专利名称：真空开关管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种真空开关管，尤其涉及一种灭弧室内设有相对触头的真 空开关管，属于电气技术领域。
背景技术：
开关设备是电路中必然应用的设备，它起着关合、开断电路的作用。在 开关触头的开断过程中需要进行灭弧，以便触头能够果断分离并防止电弧使 开关的温度升高而损耗开关。由于真空开关具有较小的间隙、较高的耐电压 能力、较低的电弧电压、较高的分断电流能力、较低的电磨损以及较高的电 寿命，因此被广泛地应用于电力电^各中。
真空开关管的核心部件是壳体内的真空灭弧室。真空灭弧室内部触头 的性能直接决定真空开关管的性能。真空开关管的真空开关管后部分别连 接动导电杆和静导电杆，触头断开的动作是通过操控动导电杆机械分开触 头。断开时，触头的接触区域越来越小，直到触头仅有一个接触点，同时 接触电阻增加，区域的温度在增加，直到接触点熔化、蒸发并电离，金属 蒸汽使得真空中的放电得以维持，产生真空电弧，最后完成触头电气断开。
现有技术存在的缺陷是由于结构形状的限制，真空开关管往往难以形 成良好的纵向磁场进行消弧，且难以解决高压分断时所出现的电场集中、耐 压不够和重燃可能性大等问题；对于高压电路只能够实现36千伏电压的分 断，对于更高的电压电路，尤其是72千伏的高压，目前还不存在一种真空开 关管结构能够满足分断时有效灭弧的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种真空开关管，以降低电压分断时的重燃可能性，
降低电弧电压，实现有效灭弧，满足高压分断的要求。
为实现上述目的，本发明提供了一种真空开关管，包括第一导电杆和第 二导电杆，所述第一导电杆一端设置有第一触头，所述第二导电杆一端设 置有第二触头，所述第一触头和所述第二触头封闭在一真空管体中并相对设 置，所述第一触头的前端为凸半球体，所述第二触头为与所述凸半^^体形状 相适配的环状体，所述第一触头包括第一导电部件和第一导^F兹部件，所述第 一导电部件和第 一导^兹部件沿相同方向延伸且相互邻接配合，所述第 一导电 部件和第一导磁部件形状为阴阳鱼配合，即所述第一触头横截面由自身的纵 向中线和横向中线等分为左上区域、左下区域、右上区域和右下区域，所述 右上区域分为邻接左上区域的第一右上区域和第一右上区域以外的第二右上 区域，所述左下区域分为邻接右下区域的第一左下区域和第一左下区域以外 的第二左下区域，所述第一右上区域和所述第一左下区域为直径等于第一触
头横截面半径的半圆形，且所述第 一右上区域半圓形的直径边与所述左上区 域邻接，所述第一左下区域半圆形的直径边与所述右下区域邻接，所述第一 导电部件设置在所述第一右上区域、左上区域和第二左下区域中，所述第一
导磁部件设置在所述第一左下区域、右下区域和第二右上区域中；所述第二 触头包括第二导电部件和第二导磁部件，所述第二导电部件和第二导磁部件 被所述第二触头的中线分割，且所述第 一触头的第 一导》兹部件与所述第二触 头的第二导电部件相对设置，所述第二触头的第二导》兹部件与所述第一触头 的第一导电部件相对设置。
本发明真空开关管 一 方面将第 一触头的第 一导》兹部件的结构设计成使得 磁力线具有从环绕触头外围转向流入另 一触头的趋势，能够在两触头间形成 纵向》兹场，另一方面将二个触头设置成匹配套接的凸半球体和环状体，将现 有技术在两个平行的平面之间形成均匀磁力线的磁场分布改变为在两个空间 的表面之间形成放射状磁力线的磁场分布，在有效降低磁场强度的同时，使 触头表面之间更容易形成磁力线旋转，形成旋转的闭合的磁场回路，提高了
触头表面的耐高压能力，提高真空开关触头的电流分断能力，可适合用于更 高电压线路，满足了电力设备中对真空开关管耐高压的要求。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明真空开关管第一实施例的结构示意图； 图2为本发明真空开关管第一实施例中两触头的剖面结构示意图； 图3为本发明真空开关管第一实施例中第一触头的横截面结构示意图； 图4为本发明真空开关管第二实施例中第一触头的外4仑廓结构示意图； 图5为本发明真空开关管第三实施例中带有固定杆的第一触头的横截面 结构示意图。
