CN219370953U - 电接触结构以及控制开关 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电接触结构以及控制开关，电接触结构包括静触头以及动触头，静触头具有第一通道，动触头具有与第一通道对应的第二通道；静触头具有第一导电层，动触头具有第二导电层；其中，第一通道内填充有第一导电介质，第二通道内填充有第二导电介质，第一导电层覆盖第一通道，第二导电层覆盖第二通道，且第一导电层、第二导电层、第一导电介质以及第二导电介质的电导率ρ满足：10^‑9Ω·m≤ρ≤10^‑5Ω·m。本申请使得静触头和动触头具有良好的导电性，静触头和动触头无需通过尺寸设计以降低接触电阻，不仅可以对静触头和动触头进行小尺寸化设计，还可以减少金属银、铜等使用量，有利于降低电接触结构的制造成本。

Description

电接触结构以及控制开关

技术领域

本申请涉及电器开关技术领域，具体涉及一种电接触结构以及控制开关。

背景技术

随着新能源、新材料和电力电子技术的不断发展，断路器应用越来越广泛。在现有技术中，为了保证断路器中静触头与动触头保持在稳定的分闸与合闸状态，在断路器操作机构需设计有较复杂的脱扣、锁扣机构，这导致断路器结构复杂，整体尺寸和重量增大；装配质量要求高，成本相应增大；极易出现故障率高等问题。

目前，由于银的导电性更强，静触头与动触头通常采用银或铜基体表面镀银材料制备，这将有利于降低表面接触电阻而导致的温升影响。然而，受铜、银等现有导电材质的限制，为保证一定通断能力，断路器触头设计需满足一定的尺寸要求(例如流通截面面积)，否则将出现触头接触电阻增加且触头温度升高的现象，最终导致触头部分熔化并影响断路器的分合闸性能。

实用新型内容

本申请提供一种电接触结构以及控制开关，旨在解决目前触头设计需满足一定尺寸要求而导致断路器制造成本升高的技术问题。

第一方面，本申请提供一种电接触结构，包括：

静触头，静触头具有第一通道；

动触头，动触头具有与第一通道对应的第二通道；

静触头邻近动触头的一面具有第一导电层，动触头邻近静触头的一面具有第二导电层；

其中，第一通道内填充有第一导电介质，第二通道内填充有第二导电介质，第一导电层覆盖第一通道并与第一导电介质接触，第二导电层覆盖第二通道并与第二导电介质接触，且第一导电层、第二导电层、第一导电介质以及第二导电介质的电导率ρ满足：10^-9Ω·m≤ρ≤10^-5Ω·m。

在一些实施例中，第一导电层和第二导电层为银镍石墨烯混合镀层、铜石墨烯混合镀层或银石墨烯混合镀层中的任意一种，第一导电介质和第二导电介质为石墨烯。

在一些实施例中，第一导电介质包括附着于第一通道内壁面的石墨烯沉积层以及堆叠在第一通道内的石墨烯片；

第二导电介质包括附着于第二通道内壁面的石墨烯沉积层以及堆叠在第二通道内的石墨烯片。

在一些实施例中，石墨烯沉积层的厚度为1.6nm至2.2nm。

在一些实施例中，第一通道包括多段第一通道段，第二通道包括多段第二通道段；

相邻的第一通道段的延伸方向呈预设夹角，相邻的第二通道段的延伸方向呈预设夹角，且预设夹角α满足：30°≤α≤90°。

在一些实施例中，多段第一通道段包括第一子段、第二子段以及第三子段；

第一子段的一端位于静触头邻近动触头的一面，第三子段的一端位于静触头背离动触头的一面，第二子段的两端分别与第一子段和第三子段对接；

多段第二通道段包括第四子段、第五子段以及第六子段，第四子段的一端位于动触头邻近静触头的一面，第六子段的一端位于动触头背离静触头的一面，第五子段的两端分别与第四子段和第六子段对接。

