專利名稱：用于真空斷路器的觸點(diǎn)以及使用這種觸點(diǎn)的真空斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于真空斷路器的觸點(diǎn)，以及一種使用這種觸點(diǎn)的真空斷路器。
美國專利US4，620，074(同族專利是日本專利申請(qǐng)公開3(1991)-59531[＝JP3059531B])介紹了一種使用一種加上縱向磁場的方法的“真空開關(guān)的觸點(diǎn)布置”。中空?qǐng)A柱體形式的觸點(diǎn)架具有由觸點(diǎn)板形成的端面。觸點(diǎn)架具有其上具有縫槽(在摘要中被稱作“槽”)的外周面。相對(duì)于觸點(diǎn)架的外徑，確定縫槽的長度(在摘要中被稱作“預(yù)定高度HT”)、縫槽的數(shù)量以及觸點(diǎn)架的縫槽的方位角。
圖15和16顯示了符合美國專利US4，620，074的真空斷路器的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)。
觸點(diǎn)01具有觸點(diǎn)架02和觸點(diǎn)端板03。觸點(diǎn)端板03被銅焊到觸點(diǎn)架02的第一端(圖15中的下端)上。因而，觸點(diǎn)01的形狀基本上是一個(gè)杯形，觸點(diǎn)端板04被銅焊到觸點(diǎn)架02的第二端(圖15內(nèi)的上端)04上。觸點(diǎn)架02的外周面上具有多個(gè)傾斜縫槽05，每個(gè)縫槽按照預(yù)定角度傾斜。兩個(gè)相鄰傾斜縫槽05之間的區(qū)域被確定為一圈形部分。此外，觸點(diǎn)端板04上具有一和傾斜縫槽05相連的縫槽06?？p槽06和觸點(diǎn)01的中心點(diǎn)0的偏移距離是b。如圖15所示，傾斜縫槽05相對(duì)于觸點(diǎn)01的軸線的傾斜角是α。如圖16所示，相對(duì)于觸點(diǎn)01的中心0確定一方位角β，即傾斜縫槽05的張開角。
使用上述觸點(diǎn)01的真空斷路器顯示了下列特征在電流斷路期間，如圖15所示的環(huán)向圍繞觸點(diǎn)01流動(dòng)的電流Ia以及如圖16所示的成螺旋形的在觸點(diǎn)端板04上流動(dòng)的電流Ib得到電極之間的磁通量密度。電流Ib產(chǎn)生的磁通量密度圍繞電極軸線集中分布，因此導(dǎo)致在電流斷路期間電弧在中心附近分布。如此集中的電弧不能使大短路斷路。
為了高電壓和大電流斷路，在觸點(diǎn)之間需要大的圈形直徑和大的間隙。然而在此情況下，電極之間的磁通量密度很可能變小，不能穩(wěn)定電極之間的電弧，以至缺乏斷路能力。
此外，為了保護(hù)磁場，需要使傾斜縫槽05(形成在觸點(diǎn)架02上)的方位角β更大。然而在此情況下，觸點(diǎn)01自身可能在強(qiáng)度上變?nèi)?。因此，觸點(diǎn)01的接通和斷開可能會(huì)傷害觸點(diǎn)01，損壞耐電壓能力以及斷路性能。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于真空斷路器的觸點(diǎn)，它包括1)一觸點(diǎn)板；2)觸點(diǎn)架。所述觸點(diǎn)架包括和觸點(diǎn)板裝配在一起的第一端面；一外周面，用此方式在所述外周面上形成縫槽部分，從而形成圈形部分。電流流過所述圈形部分，因此在觸點(diǎn)架的軸向方向上形成縱向磁場，在所述第一端面上形成和上述縫槽部分相連的環(huán)形縫槽部分。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供一種一種真空斷路器，它包括被固定在一固定桿端部的第一觸點(diǎn)，該固定板被固定在真空斷路器的第一端板上；被固定在一可活動(dòng)桿端部的第二觸點(diǎn)，該可活動(dòng)板被固定在真空斷路器上與所述第一端板相背的第二端板上。第二觸點(diǎn)和所述第一觸點(diǎn)在同軸上用此方式相對(duì)，從而兩者之間的間隙在如下范圍15毫米≤G≤100毫米。第一觸點(diǎn)和第二觸點(diǎn)中的每個(gè)觸點(diǎn)包括1)一觸點(diǎn)板；2)一觸點(diǎn)架。該觸點(diǎn)架包括和觸點(diǎn)板裝配在一起的第一端面；一外周面，用此方式在所述外周面上形成縫槽部分，從而形成圈形部分。電流流過所述圈形部分，因此在觸點(diǎn)架的軸向方向上形成縱向磁場。在所述第一端面上形成和上述縫槽部分相連的環(huán)形縫槽部分。
根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供一種用于真空斷路器的觸點(diǎn)，它包括1)一板；2)一具有第一端面的觸點(diǎn)架，所述板被安裝到所述第一端面上；3)形成在架上的縫槽，所述縫槽在架上確定了圈形部分。通過該圈形部分的電流沿架的軸向產(chǎn)生縱向磁場。所述縫槽包括第一縫槽，它包括形成在架第一端面上的環(huán)形縫槽部分；形成在架外周面上的傾斜縫槽，相對(duì)于架軸線，該傾斜縫槽具有一預(yù)定傾斜角α，該傾斜縫槽和環(huán)形縫槽部分的一端相連。
根據(jù)本發(fā)明第四方面，提供一種真空斷路器，它包括兩個(gè)彼此同軸相對(duì)地設(shè)置的觸點(diǎn)，兩個(gè)觸點(diǎn)之間預(yù)定間隙G被設(shè)定為15毫米≤G≤100毫米。兩個(gè)觸點(diǎn)中的每個(gè)觸點(diǎn)包括1)一板；2)一具有第一端面的觸點(diǎn)架，所述板被安裝到所述第一端面上；3)形成在架上的縫槽，所述縫槽在架上確定了圈形部分，通過該圈形部分的電流沿架的軸向產(chǎn)生縱向磁場。所述縫槽包括第一縫槽，它包括形成在架第一端面上的環(huán)形縫槽部分；形成在架外周面上的傾斜縫槽，相對(duì)于架軸線，該傾斜縫槽具有一預(yù)定傾斜角α，該傾斜縫槽和環(huán)形縫槽部分的一端相連。
