專利名稱：耐弧件結構及真空開關觸頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及耐弧件結構及真空開關觸頭，尤其是用于高壓真空開關的耐弧件結構及真空開關觸頭。
背景技術：
開關設備是電路中必然應用的一種設備，它起著關合、開斷電路的作用。開關觸頭的開斷過程中，會產(chǎn)生電弧，從陰極斑點燃燒產(chǎn)生弧柱為錐面的等離子弧。尤其在高壓電路中，開關產(chǎn)生的電弧尤其強烈。
電弧會使開關的溫度升高而損耗開關，而且電弧的存在會減小觸頭的電流分斷能力。因此開關觸頭的開關過程中必須進行滅弧?，F(xiàn)在的開關設備中大多使用諸如油、六氟化硫、空氣、半導體或真空等進行滅弧，不同的滅弧介質其相應的特點不同，由于真空開關具有較小的間隙、較高的耐電壓能力、較低的電弧電壓、較高的分斷電流能力、較低的電磨損以及較高的電壽命，因此被廣泛地應用于電力電路中。
開關在斷開時，開關兩端觸頭的接觸區(qū)域逐漸減小，直到觸頭間只有一個接觸點，同時接觸電阻逐漸增加，因此接觸點所在區(qū)域的溫度逐漸升高，直到溫度高于接觸點的熔點，接觸點熔化并蒸發(fā)電離，金屬蒸氣使得真空中的放電得以維持，產(chǎn)生真空電弧，在觸頭斷開的瞬間，觸頭表面形成燃燒狀的陰極斑點，最后完成觸頭電氣斷開。
但是，電弧是不可能被完全消滅地，因此現(xiàn)有的高壓開關均在開關觸頭上具有耐弧件?，F(xiàn)有技術的真空開關觸頭的耐弧件使用銅或鉻等金屬，或者使用銅鉻合金，由于銅的電阻小耐壓能力強但是抗熔焊能力差，而鉻的抗熔焊能力強但是電阻大耐壓能力差，因此雖然希望能同時達到抗熔焊能力強，分斷能力強和截流值小，但是這卻成為一種矛盾，無法同時實現(xiàn)。只能通過選擇不同的銅和鉻的比例來實現(xiàn)分斷能力、耐壓能力和截流值的要求的其中之一，但必然會犧牲其他能力，無法同時實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是能夠同時實現(xiàn)真空開關觸頭的耐弧件的高的抗熔焊能力，強的分斷能力和小的截流值。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種真空開關觸頭的耐弧件結構，包括一個具有強分斷能力的耐弧部件，該耐弧部件上表面具有至少一個防止觸頭開斷時熔化粘合在一起的抗熔焊部件。
所述耐弧部件的材質為CuCr，其中的Cr含量為10％至30％。所述CuCr為粉狀，Cu為-80目至-400目，Cr為-80目至-400目。所述抗熔焊部件的材質為CuCr，其中的Cr的含量為30％至90％。所述CuCr為粉狀，Cu為-80目至-400目，Cr為-80目至-400目。所述抗熔焊部件的材質還可以為CuW，其中W的含量為0.5％至2％。所述CuW為粉狀，Cu為-80目至-400目。所述抗熔焊部件材質又可以為CuWWC，其中WWC的含量為0.5％至2％。所述耐弧部件表面嵌有至少一個用來切斷真空開關開斷時產(chǎn)生的電弧的小截流值部件。所述小截流值部件具有至少一個貫穿的孔，所述耐弧部件的對應位置也具有至少一個貫穿的孔。所述小截流值部件的材質為AgWC，其中Ag的含量為10％至90％。小截流值部件為一個以上。所述小截流值部件設置在耐弧部件與抗熔焊部件之間。所述抗熔焊部件位于所述耐弧部件中部，所述小截流值部件環(huán)設于所述抗熔焊部件周圍。所述抗熔焊部件為環(huán)狀，且為至少一個設于所述耐弧部件上，所述小截流值部件位于所述耐弧部件中部和環(huán)設于所述抗熔焊部件周圍。所述抗熔焊部件嵌入耐弧部件，整體表面為平面。所述抗熔焊部件嵌入的深度為耐弧部件厚度的0％至100％。所述抗熔焊部件凸起設置在耐弧部件上。所述小截流值部件嵌入耐弧部件內(nèi)。所述小截流值部件嵌入的深度為耐弧部件厚度的0％至100％。
本發(fā)明還提供了一種真空開關觸頭，包括殼體、導電部件、導電底層、磁產(chǎn)生部件以及前述耐弧件結構，其中，所述殼體內(nèi)部布設導電底層，該導電底層上布設磁產(chǎn)生部件，該磁產(chǎn)生部件上布設耐弧件結構；該磁產(chǎn)生部件自一側邊向內(nèi)部、自上到下開設貫通凹缺，凹缺內(nèi)插設導電部件，該導電部件一端抵觸導電底層，另一端抵觸耐弧件結構，所述磁產(chǎn)生部件比導電底層、耐弧件結構和導電部件的導電率低，所述殼體的材質為熔點高于其內(nèi)設置的各個部件熔點的剛性材質。
所述真空開關的觸頭位于耐弧件結構的小截流值部件處具有貫穿真空開關觸頭的孔。