在一些实施例中，第一子段与第三子段的长度比例为1.2:1至2:1；

第四子段与第六子段的长度比例为1.2:1至2:1。

在一些实施例中，动触头和静触头各自的侧表面军覆盖有石墨烯层，石墨烯层的厚度为1.7nm至2.5nm。

在一些实施例中，第一导电层和第二导电层的厚度为0.5um至2um，第一通道和第二通道的内径为0.3um至2um。

第二方面，本申请提供一种控制开关，包括：

绝缘筒；

如第一方面所述的电接触结构；

绝缘拉杆，绝缘拉杆可滑动地安装在绝缘筒内；

真空筒，电接触结构的静触头固定在真空筒内，绝缘拉杆一端伸入真空筒内并与电接触结构的动触头连接。

本申请通过在静触头的第一通道内填充第一导电介质，并在动触头的第二通道内填充第二导电介质，由覆盖第一通道的第一导电层与第一导电介质形成静触头的导电结构，而覆盖第二通道的第二导电层与第二导电介质形成动触头的导电结构，由于第一导电层、第二导电层、第一导电介质以及第二导电介质的电导率ρ满足：10^-9Ω·m≤ρ≤10^-5Ω·m，使得静触头和动触头具有良好的导电性，静触头和动触头无需通过尺寸设计来降低接触电阻，不仅可以对静触头和动触头进行小尺寸化设计，还可以减少金属银、铜等使用量，有利于降低电接触结构的制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例中提供的电接触结构的一种结构示意图；

图2是本申请实施例中提供的电接触结构的另一种结构示意图；

图3是本申请实施例中提供的电接触结构的另一种结构示意图；

图4是本申请实施例中提供的电接触结构的另一种结构示意图；

图5是本申请实施例中提供的电接触结构的另一种结构示意图；

图6是本申请实施例中提供的控制开关的另一种结构示意图。

其中，10静触头，11第一通道，110第一通道段，111第一子段，112第二子段，113第三子段，12第一导电层，13第一导电介质，20动触头，21第二通道，210第二通道段，211第四子段，212第五子段，213第六子段，22第二导电层，23第二导电介质；

100电接触结构，200绝缘筒，300绝缘拉杆，400真空筒。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本实用新型，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本实用新型。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本实用新型的描述变得晦涩。因此，本实用新型并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

本申请实施例提供一种电接触结构以及控制开关，以下分别进行详细说明。

首先，参阅图1，图1示出了本申请实施例中电接触结构100的一种结构示意图，其中，电接触结构100包括：

静触头10，静触头10具有第一通道11；

动触头20，动触头20具有与第一通道11对应的第二通道21；

静触头10邻近动触头20的一面具有第一导电层12，动触头20邻近静触头10的一面具有第二导电层22；

其中，第一通道11内填充有第一导电介质13，第二通道21内填充有第二导电介质23，第一导电层12覆盖第一通道11并与第一导电介质13接触，第二导电层22覆盖第二通道21并与第二导电介质23接触，且第一导电层12、第二导电层22、第一导电介质13以及第二导电介质23的电导率ρ满足：10^-9Ω·m≤ρ≤10^-5Ω·m。

具体地，静触头10是指电器设备或电器元件中固定且不随执行机构(例如脱扣或锁扣等)动作的部件，动触头20是指电器设备或电器元件中随执行机构动作所移动的部件。当动触头20随执行机构动作与静触头10接触时，电器设备或电器元件可以实现合闸操作进而导通电路；而当动触头20随执行机构动作与静触头10分离时，电器设备或电器元件可以实现分闸操作进而断开电路。示例性地，电器设备或电器元件可以为开关、继电器、断路器或接触器等，开关例如真空开关、旋转隔离开关等。

