CN1815655A

CN1815655A - 耐弧件结构及真空开关触头

Info

Publication number: CN1815655A
Application number: CN 200510005073
Authority: CN
Inventors: 任建昌
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Current assignee: Beijing Orient Vacuum Electric Co Ltd
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2025-01-31
Also published as: CN100428386C

Abstract

本发明涉及一种真空开关触头的耐弧件结构，包括一个具有强分断能力的耐弧件，所述耐弧件上表面嵌有至少一个用来切断真空开关开断时产生的电弧小截流值部件。本发明还涉及一种真空开关触头，包括壳体、导电部件、导电底层、磁产生部件以及上述耐弧件结构，壳体内部布设导电底层，该导电底层上布设磁产生部件，该磁产生部件上布设耐弧件结构；该磁产生部件自一侧边向内部、自上到下开设贯通凹缺，凹缺内插设导电部件，该导电部件一端抵触导电底层，另一端抵触耐弧件结构，磁产生部件比导电底层、耐弧件结构和导电部件的导电率低，壳体的材质为熔点高于其内设置的各个部件熔点的刚性材质。因此本发明抗熔焊能力强、分断能力强并且截流值低。

Description

耐弧件结构及真空开关触头

技术领域

本发明涉及耐弧件结构及真空开关触头，尤其是用于高压真空开关的耐弧件结构及真空开关触头。

背景技术

开关设备是电路中必然应用的一种设备，它起着关合、开断电路的作用。开关触头的开断过程中，会产生电弧，从阴极斑点燃烧产生弧柱为锥面的等离子弧。尤其在高压电路中，开关产生的电弧尤其强烈。

电弧会使开关的温度升高而损耗开关，而且电弧的存在会减小触头的电流分断能力。因此开关触头的开关过程中必须进行灭弧。现在的开关设备中大多使用诸如油、六氟化硫、空气、半导体或真空等进行灭弧，不同的灭弧介质其相应的特点不同，由于真空开关具有较小的间隙、较高的耐电压能力、较低的电弧电压、较高的分断电流能力、较低的电磨损以及较高的电寿命，因此被广泛地应用于电力电路中。

开关在断开时，开关两端触头的接触区域逐渐减小，直到触头间只有一个接触点，同时接触电阻逐渐增加，因此接触点所在区域的温度逐渐升高，直到温度高于接触点的熔点，接触点熔化并蒸发电离，金属蒸气使得真空中的放电得以维持，产生真空电弧，在触头断开的瞬间，触头表面形成燃烧状的阴极斑点，最后完成触头电气断开。

但是，电弧是不可能被完全消灭地，因此现有的高压开关均在开关触头上具有耐弧件。现有技术的真空开关触头的耐弧件使用铜或铬等金属，或者使用铜铬合金，由于铜的电阻小耐压能力强但是抗熔焊能力差，而铬的抗熔焊能力强但是电阻大耐压能力差，因此虽然希望能同时达到抗熔焊能力强，分断能力强和截流值小，但是这却成为一种矛盾，无法同时实现。只能通过选择不同的铜和铬的比例来实现分断能力、耐压能力和截流值的要求的其中之一，但必然会牺牲其他能力，无法同时实现。

发明内容

本发明的目的是能够同时实现真空开关触头的耐弧件的高的抗熔焊能力，强的分断能力和小的截流值。

为实现上述目的，本发明提供了一种真空开关触头的耐弧件结构，包括一个具有强分断能力的耐弧件，所述耐弧件上表面嵌有至少一个用来切断真空开关开断时产生的电弧小截流值部件。

