真空灭弧室和具有真空灭弧室的真空断路器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种真空灭弧室(100,100’)，包括：外壳(1)；容纳在所述外壳(1)中的静触头(4)；容纳在所述外壳(1)中的动触头(5)，该动触头配置成可移动以与所述静触头(5)接合或脱开；固定安装在所述外壳(1)中的导电座(12)，所述导电座(12)配置成与所述动触头(5)保持电连接；容纳在所述外壳(1)中且用于连接所述动触头(5)与所述导电座(12)的柔性电连接结构；操作所述动触头(5)以使其移动的操作机构。本发明还提供包括上述真空灭弧室的真空断路器。
【专利说明】真空灭弧室和具有真空灭弧室的真空断路器
【技术领域】
[0001]本发明涉及真空灭弧室，尤其是用于真空断路器的真空灭弧室。此外，本发明还涉及真空断路器。
【背景技术】
[0002]真空灭弧室是真空开关或真空断路器的关键元件，担负着控制电弧的任务，电流、电弧的开断与关合都依靠真空灭弧室中的触头运动来完成。现有的真空灭弧室基本组成部分包括动触头、静触头、动静触头的导电杆、绝缘外壳、屏蔽罩和波纹管等，例如中国实用新型专利ZL 200520034035.3公开了一种典型的真空灭弧室。现有技术的动触头导电杆一方面用于引导动触头的电流，另一方面作为动触头脱离静触头的作动机构。在真空灭弧室中，对于引导电流而言，最好能尽量增大动触头导电杆的表面积以利于散热，而为了提供真空灭弧室的效率以及真空断路器的可靠性，又希望能有效减小包括动触头导电杆在内的运动部件质量，这是现有的动触头导电杆很难兼得的。
[0003]另外，为了提高真空灭弧室的短路电流开断能力，人们还开发出真空电弧磁场控制技术。人们已经发现，通过电流所形成的磁场能够有效地在动静触头开闸时帮助断开电弧，以实现尽快灭弧的效果。为了增强这种磁场，现有技术采用了多种不同的方法。一种常见方法是在触头件(包括动触头和/或静触头)中形成旋弧槽，其延长动触头上的电流路径以加强磁场。但是，随着动触头与静触头之间的距离变长，磁场会随着开距的变大而大大减弱而无法控制大开距下的电弧，，而旋弧槽对于这样的磁场减弱无能为力。
[0004]为此，本发明人打算改进现有技术，以期获得能至少部分克服现有技术问题的真空灭弧室和具有该真空灭弧室的真空断路器。
【发明内容】
[0005]根据本发明的一个方案,提供一种真空灭弧室,包括:外壳；容纳在该外壳中的静触头；容纳在该外壳中的动触头，该动触头配置成可移动以与该静触头接触或脱开；固定安装在该外壳中的导电座，该导电座配置成与该动触头保持电连接；容纳在该外壳中且用于连接该动触头与该导电座的柔性(软)电连接结构；和操作该动触头以使其移动的操作机构。
[0006]与现有技术中的既用于电连接动触头又用作动触头运动的操作机构的导电杆相t匕，本发明的创新的真空灭弧室通过提供柔性电连接结构，使与动触头电连接的构件和动触头操作机构独立构造，从而电连接构件即导电座可设置得更大以利于真空灭弧室中的散热，而同时该真空灭弧室的运动机构质量不会增加或者说可显著降低。另外，操作机构可以有更广泛的选材范围，例如提供了进一步选择轻质材料或更利于散热材料的可能性。
[0007]根据本发明的一个实施例，所述导电座可以为具有中央通孔的空心构件。该操作机构可包括与该动触头刚性连接的操作杆和配置成至少能移动该操作杆和该动触头与该静触头脱开的致动器，该操作杆贯穿该中央通孔。通过这种设置，该导电座可有利地具有内侧和外侧的散热面。而且，该导电座的内部空间还能有利地容纳真空灭弧室的其它部件如波纹管或触头弹簧，从而提供结构更紧凑的真空灭弧室。
[0008]根据本发明的一个特别有利的实施例，该柔性电连接结构包括设置在该动触头和该导电座之间的至少一条柔性(软)导电带，该柔性导电带相对于动触头纵轴线倾斜布置或围绕该纵轴线螺旋布置。
[0009]如前所述，在现有的真空灭弧室中，随着动触头与静触头的开距增大，动、静触头之间所产生的纵向磁场持续减小，这不利地影响了动静触头的分断性能。但是，通过本发明优选的柔性导电带的倾斜或螺旋布置，随着动触头和静触头之间开距的增大，该柔性导电带相对于与动触头纵轴线的平面的倾斜角或螺旋角相应地减小。这样一来，产生纵向磁场的电流分量加大，从而能在开距变大的情况下几乎不减小或甚至在某些时候保持磁场不变或增大。由此，该倾斜角或该螺旋角的减小能够产生动触头和静触头之间的磁场不与开距变大成反比的积极作用，由此改善动、静触头的分断性能。
