专利名称：真空断路器的触点装置和使用触点装置的真空断路器的制作方法
技术领域：
本发明的背景本发明的领域本发明涉及一种真空断路器的触点装置(或称为真空开关)以及使用触点装置的真空断路器。
相关技术的描述为了改善上述这种真空断路器的断路容量(或断路功能)，当在每一的触点电极的单一部分上供电断路时就需要每个触点的整个表面来接受电弧而没有在二触点之间的间隙中发展的电弧的集中。
在上述这种真空断路器中采用了一种施加纵向磁场的系统(即，一种在断路时给圈形电极提供平行于在一对触点电极之间产生电弧的轴线的轴向的磁场)。
当纵向磁场跨过触点电极而施加时产生的电弧被磁场所包围。
从电弧柱的损耗带电颗粒变得减少，电弧变得稳定，抑制了触点电极中温度的升高，同时改善了断路容量。
在1991年9月10日出版的日本专利申请二次公开No.平成3-59531(对应美国专利1986年10月28日授权的US No.4620074)举例一种在其中已经采用加上纵向磁场的系统的、过去提出的真空开关。在上述日本专利申请二次公开中，对每一对杯型触点电极设置具有杯的深度的用来支承触点板的中空圆柱形触点架，触点电极被设置成彼此共轴地相对，同时每个触点架具有许多相对于每个触点电极纵轴线以相同方向倾斜的缝槽(或称之为，许多缝槽)。然后，确定杯的深度、缝槽的数目、以及缝槽的每一个的方位角。
本发明的概述但是，如果过去提出的在上述日本专利申请二次公开的真空开关，在触点电极之间形成的电弧由于在触点电极之间不充分的磁通密度而变得不稳定，和在最坏情况下，触点电极不能断开电源。此外，在触点架上形成的缝槽的每一个的方位角被很大地加宽，则每个触点电极自身的机械强度变得不够了。于是，如果每个触点电极由于打开(脱离接触)或合上(连接)的工作力而变形因此耐电压特性和功率断路特性可能变化。
因此，本发明的一个目的是提供一种为真空断路器用的触点装置以及用该触点装置的真空断路器，在该装置中采用施加纵向磁场的系统，和该装置在耐电压特性和断路特性方面是良好的即使每个触点电极的直径和它们之间分开的距离被加大了也如此。
根据本发明的一个方面，提供了一种真空断路器的触点装置，包括在其一个端表面上装有触点板的空心圆柱形触点架；在触点架上，从触点架的一个端表面开始设有多个第一缝槽；以及在触点架上，从触点架中间的各预定点通过轴向设有多个第二缝槽，第一和第二缝槽的每一个相对于触点架的轴线方向是倾斜的，在空心圆柱形触点架的一部分上，在第一与第二缝槽的每一个和第一与第二缝槽的相邻一个之间形成的圈形部分，以及由圈形部分上流的电流形成沿触点架的轴线方向的纵向磁场。
根据本发明的另一方面，提供了一种真空断路器，具有一对触点电极，该对电极以通过各个电极杆使彼此连接或脱开的状态设置在一个抽成真空的外壳中的同一轴线上，至少一个触点电极包括在其一个端表面上装有触点板的空心圆柱形触点架；在触点架上，从触点架的一个端表面开始设有多个第一缝槽；以及在触点架上，从触点架中间的各预定点通过轴向设有多个第二缝槽，第一和第二缝槽的每一个相对于触点架的轴线方向是倾斜的，在空心圆柱形触点架的一部分上，在第一与第二缝槽的每一个和第一与第二缝槽的相邻一个之间形成的圈形部分，以及由圈形部分上流的电流形成沿触点架的轴线方向的纵向磁场。
本发明的概述无需描述所有必需的特征，因此本发明也可能是这些描述的特征的局部组合。
图2是用于
图1所示的真空断路器的一对触点电极的一个的触点装置的俯视图。
图3是图1所示真空断路器一对触点电极的一个上形成的缝槽的方位角的说明视图。
图4是当一对触点电极的一个与图1所示真空断路器的触点电极对中的另一个相对立时触点电极对的部分横剖侧视图。
图5是使用触点装置且该触点电极彼此相互对立如图4所示的触点电极对的透视图。
图6是在其中使用如图1所示的触点装置的真空断路器的大致的构形视图。
