【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种新颖的用于真空开关的接触盘、一种具有这样的接触盘的真空开关以及一种用于接触盘的制造方法。
技术介绍
1、在用于低压、中压和高压范围的真空开关或者说真空开关管中，尤其是为了断开大于几千安培的电流而使用所谓的径向或轴向磁场触头(rmf触头或者说amf触头)。这样的具有传统的结构方式的接触元件的构造、功能和作用原理例如在2003年出版的k.jenkes-botterweck的论文“modellierung des plasmas im vakuum-leistungsschalter unterberücksichtigung axialer magnetfelder(在考虑到轴向磁场的情况下对真空功率开关中的等离子体进行建模)”中广泛地得到描述，该论文在http://publications.rwth-aachen.de/record/58842下面可在线获得。
2、广泛使用的结构形式是螺旋式触头和罐式触头。对于例如在de102019216869a1和de102017214805a1中公开的螺旋式触头来说，所需要的磁场通过接触盘本身的几何造型来产生，对于其他触头形式来说、尤其对于同样例如由de102017214805a1已知的罐式触头来说，磁场通过附加的线圈体来成形，接触盘被安放在所述线圈体上。
3、由de 33 02 595 al已知触头的一种变型方案，对于所述触头来说磁场通过线圈体来成形。以螺旋线形状来缠绕的或者说设有螺旋线形的凹部的、由导电性较低的第一材料构成的本体在此用导电性较高的并
4、图1以示意图示出了传统的amf接触盘10。所述接触盘10具有多个在周界范围内分布的、倾斜放置的狭槽11，这些狭槽如此成形，使得它们(与相应的配对触头的几何形状一起)在电流流动时引起磁场的构成，所述磁场则引起所产生的电弧在预设的轨迹上的运动和/或所述电弧的大面积的扩散。
5、图2示出了传统的螺旋式接触盘20，其具有多个在周界范围内分布的螺旋形的狭槽21，所述螺旋形的狭槽同样如此被掏制到接触盘20中，使得所述螺旋形的狭槽(与相应的配对触头的几何形状一起)在电流流动时引起磁场的构成，所述磁场引起所产生的电弧在预设的轨迹上的运动和/或所述电弧的大面积的扩散。
6、在图1和2中未示出相应的接触基座或者说线圈体。
7、按照现有技术的接触盘的不利之处是，所述接触盘的开槽对其机械稳定性造成显著的损害。此外，用于掏制狭槽的切削加工方法留下尖锐的边缘和毛刺，必须在附加的工作步骤中对所述尖锐的边缘和毛刺进行修圆或者说去除，以防止在操作接触盘以及成品的接触元件时出现伤害。尖锐的边缘和毛刺还可能会导致电场强度局部过高并且因此对真空开关管的介电强度产生不利影响。此外，毛刺可能会在电场的影响下并且/或者由于开关过程中的机械振动而脱落并且在真空开关管中引发电击穿。
8、此外，接触盘的表面上的电弧事件引起尤其沿着狭槽边缘的部分的熔化，其结果是所述狭槽随着开关过程的次数而可能变得更窄并且最后完全短路。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的任务是，提供一种用于真空开关的接触盘以及一种用于这样的接触盘的制造方法，由此避免所描述的缺点。
2、根据本专利技术，该任务通过一种用于真空开关的接触元件的接触盘来解决，该接触盘主要由第一导电材料或复合材料构成并且具有多个在周界范围内分布的由第二材料构成的嵌入部(einlassung)，所述第二材料与第一材料或复合材料相比具有更低的导电性，所述嵌入部在真空开关的开关过程中引起磁场的成形并且由此引起所产生的电弧在预设的轨迹上的运动和/或所述电弧的大面积的扩散。
3、换句话说，根据本专利技术，在由现有技术已知的狭槽形的开口中嵌入一种材料，该材料相对于接触盘的材料具有更低的导电性，其中所述嵌入部的形状不限于狭槽，而是允许明显更大的形状多样性，由此又能够实现磁场形成的优化，所述优化用传统的切割的或者说切削的方法不能实现或只能以非常高的耗费来实现。
4、此外，本专利技术避免或减少了在现有技术中出现的效应，即：所述狭槽随着开关过程的次数而可能变得更窄并且最终完全短路，因为所述狭槽已经被材料填充并且由此至少使材料的积聚变得困难。
5、“嵌入部”在此优选是指，所述第二材料朝第一材料中的引入已经在所述接触盘基本形状的成形期间进行并且不是事后地、即例如不是通过以下方式来进行，即：将狭槽掏制到接触盘中，随后用所述第二材料回填所述狭槽。
6、在本专利技术的优选的设计方案中，所述第一导电材料、即所述接触盘基体的材料是铜或者基于铜的复合材料、尤其是cucr25或者cucr30或者cucr35。
7、对于被嵌入到狭槽中的材料来说，优选使用不锈钢或具有明显比铜低的导电性的其他金属。此时，所述第二材料的导电性优选低于所述第一材料的导电性的十分之一。在作为替代方案的设计方案中，陶瓷、陶瓷金属复合材料(金属陶瓷)或塑料被用作第二材料。
8、按本专利技术的接触盘例如能够通过增材制造方法(3d打印)来制造、尤其是通过2组分3d打印方法来制造。3d打印的优点在于，所述接触盘包括嵌入部在内能够在一个工序中制造并且也能够实现复杂的狭槽形状，所述复杂的狭槽形状用传统的切削加工方法不能实现或只能以大的耗费来实现。
