CN1154138C

CN1154138C - 具有用于纵向磁化的磁部件的真空断路器的电极装置

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Publication number: CN1154138C
Application number: CNB981271375A
Authority: CN
Inventors: ¸; 奥富功; �˱�Т; 关经世; 大岛岩; 本间三孝; 染井宏通; 内山工美; 丹羽芳充; 渡边宪治
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 2004-06-16
Anticipated expiration: 2018-12-16
Also published as: EP0924729B1; US6080952A; JP2862231B1; DE69831386T2; DE69831386D1; CN1224910A; EP0924729A3; JPH11176299A; EP0924729A2

Abstract

本发明披露了一种用于通断电路的真空断路器的电极结构，包括：一对触头部件，用于通过使触头沿着预定方向彼此相对运动而使触头相互接触和分开；一对导电杆，分别和所述一对触头部件相连，用于对触头部件提供导电通路；以及具有磁本体的磁化装置，用于在触头部件之间产生平行于预定方向的磁场，所述磁本体由铁合金构成，所述铁合金包括按重量计算0.02到1.5%的碳和铁，磁本体包括至少一对磁部件，所述磁部件的一个被设置在所述一对触头部件的一个上，并且另一个磁部件被设置在另一个触头部件上。铁合金还包括至少锰和硅之一。

Description

具有用于纵向磁化的磁部件的真空断路器的电极装置

本发明涉及一种具有改进的遮断性能的真空断路器的电极装置，尤其涉及一种具有磁部件的真空断路器的电极装置，所述磁部件用于在一对用来接通和断开的触头部件之间产生纵向磁场。

图1所示的真空断路器一般包括真空壳体1，其具有绝缘的壳体2，壳体2具有两个敞开部分的端部，利用盖3a，3b封闭，还包括一对电极。所述成对的电极包括触头4和5，它们被相互面向地设置在真空壳体1中，和导电杆6和7，其分别通过盖3a，3b被插入真空壳体1内。触头4和5被分别提供在导电杆6和7的端部。一个导电杆7通过操作机构(未示出)可以沿轴向运动，使得一个触头(以后叫做“定触头”)4可以和另一个触头(以后叫做“动触头”)5接触和释放。

在盖3a和导电杆7之间提供有一个波纹管8，用于保持真空壳体1内的真空度，同时又允许导电杆7沿轴向运动。标号9是一个这样提供的屏蔽，使得其包围触头4，5和导电杆6，7。

真空断路器一般在两个触头相互接触时被激励。在这种状态下，当导电杆7沿箭头M的方向运动时，动触头5和定触头4分开，并在触头4、5之间产生电弧。该电弧通过从阴极例如动触头5产生金属蒸汽而得以维持。当触头相互分开一段距离时，电弧不能被维持，没有电流流过，并且停止产生金属蒸汽，借以完全遮断电路。

如果要被切断的电流很大，则由于由电弧本身产生的磁场和由外部电路产生的磁场之间的相互作用，在触头4，5之间产生的电弧便成为极不稳定的状态。结果，电弧在触头的表面上运动，并被向着触头的端部或圆周部分偏移。这些有电弧的部分被局部加热，释放出大量的金属蒸汽，使得真空壳体1内的真空度降低。因而使真空断路器的断路特性变劣。如果触头被整体地形成在电极上，电弧可能会在电极表面上运动。

为了避免断路特性变劣，已经提出，例如，(a)一种电极结构，其中触头表面具有较大面积；(b)一种电极结构，其中在触头表面上或者在电极表面上提供螺旋槽使电弧旋转；以及(c)如图2所示，借助于流过线圈电极10和10’的自身电流的圆周分量对触头之间的间隙施加和电弧平行的纵向磁场，线圈电极10和10’分别被提供在触头4，5的后面。