由于本發(fā)明在真空開關觸頭的強分斷能力的耐弧件上設置了，當開關開斷時防止觸頭熔化粘合在一起的抗熔焊部件，和用來切斷真空開關開斷時產(chǎn)生的電弧的小截流值部件，因此本發(fā)明抗熔焊能力強、分斷能力強并且截流值低。
下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發(fā)明真空開關觸頭的耐弧件結構實施例1的俯視圖。
圖2為本發(fā)明真空開關觸頭的耐弧件結構實施例1的剖視圖。
圖3為本發(fā)明真空開關觸頭的耐弧件結構實施例2的俯視圖。
圖4為本發(fā)明真空開關觸頭的耐弧件結構實施例2的剖視圖。
圖5為本發(fā)明真空開關觸頭的耐弧件結構抗熔焊部件與耐弧部件相平時的剖視圖。
圖6為本發(fā)明真空開關觸頭的耐弧件結構抗熔焊部件貫穿耐弧部件時的剖視圖。
圖7為本發(fā)明真空開關觸頭的剖面示意圖。
圖8為本發(fā)明真空開關觸頭的截面示意圖。
具體實施例方式
真空開關觸頭的材料銅鉻合金中，銅和鉻的含量不同所產(chǎn)生的效果也不同。由于銅的電阻小，所以分斷能力好但是抗熔焊能力差；而鉻的電阻大，耐電壓能力強，所以抗熔焊能力好，但是分斷能力差。而且兩者的截流值都不是很小。如CuCr20的截流值為8A，CuCr25的截流值為5A。而銀炭化鎢(AgWC)的截流值很小，一般為0.5-1A。如果銅鉻合金中鉻的含量大，如30％至90％，則抗熔焊能力強而分斷能力差；如過鉻的含量小，如10％至30％則分斷能力強而抗熔焊能力差。因此本發(fā)明的思想就是利用這些材料的各自優(yōu)點而整合為一個真空開關的觸頭。
實施例1如圖1和圖2所示，為本發(fā)明真空開關觸頭的耐弧件結構實施例1的俯視圖和剖視圖。耐弧部件1為圓形，厚度為10mm，材質為銅鉻合金，鉻含量為10％(CuCr10)；Cu為-80目，Cr為-80目，耐弧部件1上表面嵌有圓形抗熔焊部件2，厚度為5mm，材質為鎢化銅(CuW)，W含量為1％，Cu為-325目，抗熔焊部件2的表面高于耐弧部件1的表面。
當真空開關的觸頭斷開時，觸頭的接觸區(qū)域逐漸減小，直到觸頭間只有一個接觸點，同時接觸電阻逐漸增加，因為耐弧層1為CuCr10，其電阻小，因此觸頭的分斷能力強。直到溫度高于接觸點的熔點時，接觸點熔化并蒸發(fā)電離，金屬蒸氣使得真空中的放電得以維持，產(chǎn)生真空電弧，在觸頭斷開的瞬間，觸頭表面形成燃燒狀的陰極斑點，又因為抗熔焊部件2為CuW，其抗熔焊能力強，溫度升高時接觸點的熔化非常小，所以不會使兩觸頭粘合在一起。因此既實現(xiàn)了強的分斷能力，又具備了好的抗熔焊能力。
實施例2如圖3和圖4所示，為本發(fā)明真空開關觸頭的耐弧件結構實施例2的俯視圖和剖視圖。耐弧部件1為圓形，厚度為15mm，材質為銅鉻合金，鉻含量為20％(CuCr20)；Cu為-325目，Cr為-325目，耐弧部件1上表面嵌有環(huán)形抗熔焊部件2，厚度為17mm，材質為銅鉻合金，鉻含量為50％(CuCr50)，Cu為-325目，Cr為-325目，抗熔焊部件2的表面高于耐弧部件1的表面。耐弧部件1上表面抗熔焊部件2的周圍嵌有三個圓形小截流值部件3，材質為AgWC合金，Ag的含量為2％，厚度為7mm，與耐弧部件1的表面相平。
當真空開關的觸頭斷開時，觸頭的接觸區(qū)域逐漸減小，直到觸頭間只有一個接觸點，同時接觸電阻逐漸增加，因為耐弧層1為CuCr20，其電阻小，因此觸頭的分斷能力強。直到溫度高于接觸點的熔點，接觸點熔化并蒸發(fā)電離，金屬蒸氣使得真空中的放電得以維持，產(chǎn)生真空電弧，在觸頭斷開的瞬間，觸頭表面形成燃燒狀的陰極斑點，又因為抗熔焊部件2為CuCr50，其抗熔焊能力強，溫度升高時熔化很少，而不會使兩觸頭粘合在一起，再有因為小截流值部件3的截流電流很小，所以可以馬上切斷電弧。因此既實現(xiàn)了強的分斷能力，又具備了好的抗熔焊能力，而且截流值很小。
本實施例中，耐弧部件1可以是任何具有強分斷能力的金屬或合金，如鉻含量從10％至30％的銅鉻合金，其分斷能力都很強。而抗熔焊部件2可以為任何具有強抗熔焊能力的金屬或合金，都是用來防止觸頭開合時熔化粘合在一起，如W含量為0.5至2％的鎢化銅(CuW)，或鎢炭化鎢(WWC)含量為0.5至2％的銅鎢炭化鎢(CuWWC)，或者為鉻含量從30％至90％的銅鉻合金，其抗熔焊能力都不差。上述銅鉻合金中的Cu可以為-80目至-400目，而Cr可以從-80目至-400目。耐弧部件1一般為10至20mm，抗熔焊部件2為5至20mm，嵌入耐弧部件1的深度為耐弧部件1的厚度的0％至100％，即既可以突出于耐弧部件1或者為很薄的一層也可以在嵌入后與耐弧部件1的上表面相平(如圖5所示)或貫穿耐弧部件1(如圖6所示)?？谷酆覆考?可以為一個以上并且形狀沒有限制，如圓形、矩形或者環(huán)形等等。小截流值部件可以為任何截流值很小的金屬或合金，如Ag含量為10至90％的銀炭化鎢(AgWc)，一般為5至10mm厚，可以嵌入耐弧部件1內(nèi)部或與耐弧部件1相平，嵌入的深度為耐弧部件1厚度的0％至100％，即可以為很薄的一層也可以貫穿。并且本觸頭可以在小截流值部件3處具有一個貫穿的孔，用來引導出開關開斷時產(chǎn)生的電弧，更加有利于減小電弧和切斷電弧。
