專利名稱：真空開關(guān)管觸頭和真空開關(guān)管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空開關(guān)管觸頭和真空開關(guān)管，尤其涉及一種用于實現(xiàn)電力系統(tǒng)保護(hù)和切換的真空開關(guān)管觸頭和真空開關(guān)管，屬于電器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
真空開關(guān)是一種用于控制和保護(hù)電力系統(tǒng)的電器設(shè)備，它通過控制真空開關(guān)管內(nèi)的兩個電極觸頭(以下簡稱觸頭)的閉合、分離來實現(xiàn)電路電流的關(guān)合和斷開，從而達(dá)到控制電力系統(tǒng)的目的。真空開關(guān)管是真空開關(guān)的核心元件，它是通過密封在真空容器中的觸頭控制、熄滅電弧的裝置。而觸頭又是真空開關(guān)管的核心元件，觸頭材料的選擇及結(jié)構(gòu)形狀的設(shè)計對真空開關(guān)管分?jǐn)喙收想娏髌鸬經(jīng)Q定性作用。
目前常見的真空開關(guān)管的結(jié)構(gòu)如圖2所示，真空開關(guān)管的管體由絕緣外殼103，及設(shè)置在絕緣外殼103上、下兩端的上端蓋102和下端蓋109組成，在絕緣外殼103內(nèi)設(shè)有兩個導(dǎo)電桿，第一導(dǎo)電桿，即動導(dǎo)電桿1011，其一端設(shè)有動觸頭106，動導(dǎo)電桿1011通過導(dǎo)向套1010滑動穿設(shè)在下端蓋109的通孔之中，導(dǎo)向套1010固定設(shè)置在下端蓋109的通孔中，并設(shè)有通孔供動導(dǎo)電桿1011滑動穿設(shè)，在動導(dǎo)向桿1011外還套設(shè)有波紋管108，動導(dǎo)向桿1011通過波紋管108連接在導(dǎo)向套1010上，第二導(dǎo)電桿，即靜導(dǎo)電桿101，其一端設(shè)有靜觸頭105，靜導(dǎo)電桿101固定在上端蓋102上，并通過螺釘固定連接在真空開關(guān)的開關(guān)框架上，保持靜止，在靜觸頭105和動觸頭106外還設(shè)有中間屏蔽罩104，波紋管108與中間屏蔽罩104之間設(shè)有波紋管屏蔽罩，波紋管108因其可伸縮性，所以可以保證動導(dǎo)向桿1011運動時真空開關(guān)管的密封性。動導(dǎo)電桿1011露出下端蓋109的一端通過壓簧1012與真空開關(guān)的絕緣拉桿300，即開關(guān)裝置連接。
當(dāng)需要分?jǐn)嚯娏鲿r，動觸頭106被真空開關(guān)的絕緣拉桿300拉開后與靜觸頭105間形成一個斷口，當(dāng)斷口間電弧熄滅后，斷口將承受系統(tǒng)的恢復(fù)電壓?，F(xiàn)有真空開關(guān)管產(chǎn)品的動、靜觸頭106、105接觸部分的表面均為平面設(shè)計，兩個電極觸頭的接觸形式為平面對接式，如圖1A所示為兩個電極觸頭分離時的示意圖，圖1B所示為兩個電極觸頭閉合時的示意圖。當(dāng)真空開關(guān)合閘，真空開關(guān)管關(guān)合大電流時，動、靜觸頭接觸面就會發(fā)生熔焊，關(guān)合的電流越大，則熔焊現(xiàn)象越厲害。當(dāng)真空開關(guān)分閘時，需要拉斷熔焊點，以達(dá)到電極觸頭分離、電流分?jǐn)嗟哪康?。在兩個電極觸頭的接觸形式為平面對接式時，熔焊點承受的完全是垂直于電極觸頭面的拉應(yīng)力，這樣就需要很大的電極觸頭壓力以提供足夠的初分速度，以及很大的分閘拉力。