在上述(a)的电极结构的情况下，如上所述仍然产生偏移的电弧。结果，触头(电极)被局部熔化而产生更多的蒸汽，可能使得不能切断电路。

在上述(b)的电极结构的情况下，也不能在触头的整个面积上均匀地流过电流，因而发生和(a)相同的情况。

在上述(c)的电极结构的情况下，如果电流流过触头后面的线圈电极，在触头之间沿垂直于触头表面的方向产生磁场。在遮断操作期间，在两个触头之间产生的电弧受到纵向磁场的约束。电弧的分布和触头之间的磁力线相同。然而，这种分布不需要是均匀的和平行的。此外，发生电弧不垂直于触头表面发射的现象，即使从触头之间的空间移动到各个触头的端部附近的外部，因而，不能实现期望的断路特性。

如上所述，对触头和其上提供有触头的电极结构尝试了各种改进。然而，其中的一些提供了不好的断路特性，其它一些则使成本增加。

根据这些问题，因此，本发明的目的在于提供一种真空断路器的电极结构，其能够以最佳的方式控制触头部件之间的磁场分布，因而提高断路特性。

本发明的另一个目的在于，提供一种真空断路器的电极结构，其中具有磁装置，用于在用来实现电路通断的一对触头部件之间产生合适的纵向磁场。

本发明的另一个目的在于，提供一种真空断路器的电极结构，其中具有磁装置，所述磁装置不会使其承受高电压的能力下降，并阻止限制频率增加，同时改善耐弧性能。

为了实现上述目的，按照本发明的用于通断电连接的真空断路器的电极结构包括：一对触头部件，用于通过使触头沿着预定方向彼此相对运动而使触头相互接触和分开；一对导电杆，分别和所述一对触头部件相连，用于对触头部件提供导电通路；以及具有磁本体的磁化装置，用于在触头部件之间产生平行于预定方向的磁场，所述磁本体由铁合金构成，所述铁合金包括按重量计算占0.02到1.5％的碳和铁，其中磁本体包括至少一对磁部件，所述磁部件的一个被设置在所述一对触头部件的一个上，并且另一个磁部件被设置在另一个触头部件上。

按照本发明的一个方面，碳作为颗粒被包含在磁本体的铁合金中，颗粒的平均颗粒直径为0.01到10μm。

按照本发明的另一个方面，磁本体的铁合金还包括至少锰和硅之一。

按照本发明的另一个方面，所述一对触头部件由导电材料构成，其中包括导电成分和耐弧成分，其中的导电成分全少是铜和银之一，并且耐弧成分从一个组中选择，所述的组包括Ti，Zr，V，Nb，Ta，Cr，Mo，W，它们的碳化物和硼化物，并具有1500℃或更高的熔融温度。

按照本发明的另一个方面，所述一对导电杆沿所述预定方向对准，所述触头部件中的每一个具有接触表面，在其上触头部件实现接触，并且接触表面垂直于预定方向。

每个磁部件可以具有这样的形状，使得当磁部件被周向磁场磁化时，在磁部件中沿着磁场产生开环磁通。

所述一对触头部件的每一个可以具有至少一个导电销，其沿着平行于所述预定方向和触头部件相连，并且从导电销产生使磁部件磁化的周向磁场。

按照本发明的真空断路器的电极结构相对于现有技术的特点和优点，通过结合附图对其优选实施例的详细说明，将看得更加清楚，附图中相似的部件用相同的标号表示，其中：

图1是常规的真空断路器的结构示意图，用于说明真空断路器的基本结构；

图2是其中使用线圈的另一种常规的真空断路器的示意的侧视图；

图3是用于制造按照本发明的真空断路器的成对的电极的一个例子的拆开的透视图；

图4是按照本发明的真空断路器的电极的另一个例子的拆开的透视图；以及

图5是按照本发明的真空断路器的电极的另一个例子的拆开的透视图。

下面详细说明本发明。

在真空断路器触头之间产生的电弧可以通过产生平行于纵向的磁场进行控制。此处的纵向指的是在触头之间电流流动的方向(和上述的类似，以后称为“纵向磁场”)。如上所述使用线圈的真空断路器被设计用于通过线圈流过电流而在触头之间产生纵向磁场。然而，已经发现，存在一个合适的纵向磁场，用于提供耐弧性好的真空断路器，因而需要产生这种磁场。换句话说，需要调整在触头之间产生的纵向磁场的分布或磁通密度的分布。特别是，需要使触头的圆周比其中心具有较高的磁通密度。为了调整纵向磁场的产生，提供一种磁场产生装置是有效的，其中使用磁材料作为产生纵向磁场的装置。