[0010]根据本发明的进一步优选的实施例，所述至少一条柔性导电带包括多条柔性导电带。优选地，多条柔性带具有相同的倾斜方向或螺旋方向，这样一致的倾斜方向或螺旋方向能叠加产生上述对纵向磁场的积极作用。
[0011]本领域技术人员将明白，本发明的导电座具有对应于现有技术导电杆的导电功能，因此在动静触头合闸(接合)或开闸(脱开)过程中，该导电座都保持与动触头电连接且如现有技术已知地通过接线端连接到真空灭弧室或真空断路器的相应电气元件上。
[0012]在本发明的一些实施例中，导电座与动触头之间的电连接可以基本由柔性电连接结构提供，无论在合闸过程还是开闸过程中。
[0013]但根据本发明的一个优选替代实施例中，该操作杆具有合闸导电结构。该合闸导电结构保持与该动触头电接触或连接并配置成当动触头与静触头接合时与该导电座电连接且当动触头与静触头脱开时与导电座电脱接或电隔绝。由此，当动、静触头合闸时，动触头上的电流将大部分或基本上经合闸导电结构流至导电座，作为解释而不是限制，这可以是因为操作杆具有比柔性带更短的流通路径和/或更大的流通截面。本领域技术人员将明白，该合闸导电结构可由与柔性电连接结构相同或不同的导电材料构成，但优选合闸导电结构的导电材料的导电性不差于柔性电连接结构。当动、静触头开闸时，合闸导电结构将脱离导电座或与导电座电隔离，此时，动触头的电流将基本或全部通过柔性电连接结构传导。通过设置本发明的合闸导电结构，既能在合闸时获得与现有技术一样或更好的电流传输能力，还能在开闸时享受上述柔性电连接结构所提供的好处，例如增大散热面积、减少移动部件质量和/或减小倾斜角或螺旋角以相对增大纵向磁场。
[0014]本发明的一个具体实施例提供一种示例性的合闸导电构造，其中，合闸导电结构包括自操作杆杆体向外突出的凸缘部，导电座的中央通孔相应地具有小直径的第一开口部如上开口部和大直径的第二开口部如下开口部，其中该凸缘部的形状与第一开口部的形状至少部分匹配。由此，当合闸时，该凸缘部至少部分且优选全部与第一开口部接合，而当开闸时，随着操作杆相对于导电座例如向下运动，该凸缘部移入该大直径的第二开口部，从而与导电座分开。
[0015]根据本发明的另一个具体实施例，提供另一种示例性的合闸导电构造，其中，合闸导电结构类似地限定出自操作杆杆体向外突出的凸缘部，在导电座的中央通孔中相应地限定出第一接触部和第二绝缘部。由此，当合闸时，该凸缘部位于并接触第一接触部，而当开闸时，该凸缘部移入第二绝缘部中并因此与导电座电隔离。第二绝缘部可以具有装在中央通孔中的孔壁上的环形绝缘套或者是结合到孔壁中的绝缘材料层。
[0016]尽管描述了两种具体的合闸导电构造，但其它配置形式也是允许的，只要其在合闸时能充分利用操作杆部分来形成主电流流通路径并在开闸时断开该电流流通路径即可。例如，导电座的中央通孔可以做成朝动触头方向渐缩，而操作杆的相应部分也做成渐缩并可导电，从而在合闸时，导电座和操作杆的渐缩表面接合，而当开闸时，例如随着操作杆向下移动，两个渐缩表面之间形成间隙并因此分离。另外，本领域技术人员将明白，合闸导电结构一般形成在导电杆的上部分并包括导电材料或由其构成，而导电杆的其它部分如下部可以根据需要具有相同或不同的材料。
[0017]根据本发明的一个优选实施例，在柔性电连接结构包括多条柔性导电带的情形下，真空灭弧室还可包括用于支承并分隔至少一些且最好是全部所述多条柔性导电带的分隔支承件。由此一来，当开闸时，可以减少或避免相邻的柔性导电带彼此接触或接合，而这样的接触或接合可能会造成开闸时流过柔性电连接结构的路径变短，进而不利地影响本发明的倾斜或螺旋柔性导电带改善纵向磁场的能力。根据进一步优选的实施例，该分隔支承件可安装或一体形成在导电座上。但本领域技术人员将明白，分隔支承件可以具有显著大于柔性电连接结构的电阻或者与导电座不接触或导电隔离，由此基本上没有电流或只有很少电流经分隔支承件流至导电座。在一个优选的实施例中，所述分隔支承件由不锈钢制成。
[0018]根据本发明的一个具体的实施例，分隔支承件可具有周向布置的多个孔，每个所述孔穿设有一条所述柔性导电带。优选地，每条柔性导电带均从各自一个孔中穿过。
[0019]根据本发明的另一具体实施例，分隔支承件可以包括多条径向延伸的辐射条结构，而相邻的两条辐射条结构之间限定的空间供一条所述柔性导电带穿过。优选地，每条所述导电带均从各自的一个空间中穿过。