另外，在這種接觸形式下，當(dāng)熔焊點被拉斷后，在熔焊點對應(yīng)處，一個電極觸頭面會有較高的凸起，另一個電極觸頭面對應(yīng)處會有一個較深的凹坑，圖1C所示即為兩個電極觸頭分離以分?jǐn)嚯娏鲿r，電極觸頭表面分別形成的凸起和凹坑，當(dāng)真空開關(guān)管分?jǐn)嚯娏骱?，在電極觸頭表面凸起和凹坑處就會有局部電場集中，會有很高的電場強度，從而當(dāng)真空開關(guān)管斷口的恢復(fù)耐壓很高時會發(fā)生重?fù)舸┈F(xiàn)象，引起電路故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種真空開關(guān)管觸頭，減小觸頭分?jǐn)鄷r熔焊點所受的拉力，減小在觸頭表面產(chǎn)生的凸起或凹坑，從而優(yōu)化兩個電極觸頭間的電場分部，減少因發(fā)生重?fù)舸┈F(xiàn)象而導(dǎo)致的電路故障。
本發(fā)明的另一目的是提供一種真空開關(guān)管，減小觸頭分?jǐn)鄷r熔焊點所受的拉力，減小在觸頭表面產(chǎn)生的凸起或凹坑，從而優(yōu)化兩個電極觸頭間的電場分部，減少因發(fā)生重?fù)舸┈F(xiàn)象而導(dǎo)致的電路故障。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供了一種真空開關(guān)管觸頭，觸頭的表面至少設(shè)有一個與觸頭分?jǐn)鄤幼鞣较蚓哂袏A角的斜平面，且觸頭的斜平面相互凹凸配合為實現(xiàn)本發(fā)明的另一目的，還提供了一種真空開關(guān)管，包括絕緣外殼，上端蓋，下端蓋，一端具有第一觸頭的第一導(dǎo)電桿和一端具有第二觸頭的第二導(dǎo)電桿，其中，第一觸頭和第二觸頭的表面至少分別設(shè)有一個與觸頭分?jǐn)鄤幼鞣较蚓哂袏A角的斜平面，且第一觸頭和第二觸頭上的斜平面相互凹凸配合。
由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明將真空開關(guān)管觸頭的表面設(shè)置為斜平面，在真空開關(guān)管合閘時，令斜平面相互接觸，則在斜平面上形成的熔焊點，在真空開關(guān)管分閘時，熔焊點受到的力分解為平行于接觸面的剪切力和垂直于接觸面的拉力，在相同的觸頭壓力及分閘力的情況下，觸頭熔焊點更易于被拉斷，從而保證真空開關(guān)管順利開斷故障電流。并且，形成的熔焊凸起和凹坑都較小，經(jīng)分?jǐn)噙\動后，凸起和凹坑的位置錯開了一段距離，相比于平面觸頭，凸起和凹坑的距離增長了，從而觸頭間隙的電場分布不會發(fā)生明顯的畸變，使得真空開關(guān)管在分閘后能承受熄弧后的恢復(fù)耐壓，保證其分?jǐn)嚯娏鞯目煽啃浴?br> 下面通過具體實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1A為現(xiàn)有技術(shù)中真空開關(guān)管分閘狀態(tài)觸頭表面結(jié)構(gòu)的示意圖一。
圖1B為現(xiàn)有技術(shù)中真空開關(guān)管和閘狀態(tài)觸頭表面結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖1C為現(xiàn)有技術(shù)中真空開關(guān)管分閘狀態(tài)觸頭表面結(jié)構(gòu)的示意圖二。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)真空開關(guān)管的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3A為本發(fā)明真空開關(guān)管觸頭具體實施例一凸起觸頭的縱向截面圖。