例如，在设置有线圈的真空断路器的两个触头的每一个上，沿着触头的外圆周部分提供一个环形磁部件，其中线圈如此设置，使得线圈的轴向对应于真空断路器的纵向，此时，在通过来自线圈的电流产生的磁场中，在触头的外圆周部分附近磁通密度较高，因而在一对相邻的磁部件之间可以获得增强的纵向磁场。

此外，可以不使用线圈而使用磁部件可以由垂直于真空断路器的纵向的方向的磁通产生纵向磁场。

如果一个磁体位于磁场中，它便按照外部磁场的强度和磁材料的导磁率被磁化。如果由磁化产生的磁通在磁本体中提供的不是闭合的而是敞开的环路，那么在磁通被终止的磁体的远端将作为磁极。利用这些特点，如果磁体被合适地设置并被围绕真空断路器的电极而产生的磁场磁化，则可以产生纵向磁场并根据需要进行调整。图3到图5用于说明这种类型的真空断路器的结构的例子，并表示真空断路器的一对电极中的一个电极。

图3到图5中的所示的电极和另一个相同的电极构成一对电极，用于构成图1所示的真空断路器。在图3到图5中，磁体被沿纵向流过的电流产生的周向磁场磁化，并在磁体中沿着磁场产生开环磁通，借以形成磁极。磁通以这样方式设置，使得当电极的一对触头接触时，一个电极的磁体的北极(N)(或南极(S))位于靠近另一个电极的磁体的南极(或北极)，因而在其间产生纵向磁场。

在图3中，电极11包括导电杆12，盘形触头部件13，提供在导电杆12上的盘部件14，在盘部件14的一侧以90度间隔形成在触头部件13的圆周部分上的4个柱形载流销15，和磁部件16。磁部件16被安装在导电销15当中，并被保持在触头部件13和盘部件14之间。电流从导电杆12经盘部件14通过载流销15经过触头部件13流过。磁部件16包括圆的中心部分17，其直径小于两个对角的载流销15之间的距离，4个凸出部分18从中心部分17沿径向凸出。如果磁部件16被安装在载流销15中间，使磁部件16的各个凸出部分18靠近载流销15，通过流过载流销15的电流在载流销15周围产生的周向磁场在凸出部分18的区域中的磁部件16便被磁化，在每个凸出部分18形成一个开环。利用上述结构，如果一对电极彼此面向地设置，则电极的磁部件16通过薄的接触件13彼此相邻。如果电流以这样方式承载，使得一个磁部件的凸出部分局部地和另一个磁部件的凸出部分重叠，则在这两个磁部件之间产生纵向磁场，其从一个电极的一个磁部件的北极朝向另一个电极的磁部件的南极。

图4所示的电极21除去磁部件16a的形状和图3的不同之外，其余和图3相同。磁部件16a的凸出部分18a以钥匙的图案从中心部分17a螺旋式地伸出。凸出部分18a的形状比图3的形状更适合于产生围绕载流销的磁场，因而可以产生更强的磁场。

在图5所示的电极31中，形成具有4个U形缺口32的磁部件16b，其被提供在和触头部件13相同尺寸的盘上。图5所示的其它部件和图3的相同。如果磁部件16b被安装在盘部件14上，则载流销15被插入磁部件16b的缺口32内，由流经销15的电流产生的磁通由缺口32形成开环磁通。在每个缺口32的的侧面上形成两个磁极。如果一对电极被面向地设置，并且一个磁部件的缺口不和另一个磁部件的缺口重叠而是相邻，则形成从一个磁部件到另一个磁部件的合适的纵向磁场。

虽然图3到图5所示的电极11，21和31中使用4个载流销15，但是载流销的数量可以适当地改变。不使用载流销也能产生纵向磁场。例如，在图1所示的一对电极的每个的触头部件的后表面上(和用于提供电连接的接触表面相反的表面)围绕导电杆可以提供形成环形电弧的磁部件。所述的一对电极被这样设置，使得一个电极的磁部件的一端相应地面对另一个电极的磁部件的另一端。结果，可以形成从一个磁部件的一端朝向所述另一个磁部件的所述另一端的纵向磁场。