如圖7和圖8所示，為本發(fā)明真空開關觸頭的剖面示意圖和截面示意圖。該真空開關觸頭包括一個殼體4，該殼體為熔點為1100℃的不銹鋼，該殼體4底部設有導電底層5，該導電底層5為銅，50mm厚；該導電底層5上布設有磁產(chǎn)生部件8，該磁產(chǎn)生部件8包覆有絕緣層80，該磁產(chǎn)生部件8為銅材質；該磁產(chǎn)生部件8上布設耐弧件結構9，該磁產(chǎn)生部件8自一側邊向內(nèi)部、自上到下開設貫通凹缺6，凹缺6的寬度可以為殼體寬度的10％至90％之間，此處為40％，凹缺6內(nèi)插設導電部件7，該導電部件8一端抵觸導電底層5，另一端抵觸耐弧件結構9。因此，磁產(chǎn)生部件8與導電底層5、耐弧件結構9和導電部件7均絕緣，而且磁產(chǎn)生部件8的導電率比導電底層5、耐弧件結構9和導電部件7均低。導電底層還可以為銀，厚度為1mm-100mm之間。耐弧件結構9與實施例2相同，此處不再贅述。本觸頭在位于耐弧件結構的小截流值部件處可以具有貫穿真空開關觸頭的孔，用來引導出開關開斷時產(chǎn)生的電弧，更加有利于減小電弧和切斷電弧。
本發(fā)明的真空開關觸頭整體為集成化直接組裝結構，不需要進行釬焊連接，改變現(xiàn)有技術中各部件分離設置的結構。觸頭的磁場強度大，導熱性能好，具有高分斷電流能力和較長的電壽命。觸頭的縱向磁場在觸頭表面的分布均勻，更適合于大容量開關，具有更大的分斷能力。在制造時，磁產(chǎn)生材料如粉狀的軟磁物質和層狀片置入殼體中，經(jīng)過高溫爐熔融燒結即可。從而大大簡化了工藝，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質量。
最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種真空開關觸頭的耐弧件結構，包括一個具有強分斷能力的耐弧部件，其特征在于該耐弧部件上表面具有至少一個防止觸頭開斷時熔化粘合在一起的抗熔焊部件。
2.根據(jù)權利要求1所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述耐弧部件的材質為CuCr，其中的Cr含量為10％至30％。
3.根據(jù)權利要求2所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述CuCr為粉狀，Cu為-80目至-400目，Cr為-80目至-400目。
4.根據(jù)權利要求1所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述抗熔焊部件的材質為CuCr，其中的Cr的含量為30％至90％。
5.根據(jù)權利要求4所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述CuCr為粉狀，Cu為-80目至-400目，Cr為-80目至-400目。
6.根據(jù)權利要求1所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述抗熔焊部件的材質為CuW，其中W的含量為0.5％至2％。
7.根據(jù)權利要求6所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述CuW為粉狀，Cu為-80目至-400目。
8.根據(jù)權利要求1所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述抗熔焊部件材質為CuWWC，其中WWC的含量為0.5％至2％。
9.根據(jù)權利要求1所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述耐弧部件表面嵌有至少一個用來切斷真空開關開斷時產(chǎn)生的電弧的小截流值部件。
10.根據(jù)權利要求9所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述小截流值部件具有至少一個貫穿的孔，所述耐弧部件的對應位置也具有至少一個貫穿的孔。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述小截流值部件的材質為AgWC，其中Ag的含量為10％至90％。
