專利名稱：真空開關(guān)管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空開關(guān)管，尤其涉及一種滅弧室內(nèi)設(shè)有相對觸頭的真 空開關(guān)管，屬于電氣技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
開關(guān)設(shè)備是電路中必然應(yīng)用的設(shè)備，它起著關(guān)合、開斷電路的作用。在 開關(guān)觸頭的開斷過程中需要進行滅弧，以便觸頭能夠果斷分離并防止電弧使 開關(guān)的溫度升高而損耗開關(guān)。由于真空開關(guān)具有較小的間隙、較高的耐電壓 能力、較低的電弧電壓、較高的分斷電流能力、較低的電磨損以及較高的電 壽命，因此被廣泛地應(yīng)用于電力電^各中。
真空開關(guān)管的核心部件是殼體內(nèi)的真空滅弧室。真空滅弧室內(nèi)部觸頭 的性能直接決定真空開關(guān)管的性能。真空開關(guān)管的真空開關(guān)管后部分別連 接動導(dǎo)電桿和靜導(dǎo)電桿，觸頭斷開的動作是通過操控動導(dǎo)電桿機械分開觸 頭。斷開時，觸頭的接觸區(qū)域越來越小，直到觸頭僅有一個接觸點，同時 接觸電阻增加，區(qū)域的溫度在增加，直到接觸點熔化、蒸發(fā)并電離，金屬 蒸汽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。
現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷是由于結(jié)構(gòu)形狀的限制，真空開關(guān)管往往難以形 成良好的縱向磁場進行消弧，且難以解決高壓分斷時所出現(xiàn)的電場集中、耐 壓不夠和重燃可能性大等問題；對于高壓電路只能夠?qū)崿F(xiàn)36千伏電壓的分 斷，對于更高的電壓電路，尤其是72千伏的高壓，目前還不存在一種真空開 關(guān)管結(jié)構(gòu)能夠滿足分斷時有效滅弧的要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種真空開關(guān)管，以降低電壓分斷時的重燃可能性，
降低電弧電壓，實現(xiàn)有效滅弧，滿足高壓分斷的要求。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種真空開關(guān)管，包括第一導(dǎo)電桿和第 二導(dǎo)電桿，所述第一導(dǎo)電桿一端設(shè)置有第一觸頭，所述第二導(dǎo)電桿一端設(shè) 置有第二觸頭，所述第一觸頭和所述第二觸頭封閉在一真空管體中并相對設(shè) 置，所述第一觸頭的前端為凸半球體，所述第二觸頭為與所述凸半^^體形狀 相適配的環(huán)狀體，所述第一觸頭包括第一導(dǎo)電部件和第一導(dǎo)^F茲部件，所述第 一導(dǎo)電部件和第 一導(dǎo)^茲部件沿相同方向延伸且相互鄰接配合，所述第 一導(dǎo)電 部件和第一導(dǎo)磁部件形狀為陰陽魚配合，即所述第一觸頭橫截面由自身的縱 向中線和橫向中線等分為左上區(qū)域、左下區(qū)域、右上區(qū)域和右下區(qū)域，所述 右上區(qū)域分為鄰接左上區(qū)域的第一右上區(qū)域和第一右上區(qū)域以外的第二右上 區(qū)域，所述左下區(qū)域分為鄰接右下區(qū)域的第一左下區(qū)域和第一左下區(qū)域以外 的第二左下區(qū)域，所述第一右上區(qū)域和所述第一左下區(qū)域為直徑等于第一觸