[0020]本领域技术人员将明白，在本发明的所有实施例中，可以设置现有技术已知的波纹管，该波纹管可以按照现有技术中相对于导电杆的设置方式相对该操作杆来设置，这些都是本发明实施例所能实现的且落入本发明范围中。例如，波纹管一端可以围绕操作杆周向密封连接，另一端围绕操作杆离开外壳的部位密封连接至该外壳的外侧或内侧。
[0021]或者，在根据本发明的一个特别优选的实施例中，所述波纹管一端围绕所述操作杆周向密封连接，另一端围绕导电座的中央通孔的周向密封连接，例如围绕该中央通孔的第一上开口部的周向密封连接，以在该外壳中限定出真空空间。通过这种设置方式，波纹管内部处于该真空空间中，而由于波纹管固有地更能承受外部压力，因此这样的波纹管设置方式能提供具有更长使用寿命的波纹管。另外，通过这种波纹管设置方式，密封连接至操作杆的波纹管端部可以为远离动触头的下端，而密封连接至导电座的波纹管端部为靠近动触头的上端，由此，波纹管在常态的合闸状态下保持叠合或压缩，仅在开闸状态下伸长，这又能显著延长波纹管的使用寿命。
[0022]根据本发明的一个优选实施例，波纹管内侧安装有波纹管护套，以防电弧通过导电座的中央通孔燃烧到波纹管从而发生真空泄漏。该波纹管护套优选安装至导电座并围绕第一开口部安装。
[0023]本领域技术人员将明白，在本发明的所有实施例中可设置现有技术已知的触头弹簧，该触头弹簧可按照现有技术中相对于导电杆的设置方式相对操作杆来设置，这些都是本发明的实施例所能实现的且落入本发明的范围。例如，根据本发明的一个优选实施例中，触头弹簧的一端可抵接操作杆，另一端可抵接所述外壳内的固定部分。根据一个例子，操作杆在杆体上向外径向延伸形成止挡部，以抵接弹簧上端，而在外壳中安装有安装件，以抵接弹簧下端。根据另一例子，操作杆中的止挡部抵接弹簧下端，而导电座的中央通孔朝内延伸出止挡部，以抵接弹簧上端。此外，还可以有多种触头弹簧布置形式。
[0024]根据本发明的优选实施例，空心的导电座能限定出容纳所述波纹管和/或所述弹簧的容槽，这提供了紧凑的结构。根据一个示例，该容槽为前述中央通孔的第二开口部，但容槽可以独立于该第二开口部，或者可以想到其它配置形式。
[0025]根据本发明一个实施例，该真空灭弧室还可包括位于该外壳内的第二内部屏蔽罩。一些现有技术中也有类似的内部屏蔽罩，其真空地容纳静触头、动触头和部分导电杆。但本发明的内部屏蔽罩将容纳柔性电连接结构及一部分导电座，优选是与柔性电连接结构连接的导电座部分。上述的真空空间主要由该内部屏蔽罩形成(在一些实施例中加上波纹管内部空间)。
[0026]根据本发明的另一方案，还提供一种真空断路器，其包括至少一个根据本发明的真空灭弧室。本领域技术人员将明白，除根据本发明的真空灭弧室外，根据本发明的真空断路器将可以具有现有的或以后将发明的其它合适的真空断路器部件。或者说，本发明的真空灭弧室可相应地适用在现有的或以后将发明的真空断路器中，以替代其真空灭弧室，这都落入本发明的范围。
[0027]本发明的其它特征和优点中的一部分将在以下结合附图的描述中予以体现，其它部分将会由本领域技术人员根据所公开的内容来得到。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中:
[0029]图1示出根据本发明的第一实施例的真空灭弧室；
[0030]图2a和图2b示出根据本发明的第二实施例的真空灭弧室；
[0031]图3a示出根据本发明的一个实施例的柔性电连接结构，其中动触头处于与静触头接合状态；
[0032]图3b示出当动触头与静触头脱开时，图3a的柔性电连接结构；
[0033]图4a示出图2的真空灭弧室中的一些部件，其中动触头处于与静触头结合状态；
[0034]图4b不出当动触头与静触头脱开时，图4a中的部件的相对位置；
[0035]图5是图4b的放大视图，具体示出了根据本发明的一个实施例的合闸导电结构；
[0036]图6示出了根据本发明的一个实施例的分隔支承件。
[0037]在本发明中，相同的附图标记表示相同或相似的零部件或特征。
【具体实施方式】
[0038]现参考以下的具体说明和附图来描述所公开的装置的实施方案。尽管提供附图是为了呈现本发明的一些实施方案，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，某些特征可被放大、移除或剖切，以便更好地示出本发明。[0039]参见图1，其示出根据本发明第一实施例的真空灭弧室100。真空灭弧室100包括外壳1，装在该外壳中的静触头4和动触头5。如图所示，真空灭弧室100还包括与静触头刚性连接的静触头导电杆2，该静触头导电杆可如现有技术所公开地连接到相应的电气元件上，以便在静、动触头4、5合闸时和在开闸初期(电弧未开断时)传递电流。