静触头10具有第一通道11，动触头20具有与第一通道11对应的第二通道21，以便于分别在第一通道11内和第二通道21内填充导电介质，从而降低静触头10与动触头20之间的接触电阻。在本申请的一些实施例中，第一通道11和第二通道21可以沿直线方向延伸，即第一通道11和第二通道21呈线性布置。在本申请的另外一些实施例中，第一通道11和第二通道21还可以呈蛇形或者锯齿形布置。示例性地，第一通道11和第二通道21的截面形状可以为圆形、矩形或正多边形等规则形状。

在本申请实施例中，本申请通过在静触头10的第一通道11内填充第一导电介质13，并在动触头20的第二通道21内填充第二导电介质23，由覆盖第一通道11的第一导电层12与第一导电介质13形成静触头10的导电结构，而覆盖第二通道21的第二导电层22与第二导电介质23形成动触头20的导电结构，由于第一导电层12、第二导电层22、第一导电介质13以及第二导电介质23的电导率ρ满足：10^-9Ω·m≤ρ≤10^-5Ω·m，使得静触头10和动触头20本身具有良好的导电性，静触头10和动触头20无需通过尺寸设计以降低接触电阻，不仅可以对静触头10和动触头20进行小尺寸化设计，还可以减少金属银、铜等使用量，有利于降低电接触结构100的制造成本。

在本申请的一些实施例中，第一导电层12和第二导电层22为银镍石墨烯混合镀层、铜石墨烯混合镀层或银石墨烯混合镀层中的任意一种，第一导电介质13和第二导电介质23为石墨烯。其中，石墨烯的第一导电介质13和第二导电介质23可以保证静触头10和动触头20的导电性，而银镍石墨烯混合镀层的第一导电层12和第二导电层22一方面可以增加静触头10和动触头20的导电性，另外一方面还可以解决静触头10与动触头20之间接触电阻产生的温升而导致动静触头熔化粘合问题。

在本申请的一些实施例中，第一导电层12、第二导电层22第一导电介质13和第二导电介质23可以均为银镍石墨烯混合镀层、铜石墨烯混合镀层或银石墨烯混合镀层中的任意一种。在本申请的另外一些实施例中，第一导电层12、第二导电层22、第一导电介质13和第二导电介质23可以均为石墨烯。示例性地，第一导电层12和第二导电层22的厚度为0.5um至2um，第一通道11和第二通道21的内径为0.3um至2um。

可以理解地，第一导电层12、第二导电层22、第一导电介质13和第二导电介质23还可为石墨烯材料与其他金属(例如铜或银)的混合物。

在本申请的一些实施例中，例如对于第一导电介质13和第二导电介质23为石墨烯的实施例，第一导电介质13包括附着于第一通道11内壁面的石墨烯沉积层以及堆叠在第一通道11内的石墨烯片。第二导电介质23包括附着于第二通道21内壁面的石墨烯沉积层以及堆叠在第二通道21内的石墨烯片。具体地，可以先通过气相沉积在第一通道11和第二通道21的内壁面形成石墨烯沉积层，然后采用片状石墨烯进行填充形成石墨烯导电束。示例性地，石墨烯沉积层的厚度为1.6nm至2.2nm，石墨烯沉积层的层数为5层至6层。

在本申请的另外一些实施例中，第一导电介质13包括位于第一通道11内的石墨烯颗粒，第二导电介质23可以包括位于第二通道21内的石墨烯颗粒。可以理解地，上述第一导电介质13、第二导电介质23还可以为石墨烯颗粒与石墨烯片的混合物。

在本申请的一些实施例中，例如对于第一通道11和第二通道21呈锯齿形布置的实施例，参阅图2，图2示出了本申请实施例中，电接触结构100的另一种结构示意图，其中，第一通道11包括多段第一通道段110，第二通道21包括多段第二通道段210，相邻的第一通道段110的延伸方向呈预设夹角，相邻的第二通道段210的延伸方向呈预设夹角，且预设夹角α满足：30°≤α≤90°。