图1表示用作根据本发明的真空断路器的一对触点电极的一对触点(触点装置)的一个的侧视图。图2表示对应图1所示的触点电极的附视图。图3表示图2所示的触点电极对的一个的情况中的方位角β和γ。图4和5表示彼此相互对立的触点电极对。触点板2铜焊到空心圆柱形触点架1的一个端面1a上。引线杆(或称为电极杆)连接于其上的触点器端板3铜焊到触点架1的另一端面1b上。在此实施例中，环状装配部分3b设在触点端板3的一表面3a上。此环状装配部分3b被配合并铜焊到空心圆柱形触点架1的里面。圆柱形加强体4的一端装入并铜焊到空心圆柱形触点架1的一个内表面上。安装到触点架1的端表面上的触点板2接触靠着并铜焊到加强体4的端表面中。详细地，圆柱形加强体4用于加强触点板2和触点架1从而防止这些元件变形。应该注意，每个第一和第二缝槽5和6从触点架1的外表面延伸到触点架1的内表面。还要注意到，每个触点电极称为杯状触点因为空心圆柱形触点架1与触点端板3结合起来形成所谓的一个杯子。
根据断路电流与电压，触点架1的直径D选择在60毫米≤D≤200毫米的范围的值。此值的范围是基于断路电流试验的结果。触点架1的长度(杯深)L设置在0.2D毫米≤L≤D毫米的范围。此值根据稍后将描述的倾斜角α和方位角β来确定。此外，触点架1的壁厚设定在6毫米≤W≤12毫米范围的值。这是一个以触点架的机械强度而确定的范围或者要如此考虑的。
触点架1的壁厚W在全长(见图1)上是均匀的。但是，从加强的意义看，可以设定在6毫米≤W≤12毫米范围的厚度值的一个变化值。
其每一个相对于触点架1的轴线(轴线方向)倾斜一个倾斜角α的第一缝槽5和第二缝槽6设在整个触点架1的圆周表面上。换句话说，每个第一缝槽5开口在触点架1的一个端表面1a。在图1中，标号5a表示开口部分。每个第二缝槽6设成从触点架1的另一端表面1b通过触点架1的轴向到经过触点架1的中间(中点)的预定点。每个第二缝槽b开口在触点架1的另一端表面1b。在图1中，标号6a表示开口部分。相对于每个弧形缝槽5、6的触点架1的中心O，作为打开角度的方位角β是不变的。夹在这些槽5和6之间的触点架1的部分提供一个圈形部分。被形成的这些圈形部分，即在相互邻近的第一缝槽5之间形成第一圈形部分7a，第一缝槽5和第二缝槽6之间形成第二圈形部分7b，在相互邻近的第二缝槽6之间形成第三圈形部分7c。第一和第二缝槽的总数设置在范围为0.1D/毫米≤S≤0.2D/毫米。因此，第一和第二缝槽5和6的数目为S的一半。每个第一和第二缝槽5和6的倾斜角α设置在60°≤α≤80°范围的值。此范围由触点架1的机械强度和考虑电阻的降低来确定的。那就是说，为了确保机械强度和降低电阻，相互邻近缝槽5之间的，第一与第二缝槽5和6之间的，以及相互邻近的缝槽6之间的垂直方向的距离x(见图1)可以接近7至18毫米。于是，根据触点架1的直径D和缝槽S的数目在60°≥α≤80°范围内设置倾斜角α。
每个缝槽5和6的方位角β设成在(540/S)°≤β≤(1440/S)°范围中的一个值。设置下限值如(540/S)°的理由在于每个圈形部分的长度设置到1.5圈。如果方位角β在此下限值之下，则每个圈形部分的磁流强度变得不足了。上述范围的上限值设置到(1440/S)°的理由在于每个圈形部分的长度是4圈。如果方位角β宽于上述的上限值，则电阻力变得过分大，而且由于在其上出现过热而不方便。此外，触点架1的机械强度变得低了。
第一缝槽5的每一个安排成对第一缝槽5的相邻一个为相互等距间隔。第二缝槽6的每一个也安排成对第二缝槽6的相邻一个为相互等距间隔。角距离γ(也称之为方位角并见图3)的预定间隔设置在第一缝槽5的每一个与相邻第二缝槽6的一个之间的触点架1的圆周方向上。此方位角成γ设(120/S)°≤γ≤(600/S)°的范围中的值。此范围按照触点架1的机械强度来确定。由于每个缝槽5和6被缩短，同时在第一缝槽5的每一个和第二缝槽6的相对的一个之间形成距离(方位角)γ的预定间隔，在第一缝槽5的每一个和第二缝槽6的相对的一个之间形成不是空心的柱部分1c(见图1)。此柱部分1c用作保持触点架1的轴向强度。换句话说，虽然由于在圆周方向缝槽的构造，触点架1的轴向强度变低了，第一缝槽5的每一个与第二缝槽6每一个之间的柱部分1c的构造用作保持触点架1的轴向强度。要注意到，第一和第二缝槽5和6的每一个在触点架1的轴向的预定的短范围彼此稍微重叠。第二缝槽6的端部的每一个可能被稍微(或者浅地)暴露到触点架1的第一缝槽5的相互邻近的二个之间的空间(如图1或图4中典型地表示的)。在触点板2上形成直线形的(第三)缝槽8如图所示。形成直线缝槽8的数目与第一缝槽5的数目相同。通过直线形的缝槽8的每一条直线的延长线与触点板2的中心O偏离因此直线形缝槽8成螺旋形安排，如图2所示。