圖3B為本發(fā)明真空開關(guān)管觸頭具體實施例一凹進(jìn)觸頭的縱向截面圖。
圖4A為本發(fā)明真空開關(guān)管觸頭具體實施例一合閘狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4B為本發(fā)明真空開關(guān)管觸頭具體實施例一分閘狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5所示為本發(fā)明真空開關(guān)管觸頭具體實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6所示為本發(fā)明真空開關(guān)管具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明真空開關(guān)管觸頭的基本思想是通過兩個觸頭表面形狀的改變來優(yōu)化觸頭間的電場分布，從而避免發(fā)生重?fù)舸┈F(xiàn)象發(fā)生，減少電路故障。
如圖3A所示為本發(fā)明真空開關(guān)管觸頭具體實施例一中凸起觸頭1的縱向截面圖，如圖3B所示為本發(fā)明真空開關(guān)管觸頭具體實施例一中凹進(jìn)觸頭1′的縱向截面圖。
凸起觸頭1和凹進(jìn)觸頭1′為真空開關(guān)管中相互配合實用的一對觸頭，凸起觸頭1和凹進(jìn)觸頭1′表面的梯形相互凹凸配合。從圖3A、3B的截面圖來看，其中，凸起觸頭1表面梯形的兩個斜邊2和3，與凹進(jìn)觸頭1′表面梯形的兩個斜邊2′和3′的坡度相等；凸起觸頭1表面梯形的頂邊5的長度大于凹進(jìn)觸頭1′表面梯形的頂邊5′長度；在凸起觸頭1和凹進(jìn)觸頭1′表面梯形底邊7和7′兩端分別向外沿伸出四個平臺4、6、4′和6′，且凸起觸頭平臺4和6的長度分別小于凹進(jìn)觸頭平臺4′和6′的長度；且凸起觸頭1與凹進(jìn)觸頭1′表面梯形的頂邊5和5′長度之差等于凸起觸頭1與凹進(jìn)觸頭1′的平臺4和4′，6和6′的長度差之和。凸起觸頭1和凹進(jìn)觸頭1′表面的梯形及平臺4、6、4′和6′均以觸頭的軸線為中心線對稱設(shè)置。
上述斜平面均與觸頭分?jǐn)鄤幼鞯姆较?，即觸頭軸線的方向呈一定的角度，上述水平面與觸頭分?jǐn)鄤幼鞯姆较虼怪薄?br> 在本實施例中，凸起觸頭1為動觸頭1，凹進(jìn)觸頭1′為靜觸頭1′，在具體應(yīng)用中動靜觸頭的表面形狀也可以交換設(shè)置。本實施例的凸起觸頭1和凹進(jìn)觸頭1′應(yīng)用到真空開關(guān)管中執(zhí)行合閘和分閘操作的具體過程是當(dāng)真空開關(guān)進(jìn)行合閘操作時，真空開關(guān)的絕緣拉桿驅(qū)動動觸頭1向靜觸頭1′方向運動，動觸頭1表面梯形的斜邊2與靜觸頭1′表面梯形的斜邊2′接觸，動觸頭1表面梯形的斜邊3與靜觸頭1′表面梯形的斜邊3′接觸，并在接觸面處通過大電流，從而實現(xiàn)電路的導(dǎo)通，而動、靜觸頭1、1′表面梯形的頂邊5和5′與平臺4、6、4′和6′不相接觸，如圖4A所示，動、靜觸頭1、1′接觸前的小間隙處，在動、靜觸頭1、1′間的電場最強處會有預(yù)擊穿，動、靜觸頭1、1′表面會有燒損，完全接觸后，在接觸面處會發(fā)生一定程度的熔焊。
