CN1969353B - 用于真空开关管的带有环形支承体的开关触头 - Google Patents

用于真空开关管的带有环形支承体的开关触头 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于真空开关管的开关触头，其具有径向或轴向磁场、开关触头支架和接触片，其中，开关触头支架包含用于产生磁场的线圈，该线圈是通过盆形触头支架的侧壁中的狭缝构成的，开缝的盆壁(23)的外直径(DS)比位于其上的接触片(25)的直径(DK)小。另外，设有一个嵌入到所述接触片(25)与触头支架(22)的底部(22a)之间以及至少在所述开缝区域围绕所述触头支架(22)的环形支承体(20)。在外支承体(20)与开缝的盆壁(23)之间设有“真空”间隙(30)。

Description

用于真空开关管的带有环形支承体的开关触头
技术领域
本发明涉及一种用于真空开关管的开关触头。
背景技术
由现有技术已知一些用于真空开关管的开关触头，这些开关触头由开关触头支架和接触片组成，其中，开关触头支架包含用于产生磁场的线圈段，该线圈段是通过对盆形触头支架的侧边缘开缝形成的。尤其在EP0104384B1和EP0155376B1中记载了一些此类触头装置。视两个开关触头相互之间的取向情况而定，或者产生径向磁场或者产生轴向磁场，在此，尤其是具有轴向磁场的这类装置在实践中对于高压领域有重要意义。对于轴向磁场的情况，在两个触头中的触头支架上的开缝是同方向定向的。
用于中、高压领域中的专门AMF(轴向磁场)触头在具有传统触头形状时在短路电流断开过程之后所述开缝的线圈段表现出明显的沿径向增宽，由此在该线圈段的边缘上产生了增强的电场，这相应地明显恶化了开关管的介电特性。
为了即便在高电流和电压情况下也能确保开关装置的稳定性，在现有技术中还已经设有由高耐热性钢制成的支承体。但是这些支承体完全设置在盆形触头支架的内部。从DE9305125U1中已知一种这样的真空开关触头，其中为了后一目的而采用了一个涨圈，但是其目的同样是为了提高触头的稳定性。另外，在DE3302939A1中描述了一种带有触头的真空开关室，其中在触头中心设置带有线圈段的装置以及围绕它设置一个带有至少局部延伸的桥形接片(Steg)的环形间隙。这种结构也仅仅是用于提高稳定性。
发明内容
而本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有更高性能的开关触头。
上述技术问题按照本发明通过一种用于真空开关管的开关触头来解决，其具有径向或轴向磁场、触头支架和接触片，其中，触头支架包含用于产生磁场的线圈，该线圈是通过盆形触头支架的侧壁中的方位狭缝构成的，开缝的盆壁的外直径比位于其上的接触片的直径小，并且，设有嵌入到所述接触片与触头支架的底部之间并至少在所述开缝区域围绕所述触头支架的环形支承体，并且，在所述支承体的内壁与所述开缝的盆壁之间存在一个自由的间隙，所述环形支承体至少在其内侧面上由不导电的材料制成，所述不导电的材料是陶瓷。
在按照本发明的开关触头中，开缝的盆壁的外直径比位于其上的接触片的直径小，为此，在外部设有一个嵌入到所述接触片与触头支架的底部(盆底)之间并至少在所述开缝区域围绕所述触头支架的环形支承体、亦即外支承体。在所述外支承体与所述开缝的盆壁之间存在一个自由的间隙，该间隙在将所述开关触头确定地用于真空开关管中时构成一个真空间隙。
通过本发明提供了一种改进的开关触头，该开关触头尤其可应用于具有轴向磁场的真空开关管中。也就是说，如果线圈体被一个只具有通常电导率的(作为按照DE9305125U1中的涨圈的)外部环绕钢带围绕，则在迄今为止的制造方法中对开关性能的恶化典型地约达30％，这导致明显地增大真空开关管以及进而提高其成本。这种使开关性能恶化的原因在于在由狭缝分隔开的两个线圈段之间由于钢带引起的局部短路，其中，该短路是由于在钎焊过程中由流入的导电性能良好的钎料在钢带与线圈段之间或者在两个相邻线圈段之间形成导电的紧密接触而引发的。
按照本发明的带有外支承体的AMF触头是这样制造的，即，在制造时在外支承体与线圈体之间保留一个典型为1毫米的间距，所述外支承体只在其上、下边缘区域与所述触头装置钎焊连接。这一间隙宽度避免了由流入的钎料直接桥接所述间隙。但是如果在开关运行中通过排除短路使线圈体扩大，则在两个线圈元件之间总是形成具有仅微小载流能力及相对高电阻的电连接，使得由于通过外支承体本身而形成的导电支路仅使触头的开关性能有略微的下降。如果选择由不导电的材料、例如陶瓷制成的外支承体或者将金属的外支承体在其内侧面上涂覆陶瓷材料，则在线圈体扩大的情况下完全取消了所述导电支路并因此不降低所述开关性能。
可以采用传统的触头结构形式和结构尺寸，在此，为了提高开关性能基于本发明甚至可以使线圈体具有更大的狭缝角度，因为所述外支承体稳定地作用到所述整个触头装置上。由此在相同结构尺寸的情况下可以达到比按照现有技术更高的开关性能。
附图说明
结合附图以及权利要求，下面的附图说明以及具体实施方式给出了本发明的其他细节和优点。附图中：
图1以立体图表示出按照现有技术的一个AMF触头对；
图2以剖视图表示按照本发明的带有外支承体的触头。
具体实施方式
在图1中表示出了按照现有技术的触头对装置1，其由两个相同的触头10、10′组成。触头10、10′分别具有触头销11、11′、触头支架12、12′和接触片15、15′。在图1中，触头支架12、12′设计成盆形并在其被称为盆壁13、13′的环形部分上具有直的或弯曲的方位倾斜的狭缝14、14′。该狭缝14、14′在盆壁13、13′的圆周上从底面、亦即盆底一直延伸到盆壁13、13′的自由端。它们在盆壁13、13′的自由端处通入到一个位于触头支架12、12′上的接触片15、15′的狭缝16、16′内。狭缝16、16′通常是沿径向定向的，但是也可以与半径成一个不为零的角度。
从现有技术中已知一种此类装置，对此可以参考本文开头所引用的现有技术。通过触头支架12、12′内的方位倾斜的狭缝14、14′形成线圈段，在这些线圈段中有受开关控制的电流。通过该受开关控制的电流产生磁场，该磁场在狭缝14、14′的图1所示出的定向情况下是沿相同方向沿轴向指向触头装置的，并且在触头10、10′断开时引起扩散的电弧，该电弧在图1中用LB表示。
如果与图1所示的情况不同狭缝14、14′在两个触头10、10′相互沿不同方向延伸，则在两个触头10、10′之间形成一个径向磁场，由此将在这种情况下在接触片15、15′上收缩的电弧向外驱散。此外，必要时可以将接触片内的狭缝设计成螺旋形。
在图1所示的装置中，开缝的线圈段在外侧区域是开口的并且可能在开关操作后扩宽。由此在狭缝边缘处产生一个增强的外电场，该外电场尤其在将所述开关触头装置应用在高压领域中时可能会引起开关失效。
在图2中，按照本发明对图1所示的开关触头作了改进。同样地存在开关销21、带有为盆壁的环形部分23和定向狭缝24的触头支架22、以及带有若干狭缝26的接触片25。但是在图2中具有线圈段的盆壁23设计得向内缩进。由此，由具有直径DS的盆壁与分别具有直径DK的触头支架22的底部22a及接触片25一起构成一个凹槽。在该凹槽中装入一个环形环绕的外支承体20，该外支承体至少围绕所述盆壁23的线圈段。
外支承体20由低电导率的钢或类似材料制成。该外支承体20也可以由不导电的材料、例如陶瓷制成。也可以将一个金属环在其内侧面上敷设一层陶瓷材料。
必须将外支承体20钎焊到所述凹槽中。同时钎料可能进入到所述狭缝24中以及因此引起短路或局部短路，这导致磁场减弱以及进而使触头的开关性能变差。
按照图2规定，将外支承体20设计得如此薄并嵌入到所述空隙中，使得在带有线圈段的触头支架22与该支承体20之间存在一个环形的中空空间30，该空间对于该触头装置按规定应用于真空开关管中的情况可以实现一个“真空间隙”。
通过该支承体20与线圈段之间的真空间隙避免了，在钎焊过程中钎料可能进入到所述方位狭缝24中或者进入到相邻狭缝24与外支承体20之间。由此达到在外支承体20与其他触头构件之间的机械式固定连接，而不会导致在线圈段内或者在线圈段与外支承体之间良好导电的短路或局部短路。