触点板2以这样一种方式安装到触点架1上，即使得位于触点板2的圆周表面一边的直线形缝槽8的端部8a与相应的第一缝槽5的开口部分5a相连接。那就是说，触点板2设成使得每个缝槽8与相应的第一缝槽5的一个相连接。
也要注意到，在上述描述的实施例中，触点端板3结合到触点架1的另一端侧。但是，相应触点端板3的一部分可以整体地设成一杯状。在这种情况中，以对应于触点架一个内底表面的位置作为参考位置形成第二缝槽6。要注意到，杯状整体件的深度(杯深)对应于触点架1的长度L。
图6表示使用上述触点装置构造的真空断路器的大致构造。
图1至3所示的二真空断路器触点11和12以如图4和5所示提供的预定间隙(内触点距离)G设成在同一轴上相互相对并插入真空容器13中从而构成一个真空断路器10。内触点距离G设定在根据施加到真空断路器10上的电压级实验地确定的范围15毫米≤G≤100毫米中。真空容器13构造成如下；那就是说，由陶瓷或玻璃制成的绝缘外壳14的两端包围金属制的端板15和16的每一个，同时绝缘外壳14的内部抽成高真空状态。一个触点11固定成通过真空容器13的一个端板15固定的静止电极杆17。另一个触点12作为活动电极被固定成对可移动地设置在真空管18上的活动电极杆19的尖端。围绕触点11和12布置屏蔽板20。在上述真空断路器10中，在电流断路时，电弧在作为电极的两触点11和12之间发展。另一方面，引起电弧电流1从触点板2流入触点架1的每个第一缝槽5之间的第一圈形部分7a并流入每个第一缝槽5和邻近的第二缝槽6的一个之间的第二圈形部分7b中，并流入每个第二缝槽6之间的第三圈形部分7c中。经过每个圈形部分7a、7b、和7c的电流造成将发展的纵向磁场。由于电弧电流的通路是许多且长，与其中仅形成第一缝槽5的情况相比发展了一个双重磁场。因此，可以稳定电弧。可以获得好的断路功能。要注意的是，电流不是沿图1中实线表示的流动，而是由图1中所示的虚线表示的旁路电流的流动。
下面说明使用上述触点装置的真空断路器10。
制造真空断路器10的触点11和12的每个零件的尺寸如下。触点架1的外径D＝80毫米。触点架1的长度L＝27毫米。缝槽的数目S＝12(一边6个)。每个缝槽5和6的倾斜角α＝70°。每个缝槽5和6之间的方位角γ＝30°。触点架1的壁厚W＝8.5毫米。
当一对触点11和12以在触点11和12的同一轴上隔一个距离(内触点距离G)相互彼此相对设置时，在真空断路器中心部分处发展的磁通密度是3.8μT/A。
根据此真空断路器的实施例，达到额定断路电流为31.5KA和额定电压为72KV。
此外，根据本发明的使用触点电极的真空断路器的另一最佳实施例，制造具有以下尺寸的真空断路器。触点架1的外径D＝90毫米。触点架1的长度L＝37毫米。缝槽的数目S＝12(每个触点缝槽的数目是一半，即6个)。每个缝槽的倾斜角α＝75°。每个缝槽的方位角β＝13°。触点架1的壁厚W＝8.5毫米。
根据本发明的此真空断路器的实施例，在该真空断路器中心部分处发展的磁通密度是30μT/A。根据此真空断路器，达到额定电压72KV一额定电流40KA的断路功能。
日本专利申请No.2001-276171的全部内容(提交日为2001年9月12日)结合作为本发明的参考。本发明的范围由以下权利要求书限定。
权利要求
1.一种真空断路器的触点装置，包括在其一个端表面上装有触点板的空心圆柱形触点架；在触点架上，从触点架的一个端表面开始设有多个第一缝槽；以及在触点架上，从触点架中间的各预定点通过轴向设有多个第二缝槽，第一和第二缝槽的每一个相对于触点架的轴线方向是倾斜的，在空心圆柱形触点架的一部分上，在第一与第二缝槽的每一个和第一与第二缝槽的相邻一个之间形成的圈形部分，以及由圈形部分上流的电流形成沿触点架的轴线方向的纵向磁场。
