专利名称：电源电路开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源电路开关，并特别具体涉及经改变施加于构成该电源电路开关滑动构件上和滑动导电部件上的润滑脂，获得性能改进的电源电路开关。
与低压、低电流电源电路相比，高压、高电流电源电路中，开关电源电路时由触点接触／分离引起的物理冲击和／或电阻相当大。所以，开关高压／高电流电源电路的电源电路开关一般配备高压充电单元，该单元配备有实际上操作电源电路开关的真空阀(真空断续器)及用于机械操作此真空阀的操作机构。
真空阀具有一对触点(电极)；通过接触／分离这些触点，影响与其连接的电源电路的开关状态。操作机构进行作用于触点上的机械往复动作以便引起触点接触／分离。该操作机构含滑动元件例如用于引起往复动作的轴承；将起润滑作用的润滑脂施加到该滑动元件上以便保持光滑动作并防止磨损。
另外，给电源电路开关提供用于和主电路产生电连接的导电部件；该导电部件中也有滑动动作以使得电源电路开关导体和主电路导体的接触／分离。这些部分也施加润滑脂。
这些滑动部分使用的传统润滑脂一般采用含脲-基增稠剂并以矿物油作基油的润滑脂。
然而，使用传统润滑脂时，由于经过多年退化造成固体化或变稠(滑动条件恶化)，瞬间操作性能受到不利影响且滑动元件有可能不可操作；因此，需定期维修润滑脂。
另外，电源电路开关中，由于高压和高电流生热，滑动元件可能被置于高温条件下。这种情况下，传统润滑脂因高温条件下耐久性差而容易变质。因此，这造成以下缺点，在导电部件等的滑动件中，因润滑脂固体化而使导体的接触电阻增加，造成局部发热增加，引起功率损耗变大。
因此，本发明的目的之一是提供优异的长期可靠的新电源电路开关，这是通过在电源电路开关中使用多年变质性能方面得到改进的润滑脂，将导电部件的接触电阻降低到低水平而减少功率损耗，并提高电源电路开关的长期操作可靠性而实现的。
为了达到上述目的，本发明的电源电路开关包括驱动触点接触／分离的操作机构，和使这些触点与主电路在受到接触压力时形成电连接的滑动导电部件，将润滑脂施加到该操作机构的机械滑动部件上以及该滑动导电部件上，其中该润滑脂具有作为基油的至少一种合成油，该合成油40℃时动态粘度为30-500mm2／s，且选自聚α-烯烃、聚α-烯烃氢化物和二烷基二苯基醚，并含有5-30质量％的脲化合物增稠剂。
当结合附图时，参照以下详细描述，会更易得出并更全面、更好地理解本发明及其许多优点。这些附图中
图1是本发明电源电路开关的原理图；图2是说明断路状态下电源电路开关的简图，用于解释图1电源电路开关的操作机构；图3是说明通路状态下电源电路开关的简图，用于解释图1电源电路开关的操作机构；图4是说明图1电源电路开关导电部件断开状态的简图。
图5是用于解释图4中导电部件导体连接的简图。
参照附图，其中，在所有这几张图中相同附图标记数字均指相同或相应的部件，更具体到其中的附图1，将描述本发明的一个实施方案。
首先，将描述电源电路开关中采用的本发明润滑脂。
本发明电源电路开关滑动部件上采用的润滑脂含有作为基油的至少一种类型合成油，该油选自聚α-烯烃、聚α-烯烃氢化物和二烷基二苯基醚，并含有5-30质量％的脲化合物增稠剂。
因为其优异的热稳定性，作为电源电路开关润滑脂组分期望以选自聚α-烯烃、聚α-烯烃氢化物和二烷基二苯基醚的至少一种合成油作为基油。作为前述聚α-烯烃和聚α-烯烃氢化物中的α-烯烃，优选采用碳原子数为8-12，可为直链或支链的α-烯烃。甚至更优选采用碳原子数为8-12的直链α-烯烃，可举的具体实例包括1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一碳烯和1-十二碳烯以及它们的混合物。
作为所用聚α-烯烃氢化物的优选实例，可涉及以下通式(1)代表的化合物。 其中，在该通式中R1代表碳原子数为6-10的直链或支链烷基，且n代表3-8的整数。
作为聚α-烯烃氢化物的进一步优选实例，可以涉及直链α-烯烃齐聚物，其中式(1)的R1为直链己基、直链庚基、直链辛基、直链壬基或直链癸基等。
另外，作为基油的二烷基二苯基醚，其优选实例可涉及由以下通式(2)所代表的化合物 该式中，R2、R3和R4中之一为氢原子而其余两个为碳原子数为8-20的烷基；这些烷基可相同或不同，并可为直链或支链。
