專利名稱：開關(guān)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在維持高真空的真空容器內(nèi)具有電路開關(guān)單元，并對(duì)電源和負(fù)載設(shè)備間的電路進(jìn)行開關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)(Switch gear)，特別涉及能防止耐電壓性能降低的開關(guān)機(jī)構(gòu)。
對(duì)電源和負(fù)載設(shè)備間的電路進(jìn)行開關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)，在維持高真空的真空容器內(nèi)具有電路開關(guān)單元，并利用在高真空中的高絕緣耐力和優(yōu)良的消弧能力，穩(wěn)定地進(jìn)行電流的遮斷。
圖5是表示以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)的縱剖視圖。在圖中，1是真空容器。真空容器1是利用下部側(cè)蓋板3和上部側(cè)蓋板4，密閉構(gòu)成側(cè)部的圓筒狀的絕緣管2的兩端，使內(nèi)部保持高真空的容器。
用貫穿真空容器1的內(nèi)外的狀態(tài)，將圓柱狀的固定導(dǎo)體棒5固定在下部側(cè)蓋板3的中央部上，通過金屬接合材料7，將圓盤狀的、形成與固定導(dǎo)體棒5相同程度的直徑的固定接觸子6安裝在真空容器1的內(nèi)部的固定導(dǎo)體棒5的上面，并將固定接觸子6的上面的邊緣部倒棱成防止電場(chǎng)集中的曲面。
通過封裝在真空容器1的內(nèi)側(cè)的伸縮自如的蛇腹形狀的波紋管9，向軸方向移動(dòng)自如地支承通過上部側(cè)蓋板4的中央部并貫穿真空容器1的內(nèi)外的圓柱狀的可動(dòng)導(dǎo)體棒8。用插嵌的狀態(tài)，將形成與可動(dòng)導(dǎo)體棒8相同程度的直徑的可動(dòng)接觸子10固定在真空容器1的內(nèi)部的可動(dòng)導(dǎo)體棒8的下端，其下表面為與固定接觸子6相對(duì)的圓盤形，并將可動(dòng)接觸子10的下面的邊緣部倒棱成防止電場(chǎng)集中的曲面。
因?qū)⒉y管9的上端部氣體密地封裝在真空容器1的上部側(cè)蓋板4上，覆蓋可動(dòng)導(dǎo)體棒8，將下端部氣密地封裝在使可動(dòng)導(dǎo)體棒8的下部露出適當(dāng)長度程度的位置上，伴隨著向可動(dòng)導(dǎo)體棒8的軸方向的直線移動(dòng)進(jìn)行伸縮，所以能保持真空容器1的氣密性。
將波紋管9覆蓋在有底圓筒狀的、用不銹鋼等低導(dǎo)電率材料形成的波紋管蓋13的底面和側(cè)部上，保護(hù)由于來自發(fā)生在固定接觸子6和可動(dòng)接觸子10之間的電弧的金屬蒸汽。將波紋管蓋13的底面接觸在波紋管9的下端，并由貫穿底面中心的可動(dòng)導(dǎo)體棒8進(jìn)行支承。并且，使波紋管蓋13的側(cè)部的長度成為在可動(dòng)導(dǎo)體棒8向上方移動(dòng)的場(chǎng)合不與上部蓋板4接觸。
在這樣形成的以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)中，固定接觸子6的上面和可動(dòng)接觸子10的下面為相對(duì)的位置，在可動(dòng)導(dǎo)體棒8向下方移動(dòng)的場(chǎng)合，可動(dòng)接觸子10與固定接觸子6接觸，開關(guān)機(jī)構(gòu)成為閉極狀態(tài)。此外，在使從閉極狀態(tài)成為開極狀態(tài)的可動(dòng)導(dǎo)體棒8向上方反向分開的直線移動(dòng)而遮斷電流時(shí)，在固定接觸子6和可動(dòng)接觸子10之間發(fā)生電弧，消弧后成為開極狀態(tài)。
