专利名称：开关机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及在维持高真空的真空容器内具有电路开关单元，并对电源和负载设备间的电路进行开关的开关机构(Switch gear)，特别涉及能防止耐电压性能降低的开关机构。
对电源和负载设备间的电路进行开关的开关机构，在维持高真空的真空容器内具有电路开关单元，并利用在高真空中的高绝缘耐力和优良的消弧能力，稳定地进行电流的遮断。
图5是表示以往的开关机构的纵剖视图。在图中，1是真空容器。真空容器1是利用下部侧盖板3和上部侧盖板4，密闭构成侧部的圆筒状的绝缘管2的两端，使内部保持高真空的容器。
用贯穿真空容器1的内外的状态，将圆柱状的固定导体棒5固定在下部侧盖板3的中央部上，通过金属接合材料7，将圆盘状的、形成与固定导体棒5相同程度的直径的固定接触子6安装在真空容器1的内部的固定导体棒5的上面，并将固定接触子6的上面的边缘部倒棱成防止电场集中的曲面。
通过封装在真空容器1的内侧的伸缩自如的蛇腹形状的波纹管9，向轴方向移动自如地支承通过上部侧盖板4的中央部并贯穿真空容器1的内外的圆柱状的可动导体棒8。用插嵌的状态，将形成与可动导体棒8相同程度的直径的可动接触子10固定在真空容器1的内部的可动导体棒8的下端，其下表面为与固定接触子6相对的圆盘形，并将可动接触子10的下面的边缘部倒棱成防止电场集中的曲面。
因将波纹管9的上端部气体密地封装在真空容器1的上部侧盖板4上，覆盖可动导体棒8，将下端部气密地封装在使可动导体棒8的下部露出适当长度程度的位置上，伴随着向可动导体棒8的轴方向的直线移动进行伸缩，所以能保持真空容器1的气密性。
将波纹管9覆盖在有底圆筒状的、用不锈钢等低导电率材料形成的波纹管盖13的底面和侧部上，保护由于来自发生在固定接触子6和可动接触子10之间的电弧的金属蒸汽。将波纹管盖13的底面接触在波纹管9的下端，并由贯穿底面中心的可动导体棒8进行支承。并且，使波纹管盖13的侧部的长度成为在可动导体棒8向上方移动的场合不与上部盖板4接触。
在这样形成的以往的开关机构中，固定接触子6的上面和可动接触子10的下面为相对的位置，在可动导体棒8向下方移动的场合，可动接触子10与固定接触子6接触，开关机构成为闭极状态。此外，在使从闭极状态成为开极状态的可动导体棒8向上方反向分开的直线移动而遮断电流时，在固定接触子6和可动接触子10之间发生电弧，消弧后成为开极状态。
但是，在以往的开关机构中，由于在遮断电流时在固定接触子6和可动接触子10之间发生的电弧，固定接触子6和可动接触子10的接触表面损耗，该接触表面粗糙会产生尖部。
此外，在接触表面粗糙的状态闭极通电的场合，因为有尖部，所以固定接触子6和可动接触子10的接触部的电阻值增高，因此，发生高热使接触部熔化，在然后开极时，会进一步使接触表面粗糙并产生尖部。
在从这样做成的固定接触子6和可动接触子10突出的尖部上，因为电场集中，所以会发生耐电压性能降低的问题。
此外，因由于电场集中而使电弧的端部容易停住，所以有引起局部损耗并进一步重复使接触表面粗糙的恶性循环的问题。
本发明鉴于前述问题，其目的在于，借助于在固定接触子和可动接触子的周围包括由各固定接触子或者可动接触子突出的电场衰减构件，提供能防止耐电压性能降低的开关机构。
此外，本发明目的还在于，借助于在固定接触子侧包括具有比固定接触子直径大的圆盘状的、夹在固定接触子和固定导体棒之间的电场衰减构件，在可动接触子侧包括具有比可动接触子和可动接触棒直径大的圆筒状的、配置在可动接触子和可动导体棒周围的电场衰减构件，因能例如与波纹管盖兼用，所以与以往的开关机构相比，能不增加构件的个数地提供能防止耐电压性能降低的开关机构。
