CN215911361U - 高性能的真空开关管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高性能的真空开关管，包括动端组件、静端组件和磁管组件，首先通过在触头表面设置斜槽和中心开孔，在满足温升的同时能够产生横向电流分量和横向磁场，以保证产品的通断能力；其次通过将连接圈的横向端和纵向端设置不同的厚度及通过倒角过渡，既可以降低封接应力，又能确保产品的机械强度及产品的气密性，同时还能延迟产品使用寿命，降低产品失效风险；再者，通过设置与动端同电位的屏蔽罩，使触头间燃弧形成的金属蒸汽被屏蔽罩阻挡，对波纹管进行保护，并减少金属蒸汽在绝缘外壳内壁上的蒸散，提高产品的绝缘能力及使用寿命。总之，具有结构简单，制作成本低，产品性能优异等优点。

Description

高性能的真空开关管

技术领域

本实用新型属于开关管技术领域，具体的说是涉及一种高性能的真空开关管。

背景技术

随着科技的发展，真空开关管的应用要求也越来越高，比如应用于供电网络，实现低压智能化网络控制。真空开关管在开断正常负荷电流的同时，还需要具备通断及承受设备中故障电流的能力，此外，也需要承受远高于额定电压的工频电压及雷电冲击电压。因此，对真空开关管的各项性能也提出了更高的要求。

但现有真空开关管还存在一些不足：1)现有真空开关管的触头一般采用平板结构，触头接通时全程只有直线电流，无法产生横向电流及磁场，从而消弱了产品的开断电流能力；2) 现有的真空开关管的连接圈均为厚度一致的结构，如果厚度过小，则无法满足气密性和机械强度需求，即壁厚较薄会导致机械强度不足，产品在客户装机使用时，容易被机构力砸变形，最终造成失效；如果厚度太大，则会增加连接圈和绝缘外壳之间的封接应力，容易造成焊料层被撕裂，从而导致产品漏气失效；3)现有的屏蔽罩结构设置在静端，和静端同电位，虽然起到一定的屏蔽作用，但动、静触头间燃弧形成的金属蒸汽会蒸散至波纹管外壁、绝缘外壳内壁，形成不规则的金属颗粒，容易造成击穿放电，甚至直接将波纹管此薄壁件击穿后形成小孔造成漏气，从而导致产品失效。

发明内容

为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种高性能的真空开关管，具有更好的电流通断能力、屏蔽能力及机械强度和较高的使用寿命。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高性能的真空开关管，包括绝缘外壳和设于其内的由动导电杆、动触头组成的动端组件，以及由静触头、静导电杆组成的静端组件，所述动触头固定在所述动导电杆的一端上，所述静触头固定在所述静导电杆的一端上，所述动触头和静触头相对设置；所述动导电杆外套设有波纹管和导套，所述绝缘外壳的上端与所述导套之间通过上连接圈固定连接，所述绝缘外壳的下端与所述静导电杆之间通过下连接圈固定连接，所述动导电杆的上端活动置于所述导套内，所述波纹管的下端固定于所述动导电杆上及上端固定于所述导套上，所述动触头和静触头的中心分别对应设有通孔以及表面对应均匀设置若干个斜槽。

作为本实用新型的进一步改进，所述上连接圈与所述导套连接的第一横向端的厚度大于其与所述绝缘外壳连接的第一纵向端的厚度，且所述上连接圈的第一横向端和第一纵向端之间通过第一倒角过渡；所述下连接圈与所述静导电杆连接的第二横向端的厚度大于其与所述绝缘外壳连接的第二纵向端的厚度，且所述下连接圈的第二横向端和第二纵向端之间通过第二倒角过渡。

作为本实用新型的进一步改进，所述上连接圈和下连接圈与所述绝缘外壳的连接端的内外壁处分别通过焊料形成圆弧 R角。

作为本实用新型的进一步改进，所述上连接圈的第一横向端及所述下连接圈的第二横向端的厚度为0.4mm±0.1mm，所述上连接圈的第一纵向端及所述下连接圈的第二纵向端的厚度为1mm±0.1mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述上连接圈和下连接圈的纵向高度为7mm±0.1mm，其中所述第一纵向端和第二纵向端的长度为4mm±0.1mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述动触头和静触头外套设有屏蔽罩，该屏蔽罩的上端密封固定于所述动导电杆靠近所述动触头的一端上。

