WO2017016843A1 - Electrical switching chamber with increased dielectric strength and production method for same - Google Patents

Electrical switching chamber with increased dielectric strength and production method for same Download PDF

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WO2017016843A1
WO2017016843A1 PCT/EP2016/066164 EP2016066164W WO2017016843A1 WO 2017016843 A1 WO2017016843 A1 WO 2017016843A1 EP 2016066164 W EP2016066164 W EP 2016066164W WO 2017016843 A1 WO2017016843 A1 WO 2017016843A1
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WO
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insulating material
switching chamber
housing
electrical
electrical switching
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/066164
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German (de)
French (fr)
Inventor
Ulf SCHÜMANN
Stephan WETHEKAM
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66207—Specific housing details, e.g. sealing, soldering or brazing

Definitions

  • the invention relates to an electrical switching chamber and a method for the production thereof, with a housing and at least one first and at least one second electrical contact piece for switching electrical voltage. At least one of the at least one first and at least one second contact pieces is movably mounted and the housing surrounds the contact pieces in a gastight manner.
  • the housing comprises at least a region of insulating material.
  • Vacuum interrupters are used, among other things, for switching medium and high voltages in the kV range, with nominal voltages of up to 52 kV and above. At rated currents of up to 7000 A, short-circuit breaking currents of more than 63 kA can occur. During switching, an arc can briefly occur between two switching contact pieces, and high-energy electrons, which strike the contact piece or electrode surface, can generate X-ray radiation.
  • An electrical contact in an electrical circuit which comprises at least two electrical contacts, is closed or disconnected for switching.
  • the second contact piece is arranged in a fixed, or two electrical ⁇ specific contact pieces are moved simultaneously. It can also be provided more contacts, for. B. in addition to rated contact pieces and arcing contact pieces.
  • the contact pieces are arranged in a housing which encloses a region of insulation material, in particular with a ceramic material. cylinder includes.
  • the housing is vacuum-tight, in particular for vacuum interrupters ⁇ and evacuated.
  • the area of the housing made of insulating material enables a viable, vacuum-tight, dielectric isolation of a vacuum circuit.
  • the insulating material in particular the ceramic cylinder, generally comprises or consists of a ceramic based on aluminum oxide or silicon dioxide. It forms together with the metallic connections, in particular the electrical contact pieces, and a movable one
  • Bellows bushing a vacuum-tight shell of the interrupter The dimensions of the housing part made of insulating material, and in particular the ceramic ⁇ sondere length provides sufficient outer ⁇ Iso-regulation depending on the application in air, gas or Feststoffummante- lung safely.
  • the internal dielectric strength of the switching chamber from ⁇ keramiküberbrücktem transition in vacuum, as it results absolutely constructively in a vacuum interrupter is significantly re- prised by various strikethrough and rollover ⁇ mechanisms over a pure vacuum section.
  • a breakdown mechanism is due to the triggering of secondary electrons along the region of the housing made of insulating material, in particular from the ceramic surface ⁇ inside the interrupter or switching chamber.
  • Secondary electrons are electrons which are knocked out on a material surface by the impact of high-energy radiation, in particular of high-energy electrons and / or ions from the material.
  • the number of electrons knocked out per ion or electron is given by the secondary electron emission coefficient ⁇ , which depends on the surface shape and the surface material. With a secondary electron emission coefficient ⁇ greater than 1, electron avalanches are triggered, which can lead to electrical breakdowns on the inside of an electrical switching chamber in the region of the insulator, in particular of the ceramic.
  • Object of the present invention is to provide an electrical switching chamber with increased dielectric strength and their manufacturing process.
  • an electrical switching chamber according to the invention comprises a
  • Housing comprises at least one region of Isolationsmate ⁇ rial.
  • a surface of the insulating material is coated at least in a portion with a material having a higher dielectric strength voltage, com- pared with the dielectric strength of the uncoated Iso ⁇ lationsmaterials.
  • As ions, electrons or other high-energy radiation prevents the generation of secondary electrons or at least reduced. This prevents that electron avalanches are triggered on the upper ⁇ surface of the insulating material, which can lead to electrical flashovers in particular between see the at least two electrical contact pieces.
  • the dielectric withstand voltage of at least one region of insulating material of the housing of elekt ⁇ step switching chamber is increased compared to housings with uncoated insulating material.
  • the dielectric withstand voltage material may have a secondary electron emission coefficient less than or equal to one. This means that upon impingement of an electron or other particle of a particle GR niger as an electron from the insulation material Pickge ⁇ beat or is generated. It thus arises from a hitting the surface of the insulating material particles less than a secondary electron.
  • the material with increased dielectric withstand voltage may also have a secondary electron emission coefficient ⁇ of less than or equal to 8, in particular less than or equal to 4, in particular less than or equal to 2, in particular less than or equal to 1, in particular for a primary electron and / or or ion energy in the range of 100 to 1000 eV and in particular with values based on a vertical ⁇ right electron or ion incidence, depending on the surface roughness.
  • the layer thickness of the material with increased dielectric withstand voltage can be in the range of less than 100 ⁇ m, in particular less than 10 ⁇ m, in particular less than 100 nm, in particular in the range of 5 to 20 nm be.
  • the material having an increased dielectric withstand voltage can onskostoryen special glass with a low Sekundärelektronenemissi-, titanium, titanium nitride, chromium oxides, insbeson ⁇ particular Ti, TiN, CrO be or include.
  • a primary energy of the primary electrons and / or ions of 100 to 1000 eV these materials have a secondary electron emission coefficient of less than 1, given a corresponding surface finish, and reduce the generation of secondary electrons compared to uncoated insulation material.
  • the insulating material of the housing may consist of a ceramic or comprise a ceramic, in particular of aluminum oxide and / or silicon dioxide. These materials have good insulation properties and a highpsfestig ⁇ ness. As a result, they are well suited for use in the medium and high voltage range for electrical insulation.
  • the electrical switching chamber may be a vacuum tube and / or the at least one region of insulating material may comprise a ceramic cylinder.
  • Vacuum tubes are used in the construction of electrical switching devices in the medium or high voltage range.
  • the vacuum tubes may comprise ceramic cylinders, which serve as electrical insulation between contact pieces and ensure a stable mechanical structure.
  • the coated with a material of increased dielectriclysfes ⁇ ACTION surface of the insulating material inside the housing can be arranged in particular on the side facing the electrical contact pieces ⁇ 's side. This allows a high dielectric withstand voltage Zvi ⁇ rule the contact pieces in the interior, in particular in a vacuum tube.
  • the surface of the insulating material may be structured at least in egg ⁇ nem section, in particular in the elevated ⁇ lectrical dielectric strength coated with the material portion. The structuring of the surface can
  • the surface of the insulating material in particular a Ke ⁇ Ramik of alumina and / or silica, can with special glass coefficients low Sekundärelektronenemissionskoef-, titanium, titanium nitrides, chromium oxides, especially Ti, TiN, CrO be coated, in particular by electroplating, dipping, vapor deposition , Sputtering, cold gas spraying, chemical or physical vapor deposition, spraying, powder coating, glazing, plasma and / or laser coating.
  • the surface can be structured with walls, and / or recesses, in particular trenches, grooves, holes, in particular in a semi-circular shape, V-shaped, and / or wavy.
  • the dielectric strength, in particular on the surface of the inner region of the housing part made of isolate can be increased by coating the surface with a material which has a secondary electron emission coefficient of less than or equal to 8, in particular less than or equal to 4, in particular less than or equal to 2, in particular less than or equal to 1, in particular at a primary electron and / or ion energy in the range from 100 to 1000 eV, and / or by surface structuring.
  • Fig. 1 shows an electrical switching chamber partially in sectional representation, comprising a housing and two electrical contact elements for switching electrical power, as well as portions of the housing from Isolationsma ⁇ TERIAL, and
  • FIG. 2 is an enlarged view of a cross section through an uncoated housing portion of insulating material according to the prior art
  • FIG 3 is an enlarged view of a cross section through a housing portion of insulating material with Be
  • Fig. 4 is an enlarged view of a cross section through a housing portion analogous to FIG. 3 of insulating material with coating 22 and structuring 23.
  • Fig. 1 is an electrical switching chamber in the manner of a
  • Vacuum switching tube 1 shown, with a housing 2 and two electrical contact pieces 20, 21 for switching electrical voltage and / or current.
  • the housing 2 comprises two regions of insulating material, the first insulating housing region 3 and the second insulating housing region 5, each in the form of a ceramic cylinder 4, 6, and a me ⁇ tallisches housing part 7, which is arranged between the two ceramic ⁇ cylinders 4, 6 ,
  • the housing 2 further comprises a first metallic cover 8, through which a fixed contact plug ⁇ bolt 9 vacuum-tight into the interior of the vacuum interrupter 1 to a fixed contact 10 extends toward, which forms a first Kon ⁇ contact piece 20.
  • the housing 2 has a second metallic cover 11, through which a moving contact connecting bolt 14 extends to a moving contact 15 of the vacuum switch ⁇ tube 1, which forms a second contact piece 21.
  • the BewegCountan gleichbolzen 14 is guided by a bearing 12 and arranged vacuum-tight movable by means of a bellows 13, wherein it extends into the interior of the vacuum ⁇ interrupter 1.
  • the two contact pieces 20, 21 are in electrical and mechanical contact with each other, and form a closed electrical contact.
  • the ceramic cylinders 4 and 6, the metallic housing part 7 and the first and second metallic covers 8 and 11 are soldered together vacuum-tight at their boundary regions, wherein field control elements 16, 17, 18, 19 are provided for field control in the interior of the vacuum interrupter 1.