[0040]上述的静、动触头4、5以及静触头导电杆(或称静导杆)2可按照现有技术已知的方式起作用和/或运动。作为一个例子，静触头和静导杆可以保持固定不动，而动触头可沿其轴向运动以与静触头接合(合闸)或脱开(开闸)。如前所述，在开闸初期的一段时间内，动、静触头之间(开距)的空气会被击穿，因此会产生电弧，该电弧会随着开距的增大而逐渐减小，最终达到灭弧效果。尽管本发明没有具体示出其中的结构，但静、动触头4、5以及静触头导电杆2可选用现有技术已知的或任何合适的相应部件和/或材料。例如它们都由铜制成，但它们可以由其它的相同或不同导电材料制成。另外，静、动触头4、5上可以设置相应的功能结构和特征，以实现相应的技术效果。例如，所示的静、动触头4、5为盘形触头件，但也可以选用其它合适形式的触头件。静、动触头均可设置用于延长电流路径，以加大静、动触头4、5开断(开闸)磁场的旋弧槽。
[0041]如上所述，本发明的主要着眼点在于真空灭弧室的动端组件的改进，而真空灭弧室的一些总体结构和功能是本领域技术人员已知的，因此在本发明所述实施例的基础上，本领域技术人员可以用现有技术的一些真空灭弧室部件与本发明实施例以不矛盾的方式相结合，或者用现有技术的合适部件来相应替换本文所述的惯常设置的相应部件，以获得新的实施例。
[0042]继续参见图1，现在将详细描述本发明的一个实施例的真空灭弧室100中动端组件(即与动触头相关的相应部件)。
[0043]如前所述，为了移动动触头，现有技术的真空灭弧室简单地采用与动触头刚性并始终导电连接的动触头导电杆，然后，动触头导电杆(或称动导杆)再连接到相应的电气元件如接线端等上，形成电流通路，由此，现有技术的动触头导电杆能沿轴向移动该动触头，以使其与静触头接合或脱开。采用这样的现有动导杆的真空灭弧室会遇到一方面希望尽量增大表面积以利于散热而另一方面希望能有效减小运动部件质量的矛盾。
[0044]针对该问题，本发明提供一种改善的动端组件(动触头侧的部件)的配置。如图1所示，该真空灭弧室还包括刚性连接至动触头背侧的操作杆13、固定安装在外壳I中的动触头导电座12以及在动触头5和动触头导电座12之间连接的柔性(软)电连接结构。如图所示，动触头导电座12呈具有中央通孔20的空心构件形式，而细长杆形的操作杆13穿过中央通孔20并与动触头5连接。尽管附图未示出，但本领域技术人员将明白，除操作杆13之外，真空灭弧室100的操作机构还可以包括作动该操作杆以使其连同动触头轴向运动的致动器。如图所示，动触头5、动触头导电座12和操作杆13可基本上同轴布置。
[0045]根据本发明的公开内容，本领域技术人员将明白，本发明的操作杆13可以起到现有技术的动导杆用于操作动触头以使其移动的功能，而动触头导电座12则起到至少在静、动触头4、5脱开过程中提供经动触头、导电座至其它相应的电气元件的电流通路的功能，也可相应地形成开闸电流的散热表面。本发明所提供的操作杆13相比于现有技术可以有更大的选材范围以及能够更自由地选择其尺寸和质量，只要与动触头5刚性连接的操作杆13的强度符合承受动、静触头接合和脱开时所产生的力的相应要求(如寿命要求)即可。例如尽管可选择与现有动导杆一样的材质，但该操作杆也可选用更轻质和/或更廉价的材质。另外，操作杆可具有更小的尺寸。
[0046]相应地，至少在开闸过程中(动触头运动并脱离静触头)作为(主)电流通路一部分的动触头导电座12可不用过多考虑运动质量问题而相应地设置得更大，以提供更大的散热表面和更佳的散热效果。由于动触头导电座12至少在开闸时起到现有导电杆的导电作用，因此导电座12可具有与现有导电杆相同的材料如铜或由其构成，但也可选用任何合适的导电材料。
[0047]在图1所示的实施例中，在动触头导电座12和动触头5之间的至少在开闸时的导电通路可以由柔性电连接结构提供。如图1的区域A所示，该柔性电连接结构主要包括多条柔性导电带6，这些柔性导电带的一端连接至动触头5的背侧，另一端连接至导电座12的顶侧，因此位于动触头5和导电座12之间的空间，这将在下文详述。
[0048]在本发明教导下，本领域技术人员能想到各种不同的柔性电连接结构，只要其能允许动触头相对导电座运动并同时仍保持动触头和导电座之间的(导电)连接即可。柔性电连接结构可以使用各种合适的导电材料，包括与动静触头或静导杆或触头座相同或不同的导电材料，例如为软铜构成的带。