但是，在以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)中，由于在遮斷電流時(shí)在固定接觸子6和可動(dòng)接觸子10之間發(fā)生的電弧，固定接觸子6和可動(dòng)接觸子10的接觸表面損耗，該接觸表面粗糙會(huì)產(chǎn)生尖部。
此外，在接觸表面粗糙的狀態(tài)閉極通電的場(chǎng)合，因?yàn)橛屑獠浚怨潭ń佑|子6和可動(dòng)接觸子10的接觸部的電阻值增高，因此，發(fā)生高熱使接觸部熔化，在然后開極時(shí)，會(huì)進(jìn)一步使接觸表面粗糙并產(chǎn)生尖部。
在從這樣做成的固定接觸子6和可動(dòng)接觸子10突出的尖部上，因?yàn)殡妶?chǎng)集中，所以會(huì)發(fā)生耐電壓性能降低的問題。
此外，因由于電場(chǎng)集中而使電弧的端部容易停住，所以有引起局部損耗并進(jìn)一步重復(fù)使接觸表面粗糙的惡性循環(huán)的問題。
本發(fā)明鑒于前述問題，其目的在于，借助于在固定接觸子和可動(dòng)接觸子的周圍包括由各固定接觸子或者可動(dòng)接觸子突出的電場(chǎng)衰減構(gòu)件，提供能防止耐電壓性能降低的開關(guān)機(jī)構(gòu)。
此外，本發(fā)明目的還在于，借助于在固定接觸子側(cè)包括具有比固定接觸子直徑大的圓盤狀的、夾在固定接觸子和固定導(dǎo)體棒之間的電場(chǎng)衰減構(gòu)件，在可動(dòng)接觸子側(cè)包括具有比可動(dòng)接觸子和可動(dòng)接觸棒直徑大的圓筒狀的、配置在可動(dòng)接觸子和可動(dòng)導(dǎo)體棒周圍的電場(chǎng)衰減構(gòu)件，因能例如與波紋管蓋兼用，所以與以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)相比，能不增加構(gòu)件的個(gè)數(shù)地提供能防止耐電壓性能降低的開關(guān)機(jī)構(gòu)。
與第1發(fā)明相關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)，包括固定接觸子，與所述固定接觸子接觸、分開的可動(dòng)接觸子，從所述固定接觸子側(cè)向所述可動(dòng)接觸子側(cè)突出的第1電場(chǎng)衰減構(gòu)件，和從所述可動(dòng)接觸子側(cè)向所述固定接觸子側(cè)突出的第2電場(chǎng)衰減構(gòu)件。
與第2發(fā)明相關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)，是在與第1發(fā)明相關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)中，
所述第1電場(chǎng)衰減構(gòu)件由所述固定接觸子向所述可動(dòng)接觸子側(cè)突出，所述第2電場(chǎng)衰減構(gòu)件配置在所述可動(dòng)接觸子的周圍，在所述可動(dòng)接觸子在分開位置的場(chǎng)合，由所述可動(dòng)接觸子向所述固定接觸子側(cè)突出。
第1發(fā)明和第2發(fā)明的開關(guān)機(jī)構(gòu)，借助于在固定接觸子和可動(dòng)接觸子的周圍包括由各固定接觸子或者可動(dòng)接觸子突出的電場(chǎng)衰減構(gòu)件，即使固定接觸子和(或者)可動(dòng)接觸子的接觸表面粗糙會(huì)產(chǎn)生尖部的場(chǎng)合，也能衰減向各尖部的電場(chǎng)的集中，能防止耐電壓性能的降低。
與第3發(fā)明相關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)，是在與第1發(fā)明相關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)中，所述固定接觸子具有圓盤狀，所述第1電場(chǎng)衰減構(gòu)件為具有比所述固定接觸子直徑大的圓盤狀或者環(huán)狀，固定在所述固定接觸子上，所述固定接觸子的周圍的部分，由所述固定接觸子側(cè)向所述可動(dòng)接觸子側(cè)突出，具有比所述可動(dòng)接觸子直徑大的圓筒狀并配置在所述可動(dòng)接觸子周圍，所述可動(dòng)接觸子在分開位置的場(chǎng)合具有由所述可動(dòng)接觸子向所述固定接觸子側(cè)突出的部分。