頭橫截面半徑的半圓形，且所述第 一右上區(qū)域半圓形的直徑邊與所述左上區(qū) 域鄰接，所述第一左下區(qū)域半圓形的直徑邊與所述右下區(qū)域鄰接，所述第一 導(dǎo)電部件設(shè)置在所述第一右上區(qū)域、左上區(qū)域和第二左下區(qū)域中，所述第一
導(dǎo)磁部件設(shè)置在所述第一左下區(qū)域、右下區(qū)域和第二右上區(qū)域中；所述第二 觸頭包括第二導(dǎo)電部件和第二導(dǎo)磁部件，所述第二導(dǎo)電部件和第二導(dǎo)磁部件 被所述第二觸頭的中線分割，且所述第 一觸頭的第 一導(dǎo)》茲部件與所述第二觸 頭的第二導(dǎo)電部件相對設(shè)置，所述第二觸頭的第二導(dǎo)》茲部件與所述第一觸頭 的第一導(dǎo)電部件相對設(shè)置。
本發(fā)明真空開關(guān)管 一 方面將第 一觸頭的第 一導(dǎo)》茲部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計成使得 磁力線具有從環(huán)繞觸頭外圍轉(zhuǎn)向流入另 一觸頭的趨勢，能夠在兩觸頭間形成 縱向》茲場，另一方面將二個觸頭設(shè)置成匹配套接的凸半球體和環(huán)狀體，將現(xiàn) 有技術(shù)在兩個平行的平面之間形成均勻磁力線的磁場分布改變?yōu)樵趦蓚€空間 的表面之間形成放射狀磁力線的磁場分布，在有效降低磁場強度的同時，使 觸頭表面之間更容易形成磁力線旋轉(zhuǎn)，形成旋轉(zhuǎn)的閉合的磁場回路，提高了
觸頭表面的耐高壓能力，提高真空開關(guān)觸頭的電流分斷能力，可適合用于更 高電壓線路，滿足了電力設(shè)備中對真空開關(guān)管耐高壓的要求。
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
圖1為本發(fā)明真空開關(guān)管第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明真空開關(guān)管第一實施例中兩觸頭的剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明真空開關(guān)管第一實施例中第一觸頭的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明真空開關(guān)管第二實施例中第一觸頭的外4侖廓結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明真空開關(guān)管第三實施例中帶有固定桿的第一觸頭的橫截面 結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了一種真空開關(guān)管，在真空室的兩個真空觸頭的觸頭表面之 間形成旋轉(zhuǎn)磁力線，能有效提高真空開關(guān)管的開斷電流和耐高壓能力，可滿 足高電壓電力設(shè)備中開關(guān)的需要。
本發(fā)明的真空開關(guān)管包括第一導(dǎo)電桿和第二導(dǎo)電桿，第一導(dǎo)電桿一端 設(shè)置有第一觸頭，第二導(dǎo)電桿一端設(shè)置有第二觸頭，第一觸頭和第二觸頭 封閉在一真空管體中并相對設(shè)置，第一觸頭的前端為凸半球體，第二觸頭的 觸頭主體為與第一觸頭的前端形狀相適配的環(huán)狀體觸頭，第一觸頭包括第一 導(dǎo)電部件和第 一導(dǎo)磁部件，第 一導(dǎo)電部件和第 一導(dǎo)磁部件沿相同方向延伸且 相互鄰接配合，第一觸頭的第一導(dǎo)電部件和第一導(dǎo)》茲部件形狀為陰陽魚配合， 即第一觸頭橫截面由自身的縱向中線和橫向中線等分為左上區(qū)域、左下區(qū)域、 右上區(qū)域和右下區(qū)域，右上區(qū)域分為鄰接左上區(qū)域的第一右上區(qū)域和第一右 上區(qū)域以外的第二右上區(qū)域，左下區(qū)域分為鄰接右下區(qū)域的第一左下區(qū)域和 第一左下區(qū)域以外的第二左下區(qū)域，第一右上區(qū)域和第一左下區(qū)域為直徑等
