專利名稱：用于真空斷續器的觸點組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種真空斷續器，并且尤其涉及一種用于真空斷續器的觸點組件，其具有防止隨切換觸點引起的觸點的機械碰撞的良好機械公差。
背景技術：
真空斷續器是一種用作例如真空斷路器、真空開關、真空接觸器等的電力設備的核心構件的切換觸點和滅弧單元，以中斷電力系統中的電負載電流或者故障電流。在真空斷續器的這種應用設備中，真空斷路器用于保護電力傳輸控制和電力系統中的電負載，并且由于真空斷路器具有以下多種優勢其具有大的斷路能力(電壓/電流) 以及高的操作可靠性和穩定性，并且能夠安裝在小的空間中，所以真空斷路器被廣泛地應用在從中壓到高壓的電壓環境中。而且，真空斷路器的斷路能力隨著工業設施的規模的增加而成比例地線性增加。將參照圖1對真空斷路器中的真空斷續器的配置示例進行描述如下。如圖1所示，通常地，真空斷續器10包括絕緣容器9，其由具有良好的電絕緣特性和耐熱性的陶瓷材料制成，并且具有上開口部和下開口部；固定電極4，其插入式地位于絕緣容器9中，并且具有固定觸點3通過例如焊接聯接到的一個端部以及電連接到例如電源的另一個端部；以及活動電極1，其插入式地位于絕緣容器9中，并且具有活動觸點2通過例如焊接聯接到的一個端部以及電連接到例如電負載的另一個端部。附圖標記5表示由金屬制成的并且可動地支撐活動電極1的氣密性風箱(bellows)，而附圖標記6表示安裝在活動電極1處以遮蔽和保護氣密性風箱5免受電弧影響的遮護板。附圖標記7表示焊接至絕緣容器9以便被固定地安裝從而密閉地閉合下開口部和活動電極1之間的間隙的第一密封罩。附圖標記8表示焊接至絕緣容器9以便被固定地安裝從而密閉地閉合上開口部和固定電極4之間的間隙的第二密封罩。附圖標記10表示安裝在絕緣容器9的中心處以保護絕緣容器9的內壁面免受電弧影響的中心遮護板。如上所述配置的普通真空斷續器10可以連接至包括例如彈簧或者電機的驅動源 (未示出)和連桿機構13的致動器。活動電極1可以通過端子12與負載側的電力線(電路)電連接，并且固定電極4可以通過端子11與電源側的電力線(電路)電連接。在圖1中，附圖標記14表示真空斷路器的外殼而附圖標記15表示用于移動真空斷路器的輪子。在圖1中，當活動電極1根據來自致動器的連桿機構13的驅動力(或者動力)的傳送而升高時，安裝在活動電極1的一個端部處的活動觸點2與固定觸點3相接觸，使得通過端子12電連接至活動電極1的電源和通過端子11電連接至固定電極4的負載被連接成電力電路為閉合電路的操作狀態。在圖1中，當活動電極1根據來自致動器(致動器包括諸如彈簧或者電機的驅動源(未示出)和連桿機構13)的驅動力的傳遞而降低時，安裝在活動電極1的一個端部處的活動觸點2與固定觸點3分離，從而使得與活動電極1電連接的電負載和與固定電極電連接的電源電斷開成電路為開路的操作狀態。如圖2所示，在閉合電路的操作中，電流I流動通過活動電極1、活動觸點2、固定觸點3和固定電極4。在圖2中，附圖標記3a和2a表示用于保護觸點的背部免受觸點斷開時產生的電弧的金屬蒸氣影響的防濺板(splash shields)。在活動觸點2和固定觸點3具有螺旋形狀的情形中，當活動觸點2和固定觸點3 斷開時在活動觸點2和固定觸點3之間產生的電弧，在受到圖2中的、由垂直方向上的電流和相應的水平磁場產生的、根據弗萊明左手定則被稱為洛倫茲力的力(F)時被推至外側， 旋轉分散并且熄滅。同時，在如上文所述的現有技術的真空斷續器的情形中，在斷開和閉合操作中活動觸點2和固定觸點3都受到機械應力。特別是，如圖3所示，在真空斷續器采用螺旋形觸點結構的情形中，在固定電極4處和支撐觸點的下端部的活動電極1處的接觸部分SA的水平截面積優選地需要小于活動觸點2或固定觸點3處的接觸面積(即，與活動觸點或者固定觸點接觸的接觸部分的面積)，以獲得更強的洛倫茲力(F)從而在切斷(或者中斷)故障電流的初始階段在水平方向上驅動電弧，因而更有利于切斷(或者中斷)大電流。