與第4發(fā)明相關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)，是在與第1發(fā)明相關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)中，還包括收裝所述固定接觸子、所述可動(dòng)接觸子、所述第1電場(chǎng)衰減構(gòu)件和所述第2電場(chǎng)衰減構(gòu)件的容器。
第3發(fā)明的開關(guān)機(jī)構(gòu)，借助于在固定接觸子側(cè)包括具有比固定接觸子直徑大的圓盤狀的、夾在固定接觸子和固定導(dǎo)體棒之間的電場(chǎng)衰減構(gòu)件，在可動(dòng)接觸子側(cè)包括具有比可動(dòng)接觸子和可動(dòng)接觸棒直徑大的圓筒狀的、配置在可動(dòng)接觸子和可動(dòng)導(dǎo)體棒周圍的電場(chǎng)衰減構(gòu)件，因能變形或者代替以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)、例如波紋管蓋，所以能不增加構(gòu)件的個(gè)數(shù)，即使在固定接觸子和(或者)可動(dòng)接觸子的表面粗糙會(huì)產(chǎn)生尖部的場(chǎng)合，也能衰減向各尖部的電場(chǎng)的集中，防止耐電壓性能的降低。
此外，使可動(dòng)接觸子直線狀地移動(dòng)為佳。


圖1是表示實(shí)施形態(tài)1的開關(guān)機(jī)構(gòu)的開極狀態(tài)的縱剖視圖。
圖2是表示實(shí)施形態(tài)1的開關(guān)機(jī)構(gòu)的閉極狀態(tài)的縱剖視圖。
圖3是表示對(duì)本發(fā)明和以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行模擬的結(jié)果的圖形。
圖4是表示實(shí)施形態(tài)2的開關(guān)機(jī)構(gòu)的開極狀態(tài)的縱剖視圖。
圖5是表示以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)的縱剖視圖。
下面，參照附圖對(duì)實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。
實(shí)施形態(tài)1圖1和圖2是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的開關(guān)機(jī)構(gòu)的縱剖視圖，圖1表示開極狀態(tài)，圖2表示閉極狀態(tài)。在圖中，1是真空容器，真空容器1是利用下部側(cè)蓋板3和上部側(cè)蓋板4，密閉構(gòu)成側(cè)部的圓筒狀的絕緣管2的兩端，使內(nèi)部保持高真空的容器。
用貫穿真空容器1的內(nèi)外的狀態(tài)，將圓柱狀的固定導(dǎo)體棒5固定在下部側(cè)蓋板3的中央部上，使真空容器1的內(nèi)部的固定導(dǎo)體棒5的上部的直徑比其它部分大。
通過中央部為凹坑的圓盤狀的、形成與固定導(dǎo)體棒5的上部的直徑相同的金屬接合材料7，將圓盤狀的、形成比固定導(dǎo)體棒5的上部的直徑小的直徑的固定接觸子6，安裝在固定導(dǎo)體棒5的上面的中央部上，將固定接觸子6的上面的邊緣部倒棱成防止電場(chǎng)集中的曲面。
此外，由固定接觸子6向上方突出，形成固定接觸子6的周圍、即金屬接合材料7的邊緣部，成為將固定接觸子6埋設(shè)在金屬接合材料7的凹坑的中央部上的狀態(tài)。此外，將向金屬接合材料7的上方突出的邊緣部也倒棱成防止電場(chǎng)集中的曲面。
這樣，因金屬接合材料7剖面是凹狀，所以能衰減向埋設(shè)的固定接觸子6附近的電場(chǎng)集中。