[0049]在图1的实施例中，柔性电连接结构在静、动触头4、5合闸或开闸时都构成电流主流通路径的一部分，即动触头4的电流基本上经柔性电连接结构流至导电座12，但在本发明其它实施例中，合闸时的电流主通路26将不经过柔性电连接结构，但柔性电连接结构在实体上始终连接动触头和导电座，这将在下文详述。
[0050]下面结合图3a和图3b来详细说明图1的区域A中的柔性电连接结构的一个特别优选的实施例。图3a和图3b是图1的非常示意性的区域A的局部图，但不意味着本发明的部件构造的设置或尺寸的参数或比例要与其严格一致。在图3a所示的情形下，静、动触头4、5处于接合，而图3b示出静、动触头4、5脱开。如图3a和图1所示，多个柔性导电带6绕动触头轴线(或者说导电座或操作杆的轴线)按照一致的绕向(从动触头顶部看从动触头逆时针绕到导电座)螺旋布置，并且具有相同或基本相同的螺旋角α。而随着动触头5沿轴向脱开并远离静触头4，如图3b所示，这些柔性导电带6的螺旋角α将相应减小。
[0051]作为解释而不是限制，如前所述，发明人发现，在现有技术的真空灭弧室中，随着静触头和动触头之间开距的增大，电流所产生的纵向磁场会相应减小，这样也导致开断能力下降。而通过根据本发明的柔性导电带的螺旋角减小，对于相同的电流强度的水平分量将会变大，由此将会产生更大的纵向磁场，因此，本发明的这种布置能有效缓解或抵消因开距增大所导致磁场和进而开断能力的降低，甚至即使随着开距增大仍能提供相对大的纵向磁场，由此本发明的如此布置能对真空灭弧室磁场以及开断能力产生积极作用。
[0052]在本发明中，上述螺旋角可以在以动触头纵轴线为中心的圆柱面上的投影的展开平面中测量，并按照柔性导电带6与垂直于该纵轴线的平面(在所示实施例以及处于竖直构造的真空灭弧室来说为水平面)的夹角来确定。但在本发明的一些实施例中，这些柔性导电带可以是在动触头和导电座之间倾斜设置，而以柔性导电带相对于上述平面(如水平面)的倾斜角为准，使得动触头脱开并远离静触头时，倾斜角相应地减小。
[0053]据此，本领域技术人员将明白，上述的螺旋角或倾斜角的减小是指随着动触头逐渐远离静触头，其整体角度减小，而非指柔性导电带6的所有部位的任一螺旋角或倾斜角都减小(参见图3b可清楚看出角度的整体减小，而非每个部位的角度都减小)。本领域技术人员还将明白，在根据本发明的某些实施例中，尤其工程实质使用时，当动触头远离静触头时，柔性导电带6可能并不单纯地呈现螺旋布置或倾斜布置并符合理想的螺旋角或倾斜角减小，而可能是螺旋或倾斜的组合。
[0054]从几何学理论上解释而非限制地，对于螺旋和/或倾斜的柔性导电带，随着动触头沿轴向远离静触头，流过柔性导电带的电流矢量的竖直分量(轴向分量)相应减小，而水平分量则变大或几乎不变，由此竖直分量与水平分量的比值(螺旋角和/或倾斜角的正切值)将相应减小，由此即导致所述螺旋角或倾斜角或它们的结合将总体呈减小趋势，因此这使得电流的水平分量相应增大，这对减缓磁场减小或增大磁场产生积极影响。由此，本发明将包括柔性导电带的螺旋布置、倾斜布置或者它们的组合形式，只要是通过这样的螺旋或倾斜布置带来了上述角度的相应减小能够对磁场产生相应的积极作用即可。
[0055]通过上述，本领域技术人员将明白，对于本发明的柔性导电“带”而言，其可以根据需要具有多种尺寸、构造和形态，并且可成线缆、条带、丝缕状，只要其能有利地实现本发明所期望的效果。这些多种多样的柔性导电带落入本发明的范围。
[0056]作为本发明的一个优选实施例，上述的多个柔性导电带可以是相对于动触头或关于操作杆均匀布置的，这样能够提供电弧在动触头上的均匀燃烧，提高触头的使用效率。
[0057]参见图1，在一些优选的实施例中，为了有利地确保多条柔性导电带6能更好地实现其功能，还提供了分隔支承件7。在本发明的实施例中，分隔支承件7用于将至少一些且优选全部柔性导电带6彼此分隔开。分隔支承件7最好始终与导电座12隔开或具有显著大于柔性导电带和导电座的电阻。例如在一个实例中，分隔支承件7是不锈钢环件。
[0058]在一些实施例中，分隔支承件7要构造成至少在开闸时不会从自身上传递显著电流，因为这可能会不利地影响柔性导电带的性能。在所示的实施例中，分隔支承件7固定在操作杆13上，但也可固定在其它部件上，只要能有利地分隔例如相邻的柔性导电带。人们将明白，本文其它部分所提供的各种分隔支承件可互换地结合到本发明的不同实施例种，并且可安装在不同的合适构件上。