這是因為，由于活動觸點2或者固定觸點3處的接觸面積和活動電極1或者固定電極4的水平截面積之間的差值增加，所以在斷開觸點的初始階段上的洛倫茲力(F)也增加。然而，在觸點的接觸面積的情形中，存在增加接觸面積的限制以保證與真空斷續器的例如中心遮護板10等的內部構件的絕緣距離。而且，固定電極4和支撐觸點下端部的活動電極1的截面積的增加也不可避免地受到限制。因為這些原因，當現有技術的真空斷續器執行閉合操作時，根據觸點之間的接觸碰撞的機械應力被施加至活動觸點2和固定觸點3，使得觸點機械地變形。當增加操作能量以中斷大電流時，觸點部分與閉合能量的增加成比例地嚴重變形，這導致了真空斷續器的原始功能(絕緣、滅弧和電連接)可能會被損壞。因此，迫切需要根據真空斷路器的能力的增加而增強真空斷續器的觸點部分的強度。
發明內容
本發明的一個方案提供了這樣一種真空斷續器的觸點組件其能夠防止真空斷續器的觸點部分因根據真空斷路器尺寸的增加而增加的閉合能量而被施加至觸點部分的巨大應力所削弱或者損壞。本發明的另一個方案提供了一種能夠防止中斷故障電流的性能降低的真空斷續器的觸點組件。根據本發明的方案，提供了一種用于真空斷續器的觸點組件，包括固定觸點；固定電極，其聯接至所述固定觸點；活動觸點，其能夠移動至所述活動觸點與所述固定觸點接觸的第一位置和所述活動觸點與所述固定觸點分離的第二位置；活動電極，其聯接至所述活動觸點并且能夠與所述活動觸點一起移動；以及安裝成與所述活動電極外圍上的所述活動觸點相接觸的觸點支撐構件，所述觸點支撐構件增加所述活動觸點與所述活動電極接觸的接觸面積，以便當所述活動觸點移動至第一位置時減小施加至所述活動觸點和所述活動電極的應力。CN 102456505 A說明書3/5 頁所述觸點組件可以進一步包括安裝成與所述固定電極外圍上的所述固定觸點相接觸的觸點支撐構件，其用于增加所述固定觸點與所述固定電極接觸的接觸面積。所述觸點支撐構件可以由與所述活動電極和所述固定電極的材料相比具有高電阻的材料制成。所述活動電極和所述固定電極可以由無氧銅制成，并且所述觸點支撐構件可以由不銹鋼制成。所述觸點支撐構件可以被配置為中空的管狀構件以允許所述活動電極或者所述固定電極穿過其中。當結合附圖時，從本發明的以下詳細描述中，本發明的上述和其他目的、特征、方案和優勢將變得更加明顯。
圖1是示意性地示出根據現有技術的包括真空斷續器的真空斷路器的配置的真空斷路器的垂直剖視圖；圖2是示出根據現有技術的電流方向和洛倫茲力的方向的真空斷續器的觸點組件的主要部分的視圖；圖3是示出根據現有技術的當觸點相接觸時產生應力的電極一部分的真空斷續器的觸點組件的主要部分的視圖；圖4是示出根據本發明的優選實施例的真空斷續器的觸點組件的配置的垂直剖視圖；圖5是示出根據本發明的實施例的、與現有技術相比在真空斷續器的觸點組件中顯示產生應力的部分的面積增加的主要部分的視圖；以及圖6是示出根據本發明的實施例的、流動通過真空斷續器的觸點組件中的電極和觸點支撐構件的流量比較的視圖。
具體實施例方式當結合附圖時，通過本發明的以下詳細描述，本發明的上述和其他目的、特征、方案和優勢將變得更加明顯。如圖4所示，根據本發明的優選實施例的用于真空斷續器的觸點組件包括固定觸點3、固定電極4、活動觸點2、活動電極1和觸點支撐構件RMl和RM2。在圖4中，附圖標記3a和2a表示用于保護觸點的背側免受當觸點斷開時產生的電弧的金屬蒸氣影響的防濺板。固定觸點3可以通過固定電極4電連接至電力電路的電源或者電負載。固定電極4通過焊接等聯接至固定觸點3，并且可以通過端子(圖1中的11和12) 以及電纜(未示出)與電力電路的電源或者電負載電連接。