電力開關用的一體式靜觸頭的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種電力開關用的一體式靜觸頭，屬于電力設備領域，具體涉及電力開關用的一體式靜觸頭，其包括與動觸頭配合的觸頭端、與電力母排配合的聯接端，觸頭端與聯接端連續且為一體；聯接端設置有聯接柱，聯接柱部分嵌入聯接端且與聯接端過盈配合，聯接柱設置有與電力母排過盈配合的導電的第一柱狀部，第一柱狀部內同軸設置具有導電性的第二柱狀部，第一柱狀部和第二柱狀部過盈配合，第二柱狀部的熱脹系數大于第一柱狀部的熱脹系數。本發明公開的一體式靜觸頭具有如下有益效果：1.相同的搭接長度產生更多的導電面積，進而降低電流密度，實現聯接端的低溫升。2.降低了母排的用量，節約了資源。3.加大了電氣間隙或者安全距離，提高了設備的電氣安全性。
【專利說明】
電力開關用的一體式靜觸頭
技術領域
[0001]本發明涉及電力設備領域，具體涉及一種電力開關用的一體式靜觸頭。
【背景技術】
[0002]現有電力開關的聯接端通常采用電力母排直接聯接，電力母排直接搭接在聯接端上，聯接端與電力母排聯接通常采用重疊搭接法，之后再用螺栓緊固。如圖3-4或者圖11-12所示，這樣聯接方法需要將母排與聯接端重疊一定長度，以使接觸面的電流密度維持在一定范圍值內，從而使聯接處的溫升符合相關標準。為了使聯接處溫升低，通常需要增加母排與端子重疊的長度，使接觸面積增加，進而使接觸面的電流密度降低，最終使聯接處具有較低的溫升。而增加重疊長度會加大母排的用量，進而增加制造成本。緊固用的螺栓會使導電部件與非導電部件間的電氣間隙或者安全距離減小，為了使電氣間隙或者安全距離保持不變，需要將聯接端與非導電部件間的間距加大，而加大間距必然造成整個電力開關用的一體式靜觸頭的外形尺寸變大。如何增加接觸面積而使聯接處溫升低，但不縮小電氣間隙，以及不加大聯接處占用空間。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于解決上述問題，并提供一種電力開關用的一體式靜觸頭。
[0004]為此，本發明提供一種電力開關用的一體式靜觸頭，其包括與動觸頭配合的觸頭端、與電力母排配合的聯接端，觸頭端與聯接端連續且為一體。聯接端設置有聯接柱，聯接柱部分嵌入聯接端且與聯接端過盈配合，聯接柱設置有與電力母排過盈配合的導電的第一柱狀部，第一柱狀部同軸設置具有導電性的第二柱狀部，第一柱狀部和第二柱狀部過盈配合，第二柱狀部位于第一柱狀部內部，第二柱狀部的熱脹系數大于第一柱狀部的熱脹系數。
[0005]有利地，第二柱狀部的電阻率大于第一柱狀部的電阻率。
[0006]具體地，第二柱狀部的材質為鋁或者鋁合金，第一柱狀部的材質為銅或者銅合金。
[0007]優選地，第二柱狀部的外徑與第一柱狀部的外徑的比值為0.5-0.8。
[0008]具體地，第二柱狀部具有實心結構，第一柱狀部具有中空的結構，第二柱狀部貫穿第一柱狀部。
[0009]有利地，聯接柱內部同軸設置有第二貫穿孔，聯接柱的外柱面徑向設置第一貫穿孔，第一貫穿孔和第二貫穿孔連通，第一貫穿孔位于聯接柱的軸向中部。
[0010]有益效果
由于本發明公開的一體式靜觸頭的聯接端采用對接的聯接方式與電力母排聯接，相對于現有的重疊搭接方式，其可帶來如下有益效果。
