一种极柱的制作方法

本实用新型涉及电器技术领域，尤其涉及一种极柱。

背景技术：

在配电领域，在现代电力电子技术和分布式电源的推动下，直流配电网具有巨大的发展前景。一方面，常见的分布式电源均可发出直流电或经整流后变为直流电，若将这些电源接入直流配网将大大节省换流环节；另一方面，目前很多负荷本身采用直流供电，在直流配电网中无需经过整流环节即可直接给这些负荷供电，从而减小成本并降低损耗。直流配电网线路成本低、输电损耗小、供电可靠性高，相比交流配电网取得诸多技术和经济优势。真空开关断路器作为直流保护设备对保证直流配电网安全运行有着重大意义。

极柱是一种用于控制和保护电力系统的电气设备，其作为直流保护设备对保证直流配电网安全运行有着重大意义。极柱中的真空开关管通过控制两个电极触头的闭合、分离来实现电路电流的关合和断开，从而达到控制电力系统的目的。

只具有一个可滑动导电杆的真空开关管其动导电杆的触头和静导电杆的触头脱离接触时的速度为零，其初始分离速度比较慢，不能实现真空开关管的快速分闸；具有可滑动的被动导电杆和可滑动的主动导电杆的真空开关管相对于只具有一个可滑动导电杆的真空开关管的两触头接触和分离速度较快。

然而，具有可滑动的被动导电杆和可滑动的主动导电杆的真空开关管分闸时，极柱中弹性组件在推动两导电杆运动一段距离后，使两导电杆具有一定的速度，为了阻止被动导电杆带动被动触头继续运动，常常在被动导电杆上设置阻止其继续运动的凸起。极柱在快速实现电路电流的关合与断开时，被动导电杆在具有较快速度时被突然阻止继续运动，容易导致在被动导电杆上设置的凸起断裂，进而影响极柱的使用寿命。

基于上述问题，亟需设计一种包含能满足快速接触与分离的真空开关管的极柱，从而实现直流开关的快速合闸与分闸。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种极柱，以解决现有包含单动结构真空开关管的极柱难以满足需在数毫秒内完成故障电流开断和快速、可靠实现故障线路的隔离及重合的要求的问题。

本实用新型所采用以下技术方案：

一种极柱包括绝缘筒和位于绝缘筒中的真空开关管，以及设置在所述绝缘筒两端的第一端盖和第二端盖，所述第一端盖和所述第二端盖轴向固定所述真空开关管，所述真空开关管包括可滑动的被动导电杆和可滑动的主动导电杆；

所述第一端盖上设置有第一轴向通孔，所述第一轴向通孔中朝所述第二端盖方向依次设置有弹性组件和第一导电组件，所述弹性组件和所述第一导电组件均与所述被动导电杆连接；

所述第二端盖设置有第二轴向通孔，所述第二轴向通孔中设置有第二导电组件，所述第二导电组件与所述主动导电杆连接；

所述弹性组件能推动所述被动导电杆和所述主动导电杆，并且在所述被动导电杆运动一定距离后阻止所述被动导电杆继续运动。

采用这种结构后，所述弹性组件能够推动真空开关管中的可滑动的被动导电杆和可滑动的主动导电杆运动，使两触头具有一定的速度，从而使极柱中的真空开关管能够实现快速分闸，即可以满足需在数毫秒内完成故障电流开断和快速、可靠实现故障线路的隔离的要求，并且还可以在被动导电杆运动一段距离后阻止其继续运动，以使得主动触头和被动触头分离，从而取消了现有技术中在被动导电杆上设置凸起来阻止被动触头继续运动结构，避免了对被动导电杆造成损坏。

具体地，所述真空开关管包括绝缘外壳，以及滑动穿设在所述绝缘外壳两端的主动导电杆和被动导电杆，所述主动导电杆上设有主动触头，所述被动导电杆上设有与所述主动触头接触或分离的被动触头，所述主动触头和所述被动触头的结构均为圆盘状。

优选地，所述主动触头和所述被动触头上均同轴心的设有卍型结构的切口。

采用这种结构后，主动触头和被动触头的质量相较于现有技术主动触头和被动触头的质量更轻，在相同驱动力的作用下能够实现快速接触；被动导电杆和被动触头可以滑动，被动导电杆连接的弹性组件可以推动两导电杆运动，使其具有一定速度，实现两触头的快速分离；主动触头和被动触头分离时，相对速度大于零，不会出现停顿，从而主动触头和被动触头间的电弧产生的金属蒸汽不易呈高气压，减少了触头出现融斑、产生尖端的可能性；主动触头和被动触头的卍型结构的切口，能够使得两触头接触时同时形成横向磁场和纵向磁场，避免了触头的严重熔化，延长触头的使用寿命，进而保证真空开关管的正常工作。

