專利名稱：中壓或高壓開關(guān)裝置組件的電極部件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1、9和10的前序部分所述的用于中壓或高壓開關(guān)裝 置組件的電極部件及其制造方法。
背景技術(shù)：
用于中壓或高壓開關(guān)裝置組件的電極部件必須具有高載流能力。在這種情況下， 接觸電阻保持盡可能低。然而，即使當(dāng)接觸電阻限低的時(shí)候，在連接狀態(tài)(載荷情況)下流 入的高電流也可能產(chǎn)生大量的熱能。這些熱能必須以適當(dāng)?shù)姆绞较?。由于涉及到此類電極部件電介質(zhì)氣密密封的原因，真空斷路器室通常由具有很低 導(dǎo)熱率的陶瓷構(gòu)成，并且大多數(shù)熱能通過供電線路(通常由銅材料構(gòu)成)消散到室外，并且 集中到這個(gè)區(qū)域。真空斷路器室被整個(gè)封裝在電絕緣封裝殼中。該封裝殼的電絕緣特性當(dāng) 然也同樣地減少了傳熱。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是改進(jìn)該一般類型的電極部件及其制造方法，從而使得產(chǎn)生的 熱更好地對(duì)流消散到外部。就根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的電極部件而言，根據(jù)本發(fā)明由權(quán)利要求1的特征 部分實(shí)現(xiàn)所述的目的。在從屬權(quán)利要求2到8中詳細(xì)說明另外的有利的改進(jìn)。就方法而言，由權(quán)利要求9的特征部分實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明所述的目的。在這種情況下，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)在于，電絕緣或?qū)щ姷牟⒁虼藷醾鲗?dǎo)的傳熱元件，其 為圓柱形殼形式，設(shè)置在真空斷路器室和封裝殼之間，傳熱元件的內(nèi)表面靠置于觸點(diǎn)固定 架上，該觸點(diǎn)固定架從此處傳遞熱流，使得通過傳熱元件的外表面，封裝殼內(nèi)表面上的熱傳 導(dǎo)可以在大面積上傳送到絕緣材料上。該觸點(diǎn)固定架將熱流從真空斷路器室的兩條供電線 路中的一條向外消散，并且將額定電流經(jīng)由這些連接傳遞到外面，與電極部件接口，由此處 傳遞該熱流，使得通過傳熱元件的外表面，封裝殼內(nèi)表面上的熱傳導(dǎo)可以在大面積上傳送 到絕緣材料上。這意味著，熱耦合元件位于金屬部件和絕緣體之間，其由熱傳導(dǎo)材料制成。熱傳導(dǎo)元件還可以適合于注塑并且將在第二模制過程中被嵌入。與現(xiàn)有的類型相比，其中真空斷路器室直接地封裝在封裝復(fù)合物中或用注塑復(fù)合 物封裝，圓柱形殼形式的熱傳導(dǎo)的傳熱元件現(xiàn)在將在觸點(diǎn)固定架和封裝殼之間傳熱，電流 和熱傳輸從真空斷路器室主要傳到熱傳導(dǎo)的傳熱器元件，從而經(jīng)由殼的外表面?zhèn)鞯诫姌O部 件材料。這個(gè)措施產(chǎn)生了較大的并且特別有效的傳熱中間層。這有效地增加了從內(nèi)部向外 傳輸?shù)臒峁β剩⑶乙矓U(kuò)大了電極部件外側(cè)上的傳熱器面積。在另外的有利的改進(jìn)中，圓柱形殼形式的傳熱元件的外表面被折疊。這也顯著地 增加了封裝殼一側(cè)上用于傳熱的有效面積。作為對(duì)此的替換，圓柱形殼形式的傳熱元件的外表面可以成波紋狀或被粗糙化。
在一個(gè)有利的改進(jìn)中，圓柱形殼形式的傳熱元件可以由金屬構(gòu)成，優(yōu)選由銅或銅 合金構(gòu)成或作為對(duì)此的代替構(gòu)成，由鋁或鋁合金構(gòu)成，或者由為此目標(biāo)能充分地傳導(dǎo)熱的 陶瓷構(gòu)成。另外的非常有利的改進(jìn)在于，圓柱形殼形式的傳熱元件由導(dǎo)電塑料(填充的或者 未填充的)制成。部分層可以是電絕緣的。這使得能夠產(chǎn)生導(dǎo)熱率梯度。在另外的改進(jìn)中，圓柱形殼形式的傳熱元件由兩組分的材料形成為多層的，其中 外部的材料組分具有高導(dǎo)熱率，并且內(nèi)部的材料組分具有低熱導(dǎo)率。就用于生產(chǎn)電極部件的方法而言，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)在于，真空斷路器室和/或相應(yīng) 的觸點(diǎn)固定架在被封裝在外部的封裝殼中之前設(shè)有圓柱形殼形式的傳熱元件，該傳熱元件 安裝到真空斷路器室的外表面上，然后也圍繞有或擠壓地涂覆有封裝殼復(fù)合物。另外的有利改進(jìn)在其它的從屬權(quán)利要求中詳細(xì)地說明。