  • the vacuum interrupter 1 ⁇ is evacuated inside, wherein in the opened State, inter alia, via the vacuum insulation of the contact pieces 20, 21 from each other.
  • Fig. 2 in an enlarged view of an uncoated body portion of insulating material 4, 6 is shown wel ⁇ cher in the embodiment shown in the form of a ceramic cylinder 4, 6 is formed according to the prior art, and as cut of by a wall on one side
  • Ceramic cylinder 4, 6 is shown. In the opened state of the contact via the insulating material 4, 6, an electrical insulation of the contact pieces 20, 21 via the Ge ⁇ housing 2 from each other.
  • the incident electrons are called primary electrons
  • electrons emitted from the surface are called secondary electrons.
  • the number of emitted secondary electrons depends on the secondary electron emission coefficient ⁇ , which depends on the material and is dependent on the primary electron / ion energy when it hits the surface and on the angle of incidence. Without indication, in the following, value data is assumed to be a vertical incidence of the primary electrons / ions.
  • a secondary electron emission coefficient greater than 1 signified ß ⁇ tet, it is a primary electron, which face onto the top of the insulation material 4, 6 is incident, more than one secondary electron is produced.
  • electron avalanches 25 can be triggered, which can result in electrical flashovers across the housing 2 between the contact pieces 20, 21.
  • the electrical insulation effect of the housing regions of insulating material 4, 6 in conjunction with the vacuum in the interior of the vacuum interrupter 1 between the contact pieces 20, 21 is destroyed or at least reduced.
  • a Ausschal ⁇ th without residual currents is prevented, the residual currents depending on the magnitude can prevent proper operation of the vacuum interrupter 1, and can lead to damage connected electrical facilities.
  • a coating 22 may also include inner and outer, or completely around the housing portions from Isola ⁇ tion material 4, 6, in particular the ceramic cylinder 4 and 6 take place. Alternatively, only a selected area of the insulating material may be coated. For the sake of simplicity, this is not shown in the figures.
  • the coating 22 takes place with a material with respect to the uncoated insulating material reduced secondary electron emission coefficient ß less than or equal 8, insbeson ⁇ particular less than or equal 4, in particular less than or equal to 2, in particular less than or equal 1, wherein the indication in particular for a Primärelektronen- and / or ion energy applies in the range of 100 to 1000 eV and a normal incidence the electric ⁇ NEN / ions.
  • a secondary electron emission coefficient ⁇ equal to 1 means that a secondary electron is generated on average by a primary electron which impinges on the surface of the insulating material 4, 6. Absorption, deceleration, scattering and different emission angles prevent formation of electron avalanches 25 at a secondary electron emission coefficient ⁇ equal to 1.
  • Electric flashovers between the contact pieces 20, 21 can be completely or at least partially prevented by reducing the secondary electron emission coefficient ⁇ .
  • the electrical insulation of the housing areas of insulating material 4, 6 in communication with vacuum in the perception ⁇ ren the vacuum interrupter 1 between sufficiently spaced-Deten contact pieces 20, 21 is improved. Switching off can essentially take place without residual currents and damage up to the destruction of the vacuum interrupter 1 and / or connected electrical switching devices can be prevented.
  • the electrical switching chamber 1 with coating 22 of the surface of the insulating material 4, 6 at least in the interior, partially or completely, with a material with respect to the uncoated material reduced secondary electron emission coefficient ß, has a He ⁇ heightened dielectric withstand voltage.
  • the effect of reducing or preventing electron avalanches 25 or flashovers over the surface of the housing regions of insulating material 4, 6 can be enhanced by a structure or structuring 23 of or on the surface.
  • This is shown in Fig. 4 by way of example with reference to an exporting ⁇ approximately example of a wall on one side of a ceramic ⁇ cylinder 4 shown in sectional view. 6 So z. B. trenches, in particular as shown in Fig. 4 V-shaped
  • Trench structures lead to increased electron absorption, while simultaneously reducing electron emission.
  • the structure 23 may be simple or multiple, in particular in the form of z. B. mutually parallel rectilinear trenches. But it can also be used other structuring of the surface, for. B. checkered, ge ⁇ striped, checkered, hole-like or wave-like structures on the surface.
  • the surface can also be roughened regularly or irregularly.
  • the structure or structuring 23 can by embossing or removal, z. B. by etching, milling, laser evaporation, or drilling. In this case diluted, or the wall thickness of the insulation material thickened on the surface irregular or Oberflä ⁇ z. B. periodically.
  • the insulating material may alternatively or additionally be formed with the structure 23. In this case, the wall thickness may be constant, wherein the shape of the structure 23 is formed inside on the outer side of the insulating material complementary. This is illustrated in the embodiment of FIG. 4 in the form of an internally embossed V on the inside and an outwardly projecting V on the outside of the insulating material, in particular a ceramic cylinder 4, 6 as a housing portion with the same wall thickness over the entire cylinder wall.
  • the structuring 23 can also be generated simultaneously with the coating 22, for. B. by spatially selective deposition or by lithographic methods.
  • Housing areas made of insulating material 4, 6 come special glass with low secondary electron emission coefficient, titanium, titanium nitrides, chromium oxides, in particular Ti, TiN, CrO in question. These have a secondary electron emission coefficient of less than or equal to 1 with a corresponding surface finish.
  • the layer thickness of the coating 22 of the insulating material, in particular the ceramic may be in the range of less than 100 ym, in particular less than 10 ym, in particular less than 100 nm, in particular in the range of 5 to 20 nm.
  • the surface of the insulating material in particular the Ke ⁇ Ramik of alumina and / or silica may be coated using different coating methods with a layer of, for example, titanium, titanium nitrides, chromium oxides, in particular TiN, Ti, CrO and / or glass. Possible methods include electroplating, dipping, vapor deposition, sputtering, cold gas spraying, chemical or physical vapor deposition, spraying, powder coating, glazing, plasma and / or laser coating. Structuring 23 can during the application of the layer, by the pad and / or by z. B. Photolithography be produced.
  • titanium and chromium compounds and mixtures thereof with a higher oxidation number, in particular dichromium trioxide, chromium dioxide, chromium trioxide and / or Compounds such as ionic nitrides, e.g.
  • Zinc nitride Zinc nitride, yttrium nitride, lanthanum nitride, zirconium (IV) nitride, tantalum (V) nitride, and / or magnesium nitride, calcium nitride, lithium nitride, sodium nitrite, beryllium nitride, chromium nitride and iron nitrides.

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

Abstract

The invention relates to an electrical switching chamber (1) and to the production of an electrical switching chamber, comprising a housing (2) and at least one first and at least one second electrical contact piece (20, 21) for switching electrical voltage. At least one of the at least one first and at least one second contact pieces (20, 21) is movably mounted and the housing (2) surrounds the contact pieces (21, 22) in a gas-tight manner. The housing (2) comprises at least one region which is composed of insulation material (4, 6), wherein a surface of the insulation material, at least in one section, is coated with a material which has a higher dielectric strength in comparison to the dielectric strength of the insulation material.

Description

Beschreibung description
Elektrische Schaltkammer mit erhöhter dielektrischer Spannungsfestigkeit und deren Herstellungsverfahren Electrical switching chamber with increased dielectric strength and its manufacturing process
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schaltkammer und ein Verfahren zu deren Herstellung, mit einem Gehäuse und wenigstens einem ersten und wenigstens einem zweiten elektrischen Kontaktstück zum Schalten von elektrischer Spannung. Wenigstens einer der wenigstens einen ersten und wenigstens einen zweiten Kontaktstücke ist beweglich gelagert und das Gehäuse umschließt die Kontaktstücke gasdicht. Das Gehäuse umfasst wenigstens einen Bereich aus Isolationsmaterial. Derartige elektrische Schaltkammern, insbesondere nach Art einer Vakuumschaltröhre, sind z. B. aus der The invention relates to an electrical switching chamber and a method for the production thereof, with a housing and at least one first and at least one second electrical contact piece for switching electrical voltage. At least one of the at least one first and at least one second contact pieces is movably mounted and the housing surrounds the contact pieces in a gastight manner. The housing comprises at least a region of insulating material. Such electrical switching chambers, in particular in the manner of a vacuum interrupter, z. B. from the
DE 10 2012 215 245 AI bekannt. Vakuumschaltröhren werden unter anderem zum Schalten mittlerer und hoher Spannungen im kV-Bereich eingesetzt, mit Nennspannungen von bis zu 52 kV und darüber. Dabei können bei Nennströmen von bis zu 7000 A Kurzschluss-Ausschaltströme von über 63 kA auftreten. Beim Schalten kann kurzzeitig ein Lichtbogen zwischen zwei Schaltkontaktstücken auftreten, und energiereiche Elektronen, welche auf der Kontaktstück- bzw. Elektrodenoberfläche auftref- fen, können Röntgenstrahlung erzeugen.  DE 10 2012 215 245 AI known. Vacuum interrupters are used, among other things, for switching medium and high voltages in the kV range, with nominal voltages of up to 52 kV and above. At rated currents of up to 7000 A, short-circuit breaking currents of more than 63 kA can occur. During switching, an arc can briefly occur between two switching contact pieces, and high-energy electrons, which strike the contact piece or electrode surface, can generate X-ray radiation.