需要说明的是，由于相邻的第一通道段110、相邻的第二通道段210的延伸方向呈预设夹角α，在动触头20与静触头10进行合闸与断闸的过程中，单一第一通道段110内的石墨烯不会移动至相邻的另一第一通道段110内，且单一第二通道段210内的石墨烯也不会移动至相邻的另一第二通道段210内，也就是说，可以避免由于石墨烯团聚从而导致在第一通道11内和第二通道21出现部分真空的现象。

可以理解地，还可以在填充第一导电介质13和第二导电介质23时，通过施加压力使得第一通道11和第二通道21内的导电介质充分压实。

作为一示例实施例，继续参阅图3，图3示出了本申请实施例中电接触结构100的另一种结构示意图，其中，多段第一通道段110包括第一子段111、第二子段112以及第三子段113。第一子段111的一端位于静触头10邻近动触头20的一面，第三子段113的一端位于静触头10背离动触头20的一面，第二子段112的两端分别与第一子段111和第三子段113对接。多段第二通道段210包括第四子段211、第五子段212以及第六子段213，第四子段211的一端位于动触头20邻近静触头10的一面，第六子段213的一端位于动触头20背离静触头10的一面，第五子段212的两端分别与第四子段211和第六子段213对接。

具体地，第一子段111和第三子段113沿竖直方向，第二子段112沿水平方向，使得第一子段111和第三子段113均与第二子段112相垂直，如此可以避免第三子段113和第二子段112内的第一导电介质13进入第一子段111造成团聚现象。同样地，第四子段211和第六子段213沿竖直方向，第五子段212沿水平方向，使得第四子段211和第六子段213均与第五子段212相垂直，如此可以避免第四子段211和第五子段212内的第一导电介质13进入第六子段213造成团聚现象。

可以理解地，还可以设置更多数量的第一通道段110；或者，还可以设置更多数量的第一通道11和第二通道21，以增强静触头10和动触头20的导电性能，例如，参阅图4，图4示出了本申请实施例中电接触结构100的另一种结构示意图，其中，静触头10具有三个第一通道11，动触头20具有三个第二通道21。

进一步地，在本申请的一些实施例中，例如对于多段第一通道段110包括第一子段111、第二子段112以及第三子段113的实施例，第一子段111与第三子段113的长度比例为1.2:1至2:1，第四子段211与第六子段213的长度比例为1.2:1至2:1。

在本申请的一些实施例中，例如对于多段第一通道段110包括第一子段111、第二子段112以及第三子段113的实施例，参阅图5，图5示出了本申请实施例中电接触结构100的另一种结构示意图，其中，多个第一通道段110与第二通道段210连通，同时多个第三通道段与第二通道段210连通，在单个第一通道段110或第三通道段内石墨烯团聚而断路时，其余第一通道段110或第三通道段内的石墨烯依然可以进行导电，可以进一步减小石墨烯团聚而产生的断路影响。

在本申请的一些实施例中，动触头20和静触头10各自的侧表面均覆盖有石墨烯层，石墨烯层的厚度为1.7nm至2.5nm，该石墨烯层可以采用气相沉积的方式制备，由于动触头20和静触头10的侧表面覆盖有石墨烯层，有利于进一步提升动触头20和静触头10的导电性能。

值得注意的是，上述内容旨在清楚说明本申请电接触结构100的实施验证过程，本领域技术人员在本申请的基础上，还可以做出等同的修改设计，例如通过气相沉积的方式在静触头10邻近动触头20一面制备石墨烯层，以形成第一导电层12。

进一步地，为了更好地实施本申请实施例中电接触结构100，在电接触结构100的基础上，本申请还提供一种控制开关，参阅图6，图6示出了本申请实施例中控制开关的一种结构示意图，其中，控制开关包括：