根據(jù)本發(fā)明第五方面，提供一種用于真空斷路器的觸點(diǎn)，它包括1)一板；2)一具有第一端面的觸點(diǎn)架，所述板被安裝到所述第一端面上；3)用于在架上形成縫槽的裝置，該形成裝置在架上確定了圈形部分。通過該圈形部分的電流沿架的軸向產(chǎn)生縱向磁場。所述形成裝置包括第一縫槽，它包括形成在架第一端面上的環(huán)形縫槽部分；形成在架外周面上的傾斜縫槽，相對(duì)于架軸線，該傾斜縫槽具有一預(yù)定傾斜角α，該傾斜縫槽和環(huán)形縫槽部分的一端相連。
通過下文接合附圖對(duì)本發(fā)明所進(jìn)行的介紹，本發(fā)明的其它目的和特征將更加清楚。
圖1是一個(gè)符合本發(fā)明第一實(shí)施例的用于真空斷路器的觸點(diǎn)的側(cè)視圖；圖2是一個(gè)平面視圖，顯示了圖1所示的用于真空斷路器的觸點(diǎn)；圖3示意性顯示了使用圖1和2所示用于真空斷路器的觸點(diǎn)的真空斷路器10；圖4是一個(gè)符合本發(fā)明第二實(shí)施例的用于真空斷路器的觸點(diǎn)的側(cè)視圖；圖5是一個(gè)平面視圖，顯示了圖4所示的用于真空斷路器的觸點(diǎn)；圖6是一個(gè)圖表，顯示了使用具有環(huán)形縫槽部分5a的觸點(diǎn)的真空斷路器和使用不具有環(huán)形縫槽部分5a的觸點(diǎn)的真空斷路器之間的磁通量密度對(duì)比；圖7是一個(gè)符合本發(fā)明第三實(shí)施例的用于真空斷路器的觸點(diǎn)的側(cè)視圖；圖8是一個(gè)平面視圖，顯示了圖7所示的用于真空斷路器的觸點(diǎn)；圖9是一個(gè)符合本發(fā)明第四實(shí)施例的用于真空斷路器的觸點(diǎn)的側(cè)視圖；圖10是一個(gè)平面視圖，顯示了圖9所示的用于真空斷路器的觸點(diǎn)；圖11示意性介紹了圖9所示觸點(diǎn)的方位角；圖12是一個(gè)類似于圖9的局部斷面圖，顯示了兩個(gè)彼此相對(duì)的觸點(diǎn)；圖13是一個(gè)透視圖，顯示了圖12內(nèi)的兩個(gè)觸點(diǎn)；圖14是一個(gè)視圖，顯示了使用圖9所示觸點(diǎn)的真空斷路器10；圖15是一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的用于真空斷路器的觸點(diǎn)的側(cè)視圖；圖16是一個(gè)平面視圖，顯示了圖15所示的用于真空斷路器的觸點(diǎn)。
優(yōu)選實(shí)施例說明下文將接合


本發(fā)明的各種實(shí)施例。
為了便于理解，在下文將出現(xiàn)各種表示方向的術(shù)語，例如左、右、上、下等。然而應(yīng)該結(jié)合顯示相應(yīng)元件的附圖理解這種術(shù)語。
如圖1和2所示，提供了一種符合本發(fā)明第一實(shí)施例的用于真空斷路器的觸點(diǎn)。圖1是一個(gè)側(cè)視圖，圖2是一個(gè)平面視圖，顯示了用于真空斷路器的觸點(diǎn)。
觸點(diǎn)板2被銅焊到管形(圓柱形)觸點(diǎn)架1的第一端面1a上，和引線桿(也就是圖3所示的將在下文介紹的固定桿17和可移動(dòng)桿19)相連的觸點(diǎn)端板3被銅焊到觸點(diǎn)架1的第二端面1b上。管形觸點(diǎn)架1和觸點(diǎn)端板3被接合在一起，基本上形成一杯形。
觸點(diǎn)架1的外徑是D，可以根據(jù)斷路電流和電壓將所述外徑確定在下述范圍60毫米≤D≤200毫米。觸點(diǎn)架1的長度(換句話說，罐的深度)是L，它的大小被確定在下述范圍0.1D≤L≤0.5D。此外，觸點(diǎn)架1的壁厚是W，它的大小被確定在下述范圍6毫米≤W≤12毫米。
管形觸點(diǎn)架1的整個(gè)周面上具有一傾斜縫槽部分5b，它相對(duì)于觸點(diǎn)架1軸線的傾斜角是α。該傾斜縫槽部分5b通向觸點(diǎn)架的第一端面1a。觸點(diǎn)架的第一端面1a上具有環(huán)形縫槽部分5a，所述環(huán)形縫槽部分5a和傾斜縫槽部分5b相連，深度是L1并在圓周方向延伸。如上所述，環(huán)形縫槽部分5a和傾斜縫槽部分5b組合在一起構(gòu)成第一縫槽5。兩個(gè)相鄰的傾斜縫槽5b之間的區(qū)域形成了圈形部分7。
這樣確定傾斜縫槽部分5b的數(shù)量(S1)，即0.03D/毫米≤S1≤0.1D/毫米。
考慮觸點(diǎn)架的機(jī)械強(qiáng)度和電阻減少，傾斜縫槽部分5b的傾斜角α可以被設(shè)定在下列范圍內(nèi)60°≤α≤80°。
傾斜縫槽部分5b的方位角β可以被設(shè)定在下列范圍內(nèi)45°≤β≤120°。方位角β的下限值45°確保足夠的磁通量密度，上限值120°用于阻止可能由電阻所導(dǎo)致的熱量生成。
考慮到觸點(diǎn)架1和觸點(diǎn)板2的機(jī)械強(qiáng)度，環(huán)形縫槽部分5a的方位角γ被設(shè)定在下述范圍(30/S1)°≤γ≤(270/S1)°。
如圖2所示，在觸點(diǎn)板2上形成有徑向延伸的直線形縫槽8。根據(jù)第一實(shí)施例，直線形縫槽8和一與環(huán)形縫槽部分5a以及傾斜縫槽部分5b相連的部分相連，如圖1所示。
根據(jù)第一實(shí)施例，管形觸點(diǎn)架1的第二端面1b這樣和觸點(diǎn)端板3接合，從而形成所述杯。代替上述接合，對(duì)應(yīng)于觸點(diǎn)端板3的部分可以和觸點(diǎn)架1整體形成。在此情況下，然而整體杯的罐深度基本上和觸點(diǎn)架1的長度L相同。