[0011]1.相同的搭接長度產生更多的導電面積，進而降低電流密度，實現聯接處的低溫升。
[0012]2.無需對母排進行重疊搭接，降低了母排的用量，節約了資源。
[0013]3.由于免去了緊固螺栓和螺母，所以加大了電氣間隙或者安全距離，提高了設備的電氣安全性。
[0014]4.由于免去了緊固螺栓和螺母，所以聯接處與非導電部件間的距離變大了，而聯接處占用空間并沒有增大。
【附圖說明】
[0015]
在下面參照附圖對作為非限制性實施例給出的實施方式的說明中，本發明及其優越性將得到更好的理解，附圖如下:
圖1是現有電力開關用的一體式靜觸頭的立體圖；
圖2是圖1的另一視角的立體圖；
圖3是圖1的一體式靜觸頭與電力母排聯接的立體圖；
圖4是圖3的另一視角的立體圖；
圖5是本發明公開的電力開關用的一體式靜觸頭的立體圖；
圖6是圖5的另一視角的立體圖；
圖7是圖5的一體式靜觸頭與電力母排聯接的立體圖；
圖8是圖7的另一視角的立體圖；
圖9是現有的另一種一體式靜觸頭的立體圖；
圖10是圖9的另一視角的立體圖；
圖11是圖9的一體式靜觸頭與電力母排聯接的立體圖；
圖12是圖11的另一視角的立體圖；
圖13是本發明公開的實施例二的一體式靜觸頭的立體圖；
圖14是圖13的另一視角的立體圖；
圖15是圖13的一體式靜觸頭與電力母排聯接的立體圖；
圖16是圖15的另一視角的立體圖；
圖17-18是現有電力母排搭接方式與本發明公開的電力母排對接方式的尺寸對比圖； 圖19是圖7的聯接端位置的局部分解立體圖；
圖20是本發明公開的聯接柱的立體圖；
圖21是圖20的剖切立體圖；
圖22是圖20的分解立體圖；
圖23-25是本發明公開的聯接柱的排布示意圖；
圖26是電力母排的立體圖；
附圖標記說明
1.第一柱狀部;2.第二柱狀部;3.正面;4.背面;5.端面;6.第一貫穿孔;7.第二貫穿孔；8.聯接端;9.觸頭端。
【具體實施方式】
[0016]
本申請文件中的R代表半徑。
[0017]本申請文件中的“一體”是指觸頭端9與聯接端8位于同一塊硬導體上，觸頭端9與聯接端8之間不采用軟線聯接。
[0018]實施例一
如圖1和圖2所示，是一種現有電力開關用的一體式靜觸頭，其包括與動觸頭配合的觸頭端99、與電力母排配合的聯接端8，觸頭端9與聯接端8連續且為一體，觸頭端9的硬度大于聯接端8，觸頭端9的材質為銀鎢合金，以提高觸頭端9的工作壽命。觸頭端9采用釬焊的工藝焊接于折彎成90度的銅排上，聯接端8設置有用于安裝電力母排的安裝孔。
[0019]如圖3和圖4所示，現有電力開關用的一體式靜觸頭的聯接端8與電力母排的聯接方式，采用的聯接方式是重疊搭接方式，將電力母排和聯接端8重疊一定長度后，再用螺栓和螺母將二者緊固，這樣的聯接方式被定義為搭接。
[0020]如圖5和圖6所不，本實施例一公開的一種電力開關用的一體式靜觸頭，其包括與動觸頭配合的觸頭端9、與電力母排配合的聯接端8，觸頭端9與聯接端8連續且為一體，觸頭端9的硬度大于聯接端8，觸頭端9的材質為銀鎢合金，以提高觸頭端9的工作壽命，觸頭端9采用釬焊的工藝焊接于折彎成90度的銅排上。聯接端8設置有聯接柱，聯接柱部分嵌入聯接端8且與聯接端8過盈配合，嵌入長度為聯接柱長度的一半，聯接柱的下半部嵌入聯接端8，聯接端8正面的銷釘將聯接柱與聯接端8 二者緊固聯接。