具体地，所述主动导电杆未设置所述主动触头的一端设置有盲孔，所述盲孔中设置有加强筋。

为了保证主动导电杆较强的导电性，通常由铜制成，主动导电杆在外界驱动力的作用下做长行程的高速运动，且通过电流较大，其很容易发生变形。采用这种结构后，可以保证主动导电杆较强导电性的情况下具有一定的强度。

具体地，所述第一轴向通孔为阶梯孔，所述阶梯孔直径较大的一端内放置有弹性组件，所述阶梯孔直径较小的一端内壁上设置有第一凹槽，所述第一凹槽内放置有所述第一导电组件，所述被动导电杆的伸出端滑动的穿设于所述第一导电组件中，并与所述第一导电组件接触。

采用这种结构后，可以为弹性组件提供一个支撑力，并且可以在不影响被动导电杆运动的情况下，保证被动导电杆通过较强电流。

具体地，所述第二轴向通孔内壁上设置有第二凹槽，所述第二凹槽内放置有所述第二导电组件，所述主动导电杆的伸出端滑动的穿设于所述第二导电组件中，并与所述第二导电组件接触。

采用这种结构后，可以在不影响主动导电杆运动的情况下，保证主动导电杆通过较强电流。

具体地，所述弹性组件包括触头簧、沿轴线均设置通孔的支座和弹簧盖，以及用于与所述被动导电杆伸出端连接的螺杆；

所述支座穿设于所述阶梯孔中，且由所述阶梯孔的阶梯面限位；

所述触头簧放置在所述支座上，所述触头簧的远离所述支座的一端与所述弹簧盖接触；

所述弹簧盖与所述第一端盖远离所述绝缘外壳的外端面连接；

所述螺杆穿设于所述触头簧内，且一端穿过所述弹簧盖的通孔，另一端穿过所述支座的通孔并与所述被动导电杆伸出端连接。

具体地，所述螺杆依次设置有第一螺杆段、第二螺杆段、第三螺杆段和第四螺杆段；

所述第一螺杆段与所述被动导电杆伸出端螺纹连接，所述第二螺杆段滑动穿设于所述支座的通孔中，所述第三螺杆段滑动穿设于所述触头簧中，并且所述第三螺杆段直径大于所述支座的通孔，所述第四螺杆段滑动穿设于所述弹簧盖设置的通孔中，所述第四螺杆段直径小于所述第三螺杆段直径，所述第三螺杆段的长度小于所述触头簧的自然长度。

采用这种结构后，弹性组件中的螺杆可以与被动导电杆固定连接，当真空开关管合闸时，即被动触头与主动触头接触时，被动导电杆在主动导电杆的推动下朝着弹簧盖的方向运动，此时，被动导电杆伸出端推动支座离开阶梯面，放置在支座和弹簧盖之间的触头簧处于压缩状态，当第三段螺杆段靠近第四螺杆段的端面与弹簧盖接触时，被动导电杆将停止运动；当真空开关管分闸时，即被动触头与主动触头分开时，主动导电杆在外界驱动力的作用下朝着远离被动导电杆的方向运动，此时，处于压缩状态的触头簧的弹性势能得以释放，推动支座及被动导电杆朝着主动导电杆的方向运动。当支座与阶梯面接触后，被动导电杆带动螺杆继续运动，当第三螺杆段靠近第二螺杆段的端面与支座接触时，螺杆无法继续运动，同时阻挡被动导电杆，使其停止运动，被动触头与主动触头分开。

具体地，所述真空开关管的外壳包覆弹性层，并通过所述弹性层弹性卡接在所述绝缘筒中。

采用这种结构后，不必像现有技术中，需将真空开关管和极柱的绝缘外壳一起放入模具中进行浇筑，而只需要将真空开关管放入模具中进行浇筑，然后包覆弹性层的真空开关管直接塞入极柱的绝缘外壳中，避免了使用大型模具进行作业加工，极大地降低了损坏率；并且当真空开关管或极柱绝缘外壳发生损坏，可以就其中的损坏件进行更换，不必更换整个极柱。