作为式(2)的化学复合物(即化合物)的烷基，其实例可涉及辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基或二十烷基等(这些烷基可为直链或支链的)；具有这些烷基的化合物中，其中烷基碳原子数为12-14的化合物是特别优选的。
40℃时，此基油的动态粘度为至少30mm2／s，并且不超过500mm2／s。如果40℃时该动态粘度小于30mm2／s，高温条件下经受滑动的能力不足，而如果高于500mm2／s，接触电阻变大，从而不能得到满意的滑动性能。优选40℃时使用的基油的动态粘度至少为40mm2／s，但不大于450mm2／s。
本发明中构成润滑脂增稠剂的脲化合物其具体实例为双脲化合物、三脲化合物、四脲化合物、聚脲化合物或其混合物。其中，最优选的是双脲化合物，这类化合物中用以下通式(3)代表的是优选的；可使用单一化合物或混合物。
R5-NHCONH-R6-NHCONH-R7(3)该式中，R6表示二价烃基，且R5和R7是碳原子数分别为6-20的烃基而且可以相同或不同。
以上式(3)中R6优选为碳原子数6-20的二价烃基，并特别优选碳原子数6-15的二价烃基。可涉及的二价烃基实例包括直链或支链亚烷基、直链或支链亚烯基、环亚烷基和芳香基团。作为R6的具体实例，可涉及亚乙基、2，2-二甲基-4-甲基亚己基(hexylene)以及下式(4)-(13)代表的基团；其中，特别优选式(7)、(8)代表的基团。
在通式(3)中R5和R7代表碳原子数分别为6-20的烃基，优选8-18的烃基；作为甚至更优选的实例，可涉及直链或支链烷基、直链或支链链烯基、环烷基、烷基环烷基、芳基、烷芳基或芳烷基等。具体地，作为R5和R7，这里可涉及直链或支链烷基例如己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基或二十烷基；直链或支链链烯基例如己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一烯基、十二烯基、十三烯基、十四烯基、十五烯基、十六烯基、十七烯基、十八烯基、十九烯基或二十烯基；环己基；烷基环烷基例如甲基环己基、二甲基环己基、乙基环己基、二乙基环己基、丙基环己基、异丙基环己基1-甲基-3-丙基环己基、丁基环己基、戊基环己基、戊基甲基环己基、己基环己基、庚基环己基、辛基环己基、壬基环己基、癸基环己基、十一烷基环己基、十二烷基环己基、十三烷基环己基或十四烷基环己基；芳基例如苯基或萘基；烷芳基例如甲苯甲酰基、乙苯基、二甲苯基、丙苯基、异丙苯基、甲萘基、乙萘基、二甲基萘基或丙基萘基；或芳烷基例如苄基、甲苄基、或乙苄基；其中特别合适的是环己基、十八基和甲苯甲酰基。
可采用任何需要的方法制造通式(3)所示双脲化合物，并且例如通过让通式OCN-R6-NCO代表的二异氰酸酯与通式R5-NH2代表的氨基化合物和通式R7-NH2代表的氨基化合物在10-200℃的基油中反应，可获得这些化合物。上述二异氰酸酯和胺化合物的R5、R6和R7基团和前述通式(3)化合物的R5、R6和R7含义相同。
至于构成增稠剂的脲化合物的含量比，以该润滑脂的总量计，下限为5质量％，且上限为30质量％，优选6-20质量％。如果增稠剂的含量比小于5质量％，其作为增稠剂的效果小，从而不能获得足够稠的润滑脂；另一方面，如果该含量比大于30质量％，润滑脂会太硬，导致它不能呈现足够的滑动性能。
只要不损害本发明润滑脂的性能，其可按照要求含至少一种添加剂，该添加剂选自固体润滑剂、耐特压剂、抗氧化剂、油性改进剂、防锈剂或粘度指数改进剂，以进一步提高该润滑脂的性能。当包括固体润滑剂时，可采用任何所需的含量，但优选以该润滑脂组合物总量计，该含量为0．05-10．0质量％，且甚至更优选0．1-5．0质量％。
作为固体润滑剂，可采用例如石墨、氟化石墨、氮化硼、聚四氟乙烯、二硫化钼和硫化锑，或者碱(土)金属硼酸盐。
作为耐特压剂，可以涉及例如有机锌化合物诸如二烷基二硫代磷酸锌、二芳基二硫代磷酸锌、或锌的二烷基二硫代氨基甲酸盐；有机钼化合物诸如二烷基二硫代磷酸钼、二芳基二硫代磷酸钼、或钼的二烷基二硫代氨基甲酸盐；硫代氨基甲酰化合物以及磷酸盐或亚磷酸盐。当包括耐特压剂时，可采用任何所需的含量，但优选以该润滑脂组合物总量计，该含量为0．05-10．0质量％，且甚至更优选0．1-7．0质量％。