Ein elektrischer Kontakt in einer elektrischen Schaltung, welcher wenigstens zwei elektrische Kontaktstücke umfasst, wird zum Schalten geschlossen oder getrennt. Dazu wird zumin- dest ein elektrisches Kontaktstück bewegt, wobei das zweite Kontaktstück feststehend angeordnet ist, oder zwei elektri¬ sche Kontaktstücke werden gleichzeitig bewegt. Es können auch weitere Kontaktstücke vorgesehen sein, z. B. neben Nennstrom- kontaktstücken auch Lichtbogenkontaktstücke. Die Kontaktstü- cke sind in einem Gehäuse angeordnet, welches einen Bereich aus Isolationsmaterial, insbesondere mit einem Keramik- zylinder umfasst. Das Gehäuse ist insbesondere bei Vakuum¬ schaltröhren vakuumdicht und evakuiert. An electrical contact in an electrical circuit, which comprises at least two electrical contacts, is closed or disconnected for switching. For this purpose, zumin- least one electrical contact piece is moved, the second contact piece is arranged in a fixed, or two electrical ¬ specific contact pieces are moved simultaneously. It can also be provided more contacts, for. B. in addition to rated contact pieces and arcing contact pieces. The contact pieces are arranged in a housing which encloses a region of insulation material, in particular with a ceramic material. cylinder includes. The housing is vacuum-tight, in particular for vacuum interrupters ¬ and evacuated.
Der Bereich des Gehäuses aus Isolationsmaterial ermöglicht eine tragfähige, vakuumdichte, dielektrische Isolierung einer Vakuumschaltstrecke. Das Isolationsmaterial, insbesondere der Keramikzylinder, umfasst bzw. besteht in der Regel aus einer Keramik auf Basis von Aluminiumoxid oder Siliziumdioxid. Er bildet zusammen mit den metallischen Anschlüssen, insbesonde- re den elektrischen Kontaktstücken, und einer beweglichenThe area of the housing made of insulating material enables a viable, vacuum-tight, dielectric isolation of a vacuum circuit. The insulating material, in particular the ceramic cylinder, generally comprises or consists of a ceramic based on aluminum oxide or silicon dioxide. It forms together with the metallic connections, in particular the electrical contact pieces, and a movable one
Balgdurchführung eine vakuumdichte Hülle der Schaltröhre. Die Dimensionen des Gehäuseteils aus Isolationsmaterial, insbe¬ sondere die Keramiklänge stellt eine ausreichende äußere Iso¬ lierung je nach Anwendung in Luft, Gas oder Feststoffummante- lung sicher. Die innere dielektrische Festigkeit der Schalt¬ kammer aus keramiküberbrücktem Übergang im Vakuum, wie er sich zwingend konstruktiv in einer Vakuumschaltröhre ergibt, ist durch verschiedenste Durchschlags- und Überschlags¬ mechanismen gegenüber einer reinen Vakuumstrecke deutlich re- duziert. Ein Durchschlagsmechanismus ist bedingt durch das Auslösen von Sekundärelektronen entlang dem Bereich des Gehäuses aus Isolationsmaterial, insbesondere aus der Keramik¬ oberfläche im Inneren der Schaltröhre bzw. Schaltkammer. Sekundärelektronen sind Elektronen, welche an einer Materialoberfläche durch den Aufprall energiereicher Strahlung, insbesondere von energiereichen Elektronen und/oder Ionen aus dem Material ausgeschlagen werden. Die Anzahl der ausgeschlagenen Elektronen pro Ion bzw. Elektron ist durch den Sekun- därelektronenemissionskoeffizienten ß gegeben, welcher von der Oberflächenform und dem Oberflächenmaterial abhängt. Bei einem Sekundärelektronenemissionskoeffizienten ß größer 1 werden Elektronenlawinen ausgelöst, welche zu elektrischen Durchschlägen an der Innenseite einer elektrischen Schaltkam- mer im Bereich des Isolators, insbesondere der Keramik führen können . Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Schaltkammer mit erhöhter dielektrischer Spannungsfestigkeit und deren Herstellungsverfahren anzugeben. Insbesondere ist es Aufgabe, einen Aufbau einer elektrischen Schaltkammer an- zugeben, welcher insbesondere im Inneren, im Bereich des Isolationsmaterials, insbesondere im Bereich eines Keramik¬ zylinders eine hohe dielektrischer Spannungsfestigkeit auf¬ weist, d. h. Elektronenlawinen sowie elektrische Durchschläge verhindert, oder zumindest verringert gegenüber Aufbauten elektrischer Schaltkammern bekannt aus dem Stand der Technik. Bellows bushing a vacuum-tight shell of the interrupter. The dimensions of the housing part made of insulating material, and in particular the ceramic ¬ sondere length provides sufficient outer ¬ Iso-regulation depending on the application in air, gas or Feststoffummante- lung safely. The internal dielectric strength of the switching chamber from ¬ keramiküberbrücktem transition in vacuum, as it results absolutely constructively in a vacuum interrupter is significantly re- duced by various strikethrough and rollover ¬ mechanisms over a pure vacuum section. A breakdown mechanism is due to the triggering of secondary electrons along the region of the housing made of insulating material, in particular from the ceramic surface ¬ inside the interrupter or switching chamber. Secondary electrons are electrons which are knocked out on a material surface by the impact of high-energy radiation, in particular of high-energy electrons and / or ions from the material. The number of electrons knocked out per ion or electron is given by the secondary electron emission coefficient β, which depends on the surface shape and the surface material. With a secondary electron emission coefficient β greater than 1, electron avalanches are triggered, which can lead to electrical breakdowns on the inside of an electrical switching chamber in the region of the insulator, in particular of the ceramic. Object of the present invention is to provide an electrical switching chamber with increased dielectric strength and their manufacturing process. In particular, it is an object to provide a structure of an electrical switching chamber, which in particular in the interior, in the region of the insulating material, in particular in the region of a ceramic ¬ cylinder has a high dielectric withstand voltage ¬ , ie avoids electron avalanches and electrical breakdowns, or at least reduced compared Superstructures of electrical switching chambers known from the prior art.
Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elekt¬ rische Schaltkammer mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und/oder durch ein Verfahren zur Erhöhung der dielektrischen Spannungsfestigkeit von wenigstens einem Bereich aus Isolati¬ onsmaterial des Gehäuses einer elektrischen Schaltkammer gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen elektrische Schaltkammer und/oder des Verfahrens zur Erhöhung der dielektrischen Spannungsfestigkeit sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen von Unteransprüchen sowie Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar . Eine erfindungsgemäße elektrische Schaltkammer umfasst einThe stated object is achieved by an elekt ¬ cal switching chamber with the features of claim 1 and / or by a method for increasing the dielectric withstand voltage of at least a range of Isolati ¬ onsmaterial of the housing of an electrical switching chamber according to claim 9. Advantageous embodiments of the electrical switching chamber according to the invention and / or the method for increasing the dielectric strength are specified in the dependent claims. In this case, objects of the main claims with each other and with features of subclaims and features of the dependent claims can be combined with each other. An electrical switching chamber according to the invention comprises a
Gehäuse und wenigstens ein erstes und wenigstens ein zweites elektrisches Kontaktstück zum Schalten von elektrischer Spannung. Wenigstens eines des wenigstens einen ersten und we¬ nigstens einen zweiten Kontaktstücks ist beweglich gelagert und das Gehäuse umschließt die Kontaktstücke gasdicht. DasHousing and at least a first and at least a second electrical contact piece for switching electrical voltage. At least one of the at least first and we ¬ nigstens a second contact piece is movably mounted and the housing enclosing the contact pieces gas-tight. The
Gehäuse umfasst wenigstens einen Bereich aus Isolationsmate¬ rial. Eine Oberfläche des Isolationsmaterials ist zumindest in einem Abschnitt mit einem Material beschichtet, welches eine höhere dielektrische Spannungsfestigkeit aufweist, ver- glichen mit der Spannungsfestigkeit des unbeschichteten Iso¬ lationsmaterials . Durch die Beschichtung der Oberfläche des Isolationsmaterials zumindest in einem Abschnitt, mit einem Material welches eine höhere dielektrische Spannungsfestigkeit als das unbeschich¬ tete Isolationsmaterial aufweist, wird bei Einfall von z. B. Ionen, Elektronen oder anderer hochenergetischer Strahlung die Erzeugung von Sekundärelektronen verhindert oder zumindest vermindert. Dadurch wird verhindert, dass auf der Ober¬ fläche des Isolationsmaterials Elektronenlawinen ausgelöst werden, welche zu elektrischen Überschlägen insbesondere zwi- sehen den wenigstens zwei elektrischen Kontaktstücken führen können. Die dielektrische Spannungsfestigkeit des wenigstens einen Bereichs aus Isolationsmaterial des Gehäuses der elekt¬ rischen Schaltkammer ist erhöht gegenüber Gehäusen mit unbeschichtetem Isolationsmaterial. Housing comprises at least one region of Isolationsmate ¬ rial. A surface of the insulating material is coated at least in a portion with a material having a higher dielectric strength voltage, com- pared with the dielectric strength of the uncoated Iso ¬ lationsmaterials. By coating the surface of the insulating material at least in a portion with a material which has a higher dielectric strength than the voltage unbeschich ¬ preparing insulating material, wherein incidence of z. As ions, electrons or other high-energy radiation prevents the generation of secondary electrons or at least reduced. This prevents that electron avalanches are triggered on the upper ¬ surface of the insulating material, which can lead to electrical flashovers in particular between see the at least two electrical contact pieces. The dielectric withstand voltage of at least one region of insulating material of the housing of elekt ¬ step switching chamber is increased compared to housings with uncoated insulating material.