[0021]如圖7和圖8所示，將電力母排上的預制孔套入聯接端8上的聯接柱，電力母排與聯接柱過盈配合，電力母排的端面與聯接端8的端面貼合，電力母排正面的銷釘將聯接柱與電力母排二者緊固聯接，這樣的聯接方式被定義為對接。
[0022]如圖18所示，是現有電力母排搭接方式與本實施例一公開的電力母排對接方式的尺寸對比圖，左半部為現有電力開關用的一體式靜觸頭的聯接端8與電力母排的搭接方式，右半部為本實施例一公開的電力開關用的一體式靜觸頭的聯接端8與電力母排的對接方式。為了增強兩種聯接方式的對比效果，本實施例一公開的聯接方式直接設置在現有聯接方式的右方，圖中的虛線僅僅為了體現左右母排的厚度相等，不代表左右母排的物理聯接方式。圖中下方的實線代表安全線，用以評估安全距離(電氣間隙或者相對地距離)。兩種聯接方式的的搭接長度一樣，都為L5，體現為:現有聯接方式下的電力母排與聯接端8的重疊長度為L5，本實施例一公開的聯接方式下的聯接柱的長度也為L5。兩種聯接方式帶來的直觀改變就是相關尺寸的明顯變化，LI是現有聯接方式下的電氣間隙或者相對地距離，L2是本實施例一公開的聯接方式下的電氣間隙或者相對地距離，L3是現有聯接方式下的聯接處占用寬度，L4是本發明公開的聯接方式下的聯接處占用寬度。從圖中可以直觀地看出:L2明顯大于LI，增加的尺寸大約為螺母的高度加螺栓尾部突出螺母的高度。L4明顯小于L3，減小的尺寸大約為母排厚度加螺栓頭部高度加螺母高度加螺栓尾部突出螺母的高度。因此，對電力設備有利的因素(電氣間隙或者相對地距離或者安全距離)得到了提高，而對電力設備不利的因素(聯接處占用空間)得到了減少。
[0023]如圖19所示，聯接柱裝配于聯接端8之前，先在聯接端8的端面5沿輸出端的長度方向加工6個接納聯接柱的預制孔，預制孔的直徑略小于聯接柱的外徑，使聯接柱與預制孔在徑向上過盈配合;預制孔的深度略大于0.5倍的聯接柱長度，預制孔加工好后，將聯接柱的一半長度插入預制孔中，使聯接柱中部的第一貫穿孔處于端面5處，從聯接端8的正面3垂直加工用于裝配銷釘的通孔，使通孔貫穿聯接端8的正面3和背面4，且同時貫穿聯接柱，通孔的軸線與聯接柱的軸線相交，通過銷釘將聯接端8和聯接柱二者緊固聯接。
[0024]如圖26所示，電力母排裝配于聯接端8之前，先在電力母排的端面5沿母排長度方向加工6個預制孔，預制孔的直徑略小于聯接柱子的外徑，使聯接柱與預制孔在徑向上過盈配合;預制孔的深度略大于0.5倍的聯接柱長度，預制孔加工好后，將電力母排上的預制孔套入聯接端8上顯露出來的聯接柱，直到電力母排的端面5與聯接端8的端面5貼合，從電力母排的正面3垂直加工用于裝配銷釘的通孔，使通孔貫穿電力母排的正面3和背面4，且同時貫穿聯接柱，通孔的軸線與聯接柱的軸線相交，通過銷釘將電力母排和聯接柱二者緊固聯接，最終實現了電力母排和聯接端8的緊固聯接。
[0025]聯接端8和電力母排對接后，使聯接柱與預制孔在軸向上間隙配合，有利于聯接端8的端面和電力母排的端面的緊貼，預制孔的頭部加工有方便安裝的倒角。由于孔與銷釘過盈配合，當銷釘裝配到位后，可限制聯接端8和電力母排相互間的軸向移動，最終使聯接端
8、聯接柱、電力母排，銷釘四者牢固聯接一起。
[0026]如圖20所示，本實施例一公開的電力開關用的一體式靜觸頭的聯接端8用的一種聯接柱，其具有圓柱狀的外形，端部設置有方便裝配的倒角。
