CN1003687B - 真空开关的接触装置 - Google Patents

Abstract

在一个具有轴向磁场触点的接触装置中，触点座（２）总是构成一个筒状腔室的侧壁，并且总是设有斜槽（１０）还盖有一个接触盘（４）。按照发明腔室装有一个用铁磁材料制成的成型体（１２至１６）具有基本上是筒状的外套，其外径不比腔室内径小得多。成型体（１２以及１６）在靠近轴线范围内至少对接触盘（４）构成一个空腔（１６至２０）。通过这种成型体（１２至１６）使触点直径范围的磁场分布较为均匀。

Description

真空开关的接触装置

发明涉及到一种真空开关的接触装置，这种装置的触点是同轴相互对置的，其触点座各构成一个相应筒状腔室的侧壁，在各触点座上形成有槽，各槽相对于筒状腔室的轴线做同方向倾斜，在座上装有接触片，以形成所述触点。这样一些触点形成一个共轴磁场。

已知的装置是通过在打开触点之间缝隙内一个共轴磁场来制止电弧电压的升高和与其相关的在真空开关内大的功率转移。为此可以设置一个围绕开关腔室的筒状线圈，这个线圈与开关触点在电气上是串联的并且形成一个依靠电流的轴向磁场，磁场则通过触点之间的缝隙。为了提高触点缝隙内的磁场强度，线圈可以做成多层的。然而制造这样的真空开关却需要一笔较大的费用。

因此在接触装置的结构型式中就有一种具有两个同轴彼此对置并且基本上是筒状的触点，其触点套做成螺旋线，螺旋线在两个触点上有相同的旋向并且待接通流过其中的电流是同方向的。通过类似扭杆的触点套筒得到一个电流方位角分量，这个分量就在触点之间产生一个轴向磁场，其磁场使电弧呈弥散形状。为了集中这个在触点孔隙内形成的磁场，可以在各个触点内装一个铁磁材料制成的同轴铁心。通过这些铁心使一个磁场集中在触点缝隙内，磁场从触点轴线开始沿径向逐步减弱（西德公开说明书DE-OS3112009）。

在另一种已知的接触装置结构中配置有在大致呈凹圆形扁平罐状触点，其触点座均围绕一个筒状腔室作为侧壁，各腔室均用一个接触片来覆盖。这个轴向磁场是通过触点座内面对轴线倾斜的斜槽得到的，而在两个触点内旋转方向是相同的。接触片与触点底部之间配置有一个支承体，基本上可以由铁磁材料制成的薄板径向配置而成。因此这种支承体还可以在靠近轴线的触点范围内促进磁场集中（西德公开说明书DE-OS3227482）。

发明的任务主要在于提供一种上述类型的改进的接触装置，通过特殊结构特征在触点打开时在其之间形成一个宽的均匀磁场。

发明的基础是认识到必须要避免在靠近轴线的范围内集中磁场，本发明提供一种具有同轴相互对置的触点的真空开关，包括：触点座，每个触点座形成相应筒状腔室的一个侧壁，在各触点座上形成有槽，各槽相对于筒状腔体的轴线做同方向倾斜，设在座上的接触片构成所述接点，每个腔体包括一个铁磁材料制成的成型体具有大体圆筒状的外形，成型体的外径略小于腔室内径，至少在邻近筒状腔室轴线的区域，在成形体和接触片之间由成形体凹进的空隙构成一个空腔。用这种结构可以在打开的触点之间沿径向得到一个宽的均匀轴向磁场，其范围直至靠近触点的边缘。可以通过铁磁成型体在径向直至触点的边缘得到一个加强磁场，得到一个大体均布在触点直径上的磁场。为了形成空腔，成型体在其朝向接触片的端面中心范围内设置一个凹部，在该处其横截面的截面边缘沿轴向形成一条曲线或者也可以呈阶梯形。此外空腔可以由一个孔组成，孔内在必要时还可以配置一个非磁性材料的附加支承件。

通过缩小接触片下面的铁磁成型体外径就可以排除由于与开槽的触点座内壁接触而形成的一种分电流。通过一个绝缘，最好是绝缘扁环，就可在触点座、触点底部这一侧形成一个机械上稳定的、电气上绝缘的成形体支架。