与第1发明相关的开关机构，包括固定接触子，与所述固定接触子接触、分开的可动接触子，从所述固定接触子侧向所述可动接触子侧突出的第1电场衰减构件，和从所述可动接触子侧向所述固定接触子侧突出的第2电场衰减构件。
与第2发明相关的开关机构，是在与第1发明相关的开关机构中，
所述第1电场衰减构件由所述固定接触子向所述可动接触子侧突出，所述第2电场衰减构件配置在所述可动接触子的周围，在所述可动接触子在分开位置的场合，由所述可动接触子向所述固定接触子侧突出。
第1发明和第2发明的开关机构，借助于在固定接触子和可动接触子的周围包括由各固定接触子或者可动接触子突出的电场衰减构件，即使固定接触子和(或者)可动接触子的接触表面粗糙会产生尖部的场合，也能衰减向各尖部的电场的集中，能防止耐电压性能的降低。
与第3发明相关的开关机构，是在与第1发明相关的开关机构中，所述固定接触子具有圆盘状，所述第1电场衰减构件为具有比所述固定接触子直径大的圆盘状或者环状，固定在所述固定接触子上，所述固定接触子的周围的部分，由所述固定接触子侧向所述可动接触子侧突出，具有比所述可动接触子直径大的圆筒状并配置在所述可动接触子周围，所述可动接触子在分开位置的场合具有由所述可动接触子向所述固定接触子侧突出的部分。
与第4发明相关的开关机构，是在与第1发明相关的开关机构中，还包括收装所述固定接触子、所述可动接触子、所述第1电场衰减构件和所述第2电场衰减构件的容器。
第3发明的开关机构，借助于在固定接触子侧包括具有比固定接触子直径大的圆盘状的、夹在固定接触子和固定导体棒之间的电场衰减构件，在可动接触子侧包括具有比可动接触子和可动接触棒直径大的圆筒状的、配置在可动接触子和可动导体棒周围的电场衰减构件，因能变形或者代替以往的开关机构、例如波纹管盖，所以能不增加构件的个数，即使在固定接触子和(或者)可动接触子的表面粗糙会产生尖部的场合，也能衰减向各尖部的电场的集中，防止耐电压性能的降低。
此外，使可动接触子直线状地移动为佳。
图1是表示实施形态1的开关机构的开极状态的纵剖视图。
图2是表示实施形态1的开关机构的闭极状态的纵剖视图。
图3是表示对本发明和以往的开关机构进行模拟的结果的图形。
图4是表示实施形态2的开关机构的开极状态的纵剖视图。
图5是表示以往的开关机构的纵剖视图。
下面，参照附图对实施本发明的实施形态进行说明。
实施形态1图1和图2是表示本发明实施形态1的开关机构的纵剖视图，图1表示开极状态，图2表示闭极状态。在图中，1是真空容器，真空容器1是利用下部侧盖板3和上部侧盖板4，密闭构成侧部的圆筒状的绝缘管2的两端，使内部保持高真空的容器。
用贯穿真空容器1的内外的状态，将圆柱状的固定导体棒5固定在下部侧盖板3的中央部上，使真空容器1的内部的固定导体棒5的上部的直径比其它部分大。
通过中央部为凹坑的圆盘状的、形成与固定导体棒5的上部的直径相同的金属接合材料7，将圆盘状的、形成比固定导体棒5的上部的直径小的直径的固定接触子6，安装在固定导体棒5的上面的中央部上，将固定接触子6的上面的边缘部倒棱成防止电场集中的曲面。
此外，由固定接触子6向上方突出，形成固定接触子6的周围、即金属接合材料7的边缘部，成为将固定接触子6埋设在金属接合材料7的凹坑的中央部上的状态。此外，将向金属接合材料7的上方突出的边缘部也倒棱成防止电场集中的曲面。
