專利名稱：真空開關管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種真空開關管，尤其涉及一種滅弧室內設有相對觸頭 的真空開關管，屬于電氣技術領域。
背景技術：
開關設備是電路中必然應用的設備，它起著關合、開斷電路的作用。開 關設備中的兩觸頭在分斷過程中，會產生電弧，從陰極斑點燃燒產生弧柱為 錐面的等離子弧。尤其在高壓電路中，開關觸頭間產生的電弧尤其強烈。
電弧會使開關的溫度升高而損耗開關，而且電弧的存在會減小觸頭的電 流分斷能力。因此開關觸頭的開關過程中必須進行滅弧?，F(xiàn)在的開關設備中 大多使用諸如油、六氟化硫、空氣、半導體或真空等介質進行滅弧，不同的 滅弧介質其相應的特點不同。由于真空開關具有較小的觸頭間隙、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，因此被廣泛地應用于電力電路中。
現(xiàn)有真空開關管一般包括封閉在一真空殼體中的兩觸頭，兩個觸頭的觸
頭主體內i殳有鄰接組合的導》茲部件和導電部件。在分斷電流時，兩觸頭間距 離逐漸增大，觸頭主體間的接觸區(qū)域逐漸減小，直到觸頭主體間只有一個接 觸點，同時接觸電阻逐漸增加，因此接觸點所在區(qū)域的溫度逐漸升高，直到 溫度高于接觸點的熔點，接觸點熔化并蒸發(fā)電離，金屬蒸汽使得真空中的放 電得以維持，產生真空電弧。此時，分斷電流成功的關鍵在于電弧電流過零 后，觸頭主體間隙絕緣恢復速度快于觸頭主體間隙間的暫態(tài)恢復電壓速度， 就不會發(fā)生重燃而達到成功開斷。真空滅弧室開斷電流時，電弧放出的金屬蒸汽在電弧電流過零時會迅速擴散，遇到觸頭主體或屏蔽罩表面會立即凝結。 因此,需要合理設計開斷電流相應的觸頭主體尺寸、材質、形態(tài)、觸頭主體 間隙以及電流開斷時產生的金屬蒸汽密度，帶電粒子密度等影響因素。
一般而言，在觸頭主體間依靠導磁部件形成良好的縱向磁場能夠達到加 速消弧的作用，有極為良好的弧后絕緣恢復特性。但是，目前的真空開關觸 頭由于結構形狀的限制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
壓電路的分斷，現(xiàn)有技術能夠實現(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管結構能夠滿足分斷時有 效滅弧的要求，這是現(xiàn)有真空開關技術中有待解決的問題之一。

實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種真空開關管，以降低電壓分斷時的重燃可 能性，降j氐電弧電壓，實現(xiàn)有效滅弧，滿足高壓分斷的要求。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種真空開關管，包括第一導電桿 和第二導電桿，所述第一導電桿一端設置有第一觸頭，所述第二導電桿一 端設置有第二觸頭，所述第一觸頭和所述第二觸頭封閉在一真空管體中并相 對設置，其中所述第一觸頭和所述第二觸頭為圓柱體；第一觸頭和第二觸
件；所述第一觸頭和第二觸頭的觸頭主體中導電部件和導磁部件形狀為陰陽 魚配合，即觸頭主體的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)域為直徑等于所述觸頭主體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，所述導電部件設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，所述導磁部件設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；所述第一觸頭的導磁部件與所述第二觸頭的導電部 件對應設置，所述第一觸頭的導電部件與所述第二觸頭的導磁部件對應設置。