所述小截流值部件具有至少一个贯穿的孔，所述耐弧部件的对应位置也具有贯穿的孔。其特征在于：所述耐弧部件的材质为CuCr，其中的Cr含量为10％至30％。所述CuCr为粉状，Cu为-80目至-400目，Cr为-80目至-400目。所述小截流值部件的材质为AgWC，其中Ag的含量为10％至90％。所述耐弧部件表面嵌有至少一个防止触头开断时熔化粘合在一起的抗熔焊部件。所述抗熔焊部件的材质为CuCr，其中的Cr的含量为30％至90％。所述CuCr为粉状，Cu为-80目至-400目，Cr为-80目至-400目。所述抗熔焊部件的材质可以为CuW，其中W的含量为0.5％至2％。所述CuW为粉状，Cu为-80目至-400目。所述抗熔焊部件材质还可以为CuWWC，其中WWC的含量为0.5％至2％。所述小截流值部件为一个以上。所述小截流值部件设置在耐弧部件与抗熔焊部件之间。根据权利要求13所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述抗熔焊部件位于所述耐弧部件中部，所述小截流值部件环设于所述抗熔焊部件周围。根据权利要求13所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述抗熔焊部件为环状，且为至少一个设于所述耐弧部件上，所述小截流值部件位于所述耐弧部件中部和环设于所述抗熔焊部件周围。所述小截流值部件嵌入耐弧部件内。所述小截流值部件嵌入的深度为耐弧部件厚度的0％至100％。所述抗熔焊部件嵌入耐弧部件，整体表面为平面。所述抗熔焊部件嵌入的深度为耐弧部件厚度的0％至100％。所述抗熔焊部件凸起设置在耐弧部件上。

本发明还提供了一种真空开关触头，包括壳体、导电部件、导电底层、磁产生部件以及上述耐弧件结构，其中，所述壳体内部布设导电底层，该导电底层上布设磁产生部件，该磁产生部件上布设耐弧件结构；该磁产生部件自一侧边向内部、自上到下开设贯通凹缺，凹缺内插设导电部件，该导电部件一端抵触导电底层，另一端抵触耐弧件结构，所述磁产生部件比导电底层、耐弧件结构和导电部件的导电率低，所述壳体的材质为熔点高于其内设置的各个部件熔点的刚性材质。

所述真空开关的触头位于耐弧件结构的小截流值部件处具有贯穿真空开关触头的孔。

由于本发明在真空开关触头的强分断能力的耐弧件上设置了，当开关开断时防止触头熔化粘合在一起的抗熔焊部件，和用来切断真空开关开断时产生的电弧的小截流值部件，因此本发明抗熔焊能力强、分断能力强并且截流值低。

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明真空开关触头的耐弧件结构实施例1的俯视图。

图2为本发明真空开关触头的耐弧件结构实施例1的剖视图。

图3为本发明真空开关触头的耐弧件结构实施例2的俯视图。

图4为本发明真空开关触头的耐弧件结构实施例2的剖视图。

图5为本发明真空开关触头的耐弧件结构小截流值部件与耐弧部件相平时的剖视图。

图6为本发明真空开关触头的耐弧件结构小截流值部件贯穿耐弧部件时的剖视图。

图7为本发明真空开关触头的剖面示意图。

图8为本发明真空开关触头的截面示意图。

具体实施方式

真空开关触头的材料铜铬合金中，铜和铬的含量不同所产生的效果也不同。由于铜的电阻小，所以分断能力好但是抗熔焊能力差；而铬的电阻大，耐电压能力强，所以抗熔焊能力好，但是分断能力差。而且两者的截流值都不是很小。如CuCr20的截流值为8A，CuCr25的截流值为5A。而银炭化钨(AgWC)的截流值很小，一般为0.5-1A。如果铜铬合金中铬的含量大，如30％至90％，则抗熔焊能力强而分断能力差；如过铬的含量小，如10％至30％则分断能力强而抗熔焊能力差。因此本发明的思想就是利用这些材料的各自优点而整合为一个真空开关的触头。

实施例1

如图1和图2所示，为本发明真空开关触头的耐弧件结构实施例1的俯视图和剖视图。耐弧部件1为圆形，厚度为20mm，材质为铜铬合金，铬含量为25％(CuCr25)；Cu为-400目，Cr为-400目，耐弧部件1上表面嵌有两个圆形小截流值部件3，材质为AgWC合金，Ag的含量为70％，厚度为5mm，耐弧部件1的表面高于小截流值部件3的表面。

当真空开关的触头断开时，触头的接触区域逐渐减小，直到触头间只有一个接触点，同时接触电阻逐渐增加，因为耐弧层1为CuCr25，其电阻小，因此触头的分断能力强。直到温度高于接触点的熔点，接触点熔化并蒸发电离，金属蒸气使得真空中的放电得以维持，产生真空电弧，在触头断开的瞬间，触头表面形成燃烧状的阴极斑点，又因为小截流值部件3的截流电流很小，所以可以马上切断电弧。因此既实现了强的分断能力，又具有小的截流值。