Das Material mit erhöhter dielektrischer Spannungsfestigkeit kann einen Sekundärelektronenemissionskoeffizienten kleiner gleich 1 aufweisen. Dies bedeutet, dass beim Auftreffen eines Elektrons oder eines Teilchens anderer Teilchenstrahlung we- niger als ein Elektron aus dem Isolationsmaterial herausge¬ schlagen bzw. erzeugt wird. Es entsteht somit aus einem auf die Oberfläche des Isolationsmaterials auftreffenden Teilchen weniger als ein Sekundärelektron. Zur Verringerung der Wahrscheinlichkeit von Elektronenlawinen bzw. elektrischen Überschlägen kann das Material mit erhöhter dielektrischer Spannungsfestigkeit auch einen Sekundärelekt- ronenemissionskoeffizienten ß kleiner gleich 8, insbesondere kleiner gleich 4, insbesondere kleiner gleich 2, insbesondere kleiner gleich 1 aufweisen, insbesondere bei einer Primärelektronen- und/oder Ionenenergie im Bereich von 100 bis 1000 eV und insbesondere mit Werten bezogen auf einen senk¬ rechten Elektronen- bzw. Ioneneinfall, abhängig der Oberflä- chenrauigkeit . Die Schichtdicke des Materials mit erhöhter dielektrischer Spannungsfestigkeit kann im Bereich kleiner als 100 ym, insbesondere kleiner als 10 ym, insbesondere kleiner als 100 nm, insbesondere im Bereich von 5 bis 20 nm sein. Bei diesen Werten ist die Wahrscheinlichkeit von Elekt¬ ronenlawinen bzw. elektrischen Überschlägen gegenüber Isolationsmaterial, bekannt aus dem Stand der Technik verringert. Das Material mit erhöhter dielektrischer Spannungsfestigkeit kann spezielles Glas mit geringem Sekundärelektronenemissi- onskoeffizienten, Titan, Titannitride, Chromoxide, insbeson¬ dere Ti, TiN, CrO sein oder umfassen. Diese Materialien haben bei einer Primärenergie der Primärelektronen und/oder Ionen von 100 bis 1000 eV einen Sekundärelektronenemissionskoeffi- zienten kleiner 1, bei entsprechender Oberflächenbeschaffenheit, und verringern die Erzeugung von Sekundärelektronen gegenüber unbeschichtetem Isolationsmaterial. Das Isolationsmaterial des Gehäuses kann aus einer Keramik bestehen oder eine Keramik umfassen, insbesondere aus Aluminiumoxid- und/oder Siliziumdioxid. Diese Materialien weisen gute Isolationseigenschaften und eine hohe Spannungsfestig¬ keit auf. Dadurch sind sie für den Einsatz im Mittel- und Hochspannungsbereich zur elektrischen Isolation gut geeignet. The dielectric withstand voltage material may have a secondary electron emission coefficient less than or equal to one. This means that upon impingement of an electron or other particle of a particle GR niger as an electron from the insulation material herausge ¬ beat or is generated. It thus arises from a hitting the surface of the insulating material particles less than a secondary electron. In order to reduce the probability of electron avalanches or electrical flashovers, the material with increased dielectric withstand voltage may also have a secondary electron emission coefficient β of less than or equal to 8, in particular less than or equal to 4, in particular less than or equal to 2, in particular less than or equal to 1, in particular for a primary electron and / or or ion energy in the range of 100 to 1000 eV and in particular with values based on a vertical ¬ right electron or ion incidence, depending on the surface roughness. The layer thickness of the material with increased dielectric withstand voltage can be in the range of less than 100 μm, in particular less than 10 μm, in particular less than 100 nm, in particular in the range of 5 to 20 nm be. With these values, the probability of Elect ¬ Ronen avalanches or electrical arcing over insulating material known from the prior art is reduced. The material having an increased dielectric withstand voltage can onskoeffizienten special glass with a low Sekundärelektronenemissi-, titanium, titanium nitride, chromium oxides, insbeson ¬ particular Ti, TiN, CrO be or include. With a primary energy of the primary electrons and / or ions of 100 to 1000 eV, these materials have a secondary electron emission coefficient of less than 1, given a corresponding surface finish, and reduce the generation of secondary electrons compared to uncoated insulation material. The insulating material of the housing may consist of a ceramic or comprise a ceramic, in particular of aluminum oxide and / or silicon dioxide. These materials have good insulation properties and a high Spannungsfestig ¬ ness. As a result, they are well suited for use in the medium and high voltage range for electrical insulation.
Die elektrische Schaltkammer kann eine Vakuumröhre sein und/oder der wenigstens eine Bereich aus Isolationsmaterial kann einen Keramikzylinder umfassen. Vakuumröhren werden in Aufbauten von elektrischen Schalteinrichtungen im Mitteloder Hochspannungsbereich eingesetzt. Dabei können die Vakuumröhren Keramikzylinder umfassen, welche als elektrische Isolierstrecke zwischen Kontaktstücken dienen und einen stabilen mechanischen Aufbau gewährleisten. The electrical switching chamber may be a vacuum tube and / or the at least one region of insulating material may comprise a ceramic cylinder. Vacuum tubes are used in the construction of electrical switching devices in the medium or high voltage range. In this case, the vacuum tubes may comprise ceramic cylinders, which serve as electrical insulation between contact pieces and ensure a stable mechanical structure.
Die mit einem Material erhöhter dielektrischer Spannungsfes¬ tigkeit beschichtete Oberfläche des Isolationsmaterials kann im Inneren des Gehäuses, insbesondere auf der den elektri¬ schen Kontaktstücken zugewandten Seite angeordnet sein. Dies ermöglicht eine hohe dielektrische Spannungsfestigkeit zwi¬ schen den Kontaktstücken im Inneren, insbesondere in einer Vakuumröhre . Die Oberfläche des Isolationsmaterials kann zumindest in ei¬ nem Abschnitt, insbesondere im mit dem Material erhöhter die¬ lektrischer Spannungsfestigkeit beschichteten Abschnitt, strukturiert sein. Die Strukturierung der Oberfläche kannThe coated with a material of increased dielectric Spannungsfes ¬ ACTION surface of the insulating material inside the housing can be arranged in particular on the side facing the electrical contact pieces ¬'s side. This allows a high dielectric withstand voltage Zvi ¬ rule the contact pieces in the interior, in particular in a vacuum tube. The surface of the insulating material may be structured at least in egg ¬ nem section, in particular in the elevated ¬ lectrical dielectric strength coated with the material portion. The structuring of the surface can
Strukturen zur Verringerung der Elektronenausbreitung umfassen. Dies kann insbesondere durch eine Aufrauhung der Oberfläche realisiert sein, und/oder durch Grabenstrukturen, insbesondere runde und/oder V-förmige Gräben, und/oder durch Elektroneneinfangstrukturen, insbesondere wellenförmige Wände angeordnet auf der Oberfläche. Include structures for reducing electron propagation. This can be realized in particular by a roughening of the surface, and / or by trench structures, in particular round and / or V-shaped trenches, and / or by electron capture structures, in particular undulating walls arranged on the surface.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erhöhung der dielektrischen Spannungsfestigkeit von wenigstens einem Bereich aus Isolationsmaterial des Gehäuses einer elektrischen Schaltkam¬ mer, insbesondere einer zuvor beschriebenen elektrischen Schaltkammer umfasst, dass die Oberfläche des Isolationsmate¬ rials zumindest in einem Abschnitt mit einem Material erhöh¬ ter dielektrischer Spannungsfestigkeit beschichtet wird und/oder die Oberfläche mit Strukturen zur Verringerung der Elektronenausbreitung strukturiert wird. An inventive method for increasing the dielectric strength of at least one region of insulating material of the housing of an electrical Schaltkam ¬ mer, in particular an electrical switching chamber described above, that the surface of the Isolationsmate ¬ rials coated at least in one section with a material ¬ ter dielectric dielectric strength and / or the surface is patterned with structures to reduce electron propagation.
Die Oberfläche des Isolationsmaterials, insbesondere eine Ke¬ ramik aus Aluminiumoxid- und/oder Siliziumdioxid, kann mit speziellem Glas mit geringem Sekundärelektronenemissionskoef- fizienten, Titan, Titannitriden, Chromoxiden, insbesondere Ti, TiN, CrO beschichtet werden, insbesondere durch Galvanisieren, Tauchen, Aufdampfen, Sputtern, Kaltgasspritzen, Chemical- oder Physical-Vapor-Deposition, Besprühen, Pulverbe- Schichtung, Glasieren, Plasma- und/oder Laserbeschichtung. The surface of the insulating material, in particular a Ke ¬ Ramik of alumina and / or silica, can with special glass coefficients low Sekundärelektronenemissionskoef-, titanium, titanium nitrides, chromium oxides, especially Ti, TiN, CrO be coated, in particular by electroplating, dipping, vapor deposition , Sputtering, cold gas spraying, chemical or physical vapor deposition, spraying, powder coating, glazing, plasma and / or laser coating.
Die Oberfläche kann strukturiert werden mit Wänden, und/oder Ausnehmungen, insbesondere Gräben, Rillen, Löchern, insbesondere in halbrunder Form, V-förmig, und/oder wellenförmig. The surface can be structured with walls, and / or recesses, in particular trenches, grooves, holes, in particular in a semi-circular shape, V-shaped, and / or wavy.