9、本专利技术还涉及一种具有真空室的真空开关，在所述真空室的内部布置了两个接触元件，其中所述接触元件中的至少一个接触元件具有按本专利技术的接触盘。
10、本专利技术还涉及一种作为3d打印的替代方案的用于制造按本专利技术的接触盘的方法，所述接触盘主要由第一材料或复合材料构成。在此，将由具有比第一材料或复合材料低的导电性的第二材料构成的一个或多个成形件放入到粉末床或冲压模具中。接着，如果需要，将确定接触盘的形状的成形件放入到所述冲压模具中。将第一材料的粉末或者说粉末混合物或也将由粉末预压制的生坯件放入到所述冲压模具中。随后如此施加冲压压力，从而从所述粉末或者说粉末混合物中产生所述具有被埋入的或者说被嵌入的成形件的接触盘。作为替代方案，由所述第一材料构成的成形件也能够形成起始点，并且放入由所述第二材料构成的粉末或预压制的生坯体。
11、在此，能够在冲压过程的期间额外地向所述粉末或者说粉末混合物加载电流。
12、在此，优选如此选择所述电压馈入点以及相应所馈入的电功率，使得流经所述粉末的电流差不多均匀地分布。
13、优选作为(第一)粉末使用铜粉末或由铜颗粒和另一种导电材料、像例如铬构成的混合物。作为第二材料优选选择不锈钢。
14、所述成形件优选如此构成，使得它们在对粉末进行压制和烧结之后在所述接触盘中形成周界范围内分布的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于真空开关(100)的接触元件的接触盘(30、40)，主要由第一导电材料或复合材料构成，
2.根据权利要求1所述的接触盘(30、40)，其中所述第一导电材料是铜或者其中所述复合材料具有铜和铬。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的接触盘(30、40)，其中所述第二材料是不锈钢。
4.一种具有真空室(130)的真空开关(100)，在所述真空室的内部布置了两个接触元件，其中所述接触元件中的至少一个接触元件具有根据前述权利要求中的任一项所述的接触盘(30、40)。
5.一种用于制造针对真空开关(100)的接触元件的接触盘(30、40)的方法，所述接触盘主要由第一导电材料或复合材料构成，所述方法具有以下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述粉末是铜粉末或由铜颗粒与另一种导电材料、尤其是铬构成的混合物，或者说所述生坯体由铜构成或由铜颗粒与另一种导电材料、尤其是铬构成的混合物构成。
7.根据权利要求5或6中的任一项所述的方法，其中所述第二材料是不锈钢。
8.一种用于制造针对真空开关(100)
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述成形件由铜制成或由铜和另一种导电材料、尤其是铬构成的复合材料制成。
10.根据权利要求8或9中的任一项所述的方法，其中所述第二材料是不锈钢。
11.根据权利要求5至10中的任一项所述的方法，其中在冲压过程的期间额外地向所述粉末加载电流。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，选择电压馈入点以及相应所馈入的电功率，使得流经所述粉末或者说粉末混合物或者说生坯体的电流差不多均匀地分布。
13.根据权利要求5至12中的任一项所述的方法，其中，构成所述成形件，使得在对粉末进行压制和烧结之后在所述接触盘(30、40)中形成在周界范围内分布的所述第二材料的嵌入部(31、41)，所述嵌入部在所述真空开关的开关过程中引起磁场的形成并且由此引起产生的电弧在预设的轨迹上的运动和/或所述电弧的大面积的扩散。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于真空开关(100)的接触元件的接触盘(30、40)，主要由第一导电材料或复合材料构成，
2.根据权利要求1所述的接触盘(30、40)，其中所述第一导电材料是铜或者其中所述复合材料具有铜和铬。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的接触盘(30、40)，其中所述第二材料是不锈钢。
4.一种具有真空室(130)的真空开关(100)，在所述真空室的内部布置了两个接触元件，其中所述接触元件中的至少一个接触元件具有根据前述权利要求中的任一项所述的接触盘(30、40)。
5.一种用于制造针对真空开关(100)的接触元件的接触盘(30、40)的方法，所述接触盘主要由第一导电材料或复合材料构成，所述方法具有以下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述粉末是铜粉末或由铜颗粒与另一种导电材料、尤其是铬构成的混合物，或者说所述生坯体由铜构成或由铜颗粒与另一种导电材料、尤其是铬构成的混合物构成。
7.根据权利要求5或6中的任一项所述的方法，其中所述第二材料是不锈钢。
【专利技术属性】
技术研发人员：T·布劳纳，H·波丁格，F·格拉斯科夫斯基，C·舒赫，K·B·维斯坦伯格，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：
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