圖3示意性顯示了一種由上述觸點(diǎn)構(gòu)成的真空斷路器10。更具體地說，在圖3中具有第一觸點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12，它們中的每個(gè)都具有圖1和2所示結(jié)構(gòu)。第一觸點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12之間存在預(yù)定間隙G，在真空容器13內(nèi)，第一觸點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12彼此同軸地相對(duì)。間隙G的大小被確定在下述范圍15毫米≤G≤100毫米。
真空容器13具有這種結(jié)構(gòu)，即由陶瓷、玻璃等制成的絕緣管14的第一端被第一端板15所阻塞，第二端被第二端板16阻塞。利用上述結(jié)構(gòu)，可以在真空容器13內(nèi)保持高真空狀態(tài)。第一觸點(diǎn)11被固定在固定桿17的頂端(圖3中的下端)，所述固定桿17通過真空容器13的第一端板15被固定。因此，第一觸點(diǎn)11被當(dāng)作固定電極。另一方面，第二觸點(diǎn)12被固定在可移動(dòng)桿19的端部(圖3中的上端)，利用第二端板16這樣布置所述可移動(dòng)桿19，從而它可以借助波紋管18而移動(dòng)。因此，第二觸點(diǎn)12被當(dāng)作移動(dòng)電極。在真空容器13內(nèi)，圍繞第一觸點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12設(shè)置一護(hù)罩20。
在具有上述結(jié)構(gòu)的真空斷路器10內(nèi)，當(dāng)電流斷路時(shí)，在電極之間也就是第一觸點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12產(chǎn)生電弧。
另一方面，電流I可以采用下述路徑利用形成在觸點(diǎn)板2和觸點(diǎn)架1之間的環(huán)形縫槽部分5a(絕緣層)，電流I沿觸點(diǎn)端板12渦旋地流動(dòng)。然后電流I進(jìn)入觸點(diǎn)架1上兩個(gè)相鄰的傾斜縫槽部分5b之間的圈形部分7，因此產(chǎn)生縱向磁場B。傾斜縫槽部分5b結(jié)合環(huán)形縫槽部分5a所形成的電流路徑比僅由傾斜縫槽部分5b所形成電流路徑長。因此，前者可以產(chǎn)生比后者更大的磁場。從而，環(huán)形縫槽部分5a可以幫助穩(wěn)定電弧，因而改善斷路性能。
根據(jù)第一實(shí)施例，圖3所示真空斷路器10中的第一觸點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12中的每個(gè)觸點(diǎn)具有如下尺寸(實(shí)例1)
1 觸點(diǎn)架1的外徑D 70毫米2 觸點(diǎn)架1的長度L 17毫米3 傾斜縫槽部分5b的數(shù)量S1 64 傾斜縫槽部分5b的傾斜角α68°5 傾斜縫槽部分5b的方位角β90°6 環(huán)形縫槽部分5a的方位角γ15°7 觸點(diǎn)架1的壁厚W 7.5毫米第一觸點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12采用這種方式彼此同軸地相對(duì)地設(shè)置，從而在實(shí)例1中，兩者之間的間隙G是16毫米，真空斷路器10(圖3)在中心產(chǎn)生的磁通量密度是4.0μT/A。根據(jù)第一實(shí)施例，真空斷路器10可以形成額定電壓為36kV額定斷路電流為31.5kA的斷路容量。
如圖4和5所示，提供了一種符合本發(fā)明第二實(shí)施例的用于真空斷路器的觸點(diǎn)。圖4是一個(gè)側(cè)視圖，圖5是真空斷路器的觸點(diǎn)的平面視圖。
根據(jù)第二實(shí)施例，分布在觸點(diǎn)板2上的線性縫槽8和環(huán)形縫槽部分5a的起始端相連(第一端，圖4內(nèi)的右端)，而不是象第一實(shí)施例那樣，和一與環(huán)形縫槽部分5a以及傾斜縫槽部分5b相連的部分相連。第二實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)基本上和第一實(shí)施例相同。
根據(jù)第二實(shí)施例，如圖3所示，真空斷路器10的第一觸點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12中的每個(gè)確定下列尺寸(實(shí)例2)1 觸點(diǎn)架1的外徑D 80毫米2 觸點(diǎn)架1的長度L 20毫米3 傾斜縫槽部分5b的數(shù)量S1 64 傾斜縫槽部分5b的傾斜角α72°5 傾斜縫槽部分5b的方位角β90°6 環(huán)形縫槽部分5a的方位角γ15°7 觸點(diǎn)架1的壁厚W 7.5毫米由于第一觸點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12同軸地彼此相對(duì)設(shè)置，從而在實(shí)例2中，兩者之間的間隙G是20毫米。真空斷路器10(圖3)在中心產(chǎn)生的磁通量密度是3.6μT/A。根據(jù)第二實(shí)施例，真空斷路器10可以形成額定電壓為36kV額定斷路電流為31.5kA的斷路容量。
圖6顯示了磁通量密度的分布。更具體地說，圖6顯示了兩種真空斷路器之間的磁通量密度的比較，其中一種真空斷路器使用具有環(huán)形縫槽部分5a的觸點(diǎn)，另一種真空斷路器使用不具有環(huán)形縫槽部分5a的觸點(diǎn)。在圖6中橫坐標(biāo)表示距電極(也就是第一觸點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12)中心 點(diǎn)的距離(毫米)，縱坐標(biāo)表示磁通量密度(μT/A)。