Die dielektrische Spannungsfestigkeit, insbesondere auf der Oberfläche des inneren Bereichs des Gehäuseteils aus Isolati- onsmaterial, kann erhöht werden durch eine Beschichtung der Oberfläche mit einem Material, welches einen Sekundärelektro- nenemissionskoeffizienten kleiner gleich 8, insbesondere kleiner gleich 4, insbesondere kleiner gleich 2, insbesondere kleiner gleich 1 aufweist, insbesondere bei einer Primärelektronen- und/oder Ionenenergie im Bereich von 100 bis 1000 eV, und/oder durch die Oberflächenstrukturierung . The dielectric strength, in particular on the surface of the inner region of the housing part made of isolate can be increased by coating the surface with a material which has a secondary electron emission coefficient of less than or equal to 8, in particular less than or equal to 4, in particular less than or equal to 2, in particular less than or equal to 1, in particular at a primary electron and / or ion energy in the range from 100 to 1000 eV, and / or by surface structuring.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erhöhung der dielektrischen Spannungsfestigkeit von wenigstens einem Bereich aus Isolationsmaterial des Gehäuses einer elektri¬ schen Schaltkammer nach Anspruch 9 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen der elektrischen Schaltkammer nach Anspruch 1 und umgekehrt. The advantages of the inventive method for increasing the dielectric withstand voltage of at least one region of insulating material of the housing of an electrical ¬ rule switching chamber according to claim 9 are analogous to the previously described advantages of the electric switching chamber according to claim 1 and vice versa.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in den Zeichnungen dargestellt und nachfolgend näher beschrieben . In the following, embodiments of the invention are shown schematically in the drawings and described in more detail below.
Dabei zeigen die The show
Fig. 1 eine elektrische Schaltkammer teilweise in Schnitt- darstellung mit einem Gehäuse und zwei elektrischen Kontaktstücken zum Schalten von elektrischer Spannung sowie Bereichen des Gehäuses aus Isolationsma¬ terial, und Fig. 1 shows an electrical switching chamber partially in sectional representation, comprising a housing and two electrical contact elements for switching electrical power, as well as portions of the housing from Isolationsma ¬ TERIAL, and
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Querschnitts durch einen unbeschichteten Gehäusebereich aus Isolati- onsmaterial nach dem Stand der Technik, 2 is an enlarged view of a cross section through an uncoated housing portion of insulating material according to the prior art,
Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Querschnitts durch einen Gehäusebereich aus Isolationsmaterial mit Be-3 is an enlarged view of a cross section through a housing portion of insulating material with Be
Schichtung 22 aus z. B. TiN entsprechend der Erfindung, und Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht eines Querschnitts durch einen Gehäusebereich analog Fig. 3 aus Isolationsmaterial mit Beschichtung 22 und Strukturierung 23. In Fig. 1 ist eine elektrische Schaltkammer nach Art einerStratification 22 from z. B. TiN according to the invention, and Fig. 4 is an enlarged view of a cross section through a housing portion analogous to FIG. 3 of insulating material with coating 22 and structuring 23. In Fig. 1 is an electrical switching chamber in the manner of a
Vakuumschaltröhre 1 dargestellt, mit einem Gehäuse 2 und zwei elektrischen Kontaktstücken 20, 21 zum Schalten von elektrischer Spannung und/oder Strom. Das Gehäuse 2 umfasst zwei Bereiche aus Isolationsmaterial, den ersten Isolierstoff- gehäusebereich 3 und den zweiten Isolierstoffgehäusebereich 5, jeweils in Form eines Keramikzylinders 4, 6, und ein me¬ tallisches Gehäuseteil 7, welches zwischen den zwei Keramik¬ zylindern 4, 6 angeordnet ist. Das Gehäuse 2 weist weiterhin einen ersten metallischen Deckel 8 auf, durch welchen sich ein Festkontakt-Anschluss¬ bolzen 9 vakuumdicht ins Innere der Vakuumschaltröhre 1 zu einem Festkontakt 10 hin erstreckt, welcher ein erstes Kon¬ taktstück 20 bildet. Das Gehäuse 2 weist einen zweiten metal- lischen Deckel 11 auf, durch welchen sich ein Bewegkontaktan- schlussbolzen 14 zu einem Bewegkontakt 15 der Vakuumschalt¬ röhre 1 hin erstreckt, welcher ein zweites Kontaktstück 21 bildet. Der Bewegkontaktanschlussbolzen 14 ist durch ein Lager 12 geführt und mittels eines Faltenbalges 13 vakuumdicht beweglich angeordnet, wobei er sich ins Innere der Vakuum¬ schaltröhre 1 erstreckt. Im elektrisch geschlossenen Zustand stehen die beiden Kontaktstücke 20, 21 in elektrischem und mechanischem Kontakt zueinander, und bilden einen geschlossenen elektrischen Kontakt aus. Vacuum switching tube 1 shown, with a housing 2 and two electrical contact pieces 20, 21 for switching electrical voltage and / or current. The housing 2 comprises two regions of insulating material, the first insulating housing region 3 and the second insulating housing region 5, each in the form of a ceramic cylinder 4, 6, and a me ¬ tallisches housing part 7, which is arranged between the two ceramic ¬ cylinders 4, 6 , The housing 2 further comprises a first metallic cover 8, through which a fixed contact plug ¬ bolt 9 vacuum-tight into the interior of the vacuum interrupter 1 to a fixed contact 10 extends toward, which forms a first Kon ¬ contact piece 20. The housing 2 has a second metallic cover 11, through which a moving contact connecting bolt 14 extends to a moving contact 15 of the vacuum switch ¬ tube 1, which forms a second contact piece 21. The Bewegkontaktanschlussbolzen 14 is guided by a bearing 12 and arranged vacuum-tight movable by means of a bellows 13, wherein it extends into the interior of the vacuum ¬ interrupter 1. In the electrically closed state, the two contact pieces 20, 21 are in electrical and mechanical contact with each other, and form a closed electrical contact.
Die Keramikzylinder 4 und 6, das metallische Gehäuseteil 7 und der erste und der zweite metallische Deckel 8 und 11 sind an ihren Grenzbereichen vakuumdicht miteinander verlötet, wobei Feldsteuerelemente 16, 17, 18, 19 zur Feldsteuerung im Inneren der Vakuumschaltröhre 1 vorgesehen sind. Die Vakuum¬ schaltröhre 1 ist im Inneren evakuiert, wobei im geöffneten Zustand unter anderem über das Vakuum eine Isolation der Kontaktstücke 20, 21 voneinander erfolgt. The ceramic cylinders 4 and 6, the metallic housing part 7 and the first and second metallic covers 8 and 11 are soldered together vacuum-tight at their boundary regions, wherein field control elements 16, 17, 18, 19 are provided for field control in the interior of the vacuum interrupter 1. The vacuum interrupter 1 ¬ is evacuated inside, wherein in the opened State, inter alia, via the vacuum insulation of the contact pieces 20, 21 from each other.
In Fig. 2 ist in vergrößerter Ansicht ein unbeschichteter Gehäusebereich aus Isolationsmaterial 4, 6 dargestellt, wel¬ cher im gezeigten Ausführungsbeispiel in Form eines Keramikzylinders 4, 6 nach dem Stand der Technik ausgebildet ist, und als Schnitt durch eine Wandung auf einer Seite des In Fig. 2 in an enlarged view of an uncoated body portion of insulating material 4, 6 is shown wel ¬ cher in the embodiment shown in the form of a ceramic cylinder 4, 6 is formed according to the prior art, and as cut of by a wall on one side
Keramikzylinders 4, 6 dargestellt ist. Im geöffneten Zustand des Kontakts erfolgt über das Isolationsmaterial 4, 6 eine elektrische Isolation der Kontaktstücke 20, 21 über das Ge¬ häuse 2 voneinander. Die Materialien der Keramikzylinder 4 und 6, insbesondere Aluminiumoxid- und/oder Siliziumdioxid, weisen Sekundärelektronenemissionskoeffizienten ß größer 1, insbesondere größer 10 auf. Elektronen, welche auf einerCeramic cylinder 4, 6 is shown. In the opened state of the contact via the insulating material 4, 6, an electrical insulation of the contact pieces 20, 21 via the Ge ¬ housing 2 from each other. The materials of the ceramic cylinders 4 and 6, in particular aluminum oxide and / or silicon dioxide, have secondary electron emission coefficients β greater than 1, in particular greater than 10. Electrons, which on one
Oberfläche auftreffen, können andere Elektronen aus der Oberfläche herausschlagen bzw. deren Emission bewirken. Die einfallenden Elektronen nennt man Primär-Elektronen, aus der Oberfläche emittierte Elektronen nennt man Sekundär-Elekt- ronen. Die Anzahl der emittierten Sekundär-Elektronen hängt vom Sekundärelektronenemissionskoeffizienten ß ab, welcher Materialabhängig ist und abhängig von der Primär-Elekt- ronen/Ionen-Energie beim Auftreffen auf der Oberfläche sowie vom Auftreffwinkel ist. Ohne Angabe wird im Weiteren bei Wer- teangaben von einem senkrechten Einfall der Primär-Elekt- ronen/Ionen ausgegangen. Surface impact, other electrons can knock out of the surface or cause their emission. The incident electrons are called primary electrons, electrons emitted from the surface are called secondary electrons. The number of emitted secondary electrons depends on the secondary electron emission coefficient β, which depends on the material and is dependent on the primary electron / ion energy when it hits the surface and on the angle of incidence. Without indication, in the following, value data is assumed to be a vertical incidence of the primary electrons / ions.