绝缘筒200；

如上述任一实施例的电接触结构100；

绝缘拉杆300，绝缘拉杆300可滑动地安装在绝缘筒200内；

真空筒400，电接触结构100的静触头10固定在真空筒400内，绝缘拉杆300一端伸入真空筒400内并与电接触结构100的动触头20连接。

具体地，当绝缘拉杆300带动电接触结构100的动触头20移动时，动触头20可以在真空筒400内与静触头10接触或分离，从而实现控制开关的分闸以及合闸过程，由于动触头20和静触头10在真空筒400内接触或分离，可以保证在控制开关控制高压电机、变压器等高压用电设备分闸过程以及合闸过程中的安全性。可以理解地，本申请实施例中的电接触结构100还可以应用于其他类型的开关，例如隔离开关。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见上文针对其他实施例的详细描述，此处不再赘述。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个实用新型实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考，但与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

以上对本申请实施例所提供的一种电接触结构以及控制开关进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种电接触结构，其特征在于，包括：

静触头，所述静触头具有第一通道；

动触头，所述动触头具有与所述第一通道对应的第二通道；

所述静触头邻近所述动触头的一面具有第一导电层，所述动触头邻近所述静触头的一面具有第二导电层；

其中，所述第一通道内填充有第一导电介质，所述第二通道内填充有第二导电介质，所述第一导电层覆盖所述第一通道并与所述第一导电介质接触，所述第二导电层覆盖所述第二通道并与所述第二导电介质接触，所述第一导电层、所述第二导电层、所述第一导电介质以及所述第二导电介质的电导率ρ满足：10^-9Ω·m≤ρ≤10^-5Ω·m。

2.如权利要求1所述的电接触结构，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层为银镍石墨烯混合镀层、铜石墨烯混合镀层或银石墨烯混合镀层中任意一种，所述第一导电介质和所述第二导电介质为石墨烯。

3.如权利要求2所述的电接触结构，其特征在于，所述第一导电介质包括附着于所述第一通道内壁面的石墨烯沉积层以及堆叠在所述第一通道内的石墨烯片；

所述第二导电介质包括附着于所述第二通道内壁面的石墨烯沉积层以及堆叠在所述第二通道内的石墨烯片。

4.如权利要求3所述的电接触结构，其特征在于，所述石墨烯沉积层的厚度为1.6nm至2.2nm。

5.如权利要求1所述的电接触结构，其特征在于，所述第一通道包括多段第一通道段，所述第二通道包括多段第二通道段；

相邻的所述第一通道段的延伸方向呈预设夹角，相邻的所述第二通道段的延伸方向呈所述预设夹角，所述预设夹角α满足：30°≤α≤90°。

6.如权利要求5所述的电接触结构，其特征在于，所述多段第一通道段包括第一子段、第二子段以及第三子段；

所述第一子段的一端位于所述静触头邻近所述动触头的一面，所述第三子段的一端位于所述静触头背离所述动触头的一面，所述第二子段的两端分别与所述第一子段和所述第三子段对接；

所述多段第二通道段包括第四子段、第五子段以及第六子段，所述第四子段的一端位于所述动触头邻近所述静触头的一面，所述第六子段的一端位于所述动触头背离所述静触头的一面，所述第五子段的两端分别与所述第四子段和所述第六子段对接。

7.如权利要求6所述的电接触结构，其特征在于，所述第一子段与所述第三子段的长度比例为1.2:1至2:1；

所述第四子段与所述第六子段的长度比例为1.2:1至2:1。

8.如权利要求1所述的电接触结构，其特征在于，所述动触头和所述静触头各自的侧表面均覆盖有石墨烯层，所述石墨烯层的厚度为1.7nm至2.5nm。

9.如权利要求1至8任一项所述的电接触结构，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层的厚度为0.5um至2um，所述第一通道和所述第二通道的内径为0.3um至2um。

10.一种控制开关，其特征在于，包括：

绝缘筒；

如权利要求1至9任一项所述的电接触结构；

绝缘拉杆，所述绝缘拉杆可滑动地安装在绝缘筒内；

真空筒，所述电接触结构的静触头固定在所述真空筒内，所述绝缘拉杆一端伸入所述真空筒内并与所述电接触结构的动触头连接。