实施例2

如图3和图4所示，为本发明真空开关触头的耐弧件结构实施例2的俯视图和剖视图。耐弧部件1为圆形，厚度为15mm，材质为铜铬合金，铬含量为20％(CuCr20)；Cu为-325目，Cr为-325目，耐弧部件1上表面嵌有环形抗熔焊部件2，厚度为17mm，材质为铜铬合金，铬含量为50％(CuCr50)，Cu为-325目，Cr为-325目，抗熔焊部件2的表面高于耐弧部件1的表面。耐弧部件1上表面抗熔焊部件2的周围嵌有三个圆形小截流值部件3，材质为AgWC合金，Ag的含量为2％，厚度为7mm，与耐弧部件1的表面相平。

当真空开关的触头断开时，触头的接触区域逐渐减小，直到触头间只有一个接触点，同时接触电阻逐渐增加，因为耐弧层1为CuCr20，其电阻小，因此触头的分断能力强。直到温度高于接触点的熔点，接触点熔化并蒸发电离，金属蒸气使得真空中的放电得以维持，产生真空电弧，在触头断开的瞬间，触头表面形成燃烧状的阴极斑点，又因为抗熔焊部件2为CuCr50，其抗熔焊能力强，温度升高时熔化很少，而不会使两触头粘合在一起，再有因为小截流值部件3的截流电流很小，所以可以马上切断电弧。因此既实现了强的分断能力，又具备了好的抗熔焊能力，而且截流值很小。

本实施例中，耐弧部件1可以是任何具有强分断能力的金属或合金，如铬含量从10％至30％的铜铬合金，其分断能力都很强。而抗熔焊部件2可以为任何具有强抗熔焊能力的金属或合金，都是用来防止触头开合时熔化粘合在一起，如W含量为0.5至2％的钨化铜(CuW)，或钨炭化钨(WWC)含量为0.5至2％的铜钨炭化钨(CuWWC)，或者为铬含量从30％至90％的铜铬合金，其抗熔焊能力都不差。上述铜铬合金中的Cu可以为-80目至-400目，而Cr可以从-80目至-400目。耐弧部件1一般为10至20mm，抗熔焊部件2为5至20mm，嵌入耐弧部件1的深度为耐弧部件1的厚度的0％至100％，即既可以突出于耐弧部件1或者为很薄的一层也可以在嵌入后与耐弧部件1的上表面相平或贯穿耐弧部件1。抗熔焊部件2可以为一个以上并且形状没有限制，如圆形、矩形或者环形等等。小截流值部件可以为任何截流值很小的金属或合金，如Ag含量为10至90％的AgWc，一般为5至10mm厚，可以嵌入耐弧部件1内部或与耐弧部件1相平(如图5所示)，嵌入的深度为耐弧部件1厚度的0％至100％，即可以为很薄的一层也可以贯穿(如图6所示)。并且本触头可以在小截流值部件3处具有一个贯穿的孔，用来引导出开关开断时产生的电弧，更加有利于减小电弧和切断电弧。

如图7和图8所示，为本发明真空开关触头的剖面示意图和截面示意图。该真空开关触头包括一个壳体4，该壳体为熔点为1100℃的不锈钢，该壳体4底部设有导电底层5，该导电底层5为铜，50mm厚；该导电底层5上布设有磁产生部件8，该磁产生部件8包覆有绝缘层80，该磁产生部件8为铜材质；该磁产生部件8上布设耐弧件结构9，该磁产生部件8自一侧边向内部、自上到下开设贯通凹缺6，凹缺6的宽度可以为壳体宽度的10％至90％之间，此处为40％，凹缺6内插设导电部件7，该导电部件8一端抵触导电底层5，另一端抵触耐弧件结构9。因此，磁产生部件8与导电底层5、耐弧件结构9和导电部件7均绝缘，而且磁产生部件8的导电率比导电底层5、耐弧件结构9和导电部件7均低。导电底层还可以为银，厚度为1mm-100mm之间。耐弧件结构9与实施例2相同，此处不再赘述。本触头在位于耐弧件结构的小截流值部件处可以具有贯穿真空开关触头的孔，用来引导出开关开断时产生的电弧，更加有利于减小电弧和切断电弧。