12.根據(jù)權利要求9或10所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于小截流值部件為一個以上。
13.根據(jù)權利要求9或10所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述小截流值部件設置在耐弧部件與抗熔焊部件之間。
14.根據(jù)權利要求1所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述抗熔焊部件位于所述耐弧部件中部。
15.根據(jù)權利要求13所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述抗熔焊部件位于所述耐弧部件中部，所述小截流值部件環(huán)設于所述抗熔焊部件周圍。
16.根據(jù)權利要求1所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述抗熔焊部件為環(huán)狀，且為至少一個設于所述耐弧部件上。
17.根據(jù)權利要求13所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述抗熔焊部件為環(huán)狀，且為至少一個設于所述耐弧部件上，所述小截流值部件位于所述耐弧部件中部和環(huán)設于所述抗熔焊部件周圍。
18.根據(jù)權利要求1、14或16所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述抗熔焊部件嵌入耐弧部件，整體表面為平面。
19.根據(jù)權利要求18所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述抗熔焊部件嵌入的深度為耐弧部件厚度的0％至100％。
20.根據(jù)權利要求1、14或16所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述抗熔焊部件凸起設置在耐弧部件上。
21.根據(jù)權利要求9所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述小截流值部件嵌入耐弧部件內(nèi)。
22.根據(jù)權利要求21所述的真空開關觸頭的耐弧件結構，其特征在于所述小截流值部件嵌入的深度為耐弧部件厚度的0％至100％。
23.一種包含上述任一權利要求所述的耐弧件結構的真空開關觸頭，其特征在于包括殼體、導電部件、導電底層及磁產(chǎn)生部件，其中，所述殼體內(nèi)部布設所述導電底層，該導電底層上布設所述磁產(chǎn)生部件，該磁產(chǎn)生部件上布設所述耐弧件結構；該磁產(chǎn)生部件自一側邊向內(nèi)部、自上到下開設貫通凹缺，凹缺內(nèi)插設導電部件，該導電部件一端抵觸導電底層，另一端抵觸耐弧件結構，所述磁產(chǎn)生部件比導電底層、耐弧件結構和導電部件的導電率低，所述殼體的材質為熔點高于其內(nèi)設置的各個部件熔點的剛性材質。
24.根據(jù)權利要求23所述的真空開關觸頭，其特征在于所述真空開關的觸頭位于耐弧件結構的小截流值部件處具有貫穿真空開關觸頭的孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種真空開關觸頭的耐弧件結構，包括一個具有強分斷能力的耐弧部件，該耐弧部件上表面具有至少一個防止觸頭開斷時熔化粘合在一起的抗熔焊部件。本發(fā)明還涉及一種真空開關觸頭，包括殼體、導電部件、導電底層、磁產(chǎn)生部件和上述耐弧件結構，殼體內(nèi)部布設導電底層，該導電底層上布設磁產(chǎn)生部件，該磁產(chǎn)生部件上布設耐弧件結構；該磁產(chǎn)生部件自一側邊向內(nèi)部、自上到下開設貫通凹缺，凹缺內(nèi)插設導電部件，該導電部件一端抵觸導電底層，另一端抵觸耐弧件結構，磁產(chǎn)生部件比導電底層、耐弧件結構和導電部件的導電率低，殼體的材質為熔點高于其內(nèi)設置的各個部件熔點的剛性材質。因此本發(fā)明抗熔焊能力強、分斷能力強并且截流值低。
文檔編號H01H1/02GK1815656SQ20051000507
公開日2006年8月9日 申請日期2005年1月31日 優(yōu)先權日2005年1月31日
發(fā)明者任建昌 申請人:京東方科技集團股份有限公司