從圖6中可以明顯看出，對(duì)于使用具有環(huán)形縫槽部分5a的觸點(diǎn)的真空斷路器來說，它的磁通量密度比使用不具有環(huán)形縫槽部分5a的觸點(diǎn)的真空斷路器的磁通量密度更扁平。換句話說，前者的磁通量密度和后者的磁通量密度相比，其在更寬的范圍內(nèi)保持高值。
如圖7和8所示，提供了一種符合本發(fā)明第三實(shí)施例的用于真空斷路器的觸點(diǎn)。圖7是一個(gè)側(cè)視圖，圖8是真空斷路器的觸點(diǎn)的平面視圖。
根據(jù)第三實(shí)施例，分布在觸點(diǎn)板2上的線性縫槽8用此方式延伸，從而和通過觸點(diǎn)板2中心0的徑向線偏離。更具體地說，如圖8所示，線性縫槽8基本上平行于徑向線延伸，因而和徑向線之間的距離是b。因此，線性縫槽8的整體結(jié)構(gòu)被基本上形成為一螺旋形。線性縫槽8的端部和環(huán)形縫槽部分5a的起始端相連(第一端，圖7內(nèi)的右端)。第三實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)基本上和第一實(shí)施例相同。
根據(jù)第三實(shí)施例，如圖3所示，真空斷路器10的第一觸點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12中的每個(gè)具有下列尺寸(實(shí)例3)1 觸點(diǎn)架1的外徑D 90毫米2 觸點(diǎn)架1的長度L 21毫米3 傾斜縫槽部分5b的數(shù)量S1 64 傾斜縫槽部分5b的傾斜角α75°5 傾斜縫槽部分5b的方位角β102°6 環(huán)形縫槽部分5a的方位角γ15°7 觸點(diǎn)架1的壁厚W 8毫米由于第一觸點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12同軸地彼此相對(duì)設(shè)置，從而在實(shí)例3中，兩者之間的間隙G是40毫米。真空斷路器10(圖3)在中心產(chǎn)生的磁通量密度是3.5μT/A。根據(jù)第二實(shí)施例，真空斷路器10可以形成額定電壓為72kV額定斷路電流為31.5kA的斷路容量。在實(shí)例3內(nèi)所產(chǎn)生的3.5μT/A的磁通量密度(基本上在中心)是沒有環(huán)形縫槽部分5a的真空斷路器10所能獲得的磁通量密度的1.25倍。
如圖9～13所示，提供了一種符合本發(fā)明第四實(shí)施例的用于真空斷路器的觸點(diǎn)。圖9是一個(gè)側(cè)視圖，圖10是真空斷路器的觸點(diǎn)的平面視圖。此外，圖11顯示了方位角β、方位角γ和方位角δ，同時(shí)圖12和13顯示了彼此相對(duì)的觸點(diǎn)(用于真空斷路器)。
如圖9～13所示，第一觸點(diǎn)11(同樣，第二觸點(diǎn)12)包括中空?qǐng)A柱體形狀的觸點(diǎn)架1，觸點(diǎn)板2被銅焊到觸點(diǎn)架1的第一端面1a，具有引線桿(也就是將在下文介紹的圖4中的固定桿17和可移動(dòng)桿19)的觸點(diǎn)端板3被銅焊到第二端面上1b。根據(jù)第四實(shí)施例，如圖12所示，在觸點(diǎn)端板3的接觸面3a上形成環(huán)形嚙合部3b，該嚙合部被裝配在觸點(diǎn)架1的內(nèi)部，以便銅焊。圓柱形增強(qiáng)物4的一端被裝配在觸點(diǎn)端板3的環(huán)形嚙合部3b內(nèi)。通過銅焊被固定在觸點(diǎn)架1的第一端1a上的觸點(diǎn)板2鄰接圓柱形增強(qiáng)物4的另一端，以便銅焊。具體地說，圓柱形增強(qiáng)物4增強(qiáng)觸點(diǎn)板2和觸點(diǎn)架1，以便阻止它們變形。由于圓柱形觸點(diǎn)架1和觸點(diǎn)端板33被形成為杯形，第一觸點(diǎn)11(第二觸點(diǎn)12也一樣)被稱作“杯形觸點(diǎn)”。
根據(jù)斷路電流和電壓，觸點(diǎn)架1的外徑D的大小被限定在60毫米≤D≤200毫米。根據(jù)電流斷路測試，確定上述范圍。觸點(diǎn)架1的長度L(換句話說，罐的深度)被設(shè)定為0.2D毫米≤L≤D毫米，根據(jù)將在下文介紹的傾斜角α和方位角β，確定長度L的范圍。觸點(diǎn)架1的厚度W被設(shè)定在6毫米≤W≤12毫米，根據(jù)強(qiáng)度需要，確定厚度W的值。如圖9所示，對(duì)于第一觸點(diǎn)11(第二觸點(diǎn)12一樣)來說，觸點(diǎn)架1的厚度W沿整個(gè)長度方向是均勻的。為了增加強(qiáng)度和剛度，如圖12所示，厚度W可以在6毫米≤W≤12毫米范圍內(nèi)變化。
杯形觸點(diǎn)架1上具有第一縫槽5和第二縫槽6。第一縫槽5包括形成在觸點(diǎn)架1的第一端面1a上的環(huán)形縫槽部分5a和形成在觸點(diǎn)架1外周面上的傾斜縫槽部分5b，傾斜縫槽部分5b相對(duì)于觸點(diǎn)架1的軸線的傾斜角是α并和環(huán)形縫槽部分5a相連。第二縫槽6從觸點(diǎn)架1的第二端面1b延伸到軸向中部。更具體地說，如圖9和12所示，第二縫槽6在第二端面1b上具有一開口6a。如圖11所示，第一縫槽5的傾斜縫槽部分5b相對(duì)于觸點(diǎn)架1的中心0的方位角β(傾斜角α)保持恒定。上述恒定的方位角β也是第二縫槽6相對(duì)于觸點(diǎn)架1的中心0的張開角。位于傾斜縫槽部分5b(第一縫槽5)和第二縫槽6之間的部分構(gòu)成一圈形部分。更具體地說，位于兩個(gè)相鄰的傾斜縫槽部分5b(第一縫槽5)之間的部分構(gòu)成第一圈形部分7a，位于傾斜縫槽部分5b(第一縫槽5)和第二縫槽6之間的部分構(gòu)成第二圈形部分7b，位于兩個(gè)相鄰的第二縫槽6之間的部分構(gòu)成第三圈形部分7c。