这样，因金属接合材料7剖面是凹状，所以能衰减向埋设的固定接触子6附近的电场集中。
通过封装在真空容器1的内侧的伸缩自如的蛇腹形状的波纹管9，向轴方向移动自如地支承通过上部侧盖板4的中央部并贯穿真空容器1的内外的圆柱状的可动导体棒8。用插嵌的状态，形成与可动导体棒8相同程度的直径的可动接触子10固定在真空容器1的内部的可动导体棒8的下端，并将可动接触子10的下面的边缘部倒棱成防止电场集中的曲面。
因将波纹管9的上端部气密地封装在真空容器1的上部侧盖板4上，覆盖可动导体棒8，将下端部气密地封装在使可动导体棒8的下部露出适当长度程度的位置上，随着可动导体棒8的轴方向的直线移动进行伸缩，所以能保持真空容器1的气密性。
在波纹管9的周围，配设具有不与波纹管9接触的直径的圆筒状的电场衰减屏蔽11，使其上端固定在上部侧盖板4上，电场衰减屏蔽11的下端，内法兰盘状地向内侧弯曲。这样，电场衰减屏蔽11的下端成为在中心部具有开口部的面状，并且比可动导体棒8和可动接触子10的直径稍大地形成开口部的直径，使开口部的前端向上方弯曲，以防止电场集中。
并且，在可动导体棒8在可动区域的上限的场合，形成电场衰减屏蔽11的侧壁，其长度使由可动接触子10向固定接触子6侧成出突出的状态。
此外，用不锈钢等低导电率材料，利用挤压等加工方法，形成电场衰减屏蔽11的弯曲部位便成为防止电场集中的曲面。
此外，因电场缓和屏蔽11与以往的开关机构的波纹管盖13相同，具备保护不受来自由电弧发生的金属蒸汽影响的功能，所以利用电场衰减屏蔽11而不用波纹管盖13，并不增加构件个数。
在这样形成的本发明的开关机构中，因为配置成固定接触子6的上面和可动接触子10的下面相对，所以在可动导体棒8向下方移动的场合，可动接触子10和固定接触子6接触，成为闭极状态。此外，在使从闭极状态成为开极状态的可动导体棒8向上方反向分开的直线移动而遮断电流时，在固定接触子6和可动接触子10之间发生电弧，消弧后成为开极状态。
此外，在可动导体棒8在可动区域的上限的场合，固定接触子6和可动接触子10之间的接点间的距离d1比金属接合材料7的上端和电场衰减屏蔽11的下端之间的距离d2长。此外，在遮断电流时，在固定接触子6和可动接触子10之间发生电弧，并且利用由于通电而发生的热所带来的固定接触子6和可动接触子10的接触部的熔合，即使在表面粗糙产生尖部的场合，固定接触子6和可动接触子10的各尖部间的距离也不会比金属接合材料7的突出端和电场衰减屏蔽11的另一端侧之间的距离d2短。因此，能衰减向各尖部的电场的集中，使各接触子间的电场分布均匀。
下面，对模拟的结果进行说明。图3是表示对本发明和以往的开关机构进行模拟的结果的曲线图形，以以往的开关机构的接触表面粗糙的接触子的端部附近的计算电场为100％，对将电压施加在纵坐标轴上时的计算电场进行绘图。
图中△表示接触表面粗糙的接触子的端部附近的计算电场，包括电场衰减屏蔽的本发明的开关机构的计算电场，为不包括电场衰减屏蔽的以往的开关机构的计算电场的50％。
图中○表示接触表面粗糙的接触子的中心部附近的计算电场，包括电场衰减屏蔽的本发明的开关机构的计算电场，为不包括电场衰减屏蔽的以往的开关机构的计算电场的70％。
示出了计算电场值越小耐电压性能越高，这样模拟接触表面粗糙的状态的模拟结果说明本发明的开关机构比以往的开关机构耐电压性能好。
实施形态2图4是表示本发明实施形态2的开关机构的开极状态的纵剖视图。实施形态2使固定导体棒5的直径为一定，设置具有比固定接触子6直径大的圆盘状的固定导体棒侧电场衰减屏蔽12，代替用于埋设固定接触子6的金属接合材料7。