上述的磁部件被这样形成，使得提供具有高的磁通平行度的并和触头表面垂直的纵向磁场，以便有助于增强真空断路器的断路特性。为了即使在小电流下也能获得所需的磁通密度，磁部件由高导磁率的材料制成，其最好具有不小于0.5Wh/m²的饱和磁通密度。

按照本发明人的研究，用于制造磁部件的磁材料的成分及其类似因素会引起真空断路器的断路特性、耐压性能和产生电弧的性能的改变。其原因不清楚，不过，据认为材料的可加工性和机械处理性、物理性能例如强度，以及化学性能例如蒸发都可直接影响这些特性。

在各种磁材料当中，纯铁具有优异的导磁率。不过，由于高的展曲性，纯铁不具有足够的机械可加工性。此外，纯铁的强度低，不足以用作真空断路器的材料。在这方面，呈现足够的强度和可加工性的铁和其它元素的合金可以很好地被采用。

作为对各种合金研究的结果，本发明人已经发现，按重量含有0.02到1.2％的碳的铁合金作为真空断路器的材料是优异的。如果用作真空断路器的磁部件，按重量含有0.02％或更多的碳的合金具有好的物理性能，例如可加工性，而按重量含有1.2％以上的碳的合金具有较低的断路特性和较差的电压承受特性，此时产生局部集中的电弧。

此外，Fe-C-Mn合金，Fe-C-Si合金，Fe-C-Mn-Si合金，其中按重量含有0.1-2.0％的锰和/或按重量含有0.01-5.0％的硅可被用作真空断路器的磁材料。铁是容易氧化的元素，而碳、锰和硅和铁结合之后具有减少对铁的氧化的作用。因此，上述的铁合金含有较少的氧，使得在产生电弧时难于发生不需要的气体放电。这些类型的铁合金具有好的可加工性，因此可以获得没有毛刺的表面，毛刺容易引起使状态不稳定的电弧。

在这种铁合金中最好以颗粒状态含有碳，其平均颗粒直径为0.01-10微米。

在上述的实施例中，磁部件被提供在触头部件的后表面上。为了通过磁部件有效地在触头部件之间施加纵向磁场，磁部件最好靠近触头表面。为此，可以把磁部件埋入触头部件的后表面内。也可以通过整体地模制导电材料和磁材料构成局部用作磁部件的触头部件。如果使用图3-图5所示的载流销，磁部件需要作用在载流销产生的磁场上，因而不能完全埋入触头部件内。如果使用由线圈产生的纵向磁场，则可以完全把磁部件埋入触头部件内。不过，上述的铁合金具有高的电阻，并且用作电极的导电部分是不困难的(对其它的磁材料也是如此)。因此，需要考虑防止磁部件成为电极的连续性和导电性的障碍。

此外，如果使用其中饱和磁通密度的分布局部不同的磁材料，则磁通密度和触头表面上是不同的。使用这种特性可以调整在触头部件之间的磁通密度的分布，借以可以控制在触头表面上产生电弧的状态，从而使断路特性稳定。此外，可以处理要被切断的电流的改变，因而具有稳定的断路特性。

用作电极的触头部件可以由各种导电材料制成。最好触头部件的表面由包括导电成分和耐弧成分的材料制成。根据需要加入辅助成分。作为导电成分，至少使用铜和银中的一种。耐弧成分从一个组中选择，所述的组包括Ti，Zr，V，Nb，Ta，Cr，Mo，W，它们的碳化物和硼化物，并具有1500℃或更高的熔融温度。辅助成分至少是从Bi，Te，Pb，和Sb中选择的一种。

根据需要，可以通过调整触头的成分来控制电弧产生的状态。特别是，如果改变成分的密度，使得触头的外圆周比其中心部分的耐弧成分的密度较高，则可以改善电弧的状态。这种触头例如可以通过把触头部件分成具有不同成分密度的多个部分来制造，对于每个部分利用粉末材料形成坯块，组合各个部分的坯块，对其进行加热和烧结而使其结合。每个部分的坯块可以通过按照个部分的成分混合单一的材料粉末，从而制备材料粉末，并进行模制来制造。组合的坯块被加热并在等于或低于熔融温度下烧结。

