CN1249756C - 真空开关管的触头装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于低压断路器的真空开关管的触头装置。为减小控制短路电流所需要的接触力，本发明选用了一种由两个触头组成的触头装置，其中每个触头具有多个相互分开的具有规定的弹簧常数的单个触头。为此，至少接触体(4)之一设计为双层的螺旋状触头，它包括一个用高弹性材料制的下层和一个用良好导电的材料制的上层(7)；在上层的每个接触臂(10)的外部区内，设有一个用触头材料制的触头涂层(9)。

Description

真空开关管的触头装置
技术领域
本发明涉及电器构件的领域并可应用于真空开关管的结构设计，该真空开关管的触头装置由两个同轴排列具有互相面对的接触面的触头组成，其中每个触头设计为扁平、多臂的螺旋状触头，以及至少其中一个触头可沿轴向运动。此类触头一般有四个臂，但也可设计成六臂(DE 19624920A1)。
背景技术
真空开关管的上述类型的触头装置已公知的有所谓的“叶轮式电极(Flügelradelektroden)”或“螺旋形触头(Spiralkontakt)”，并且往往具有一个在内部的规定用于连接工作电流的接触区和一个在外部的同心地围绕此内部接触区规定用于断开短路电流并用作旋转电弧滚动面的接触区。在这里内部接触区高出外部接触区某一个不太大的量(US 3158719A，US3809836A)。在螺旋形触头的另一些已公知的实施形式中，接触面的内部区设计为洼地，所以规定用于连接工作电流的接触区与规定用于断开短路电流的接触区是一致的(EP 0532513B1，DE 19802893A1，DE 19910148A1)。
为了在真空开关管中能更方便地彼此隔开焊接的接触区，已知使每个触头有大量接触面，它们弹性地固定在主接触体上。为此人们可采用一管状主接触体，它包括一些沿径向向内伸的用于接触面的支承臂(US3869589A)。
此外，对于在空气中开关的低压断路器还已知，可运动的触头分成多个互相平行排列的接触指，以减小接触压力(US 5210385A)。
在用于断路器，尤其是低压断路器的真空开关管中(DE 19910148A1)，由于大的电流，在触头上出现大的力，它们试图将触头彼此抬离。这些电流力必须采取恰当的措施加以补偿，以避免触头抬离时带来的触头互相焊接的危险。在配备有真空开关管的开关中，这一问题迄今这样解决，即，除了一个持续施加的静接触压力外使用一附加的电流回路，借助它短时地，亦即尤其在出现短路电流期间，产生高的动态磁场力，它们导致增大接触力。由此不必机械地施加全部的仅短时需要的接触压力。但由于这种电流回路比较高的成本，所以持续地机械施加的接触力仍旧比较大，并尤其在超过50KA的大电流时作用在每个电极上的接触力可达好几千牛顿。这就要求在开关装置内有比较昂贵的机械方面的费用。
发明内容
本发明从说明书前言部分所述的触头装置出发，其所要解决的技术问题在于将此触头装置设计为，将在两个触头之间的机械接触部位分布在多个具有规定的弹簧常数的相互独立的单个触头上，以及尽管如此仍允许电弧旋转。
上述技术问题按本发明通过这样一种真空开关管的触头装置来解决，该触头装置由两个同轴排列的具有互相面对的接触面的触头组成，其中每个触头设计为扁平的、具有多个接触臂的螺旋状触头并且其中至少有一个触头可轴向运动，此外，所述两个触头中的至少一个设计为至少双层的接触体，它包括一个用弹性材料制的下层和一个用导电的材料制的上层，在此，这两层材料相连地互相连接，其中，在接触臂的端部设有一用触头材料制的涂层。
在触头装置的这样一种设计结构中，通过各触头的层状结构，将机械稳定性和导电功能彼此分开，其中在保证机械稳定性的层中附加地组合有弹性特性，这种弹性只被导电层不明显地衰减。在这里通过用触头材料制涂层获得隆起的接触部位，它们导致螺旋形触头的臂弹性的弯曲应变。在各螺旋状触头的这样一种结构设计中，用良好导电的比较昂贵的材料制的层保持能满足电学方面需求那样薄的厚度。通过以所述具有一个弹簧弹性层的分层作为后衬，能避免通常用脆性的触头材料制的导电层提前出现疲劳断裂。为此优选采用优质钢族中的钢材来制造弹性材料层，而对于导电层则采用高纯度铜。比较适宜的是，所述下层和上层分别选择成具有约3至5mm的厚度，而涂层的厚度则选择为约2mm。此涂层相宜地采用一种含铜和铬的材料制成，且优选用一种被证实适合的铜-铬烧结材料制成。必要时这种材料也可以用于制作导电层。在这种情况下，为了保证要求的电气特性，可在这两层之间设一铜层。
为了将两个螺旋状触头之间的机械接触部位分布在尽可能多的相互分开的单个触头上，推荐将这些螺旋状触头设计为5臂优选为6臂的螺旋触头。
附图说明
下面借助在图1至图3中所示新型触头装置的两种实施例对本发明予以详细说明。附图中：
图1表示具有四臂式螺旋状触头的第一种触头装置的横截面；
图2是对于图1中所示装置的一个触头的俯视图；
图3是对于带有六臂式螺旋状触头的第二种触头装置的一个触头的俯视图。
具体实施方式
图1所示触头装置的两个触头1和2按图2设计为四臂10的螺旋状触头，以及由一个触头支承3和真正的接触体4组成。
在这里，每个盘状的接触体4具有一个下层6和一个上层7；层6和7材料相连地(stoffschlüssig)互相连接，尤其是钎焊连接。在上层7上设触头涂层9。接触体4装在一个触头支承3上，该触头支承3设有一台阶8并穿过在下层6中的孔直接与上层7连接。触头支承3用高纯度铜制成，下层6则用一种优质钢制成，上层7用高纯度铜制，而触头涂层9则用一种铜-铬烧结材料制成。
按图2，两个螺旋状触头1和2的接触臂10通过特殊的开缝11构成(类似于欧洲专利EP 0532513B1所公开的那样)。这些开缝在盘状接触体4上加工出来。该盘状接触体4具有一中央凹槽5，用以保证在开关操作时所产生的开关电弧引入接触臂的区域内。各触头涂层9设在接触臂10端部，亦即接触臂的外部区内。
图3表示设计为六臂的接触体12，其中在螺旋形延伸的接触臂13的端部分别设有一触头涂层14。

Claims (5)

1.一种真空开关管的触头装置，它由两个同轴排列的具有互相面对的接触面的触头组成，其中每个触头设计为扁平的、具有多个接触臂的螺旋状触头(1)并且其中至少有一个触头可轴向运动，此外，所述两个触头中的至少一个设计为至少双层的接触体(4)，它包括一个用弹性材料制的下层(6)和一个用导电的材料制的上层(7)，在此，这两层材料相连地互相连接，其特征在于：在接触臂(10)的端部设有一用触头材料制的涂层(9)。
2.按照权利要求1所述的触头装置，其特征为：所述下层(6)用钢制成，上层(7)用纯铜制，而涂层(9)则用一种含铜和铬的材料制。
3.按照权利要求2所述的触头装置，其特征为：所述下层和上层(6，7)的厚度分别为3至5mm，而涂层(9)的厚度则为2mm。
4.按照权利要求1所述的触头装置，其特征为：所述下层用钢制，上层则用一种含铜和铬的材料制；以及，在这两层之间设有一纯铜层。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的触头装置，其特征为：所述每个触头设计为六臂的螺旋触头(12)。
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