第一縫槽5(傾斜縫槽部分5b)和第二縫槽6的總數(shù)量S2被設(shè)定在下述范圍，0.1D/毫米≤S2≤0.2D/毫米。換句話說，第一縫槽5的數(shù)量是1/2S2，第二縫槽6的數(shù)量是1/2S2。傾斜縫槽部分5b(第一縫槽5)和第二縫槽6的傾斜角α被設(shè)定在下述范圍，即60°≤α≤80°，根據(jù)觸點(diǎn)架1的機(jī)械強(qiáng)度和電阻減少情況，確定傾斜角α的值。更具體地說，如圖9所示，為了獲得觸點(diǎn)架1的機(jī)械強(qiáng)度和電阻減少最佳的情況，兩個(gè)相鄰的第一縫槽5之間、第一縫槽5和第二縫槽6(彼此鄰近)之間的垂直距離“x”最好是7～18毫米。然后，考慮觸點(diǎn)架1的外徑D和縫槽(包括第一縫槽5和第二縫槽6)的數(shù)量S2，傾斜角α被設(shè)定在下述范圍，即60°≤α≤80°。
傾斜縫槽部分5b(第一縫槽5)的方位角β和第二縫槽6的方位角β被設(shè)定為(540/S2)°≤β≤(1440/S2)°。
出于下述原因，確定(540/S2)°的下限。
用于下限的圈形部分的長度被確定為1.5圈。因此，如果下限小于(540/S2)°，可能導(dǎo)致磁通量密度不足。
出于下述原因，確定(1440/S2)°的上限。
用于上限的圈形部分的長度被確定為4圈。如果上限值大于(1440/S2)°，電阻可能過大，由于生成熱，導(dǎo)致不方便。此外，觸點(diǎn)架1的機(jī)械強(qiáng)度可能變低。
第一縫槽5的環(huán)形縫槽部分5a的方位角γ被確定在下述范圍，(120/S2)°≤γ≤(600/S2)°，根據(jù)觸點(diǎn)架1的機(jī)械強(qiáng)度確定上述值。
第一縫槽5被等距形成，同時(shí)第二縫槽6也被等距形成。如圖11所示，傾斜縫槽部分5b(第一縫槽5)和第二縫槽6之間確定一預(yù)定環(huán)形間距或方位角δ。方位角δ被確定在下述范圍，(120/S2)°≤δ≤(600/S2)°，根據(jù)觸點(diǎn)架1的機(jī)械強(qiáng)度確定上述值。
由于傾斜縫槽部分5b(第一縫槽5)和第二縫槽6的長度被減少，以確定傾斜縫槽部分5b和第二縫槽6之間的方位角δ，如圖9所示，在傾斜縫槽部分5b和第二縫槽6之間形成一實(shí)心柱部分1c。該實(shí)心柱部分1c用于保持觸點(diǎn)架1的機(jī)械強(qiáng)度。換句話說，長環(huán)形縫槽的設(shè)置可以減少觸點(diǎn)架1的軸向強(qiáng)度。實(shí)心柱部分1c的形成有助于阻止觸點(diǎn)架1軸向強(qiáng)度的下降。
傾斜縫槽部分5b(第一縫槽5)和第二縫槽6在預(yù)定區(qū)域彼此軸向重疊。第二縫槽6可以被這樣形成，從而位于第一縫槽5的兩個(gè)彼此相鄰的傾斜縫槽部分5b之間。
如圖10所示，在觸點(diǎn)板2上形成線性縫槽8。線性縫槽8的數(shù)量和第一縫槽5的數(shù)量相同(換句話說，1/2S2)。向內(nèi)延伸的線性縫槽8不和觸點(diǎn)板2的中心0相交，如圖10所示，線性縫槽8在整體上被螺旋形布置。這樣設(shè)置觸點(diǎn)板2，從而線性縫槽8的外周面?zhèn)榷?a和第一縫槽5的環(huán)形縫槽部分5a的一端(圖9右端)連接，該端和與傾斜縫槽部分5b相連的那一端(圖9左端)相對(duì)。利用上述觸點(diǎn)架1和觸點(diǎn)板2的結(jié)構(gòu)，線性縫槽8和第一縫槽5彼此連通。
根據(jù)第四實(shí)施例，觸點(diǎn)端板3和觸點(diǎn)架1的第二端面1b結(jié)合。另一種方案是，和觸點(diǎn)端板3相對(duì)應(yīng)的部分可以和觸點(diǎn)架1整體形成，以形成杯形觸點(diǎn)架。在此情況下，例如第二縫槽6被形成在和觸點(diǎn)架1的內(nèi)底相對(duì)應(yīng)的被稱作基準(zhǔn)位置的位置。杯形整體單元的深度或罐的深度對(duì)應(yīng)于觸點(diǎn)架1的長度L。
此外，根據(jù)第四實(shí)施例，僅僅第一縫槽5包括環(huán)形縫槽部分5a和傾斜縫槽部分5b。另一種方案是，第二縫槽6也可以包括環(huán)形縫槽部分5a和傾斜縫槽部分5b。在此情況下，第二縫槽6的環(huán)形縫槽部分被形成在觸點(diǎn)架1的第二端面1b上。
圖14顯示了使用符合本發(fā)明第四實(shí)施例的上述第一觸點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12的真空斷路器10。
真空斷路器10由兩個(gè)如圖9～11所示的觸點(diǎn)(第一觸點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12)組成，這兩個(gè)觸點(diǎn)在真空容器13內(nèi)被這樣設(shè)置，從而如圖12所示彼此同軸地相對(duì)設(shè)置，兩者之間的間隙是G。其中15毫米≤G≤100毫米。
真空容器13包括由陶瓷、玻璃等制成的絕緣管14。真空容器13還包括第一端板15和第二端板16，每個(gè)端板都由金屬制成，用于封閉絕緣管14的兩端，其中真空容器13的內(nèi)部被抽成高度真空。固定桿17穿過真空容器13的第一端板15被固定地布置，第一觸點(diǎn)11作為固定電極被安裝到固定桿17的前端上。利用波紋管18，可移動(dòng)桿19穿過真空容器13的第二端板16被可移動(dòng)地布置，第二觸點(diǎn)12作為可移動(dòng)電極被固定在可移動(dòng)桿19的前端上。在真空容器13內(nèi)，圍繞第一觸點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12設(shè)置護(hù)罩20。