作为抗氧化剂，可以涉及例如酚化合物诸如2，6-二-叔丁基苯酚或2，6-二-叔丁基-对-甲酚，氨基化合物诸如二烷基二苯基胺、苯基-α-萘基胺或对-烷基苯基-α-萘基胺；硫化合物；或吩噻嗪化合物。当包括抗氧化剂时，可采用任何所需的含量，但优选以该润滑脂组合物总量计，该含量为0．05-15．0质量％，且甚至更优选0．5-10．0质量％。
作为油性改进剂，可涉及例如胺诸如十二胺、十四胺、十六胺、十八胺或十八碳烯胺；高级醇诸如十二醇、十四醇、十六醇、十八醇或十八碳烯醇；高级脂肪酸诸如十二酸、十四酸、十六酸、十八酸或油酸；脂肪酸酯诸如十二酸甲酯、十四酸甲酯、十六酸甲酯、十八酸甲酯或油酸甲酯；酰胺诸如十二烷基酰胺、十四烷基酰胺、十六烷基酰胺、十八烷基酰胺或油酰胺；或者油类和脂肪。当包括油性改进剂时，可采用任何所需的含量，但优选以该润滑脂组合物总量计，该含量为0．05-10．0质量％，且甚至更优选0．1-7．0质量％。
作为防锈剂，可涉及例如金属皂；多元醇醇的偏酯诸如脱水山梨醇脂肪酸酯；胺类；磷酸或磷酸盐。当包括防锈剂时，可采用任何所需的含量，但优选以该润滑脂组合物总量计，该含量为0．05-10．0质量％，且甚至更优选0．1-7．0质量％。
作为粘度指数改进剂，可涉及例如聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯或聚苯乙烯。当包括粘度指数改进剂时，可采用任何所需的含量，但优选以该润滑脂组合物总量计，该含量为0．05-15．0质量％，且甚至更优选0．1-10．0质量％。
在图1至图5中举例说明本发明电源电路开关的实施例，其中将上述润滑脂施加到滑动部件上。在图1至图5中，标记相同参考数字的元件或部件是指相同的元件或相同的部件。
图1中显示的电源电路开关具有典型的真空电路断路器结构。如图1所示，操作机构10布置在左侧，在其对面即右侧布置主要由真空阀(真空断续器)11构成的高压充电单元12。如此安排使得通过操作操作机构10驱动真空阀11中一对触点中一个(即可移动电极13)产生接触／分离造成电源电路断开／闭合。
现在参照图2和图3描述开关操作，这些图简要说明了图1的电源电路开关的操作机理。
首先，当在图2的断开电路条件下使用闭合指令时，闭合线圈14被激活，作为对其响应，电枢杆15(可动铁心)15向下推动辊16，致使一端与辊16衔接的连杆17被向下推动打开弹簧25。连杆17的另一端与主轴18的转子衔接，这样主轴18以反时针方向旋转。通过主轴18的转动，将驱动杠杆21的一端向下推动，该杠杆与具有接触压力弹簧19的连杆20衔接。从而驱动杠杆21绕杠杆支点22按反时针方向转动，从而推动真空阀11的可移动电极13，该电极与驱动杠杆21的另一端(向上的一端)连接；从而将真空阀11置于图3所示的闭合电路状态下，完成闭合动作。
接着，当在图3的闭合电路条件下使用断开电路指令时，部分为半月形截面形式的绊轴23在脱扣线圈(未示出)的作用下顺时针方向旋转。从而绊轴23对连杆24的约束被解除，使连杆24旋转并松开止逆状态的连杆17，结果打开的弹簧25将连杆17拉回，使主轴18顺时针方向旋转。随后的动作与上述电路闭合的动作相反向下驱动真空阀的可移动电极13，产生图2所示的断开电路状态，由此完成断开动作。
向执行上述动作的操作机构的滑动部件均匀施加润滑脂薄层，这些滑动部件例如举例为置于主轴18末端的轴承以及滑动约束部件例如连杆17和销钉26。从而防止滑动部件的磨损，并保持操作顺畅。
在开关和电源电路(即该主电路)的连接中，一般采用容纳于金属密封配电盘中的电路断路器，通过将电源电路开关的分配单元与配电盘侧面上的主电路导体28连接，形成电源电路开关和主电路的电连接。如图1所示，电源电路开关的导电部分具有指状部件27；如图4所示，导电部分的指状部件27被置于断开状态是通过将其与配电盘侧面的主电路导体28分离实现的，以致如图5所示将导体28插入指状部件27中，则使导体28与指状部件27中的导体相接触，造成导电状态。通常，在导电状态下使用电源电路开关，但在备用情况下，电源电路开关被置于断开状态。当将导体28插入指状部件27中，导电部件28滑过指状部件27的内表面，这样，通过向该滑动部分施加润滑脂获得光滑的滑动，并在连接后，在导体28和指状部件27的导体之间保持稳定传导。另外，由于该润滑脂即使在电流通过导致的温度升高下也不易变质，滑动性能得以保持，这样，可防止导体之间的接触电阻增加。