此外，只对耐弧成分使用粉末材料，制成粉末坯块，每个具有按照成分密度的空隙分布，然后加热和烧结，借以形成骨架。然后，通过在骨架的空隙中渗入作为导电成分的熔融材料，便可以制成具有局部不同成分的触头。在这种情况下，根据粉末材料的颗粒直径，用于形成粉末坯块的压制压力、烧结时间和温度、获得的触头部件的成分可以稍微进行调整或重新调整。

此外，在混合的粉末材料被喷涂在例如具有大约5mm的厚度的铜基体的表面上时，可以按照喷涂的位置改变混合的粉末材料的成分。借以可以获得在其表面上具有局部不同的成分的粉末材料的覆层。如果加热和烧结所示覆层，可以获得在其表面上具有所需成分分布的烧结的坯块的触头。可以使用熔融混合物代替混合的粉末作为材料并在熔化状态下喷涂在基体的表面上。

如果使用银铜焊接或其类似方法使触头部件和其它部分相连，则可以和触头的连接部分整体地形成银板和铜板或其类似物。

真空断路器通过合适地选择和组合上述的触头部件和磁部件的特定例子而制成。

在按照本发明的上述说明要被制造的真空断路器中，被合适地施加纵向磁场，使得在遮断操作期间在触头表面上的广泛的范围内产生电弧，因而可以改善耐压特性和断路特性。

下面结合例子更详细地说明本发明。

试样的成形

(试样1)

将铁材料加入氧化铝坩埚中，并把坩埚放在真空感应熔炉内。在坩埚中的铁在1600℃的温度、10^-4乇的真空度下被熔化，从而制备铁锭。在除去铁锭的表面层之后，形成长1m，厚30mm，宽120mm的铁板。在950-1050℃的温度下使铁板的厚度以每次减少其初始厚度的12％的同时铁板被轧19次，从而获得厚度为2.5mm的铁板。通过加工所得的铁板，获得图4所示形状的磁部件，其最大直径为40mm，中心部分的直径为30mm，凸出部分的端部的宽度为10mm。

利用Cu-25％Cr合金锭，通过和上述相同的过程获得厚度为3mm的铜合金板，其被加工从而获得直径为40mm的盘状触头部件。

上述的磁部件和触头部件被安装在一个包括载流销的盘部件上，载流销的直径为5mm，长度为2.5mm，并具有和触头部件相同的成分，从而形成图4所示的电极。重复所述处理，以便制成一对电极。注意通过银合金铜焊把各部件固定在其它部件上。

(试样2-7)

在试样2-7的每种情况下，碳粉末和铁粉末被相互混合而具有表1所示的成分。所得的混合物被倒入氧化铝坩埚中，把坩埚放入真空感应熔炉中。在坩埚中的混合物在1600℃的温度、10^-4乇的真空度下被熔化，从而制备铁合金锭。在除去铁合金锭的表面层之后，形成长1m，厚30mm，宽120mm的铁合金板。在950-1050℃的温度下使铁合金板的厚度以每次大约减少其初始厚度的12％的同时铁合金板被轧19次，从而获得厚度为2.5mm的铁合金板。通过加工所得的铁合金板，获得和试样1的形状相同的磁部件。

此外，通过和试样1相同的操作，对于每种情况，形成一对触头部件。类似地，由触头部件和上述的磁部件形成图4所示的一对电极。

(试样8-11)

在试样8-11的每种情况下，碳粉末、硅粉末和铁粉末被相互混合而分别具有表1所示的成分。所得的混合物被倒入氧化铝坩埚中，把坩埚放入真空感应熔炉中。在坩埚中的混合物在1600℃的温度、10^-4乇的真空度下被熔化，从而制备铁合金锭。在除去铁合金锭的表面层之后，形成长1m，厚30mm，宽120mm的铁合金板。在950-1050℃的温度下使铁合金板的厚度以每次大约减少其初始厚度的12％的同时铁合金板被轧19次，从而获得厚度为2.5mm的铁合金板。通过加工所得的铁合金板，获得和试样1的形状相同的一对磁部件。