利用具有上述結(jié)構(gòu)的真空斷路器10，當(dāng)斷路電流“I”時(shí)，在第一觸點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12之間產(chǎn)生電弧。由于環(huán)形縫槽部分5a(絕緣層)位于觸點(diǎn)板2和觸點(diǎn)架1之間，電流“I”沿觸點(diǎn)板2螺旋形流動(dòng)，然后進(jìn)入觸點(diǎn)架1的兩個(gè)相鄰傾斜縫槽5b之間的第一圈形部分7a，通過傾斜縫槽5b(第一縫槽)和第二縫槽6之間的第二圈形部分7b，然后流入兩個(gè)相鄰的第二縫槽6之間的第三圈形部分7c。電流“I”流過第一圈形部分7a、第二圈形部分7b和第三圈形部分7c可以在觸點(diǎn)板2(第一觸點(diǎn)11)和觸點(diǎn)板2(第二觸點(diǎn))之間產(chǎn)生縱向磁場B。由于眾多和長的電流路徑的形成，上述結(jié)構(gòu)所能生成的磁場是僅有第一縫槽5的結(jié)構(gòu)所能生成的磁場的兩倍或更大。因此能夠穩(wěn)定電弧并具有良好的斷路性能。
根據(jù)第四實(shí)施例，如圖14所示，真空斷路器10的第一觸點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12中的每個(gè)觸點(diǎn)具有如下尺寸(實(shí)例4)
1 觸點(diǎn)架1的外徑D 80毫米2 觸點(diǎn)架1的長度L 27毫米3 第一縫槽5和第二縫槽6的總數(shù)量S2 12第一縫槽5或第二縫槽6各有6個(gè)4 傾斜縫槽部分5b的傾斜角α70°5 第二縫槽6的傾斜角α 70°6 傾斜縫槽部分5b的方位角β 65°7 第二縫槽6的方位角β 65°8 環(huán)形縫槽部分5a的方位角γ 15°9 傾斜縫槽部分5b和第二縫槽6之間間隔或部分的方位角δ 30°10 觸點(diǎn)架1的壁厚W 8.5毫米對(duì)于真空斷路器10所確定的上述尺寸，當(dāng)在第四實(shí)例中，當(dāng)?shù)谝挥|點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12被彼此同軸地相對(duì)布置，兩者之間的間隙G是40毫米時(shí)，基本上在中心部分所產(chǎn)生的磁通量密度是4.2μT/A。真空斷路器10可以提供額定電壓為72kV額定斷路電流為31.5kA的斷路容量。
此外，根據(jù)第四實(shí)施例，提供第五實(shí)例。(實(shí)例5)1 觸點(diǎn)架1的外徑D 90毫米2 觸點(diǎn)架1的長度L 37毫米3 第一縫槽5和第二縫槽6的總數(shù)量S2 12第一縫槽5或第二縫槽6各有6個(gè)4 傾斜縫槽部分5b的傾斜角α72°5 第二縫槽6的傾斜角α 72°6 傾斜縫槽部分5b的方位角β 75°7 第二縫槽6的方位角β 75°8 環(huán)形縫槽部分5a的方位角γ 20°9 傾斜縫槽部分5b和第二縫槽6之間間隔或部分的方位角δ 13°
10 觸點(diǎn)架1的壁厚W 8.5毫米對(duì)于真空斷路器10所確定的上述尺寸，當(dāng)在第五實(shí)例中，當(dāng)?shù)谝挥|點(diǎn)11和第二觸點(diǎn)12被彼此同軸地相對(duì)布置，兩者之間的間隙G是40毫米時(shí)，基本上在中心部分所產(chǎn)生的磁通量密度是4.5μT/A。真空斷路器10可以提供額定電壓為72kV額定斷路電流為40.0kA的斷路容量。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，使用兩個(gè)觸點(diǎn)的真空斷路器具有在兩個(gè)觸點(diǎn)之間生成的更大的縱向磁場密度，在電流斷路時(shí)，能夠使所生成的電弧更均勻地分布，導(dǎo)致增強(qiáng)的斷路性能。
此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)更高電壓和更大電流的斷路性能要求更大直徑的觸點(diǎn)和更長的分離距離或間距，可以在觸點(diǎn)之間產(chǎn)生必需的足夠的縱向磁場，獲得穩(wěn)定的斷路性能。
此外，根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例，一實(shí)心柱部分被形成在傾斜縫槽部分(第一縫槽)和第二縫槽之間，和產(chǎn)生同樣磁通量密度的杯形觸點(diǎn)相比，使觸點(diǎn)架具有更大的機(jī)械強(qiáng)度。
雖然上文已經(jīng)接合一些實(shí)施例介紹了本發(fā)明，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例。受上述實(shí)施例的啟發(fā)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)ι鲜鰧?shí)施例進(jìn)行改進(jìn)和革新。
作為優(yōu)先權(quán)的日本專利申請(qǐng)P2001-276172(申請(qǐng)日為2000年9月12日)，以及日本專利申請(qǐng)P2001-281068(申請(qǐng)日為2000年9月17日)的所有內(nèi)容被接合進(jìn)本專利申請(qǐng)進(jìn)行參考，以便防止翻譯失誤和遺漏。
本發(fā)明的范圍由下文的權(quán)利要求書所限定。
權(quán)利要求