以下用实施例和对比例进一步详述本发明，但本发明不限于此。
(实施例1至2及对比例1)在这些实施例中，用示于表1的二苯甲烷-4，4’-二异氰酸酯和环己胺作增稠剂原料，并与基油一起制备润滑脂，该润滑脂含有比例见表1的基油、作为增稠剂的双脲化合物(3)，其中R5和R7为环己基而R5为前述通式(8)的基团。构成基油的二烷基二苯基醚是通式(2)所代表化合物的混合物，其中，R2、R3和R4中之一为氢原子而其余两个为碳原子数为12-14的烷基；该聚α-烯烃氢化物是通式(1)所代表化合物的混合物，其中，R1为正辛基，其平均聚合度(n的平均值)为6。如下进行制备操作。
首先，将分别示于表1的二苯甲烷-4，4’-二异氰酸酯和环己胺加入基油中并加热至熔化，制备它们各自和基油的混合物。接着，通过掺混这些混合物，得到凝胶状的混合物，以致获得表1所示的组成比。通过辊式粉碎机(其中所得的凝胶状混合物是于室温制备的)加工使二异氰酸酯和环己胺反应制备双脲化合物(3)，从而获得上述润滑脂。
将该润滑脂的薄层施加到铜片上，并插入110℃的恒温器(恒温箱)中，不同温度时的蒸发量示于表1，测定羰基光吸收和粘度。测量结果示于表1和图6-8。
表1实施例1实施例2 对比例1组成(质量％)基油二烷基二苯基醚 75 40-聚α-烯烃- 40-溶剂精制矿物油 - -78增稠剂 15 1012其它添加剂抗氧化剂(苯基-α-萘胺) 10 8 10防锈剂(脱水山梨醇脂肪酸酯) - 2 -基油粘度(mm2／s，@40℃) 100 200 500增稠剂原料(摩尔比)二苯甲烷-4，4’-二异氰酸酯 1 1 1环己胺 2 2 2平均膜厚度(mm)0．127 0．1470．135蒸发量(质量％)oh 0 0 01000h 7．884 8．6627．6292000h 9．736 10．9511．503000h 11．07 12．6414．354000h 12．84 14．5917．025000h 14．53 16．8818．726000h 16．46 18．9819．977000h 17．83 20．9220．938000h 19．42 22．5122．319000h 20．91 23．9023．1510000h23．31 25．9724．49羰基光吸收0h0．023 0．0170．0251000h 0．026 0．0280．392000h 0．057 0．0760．523000h 0．052 0．038未测定4000h 0．085 0．110 -5000h 0．083 0．081 -6000h 0．095 0．080 -7000h 0．145 0．102 -8000h 0．174 0．121 -9000h 0．221 0．195 -10000h0．223 0．180 -稠度0h 317317 3431000h 377420 2312000h 403403 固体化3000h 394420-4000h 368386-5000h 351377-6000h 334343-7000h 291325-8000h 274282-9000h 256265-10000h 205231-
如可从表1薄膜试验结果看出的那样，对比例1润滑脂的情形中(其中采用矿物油作基油)，羰基光吸收极快地增加，且该润滑脂固体化，以致不允许滑动。与此对照，实施例1和2的本发明润滑脂经过很长时间不固化并且稠度变化量减小。当用本发明实施例2的润滑脂与对比例1基油是矿物油的传统润滑脂作为电源电路开关滑动部件的润滑脂时，用表1所示铜片薄膜试验(110℃)的结果，经如下计算获得它们的寿命，并进行比较。假定电源电路开关使用的环境温度是40℃并且通电期间容纳该开关的盒子中温度升高为15℃，按以下条件推断寿命使用温度55℃(40℃+15℃)，显示润滑脂软化度的极限稠度200。