Ein Sekundärelektronenemissionskoeffizient ß größer 1 bedeu¬ tet, es wird durch ein Primär-Elektron, welches auf die Ober- fläche des Isolationsmaterials 4, 6 auftrifft, mehr als ein Sekundär-Elektron erzeugt. Dadurch können wie in Fig. 2 in Prinzipdarstellung gezeigt wird, Elektronenlawinen 25 ausgelöst werden, welche in elektrischen Überschlägen über das Gehäuse 2 zwischen den Kontaktstücken 20, 21 resultieren kön- nen. Die elektrische Isolationswirkung der Gehäusebereiche aus Isolationsmaterial 4, 6 in Verbindung mit dem Vakuum im Inneren der Vakuumschaltröhre 1 zwischen den Kontaktstücken 20, 21 wird zerstört oder zumindest vermindert. Ein Ausschal¬ ten ohne Restströme wird verhindert, wobei die Restströme je nach Größenordnung eine ordnungsgemäße Funktion der Vakuumschaltröhre 1 verhindern können, und zu einer Schädigung ver- bundener elektrischer Einrichtungen führen können. A secondary electron emission coefficient greater than 1 signified ß ¬ tet, it is a primary electron, which face onto the top of the insulation material 4, 6 is incident, more than one secondary electron is produced. As a result, as shown in schematic representation in FIG. 2, electron avalanches 25 can be triggered, which can result in electrical flashovers across the housing 2 between the contact pieces 20, 21. The electrical insulation effect of the housing regions of insulating material 4, 6 in conjunction with the vacuum in the interior of the vacuum interrupter 1 between the contact pieces 20, 21 is destroyed or at least reduced. A Ausschal ¬ th without residual currents is prevented, the residual currents depending on the magnitude can prevent proper operation of the vacuum interrupter 1, and can lead to damage connected electrical facilities.
Um die zuvor beschriebenen Probleme zu verhindern bzw. zu unterbinden weisen die Keramikzylinder 4 und 6 jeweils, wie in den Fig. 3 und 4 als Schnittdarstellung durch eine Wandung eines Keramikzylinders 4, 6 gezeigt ist, bei einem Ausfüh¬ rungsbeispiel der Erfindung auf der Inneren Umfangsfläche ei¬ ne Beschichtung 22 auf. Eine Beschichtung 22 kann auch Innen und Außen oder vollständig um die Gehäusebereiche aus Isola¬ tionsmaterial 4, 6, insbesondere die Keramikzylinder 4 und 6, erfolgen. Alternativ kann auch nur ein ausgewählter Bereich des Isolationsmaterials beschichtet sein. Der Einfachheit halber ist dies in den Figuren nicht dargestellt. To prevent the problems described above and to prevent have the ceramic cylinders 4 and 6 respectively, as shown in Figures 3 and 4 as a sectional view through a wall of a ceramic cylinder 4, 6 is shown in an exporting ¬ approximately example of the invention on the inside. Peripheral surface ei ¬ ne coating 22 on. A coating 22 may also include inner and outer, or completely around the housing portions from Isola ¬ tion material 4, 6, in particular the ceramic cylinder 4 and 6 take place. Alternatively, only a selected area of the insulating material may be coated. For the sake of simplicity, this is not shown in the figures.
Die Beschichtung 22 erfolgt mit einem Material mit gegenüber dem unbeschichteten Isolationsmaterial reduziertem Sekundär- elektronenemissionskoeffizient ß kleiner gleich 8, insbeson¬ dere kleiner gleich 4, insbesondere kleiner gleich 2, insbesondere kleiner gleich 1, wobei die Angabe insbesondere für eine Primärelektronen- und/oder Ionenenergie im Bereich von 100 bis 1000 eV und einem senkrechten Einfall der Elektro¬ nen/Ionen gilt. Ein Sekundärelektronenemissionskoeffizient ß gleich 1 bedeutet, es wird durch ein Primär-Elektron, welches auf die Oberfläche des Isolationsmaterials 4, 6 auftrifft, im Mittel ein Sekundär-Elektron erzeugt. Durch Absorption, Ab- bremsung, Streuung und unterschiedliche Emissionswinkel wird eine Ausbildung von Elektronenlawinen 25 bei einem Sekundär- elektronenemissionskoeffizient ß gleich 1 verhindert. Bei Se- kundärelektronenemissionskoeffizienten ß kleiner 1 wird durch ein Primär-Elektron, welches auf die Oberfläche des Isolati- onsmaterials 4, 6 auftrifft, weniger als ein Sekundär-Elekt¬ ron erzeugt. Dies unterdrückt bzw. verhindert die Ausbildung von Elektronenlawinen 25. Für Sekundärelektronenemissionskoeffizienten ß größer als 1 gilt, je kleiner der Sekundärelektronenemissionskoeffizient ß ist, desto stärker sind die Elektronenlawinenhäufigkeit und Elektronenlawinenstärke reduziert. Das bedeutet, je kleiner der Sekundärelektronenemissionskoeffizient ß, desto stärker ist die Wahrscheinlichkeit der Ausbildung eines kompletten elektrischen Durchschlags im z. B. spannungsbeaufschlagten Vakuumschalter reduziert. The coating 22 takes place with a material with respect to the uncoated insulating material reduced secondary electron emission coefficient ß less than or equal 8, insbeson ¬ particular less than or equal 4, in particular less than or equal to 2, in particular less than or equal 1, wherein the indication in particular for a Primärelektronen- and / or ion energy applies in the range of 100 to 1000 eV and a normal incidence the electric ¬ NEN / ions. A secondary electron emission coefficient β equal to 1 means that a secondary electron is generated on average by a primary electron which impinges on the surface of the insulating material 4, 6. Absorption, deceleration, scattering and different emission angles prevent formation of electron avalanches 25 at a secondary electron emission coefficient β equal to 1. When Se kundärelektronenemissionskoeffizienten ß less than 1 is generated by a primary electron which is incident on the surface of the Isolati- onsmaterials 4, 6 is less than a secondary Elect ¬ ron. This suppresses or prevents the formation of electron avalanches 25. For secondary electron emission coefficients β greater than 1, the smaller the secondary electron emission coefficient β, the greater the electron avalanche frequency and electron avalanche strength are reduced. This means that the smaller the secondary electron emission coefficient β, the stronger the probability of the formation of a complete electrical breakdown in z. B. voltage-loaded vacuum switch reduced.
Elektrische Überschläge zwischen den Kontaktstücken 20, 21 können durch Reduktion des Sekundärelektronenemissionskoeffi- zienten ß vollständig oder zumindest teilweise unterbunden werden. Die elektrische Isolationswirkung der Gehäusebereiche aus Isolationsmaterial 4, 6 in Verbindung mit Vakuum im Inne¬ ren der Vakuumschaltröhre 1 zwischen den hinreichend beab- standeten Kontaktstücken 20, 21 wird verbessert. Ein Ausschalten kann im Wesentlichen ohne Restströme erfolgen und eine Schädigung bis hin zur Zerstörung der Vakuumschaltröhre 1 und/oder angeschlossener elektrischer Schalteinrichtungen kann verhindert werden. Die elektrische Schaltkammer 1 mit Beschichtung 22 der Oberfläche des Isolationsmaterials 4, 6 zumindest im Inneren, teilweise oder vollständig, mit einem Material mit gegenüber dem unbeschichteten Material reduzier- tem Sekundärelektronenemissionskoeffizient ß, weist eine er¬ höhte dielektrische Spannungsfestigkeit auf. Electric flashovers between the contact pieces 20, 21 can be completely or at least partially prevented by reducing the secondary electron emission coefficient β. The electrical insulation of the housing areas of insulating material 4, 6 in communication with vacuum in the perception ¬ ren the vacuum interrupter 1 between sufficiently spaced-Deten contact pieces 20, 21 is improved. Switching off can essentially take place without residual currents and damage up to the destruction of the vacuum interrupter 1 and / or connected electrical switching devices can be prevented. The electrical switching chamber 1 with coating 22 of the surface of the insulating material 4, 6 at least in the interior, partially or completely, with a material with respect to the uncoated material reduced secondary electron emission coefficient ß, has a He ¬ heightened dielectric withstand voltage.
Der Effekt der Reduzierung oder Verhinderung von Elektronenlawinen 25 bzw. Überschlägen über die Oberfläche der Gehäuse- bereiche aus Isolationsmaterial 4, 6 kann durch eine Struktur bzw. Strukturierung 23 der bzw. auf der Oberfläche verstärkt werden. Dies ist in Fig. 4 beispielhaft an Hand eines Ausfüh¬ rungsbeispiels einer Wandung auf einer Seite eines Keramik¬ zylinders 4, 6 in Schnittdarstellung gezeigt. So können z. B. Gräben, insbesondere wie in Fig. 4 dargestellte V-förmigeThe effect of reducing or preventing electron avalanches 25 or flashovers over the surface of the housing regions of insulating material 4, 6 can be enhanced by a structure or structuring 23 of or on the surface. This is shown in Fig. 4 by way of example with reference to an exporting ¬ approximately example of a wall on one side of a ceramic ¬ cylinder 4 shown in sectional view. 6 So z. B. trenches, in particular as shown in Fig. 4 V-shaped
Grabenstrukturen zu einer erhöhten Elektronenabsorption führen, bei gleichzeitig verringerter Elektronenemission vergli- chen zu glatten Oberflächen ohne Strukturen 23. Die Struktur 23 kann einfach oder mehrfach ausgebildet sein, insbesondere in Form von z. B. parallel zueinander verlaufenden geradlinigen Gräben. Es können aber auch andere Strukturierungen der Oberfläche verwendet werden, z. B. schachbrettartige, ge¬ streifte, karierte, lochartige oder wellenartige Strukturen auf der Oberfläche. Die Oberfläche kann auch regelmäßig oder unregelmäßig aufgeraut sein. Trench structures lead to increased electron absorption, while simultaneously reducing electron emission. To smooth surfaces without structures 23. The structure 23 may be simple or multiple, in particular in the form of z. B. mutually parallel rectilinear trenches. But it can also be used other structuring of the surface, for. B. checkered, ge ¬ striped, checkered, hole-like or wave-like structures on the surface. The surface can also be roughened regularly or irregularly.