作为本实用新型的进一步改进，所述动导电杆靠近所述动触头的一端上设有环形凸肋，所述屏蔽罩的上端的焊接于该环形凸肋上

作为本实用新型的进一步改进，所述动触头和静触头中心的通孔从其所在的动触头和静触头的表面至对应的动导电杆和静导电杆方向半径逐渐变小。

作为本实用新型的进一步改进，所述动触头和静触头的半径大于所述动导电杆和静导电杆的半径，所述动导电杆和静导电杆的半径大于所述通孔的半径。

作为本实用新型的进一步改进，所述动触头和静触头为 CuCr30材料制成，其直径为24-26mm，厚度5-7mm；所述动导电杆和静导电杆直径为12-14mm，所述动触头和静触头的中心通孔直径为10-12mm。

本实用新型的有益效果是：首先，通过在触头表面设置斜槽和中心开孔，在满足温升的同时能够产生横向电流分量，从而产生横向磁场，以保证产品的通断能力；其次，通过将连接圈的横向端和纵向端设置不同的厚度及通过倒角过渡，既可以降低封接应力，又能确保产品的机械强度及产品的气密性，同时还能延迟产品使用寿命，另外又在与陶瓷绝缘外壳的连接处通过焊料在连接圈内外壁形成圆弧R角，进一步确保产品气密性，降低产品失效风险；再者，通过设置与动端同电位的屏蔽罩，使触头间燃弧形成的金属蒸汽被屏蔽罩阻挡，对波纹管进行保护，并减少金属蒸汽在绝缘外壳内壁上的蒸散，提高产品的绝缘能力及使用寿命。总之，具有结构简单，制作成本低，产品性能优异等优点。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用所述触头剖面结构示意图；

图3为本实用所述触头正面结构示意图；

图4为本实用新型的触头结构工作时的电流路径示意图；

图5为本实用新型所述连接圈结构示意图；

图6为本实用新型连接圈的使用状态示意图；

图7为本实用新型所述屏蔽罩工作状态示意图。

结合附图，作以下说明：

1——绝缘外壳； 2——动导电杆；

3——动触头； 4——静触头；

5——静导电杆； 6——屏蔽罩；

7——波纹管； 8——导套；

9——上连接圈； 91——第一横向端；

92——第一纵向端； 93——第一倒角；

10——下连接圈； 101——第二横向端；

102——第二纵向端； 103——第二倒角；

11——通孔； 12——斜槽；

21——环形凸肋； 90——圆弧R角；

100——金属蒸汽。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

参阅图1，为本实用新型所述的一种高性能的真空开关管，包括由陶瓷材料制成的绝缘外壳1和设于其内的由动导电杆2、动触头3组成的动端组件，以及由静触头4、静导电杆5组成的静端组件，动触头3固定在动导电杆2的一端上，静触头4固定在静导电杆5的一端上，动触头3和静触头4相对设置。动导电杆2外套设有波纹管7和导套8，绝缘外壳1的上端与导套8之间通过上连接圈9固定连接，绝缘外壳1的下端与静导电杆5之间通过下连接圈10固定连接，动导电杆2 的上端活动置于导套8内，波纹管7的下端固定于动导电杆2 上及上端固定于导套8上。

即本实用新型所述的真空开关管主要包括动端组件、静端组件和磁管组件，其中动端组件由动导电杆、导套、波纹管和动触头组成，动端螺孔与断路器机构连接，通过波纹管的压缩完成动、静触头分离，从而切断故障电流；波纹管回弹完成动、静触头闭合，达成电流导通的作用。静端组件由静导电杆和静触头组成，亦通过静导电杆的螺纹孔与机构连接，静端组件时刻保持静止状态，等待动端组件的分开、关合。磁管组件包括陶瓷形成的绝缘外壳即磁管、动端连接圈(即上连接圈)、静端连接圈(即下连接圈)组成，连接动静两部分的同时，保证产品的外部绝缘。产品各零件之间均采用焊料焊接，焊接工艺为一次封排。

参阅图2-3，本实用新型所述动触头3和静触头4的中心分别对应设有通孔6以及表面对应均匀设置4干个斜槽7，并且动触头3和静触头4中心的通孔6其所在的动触头3和静触头4的表面至对应的动导电杆2和静导电杆5方向半径逐渐变小。其中，动触头3和静触头4的半径大于动导电杆2和静导电杆5的半径，动导电杆2和静导电杆5的半径大于通孔6 的半径。例如，本实施例的所述动触头3和静触头4为CuCr30 材料制成，其直径为25mm，厚度6mm；动导电杆2和静导电杆 5直径为13mm，动触头3和静触头4的中心通孔直径为11mm。