1.一種用于真空斷路器的觸點(diǎn)，包括1)一觸點(diǎn)板；2)一觸點(diǎn)架，包括和觸點(diǎn)板裝配在一起的第一端面；一外周面，用此方式在所述外周面上形成縫槽部分，從而形成圈形部分，電流流過所述圈形部分，因此在觸點(diǎn)架的軸向方向上形成縱向磁場，在所述第一端面上形成和上述縫槽部分相連的環(huán)形縫槽部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述觸點(diǎn)，其特征在于所述觸點(diǎn)板上形成有縫槽，該縫槽和所述環(huán)形縫槽部分相連，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述觸點(diǎn)，其特征在于當(dāng)觸點(diǎn)架按照下述范圍確定外徑D時(shí)60毫米≤D≤200毫米觸點(diǎn)架按照下述范圍確定長度L0.1D毫米≤L≤0.5D毫米形成在觸點(diǎn)架的外周面上的縫槽部分的數(shù)量按照下式確定0.03D/毫米≤S1≤0.1D/毫米相對(duì)于觸點(diǎn)架的軸線，形成在觸點(diǎn)架的外周面上的縫槽部分所確定的傾斜角α這樣被表示60°≤α≤80°形成在觸點(diǎn)架外周面上的縫槽部分所確定的方位角β被這樣表示45°≤β≤120°形成在觸點(diǎn)架第一端面上的環(huán)形縫槽部分所確定的方位角γ被這樣表示(30/S1)°≤γ≤(270/S1)°
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述觸點(diǎn)，其特征在于觸點(diǎn)架具有下述范圍的厚度W6毫米≤W≤12毫米
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述觸點(diǎn)，其特征在于形成在觸點(diǎn)板上的縫槽基本上是直線性的，并從觸點(diǎn)板的中心徑向延伸，形成在觸點(diǎn)板上的縫槽與連接環(huán)形縫槽部分和形成在架外周面上的縫槽部分的區(qū)域相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述觸點(diǎn)，其特征在于形成在觸點(diǎn)板上的縫槽基本上是直線性的，并從觸點(diǎn)板的中心徑向延伸，形成在觸點(diǎn)板上的縫槽與和環(huán)形縫槽部分的起始端相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述觸點(diǎn)，其特征在于形成在觸點(diǎn)板上的縫槽基本上是直線性的，并用此種方式延伸，從而它和通過觸點(diǎn)板中心的直線偏離，形成在觸點(diǎn)板上的縫槽沿平行于通過觸點(diǎn)板中心的直線的方向延伸，并和該直線之間保持一預(yù)定距離，形成在觸點(diǎn)板上的縫槽與和環(huán)形縫槽部分的起始端相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述觸點(diǎn)，其特征在于觸點(diǎn)架還包括和第一端面相背的第二端面；觸點(diǎn)架的第二端面和一觸點(diǎn)端板相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述觸點(diǎn)，其特征在于觸點(diǎn)架和觸點(diǎn)端板是一體的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述真空斷路器，其特征在于一對(duì)觸點(diǎn)被用此方式設(shè)置，它們彼此基本上同軸相對(duì)，彼此相對(duì)的觸點(diǎn)之間的間隙G在下述范圍15毫米≤G≤100毫米。
11.一種真空斷路器，包括被固定在一固定桿端部的第一觸點(diǎn)，該固定板被固定在真空斷路器的第一端板上；被固定在一可活動(dòng)桿端部的第二觸點(diǎn)，該可活動(dòng)板被固定在真空斷路器上與所述第一端板相背的第二端板上，第二觸點(diǎn)和所述第一觸點(diǎn)同軸地彼此相對(duì)，從而兩者之間的間隙G在如下范圍15毫米≤G≤100毫米第一觸點(diǎn)和第二觸點(diǎn)中的每個(gè)觸點(diǎn)，包括1)一觸點(diǎn)板；2)一觸點(diǎn)架，包括和觸點(diǎn)板裝配在一起的第一端面；一外周面，用此方式在所述外周面上形成縫槽部分，從而形成圈形部分，電流流過所述圈形部分，因此在觸點(diǎn)架的軸向方向上形成縱向磁場，在所述第一端面上形成和上述縫槽部分相連的環(huán)形縫槽部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述真空斷路器，其特征在于所述觸點(diǎn)板上形成有縫槽，該縫槽和所述環(huán)形縫槽部分相連，
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述真空斷路器，其特征在于當(dāng)觸點(diǎn)架按照下述范圍確定外徑D時(shí)60毫米≤D≤200毫米觸點(diǎn)架按照下述范圍確定長度L0.1D毫米≤L≤0.5D毫米形成在觸點(diǎn)架的外周面上的縫槽部分的數(shù)量按照下式確定0.03D/毫米≤S1≤0.1D/毫米相對(duì)于觸點(diǎn)架的軸線，形成在觸點(diǎn)架的外周面上的縫槽部分所確定的傾斜角α這樣被表示60°≤α≤80°形成在觸點(diǎn)架外周面上的縫槽部分所確定的方位角β被這樣表示45°≤β≤120°形成在觸點(diǎn)架第一端面上的環(huán)形縫槽部分所確定的方位角γ被這樣表示(30/S1)°≤γ≤(270/S1)°
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述真空斷路器，其特征在于觸點(diǎn)架具有下述范圍的厚度W6毫米≤W≤12毫米