其中，所述第一觸頭和所述第二觸頭的觸頭主體可以分別由數(shù)個片體依 次疊設組成，每個片體由導電片和導磁片鄰接組合構成，數(shù)個導電片組成所 述導電部件，數(shù)個導磁片組成所述導磁部件；所述第一觸頭和所述第二觸頭 的觸頭主體分別設置于一圓柱形金屬殼體之中。
進一步地，所述導電片和導磁片上還開設有貫穿各個片體的固定孔，所 述固定孔中插設有固定柱，所述固定柱的一端固定于所述金屬殼體內側的底 部。
本實用新型提供了一種真空開關管，組成兩觸頭的觸頭主體的導電部件 和導磁部件為陰陽魚的配合形狀，因此可形成一端磁場強度強、 一端磁場強 度弱的不均勻^f茲場，并且，兩個真空開關觸頭的導^l部件反對稱設置，使一 個真空開關觸頭的導石茲部件形成的磁場與另 一個真空開關觸頭的導磁部件形 成的石茲場形成》茲場回路對，在兩個真空開關觸頭之間形成既有水平磁場、又 有垂直f茲場且磁力線呈旋轉狀的旋轉磁場，有效降低了電壓分斷時的重燃可 能性，降低了電弧電壓，實現(xiàn)了有效滅弧，可以滿足高壓分斷的要求。
下面通過具體實施例并結合附圖對本實用新型做進一步的詳細描述。


圖1為本實用新型真空開關管具體實施例一的結構示意圖2為本實用新型真空開關管具體實施例一中觸頭主體的橫截面結構示
意圖3為本實用新型真空開關管具體實施例二中觸頭主體的側視結構示意
圖；圖4為本實用新型真空開關管具體實施例三中觸頭主體的橫截面結構示 意圖。
具體實施方式
本實用新型的真空開關管包括第一導電桿和第二導電桿，第一導電桿一 端設置有第一觸頭，第二導電桿一端設置有第二觸頭，第一觸頭和第二觸 頭封閉在一真空管體中并相對設置，第一觸頭和第二觸頭為圓柱體；第一觸 頭和第二觸頭分別包括沿相同方向延伸且相互鄰接組成觸頭主體的導電部件 和導磁部4牛；觸頭主體中導電部件和導磁部件形狀為陰陽魚配合；第一觸頭 和第二觸頭呈反對稱設置，即第一觸頭的導磁部對應第二觸頭的導電部件設 置，第一觸頭的導電部件對應第二觸頭的導磁部設置。下面通過具體實施例 詳細介紹本實用新型真空開關管的結構。
真空開關管實施例一
如圖1所示為本實用新型真空開關管具體實施例一的結構示意圖。該真 空開關管具有一絕緣外殼103，即真空管體。在絕緣外殼103上、下兩端分 別設置有上端蓋102和下端蓋109,在絕緣外殼103內設有兩個導電桿，分 別為第一導電桿1011和第二導電桿101。第一導電桿1011的一端設有第一 觸頭106,第一導電桿1011通過導向套1010滑動穿設在下端蓋109的通孔 之中，導向套1010固定設置在下端蓋109的通孔中，并在導向套IOIO上設 有通孔供第一導電桿1011滑動穿設，在第一導電桿1011外還套設有波紋管 108,第一導電桿1011通過波紋管108連接在導向套1010上。第二導電桿 101的一端設有第二觸頭105，第二導電桿101固定在上端蓋102上，并通過 螺釘固定連接在真空開關的開關框架上，保持靜止。第一觸頭106和第二觸 頭105相只寸設置。在第二觸頭105和第一觸頭106外還設有中間屏蔽罩104, 波紋管108與中間屏蔽罩104之間設有波紋管屏蔽罩，波紋管108因其可伸 縮性，所以可以保證第一導向桿1011運動時真空開關管的密封性。
上述結構的真空開關管，通過第一導電桿的運動，實現(xiàn)第二觸頭和第一觸頭的分合狀態(tài)，當需要接通電路時，第一導電桿沿著真空開關管的軸線朝
第二觸頭運動，最后第二觸頭與第一觸頭接觸，電路接通；當需要斷開電路 時，第一導電桿沿著真空開關管的軸線朝著遠離第二觸頭的方向運動，第二 觸頭與第一觸頭分離，從而達到斷開電路電流的目的。
在本實施例中，第一觸頭和第二觸頭均為圓柱體，且其相對設置的表面 上分別:i殳置有耐弧層。特別的是，兩觸頭中的導電部件和導磁部件形狀均為 陰陽魚配合。在相對設置時，第一觸頭的導磁部件對應第二觸頭的導電部件 設置，第一觸頭的導電部件對應第二觸頭的導磁部件設置，即第一觸頭與第 二觸頭呈反對稱設置。