参阅图4，为本实用新型在工作时的电流路径图，其中，动触头3和静触头4为CuCr30材料制成，直径为25mm，可以满足开断10KA的故障电流，厚度6mm，以提供足够的机械强度。动、静触头表面开设中心通孔和斜槽，通孔直径11mm，而导电杆直径13mm，在电流I₁通过导向杆流向触头时，满足温升要求的同时能够大概率产生横向电流分量I₂(单边1mm 容错)，从而产生横向磁场，以保证产品的开断能力。

当两触头(动、静触头)正对闭合时，电流的通路取决于触头接触点的位置。当接触点距触头中心小于6.5mm时，电流从动导电杆流过两触头最终到静导电杆这一路程中，全程呈直线流下无横向分量，也意味着不会产生横向磁场，从而削弱产品的开断电流能力。只有当接触点距触头中心大于等于6.5mm 时，电流在触头之间流过时才会产生横向分量和横向磁场，提升开断能力。所以对于此开斜槽及中心开孔φ11mm的触头结构设计，仅当接触点距触头中心5.5～6.5mm时，才会产生无直流分量的情况，也就意味着此设计和普通圆盘或其它中心不开孔触头的设计相比，能够产生横向电流分量，从而保证了产品成功开断故障电流的能力。

参阅图5，以绝缘外壳的轴线所在方向为纵向，其截面所在方向为横向，上连接圈9与导套连接的第一横向端91的厚度大于其与绝缘外壳1连接的第一纵向端92的厚度，且上连接圈9的第一横向端91和第一纵向端92之间通过第一倒角 93过渡；下连接圈10与静导电杆5连接的第二横向端101的厚度大于其与绝缘外壳1连接的第二纵向端102的厚度，且下连接圈10的第二横向端101和第二纵向端102之间通过第二倒角103过渡。

本实施例中，参阅图6，上连接圈7的第一横向端71及下连接圈10的第二横向端101的厚度为0.4mm，上连接圈7 的第一纵向端72及下连接圈10的第二纵向端102的厚度为1mm。上连接圈7和下连接圈10的纵向高度为7mm，其中第一纵向端72和第二纵向端102的长度为4mm。

本实用新型所述上、下连接圈高度7mm，横向壁厚1mm，与瓷管连接处的纵向壁厚为0.4mm，且中间由C1的倒角过渡，过渡点距底部4mm。壁厚0.4mm的连接边缘与瓷件封接，减小封接应力的同时，焊料可在连接圈内外壁形成圆弧R角90，以保证产品气密性，上端1mm厚度也保证了零件的机械强度，延长产品使用寿命。对比一般结构设计，若整体壁厚1mm，零件强度可以保证，但与瓷管封接尺寸较大会增大此处的封接应力，容易造成焊料层被撕裂从而导致产品漏气失效；若整体壁厚0.4mm，与瓷管的封接应力适当，可保证此处的气密性，但壁厚较薄会导致机械强度不足，产品在客户端装机使用时容易被机构力砸变形，最终造成失效。

参阅图7，在动触头和静触头外套设有屏蔽罩6，该屏蔽罩6的上端密封固定于动导电杆2靠近动触头的一端上，使得屏蔽罩和动端形成同电位。为了便于更好的固定屏蔽罩6，动导电杆靠近动触头的一端上设有环形凸肋21，屏蔽罩6的上端的焊接于该环形凸肋21上。这样，真空开关管在工作时，触头间产生的金属蒸汽100、气体分子残留被有效屏蔽，残留在屏蔽罩内侧，从而避免其扩散至波纹管的内外壁及绝缘外壳内壁，起到真正的屏蔽和保护作用，防止产品失效，提高产品的绝缘性能以及使用寿命。