Die Struktur bzw. Strukturierung 23 kann durch Einprägung oder Abtragung, z. B. durch Ätzen, Fräsen, Laserverdampfen, oder Bohren hergestellt werden. Dabei verdünnt oder verdickt sich die Wandstärke des Isolationsmaterials über die Oberflä¬ che unregelmäßig oder z. B. periodisch. Das Isolationsmaterial kann alternativ oder zusätzlich auch mit der Struktur 23 ausgebildet sein. Dabei kann die Wandstärke gleichbleibend sein, wobei die Form der Struktur 23 Innen auf der äußeren Seite des Isolationsmaterials komplementär ausgebildet ist. Dies ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 dargestellt in Form eines nach innen eingeprägten V auf der Innenseite und eines nach außen hervorstehenden V auf der Außenseite des Isolationsmaterials, insbesondere eines Keramikzylinders 4, 6 als Gehäusebereich mit gleicher Wandstärke über die gesamte Zylinderwand hinweg. Die Strukturierung 23 kann auch gleichzeitig mit der Beschichtung 22 erzeugt werden, z. B. durch räumlich selektives Abscheiden oder durch lithographische Verfahren . The structure or structuring 23 can by embossing or removal, z. B. by etching, milling, laser evaporation, or drilling. In this case diluted, or the wall thickness of the insulation material thickened on the surface irregular or Oberflä ¬ z. B. periodically. The insulating material may alternatively or additionally be formed with the structure 23. In this case, the wall thickness may be constant, wherein the shape of the structure 23 is formed inside on the outer side of the insulating material complementary. This is illustrated in the embodiment of FIG. 4 in the form of an internally embossed V on the inside and an outwardly projecting V on the outside of the insulating material, in particular a ceramic cylinder 4, 6 as a housing portion with the same wall thickness over the entire cylinder wall. The structuring 23 can also be generated simultaneously with the coating 22, for. B. by spatially selective deposition or by lithographic methods.
An den Seiten und/oder beabstandet auf der Innenoberfläche des Isolationsmaterials können weitere Elektroneneinfang- Strukturen 24, insbesondere wellenförmige Wände angeordnet sein und/oder Feldsteuerelemente 16 bis 19. Dadurch kann das E-Feld auf das Isolationsmaterial, insbesondere die Keramik ausgerichtet sein und emittierte Elektronen auf das Isolati- onsmaterial zurückgerichtet und absorbiert werden. Wände kön¬ nen auch regelmäßig oder unregelmäßig auf der Oberfläche ver¬ teilt sein. Durch die Wände kann neben der Änderung der Form des elektrischen Feldes auch ein direkter oder indirekter Elektroneneinfang, d. h. eine Absorption von Elektronen erfolgen . Als Materialien für die Beschichtung 22 der Oberfläche derOn the sides and / or spaced on the inner surface of the insulating material further Elektroneneinfang- structures 24, in particular wave-shaped walls may be arranged and / or field control elements 16 to 19. This allows the E-field to be aligned on the insulating material, in particular the ceramic and emitted electrons be returned to the insulation material and absorbed. Kings walls ¬ nen regularly or irregularly on the surface ver ¬ shares his. Through the walls next to the change of shape the electric field is also a direct or indirect electron capture, ie an absorption of electrons. As materials for the coating 22 of the surface of
Gehäusebereiche aus Isolationsmaterial 4, 6 kommen spezielles Glas mit geringem Sekundärelektronenemissionskoeffizienten, Titan, Titannitride, Chromoxide, insbesondere Ti, TiN, CrO in Frage. Diese weisen einen Sekundärelektronenemissionskoeffi- zienten kleiner gleich 1 bei entsprechender Oberflächenbeschaffenheit auf. Die Schichtdicke der Beschichtung 22 des Isolationsmaterials, insbesondere der Keramik kann im Bereich kleiner als 100 ym, insbesondere kleiner als 10 ym, insbesondere kleiner als 100 nm, insbesondere im Bereich von 5 bis 20 nm liegen. Housing areas made of insulating material 4, 6 come special glass with low secondary electron emission coefficient, titanium, titanium nitrides, chromium oxides, in particular Ti, TiN, CrO in question. These have a secondary electron emission coefficient of less than or equal to 1 with a corresponding surface finish. The layer thickness of the coating 22 of the insulating material, in particular the ceramic may be in the range of less than 100 ym, in particular less than 10 ym, in particular less than 100 nm, in particular in the range of 5 to 20 nm.
Die Oberfläche des Isolationsmaterials, insbesondere der Ke¬ ramik aus Aluminiumoxid- und/oder Siliziumdioxid, kann mit Hilfe unterschiedlicher Beschichtungsverfahren mit einer Schicht aus z.B. Titan, Titannitriden, Chromoxiden, insbesondere TiN, Ti, CrO und/oder Glas beschichtet werden. Mögliche Verfahren umfassen Galvanisieren, Tauchen, Aufdampfen, Sput- tern, Kaltgasspritzen, Chemical- oder Physical-Vapor-Deposi- tion, Besprühen, Pulverbeschichtung, Glasieren, Plasma- und/oder Laserbeschichtung. Strukturierungen 23 können beim Aufbringen der Schicht, durch die Unterlage und/oder durch z. B. Photolithographieverfahren erzeugt werden. The surface of the insulating material, in particular the Ke ¬ Ramik of alumina and / or silica may be coated using different coating methods with a layer of, for example, titanium, titanium nitrides, chromium oxides, in particular TiN, Ti, CrO and / or glass. Possible methods include electroplating, dipping, vapor deposition, sputtering, cold gas spraying, chemical or physical vapor deposition, spraying, powder coating, glazing, plasma and / or laser coating. Structuring 23 can during the application of the layer, by the pad and / or by z. B. Photolithography be produced.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können unterei- nander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand derThe embodiments described above can be combined with each other and / or can with the state of
Technik kombiniert werden. So können alternativ oder zusätzlich zu regelmäßigen oder unregelmäßigen Strukturen 23 auch einfache Aufrauhungen der Oberfläche des Isolationsmaterials, insbesondere der Keramik als Struktur 23 verwendet werden, um die Absorption von Elektronen im Material, insbesondere in der Beschichtung 22 zu erhöhen. Es können Rauigkeiten von größer 0,1 nm, insbesondere größer 1 nm und darüber erzeugt werden. Als Stoffe für das Material mit erhöhter dielektrischer Spannungsfestigkeit können neben Spezialgläsern mit Beimischungen zur Reduzierung des Sekundärelektronenemissi- onskoeffizienten ß und Ti, TiN, CrO z.B. auch Titan- und Chromverbindungen dienen und deren Mischungen, mit höherer Oxidationszahl, insbesondere Dichromtrioxid, Chromdioxid Chromtrioxid und/oder Verbindungen wie ionische Nitride, z. B. Zinknitrid, Yttriumnitrid, Lanthannitrid, Zirco- nium ( IV) -nitrid, Tantal (V) -nitrid, und/oder Magnesiumnitrid, Calciumnitrid, Lithiumnitrid, Natriumnitrid, Berylliumnitrid, Chromnitrid und Eisennitride. Technology combined. Thus, as an alternative or in addition to regular or irregular structures 23, it is also possible to use simple roughening of the surface of the insulating material, in particular the ceramic, as structure 23 in order to increase the absorption of electrons in the material, in particular in the coating 22. It can roughness of greater than 0.1 nm, in particular greater than 1 nm and generated become. As materials for the material with increased dielectric withstand voltage, besides specialty glasses with admixtures for reducing the secondary electron emission coefficient β and Ti, TiN, CrO, it is also possible to use titanium and chromium compounds and mixtures thereof with a higher oxidation number, in particular dichromium trioxide, chromium dioxide, chromium trioxide and / or Compounds such as ionic nitrides, e.g. Zinc nitride, yttrium nitride, lanthanum nitride, zirconium (IV) nitride, tantalum (V) nitride, and / or magnesium nitride, calcium nitride, lithium nitride, sodium nitrite, beryllium nitride, chromium nitride and iron nitrides.