當(dāng)真空開關(guān)進(jìn)行分閘操作時，真空開關(guān)的絕緣拉桿驅(qū)動動觸頭1向離開靜觸頭1′的方向移動，此時，動、靜觸頭的熔焊點沿觸頭軸線方向的拉力因接觸面為與軸線有一定夾角的斜面，所以拉力在接觸面處分為平行于接觸面的剪切力和垂直于接觸面的拉力。這樣，在相同的觸頭壓力及分閘力的情況下，觸頭熔焊點更易于被拉斷，從而保證真空開關(guān)管順得開斷故障電流，且觸頭面熔焊點拉斷處的凸起和凹坑也比較小，在動、靜觸頭分開到設(shè)定位置后，觸頭面熔焊點拉斷處的電場強度不會太強，觸頭間隙的電場分布不會發(fā)生明顯的畸變，從而使得真空開關(guān)管在分閘后能承熄弧后的恢復(fù)耐壓，保證其分?jǐn)嚯娏鞯目煽啃浴４颂?，因熔焊點發(fā)生在斜平面處，當(dāng)分開后熔焊點凸起和凹坑對應(yīng)位置的相對距離L1比凸起或凹坑到斜面未熔焊處最近的距離L2要長，因而也會顯著減小在斷口間恢復(fù)耐壓作用下兩個觸頭間發(fā)處重?fù)舸┑目赡苄?，如圖4B所示為動、靜觸頭1和1′處于分?jǐn)辔恢玫慕Y(jié)構(gòu)示意圖。
如圖5所示為本發(fā)明真空開關(guān)管觸頭具體實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，觸頭10的形狀如圖5所示，與實施例一的區(qū)別在于，將平面替換為內(nèi)徑較大的圓弧面，凸起觸頭和凹進(jìn)觸頭的圓弧面相互凹凸配合。
本發(fā)明真空開關(guān)管觸頭的具體實施例并不將觸頭的表面形狀局限于對稱的梯形或類梯形凸起或凹口，只要真空開關(guān)合閘時，兩觸頭間能具有相互接觸的斜平面，在觸頭分?jǐn)鄷r，使熔焊點的分?jǐn)嗬Ψ纸鉃榧羟辛屠刹糠旨纯?。接觸斜平面的大小和個數(shù)是根據(jù)真空開關(guān)管所分?jǐn)嗟碾娏鞔笮砭唧w設(shè)定的。觸頭表面還可設(shè)有一個以上的水平面或內(nèi)徑較大的圓弧面或其他變化平緩的曲面等，主要作用是使電場分布更加均勻，在真空開關(guān)合閘時，水平面或圓弧面可以接觸，也可以不接觸。較佳的實施方式是使水平面不相接觸，這樣可以避免水平面上存在較大的熔焊凸起和凹坑，而在斜平面間增設(shè)水平面可以利用平行的平面使觸頭間電場更為均勻。
如圖6所示為本發(fā)明真空開關(guān)管具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，真空開關(guān)管的管體由絕緣外殼103，上端蓋102和下端蓋109組成，在絕緣外殼103內(nèi)設(shè)有兩個導(dǎo)電桿，第一導(dǎo)電桿，即動導(dǎo)電桿1011，其一端設(shè)有動觸頭106′，動導(dǎo)電桿1011通過導(dǎo)向套1010滑動穿設(shè)在下端蓋109的通孔之中，導(dǎo)向套1010固定設(shè)置在下端蓋109的通孔中，并設(shè)有通孔供動導(dǎo)電桿1011滑動穿設(shè)，在動導(dǎo)向桿1011外還套設(shè)有波紋管108，動導(dǎo)向桿1011通過波紋管108連接在導(dǎo)向套1010上，第二導(dǎo)電桿，即靜導(dǎo)電桿101，其一端設(shè)有靜觸頭105′，靜導(dǎo)電桿101固定在上端蓋102上，并通過螺釘固定連接在真空開關(guān)的開關(guān)框架上，保持靜止，在靜觸頭105′和動觸頭106′外還設(shè)有中間屏蔽罩104，波紋管108與中間屏蔽罩104之間設(shè)有波紋管屏蔽罩，波紋管108因其可伸縮性，所以可以保證動導(dǎo)向桿1011運動時真空開關(guān)管的密封性。動導(dǎo)電桿1011露出下端蓋109的一端通過壓簧1012與真空開關(guān)的絕緣拉桿300，即開關(guān)裝置連接。