由此可见，本实用新型具有以下优点：首先，通过在触头表面设置斜槽和中心开孔，在满足温升的同时能够产生横向电流分量，从而产生横向磁场，以保证产品的通断能力；其次，通过将连接圈的横向端和纵向端设置不同的厚度及通过倒角过渡，既可以降低封接应力，又能确保产品的机械强度及产品的气密性，同时还能延迟产品使用寿命，另外又在与陶瓷绝缘外壳的连接处通过焊料在连接圈内外壁形成圆弧R角，进一步确保产品气密性，降低产品失效风险；再者，通过设置与动端同电位的屏蔽罩，使触头间燃弧形成的金属蒸汽被屏蔽罩阻挡，对波纹管进行保护，并减少金属蒸汽在绝缘外壳内壁上的蒸散，提高产品的绝缘能力及使用寿命。总之，具有结构简单，制作成本低，产品性能优异等优点。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种高性能的真空开关管，包括绝缘外壳(1)和设于其内的由动导电杆(2)、动触头(3)组成的动端组件，以及由静触头(4)、静导电杆(5)组成的静端组件，所述动触头(3)固定在所述动导电杆(2)的一端上，所述静触头(4)固定在所述静导电杆(5)的一端上，所述动触头(3)和静触头(4)相对设置；所述动导电杆(2)外套设有波纹管(7)和导套(8)，所述绝缘外壳(1)的上端与所述导套(8)之间通过上连接圈(9)固定连接，所述绝缘外壳(1)的下端与所述静导电杆(5)之间通过下连接圈(10)固定连接，所述动导电杆(2)的上端活动置于所述导套(8)内，所述波纹管(7)的下端固定于所述动导电杆(2)上及上端固定于所述导套(8)上，其特征在于：所述动触头(3)和静触头(4)的中心分别对应设有通孔(11)以及表面对应均匀设置若干个斜槽(12)。

2.根据权利要求1所述的高性能的真空开关管，其特征在于：所述上连接圈(9)与所述导套连接的第一横向端(91)的厚度大于其与所述绝缘外壳(1)连接的第一纵向端(92)的厚度，且所述上连接圈(9)的第一横向端(91)和第一纵向端(92)之间通过第一倒角(93)过渡；所述下连接圈(10)与所述静导电杆(5)连接的第二横向端(101)的厚度大于其与所述绝缘外壳(1)连接的第二纵向端(102)的厚度，且所述下连接圈(10)的第二横向端(101)和第二纵向端(102)之间通过第二倒角(103)过渡。

3.根据权利要求2所述的高性能的真空开关管，其特征在于：所述上连接圈和下连接圈与所述绝缘外壳的连接端的内外壁处分别通过焊料形成圆弧R角(90)。

4.根据权利要求2所述的高性能的真空开关管，其特征在于：所述上连接圈(9)的第一横向端(91)及所述下连接圈(10)的第二横向端(101)的厚度为0.4mm±0.1mm，所述上连接圈(9)的第一纵向端(92)及所述下连接圈(10)的第二纵向端(102)的厚度为1mm±0.1mm。

5.根据权利要求2所述的高性能的真空开关管，其特征在于：所述上连接圈(9)和下连接圈(10)的纵向高度为7mm±0.1mm，其中所述第一纵向端(92)和第二纵向端(102)的长度为4mm±0.1mm。

6.根据权利要求1所述的高性能的真空开关管，其特征在于：所述动触头和静触头外套设有屏蔽罩(6)，该屏蔽罩(6)的上端密封固定于所述动导电杆(2)靠近所述动触头的一端上。

7.根据权利要求6所述的高性能的真空开关管，其特征在于：所述动导电杆靠近所述动触头的一端上设有环形凸肋(21)，所述屏蔽罩(6)的上端的焊接于该环形凸肋(21)上。

8.根据权利要求1所述的高性能的真空开关管，其特征在于：所述动触头(3)和静触头(4)中心的通孔(11)从其所在的动触头(3)和静触头(4)的表面至对应的动导电杆(2)和静导电杆(5)方向半径逐渐变小。

9.根据权利要求1所述的高性能的真空开关管，其特征在于：所述动触头(3)和静触头(4)的半径大于所述动导电杆(2)和静导电杆(5)的半径，所述动导电杆(2)和静导电杆(5)的半径大于所述通孔(11)的半径。

10.根据权利要求1所述的高性能的真空开关管，其特征在于：所述动触头(3)和静触头(4)为CuCr30材料制成，其直径为24-26mm，厚度5-7mm；所述动导电杆(2)和静导电杆(5)直径为12-14mm，所述动触头(3)和静触头(4)的中心通孔直径为10-12mm。

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