于第一觸頭橫截面半徑的半圓形，且第一右上區(qū)域半圓形的直徑邊與左上區(qū) 域鄰接，第一左下區(qū)域半圓形的直徑邊與右下區(qū)域鄰接，第一導(dǎo)電部件設(shè)置 在第一右上區(qū)域、左上區(qū)域和第二左下區(qū)域中，第一導(dǎo)磁部件設(shè)置在第一左
下區(qū)域、右下區(qū)域和第二右上區(qū)域中；第二觸頭包括組成觸頭主體的第二導(dǎo) 電部件和第二導(dǎo)磁部件，且第一觸頭的第一導(dǎo)磁部件與所述第二觸頭的第二 導(dǎo)磁部件反對稱設(shè)置。
由此可知，本發(fā)明一方面提供了在真空開關(guān)管內(nèi)相對設(shè)置的凸半球體觸 頭和與其形狀相適配的環(huán)狀體觸頭結(jié)構(gòu)，另 一方面第一觸頭的導(dǎo)電部間和導(dǎo) 磁部件形狀為陰陽魚配合，且第一觸頭和第二觸頭的導(dǎo)電部件和導(dǎo)磁部件反 對稱設(shè)置，最終在兩個相對設(shè)置的觸頭表面之間形成旋轉(zhuǎn)的磁力線。
真空開關(guān)管第一實施例
圖1為本發(fā)明真空開關(guān)管第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實 施例包括第一導(dǎo)電桿1和第二導(dǎo)電桿2,第一導(dǎo)電桿1下端設(shè)置有第一觸頭3， 第二導(dǎo)電桿2的上端設(shè)置有第二觸頭4，第一觸頭3和第二觸頭4密封在真 空管體8內(nèi)，形成真空滅弧室。其中，第一導(dǎo)電桿1通過第一端蓋板5固設(shè) 在絕緣外殼7內(nèi)，第二導(dǎo)電桿2通過第二端蓋板6滑設(shè)于絕緣外殼7的下端； 在第二端蓋板6外部設(shè)置有導(dǎo)向套9，與第二導(dǎo)電桿2伸出第二端蓋板6的 部分滑動配合；在絕緣外殼7內(nèi)部還設(shè)置有波紋管10，第二導(dǎo)電桿2滑設(shè)于 其中，且波紋管10兩端分別與真空管體8和絕緣外殼7接觸。
圖2為本發(fā)明真空開關(guān)管第一實施例中兩觸頭的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖 2所示，第一觸頭3的前端與第二觸頭4的觸頭主體40相互接觸的部分為凸 半球體30,第一觸頭3的后端為與凸半球體30形狀相同的半球體，即第一 觸頭3整體為一球體。第二觸頭4的觸頭主體40可以釆用環(huán)狀體觸頭，第二 觸頭4的觸頭主體40沿軸線方向的縱截面為圓形，且環(huán)狀體與軸線方向垂直 的橫截面形狀為圓環(huán)形，則該第二觸頭4的觸頭主體40與第一觸頭3的前端 的凸半球體30套接匹配。
此外，第二觸頭4的觸頭主體40沿軸線方向的縱截面也可以為三角形、 正方形或矩形。在具體應(yīng)用中，第二觸頭4的觸頭主體40沿軸線方向的縱截 面形狀可以為多種形式，并不限于上述的圓形、橢圓形或三角形等，只要環(huán) 狀體軸線的形狀與第 一觸頭前端的形狀相匹配，能套接配合即可。
本實施例中第一觸頭3的后端也可以為圓柱體，該圓柱體的4黃截面與該 半球體的橫截面為面積相同的圓形。本實施例中的第一觸頭3的后端也可以 為其它任意形狀，只要其前端保持凸半球體，且后端與其前端連接處的橫截 面為圓形即可。
第二觸頭4的觸頭主體40沿軸線方向的縱截面既可以為圓形、橢圓形、 三角形，也可以為正方形或者矩形。在具體應(yīng)用中，觸頭主體40沿軸線方向 的縱向橫截面形狀還可以為多種形式，并不限于上述的圓形、橢圓形或三角 形等，只要環(huán)狀體垂直于軸線方向的橫截面形狀與第一觸頭3前端的形狀相 匹配，能套接配合即可。
