CN102077311A - 中压或高压开关装置组件的电极部件及其制造方法 - Google Patents

中压或高压开关装置组件的电极部件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种如权利要求1、9和10的前序部分所述的低压、中压或高压开关装置组件。为了确保在这种情况下产生的热更好地对流消散到外部,本发明在这种情况下提出了圆柱形壳形式的热传导的传热元件,其设置在真空断路器室、触点固定架和封装壳之间,传热元件的内表面靠置于真空断路器室和触点固定架上,并且传热元件的外表面靠置于封装壳的内表面上。此外,提出一种传热器,其可以由热传导塑料利用注塑或模制复合物生产工艺制成。这然后可以通过开口连接到该电极部件。另外的选择是在用封装复合物封装组件之前安装这些传热器,并且然后也将它们浇铸在组件中。

Description

中压或高压开关装置组件的电极部件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1、9和10的前序部分所述的用于中压或高压开关装置组件的电极部件及其制造方法。
背景技术
用于中压或高压开关装置组件的电极部件必须具有高载流能力。在这种情况下,接触电阻保持尽可能低。然而,即使当接触电阻限低的时候,在连接状态(载荷情况)下流入的高电流也可能产生大量的热能。这些热能必须以适当的方式消散。
由于涉及到此类电极部件电介质气密密封的原因,真空断路器室通常由具有很低导热率的陶瓷构成,并且大多数热能通过供电线路(通常由铜材料构成)消散到室外,并且集中到这个区域。真空断路器室被整个封装在电绝缘封装壳中。该封装壳的电绝缘特性当然也同样地减少了传热。
发明内容
因此本发明的目的是改进该一般类型的电极部件及其制造方法,从而使得产生的热更好地对流消散到外部。
就根据权利要求1的前序部分的电极部件而言,根据本发明由权利要求1的特征部分实现所述的目的。
在从属权利要求2到8中详细说明另外的有利的改进。
就方法而言,由权利要求9的特征部分实现根据本发明所述的目的。
在这种情况下,本发明的实质在于,电绝缘或导电的并因此热传导的传热元件,其为圆柱形壳形式,设置在真空断路器室和封装壳之间,传热元件的内表面靠置于触点固定架上,该触点固定架从此处传递热流,使得通过传热元件的外表面,封装壳内表面上的热传导可以在大面积上传送到绝缘材料上。该触点固定架将热流从真空断路器室的两条供电线路中的一条向外消散,并且将额定电流经由这些连接传递到外面,与电极部件接口,由此处传递该热流,使得通过传热元件的外表面,封装壳内表面上的热传导可以在大面积上传送到绝缘材料上。这意味着,热耦合元件位于金属部件和绝缘体之间,其由热传导材料制成。
热传导元件还可以适合于注塑并且将在第二模制过程中被嵌入。
与现有的类型相比,其中真空断路器室直接地封装在封装复合物中或用注塑复合物封装,圆柱形壳形式的热传导的传热元件现在将在触点固定架和封装壳之间传热,电流和热传输从真空断路器室主要传到热传导的传热器元件,从而经由壳的外表面传到电极部件材料。这个措施产生了较大的并且特别有效的传热中间层。这有效地增加了从内部向外传输的热功率,并且也扩大了电极部件外侧上的传热器面积。
在另外的有利的改进中,圆柱形壳形式的传热元件的外表面被折叠。这也显著地增加了封装壳一侧上用于传热的有效面积。
作为对此的替换,圆柱形壳形式的传热元件的外表面可以成波纹状或被粗糙化。
在一个有利的改进中,圆柱形壳形式的传热元件可以由金属构成,优选由铜或铜合金构成或作为对此的代替构成,由铝或铝合金构成,或者由为此目标能充分地传导热的陶瓷构成。
另外的非常有利的改进在于,圆柱形壳形式的传热元件由导电塑料(填充的或者未填充的)制成。部分层可以是电绝缘的。这使得能够产生导热率梯度。
在另外的改进中,圆柱形壳形式的传热元件由两组分的材料形成为多层的,其中外部的材料组分具有高导热率,并且内部的材料组分具有低热导率。
就用于生产电极部件的方法而言,本发明的实质在于,真空断路器室和/或相应的触点固定架在被封装在外部的封装壳中之前设有圆柱形壳形式的传热元件,该传热元件安装到真空断路器室的外表面上,然后也围绕有或挤压地涂覆有封装壳复合物。
另外的有利改进在其它的从属权利要求中详细地说明。
附图说明
本发明的一个示范性实施例将在下面的文字中更详细描述,并示出在附图中。
附图示出了本发明的示范性实施例,其示出电极部件被用于中压或高压开关装置组件中,除此之外对其没有示出任何更多的细节。
具体实施方式
真空断路器室被设置在该电极部件内,真空断路器室中设置有至少一个动触点、并且因此如果需要的话也设置有静触点。
该真空断路器室被嵌入在封装壳中,该封装壳或者由环氧树脂封装、注塑成型或压模形成,或者由封装复合物(聚氨酯、硅树脂等)形成。
真空断路器室的材料通常由陶瓷构成,并且在端部也集成了金属盖。为了将热消散到外面,一方面设有封装材料的该壳表面,另一方面设有散热器形式的传热器,后者例如被设置在电极部件上或被设置为邻近于电极部件,并且从外面设置。
然而,来自内部的热流无论如何必须通到外部。根据本发明的圆柱形壳形式的传热元件能用于并且被用于这个目的。这也被封装在热传导的金属片或薄膜形式的电极部件中。
根据本发明的传热元件可以由金属构成,或者由具有用于所期望目的的足够导热率的塑料材料构成。
然而,该传热元件也可以由多层的复合材料或者由金属涂层的塑料形成,该复合材料由导电和电绝缘的塑料构成。该传热元件也可以使用压塑或注塑工艺生产,并且通常可以在适当的点被引入。另一方案为将传热元件也直接地封装在电极部件中(甚至没有任何间隙)。
在这种情况下该图示出了具有传热元件的电极部件的制造,其优选地但不排他地由铜片制成,因此导致将热从接触连接片经由例如真空断路器室的元件传递到真空断路器室的陶瓷材料的能力。该目标为将在接触连接处产生的热″大面积″分布到铸塑树脂部分,以便通过对流散热到外部。
此外,真空断路器室陶瓷(Al2O3)的导热率高于(SiO2)(廉价的环氧填料)的导热率,并且也进一步以适当的形式传送热流,因此使得从电极部件到周围区域传送更大的能量流成为可能。
总的说来,由此带来的优点有:
传热面积以及封装工艺方面有显著的改进;完全封闭的电极部件可以连同传热元件在一个步骤中生产出来。这既可以使用浇铸和铸塑树脂工艺,也可以使用注塑工艺来完成。
因为传热元件不必是由铜或铝构成的″金属块″生产,而是由金属片或薄膜生产,或者作为注塑部件生产,这导致相当程度地降低了传热元件的组件成本。
可以实现显著更复杂的传热元件的几何结构,由此通过对流改善传热。
传热元件可以由两种不同的材料构成,使用两组分工艺生产,两组分工艺为:在这种情况下,具有相对高的导热率(例如也能导电)的塑料1首先被挤压涂覆有具有低导热率的材料2(塑料,例如也可以为不导电的)。同样可以由具有低导热率的塑料(未填充的或填充的)制成材料1和由更高导热的塑料制成材料2。
处于绝缘原因,该传热元件也可以设有塑料涂层。这对于设计成“电绝缘”的传热元件来说是不需要的。(在这种情况下,塑料可以填充有C、Al2O3或者AlN)。
这使得传热元件能既被安装到电极部件的固定触点的装配区域,又被安装到电极部件的开关接触区域,然后被拧上,和/或然后也被完全地封装。因此可以利用封装工艺生产相当紧凑的电极部件,并且该电极部件适用于高额定电流。
如果使用传热元件,那么整个组件的重量也可以减小。此外,该传热器还可以用在邻近于柔性带或移动的电流传输活塞(current transmission piston)(或对应的插座)的区域中,同时对组件的机械特性影响很小。
如果导电箔或带(也由两个或更多个层形成)被插入到电极部件中,那么热可以“在大面积上”传递到电极部件。总的说来,这使得更大的能量流被向外传递到周围区域。