通過封裝在真空容器1的內(nèi)側(cè)的伸縮自如的蛇腹形狀的波紋管9，向軸方向移動(dòng)自如地支承通過上部側(cè)蓋板4的中央部并貫穿真空容器1的內(nèi)外的圓柱狀的可動(dòng)導(dǎo)體棒8。用插嵌的狀態(tài)，形成與可動(dòng)導(dǎo)體棒8相同程度的直徑的可動(dòng)接觸子10固定在真空容器1的內(nèi)部的可動(dòng)導(dǎo)體棒8的下端，并將可動(dòng)接觸子10的下面的邊緣部倒棱成防止電場(chǎng)集中的曲面。
因?qū)⒉y管9的上端部氣密地封裝在真空容器1的上部側(cè)蓋板4上，覆蓋可動(dòng)導(dǎo)體棒8，將下端部氣密地封裝在使可動(dòng)導(dǎo)體棒8的下部露出適當(dāng)長度程度的位置上，隨著可動(dòng)導(dǎo)體棒8的軸方向的直線移動(dòng)進(jìn)行伸縮，所以能保持真空容器1的氣密性。
在波紋管9的周圍，配設(shè)具有不與波紋管9接觸的直徑的圓筒狀的電場(chǎng)衰減屏蔽11，使其上端固定在上部側(cè)蓋板4上，電場(chǎng)衰減屏蔽11的下端，內(nèi)法蘭盤狀地向內(nèi)側(cè)彎曲。這樣，電場(chǎng)衰減屏蔽11的下端成為在中心部具有開口部的面狀，并且比可動(dòng)導(dǎo)體棒8和可動(dòng)接觸子10的直徑稍大地形成開口部的直徑，使開口部的前端向上方彎曲，以防止電場(chǎng)集中。
并且，在可動(dòng)導(dǎo)體棒8在可動(dòng)區(qū)域的上限的場(chǎng)合，形成電場(chǎng)衰減屏蔽11的側(cè)壁，其長度使由可動(dòng)接觸子10向固定接觸子6側(cè)成出突出的狀態(tài)。
此外，用不銹鋼等低導(dǎo)電率材料，利用擠壓等加工方法，形成電場(chǎng)衰減屏蔽11的彎曲部位便成為防止電場(chǎng)集中的曲面。
此外，因電場(chǎng)緩和屏蔽11與以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)的波紋管蓋13相同，具備保護(hù)不受來自由電弧發(fā)生的金屬蒸汽影響的功能，所以利用電場(chǎng)衰減屏蔽11而不用波紋管蓋13，并不增加構(gòu)件個(gè)數(shù)。
在這樣形成的本發(fā)明的開關(guān)機(jī)構(gòu)中，因?yàn)榕渲贸晒潭ń佑|子6的上面和可動(dòng)接觸子10的下面相對(duì)，所以在可動(dòng)導(dǎo)體棒8向下方移動(dòng)的場(chǎng)合，可動(dòng)接觸子10和固定接觸子6接觸，成為閉極狀態(tài)。此外，在使從閉極狀態(tài)成為開極狀態(tài)的可動(dòng)導(dǎo)體棒8向上方反向分開的直線移動(dòng)而遮斷電流時(shí)，在固定接觸子6和可動(dòng)接觸子10之間發(fā)生電弧，消弧后成為開極狀態(tài)。
此外，在可動(dòng)導(dǎo)體棒8在可動(dòng)區(qū)域的上限的場(chǎng)合，固定接觸子6和可動(dòng)接觸子10之間的接點(diǎn)間的距離d1比金屬接合材料7的上端和電場(chǎng)衰減屏蔽11的下端之間的距離d2長。此外，在遮斷電流時(shí)，在固定接觸子6和可動(dòng)接觸子10之間發(fā)生電弧，并且利用由于通電而發(fā)生的熱所帶來的固定接觸子6和可動(dòng)接觸子10的接觸部的熔合，即使在表面粗糙產(chǎn)生尖部的場(chǎng)合，固定接觸子6和可動(dòng)接觸子10的各尖部間的距離也不會(huì)比金屬接合材料7的突出端和電場(chǎng)衰減屏蔽11的另一端側(cè)之間的距離d2短。因此，能衰減向各尖部的電場(chǎng)的集中，使各接觸子間的電場(chǎng)分布均勻。