圖3為本發(fā)明真空開關(guān)管第一實施例中第一觸頭的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖3所示，第一觸頭3的凸半球體30可以包括第一導(dǎo)電部件11和第一導(dǎo) 》茲部件12，第一導(dǎo)電部件11和第一導(dǎo)磁部件12沿相同方向延伸且相互鄰接 配合，呈陰陽魚配合。該凸半球體30的橫截面形狀為圓形，且任意一個橫截 面由自身的縱向中線Y和橫向中線X等分為左上區(qū)域IOO、左下區(qū)域200、右 上區(qū)域300和右下區(qū)域400。右上區(qū)域300分為鄰接左上區(qū)域100的第一右 上區(qū)域310和第一右上區(qū)域310以外區(qū)域形成的第二右上區(qū)域320。該左下 區(qū)域200分為鄰接右下區(qū)域400的第一左下區(qū)域210和第一左下區(qū)域210以 外區(qū)域形成的第二左下區(qū)域220。該第一右上區(qū)域310、左上區(qū)域100和第二 左下區(qū)域220設(shè)置導(dǎo)電材料形成第一導(dǎo)電部件11，例如銅金屬。該第一左下 區(qū)域210、右下區(qū)域400和第二右上區(qū)域320設(shè)置導(dǎo)磁材料形成第一導(dǎo)f茲部 件12,例如鐵金屬。
第一右上區(qū)域310和第一左下區(qū)域210為直徑等于所在^f黃截面半徑的半 圓形，且第一右上區(qū)域310的直徑邊與左上區(qū)域100鄰接。第一左下區(qū)域210
的直徑邊與右下區(qū)域400鄰接。則第一導(dǎo)電部件11和第一導(dǎo)》茲部件12形成 了相互鄰接配合的陰陽魚形狀。
該第二觸頭4的觸頭主體40俯4見結(jié)構(gòu)為一環(huán)形。該第二觸頭4的觸頭主 體40被其中線分割成第二導(dǎo)電部件和第二導(dǎo)磁部件，在設(shè)置兩觸頭時，第一 觸頭3的第一導(dǎo)^f茲部件12與第二觸頭4的觸頭主體40的第二導(dǎo)^f茲部件呈反 對稱設(shè)置，即第一觸頭3的第一導(dǎo)磁部件12與第二觸頭4的第二導(dǎo)電部件對 應(yīng)設(shè)置，第一觸頭3的第一導(dǎo)電部件11與第二觸頭4的第二導(dǎo)》茲部件對應(yīng)設(shè) 置。
在真空開關(guān)管工作的過程中，第一導(dǎo)磁部件12在第一導(dǎo)電部件11中通 有電流時會產(chǎn)生磁力線，磁力線的分布趨勢是從陰陽魚的面積較大端流入面 積較小端。在應(yīng)用該觸頭時，將第一觸頭3與第二觸頭4反對稱設(shè)置，第一 觸頭3的第一導(dǎo)電部件11與第二觸頭4的第二導(dǎo)i茲部件正對設(shè)置，第一觸頭 3的第一導(dǎo)》茲部件12與第二觸頭4的第二導(dǎo)電部件正對設(shè)置。當兩個真空開 關(guān)觸頭之間的距離小于第一觸頭3的橫截面周長的一半時，則從第一觸頭3 中陰陽魚較大端流入較小端的磁力線就會改變?yōu)榱魅氲诙|頭4的第二導(dǎo)磁 部件。