具体实施例方式
本发明提供了一种真空开关管，在真空室的两个真空触头的触头表面之 间形成旋转磁力线，能有效提高真空开关管的开断电流和耐高压能力，可满 足高电压电力设备中开关的需要。
本发明的真空开关管包括第一导电杆和第二导电杆，第一导电杆一端 设置有第一触头，第二导电杆一端设置有第二触头，第一触头和第二触头 封闭在一真空管体中并相对设置，第一触头的前端为凸半球体，第二触头的 触头主体为与第一触头的前端形状相适配的环状体触头，第一触头包括第一 导电部件和第 一导磁部件，第 一导电部件和第 一导磁部件沿相同方向延伸且 相互邻接配合，第一触头的第一导电部件和第一导》兹部件形状为阴阳鱼配合， 即第一触头横截面由自身的纵向中线和横向中线等分为左上区域、左下区域、 右上区域和右下区域，右上区域分为邻接左上区域的第一右上区域和第一右 上区域以外的第二右上区域，左下区域分为邻接右下区域的第一左下区域和 第一左下区域以外的第二左下区域，第一右上区域和第一左下区域为直径等
于第一触头横截面半径的半圓形，且第一右上区域半圓形的直径边与左上区 域邻接，第一左下区域半圆形的直径边与右下区域邻接，第一导电部件设置 在第一右上区域、左上区域和第二左下区域中，第一导磁部件设置在第一左
下区域、右下区域和第二右上区域中；第二触头包括组成触头主体的第二导 电部件和第二导磁部件，且第一触头的第一导磁部件与所述第二触头的第二 导磁部件反对称设置。
由此可知，本发明一方面提供了在真空开关管内相对设置的凸半球体触 头和与其形状相适配的环状体触头结构，另 一方面第一触头的导电部间和导 磁部件形状为阴阳鱼配合，且第一触头和第二触头的导电部件和导磁部件反 对称设置，最终在两个相对设置的触头表面之间形成旋转的磁力线。
真空开关管第一实施例
图1为本发明真空开关管第一实施例的结构示意图。如图1所示，本实 施例包括第一导电杆1和第二导电杆2,第一导电杆1下端设置有第一触头3， 第二导电杆2的上端设置有第二触头4，第一触头3和第二触头4密封在真 空管体8内，形成真空灭弧室。其中，第一导电杆1通过第一端盖板5固设 在绝缘外壳7内，第二导电杆2通过第二端盖板6滑设于绝缘外壳7的下端； 在第二端盖板6外部设置有导向套9，与第二导电杆2伸出第二端盖板6的 部分滑动配合；在绝缘外壳7内部还设置有波紋管10，第二导电杆2滑设于 其中，且波紋管10两端分别与真空管体8和绝缘外壳7接触。
图2为本发明真空开关管第一实施例中两触头的剖面结构示意图。如图 2所示，第一触头3的前端与第二触头4的触头主体40相互接触的部分为凸 半球体30,第一触头3的后端为与凸半球体30形状相同的半球体，即第一 触头3整体为一球体。第二触头4的触头主体40可以釆用环状体触头，第二 触头4的触头主体40沿轴线方向的纵截面为圓形，且环状体与轴线方向垂直 的横截面形状为圓环形，则该第二触头4的触头主体40与第一触头3的前端 的凸半球体30套接匹配。
此外，第二触头4的触头主体40沿轴线方向的纵截面也可以为三角形、 正方形或矩形。在具体应用中，第二触头4的触头主体40沿轴线方向的纵截 面形状可以为多种形式，并不限于上述的圓形、椭圆形或三角形等，只要环 状体轴线的形状与第 一触头前端的形状相匹配，能套接配合即可。
本实施例中第一触头3的后端也可以为圆柱体，该圓柱体的4黄截面与该 半球体的横截面为面积相同的圆形。本实施例中的第一触头3的后端也可以 为其它任意形状，只要其前端保持凸半球体，且后端与其前端连接处的横截 面为圆形即可。
第二触头4的触头主体40沿轴线方向的纵截面既可以为圓形、椭圓形、 三角形，也可以为正方形或者矩形。在具体应用中，触头主体40沿轴线方向 的纵向横截面形状还可以为多种形式，并不限于上述的圓形、椭圆形或三角 形等，只要环状体垂直于轴线方向的横截面形状与第一触头3前端的形状相 匹配，能套接配合即可。