下面，對(duì)模擬的結(jié)果進(jìn)行說明。圖3是表示對(duì)本發(fā)明和以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行模擬的結(jié)果的曲線圖形，以以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)的接觸表面粗糙的接觸子的端部附近的計(jì)算電場(chǎng)為100％，對(duì)將電壓施加在縱坐標(biāo)軸上時(shí)的計(jì)算電場(chǎng)進(jìn)行繪圖。
圖中△表示接觸表面粗糙的接觸子的端部附近的計(jì)算電場(chǎng)，包括電場(chǎng)衰減屏蔽的本發(fā)明的開關(guān)機(jī)構(gòu)的計(jì)算電場(chǎng)，為不包括電場(chǎng)衰減屏蔽的以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)的計(jì)算電場(chǎng)的50％。
圖中○表示接觸表面粗糙的接觸子的中心部附近的計(jì)算電場(chǎng)，包括電場(chǎng)衰減屏蔽的本發(fā)明的開關(guān)機(jī)構(gòu)的計(jì)算電場(chǎng)，為不包括電場(chǎng)衰減屏蔽的以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)的計(jì)算電場(chǎng)的70％。
示出了計(jì)算電場(chǎng)值越小耐電壓性能越高，這樣模擬接觸表面粗糙的狀態(tài)的模擬結(jié)果說明本發(fā)明的開關(guān)機(jī)構(gòu)比以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)耐電壓性能好。
實(shí)施形態(tài)2圖4是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的開關(guān)機(jī)構(gòu)的開極狀態(tài)的縱剖視圖。實(shí)施形態(tài)2使固定導(dǎo)體棒5的直徑為一定，設(shè)置具有比固定接觸子6直徑大的圓盤狀的固定導(dǎo)體棒側(cè)電場(chǎng)衰減屏蔽12，代替用于埋設(shè)固定接觸子6的金屬接合材料7。
固定導(dǎo)體棒側(cè)電場(chǎng)衰減屏蔽12同心地夾在固定導(dǎo)體棒5的上面和固定接觸子6的下面，因由固定接觸子6突出到可動(dòng)接觸子8側(cè)以便形成固定接觸子6的周圍、即固定導(dǎo)體棒側(cè)電場(chǎng)衰減屏蔽12的邊緣部，所以成為將固定接觸子6埋設(shè)在固定導(dǎo)體棒側(cè)電場(chǎng)衰減屏蔽12的中央部的凹部的狀態(tài)。
此外，用不銹鋼等低導(dǎo)電率材料，利用擠壓等加工方法，形成固定導(dǎo)體棒側(cè)電場(chǎng)衰減屏蔽12，使形成彎曲部位和最邊緣部分形成為曲面，以防止電場(chǎng)集中。
在這樣形成的本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2中，借助于設(shè)置能較簡(jiǎn)單地作成的固定導(dǎo)體棒側(cè)電場(chǎng)衰減屏蔽12，能將固定導(dǎo)體棒5做成容易成形的直徑固定的形狀。
此外，對(duì)應(yīng)于實(shí)施形態(tài)1的構(gòu)件，附以相同的標(biāo)號(hào)并省略其說明。
如前所述，在與本發(fā)明相關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)中，借助于在固定接觸子和可動(dòng)接觸子的周圍包括由各固定接觸子或者可動(dòng)接觸子突出的電場(chǎng)衰減構(gòu)件，即使固定接觸子和(或者)可動(dòng)接觸子的表面粗糙會(huì)產(chǎn)生尖部的場(chǎng)合，也能達(dá)到衰減向各尖部的電場(chǎng)的集中，防止耐電壓性能的降低的優(yōu)良效果。