此方案基于的原理是磁力線總是選擇最短的路徑分布。通過真空開關(guān)管 中反對稱設(shè)置的兩個真空開關(guān)觸頭使其觸頭表面之間的磁力線形成旋轉(zhuǎn)的閉 合的磁場回路，使得真空開關(guān)管具有更好的電流分斷能力，提高了真空開關(guān) 觸頭的耐高壓能力；上述技術(shù)方案一方面將第一導(dǎo)^f茲部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計使得》茲 力線具有從環(huán)繞觸頭外圍轉(zhuǎn)向流入另 一觸頭的趨勢，能夠在兩觸頭間形成縱 向磁場，另一方面將二個觸頭設(shè)置成匹配套接的球體和圓環(huán)體形狀，將現(xiàn)有 技術(shù)在兩個平行的平面之間形成均勻義茲力線的f茲場分布，改變?yōu)樵趦蓚€空間 的表面之間形成放射狀磁力線的磁場分布，在有效降低磁場強度的同時，使 觸頭表面之間更容易形成磁力線旋轉(zhuǎn)，形成旋轉(zhuǎn)的閉合的磁場回路，提高了 觸頭表面的耐高壓能力，提高真空開關(guān)觸頭的電流分斷能力，可適合用于更 高電壓線路，滿足了電力設(shè)備中對真空開關(guān)管耐高壓的要求。本實施例的技
術(shù)方案能夠達到分斷40. 5千伏以上，如55千伏、72. 5千伏以及110千伏等 電壓的能力。
真空開關(guān)管第二實施例
圖4為本發(fā)明真空開關(guān)管第二實施例中第一觸頭的外輪廓結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖4所示，第一觸頭3的凸半球體30可以由相互疊設(shè)的多層片體組成，每 個片體的橫截面形狀及其中的第一導(dǎo)電部件11和第一導(dǎo)磁部件12的結(jié)構(gòu)關(guān)
系采用上述第一觸頭3的結(jié)構(gòu)。本實施例的技術(shù)方案能夠簡化觸頭的生產(chǎn)制 造，以簡便的成型工藝制備得到多個片體后，可以將片體放入一對應(yīng)第一導(dǎo) 電部件11形狀輪廓和/或第一導(dǎo)磁部件12形狀輪廓的金屬殼體中，或放入對 應(yīng)第一觸頭3外輪廓的金屬殼體中通過加熱使片體金屬熔化，分別形成第一 導(dǎo)電部件11和第一導(dǎo)磁部件12，并組成一體的第一觸頭3。
本實施例的技術(shù)方案在本發(fā)明真空開關(guān)管第一實施例達到的技術(shù)效果上 進一步簡化了觸頭的生產(chǎn)制造。
真空開關(guān)管第三實施例
為使片體在熔化凝固前，使第一導(dǎo)電部件11與第一導(dǎo);茲部件12的相對 位置固定，可以進一步在第一導(dǎo)電部件11和第一導(dǎo)磁部件12之中通過固定 孔插設(shè)固定桿13,固定桿13的一端固定于金屬殼體內(nèi)側(cè)的底部。圖5為本 發(fā)明真空開關(guān)管第三實施例中帶有固定桿的第一觸頭的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖5所示，該固定桿13貫穿于各層片體之中，固定桿13的材質(zhì)可以與第 一導(dǎo)電部件11的材料相同，例如銅金屬。固定桿的設(shè)置便于本發(fā)明真空開關(guān) 管第二實施例中導(dǎo)電片和導(dǎo)磁片的組裝固定。
最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其進 行限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)當理解其依然可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換， 而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術(shù)方案脫離本發(fā)明技術(shù)方案的 精神和范圍。
權(quán)利要求