[0059]如图1所示，由于本发明的有利构造，可在空心导电座12的中央通孔20中限定出容槽19，其不仅可容纳部分操作杆，而且可以容纳真空灭弧室100的其它一些组成部件，以提供结构紧凑的真空灭弧室。在图1所示的实施例中，在靠近导电座12的顶部还形成有第一上开口部17，该第一开口部具有小于容槽的径向尺寸且与容槽19连通，这将在下文详述。
[0060]尽管本领域技术人员明白现有技术的波纹管及其配置形式可以结合到本发明的实施例中而获得新的实施例，但图1的实施例具体示出一种优选的波纹管配置形式。在本实施例中，波纹管10围绕操作杆13周向密封安装。具体说，操作杆13具有自杆体伸出的止挡部15，波纹管的第一端密封连接至止挡部15(波纹管)。与现有技术围绕外壳中用于动导杆的开口密封不同，波纹管10的第二端周向密封连接至导电座12的中心通孔20。具体说，第二端围绕中心通孔20中的上开口部17，由此提供简单的安装和密封。通过这样的波纹管10与操作杆以及导电座的密封，在外壳I内形成一个真空空间25，而波纹管10的内部也构成该真空空间的一部分，这样的波纹管外部承受大气压。就波纹管固有属性而言，相比于现有技术中常见的内部承受大气压的构造，这样的外部受压构造有相对更长的使用寿命。另外，在真空灭弧室常态下(开闸)，波纹管呈叠合或收缩状态。相比于现有技术的惯常设计，其中波纹管在合闸时处于拉伸或张拉状态，波纹管的叠合或收缩更不易损坏并可具有更长使用寿命。
[0061]尽管本领域技术人员明白现有技术的触头弹簧及其配置形式可以结合到本发明的实施例中而获得新的实施例，但图1的实施例具体地示出一种优选的触头弹簧配置形式。图1的实施例的触头弹簧结构包括套叠的一对触头弹簧11、11’，这对弹簧的一端抵接止挡部15，另一端抵接固定至外壳的止挡件16。本发明的有利之处在于，现有技术中通常因结构所限不得不放置于真空灭弧室外壳之外的触头弹簧可以容易地安置于外壳I内、位于导电座12的容座19中，这提供了紧凑的结构。本发明实施例的波纹管也可相应地置于外壳I内、位于容座19中。
[0062]在图1的实施例中，在中心通孔20内还设置有围绕在波纹管10和部分弹簧11、11’外周侧的导向套14。该导向套14可用于帮助限定波纹管的叠合和拉伸，也可相应地用于其他的保护或引导作用。
[0063]另外，在本发明的实施例中，尽管未示出，均可相应地结合现有技术已知的或以后开发的合适的动触头(动导杆)引导结构，用于本发明实施例的动触头(操作杆)的引导。
[0064]现参考图2a、图2b、图4a和图4b的截面图来描述本发明真空灭弧室100’的第二实施例。该实施例的众多部件的功能及构造可参考第一实施例，尤其是其柔性电连接结构类似于第一实施例的螺旋布置的多条柔性导电带，而且也可相应地结合前述的其他柔性电连接结构或用其替换，这均落入本发明的范围中。该第二实施例的一个区别在于，操作杆13还可提供合闸导电结构。在该实施例中，该合闸导电结构包括该操作杆13杆体的可导电顶部22以及从杆体向外伸出的可导电凸缘部23。而相应地，导电座12的中央通孔20相应地形成具有小直径的第一、上开口部17和具有大直径的第二、下开口部18。该第二下开口部18可以为前述的容槽19或构成其一部分，但也可以与容槽独立地形成。
[0065]具体地参考图4a和图4b,该凸缘部23具有与第一开口部17相同的直径，当静、动触头4、5合闸时，凸缘部23在第一开口 17面接触导电座12。由于操作杆13所处的中间路径和/或其所具有的较大截面，当合闸时，动触头流出的电流的一部分、优选大部分且最好基本全部可以经合闸导电结构(顶部22和凸缘部23)流至导电座12，而柔性电连接结构则相应地流过一部分或一小部分电流，且最好是流过合闸导电结构的为电流主通路26，甚至流经柔性电连接结构的电流可相比于流经合闸导电结构的电流工程上忽略不计。由此，在该实施例中，虽然本发明有利地提供了柔性导电结构以获得众多好处，但该实施例通过该合闸导电结构在合闸时仍能获得与现有技术相当或更好的电流传递效率。而当静、动触头
4、5脱开(开闸)时，此时两者之间仍未完全开断，即具有电弧29，如图4b所示，前述的凸缘部23已经移入较大直径的第二开口部18，不再与导电座12接触(如图5放大示出)，而电流传递完全或基本上由柔性电连接结构实现，由此形成了经过其中的电流主通路26。由于此时合闸导电结构不再起作用，本实施例仍能获得前述柔性电连接结构的众多优势。