具体地，所述弹性层上沿真空开关管的轴线方向设置有多个环形凸起，所述环形凸起由截面为实心半圆以所述真空开关管的中心线为轴心周向绕设而成。

采用这种结构后，将真空开关管塞入极柱的绝缘筒中时，弹性层上的环形凸起能够和绝缘筒进行过盈配合，起到紧固和密封的作用。

本实用新型的有益效果：

1、被动导电杆和被动触头可以滑动，被动导电杆连接的弹性组件可以两导电杆一起运动，使主动触头具有一定的初速度，实现两触头的快速分离；

2、弹性组件推动被动导电杆运动一段距离后阻止其继续运动，以使得主动触头和被动触头分离，取消了现有技术中在被动导电杆上设置凸起来阻止被动触头继续运动结构，从而避免了对被动导电杆造成损坏；

3、主动触头和被动触头分离时，相对速度大于零，不会出现停顿，从而主动触头和被动触头间的电弧产生的金属蒸汽不易呈高气压，减少了触头出现融斑、产生尖端的可能性；

4、主动触头和被动触头的卍型结构的切口，能够使得两触头接触时同时形成横向磁场和纵向磁场，避免了触头的严重熔化，延长触头的使用寿命，进而保证真空开关管的正常工作。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种极柱的结构示意图；

图2是本实用新型提供的第一端盖的结构截面示意图；

图3是本实用新型提供的第二端盖的结构截面示意图；

图4是本实用新型提供的包覆弹性层的真空开关管的结构示意图；

图5是图4的I局部放大的结构示意图；

图6是本实用新型提供的真空开关管的结构示意图；

图7是本实用新型提供的被动触头的结构示意图；

图8是本实用新型提供的主动触头的结构示意图。

图中：

1、绝缘筒；11、第一卡盘；12、第二卡盘；

2、第一端盖；21、第一轴向通孔；22、第一凹槽；23、第三轴向通孔；

3、第二端盖；31、第二轴向通孔；32、第二凹槽；33、第四轴向通孔；

4、弹性组件；41、弹簧盖；411、第五轴向通孔；42、触头簧；

43、螺杆；431、第四螺杆段；432、第三螺杆段；433、第二螺杆段；

44、支座；

5、第一导电组件；

6、真空开关管；61、绝缘外壳；62、第一盖板；63、第二盖板；64、屏蔽筒；

65、被动导电杆；651、第一段；652、第二段；653、第三段；654、第二凸起；655、第一凸起；

66、主动导电杆；661、第三凸起；662、第四凸起；663、加强筋；

67、被动触头；68、主动触头；

7、弹性层；8、第二导电组件。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

本实施例公开了一种极柱，如图1所示，包括绝缘筒1和真空开关管6，真空开关管6包括被动导电杆65伸出端和主动导电杆66伸出端，并且真空开关管6位于绝缘筒1中，绝缘筒1两端面分别设置有第一卡盘11和第二卡盘12，第一卡盘11和第二卡盘12均由金属制成，第一卡盘11和第一端盖2通过螺栓固定连接，第二卡盘12和第二端盖3通过螺栓固定连接，第一端盖2和第二端盖3用于轴向固定真空开关管6。

第一端盖2沿其轴线设置有第一轴向通孔21，第一轴向通孔21为阶梯孔，并且，第一端盖2位于绝缘筒1内的部分沿其圆周方向设置有多个第三轴向通孔23，如图2所示。阶梯孔中朝第二端盖3的方向依次设置有弹性组件4和第一导电组件5，阶梯孔直径较大的一端内放置有弹性组件4，阶梯孔直径较小的内壁上设置有四个第一凹槽22，第一凹槽22内放置有第一导电组件5，被动导电杆65伸出端滑动的穿设于四个第一导电组件5中，并与四个第一导电组件5接触形成电连接。

其中，弹性组件4包括触头簧42、沿轴线均设置通孔的支座44和弹簧盖41，以及用于与被动导电杆65伸出端连接的螺杆43；支座44滑动穿设于第一端盖2的阶梯孔中直径较大的一端内，且由阶梯孔的阶梯面限位；触头簧42放置在支座44上，触头簧42远离支座44的一端与弹簧盖41接触；弹簧盖41上设置有第五轴向通孔411，弹簧盖41与第一端盖2远离绝缘外壳61的外端面连接，并且第五轴向通孔411与第三轴向通孔42相对应；螺杆43依次设置有第一螺杆段、第二螺杆段433、第三螺杆段432和第四螺杆段431；第一螺杆段与被动导电杆65伸出端螺纹连接，第二螺杆段433滑动穿设于支座44的通孔中，第三螺杆段432滑动穿设于触头簧42中，并且第三螺杆段432直径大于支座44上的通孔的直径，第四螺杆段431滑动穿设于弹簧盖41的通孔中，第四螺杆段431直径小于第三螺杆段432直径，第三螺杆段432的长度小于触头簧42的自然长度，并且第四螺杆段431对称设置有两平面，便于将第一螺杆段拧入被动导电杆65伸出端的螺纹孔中。