活動觸點2可以移動至活動觸點2與固定觸點3接觸的第一位置，或者移動至活動觸點2與固定觸點3分離的第二位置。活動觸點2由導電材料制成。活動電極1通過焊接等聯接至活動觸點2，并且驅動活動觸點以使其移動至第一位置或者第二位置。活動電極1的驅動力(或者動力)由例如驅動彈簧或者電機的驅動源(未示出)和例如連桿的動力傳遞機構(未示出)提供，以便將驅動力從驅動源傳遞至活動電極1。在觸點支撐構件RMl和RM2中，第一觸點支撐構件RMl安裝在活動電極1的外圍以增加活動觸點2與活動電極1接觸的接觸面積，使得當活動觸點2移動至第一位置時能夠減小施加至活動觸點2和活動電極1的應力。將第一觸點支撐構件RMl安裝在活動電極 1的外圍以增加接觸活動觸點2的接觸面積的原因是因為，應力與施加的負載(壓力)成正比并且與接觸面積成反比。即，當接觸面積大時，負載(壓力)同樣多地被分散，從而減小
從承受負載(壓力)的部分產生的應力。這可以由下面示出的等式(1)表示 fσ = — -.....(1)
A在等式(1)中，σ是應力，F是負載(壓力)，而A是接觸面積。如圖5所示，在現有技術中，活動電極1和活動觸點2之間的接觸面積與第一接觸面積Φ1 —樣小，但是在根據本發明的實施例的真空斷續器的觸點組件中，由于安裝在活動電極1的外圍上的第一觸點支撐構件RMl與和活動電極1 一起的活動觸點2的下表面相接觸，所以接觸面積增加至Φ2。即，根據本發明，當活動觸點2移動至第一位置時，如可參考等式1，在活動電極1和活動觸點2處所產生的應力根據接觸部分SA的接觸面積的增加而成反比地減小。在如圖4所示的根據本發明的實施例的真空斷續器的觸點組件中，在觸點支撐構件RMl和RM2中，第二觸點支撐構件RM2安裝在固定電極4的外圍，以增加固定觸點3與固定電極4接觸的接觸面積。因而，根據本發明，當活動觸點2移動至第一位置時，如可參考等式1，在固定電極4和固定觸點3處產生的應力根據接觸面積的增加而成反比地減小。觸點支撐構件RMl和RM2可以被配置為短的、中空的管狀構件以允許活動電極1 或者固定電極4穿過其中。由于觸點支撐構件RMl和RM2被配置為中空的管狀構件，所以其能夠容易地安裝在活動電極1或者固定電極4的外圍上。同時，根據本發明的實施例的真空斷續器的觸點組件具有以下配置特征以防止中斷故障電流的性能的降低。即，觸點支撐構件RMl和RM2由與活動電極1和固定電極4的材料相比具有高電阻的材料制成。因而，如圖6所示，由于觸點支撐構件RMl和RM2的材料的電阻遠大于活動電極1和固定電極4的電阻，因此與通過活動電極1流動通過活動觸點 2的電流I1的量相比，流動通過第一觸點支撐構件RMl的電流i2的量可以忽略，因此，由于觸點之間的足夠的電流“的量產生了足夠的成比例的磁場和洛倫茲力。因此，在對于故障電流執行中斷操作(換句話說，觸點斷開和分離操作)時，觸點之間產生的電弧能夠被推離觸點并且旋轉以便被足夠的洛倫茲力快速熄滅。因此，根據本發明的用于真空斷續器的觸點組件還能夠防止中斷故障電流的性能的降低。在根據本發明的優選實施例的用于真空斷續器的觸點組件中，活動電極1和固定電極4可以由無氧銅制成，并且觸點支撐構件RMl和RM2可以由不銹鋼制成。將描述根據本發明的實施例的真空斷續器的觸點組件的閉合操作和斷開操作 (觸點斷開和分離操作)。在閉合操作中，驅動力通過例如連桿(未示出)的動力傳遞機構(其傳遞來自例如驅動彈簧或者電機的驅動源的動力)被傳遞至活動電極1，活動電極1升高。然后，如圖4所示，聯接至活動電極1的上端部的活動觸點2與被布置成面對活動觸點2的固定觸點3 相接觸，從而形成了經由活動電極1、活動觸點2、固定觸點3和固定電極4的電路通道，以允許電流流過其中，從而完成閉合操作。在這種情形中，在如圖4所示的根據本發明的用于真空斷續器的觸點組件中，觸點支撐構件RMl和RM2安裝在固定電極4和活動電極1的外圍以增加固定觸點3與固定電極4接觸的接觸面積和增加活動觸點2與活動電極1接觸的接觸面積。