Claims (13)

1.一种低压、中压或高压开关装置组件的电极部件,具有封装在外部封装壳中的真空断路器室,由复合材料构成并且在两端由金属盖元件封闭,
其中,圆柱形壳形式的热传导的传热元件被设置在真空断路器室、触点固定架和封装壳之间,其中传热元件的内表面靠置于真空断路器室外表面和触点固定架上或附近,并且传热元件的外表面靠置于封装壳的内表面上或位于封装壳内。
2.如权利要求1所述的电极部件,其中,圆柱形壳形式的传热元件的外表面被折叠。
3.如权利要求1所述的电极部件,其中,圆柱形壳形式的传热元件的外表面成波纹状。
4.如权利要求1所述的电极部件,其中,圆柱形壳形式的传热元件的外表面被粗糙化。
5.如权利要求1-4之一所述的电极部件,其中,圆柱形壳形式的传热元件由金属构成,优选由铜或铜合金构成。
6.如权利要求1-4之一所述的电极部件,其中,圆柱形壳形式的传热元件由铝或铝合金构成。
7.如权利要求1-4之一所述的电极部件,其中,圆柱形壳形式的传热元件由热传导的塑料构成。
8.如权利要求1-4之一所述的电极部件,其中,圆柱形壳形式的传热元件由两组分、三组分或多组分的材料形成为多层的,其中外部的材料组分具有高导热率,并且内部的材料组分具有低热导率。
9.一种用于生产低压、中压或高压开关装置组件的电极部件的方法,所述电极部件具有封装在外部封装壳中的真空断路器室,由复合材料构成并且在两端由金属盖元件封闭,
其中,所述真空断路器室被封装在外部封装壳中之前设有传热元件,所述传热元件被装到真空断路器室的外表面上,然后也围绕有或挤压地涂覆有封装壳复合物。
10.一种用于生产低压、中压或高压开关装置组件的电极部件的方法,所述电极部件具有封装在外部封装壳中的真空断路器室(配备有陶瓷或玻璃绝缘体),由复合材料构成并且在两端由金属盖元件封闭,
其中,使用注塑、浇铸或模制复合物工艺生产由热传导的塑料构成的传热器,传热器然后也被封装在该封装壳复合物中,或者在封装之后通过开口被拧到所述电极部件上,在这种情况下,该塑料也能够填充有填料。
11.如权利要求10所述的电极部件,其中,随后施加的传热器通过粘合剂紧密地连接到该电极部件,从而产生电紧密接合。
12.如权利要求10或11所述的电极部件,其中,随后施加的传热器通过螺纹连接连接到该电极部件,同时一个或更多个内部组件经由螺纹接头连接到该电极部件。
13.如权利要求10到12之一所述的电极部件,其中,随后施加的传热器通过密封系统被O形圈、平面环形密封件等紧密地连接到电极部件,同时产生电紧密接合。
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