第一觸頭和第二觸頭的觸頭主體中陰陽魚^f黃截面形狀可以相同，以第一 觸頭為例，圖2所示為本實用新型真空開關管具體實施例一中觸頭主體的橫 截面結構示意圖。如圖2所示，觸頭主體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10、左下區(qū)域20、 右上區(qū)域30和右下區(qū)域40。右上區(qū)域30分為鄰接左上區(qū)域10的第一右上 區(qū)域31和第一右上區(qū)域31以外區(qū)域形成的第二右上區(qū)域32。該左下區(qū)域20 分為鄰接右下區(qū)域40的第一左下區(qū)域21和第一左下區(qū)域21以外區(qū)域形成的 第二左下區(qū)域22。該第一右上區(qū)域31、左上區(qū)域10和第二左下區(qū)域22設置 導電材料形成導電部件，例如銅金屬。該第一左下區(qū)域21、右下區(qū)域40和 第二右上區(qū)域32設置導磁材料形成導磁部件，例如鐵金屬。
在本實施例中，第一右上區(qū)域31和第一左下區(qū)域21為半圓形，且第一 右上區(qū)域31半圓形的直徑邊與左上區(qū)域10鄰接，第一左下區(qū)域21半圓形的 直徑邊與右下區(qū)域40鄰接，兩半圓形的直徑長度均等于所在觸頭主體橫截面 的半徑長度，具體形狀如圖2所示，則導電部件和導^f茲部件形成了相互鄰接 配合的陰陽魚形狀。本實施例陰陽魚形狀的觸頭主體導電部件和導磁部件的 布局設計，能夠促進觸頭表面旋轉磁力線的形成，有助于提高真空開關管分 斷高電壓的能力。
在真空開關管工作的過程中，導磁部件在導電部件中通有電流時會產生磁力線，磁力線的分布趨勢是從陰陽魚較大的 一端流入陰陽魚較小的 一端。 在應用該真空開關管時，將兩個同樣結構的觸頭主體反對稱設置，導磁部件 的位置相反，兩個觸頭主體之間的距離小于觸頭主體橫截面周長的一半時， 則從較大端流入較小端的磁力線就會改變?yōu)榱魅肓硪挥|頭主體的導磁部件的 較小端，由此，在相對的兩個觸頭主體的觸頭表面之間就可以形成旋轉的磁 力線。此方案基于的原理是磁力線總是選擇最短的路徑分布。
在本實施例中，由于導磁部件的結構設計使得磁力線具有從環(huán)繞觸頭主 體外圍轉向流入另一觸頭主體的趨勢，能夠在兩觸頭主體間形成既有水平磁 場、又有縱向/f茲場的旋轉^磁場，并且，在開關分斷，兩觸頭主體之間的距離 逐漸增大時，縱向磁場仍然能夠得以維持。因而，采用上述結構設計的真空 開關管，能夠提供有效滅弧的縱向磁場，滅弧能力的提高，有利于降低電壓 分斷時的重燃可能性，降低電弧電壓，因而能夠滿足高壓分斷的要求，本實
施例的技術方案能夠達到分斷40. 5千伏以上電壓的能力，例如分斷55千伏、 72. 5千伏以及110千伏等電壓。
在本實施例中，由于觸頭主體內部的磁阻遠小于真空環(huán)境的磁阻，所以 當觸頭主體間距離小于兩觸頭主體相對的表面上的橫截面周長一半時，即能 夠實現(xiàn)形成縱向磁場的條件。兩觸頭主體相對較遠端的磁力線可以從觸頭主 體內部傳遞到兩觸頭主體相對的表面上。
真空開關管實施例二
如圖3所示為本實用新型真空開關管具體實施例二中觸頭主體的側視結 構示意圖。在本實施例中，第一觸頭和第二觸頭的觸頭主體均由數(shù)個片體依 次疊設組成，以第一觸頭為例，每個片體由導電片和導磁片鄰接組合構成， 數(shù)個導電片組成導電部件，數(shù)個導磁片組成導磁部件，導電片和導磁片的橫 截面形狀及其中的導電部件和導磁部件的結構關系可以采用上述實施例中的 技術方案，為陰陽魚配合，所有片體疊設在一起構成觸頭主體的外輪廓形狀， 如圖3所示。在第一觸頭和第二觸頭的觸頭主體之外還分別設置一圓柱形的 金屬殼體，使得觸頭裝設于該金屬殼體中以便組成為真空開關管。真空開關管實施例三
如圖4所示為本實用新型真空開關管具體實施例三中觸頭主體的橫截面 結構示意圖。在上述實施例二的基礎上，為使片體在熔化凝固前，導電部件 與導磁部件的相對位置固定，還可以進一步在導電片300和導磁片400上開 設貫穿數(shù)個片體的固定孔200,固定孔200中插設有固定柱100，如圖4所示， 且固定柱100的一端固定于金屬殼體內側的底部。固定柱100的材質可以與 導電部件材料相同，例如銅金屬。