此外一个配置在中心的支承体可以连接接触片与成型体的凹面一侧。因此可以承受施加在接触片和触点座上的力。还可以设置一个做成环圈的成型体，这种成型体最好可以围绕一个支承体并且可以在必要时用一个隔电的中间衬垫把成型体与触点底部分隔开。

通过减小面对铁磁成型体内径的支承体直径就可以使支承体和成型体在一个较窄的范围内来限制导电接触。通过这些结构特征可以制止成型体作为电分流器作用于作为线圈起作用的开槽触点座上。

要抑制涡流可在成型体上设置径向槽。成型体在其朝向触点底部的端面可以至少设置一个垫圈形的凸台，用作在触点底部上的支承面。因此经由接触片把作用在成型体上的力传递到触点底部上并在此同时限制经由成型体的分路电流。成型体朝向接触片的一端可以设置一个凸缘式扩展部，其突出部进入到触点座上一个相应的空隙内。由此使成型体得到一种机械上的固定。在一个特别的结构型式中这种凸缘式扩展部可以突出进入到触点座内很深，从而使磁场即使在触点边缘的范围内仍可大为增强。

现参照附图详细描述本发明真空开关的实施例，附图仅做举例用。其中：图1示有一个触点的一种结构形式，其成型体上设有一个空隙，其横截面一边则构成一条曲线。图2示一种结构型式，成型体设置有一个阶梯形的空隙，还设置有一个凸缘式的扩展部。图3示一种成型体，在其空腔内装有一个支承体。图4示一种结构型式，设置有一个环形成型体。图5示意地说明一个具有另一种成型体结构的触点。图6是本发明的真空开关产生的磁场分布曲线图。图7示意地表示成型体与曲线图的配置。

在按图1的结构型式中，一种真空开关用的触点基本上是由一个空心的筒状触点座2、一个接触片4和一个触点底部6组成，触点底部被固定在一个做成柱销形状的导流件8上。触点座上设有相对于触点轴线倾斜的槽，使其槽间部分各构成一个电流的线圈部分。这些槽10与接触装置另一个图上未示出的触点的槽是同方向倾斜的，因此在触点内和打开的触点之间形成一个轴向磁场。

触点座2构成一个空心的筒状腔室的侧壁，该腔室图上未详示出，腔室内配置有一个铁磁成型体12，这个成型体在其朝向接触片4的一端用一个凹进空隙来构成一个空腔。受这种成型体的影响，轴向磁场在径向上延伸，从而使磁场能大致均匀地分布在触点的直径上。空隙可以做成诸如空心锥体或空心球体的截面。

按照图2的一种接触装置结构型式，设置有一个成型体13，其朝向接触片4的一端设有一个空隙构成空腔17，空腔从轴线朝径向扩展呈阶梯形。成型体13在其朝向接触片4的一端设置有一个凸缘式的扩展部23，突出进到一个相应的未详示的触点座2的空隙内，并且用作成型体的支架。成型体13的高度H略小于由触点底部6和触点座2所形成的盆深T。此外成型体13的外径还可以配置成略小于触点座2的内径。所以在这种结构型式中实际上排除了经由成型体13的分电流。

按照图3设置有一种成型体14，这种成型体构成一个空腔18，其内配置有一个至少是导电不良和非磁性材料制成的支承体26。这种成型体14在其朝向触点底部6的一端设有环形的突起部24，用作在触点底部6上的支承件，并且相应地减小了成型体14在底部6上的支承面。因此也就大大减小经由成型体14的分电流。

在按照图4的结构型式中设置有一种大致为环形的成型体15，这种成型体最好还可以围绕一种附加支承体27。这种支承体由非磁性材料组成，诸如由不锈钢组成并且在必要时可用隔电材料，诸如陶瓷制成。经由成型体15的分电流可以用一种做成垫圈形状的隔电中间衬垫28来制止。支承体27的外径略小于成型体15的内径，因此与支承体27和成型体15的导电接触就被限制在接触片4的下面一个较窄的范围内。成型件15的凸缘或突起部23还突出进到触点座2内，从而使轴向磁场即使是在触点外缘范围内也有增。由非磁性支承件27形成的分电流约只占总电流的5%。