本发明的真空开关触头整体为集成化直接组装结构，不需要进行钎焊连接，改变现有技术中各部件分离设置的结构。触头的磁场强度大，导热性能好，具有高分断电流能力和较长的电寿命。触头的纵向磁场在触头表面的分布均匀，更适合于大容量开关，具有更大的分断能力。在制造时，磁产生材料如粉状的软磁物质和层状片置入壳体中，经过高温炉熔融烧结即可。从而大大简化了工艺，降低了生产成本，提高了产品质量。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1、一种真空开关触头的耐弧件结构，包括一个具有强分断能力的耐弧件，其特征在于：所述耐弧件上表面嵌有至少一个用来切断真空开关开断时产生的电弧小截流值部件。

2、根据权利要求1所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述小截流值部件具有至少一个贯穿的孔，所述耐弧部件的对应位置也具有贯穿的孔。

3、根据权利要求1所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述耐弧部件的材质为CuCr，其中的Cr含量为10％至30％。

4、根据权利要求3所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述CuCr为粉状，Cu为-80目至-400目，Cr为-80目至-400目。

5、根据权利要求1或2所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述小截流值部件的材质为AgWC，其中Ag的含量为10％至90％。

6、根据权利要求1所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述耐弧部件表面嵌有至少一个防止触头开断时熔化粘合在一起的抗熔焊部件。

7、根据权利要求6所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述抗熔焊部件的材质为CuCr，其中的Cr的含量为30％至90％。

8、根据权利要求7所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述CuCr为粉状，Cu为-80目至-400目，Cr为-80目至-400目。

9、根据权利要求6所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述抗熔焊部件的材质为CuW，其中W的含量为0.5％至2％。

10、根据权利要求9所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述CuW为粉状，Cu为-80目至-400目。

11、根据权利要求6所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述抗熔焊部件材质为CuWWC，其中WWC的含量为0.5％至2％。

12、根据权利要求1所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述小截流值部件为一个以上。

13、根据权利要求6或12所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述小截流值部件设置在耐弧部件与抗熔焊部件之间。

14、根据权利要求6所述的真空开关触头的耐弧件，其特征在于：所述抗熔焊部件位于所述耐弧部件中部。

15、根据权利要求13所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述抗熔焊部件位于所述耐弧部件中部，所述小截流值部件环设于所述抗熔焊部件周围。

16、根据权利要求6所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述抗熔焊部件为环状，且为至少一个设于所述耐弧部件上。

17、根据权利要求13所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述抗熔焊部件为环状，且为至少一个设于所述耐弧部件上，所述小截流值部件位于所述耐弧部件中部和环设于所述抗熔焊部件周围。

18、根据权利要求1或6所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述小截流值部件嵌入耐弧部件内。

19、根据权利要求18所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述小截流值部件嵌入的深度为耐弧部件厚度的0％至100％。

20、根据权利要求6、14或16所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述抗熔焊部件嵌入耐弧部件，整体表面为平面。

21、根据权利要求20所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述抗熔焊部件嵌入的深度为耐弧部件厚度的0％至100％。

22、根据权利要求6、14或16所述的真空开关触头的耐弧件结构，其特征在于：所述抗熔焊部件凸起设置在耐弧部件上。

23、一种包含上述任一权利要求所述的耐弧件结构的真空开关触头，其特征在于：包括壳体、导电部件、导电底层及磁产生部件，其中，所述壳体内部布设所述导电底层，该导电底层上布设所述磁产生部件，该磁产生部件上布设所述耐弧件结构；该磁产生部件自一侧边向内部、自上到下开设贯通凹缺，凹缺内插设导电部件，该导电部件一端抵触导电底层，另一端抵触耐弧件结构，所述磁产生部件比导电底层、耐弧件结构和导电部件的导电率低，所述壳体的材质为熔点高于其内设置的各个部件熔点的刚性材质。

24、根据权利要求23所述的真空开关触头，其特征在于：所述真空开关的触头位于耐弧件结构的小截流值部件处具有贯穿真空开关触头的孔。