因此，根據本實施例，當活動觸點2移動至第一位置時，如參考上文所示的等式 1所表明的，在固定電極4、固定觸點3、活動電極1和活動觸點2處產生的應力能夠成反比地減小。因此，能夠同樣地減小固定觸點3和活動觸點2變形和被損壞的可能。在斷開操作中，驅動力通過例如連桿(未示出)的動力傳遞機構(其傳遞來自例如驅動彈簧或者電機的驅動源的驅動力)被傳遞至活動電極1，活動電極1降低。然后，如圖4所示，聯接至活動電極1的上端部的活動觸點2與被布置成面對活動觸點2的固定觸點3相分離，從而斷開了經由活動電極1、活動觸點2、固定觸點3和固定電極4的電路通道以防止電流流過其中，從而完成斷開操作。在這種情形中，在根據本發明的真空斷續器的觸點組件中，由于觸點支撐構件RMl和冊2由與固定電極4或者活動電極1的材料相比具有高電阻的材料制成，所以多數電流能夠通過固定電極4或者活動電極1而朝向固定觸點3 和活動觸點2流動，而不是流動至觸點支撐構件RMl和RM2。因此，由于觸點之間的足夠的電流量，產生了足夠的成比例的磁場和洛倫茲力，因此，在對于故障電流執行斷開操作(換句話說，觸點斷開和分離操作)時，觸點之間產生的電弧能夠被推離觸點并且旋轉以便被足夠的洛倫茲力快速熄滅。由于本發明在不脫離其特性的情況下可具體化為多種形式，所以還應當理解的是，上述實施例不受前述說明書的任何細節所限制，除非另有說明，而是應當在所附權利要求所限定的范圍內進行廣泛地解釋，因此，落在權利要求的精神和范圍內或者這種精神和范圍的等同布局內的所有修改和改進意圖由所附的權利要求所包含。
權利要求
1.一種用于真空斷續器的觸點組件，其特征在于所述組件包括固定觸點；固定電極，其聯接至所述固定觸點；活動觸點，其能夠移動至所述活動觸點與所述固定觸點接觸的第一位置和所述活動觸點與所述固定觸點分離的第二位置；活動電極，其聯接至所述活動觸點并且能夠與所述活動觸點一起移動；以及安裝成與所述活動電極外圍上的所述活動觸點相接觸的觸點支撐構件，所述觸點支撐構件增加所述活動觸點與所述活動電極接觸的接觸面積，以便當所述活動觸點移動至所述第一位置時減小施加至所述活動觸點和所述活動電極的應力。
2.根據權利要求1所述的觸點組件，進一步包括安裝成與所述固定電極外圍上的所述固定觸點相接觸的觸點支撐構件，其用于增加所述固定觸點與所述固定電極接觸的接觸面積。
3.根據權利要求1或2所述的觸點組件，其中，所述觸點支撐構件由與所述活動電極和所述固定電極的材料相比具有高電阻的材料制成。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的觸點組件，其中，所述活動電極和所述固定電極由無氧銅制成，所述觸點支撐構件由不銹鋼制成。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的觸點組件，其中，所述觸點支撐構件被配置為中空的管狀構件以允許所述活動電極或者所述固定電極穿過其中。
全文摘要
在此公開了一種用于真空斷續器的觸點組件，包括固定觸點；固定電極，其聯接至所述固定觸點；活動觸點，其能夠移動至所述活動觸點與所述固定觸點接觸的第一位置和所述活動觸點與所述固定觸點分離的第二位置；活動電極，其聯接至所述活動觸點并且能夠與所述活動觸點一起移動；以及觸點支撐構件，其被安裝成與所述活動電極外圍上的所述活動觸點相接觸并且增加所述活動觸點與所述活動電極接觸的接觸面積，以便當所述活動觸點移動至第一位置時減小施加至所述活動觸點和所述活動電極的應力。
文檔編號H01H33/664GK102456505SQ20111031915
公開日2012年5月16日 申請日期2011年10月18日 優先權日2010年10月18日
發明者金成泰 申請人:Ls產電株式會社