此外，通过和试样1相同的操作，对于每种试样，形成一对触头部件。由这样获得的触头部件和每个磁部件形成图4所示的一对电极。

(试样12-16)

在每种试样中，使用碳粉末、锰粉末和铁粉末，以和试样8-11相同的操作，分别形成具有表1所示的成分的一对磁部件。

通过和试样1相同的操作，对于每种试样，也形成一对触头部件。由这样获得的触头部件和上面获得的每个磁部件形成图4所示的一对电极。

(试样17-22)

在每种试样中，使用碳粉末、锰粉末、硅粉末和铁粉末，以和试样8-11相同的操作，分别形成具有表1所示的成分的一对磁部件。

(试样3-24)

在每种试样中，除去使用具有不同颗粒尺寸分布的碳粉末之外，通过重复和试样8-11相同的操作，分别形成具有表1所示的成分的一对磁部件。

此外，通过和试样1相同的操作，对于每种试样，形成一对触头部件。通过组合这样获得的触头部件和上面获得的磁部件形成图4所示的一对电极。

(试样25-28)

在每种试样中，除去使用具有不同颗粒尺寸分布的碳粉末不使用铁粉末而使用铁合金粉末之外，通过重复和试样8-11相同的操作，分别形成具有表1所示的成分和碳平均颗粒直径的一对磁部件。

其中，在获得的磁部件中所含的碳的平均颗粒直径的确定方法如下：利用微观测量方法计算碳颗粒的体积；假定碳颗粒是圆的，计算其直径；取在1cm²的面积内检测的400个碳颗粒的所得直径的平均值。所获得的值如表1中的“碳的颗粒尺寸”一栏所示。

此外，通过和试样1相同的操作，对于每种试样，形成一对触头部件。通过组合触头部件和上面获得的磁部件而形成图4所示的一对电极。

(试样29-31)

在每种试样中，使用碳粉末、锰粉末、铬粉末、镍粉末、钼粉末、铜粉末、钨粉末、钒粉末、和铁粉末，以和试样8-11相同的操作，分别形成具有表1所示的成分比的磁部件。

此外，通过和试样1到5相同的操作，对于每种试样，形成一对触头部件。组合由这样获得的触头部件和上面获得的每个磁部件而形成图4所示的一对电极。

(试样32-41)

在每种试样中，分别形成和试样13相同的磁部件。

此外，对于每种试样，通过和试样1相同的操作，由表1所示成分的合金锭形成一对触头部件。

使用上述的磁部件和触头部件形成图4所示的一对电极。

试样的测量

使用上述制备的试样1到41进行以下的测量。

〖断路特性〗

每对试样电极1-41被安装在具有图1所示结构的可拆卸的真空断路器上，使得上部和下部载流销的位置相对，从而使载流销对齐。在进行预定的干燥和老化之后，通以7.2KV/50Hz/20KA的电流，并在预定的触头释放速度下重复进行1000次切断操作。此时，测量重燃电弧频率。所作的测量对4个不同的真空断路器进行，为了评价断路特性，重燃频率的最大值和最小值示于表2中。

〖电弧的广度〗

每对试样电极1-41被安装在具有图1所示结构的可拆卸的真空断路器上。在进行预定的干燥和老化之后，通以7.2KV/50Hz/12KA的电流，并在预定的触头释放速度下重复进行4次切断操作。此后，利用显微镜观察电极的接触表面，并测量由于燃弧而破坏的部分的面积。这样获得的面积的值利用相对计算进行分类，其中试样20的面积被设为100％。为了计算电弧的广度，所得结果示于表2。注意在表2中，标号A表示130％或更多，B：115-139％，C：105-115％，D：95-105％，E：95％或更少。

〖耐压特性〗

经受过电弧广度测量的每对电极重新被安装在真空断路器上。把电极之间的距离固定为8mm，逐渐增加电压，使得电极之间的电压每次增加1KV。测量发生火花时的电压值(静态耐压)。这样获得的电压值被转换为相对值，其中把试样20的电压值设为1。所得的各个值示于表2，用于评价耐压特性。

表1

试样磁部件

触头

成分(WT％) 碳的颗部件

粒尺寸

(μm)

碳 Mn Si 其它成分(BY WT.)