在按照图5的结构型式中，一种真空开关用的触点基本上是由空心筒状触点座2，接触片4和触点底部6组成触点底部固定在做成柱销形状的导流件8上。触点座2装置有槽10。

触点座2构成一个腔室的侧壁，侧壁则围绕一个空腔20并装有一种铁磁成型体16，这种成型体基本上做成碟状的，但在靠近轴线的范围内设置有一个凸台34。通过这个凸台34在靠近轴线的轴向磁场范围内形成一个缩小的“极靴距”，借此使其触点表面的电流负荷较均匀，从而得一种其接通性能有相当提高的接触装置。在成型体16轴向的前和后各配置一个支承体36以及37，这些支承体由导电性不良的非磁性材料制成，诸如由不锈钢制成。

与触点底部6连接的最好是柱形的支承体36其尺寸可以适当地加以确定，使其轴向电流方向的电阻和起轴向磁场线圈作用的触点座2的电阻Rsp相比是大的。为此设置支承体36的自由长度L₁，要满足的条件是，L₁应比π/4·σ·d·Rsp大得多。式中σ是支承体36的导电率而d则是其直径。选用一种由铬镍钢制成的支承体36，其电导率σ＝1.4Sm/mm、一个直径d＝13毫米以及一个线圈电阻Rsp＝2，3μΩ，必需使L₁比0.43毫米大得多。在按照图5的结构型式中具有一个触点，其外径例如为2rk＝100毫米，长度L₁用13毫米满足这个条件。同时支承体36经过长度L₁的电阻为70μΩ，致使通过支承体36流动的电流比总电流的3%还小，因此可以用来形成轴向磁场的电流占总电流的97%以上。

在图6的曲线图中绘有在打开的触点之间缝隙内形成的轴向磁感应Bz比上安培、匝数I、W，以μT/（A、W）计，与半径r的关系。借助于具有靠近轴线凸台34的成型体16得到一个磁场分布曲线，就如所制曲线示出。一种无凸台34的成型体其磁场分布曲线在靠近轴线范围内用虚线示出。因此要是成型体16具有靠近轴线的凸台34就可以在打开的触点之间得到一个均布的磁场。

从图7可知两种按图6带有和不带凸台34的成型体16的相应的成型剖面和其在曲线图上的配置。

在按照本发明具有成型体12至16的接触装置的实施例中，槽10的倾斜角度可按比没有铁磁成型体的结构型式小来选取。与此相应的是可以减少制造槽10的费用。制造铁磁成型体12-16和绝缘环圈28的费用可得到部分补偿。

Claims (11)

1、真空开关的接触装置，这种装置的触点是同轴相互对置的，每个触点座（2）分别构成一个筒状腔室的侧壁，在触点座内设有相对于筒状腔室的轴线作同方向倾斜的槽，在触点座上设有形成所述触点的接触片，其特征在于腔室装有一个用铁磁材料制成的成型体（12至15），具有基本上是圆筒状的外形，成型体的外径不比腔室内径小得多而且成型体在靠近轴线范围内至少对接触片（4）构成一个由成型体（12）凹进的空隙构成的空腔（16至19）。

2、按权利要求1的接触装置，其特征在于成型体（13）在其朝向接触盘（4）的一端设有一个凸缘（23）。

3、按权利要求2的接触装置，其特征在于成型体（13）的高度（H）略小于腔室的深度（T）。

4、按权利要求1的接触装置，其特征在于成型体（14）朝向触点（6）底部的一端设置有突起部（24）。

5、按权利要求1的接触装置，其特征在于在靠近轴线的空腔（18、19）范围内设置有一个支承体（26、27）。

6、按权利要求5的接触装置，其特征在于支承体（26、27）是由至少是导电性不良的非磁性材料制成。

7、按权利要求6的接触装置，其特征在于支承体（27）的直径在其高度的一个主要部位上略小于成型体（15）的内径。

8、按权利要求1的接触装置，其特征在于设置有一个空心的筒状成型体（15）。

9、按权利要求1接触装置，其特征在于成型体（15）与触点底部（6）之间设置有一个隔电的中间衬垫（28）。

10、按权利要求1的接触装置，其特征在于成型体（12至15）设置有一些径向槽。

11、按权利要求1的接触装置，其特征在于腔室装有一个用铁磁材料制成的成型体（16），其朝向接触片（4）的表面设置有一个空隙，所述表面在靠近轴线范围内有一个凸台（34），并且用导电性不良的非磁性材料制成的两个支承体（36，37）在轴向连续配置，使一个在成型体（16）的前面另一个在成型体（16）的后面。

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