[0066]尽管该实施例示出了一种具体的合闸导电结构的配置，但本领域技术人员在本发明的教导下可以想到众多其他的构造。前述的顶部和/或凸缘部以及其他可能的合闸导电结构可以根据需要包括合适的导电材料或者由其构成，但优选它们具有等于或最好由于柔性电连接结构的导电性。另外，人们明白，操作杆12杆体的下部24将仅是作为作动动触头运动的杆的一部分，其可以具有与顶部22和/或凸缘部23相同或不同的材料，如具有根据操作杆的功能需要所选定的材料。
[0067]在第二实施例中，还具体示出另一个分隔支承件7的实施例。与前述实施例不同，分隔支承件7安装至导电座12。分隔支承件7具有沿周向形成的多个孔21，在所示的实施例中的孔数目对应于柔性导电带的数目，而每个孔21中穿过一条柔性导电带6。通过设置的分隔支承件，在动触头脱开并远离静触头过程中，即柔性导电带6压合过程中，柔性导电带能够彼此分隔开以免不利地影响柔性导电带的性能，如相对增强磁场的性能。该分隔支承件7最好如前所述地不构成或基本不构成(如工程上可忽略)从动触头经该分隔支承件至柔性导电带和/或导电座的电通路。如该分隔支承件7可类似地由不锈钢制成，和/或与导电座和/或柔性导电带电隔离地安装。
[0068]这时参考图6，其示出分隔支承件V的另一实施例，它可构造成类似前述分隔支承件7地安装至导电座12，具有由环形部28限定出的、供操作杆13穿过的通孔27。分隔支承件V具有从环形部径向延伸出的多条辐射条29，由此在辐射条29之间限定出供一条柔性导电带6(未示出)穿过的空间，以便有利地分隔柔性导电带。
[0069]本发明还可具有多种分隔支承件的构造，而图2a、图2b和图6所示的分隔支承件
7、7’的特征可被相应结合到图1所示的分隔支承件中，例如通过与导电座安装改为与操作杆安装。
[0070]继续参考图2a和图2b，在第二实施例中，还在波纹管10内侧安装有波纹管护套9，用于防止电弧燃烧至波纹管引起泄露。
[0071]在本实施例中，还可包括位于外壳I内的内部屏蔽罩3，内部屏蔽罩真空地容纳所述静触头、动触头、柔性电连接结构和一部分导电座，并且结合波纹管10的内部空间形成了前述的真空空间25。屏蔽罩3可以采用与外壳I相同或不同的现有已知的或新颖的合适材料制成。例如，外壳I和/或屏蔽罩3可由陶瓷和/或玻璃制成。
[0072]另外，在该实施例中，采用了不同的弹簧结构，其中的弹簧为拉簧11，并且以其底端固定至自操作杆13延伸出的止挡部15,而顶端固定至固定安装在外壳内的固定部件如导电座12中的止挡件16上，从而给操作杆13以及动触头5施加压紧静触头4的力。此外，还可想到许多其他弹簧构造。
[0073]以上描述了本发明的多个实施例的真空灭弧室，而包括本发明的真空灭弧室的真空断路器也落入本发明的范围内。
[0074]应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。
[0075]以上所述仅为本发明示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。
[0076]附图标记列表
[0077]1-外壳，瓷套或者玻璃
[0078]2-静触头导电杆[0079]3-屏蔽罩
[0080]4-静触头
[0081]5-动触头
[0082]6-柔性(软)导电带
[0083]7-分隔支承件
[0084]8-合闸导电结构
[0085]9-波纹管护套
[0086]10-波纹管
[0087]11-触头弹簧
[0088]12-导电座
[0089]13-操作杆
[0090]14-导向套
[0091]15-止挡部
[0092]16-止挡件
[0093]17-第一开口部
[0094]18-第二开口部
[0095]19-容槽
[0096]20-中央通孔
[0097]21-孔
[0098]22-顶部
[0099]23-凸缘部
[0100]24-下部
[0101]25-真空空间
[0102]26-电流主通路
[0103]27-通孔
[0104]28-环形部
[0105]29-电弧
[0106]A-区域
[0107]α-螺旋角
[0108]100，100’ -真空灭弧室
【权利要求】
1.一种真空灭弧室(100，100，)，包括: 外壳⑴; 容纳在所述外壳(I)中的静触头(4)； 容纳在所述外壳(I)中的动触头(5)，该动触头配置成可移动以与所述静触头(5)接合或脱开； 固定安装在所述外壳(I)中的导电座(12)，所述导电座(12)配置成与所述动触头(5)保持电连接； 容纳在所述外壳(I)中且用于连接所述动触头(5)与所述导电座(12)的柔性电连接结构；和 操作所述动触头(5)以使其移动的操作机构。