[0027]如圖21所示，第一柱狀部I內同軸設置第二柱狀部2，第一柱狀部I和第二柱狀部2過盈配合，第一柱狀部I的材質為銅，第二柱狀部2的材質為鋁。
[0028]如圖13所示，第一柱狀部I具有中空的結構，第二柱狀部2貫穿第一柱狀部I，第二柱狀部2的外徑與第一柱狀部I的外徑的比值為0.5-0.8。第一、二柱狀部1、2都具有導電性，第二柱狀部2的熱脹系數大于第一柱狀部I的熱脹系數，第二柱狀部2的電阻率大于第一柱狀部I的電阻率。
[0029]當聯接柱裝配于聯接端8和電力母排后，由于第一柱狀部I與聯接端8及母排的預制孔過盈配合，所以，第一柱狀部I和聯接端8及母排緊密貼合，聯接柱的第一柱狀部I充分承載電流。由于第一柱狀部I和第二柱狀部2也過盈配合，所以第一柱狀部I和第二柱狀部2也緊密貼合，第二柱狀部2也充分承載電流。因此，第一柱狀部I和第二柱狀部2的熱效應可以充分發揮，由于第二柱狀部2的電阻率大于第一柱狀部I的電阻率，所以第二柱狀部2的溫度會高于第一柱狀部I，由于第二柱狀部2的熱脹系數大于第一柱狀部I的熱脹系數，因此，在溫度和熱脹系數都相對高的情況下，第二柱狀部2的徑向脹大現象會明顯大于第一柱狀部I的徑向脹大現象，因此第二柱狀部2會緊密貼合第一柱狀部I并向第一柱狀部I施加徑向向外的壓力，由此使第一柱狀部I的徑向尺寸也向外變大，最終導致第一柱狀部I與聯接端8及電力母排的預制孔更緊密貼合，同時也向預制孔提供徑向向外的壓力，即聯接柱與聯接端8及母排之間的壓力比聯接柱剛裝配時更大了，增大接觸壓力也可以使接觸部位的溫升降低。
[0030]由此可見，各個特征間的過盈配合、電阻率的匹配及熱脹系數的匹配對降低聯接端8與母排聯接處的溫升有著顯著的作用，三者之間的作用是相輔相成的，起初的過盈配合使得電阻率和熱脹系數有了發揮作用的基礎，而電阻率和熱脹系數產生的效應又加劇了過盈配合，最終，使得聯接處的接觸壓力加大。
[0031]如圖23所示，橫截面為正方形的電力母排，中間設置有一個接納聯接柱的預制孔，預制孔圓周到母排邊緣的距離為R，母排寬度為L6。當采用現有重疊搭接法聯接時，聯接處的導電面積為
Sl=L6xL5=(R+2R+R)xL5=4RxL5(L5 為搭接長度，如圖 18 所示) 而采用聯接柱聯接時，聯接處的導電面積為
S2=2jtRxL5
因此，
S2: S1=2jtR: 4R=jt/2^1.57
所以，采用聯接柱搭接的方式可獲得更多的接觸面積。顯然，在滿足機械強度的條件下，增加預制孔的直徑，減小孔邊距可獲得更大的接觸面積。
[0032]如圖24所示，橫截面為長方形的電力母排，中間設置3個接納聯接柱的預制孔，預制孔圓周到母排邊緣的距離為R，各個孔間的最短距離為R，母排寬度為L6。當采用現有重疊搭接法聯接時，
聯接處的導電面積為
Sl=L6xL5=(4R+3x2R)xL5=10RxL5
而采用聯接柱聯接時，聯接處的導電面積為
S2=3x23tRxL5=63tRxL5
因此，
S2: S1=6jtR: 10R=3jt/5^1.884
所以，采用聯接柱搭接的方式可獲得更多的接觸面積。顯然，在滿足機械強度的條件下，增加預制孔的直徑，減小孔邊距可獲得更大的接觸面積。
[0033]如圖25所示，橫截面為長方形的電力母排，中間設置6個接納聯接柱的預制孔，預制孔圓周到母排邊緣的距離為R，各個孔間的最短距離為R，母排寬度為L6。當采用現有重疊搭接法聯接時，
聯接處的導電面積為