1 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 Fe - Cu-25％Cr

2 0.02 ＜0.01 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

3 0.08 ＜0.01 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

4 0.4 ＜0.01 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

5 0.8 ＜0.01 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

6 1.2 ＜0.01 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

7 3.5 ＜0.01 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

8 0.2 ＜0.01 0.01 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

9 0.2 ＜0.01 1.0 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

10 0.2 ＜0.01 5.0 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

11 0.2 ＜0.01 13.0 Fe 0.1 Cu-25％Cr

12 0.2 0.1 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

13 0.2 0.3 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

14 0.2 1.3 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

15 0.2 2.0 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

16 0.2 3.7 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

17 0.2 0.3 0.1 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

18 0.2 0.3 0.75 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

19 0.2 0.3 1.5 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

20 0.2 0.3 3.0 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

21 0.2 0.3 5.0 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

22 0.2 0.3 8.3 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr

23 0.2 0.3 ＜0.01 Fe 0.01-0.1 Cu-25％Cr

24 1.2 0.4 0.2 Fe 0.05-3 Cu-25％Cr

25 0.5 0.9 2.0 Fe-0.6％Cu 0.05-5 Cu-25％Cr

26 0.3 0.3 0.1 Fe-3.6％Ni 0.1-5 Cu-25％Cr

27 0.4 0.3 0.2 Fe-0.9％Cr 0.3-10 Cu-25％Cr

28 0.4 0.3 0.2 Fe-0.9％Cr 0.5-30 Cu-25％Cr

29 Fe-0.4％C- 0.6％Mn- 0.9％Cr- ＜0.01 Cu-25％Cr

0.3％Ni- 0.2％Mo- 0.1％Cu

30 Fe-0.3％C- 0.5％Mn- 0.1％Cr- ＜0.01 Cu-25％Cr

3.5％Ni- 0.04％Mo- 0.1％Cu

31 Fe-0.3％C- 0.3％Mn- 14.0％Cr ＜0.01 Cu-25％Cr

0.2％Ni- 0.25％W- 1.1％V

32 0.2 0.3 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-25％Cr-

0.2％Bi

33 0.2 0.3 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-50％Cr

34 0.2 0.3 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-50％Cr-5％W

35 0.2 0.3 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-50％Cr-5％Mo

36 0.2 0.3 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-50％Cr-5％Ta

37 0.2 0.3 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-50％Cr-5％Nb