如图3所示，第二端盖3沿其轴线设置有第二轴向通孔31，第二轴向通孔31内壁上设置有四个第二凹槽32。第二凹槽32放置有第二导电组件8，主动导电杆66的伸出端滑动的穿设于四个第二导电组件8中，并与第二导电组件8接触形成电连接。此外，第二端盖3位于绝缘筒1内的部分沿其圆周方向设置有多个第四轴向通孔33。

其中，第一端盖2上设置的第三轴向通孔23、第二端盖3上设置的第四轴向通孔33，以及弹簧盖41上设置第五轴向通孔411是为了在极柱中的真空开关管6进行合闸与分闸时，由于被动导电杆65和主动导电杆66的运动，以及强电流通过时触头间产生的金属蒸汽，造成真空开关中产生气体和发热后，可以通过这种结构使得气体和热量尽快散出去，保证极柱的正常工作。另外，第一导电组件5和第二导电组件8均为弹簧触指。采用弹簧触指可以保证在较小的空间通过较强的电流，满足高电压高电流的工作条件。

此外，第一端盖2的直径和第二端盖3的直径均小于绝缘筒1内径，在保证上述第一端盖2和第二端盖3结构及功能的情况下可以减轻第一端盖2和第二端盖3的质量。

如图4和图5所示，真空开关管6的外壳包覆弹性层7，弹性层7上沿真空开关管6的轴线方向设置有多个环形凸起，环形凸起由截面为实心半圆以真空开关管6的中心线为轴心周向绕设而成。将真空开关管6塞入极柱的绝缘筒1中时，弹性层7上的环形凸起能够和绝缘筒1进行过盈配合，起到紧固和密封的作用采用，并且这种结构，只需要将真空开关管6放入模具中进行浇筑，然后包覆弹性层7的真空开关管6直接塞入极柱的绝缘筒1中，避免了将绝缘筒1和真空开关管6一起放入大型模具进行作业加工，从而极大地降低了损坏率，此外，当真空开关管6或极柱绝缘筒1发生损坏，可以就其中的损坏件进行更换，不必更换整个极柱。

如图6所示，真空开关管6还包括绝缘外壳61，设置在绝缘外壳61两端的第一盖板62和第二盖板63，还包括设置在主动导电杆66一端的主动触头68，以及设置在被动导电杆65一端的被动触头67，第一盖板62和第二盖板63均设置有通孔，主动导电杆66滑动穿设第一盖板62设置的通孔，被动导电杆65滑动穿设第二盖板63设置的通孔，绝缘外壳61中还设有屏蔽筒64，主动触头68和被动触头67均位于屏蔽筒64中，并沿屏蔽筒64的轴线能够实现相互接触或分离。

其中，被动导电杆65朝所述主动导电杆66方向依次设有第一段651、第二段652和第三段653，第一段651穿过并伸出第一盖板62，第一段651的伸出部分用于连接第一导电组件5，并且在第一段651的伸出部分即被动导电杆65的伸出端上设置有用于连接弹性组件4的螺纹孔，通过该螺纹孔和弹性组件4的配合，弹性组件4能推动所述被动导电杆65和所述主动导电杆66，并且在被动导电杆65运动一定距离后阻止其继续运动，以使得主动触头68和被动触头67分离，从而取消了现有技术中在被动导电杆65上设置凸起来阻止被动触头67继续运动结构；第二段652位于绝缘外壳61中，第三段653位于屏蔽筒64中。并且，第二段652的直径大于第一段651的直径和所述第三段653的直径，并且在所述第二段652两侧边缘设置有倒角，采用这种结构可以保证被动导电杆65具有足够的导电能力，以及避免由于尖角容易放电的现象发生。此外，被动导电杆65的第三段653沿其轴线方向设置有第一凸起655和第二凸起654，第一凸起655用于与被动触头67连接，且第一凸起655的直径小于第二凸起654的直径，第二凸起654连接于第三段653，第二凸起654的直径小于第三段653的直径，采用这种结构可以使被动导电杆65和被动触头67间存在间隙，避免了被动触头67与被动导电杆65焊接时焊料堵塞被动触头67上设置的切口，从而不会影响被动触头67和主动触头68间的磁场。