图3为本发明真空开关管第一实施例中第一触头的横截面结构示意图。 如图3所示，第一触头3的凸半球体30可以包括第一导电部件11和第一导 》兹部件12，第一导电部件11和第一导磁部件12沿相同方向延伸且相互邻接 配合，呈阴阳鱼配合。该凸半球体30的横截面形状为圆形，且任意一个横截 面由自身的纵向中线Y和横向中线X等分为左上区域IOO、左下区域200、右 上区域300和右下区域400。右上区域300分为邻接左上区域100的第一右 上区域310和第一右上区域310以外区域形成的第二右上区域320。该左下 区域200分为邻接右下区域400的第一左下区域210和第一左下区域210以 外区域形成的第二左下区域220。该第一右上区域310、左上区域100和第二 左下区域220设置导电材料形成第一导电部件11，例如铜金属。该第一左下 区域210、右下区域400和第二右上区域320设置导磁材料形成第一导f兹部 件12,例如铁金属。
第一右上区域310和第一左下区域210为直径等于所在^f黄截面半径的半 圆形，且第一右上区域310的直径边与左上区域100邻接。第一左下区域210
的直径边与右下区域400邻接。则第一导电部件11和第一导》兹部件12形成 了相互邻接配合的阴阳鱼形状。
该第二触头4的触头主体40俯4见结构为一环形。该第二触头4的触头主 体40被其中线分割成第二导电部件和第二导磁部件，在设置两触头时，第一 触头3的第一导^f兹部件12与第二触头4的触头主体40的第二导^f兹部件呈反 对称设置，即第一触头3的第一导磁部件12与第二触头4的第二导电部件对 应设置，第一触头3的第一导电部件11与第二触头4的第二导》兹部件对应设 置。
在真空开关管工作的过程中，第一导磁部件12在第一导电部件11中通 有电流时会产生磁力线，磁力线的分布趋势是从阴阳鱼的面积较大端流入面 积较小端。在应用该触头时，将第一触头3与第二触头4反对称设置，第一 触头3的第一导电部件11与第二触头4的第二导i兹部件正对设置，第一触头 3的第一导》兹部件12与第二触头4的第二导电部件正对设置。当两个真空开 关触头之间的距离小于第一触头3的横截面周长的一半时，则从第一触头3 中阴阳鱼较大端流入较小端的磁力线就会改变为流入第二触头4的第二导磁 部件。
此方案基于的原理是磁力线总是选择最短的路径分布。通过真空开关管 中反对称设置的两个真空开关触头使其触头表面之间的磁力线形成旋转的闭 合的磁场回路，使得真空开关管具有更好的电流分断能力，提高了真空开关 触头的耐高压能力；上述技术方案一方面将第一导^f兹部件的结构设计使得》兹 力线具有从环绕触头外围转向流入另 一触头的趋势，能够在两触头间形成纵 向磁场，另一方面将二个触头设置成匹配套接的球体和圓环体形状，将现有 技术在两个平行的平面之间形成均匀义兹力线的f兹场分布，改变为在两个空间 的表面之间形成放射状磁力线的磁场分布，在有效降低磁场强度的同时，使 触头表面之间更容易形成磁力线旋转，形成旋转的闭合的磁场回路，提高了 触头表面的耐高压能力，提高真空开关触头的电流分断能力，可适合用于更 高电压线路，满足了电力设备中对真空开关管耐高压的要求。本实施例的技
术方案能够达到分断40. 5千伏以上，如55千伏、72. 5千伏以及110千伏等 电压的能力。
真空开关管第二实施例
图4为本发明真空开关管第二实施例中第一触头的外轮廓结构示意图。 如图4所示，第一触头3的凸半球体30可以由相互叠设的多层片体组成，每 个片体的横截面形状及其中的第一导电部件11和第一导磁部件12的结构关
系采用上述第一触头3的结构。本实施例的技术方案能够简化触头的生产制 造，以简便的成型工艺制备得到多个片体后，可以将片体放入一对应第一导 电部件11形状轮廓和/或第一导磁部件12形状轮廓的金属壳体中，或放入对 应第一触头3外轮廓的金属壳体中通过加热使片体金属熔化，分别形成第一 导电部件11和第一导磁部件12，并组成一体的第一触头3。