Bezugs zeichenliste Reference sign list
1 Vakuumschaltröhre 1 vacuum interrupter
2 Gehäuse  2 housings
3 erster Isolierstoffgehäusebereich 3 first Isolierstoffgehäusebereich
4 Keramikzylinder 4 ceramic cylinders
5 zweiter Isolierstoffgehäusebereich 5 second Isolierstoffgehäusebereich
6 Keramikzylinder 6 ceramic cylinders
7 metallisches Gehäuseteil  7 metallic housing part
8 erster Deckel  8 first lid
9 Festkontakt-Anschlussbolzen  9 fixed contact connection bolts
10 Festkontakt  10 fixed contact
11 zweiter Deckel  11 second lid
12 Lager  12 bearings
13 Faltenbalg 13 bellows
14 Bewegkontakt-Anschlussbolzen  14 moving contact connecting bolts
15 Bewegkontakt  15 moving contact
16 bis 19 Feldsteuerelemente  16 to 19 field controls
20 erstes Kontaktstück 20 first contact piece
21 zweites Kontaktstück 21 second contact piece
22 Beschichtung des Isolationsmaterials 22 Coating of the insulating material
23 Struktur 23 structure
24 Elektroneneinfangstrukturen  24 electron capture structures
25 Elektronenlawine  25 electron avalanche

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrische Schaltkammer (1) mit einem Gehäuse (2) und we¬ nigstens einem ersten und wenigstens einem zweiten elektri- sehen Kontaktstück (20, 21) zum Schalten von elektrischer1. Electrical switching chamber (1) with a housing (2) and we ¬ least one first and at least a second electrical contact piece see (20, 21) for switching electrical
Spannung, wobei wenigstens einer der wenigstens einen ersten und wenigstens einen zweiten Kontaktstücke (21) beweglich ge¬ lagert ist und das Gehäuse (2) die Kontaktstücke (20, 21) gasdicht umschließt, und wobei das Gehäuse wenigstens einen Bereich aus Isolationsmaterial (4, 6) umfasst, Voltage, wherein at least one of the at least one first and at least one second contact pieces (21) is movable ge ¬ superimposed and the housing (2), the contact pieces (20, 21) enclosing in a gastight manner, and wherein the housing at least one region of insulating material (4, 6),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
eine Oberfläche des Isolationsmaterials zumindest in einem Abschnitt mit einem Material beschichtet ist, welches eine höhere dielektrische Spannungsfestigkeit aufweist, verglichen mit der Spannungsfestigkeit des Isolationsmaterials. a surface of the insulating material is coated at least in a portion with a material having a higher dielectric withstand voltage, compared with the withstand voltage of the insulating material.
2. Elektrische Schaltkammer (1) nach Anspruch 1, 2. Electrical switching chamber (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Material mit erhöhter dielektrischer Spannungsfestigkeit einen Sekundärelektronenemissionskoeffizienten ß kleiner gleich 8, insbesondere kleiner gleich 4, insbesondere kleiner gleich 2, insbesondere kleiner gleich 1 aufweist, insbesonde¬ re bei einer Primärelektronen- und/oder Ionenenergie im Bereich von 100 bis 1000 eV. the material having increased dielectric withstand voltage of a secondary electron emission coefficient ß less equal to 8, in particular less than 4, particularly less than or equal 2, in particular less than or equal 1, comprising insbesonde ¬ re at a Primärelektronen- and / or ion energy in the range of 100 to 1000 eV.
3. Elektrische Schaltkammer (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, 3. Electrical switching chamber (1) according to one of claims 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Material mit erhöhter dielektrischer Spannungsfestigkeit spezielles Glas mit geringem Sekundärelektronenemissionskoef- fizienten, Titan, Titannitrid, Chromoxid, insbesondere Ti, TiN, CrO ist oder umfasst, und/oder die Schichtdicke des Ma¬ terials mit erhöhter dielektrischer Spannungsfestigkeit im Bereich kleiner als 100 ym, insbesondere kleiner als 10 ym, insbesondere kleiner als 100 nm, insbesondere im Bereich von 5 bis 20 nm ist. coefficient, the material with increased dielectric withstand voltage of special glass with a low Sekundärelektronenemissionskoef- is titanium, titanium nitride, chromium oxide, in particular Ti, TiN, CrO or comprises, and / or the layer thickness of Ma ¬ terials with increased dielectric withstand voltage in the range of less than 100 ym, is in particular less than 10 ym, in particular less than 100 nm, in particular in the range of 5 to 20 nm.
4. Elektrische Schaltkammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , 4. Electrical switching chamber (1) according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Isolationsmaterial des Gehäuses aus einer Keramik besteht oder eine Keramik umfasst, insbesondere aus Aluminiumoxid- und/oder Siliziumdioxid. the insulating material of the housing consists of a ceramic or comprises a ceramic, in particular of alumina and / or silicon dioxide.
5. Elektrische Schaltkammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. Electrical switching chamber (1) according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die elektrische Schaltkammer (1) eine Vakuumröhre ist the electrical switching chamber (1) is a vacuum tube
und/oder der wenigstens eine Bereich aus Isolationsmaterial (4, 6) einen Keramikzylinder umfasst. and / or the at least one region of insulating material (4, 6) comprises a ceramic cylinder.
6. Elektrische Schaltkammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , 6. Electrical switching chamber (1) according to one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die mit einem Material erhöhter dielektrischer Spannungsfes¬ tigkeit beschichtete Oberfläche des Isolationsmaterials im Inneren des Gehäuses (2), insbesondere auf der den elektri¬ schen Kontaktstücken (20, 21) zugewandten Seite angeordnet ist . coated with a material of increased dielectric Spannungsfes ¬ ACTION surface of the insulating material inside the housing (2), is arranged in particular on the electrical ¬ rule contact pieces (20, 21) facing side.
7. Elektrische Schaltkammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 7. Electrical switching chamber (1) according to one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Oberfläche des Isolationsmaterials zumindest in einem Ab¬ schnitt, insbesondere im mit dem Material erhöhter dielektri¬ scher Spannungsfestigkeit beschichteten Abschnitt, struktu- riert ist. the surface of the insulation material from ¬ cut in at least one, in particular coated with the material of increased dielektri ¬ shear withstand voltage portion is structured riert.
8. Elektrische Schaltkammer (1) nach Anspruch 7, 8. Electrical switching chamber (1) according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Strukturierung (23) der Oberfläche Strukturen zur Verrin- gerung der Elektronenausbreitung umfasst, insbesondere eine Aufrauhung der Oberfläche, und/oder Grabenstrukturen, insbesondere runde und/oder V-förmige Gräben, und/oder Elektronen- einfangstrukturen (24), insbesondere wellenförmige Wände an¬ geordnet auf der Oberfläche. the structuring (23) of the surface comprises structures for reducing the electron propagation, in particular a roughening of the surface, and / or trench structures, in particular round and / or V-shaped trenches, and / or electron Captive structures (24), in particular wave-shaped walls on ¬ ordered on the surface.
9. Verfahren zur Erhöhung der dielektrischen Spannungsfestig- keit von wenigstens einem Bereich aus Isolationsmaterial (4, 6) des Gehäuses (2) einer elektrischen Schaltkammer (1), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. A method for increasing the dielectric withstand voltage of at least one region of insulating material (4, 6) of the housing (2) of an electrical switching chamber (1), in particular according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Oberfläche des Isolationsmaterials zumindest in einem Ab- schnitt mit einem Material erhöhter dielektrischer Spannungs¬ festigkeit beschichtet wird und/oder die Oberfläche mit the surface of the insulating material at least in an exhaust section, with a material of increased dielectric strength voltage ¬ is coated and / or the surface with
Strukturen (23) zur Verringerung der Elektronenausbreitung strukturiert wird. Structures (23) to reduce the electron propagation is structured.
10. Verfahren nach Anspruch 9, 10. The method according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Oberfläche des Isolationsmaterials, insbesondere eine Ke¬ ramik aus Aluminiumoxid- und/oder Siliziumdioxid, mit spezi¬ ellem Glas mit geringem Sekundärelektronenemissionskoeffi- zienten, Titan, Titannitrid, Chromoxid, insbesondere Ti, TiN, CrO beschichtet wird, insbesondere durch Galvanisieren, Tau¬ chen, Aufdampfen, Sputtern, Kaltgasspritzen, Chemical- oder Physical-Vapor-Deposition, Besprühen, Pulverbeschichtung, Glasieren, Plasma- und/oder Laserbeschichtung. the surface of the insulating material, in particular a Ke ¬ Ramik of alumina and / or silica, with coefficients specific ¬ Ellem glass with low Sekundärelektronenemissionskoeffi-, titanium, titanium nitride, chromium oxide, in particular Ti, TiN, CrO is coated, in particular by electroplating, Tau ¬ coating, sputtering, cold gas spraying, chemical or physical vapor deposition, spraying, powder coating, glazing, plasma and / or laser coating.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, 11. The method according to any one of claims 9 or 10,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Oberfläche strukturiert wird mit Wänden, und/oder Ausneh¬ mungen, insbesondere Gräben, Rillen, Löchern, insbesondere in halbrunder Form, V-förmig, und/oder wellenförmig. the surface is patterned with walls and / or Ausneh ¬ rules, in particular trenches, grooves, holes, in particular in the form of semi-circular, V-shaped, and / or wave-shaped.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, 12. The method according to any one of claims 9 to 11,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die dielektrische Spannungsfestigkeit, insbesondere auf der Oberfläche des inneren Bereichs des Gehäuseteils aus Isolati¬ onsmaterial (4, 6), erhöht wird durch eine Beschichtung (22) der Oberfläche mit einem Material, welches einen Sekundär- elektronenemissionskoeffizienten kleiner gleich 8, insbesondere kleiner gleich 4, insbesondere kleiner gleich 2, insbesondere kleiner gleich 1 aufweist, insbesondere bei einer Primärelektronen- und/oder Ionenenergie im Bereich von 100 bis 1000 eV, und/oder durch die Oberflächenstrukturierung (23) . the dielectric withstand voltage, particularly on the surface of the interior region of the housing part from isolati ¬ onsmaterial (4, 6) is increased by a coating (22) of the surface with a material having a secondary electron emission coefficient is less than or equal to 8, in particular less than or equal to 4, in particular less than or equal to 2, in particular less than 1, in particular at a primary electron and / or ion energy in the range of 100 to 1000 eV, and / or by the surface structuring (23).
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