固定导体棒侧电场衰减屏蔽12同心地夹在固定导体棒5的上面和固定接触子6的下面，因由固定接触子6突出到可动接触子8侧以便形成固定接触子6的周围、即固定导体棒侧电场衰减屏蔽12的边缘部，所以成为将固定接触子6埋设在固定导体棒侧电场衰减屏蔽12的中央部的凹部的状态。
此外，用不锈钢等低导电率材料，利用挤压等加工方法，形成固定导体棒侧电场衰减屏蔽12，使形成弯曲部位和最边缘部分形成为曲面，以防止电场集中。
在这样形成的本发明的实施形态2中，借助于设置能较简单地作成的固定导体棒侧电场衰减屏蔽12，能将固定导体棒5做成容易成形的直径固定的形状。
此外，对应于实施形态1的构件，附以相同的标号并省略其说明。
如前所述，在与本发明相关的开关机构中，借助于在固定接触子和可动接触子的周围包括由各固定接触子或者可动接触子突出的电场衰减构件，即使固定接触子和(或者)可动接触子的表面粗糙会产生尖部的场合，也能达到衰减向各尖部的电场的集中，防止耐电压性能的降低的优良效果。
此外，在与本发明相关的开关机构中，借助于在固定接触子侧包括具有比固定接触子直径大的圆盘状的、夹在固定接触子和固定导体棒之间的电场衰减构件，在可动接触子侧包括具有比可动接触子和可动接触棒直径大的圆筒状的、配置在可动接触子和可动导体棒周围的电场衰减构件，因能变形或者代替以往的开关机构，所以能不增加构件的个数，即使在固定接触子和(或者)可动接触子的表面粗糙会产生尖部的场合，也能达到衰减向各尖部的电场的集中，防止耐电压性能的降低等的优良的效果。
权利要求
1.一种开关机构，其特征在于，包括固定接触子，与所述固定接触子接触、分开的可动接触子，从所述固定接触子侧向所述可动接触子侧突出的第1电场衰减构件，和从所述可动接触子侧向所述固定接触子侧突出的第2电场衰减构件。
2.如权利要求1所述的开关机构，其特征在于，所述第1电场衰减构件由所述固定接触子向所述可动接触子侧突出，所述第2电场衰减构件配置在所述可动接触子的周围，在所述可动接触子在分开位置的场合，由所述可动接触子向所述固定接触子侧突出。
3.如权利要求1所述的开关机构，其特征在于，所述固定接触子具有圆盘状，所述第1电场衰减构件为具有比所述固定接触子直径大的圆盘状或者环状，固定在所述固定接触子上，所述固定接触子的周围的部分，由所述固定接触子侧向所述可动接触子侧突出，具有比所述可动接触子直径大的圆筒状并配置在所述可动接触子周围，所述可动接触子在分开位置的场合具有由所述可动接触子向所述固定接触子侧突出的部分。
4.如权利要求1所述的开关机构，其特征在于，还包括收装所述固定接触子、所述可动接触子、所述第1电场衰减构件和所述第2电场衰减构件的容器。
全文摘要
本发明揭示一种开关机构,包括圆盘状的固定接触子(6),与圆盘状的固定接触子接触、分开的可动接触子(10),配置在固定接触子(6)周围的、固定接触子(6)周围部分由固定接触子(6)突出到可动接触子(10)侧的电场衰减构件(7),配置在可动接触子(10)周围的、在可动接触子(10)在分开位置的场合具有由可动接触子(10)突出到固定接触子(6)侧的部分的电场衰减屏蔽(11)和收装固定接触子(6)、可动接触子(0)、电场衰减构件(7)和电场衰减屏蔽(11)的真空容器(1)。
文档编号H01H33/66GK1267897SQ00104648
公开日2000年9月27日 申请日期2000年3月17日 优先权日1999年3月18日
发明者小林稔, 丸山稔正, 佐藤俊文, 宫本聖一, 糸谷孝行 申请人:三菱电机株式会社