本实施例的技术方案在本发明真空开关管第一实施例达到的技术效果上 进一步简化了触头的生产制造。
真空开关管第三实施例
为使片体在熔化凝固前，使第一导电部件11与第一导;兹部件12的相对 位置固定，可以进一步在第一导电部件11和第一导磁部件12之中通过固定 孔插设固定杆13,固定杆13的一端固定于金属壳体内侧的底部。图5为本 发明真空开关管第三实施例中带有固定杆的第一触头的横截面结构示意图。 如图5所示，该固定杆13贯穿于各层片体之中，固定杆13的材质可以与第 一导电部件11的材料相同，例如铜金属。固定杆的设置便于本发明真空开关 管第二实施例中导电片和导磁片的组装固定。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进 行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技 术人员应当理解其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换， 而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的 精神和范围。
权利要求
1、一种真空开关管，包括第一导电杆和第二导电杆，所述第一导电杆一端设置有第一触头，所述第二导电杆一端设置有第二触头，所述第一触头和所述第二触头封闭在一真空管体中并相对设置，其特征在于，所述第一触头的前端为凸半球体，所述第二触头为与所述凸半球体形状相适配的环状体，所述第一触头包括第一导电部件和第一导磁部件，所述第一导电部件和第一导磁部件沿相同方向延伸且相互邻接配合，所述第一导电部件和第一导磁部件形状为阴阳鱼配合，即所述第一触头横截面由自身的纵向中线和横向中线等分为左上区域、左下区域、右上区域和右下区域，所述右上区域分为邻接左上区域的第一右上区域和第一右上区域以外的第二右上区域，所述左下区域分为邻接右下区域的第一左下区域和第一左下区域以外的第二左下区域，所述第一右上区域和所述第一左下区域为直径等于第一触头横截面半径的半圆形，且所述第一右上区域半圆形的直径边与所述左上区域邻接，所述第一左下区域半圆形的直径边与所述右下区域邻接，所述第一导电部件设置在所述第一右上区域、左上区域和第二左下区域中，所述第一导磁部件设置在所述第一左下区域、右下区域和第二右上区域中；所述第二触头包括第二导电部件和第二导磁部件，所述第二导电部件和第二导磁部件被所述第二触头的中线分割，且所述第一触头的第一导磁部件与所述第二触头的第二导电部件相对设置，所述第二触头的第二导磁部件与所述第一触头的第一导电部件相对设置。
2、 根据权利要求1所述的真空开关触头，其特征在于，所述第一触头 包括相互叠设的数层片体，每层片体由导电片和导磁片邻接组合构成，数个 导电片组成所述第一导电部件，数个导磁片組成所述第一导磁部件；所述第 一触头设置于形状适配的金属壳体之中。
3、 根据权利要求2所述的真空开关触头，其特征在于，所述导电片和 导磁片上开设有贯穿各个片体的固定孔，所述固定孔中插设有固定杆，所述 固定杆的一端固定于所述金属壳体内侧的底部。
全文摘要
本发明公开了一种真空开关管，包括第一导电杆和第二导电杆，分别设置有第一触头和第二触头，两触头封闭在一真空管体中并相对设置，第一触头的前端为凸半球体，第二触头的触头主体为与第一触头前端相适配的环状体触头，所述第一触头包括第一导电部件和第一导磁部件，所述第一导电部件和第一导磁部件沿相同方向延伸且相互邻接配合，所述第一触头的第一导电部件和第一导磁部件形状为阴阳鱼配合，第二触头包括组成触头主体的第二导电部件和第二导磁部件，且第一触头的第一导磁部件与第二触头的第二导磁部件反对称设置。本发明能够降低电压分断时的重燃可能性，降低电弧电压，实现有效灭弧，满足高压分断的要求。
文档编号H01H33/664GK101359550SQ20081022381
公开日2009年2月4日 申请日期2008年9月28日 优先权日2008年9月28日
发明者任建昌 申请人:北京京东方真空电器有限责任公司