短，导电截面大，故从动导电杆到静导电 杆的回路电阻比较小；在真空开关开断时，动触头在操动机构的驱动 下向上运动，与静触头分离，并处于与静触头距离为开关管开距的位 置，由于机构此时对电极施加的压力消失，弹性触头支撑由于压力消 失在自身弹性的作用下纵向原来的长度恢复，纵向长度增加，使辅助 导流块与触头分开，电流流经路径为动导电杆，流经触头座动端底部， 流经触头座线圈动端侧面线圈，流经触头动端，流经触头静端，流经 触头座静端侧面线圈，流经触头座静端，流经静导电杆，电流流经触头 座侧面线圈在触头间产生纵向磁场，满足真空开关管开断对纵向磁场 强度的要求。纵向磁场时真空电弧保持在非聚集状态，在外电路的电 流过零点，真空电弧熄灭，完成电路的开断。除将辅助导流块的间隙设置在与触头之间外，也可以将辅助导流 块与触头焊接，将间隙设置在辅助导流块与触头座之间，也会达到类 似的效果，但由于二者都是铜材，不能施加太大的压力，以免二者之 间形成冷焊而将触头座的线圈部分永久短路而降低开关管的开断能 力。本专利技术与现有技术作对比，不难发现本专利技术的优越性显著。本发 明在回路电阻较大的触头座内部设置了辅助导流块，在合闸状态下将 触头座的线圈部分短路，降低了开关管的回路电阻，在分闸开断时， 弹性触头支撑将辅助导流块断开，使电流大部分流过触头座的线圈部 分产生开断所需要的磁场，辅助导流块与触头座在结构上成为一体， 在功能上各司其职，可按要求设置到最佳参数，不再受开断能力与通导能力相互矛盾的制约。与平板触头相比，较短的电流路径及较大的 导电截面具有同样小的回路电阻，由于能够出生纵向磁场，具有比平 板触头更大的电流开断能力；与螺旋槽跑弧面环形横向磁场电极相比，具有较小的回路电阻及更大的电流开断能力；与杯状横向以及纵 向磁场电极相比，具有较小的回路电阻及更大的电流开断能力；与线 圈型纵向磁场电极相比，具有较小的回路电阻及同样的开断能力；与 马蹄铁芯纵向磁场电极相比，具同样小的回路电阻及更大的开断能 力，而且没有磁场滞后现象的产生。本专利技术所属的电极结构将平板触头回路电阻小的优点及线圈型 纵向磁场电极磁场较强的优点集为一身，较好的解决了目前真空开关 电流导通能力与短路电流开断能力之间的矛盾；该电极结构比较简 单，加工难度不大，利于开发额定电流大开断电流大的真空开关管； 由于回路电阻较小，开关管在工作时的发热也较小，降低了对真空开 关的散热要求，有利于降低真空开关的成本。特别是本专利技术可直接或 稍加改动应用于部分现有采用线圈结构电极或杯状纵磁场电极的开 关管，在保持开断能力不变的情况下，降低现有产品的回路电阻，提 高其额定电流参数。未采用本专利技术时，电流通导路径为动导电杆，流经触头座动端的 底面厚度，流经触头座动端的侧面线圈部分，流经触头动端的横向， 流经触头动端的厚度方向，流经触头静端的厚度方向，流经触本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低回路电阻的纵向磁场电极的真空开关管，它的导电回路相关部分由动、静导电杆，动、静触头，动、静触头座，弹性触头支撑，辅助导流块组成，其特征在于：所述的弹性触头支撑及辅助导流块布置在动、静触头和动、静触头座组成的电极内部，动、静触头相对呈纵向布置。

【技术特征摘要】
1. 一种低回路电阻的纵向磁场电极的真空开关管，它的导电回路相关部分由动、静导电杆，动、静触头，动、静触头座，弹性触头支撑，辅助导流块组成，其特征在于所述的弹性触头支撑及辅助导流块布置在动、静触头和动、静触头座组成的电极内部，动、静触头相对呈纵向布置。2. 根据权利要求1所述的一种低回路电阻的纵向磁场电极的真空 开关管，其特征在于所述的辅...

【专利技术属性】
技术研发人员：马进利，
申请(专利权)人：湖北汉光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：42[中国|湖北]