本實施例的技術方案能夠簡化觸頭主體的生產制造，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導電部件和導磁部件輪廓的金 屬殼體中?？梢酝ㄈ氪箅娏鳟a生熱量來加熱，使片體內金屬熔化，降溫凝固 后分別形成導電部件和導^f茲部件。
最后應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非 對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的 普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行 修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不 使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求1、一種真空開關管，包括第一導電桿和第二導電桿，所述第一導電桿一端設置有第一觸頭，所述第二導電桿一端設置有第二觸頭，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置，其特征在于所述第一觸頭和所述第二觸頭為圓柱體；第一觸頭和第二觸頭分別包括沿相同方向延伸且相互鄰接組成觸頭主體的導電部件和導磁部件；所述第一觸頭和第二觸頭的觸頭主體中導電部件和導磁部件形狀為陰陽魚配合，即觸頭主體的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)域為直徑等于所述觸頭主體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，所述導電部件設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，所述導磁部件設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；所述第一觸頭的導磁部件與所述第二觸頭的導電部件對應設置，所述第一觸頭的導電部件與所述第二觸頭的導磁部件對應設置。
2、 根據權利要求1所述的真空開關管，其特征在于所述第一觸頭和所 述第二觸頭的觸頭主體分別由數(shù)個片體依次疊設組成，每個片體由導電片和導磁片鄰接組合構成，數(shù)個導電片組成所述導電部件，數(shù)個導磁片組成所述 導磁部件；所述第一觸頭和所述第二觸頭的觸頭主體分別設置于一圓柱形金 屬殼體之中。
3、 根據權利要求2所述的真空開關管，其特征在于所述導電片和導磁 片上開設有貫穿各個片體的固定孔，所述固定孔中插設有固定柱，所述固定 柱的 一端固定于所述金屬殼體內側的底部。
專利摘要本實用新型涉及一種真空開關管，包括分別設置在導電桿上的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置，兩觸頭為圓柱體；兩觸頭分別包括沿相同方向延伸且相互鄰接組成觸頭主體的導電部件和導磁部件；第一觸頭和第二觸頭中導磁部件和導電部件的橫截面形狀為陰陽魚配合；第一觸頭的導磁部件對應第二觸頭的導電部件設置，第一觸頭的導電部件對應第二觸頭的導磁部件設置。本實用新型兩個真空開關觸頭呈反對稱設置，使兩個真空開關觸頭之間形成既有水平磁場、又有垂直磁場且磁力線呈旋轉狀的旋轉磁場，有效降低了電壓分斷時的重燃可能性，降低了電弧電壓，實現(xiàn)了有效滅弧，可以滿足高壓分斷的要求。
文檔編號H01H33/66GK201256114SQ20082012284
公開日2009年6月10日 申請日期2008年9月28日 優(yōu)先權日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任公司