另外，主动导电杆66由铜制成，使得主动导电杆66具有较强的导电性；并在其未设置主动触头68的一端设置有盲孔，盲孔中设置有加强筋663，可以保证主动导电杆66在外界驱动力的作用下做长行程的高速运动时仍具有一定的强度。主动导电杆66未连接主动触头68的一端设置有螺纹孔，外界驱动装置通过该螺纹孔与主动导电杆66刚性连接，并驱动主动导电杆66运动，从而在外界驱动装置的作用下实现主动触头68和被动触头67的接触和分离，该螺纹孔可以与盲孔同轴线，以避免在主动导电杆66上设置较多孔。并且，主动导电杆66未连接主动触头68的一端穿过并伸出第二盖板63，用于与第二导电组件8连接。此外，主动导电杆66的一端沿其轴线方向设置有第三凸起661和第四凸起662，第三凸起661用于与主动触头68连接，且第三凸起661的直径小于第四凸起662的直径，第四凸起662设置在第三凸起661远离主动触头68的一端，且第四凸起662的直径小于主动导电杆66的直径，采用这种结构可以使主动导电杆66和主动触头68间存在间隙，避免了主动触头68与主动导电杆66焊接时焊料堵塞主动触头68上设置的切口，从而不会影响被动触头67和主动触头68间的磁场。

此外，如图7和图8所示，主动触头68和被动触头67的结构均为较薄的圆盘状，相对于现有技术中的较厚圆柱的圆柱型触头，质量减轻较多，当同样的驱动力驱动主动导电杆66时，主动触头68能获得较快的速度。并且，主动触头68和被动触头67上均同轴心的设有卍型结构的切口，安装时主动触头68和被动触头67的切口需对齐，即，主动触头68和被动触头67的卍型结构的切口旋向应该相反，以满足主动触头68和被动触头67接触后切口能够对齐。这种结构可以使得主动触头68和被动触头67间形成横向磁场和纵向磁场。在足够的横向磁场的作用下避免了触头表面的严重熔化，在电流过零后能迅速恢复绝缘强度；并且在足够的纵向磁场的作用下，电弧斑点在触头表面均匀分布，触头表面不会产生局部严重熔化，并具有电弧电压低、电弧能量小的优良特征，在横纵磁场作用能够更好地控制真空电弧的高速运动，延长触头的使用寿命，进而保证真空开关管6的正常工作。另外，主动触头68和被动触头67由铜铬合金制成。采用这种结构后，在保证一定较强通电的情况下，可以较好的避免真空电弧对主动触头68和被动触头67的损害。

上述实施例中，当真空开关管6合闸时，主动导电杆66在外界驱动装置施加的驱动力下，被动导电杆65在主动导电杆66的推动下朝着弹簧盖41的方向运动，当主动触头68和被动触头67接触后，开关闭合，实现电路导通；两触头接触后继续运动，第三螺杆段432靠近第二螺杆段433的端面离开支座44，接着，被动导电杆65伸出端推动支座44离开用于限位的阶梯面，放置在支座44和弹簧盖41之间的触头簧42处于压缩状态，然后直到第三螺杆段432靠近第四螺杆段431的端面与弹簧盖41接触时，被动导电杆65将停止运动。当真空开关管6分闸时，即被动触头67与主动触头68分开时，主动导电杆66在外界驱动力的作用下朝着远离被动导电杆65的方向运动，此时，处于压缩状态的触头簧42的弹性势能得以释放，推动支座44及被动导电杆65向主动导电杆66方向运动，并带动与被动导电杆65螺纹连接的螺杆43一起运动，主动触头68仍与被动触头67接触，当支座44与阶梯面接触后，支座44停止运动，被动导电杆65带动螺杆43继续运动，当第三螺杆段432靠近第二螺杆段433的端面与支座44接触时，螺杆43无法继续运动，同时阻挡被动导电杆65，使被动导电杆65停止运动，即被动触头67停止运动，此时，被动触头67与主动触头68分开；这时，主动触头68具有一定的初速度，主动触头68相对于被动触头67的速度不为零，即不会出现停顿的现象，不会使电弧产生的金属蒸汽成高气压，不会具有大电流电弧的特性，两触头不易出现融斑、尖端、真空开关管6不容易破坏。

以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。