Claims (7)

1.一种用于真空开关管的开关触头，其具有径向或轴向磁场、触头支架和接触片，其中，触头支架包含用于产生磁场的线圈，该线圈是通过盆形触头支架的侧壁中的方位狭缝构成的，开缝的盆壁(23)的外直径(DS)比位于其上的接触片(25)的直径(DK)小，并且，设有嵌入到所述接触片(25)与触头支架(22)的底部之间并至少在所述开缝区域围绕所述触头支架(22)的环形支承体(20)，并且，在所述支承体(20)的内壁与所述开缝的盆壁(23)之间存在一个自由的间隙(30)，所述环形支承体(20)至少在其内侧面上由不导电的材料制成，所述不导电的材料是陶瓷。
2.按照权利要求1所述的开关触头，其特征在于：所述间隙(30)小于3mm。
3.按照权利要求2所述的开关触头，其特征在于：所述间隙(30)处于1mm的数量级内。
4.按照权利要求1所述的开关触头，其特征在于：所述支承体(20)具有比带有线圈体的触头支架(22)更小的电导率。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的开关触头，其特征在于：所述环形支承体(20)由铁基材料制成。
6.按照权利要求1所述的开关触头，其特征在于：所述环形支承体(20)只在其上、下边缘区域与所述触头支架(22)或接触片(25)钎焊连接。
7.按照权利要求1所述的开关触头，其特征在于：所述环形支承体(20)具有与所述接触片(25)相同的外直径(DK)。
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