Sl=L6xL5=(7R+6x2R)xL5=19RxL5
而采用聯接柱聯接時，聯接處的導電面積為
S2=6x23tRxL5=123tRxL5
因此，
S2: S1=12jtR: 19R=123t/19^1.983
所以，采用聯接柱搭接的方式可獲得更多的接觸面積。顯然，在滿足機械強度的條件下，增加預制孔的直徑，減小孔邊距可獲得更大的接觸面積。
[0034]因此，本發明公開的聯接柱產生了兩個方面的積極效果，一是增加了接觸壓力，二是大幅度增加了導電面積，在這兩個積極因素的共同作用下，聯接處的溫升大幅度降低，實現了本發明的目的。
[0035]如圖26所示，為了區分母排及聯接端8的各個面，端面5被定義為以母排(或者聯接端8)的厚度和寬度組成的面，即圖16中標識5的面。正面和背面被定義為以母排(或者聯接端8)的寬度和長度組成的面，即圖中標識3、4的面，3為正面，4為背面。
[0036]如圖21所示，第二柱狀部2的內部同軸設置有第二貫穿孔7，第一柱狀部6具有中空結構，第二柱狀部2貫穿第一柱狀部I，第一柱狀部I的外柱面徑向設置第一貫穿孔6，第一貫穿孔6和第二貫穿孔7連通，第一貫穿孔6位于第一柱狀部I的軸向中部。
[0037]由于貫穿孔6、7的設置，使得聯接柱在插入聯接端8的預制孔的過程中，預制孔內的空氣可以順利地從第二貫穿孔7排出，進而使得聯接柱可以順利地裝配到位，當電力母排套入已經安裝好的聯接柱時，電力母排的預制孔中的空氣可以順利地通過第二貫穿孔7從第一貫穿孔6排出，進而使得第二母排可以順利的裝配到位。
[0038]實施例二
如圖9和圖10所示，是一種現有電力開關用的一體式靜觸頭，其包括與動觸頭配合的觸頭端9、與電力母排配合的聯接端8，觸頭端9與聯接端8連續且為一體，聯接端8設置有用于安裝電力母排的安裝孔，觸頭端9設置有與滾柱式動觸頭插接式配合的斜面。
[0039]如圖11和圖12所示，現有電力開關用的一體式靜觸頭的聯接端8與電力母排的聯接方式，采用的聯接方式是重疊搭接方式，將電力母排和聯接端8重疊一定長度后，再用螺栓和螺母將二者緊固，這樣的聯接方式被定義為搭接。
[0040]如圖13和圖14所不，本實施例二公開的一種電力開關用的一體式靜觸頭，其包括與動觸頭配合的觸頭端9、與電力母排配合的聯接端8，觸頭端9與聯接端8連續且為一體，聯接端8設置有用于安裝電力母排的安裝孔，觸頭端9設置有與滾柱式動觸頭插接式配合的斜面。聯接端8設置有聯接柱，聯接柱部分嵌入聯接端8且與聯接端8過盈配合，嵌入長度為聯接柱長度的一半，聯接柱的下半部嵌入聯接端8，聯接端8正面的銷釘將聯接柱與聯接端8 二者緊固聯接。
[0041]如圖15和圖16所示，將電力母排上的預制孔套入聯接端8上的聯接柱，電力母排與聯接柱過盈配合，電力母排的端面與聯接端8的端面貼合，電力母排正面的銷釘將聯接柱與電力母排二者緊固聯接，這樣的聯接方式被定義為對接。