38 0.2 0.3 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-50％Cr-5％Ti

39 0.2 0.3 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-40％TiB

40 0.2 0.3 ＜0.01 Fe 0.1-1 Cu-30％W

41 0.2 0.3 ＜0.01 Fe 0.1-1 Ag-40％WC

表2

试样断路特性电弧广度耐压特性

1 0-2 A 1.0

2 0-2 A 1.0

3 0-3 B 1.0

4 1-3 B 1.0

5 2-5 C 1.0

6 3-5 C 1.0

7 5-21 E 0.65-1.0

8 0-2 A 0.9-1.0

9 1-2 B 1.0

10 2-4 B 1.0

11 5-17 E 0.8-1.0

12 2-3 A 1.3

13 2-4 B 1.2

14 4-6 C 1.1

15 4-7 C 1.0

16 8-29 E 0.9

17 2-4 B 1.15

18 2-6 C 1.06

19 4-7 C 1.0

20 5-7 D 1.0

21 5-8 D 0.9

22 13-34 E 0.7

23 1-4 A 1.0-1.15

24 3-6 B 1.0-1.1

25 5-8 C 0.95-1.05

26 4-7 C 0.95-1.0

27 3-9 D 0.9-0.95

28 5-52 E 0.25-0.9

29 2-8 C 0.9-1.0

30 4-6 C 0.9-1.0

31 5-9 D 0.9-1.0

32 4-7 C 0.9-1.0

33 2-4 B 1.0

34 2-5 B 1.1

35 2-4 B 1.1

36 1-4 B 1.1

37 2-5 B 1.1

38 2-5 B 1.1

39 3-6 B 1.1

40 4-7 C 1.1

41 5-8 C 1.0

试样2-7的结果表示，关于按重量含碳为0.02-1.2％的磁部件，耐压特性是好的，并且当电弧发生时触头表面被广泛地利用。即使在低的遮断电流下，其中发生电弧的面积是大的。如果碳含量超过这一范围，电极的耐压急剧减少，相对于断路特性重燃频率改变大。由获得的数据可见，可以作出这样的评价：按重量含碳为0.02-0.4％是最好的，即使在按重量含碳为0.8-1.2％的范围内，也可以进行良好的操作。

从试样8-11所得的结果可见，如果加入按重量为0.01-5％的硅，可以获得具有好的电弧分散和所需的耐压特性以及断路特性的电极。

按照试样12-16，如果加入按重量为0.1-2.0％的锰，可以获得具有好的耐压特性的电极。按照试样17-22，似乎是，如果锰和硅联合使用，这些元素的含量根据需要而减少比单独使用这两个元素要好。

按照试样23-31，其中再加入铜、镍和铬的磁部件呈现好的断路器特性。

按照试样28，如果碳颗粒的尺寸极其大，耐压性能非常不规则，也可以观察到重燃更加频繁。

试样32-41的结果表示，即使触头部件的成分改变，也可以有效地呈现按照本发明的磁部件的优点。

必须理解，本发明不限于上述的实施例，不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围，可以作出各种改变和改型。

Claims

1.一种用于通断电连接的真空断路器的电极结构，包括：

一对触头部件，用于通过使触头沿着预定方向彼此相对运动而使触头相互接触和分开；

一对导电杆，分别和所述一对触头部件相连，用于对触头部件提供导电通路；以及

具有磁本体的磁化装置，用于在触头部件之间产生平行于预定方向的磁场，所述磁本体由铁合金构成，所述铁合金包括按重量计算0.02到1.5％的碳和铁，

其中磁本体包括至少一对磁部件，所述磁部件中的一个被设置在所述一对触头部件的一个上，另一个磁部件被设置在另一个触头部件上。

2.如权利要求1所述的电极结构，其中碳作为颗粒颗粒被包含在磁本体的铁合金中，颗粒的平均颗粒直径为0.01到10μm。

3.如权利要求1所述的电极结构，其中磁本体的铁合金还包括至少锰和硅之一。

4.如权利要求1所述的电极结构，其中磁本体的铁合金还包括按重量计算0.1到15％的锰。

5.如权利要求1所述的电极结构，其中磁本体的铁合金还包括按重量计算0.01到5％的硅。

6.如权利要求1所述的电极结构，其中磁本体具有不小于0.5Wh/m²的饱和磁通密度。

7.如权利要求1所述的电极结构，其中所述一对触头部件由导电材料构成，所述导电材料包括导电成分和耐弧成分，其中的导电成分至少是铜和银之一，并且耐弧成分从一个组中选择，所述的组包括Ti，Zr，V，Nb，Ta，Cr，Mo，W，它们的碳化物和硼化物，并具有1500℃或更高的熔融温度。

8.如权利要求7所述的电极结构，其中所述一对触头部件的导电材料包括至少一种添加成分，其从Bi，Te，Pb和Sb中选择。

9.如权利要求1所述的电极结构，其中所述一对导电杆沿所述预定方向对准，所述触头部件中的每一个具有接触表面，在其上触头部件实现接触，并且接触表面垂直于所述预定方向。

10.如权利要求1所述的电极结构，其中每个磁部件构造为这样的形状，使得当磁部件被周向磁场磁化时，在磁部件中沿着磁场产生开环磁通。

11.如权利要求10所述的电极结构，所述一对触头部件的每一个具有至少一个导电销，其沿着平行于所述预定方向和触头部件相连，并且从导电销产生使磁部件磁化的周向磁场。

12.如权利要求1所述的电极结构，其中触头部件，导电杆和磁化装置被封闭在一个壳体中，使得通过壳体保持其内部为真空状态。