(1)在110℃下达到极限稠度200所需的时间(耐久时间)L110A(实施例2)和L110B(对比例1)是用表1中时间为10000小时(实施例2)和1000小时(对比例1)时的稠度通过近似计算预测出的。
1)实施例2润滑脂的情形L110A=10000h×(317-200)／(317-231)=13605h2)对比例1润滑脂的情形L110B=1000h×(343-200)／(343-231)=1277h(2)使用温度T℃时的耐久寿命LT与110℃时的耐久寿命L110的比率为KT。
KT=LT／L110通常，在含润滑脂的润滑油等情况下，周知的是，当使用温度提高10-15℃，寿命变为1／2，这样，当使用温度改变15℃时，假定润滑脂的寿命减半，上述的比率KT成为下式KT=2(110-T)／15这样当使用温度为55℃时，比率K55为K55=2(110-55)／15=12．7(3)由于使用温度T时的耐久寿命LT为LT=KT×L110，使用温度为55℃时的耐久寿命L55A(实施例2)和L55B(对比例1)如下
1)实施例2的情形下L55A=K55×L110A=12．7×13605h=172783．5h=19．7年耐久寿命约20年2)对比例1的情形下L55B=K55×L110B=12．7×1277h=16217．9h=1．85年耐久寿命约2年如上述，如果推断出常规使用温度水平55℃时润滑脂的耐久寿命，则就对比例1的润滑脂而论，稠度恶化且该润滑脂固化达到低于200的水平大约用2年的时间，而实施例2的润滑脂达到相同的恶化水平大约需20年的时间。
因此，可以说实施例2润滑脂的耐久寿命大约是对比例1润滑脂的10倍。
因此，施加了本发明润滑脂的电源电路开关长期保持高可靠性，并且常规所需润滑的保养周期有可能延长；因此，可提供一种电源电路开关，其可获得用户保养和检修工作方面的劳力节省。
(其它实施方案)按照使用条件例如开关的使用环境和使用目的等的要求，通过在上面实施例1和2中的润滑脂中包含固体润滑剂、耐特压剂、抗氧化剂、油性改进剂、防锈剂和粘度指数改进剂等，可在除上述性能以外进一步改进具体的性能。所以，可提供高度长期可靠的电源电路开关。
如上述，通过按照本发明向电源电路开关的滑动导电部件和操作机构施加润滑脂，可提供电源电路开关，其中在操作机构中润滑脂经过多年的恶化变质，固体化引起的动作性能恶化及发生操作故障的现象得以抑制；而且可提供高可靠性的、有长期稳定导电性的电源电路开关，其中抑制了滑动导电部件中因通电生热造成变质的作用。
虽然上述实施例针对电源电路开关的情形，但是本发明当然能应用于任何具有滑动部件的机械装置。
显然，按照上述教导，本发明可能进行大量另外的改进和改变。因此，应当理解，在所附权利要求的范围内，除本文具体描述的之外，本发明可以其它方式实施。
权利要求
1．一种电源电路开关，其包括驱动触点开／闭的操作机构；一旦收到连接电压就使所述触点和主电路形成电连接的滑动导电部件；和施加到所述操作机构的所述机械滑动部件上和所述滑动导电部件上的润滑脂，其中所述润滑脂具有作为基油的至少一种合成油，该合成油40℃时的动态粘度为30-500mm2／s，且它选自包括聚α-烯烃、聚α-烯烃氢化物和二烷基二苯基醚的组，并含有5-30质量％的脲化合物作为增稠剂。
2．根据权利要求1的电源电路开关，其中所述润滑脂包括固体润滑剂、耐特压剂、抗氧化剂、油性改进剂、防锈剂和粘度指数改进剂中的至少一种。
3．根据权利要求1的电源电路开关，其中在40℃的环境温度下所述润滑脂的动态粘度至少为40mm2／s且小于450mm2／s。
4．根据权利要求1的电源电路开关，其中以所述润滑脂的总量计，所述脲化合物含量比的下限为6质量％，上限为20质量％。
全文摘要
提供驱动触点开/闭的操作机构,和使这些触点与主电路在一收到连接电压时就形成电连接的滑动导电部件;将润滑脂施加到该操作机构的机械滑动部件以及该滑动导电部件上。该润滑脂具有作为基油的至少一种合成油且选自聚α－烯烃和二烷基二苯基醚,并含有5—30质量%的脲化合物增稠剂。40℃时该基油的动态粘度为30—500mm
文档编号C10M119/24GK1291815SQ0012851
公开日2001年4月18日 申请日期2000年9月30日 优先权日1999年9月30日
发明者木下广嗣, 坂本清美, 佐藤公哉, 片冈诚, 大桥淳, 高桥富雄 申请人:株式会社东芝