本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施例將在下面的文字中更詳細(xì)描述，并示出在附圖中。附圖示出了本發(fā)明的示范性實(shí)施例，其示出電極部件被用于中壓或高壓開關(guān)裝置 組件中，除此之外對(duì)其沒有示出任何更多的細(xì)節(jié)。
具體實(shí)施例方式真空斷路器室被設(shè)置在該電極部件內(nèi)，真空斷路器室中設(shè)置有至少一個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)、 并且因此如果需要的話也設(shè)置有靜觸點(diǎn)。該真空斷路器室被嵌入在封裝殼中，該封裝殼或者由環(huán)氧樹脂封裝、注塑成型或 壓模形成，或者由封裝復(fù)合物(聚氨酯、硅樹脂等)形成。真空斷路器室的材料通常由陶瓷構(gòu)成，并且在端部也集成了金屬蓋。為了將熱消 散到外面，一方面設(shè)有封裝材料的該殼表面，另一方面設(shè)有散熱器形式的傳熱器，后者例如 被設(shè)置在電極部件上或被設(shè)置為鄰近于電極部件，并且從外面設(shè)置。然而，來(lái)自內(nèi)部的熱流無(wú)論如何必須通到外部。根據(jù)本發(fā)明的圓柱形殼形式的傳 熱元件能用于并且被用于這個(gè)目的。這也被封裝在熱傳導(dǎo)的金屬片或薄膜形式的電極部件 中。根據(jù)本發(fā)明的傳熱元件可以由金屬構(gòu)成，或者由具有用于所期望目的的足夠?qū)?率的塑料材料構(gòu)成。然而，該傳熱元件也可以由多層的復(fù)合材料或者由金屬涂層的塑料形成，該復(fù)合 材料由導(dǎo)電和電絕緣的塑料構(gòu)成。該傳熱元件也可以使用壓塑或注塑工藝生產(chǎn)，并且通常 可以在適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)被引入。另一方案為將傳熱元件也直接地封裝在電極部件中(甚至沒有任 何間隙)。在這種情況下該圖示出了具有傳熱元件的電極部件的制造，其優(yōu)選地但不排他地 由銅片制成，因此導(dǎo)致將熱從接觸連接片經(jīng)由例如真空斷路器室的元件傳遞到真空斷路器 室的陶瓷材料的能力。該目標(biāo)為將在接觸連接處產(chǎn)生的熱"大面積"分布到鑄塑樹脂部 分，以便通過對(duì)流散熱到外部。此外，真空斷路器室陶瓷(Al2O3)的導(dǎo)熱率高于(SiO2)(廉價(jià)的環(huán)氧填料)的導(dǎo)熱率，并且也進(jìn)一步以適當(dāng)?shù)男问絺魉蜔崃鳎虼耸沟脧碾姌O部件到周圍區(qū)域傳送更大的能 量流成為可能?？偟恼f來(lái)，由此帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)有傳熱面積以及封裝工藝方面有顯著的改進(jìn)；完全封閉的電極部件可以連同傳熱元 件在一個(gè)步驟中生產(chǎn)出來(lái)。這既可以使用澆鑄和鑄塑樹脂工藝，也可以使用注塑工藝來(lái)完 成。因?yàn)閭鳠嵩槐厥怯摄~或鋁構(gòu)成的"金屬塊"生產(chǎn)，而是由金屬片或薄膜生 產(chǎn)，或者作為注塑部件生產(chǎn)，這導(dǎo)致相當(dāng)程度地降低了傳熱元件的組件成本?？梢詫?shí)現(xiàn)顯著更復(fù)雜的傳熱元件的幾何結(jié)構(gòu)，由此通過對(duì)流改善傳熱。傳熱元件可以由兩種不同的材料構(gòu)成，使用兩組分工藝生產(chǎn)，兩組分工藝為在這 種情況下，具有相對(duì)高的導(dǎo)熱率(例如也能導(dǎo)電)的塑料1首先被擠壓涂覆有具有低導(dǎo)熱 率的材料2(塑料，例如也可以為不導(dǎo)電的)。同樣可以由具有低導(dǎo)熱率的塑料(未填充的 或填充的)制成材料1和由更高導(dǎo)熱的塑料制成材料2。處于絕緣原因，該傳熱元件也可以設(shè)有塑料涂層。這對(duì)于設(shè)計(jì)成“電絕緣”的傳熱 元件來(lái)說是不需要的。(在這種情況下，塑料可以填充有C、Al2O3或者AlN)。這使得傳熱元件能既被安裝到電極部件的固定觸點(diǎn)的裝配區(qū)域，又被安裝到電極 部件的開關(guān)接觸區(qū)域，然后被擰上，和/或然后也被完全地封裝。因此可以利用封裝工藝生 產(chǎn)相當(dāng)緊湊的電極部件，并且該電極部件適用于高額定電流。如果使用傳熱元件，那么整個(gè)組件的重量也可以減小。此外，該傳熱器還可以用在 鄰近于柔性帶或移動(dòng)的電流傳輸活塞(current transmission piston)(或?qū)?yīng)的插座) 的區(qū)域中，同時(shí)對(duì)組件的機(jī)械特性影響很小。如果導(dǎo)電箔或帶(也由兩個(gè)或更多個(gè)層形成)被插入到電極部件中，那么熱可以 “在大面積上”傳遞到電極部件?？偟恼f來(lái)，這使得更大的能量流被向外傳遞到周圍區(qū)域。