2.根据权利要求1所述的真空灭弧室(100，100’)，其中，所述导电座(12)为具有中央通孔(20)的空心构件，所述操作机构包括与所述动触头(5)刚性连接的操作杆(13)和配置成至少能移动所述操作杆(13)和所述动触头与所述静触头脱开的致动器，所述操作杆贯穿所述中央通孔(20)。
3.根据权利要求1或2所述的真空灭弧室(100，100’)，其中，所述柔性电连接结构包括设置在所述动触头和所述导电座之间的至少一条柔性导电带出)，所述柔性导电带相对于所述动触头的纵轴线倾斜布置或围绕所述纵轴线螺旋形布置。
4.根据权利要求3所述的真空灭弧室(100，100’)，其中，所述至少一条柔性导电带(6)包括多条柔性导电带(6)。
5.根据权利要求4所述的真空`灭弧室(100，100’)，其中，所述多条柔性带(6)具有相互一致的倾斜方向或螺旋方向。
6.根据权利要求2所述的真空灭弧室(100，100’)，其中，所述操作杆具有与所述动触头保持接触或连接的合闸导电结构，所述合闸导电结构配置成当所述动触头与所述静触头接合时与所述导电座电连接且当所述动触头与所述静触头脱开时与所述导电座电脱接或电隔绝。
7.根据权利要求6所述的真空灭弧室(100，100’)，其中，所述导电座的中央通孔具有小直径的第一开口部(17)和大直径的第二开口部(18)，所述合闸导电结构包括具有至少部分地与所述第一开口部(17)形状匹配的凸缘部(23)，所述凸缘部配置成当所述动触头和所述静触头接合时位于第一开口部中且当所述动触头和所述静触头脱开时进入第二开口部(18)。
8.根据权利要求4所述的真空灭弧室(100，100’)，其中，所述真空灭弧室(100，100’)还包括用于支承并分隔至少一些所述多条柔性导电带(6)的分隔支承件(7，7’)。
9.根据权利要求8所述的真空灭弧室(100，100’)，其中，所述分隔支承件(7)具有周向布置的多个孔(21)，每个所述孔(21)中穿设有一条所述柔性导电带(6)。
10.跟据权利要求8所述的真空灭弧室(100，100’)，其中，所述分隔支承件(7’)包括多条径向延伸的辐射条(29)，相邻的两条辐射条结构之间限定出供一条所述柔性导电带(6)穿过的空间(30)。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的真空灭弧室(100，100’)，其中，所述分隔支承件(7，7’ )安装或一体形成在所述导电座(12)或所述操作杆(13)上。
12.根据权利要求2所述的真空灭弧室(100，100’)，其中，所述真空灭弧室(100，100’)还具有波纹管(10)，所述波纹管的一端围绕所述操作杆(13)周向密封连接，另一端围绕所述中央通孔(20)的周向密封连接，以在所述外壳(I)中限定出真空空间(25)，所述波纹管(10)的内部处于真空。
13.根据权利要求12所述的真空灭弧室(100，100’)，其中，所述波纹管(10)内侧安装有波纹管护套(9)。
14.根据权利要求2所述的真空灭弧室(100，100’)，其中，所述真空灭弧室(100，100’)还具有用于给所述动触头施加朝向所述静触头的偏压力的触头弹簧(11，11’)，所述触头弹簧(11，11’ )的一端安装至操作杆(13)且另一端安装至所述外壳(I)内的固定部分。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的真空灭弧室(100，100’)，其中，所述导电座(12)限定出容纳所述波纹管(10)和/或所述弹簧(11，11’ )的容槽(19)。
16.根据权利要求1或2所述的真空灭弧室(100，100’)，其中，所述真空灭弧室(100, 100’ )还包括位于所述外壳(I)内的内部屏蔽罩(3)，所述内部屏蔽罩(3)真空地容纳所述静触头(4)、所述动触头(5)、所述柔性电连接结构和一部分导电座(12)。
17.一种真空断路器，包括至少一个根据权利要求1至16中任一项所述的真空灭弧室(100， 100，)。
【文档编号】H01H33/664GK103871775SQ201210544572
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月14日 优先权日:2012年12月14日
【发明者】余砾 申请人:伊顿公司