15.用于真空斷路器的觸點(diǎn)，包括1)一板；2)一具有第一端面的架，所述板被安裝到所述第一端面上；3)形成在觸點(diǎn)架上的縫槽，所述縫槽在觸點(diǎn)架上確定了圈形部分，通過該圈形部分的電流沿觸點(diǎn)架的軸向產(chǎn)生縱向磁場，所述縫槽包括第一縫槽，第一縫槽包括形成在觸點(diǎn)架第一端面上的環(huán)形縫槽部分；形成在觸點(diǎn)架外周面上的傾斜縫槽，相對(duì)于觸點(diǎn)架軸線，該傾斜縫槽具有一預(yù)定傾斜角α，該傾斜縫槽和環(huán)形縫槽部分的一端相連。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述觸點(diǎn)，其特征在于所述縫槽還包括以預(yù)定傾斜角α形成在觸點(diǎn)架的外周面上的第二縫槽，所述第二縫槽從觸點(diǎn)架的中部軸向延伸。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述觸點(diǎn)，其特征在于所述第二縫槽在觸點(diǎn)架的第二端面具有一開口。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述觸點(diǎn)，其特征在于所述架的外徑D是60毫米≤D≤200毫米，觸點(diǎn)架的L是0.2D毫米≤L≤0.5D毫米，第一縫槽和第二縫槽的總數(shù)量S2由下式確定0.1D/毫米≤S1≤0.2D/毫米，傾斜角α由下式確定60°≤α≤80°，第一縫槽和第二縫槽的傾斜縫槽部分的方位角β由下式確定(540/S2)°≤β≤(600/S2)°，第一縫槽的傾斜縫槽部分和第二縫槽之間方位角δ由下式確定(120/S2)°≤δ≤(600/S2)°，第一縫槽的環(huán)形縫槽部分的方位角γ由下式確定(120/S2)°≤γ≤(600/S2)°。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述觸點(diǎn)，其特征在于觸點(diǎn)架厚度是6毫米≤W≤12毫米。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述觸點(diǎn)，其特征在于所述第二縫槽包括形成在觸點(diǎn)架第二端面上的環(huán)形縫槽部分。
21一種真空斷路器，包括兩個(gè)彼此同軸相對(duì)地設(shè)置的觸點(diǎn)，兩個(gè)觸點(diǎn)之間預(yù)定間隙G被設(shè)定為15毫米≤G≤100毫米，兩個(gè)觸點(diǎn)中的每個(gè)觸點(diǎn)包括1)一板；2)一具有第一端面的觸點(diǎn)架，所述板被安裝到所述第一端面上；3)形成在架上的縫槽，所述縫槽在架上確定了圈形部分，通過該圈形部分的電流沿架的軸向產(chǎn)生縱向磁場，所述縫槽包括第一縫槽，它包括形成在觸點(diǎn)架第一端面上的環(huán)形縫槽部分；形成在觸點(diǎn)架外周面上的傾斜縫槽，相對(duì)于觸點(diǎn)架軸線，該傾斜縫槽具有一預(yù)定傾斜角α，該傾斜縫槽和環(huán)形縫槽部分的一端相連。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述真空斷路器，其特征在于所述縫槽還包括以預(yù)定傾斜角α形成在觸點(diǎn)架的外周面上的第二縫槽，所述第二縫槽從觸點(diǎn)架的中部軸向延伸。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述真空斷路器，其特征在于所述第二縫槽在觸點(diǎn)架的第二端面具有一開口。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述真空斷路器，其特征在于所述架的外徑D是60毫米≤D≤200毫米，觸點(diǎn)架的L是0.2D毫米≤L≤0.5D毫米，第一縫槽和第二縫槽的總數(shù)量S2由下式確定0.1D/毫米≤S1≤0.2D/毫米，傾斜角α由下式確定60°≤α≤80°，第一縫槽和第二縫槽的傾斜縫槽部分的方位角β由下式確定(540/S2)°≤β≤(600/S2)°，第一縫槽的傾斜縫槽部分和第二縫槽之間方位角δ由下式確定(120/S2)°≤δ≤(600/S2)°，第一縫槽的環(huán)形縫槽部分的方位角γ由下式確定(120/S2)°≤γ≤(600/S2)°。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述真空斷路器，其特征在于架厚度是6毫米≤W≤12毫米。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述真空斷路器，其特征在于所述第二縫槽包括形成在架第二端面上的環(huán)形縫槽部分。
27.一種用于真空斷路器的觸點(diǎn)，包括1)一板；2)一具有第一端面的架，所述板被安裝到所述第一端面上；3)用于在觸點(diǎn)架上形成縫槽的裝置，該形成裝置在觸點(diǎn)架上確定了圈形部分，通過該圈形部分的電流沿觸點(diǎn)架的軸向產(chǎn)生縱向磁場，所述形成裝置包括第一縫槽，它包括形成在觸點(diǎn)架第一端面上的環(huán)形縫槽部分；形成在觸點(diǎn)架外周面上的傾斜縫槽，相對(duì)于觸點(diǎn)架軸線，該傾斜縫槽具有一預(yù)定傾斜角α，該傾斜縫槽和環(huán)形縫槽部分的一端相連。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的真空斷路器，其特征在于所述縫槽還包括以預(yù)定傾斜角α形成在架的外周面上的第二縫槽，所述第二縫槽從觸點(diǎn)架的中部軸向延伸。
全文摘要
一種用于真空斷路器的觸點(diǎn)包括1)一觸點(diǎn)板；2)一觸點(diǎn)架。該觸點(diǎn)架包括和觸點(diǎn)板裝配在一起的第一端面；一外周面，用此方式在所述外周面上形成縫槽部分，從而形成圈形部分，電流流過所述圈形部分，因此在觸點(diǎn)架的軸向方向上形成縱向磁場，在所述第一端面上形成和上述縫槽部分相連的環(huán)形縫槽部分。
文檔編號(hào)H01H33/664GK1405813SQ02131549
公開日2003年3月26日 申請(qǐng)日期2002年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月12日
發(fā)明者西島陽, 竹渕秀光, 松井芳彥, 古畑高明 申請(qǐng)人:株式會(huì)社明電舍