權(quán)利要求
1.一種低壓、中壓或高壓開關(guān)裝置組件的電極部件，具有封裝在外部封裝殼中的真空 斷路器室，由復(fù)合材料構(gòu)成并且在兩端由金屬蓋元件封閉，其中，圓柱形殼形式的熱傳導(dǎo)的傳熱元件被設(shè)置在真空斷路器室、觸點(diǎn)固定架和封裝 殼之間，其中傳熱元件的內(nèi)表面靠置于真空斷路器室外表面和觸點(diǎn)固定架上或附近，并且 傳熱元件的外表面靠置于封裝殼的內(nèi)表面上或位于封裝殼內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的電極部件，其中，圓柱形殼形式的傳熱元件的外表面被折疊。
3.如權(quán)利要求1所述的電極部件，其中，圓柱形殼形式的傳熱元件的外表面成波紋狀。
4.如權(quán)利要求1所述的電極部件，其中，圓柱形殼形式的傳熱元件的外表面被粗糙化。
5.如權(quán)利要求1-4之一所述的電極部件，其中，圓柱形殼形式的傳熱元件由金屬構(gòu)成， 優(yōu)選由銅或銅合金構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1-4之一所述的電極部件，其中，圓柱形殼形式的傳熱元件由鋁或鋁合 金構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1-4之一所述的電極部件，其中，圓柱形殼形式的傳熱元件由熱傳導(dǎo)的 塑料構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求1-4之一所述的電極部件，其中，圓柱形殼形式的傳熱元件由兩組分、三 組分或多組分的材料形成為多層的，其中外部的材料組分具有高導(dǎo)熱率，并且內(nèi)部的材料 組分具有低熱導(dǎo)率。
9.一種用于生產(chǎn)低壓、中壓或高壓開關(guān)裝置組件的電極部件的方法，所述電極部件具 有封裝在外部封裝殼中的真空斷路器室，由復(fù)合材料構(gòu)成并且在兩端由金屬蓋元件封閉，其中，所述真空斷路器室被封裝在外部封裝殼中之前設(shè)有傳熱元件，所述傳熱元件被 裝到真空斷路器室的外表面上，然后也圍繞有或擠壓地涂覆有封裝殼復(fù)合物。
10.一種用于生產(chǎn)低壓、中壓或高壓開關(guān)裝置組件的電極部件的方法，所述電極部件具 有封裝在外部封裝殼中的真空斷路器室(配備有陶瓷或玻璃絕緣體)，由復(fù)合材料構(gòu)成并 且在兩端由金屬蓋元件封閉，其中，使用注塑、澆鑄或模制復(fù)合物工藝生產(chǎn)由熱傳導(dǎo)的塑料構(gòu)成的傳熱器，傳熱器然 后也被封裝在該封裝殼復(fù)合物中，或者在封裝之后通過開口被擰到所述電極部件上，在這 種情況下，該塑料也能夠填充有填料。
11.如權(quán)利要求10所述的電極部件，其中，隨后施加的傳熱器通過粘合劑緊密地連接 到該電極部件，從而產(chǎn)生電緊密接合。
12.如權(quán)利要求10或11所述的電極部件，其中，隨后施加的傳熱器通過螺紋連接連接 到該電極部件，同時(shí)一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)部組件經(jīng)由螺紋接頭連接到該電極部件。
13.如權(quán)利要求10到12之一所述的電極部件，其中，隨后施加的傳熱器通過密封系統(tǒng) 被0形圈、平面環(huán)形密封件等緊密地連接到電極部件，同時(shí)產(chǎn)生電緊密接合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1、9和10的前序部分所述的低壓、中壓或高壓開關(guān)裝置組件。為了確保在這種情況下產(chǎn)生的熱更好地對(duì)流消散到外部，本發(fā)明在這種情況下提出了圓柱形殼形式的熱傳導(dǎo)的傳熱元件，其設(shè)置在真空斷路器室、觸點(diǎn)固定架和封裝殼之間，傳熱元件的內(nèi)表面靠置于真空斷路器室和觸點(diǎn)固定架上，并且傳熱元件的外表面靠置于封裝殼的內(nèi)表面上。此外，提出一種傳熱器，其可以由熱傳導(dǎo)塑料利用注塑或模制復(fù)合物生產(chǎn)工藝制成。這然后可以通過開口連接到該電極部件。另外的選擇是在用封裝復(fù)合物封裝組件之前安裝這些傳熱器，并且然后也將它們澆鑄在組件中。
文檔編號(hào)H01H33/66GK102077311SQ200980124141
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月24日
發(fā)明者D·根奇 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)股份公司