此外，在與本發(fā)明相關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)中，借助于在固定接觸子側(cè)包括具有比固定接觸子直徑大的圓盤狀的、夾在固定接觸子和固定導(dǎo)體棒之間的電場(chǎng)衰減構(gòu)件，在可動(dòng)接觸子側(cè)包括具有比可動(dòng)接觸子和可動(dòng)接觸棒直徑大的圓筒狀的、配置在可動(dòng)接觸子和可動(dòng)導(dǎo)體棒周圍的電場(chǎng)衰減構(gòu)件，因能變形或者代替以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)，所以能不增加構(gòu)件的個(gè)數(shù)，即使在固定接觸子和(或者)可動(dòng)接觸子的表面粗糙會(huì)產(chǎn)生尖部的場(chǎng)合，也能達(dá)到衰減向各尖部的電場(chǎng)的集中，防止耐電壓性能的降低等的優(yōu)良的效果。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括固定接觸子，與所述固定接觸子接觸、分開的可動(dòng)接觸子，從所述固定接觸子側(cè)向所述可動(dòng)接觸子側(cè)突出的第1電場(chǎng)衰減構(gòu)件，和從所述可動(dòng)接觸子側(cè)向所述固定接觸子側(cè)突出的第2電場(chǎng)衰減構(gòu)件。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述第1電場(chǎng)衰減構(gòu)件由所述固定接觸子向所述可動(dòng)接觸子側(cè)突出，所述第2電場(chǎng)衰減構(gòu)件配置在所述可動(dòng)接觸子的周圍，在所述可動(dòng)接觸子在分開位置的場(chǎng)合，由所述可動(dòng)接觸子向所述固定接觸子側(cè)突出。
3.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述固定接觸子具有圓盤狀，所述第1電場(chǎng)衰減構(gòu)件為具有比所述固定接觸子直徑大的圓盤狀或者環(huán)狀，固定在所述固定接觸子上，所述固定接觸子的周圍的部分，由所述固定接觸子側(cè)向所述可動(dòng)接觸子側(cè)突出，具有比所述可動(dòng)接觸子直徑大的圓筒狀并配置在所述可動(dòng)接觸子周圍，所述可動(dòng)接觸子在分開位置的場(chǎng)合具有由所述可動(dòng)接觸子向所述固定接觸子側(cè)突出的部分。
4.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)機(jī)構(gòu)，其特征在于，還包括收裝所述固定接觸子、所述可動(dòng)接觸子、所述第1電場(chǎng)衰減構(gòu)件和所述第2電場(chǎng)衰減構(gòu)件的容器。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種開關(guān)機(jī)構(gòu),包括圓盤狀的固定接觸子(6),與圓盤狀的固定接觸子接觸、分開的可動(dòng)接觸子(10),配置在固定接觸子(6)周圍的、固定接觸子(6)周圍部分由固定接觸子(6)突出到可動(dòng)接觸子(10)側(cè)的電場(chǎng)衰減構(gòu)件(7),配置在可動(dòng)接觸子(10)周圍的、在可動(dòng)接觸子(10)在分開位置的場(chǎng)合具有由可動(dòng)接觸子(10)突出到固定接觸子(6)側(cè)的部分的電場(chǎng)衰減屏蔽(11)和收裝固定接觸子(6)、可動(dòng)接觸子(0)、電場(chǎng)衰減構(gòu)件(7)和電場(chǎng)衰減屏蔽(11)的真空容器(1)。
文檔編號(hào)H01H33/66GK1267897SQ00104648
公開日2000年9月27日 申請(qǐng)日期2000年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月18日
發(fā)明者小林稔, 丸山稔正, 佐藤俊文, 宮本聖一, 糸谷孝行 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社