其中，動觸頭106′和靜觸頭105′表面的形狀采用本發(fā)明真空開關(guān)管觸頭具體實施例的技術(shù)方案，且表面形狀相互凹凸配合。在真空開關(guān)管合閘時，動觸頭106′和靜觸頭105′應(yīng)至少有一個斜平面相互接觸。以實現(xiàn)將熔焊點的受力分解為剪切力和拉力兩部分，使熔焊點更容易被拉斷，能夠順利的斷開電路。當(dāng)觸頭間有兩對對稱的斜平面相互接觸時，能夠使剪切受力平衡，更有利于可靠實現(xiàn)分?jǐn)鄤幼?。進(jìn)一步的，在觸頭表面設(shè)置一個或一個以上水平面，在真空開關(guān)管合閘時不相接觸，則減少了會發(fā)生熔焊現(xiàn)象的面積，即減少了熔焊凸起和凹坑的出現(xiàn)，也有利于優(yōu)化觸頭間電場的分布，具體實施過程中可以任意組合設(shè)置水平面的位置，使其接觸或不接觸。
最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種真空開關(guān)管觸頭，其特征在于所述觸頭的表面至少設(shè)有一個與觸頭分?jǐn)鄤幼鞣较蚓哂袏A角的斜平面，所述觸頭的斜平面相互凹凸配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空開關(guān)管觸頭，其特征在于所述觸頭的表面為相互凹凸配合的梯形，所述梯形相互配合的斜平面的坡度相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空開關(guān)管觸頭，其特征在于所述觸頭表面梯形的底邊還向外沿伸設(shè)置一個平臺。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的真空開關(guān)管觸頭，其特征在于凸起觸頭表面梯形的頂部長度大于凹進(jìn)觸頭表面梯形的頂部長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的真空開關(guān)管觸頭，其特征在于凸起觸頭的平臺長度小于凹進(jìn)觸頭的平臺長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的真空開關(guān)管觸頭，其特征在于所述凸起觸頭與凹進(jìn)觸頭表面梯形的頂部長度差等于凸起觸頭與凹進(jìn)觸頭的平臺長度差之和。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～4或6所述的任一真空開關(guān)管觸頭，其特征在于所述觸頭的表面以觸頭的軸線為中心線對稱設(shè)置。
8.采用上述權(quán)利要求1～7所述的任一真空開關(guān)管觸頭的真空開關(guān)管，包括絕緣外殼，上端蓋，下端蓋和一端分別具有所述凹凸配合觸頭的第一導(dǎo)電桿和第二導(dǎo)電桿。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種真空開關(guān)管觸頭和真空開關(guān)管。該真空開關(guān)管觸頭的表面至少設(shè)有一個與觸頭分?jǐn)鄤幼鞣较蚓哂袏A角的斜平面，所述觸頭的斜平面相互凹凸配合。該真空開關(guān)管采用本發(fā)明的真空開關(guān)管觸頭，包括絕緣外殼，上端蓋，下端蓋，一端具有相互凹凸配合觸頭的第一導(dǎo)電桿和第二導(dǎo)電桿。本發(fā)明的真空開關(guān)管及其觸頭可以減小分?jǐn)鄤幼髦腥酆更c的拉力，減小熔焊凸起和凹坑，從而優(yōu)化觸頭間電場，避免發(fā)生重?fù)舸┈F(xiàn)象，保證分?jǐn)嚯娏鞯目煽啃浴?br> 文檔編號H01H33/66GK101086933SQ200710119149
公開日2007年12月12日 申請日期2007年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月17日
發(fā)明者劉衛(wèi)榮 申請人:北京京東方真空電器有限責(zé)任公司