[0042]如圖17所示，是現有電力母排搭接方式與本實施例二公開的電力母排對接方式的尺寸對比圖，左半部為現有電力開關用的一體式靜觸頭的聯接端8與電力母排的搭接方式，右半部為本實施例二公開的電力開關用的一體式靜觸頭的聯接端8與電力母排的對接方式。為了增強兩種聯接方式的對比效果，本實施例二公開的聯接方式直接設置在現有聯接方式的右方，圖中的虛線僅僅為了體現左右母排的厚度相等，不代表左右母排的物理聯接方式。圖中下方的實線代表安全線，用以評估安全距離(電氣間隙或者相對地距離)。兩種聯接方式的的搭接長度一樣，都為L5，體現為:現有聯接方式下的電力母排與聯接端8的重疊長度為L5，本實施例二公開的聯接方式下的聯接柱的長度也為L5。兩種聯接方式帶來的直觀改變就是相關尺寸的明顯變化，LI是現有聯接方式下的電氣間隙或者相對地距離，L2是本實施例二公開的聯接方式下的電氣間隙或者相對地距離，L3是現有聯接方式下的聯接處占用寬度，L4是本發明公開的聯接方式下的聯接處占用寬度。從圖中可以直觀地看出:L2明顯大于LI，增加的尺寸大約為螺母的高度加螺栓尾部突出螺母的高度。L4明顯小于L3，減小的尺寸大約為母排厚度加螺栓頭部高度加螺母高度加螺栓尾部突出螺母的高度。因此，對電力設備有利的因素(電氣間隙或者相對地距離或者安全距離)得到了提高，而對電力設備不利的因素(聯接處占用空間)得到了減少。
[0043]實施例三
將實施例一或實施例二中的第一柱狀部I的材質更改為銅合金，第二柱狀部2的材質更改為鋁合金，由于合金的硬度相對高些，可先將第二柱狀部2在低溫環境(5度)下保存一段時間(5分鐘)，而第一柱狀部I在高溫環境(80度)下保存一段時間(5分鐘)，借助熱脹冷縮效應，可使第一柱狀部I的內徑略微變大，而第一柱狀部I的外徑略微變小，進而方便地將第二柱狀部2裝配到第一柱狀部I中，待裝配好的聯接柱恢復常溫后，第一柱狀部I和第二柱狀部2即可實現過盈配合。本發明公開的聯接柱的直徑和長度具有不同尺寸規格，以適應不同母排尺寸或者聯接端8尺寸的需要。
【主權項】
1.一種電力開關用的一體式靜觸頭，其包括與動觸頭配合的觸頭端(9)、與電力母排配合的聯接端(8)，觸頭端(9 )與聯接端(8 )連續且為一體;其特征在于，聯接端(8 )設置有聯接柱，聯接柱部分嵌入聯接端(8)且與聯接端(8)過盈配合，聯接柱設置有與電力母排過盈配合的導電的第一柱狀部(1)，第一柱狀部(I)同軸設置具有導電性的第二柱狀部(2)，第一柱狀部(I)和第二柱狀部(2)過盈配合，第二柱狀部(2)位于第一柱狀部(I)內部，第二柱狀部(2)的熱脹系數大于第一柱狀部(I)的熱脹系數。2.根據權利要求1所述的一種電力開關用的一體式靜觸頭，其特征在于，所述的第二柱狀部(2)的電阻率大于第一柱狀部(I)的電阻率。3.根據權利要求2所述的一種電力開關用的一體式靜觸頭，其特征在于，所述的第二柱狀部(2)的材質為鋁或者鋁合金，第一柱狀部(I)的材質為銅或者銅合金。4.根據權利要求1所述的一種電力開關用的一體式靜觸頭，其特征在于，所述的第二柱狀部(2)的外徑與第一柱狀部(I)的外徑的比值為0.5-0.8。5.根據權利要求4所述的一種電力開關用的一體式靜觸頭，其特征在于，第二柱狀部(2)具有實心結構，第一柱狀部(I)具有中空結構，第二柱狀部(2)貫穿第一柱狀部(I)。6.根據權利要求4所述的一種電力開關用的一體式靜觸頭，其特征在于，聯接柱內部同軸設置有第二貫穿孔(7)，聯接柱的外柱面徑向設置第一貫穿孔(6)，第一貫穿孔(7)和第二貫穿孔(6)連通，第一貫穿孔(6)位于聯接柱的軸向中部。
【文檔編號】H01H1/58GK105931869SQ201610399694
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月7日
【發明人】不公告發明人
【申請人】龔清松