1、一種真空開關(guān)管，包括第一導(dǎo)電桿和第二導(dǎo)電桿，所述第一導(dǎo)電桿一端設(shè)置有第一觸頭，所述第二導(dǎo)電桿一端設(shè)置有第二觸頭，所述第一觸頭和所述第二觸頭封閉在一真空管體中并相對設(shè)置，其特征在于，所述第一觸頭的前端為凸半球體，所述第二觸頭為與所述凸半球體形狀相適配的環(huán)狀體，所述第一觸頭包括第一導(dǎo)電部件和第一導(dǎo)磁部件，所述第一導(dǎo)電部件和第一導(dǎo)磁部件沿相同方向延伸且相互鄰接配合，所述第一導(dǎo)電部件和第一導(dǎo)磁部件形狀為陰陽魚配合，即所述第一觸頭橫截面由自身的縱向中線和橫向中線等分為左上區(qū)域、左下區(qū)域、右上區(qū)域和右下區(qū)域，所述右上區(qū)域分為鄰接左上區(qū)域的第一右上區(qū)域和第一右上區(qū)域以外的第二右上區(qū)域，所述左下區(qū)域分為鄰接右下區(qū)域的第一左下區(qū)域和第一左下區(qū)域以外的第二左下區(qū)域，所述第一右上區(qū)域和所述第一左下區(qū)域為直徑等于第一觸頭橫截面半徑的半圓形，且所述第一右上區(qū)域半圓形的直徑邊與所述左上區(qū)域鄰接，所述第一左下區(qū)域半圓形的直徑邊與所述右下區(qū)域鄰接，所述第一導(dǎo)電部件設(shè)置在所述第一右上區(qū)域、左上區(qū)域和第二左下區(qū)域中，所述第一導(dǎo)磁部件設(shè)置在所述第一左下區(qū)域、右下區(qū)域和第二右上區(qū)域中；所述第二觸頭包括第二導(dǎo)電部件和第二導(dǎo)磁部件，所述第二導(dǎo)電部件和第二導(dǎo)磁部件被所述第二觸頭的中線分割，且所述第一觸頭的第一導(dǎo)磁部件與所述第二觸頭的第二導(dǎo)電部件相對設(shè)置，所述第二觸頭的第二導(dǎo)磁部件與所述第一觸頭的第一導(dǎo)電部件相對設(shè)置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空開關(guān)觸頭，其特征在于，所述第一觸頭 包括相互疊設(shè)的數(shù)層片體，每層片體由導(dǎo)電片和導(dǎo)磁片鄰接組合構(gòu)成，數(shù)個 導(dǎo)電片組成所述第一導(dǎo)電部件，數(shù)個導(dǎo)磁片組成所述第一導(dǎo)磁部件；所述第 一觸頭設(shè)置于形狀適配的金屬殼體之中。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空開關(guān)觸頭，其特征在于，所述導(dǎo)電片和 導(dǎo)磁片上開設(shè)有貫穿各個片體的固定孔，所述固定孔中插設(shè)有固定桿，所述 固定桿的一端固定于所述金屬殼體內(nèi)側(cè)的底部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種真空開關(guān)管，包括第一導(dǎo)電桿和第二導(dǎo)電桿，分別設(shè)置有第一觸頭和第二觸頭，兩觸頭封閉在一真空管體中并相對設(shè)置，第一觸頭的前端為凸半球體，第二觸頭的觸頭主體為與第一觸頭前端相適配的環(huán)狀體觸頭，所述第一觸頭包括第一導(dǎo)電部件和第一導(dǎo)磁部件，所述第一導(dǎo)電部件和第一導(dǎo)磁部件沿相同方向延伸且相互鄰接配合，所述第一觸頭的第一導(dǎo)電部件和第一導(dǎo)磁部件形狀為陰陽魚配合，第二觸頭包括組成觸頭主體的第二導(dǎo)電部件和第二導(dǎo)磁部件，且第一觸頭的第一導(dǎo)磁部件與第二觸頭的第二導(dǎo)磁部件反對稱設(shè)置。本發(fā)明能夠降低電壓分斷時的重燃可能性，降低電弧電壓，實現(xiàn)有效滅弧，滿足高壓分斷的要求。
文檔編號H01H33/664GK101359550SQ20081022381
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日
發(fā)明者任建昌 申請人:北京京東方真空電器有限責(zé)任公司