2.如权利要求1所述的真空断路器的触点装置，其特征在于第二缝槽的每一个延伸在触点架的另一端表面上。
3.如权利要求1所述的真空断路器的触点装置，其特征在于多个直线第三缝槽在触点板的一个表面上螺旋地延伸，各第三缝槽在触点架的一个端表面处连接到对应的第一缝槽的一个的每一个。
4.如权利要求1所述的真空断路器的触点装置，其特征在于圈形部分包括在触点架的一部分上，在第一缝槽的每一个与第一缝槽邻近的一个之间设的第一圈形部分；在触点架的一部分上，在第一缝槽的每一个与第二缝槽的相邻的一个之间设的第二圈形部分；以及在触点架的一部分上，在第二缝槽的每一个与第二缝槽相邻的一个之间形成的第三圈形部分。
5.如权利要求1所述的真空断路器的触点装置，其特征在于当触点板的外直径D是60毫米≤D≤200毫米时，触点板的长度L设定在范围0.2D毫米≤L≤D毫米的一个值，第一和第二缝槽的每一个相对于触点架轴线方向的倾斜角α设定在60°≤α≤80°范围的一个值，第一和第二缝槽的每一个的方位角β设定在范围(540/S)°≤β≤(1440/S)°的一个值，以及第一缝槽的每一个和第二缝槽相邻的一个之间的方位角γ设定在范围(120/S)°≤γ≤(600/S)°的一个值。
6.如权利要求5所述的真空断路器的触点装置，其特征在于触点架的壁厚W设定在6毫米≤W≤12毫米的范围中。
7.如权利要求1所述的真空断路器的触点装置，其特征在于第一与第二缝槽在触点架的一个外表面和一个内表面之间延伸，和空心圆柱形加强体沿触点架的内表面安装。
8.如权利要求1所述的真空断路器的触点装置，其特征在于每一个第一缝槽设成从触点架的一个端表面到通过触点架轴向方向中间的一个预定点，第二缝槽的每一个则设成从经过触点架轴线方向中间的预定点到触点架的另一端，和当假设触点架的深度从触点架的一个端面到其另一端表面是1时，另一个从触点架的一个端表面到经过触点架轴线方向中间的另一预定点的深度仍然近似等于另一个从经过触点架轴线方向的中间的预定点到触点架另一端表面的深度且近似地等于二分之一。
9.一种真空断路器，具有一对触点电极，该对电极以通过各个电极杆使彼此连接或脱开的状态设置在一个抽成真空的外壳中的同一轴线上，至少一个触点电极包括在其一个端表面上装有触点板的空心圆柱形触点架；在触点架上，从触点架的一个端表面开始设有多个第一缝槽；以及在触点架上，从触点架中间的各预定点通过轴向设有多个第二缝槽，第一和第二缝槽的每一个相对于触点架的轴线方向是倾斜的，在空心圆柱形触点架的一部分上，在第一与第二缝槽的每一个和第一与第二缝槽的相邻一个之间形成的圈形部分，以及由圈形部分上流的电流形成沿触点架的轴线方向的纵向磁场。
10.如权利要求9所述的真空断路器，其特征在于当一对电极被脱开时，一对触点电极的每一个之间的距离G被设定在范围为15毫米≤G≤100毫米中的一个值。
11.如权利要求10所述的真空断路器，其特征在于第二缝槽的每一个在触点架的另一端表面上延伸。
12.如权利要求10所述的真空断路器，其特征在于还包括多个直线的第三缝槽，在触点架的一个端表面处连接到对应的第一缝槽的一个上的每一个，所述的第三缝槽在触点板的一个表面上螺旋地延伸。
13.如权利要求10所述的真空断路器，其特征在于圈形部分包括在第一缝槽的每一个与其相邻的一个之间在触点架的一部分上形成的第一圈形部分；在第一缝槽的每一个和第二缝槽的相邻一个之间在触点架的一部分上形成的第二圈形部分；和在第二缝槽的第一个与其相邻的一个之间在触点架的一部分上形成的第三圈形部分。
14.如权利要求9所述的真空断路器，其特征在于，当触点板的外直径D是60毫米≤D≤200毫米时，触点板的长度L设定为范围0.2D毫米≤L≤D毫米的一个值，第一与第二缝槽的数目S设定为范围0.1D/毫米≤S≤0.2D/毫米的一个值，第一和第二缝槽的每一个相对于触点架轴线方向的倾斜角α设定为范围60°≤α≤80°的一个值，第一和第二缝槽的每一个的方位角β设定为范围(540/S)°≤β≤(1440/S)°的一个值，和第一缝槽的每一个与第二缝槽的相邻一个之间的方位角γ设定为范围(120/S)°≤γ≤(600/S)°的一个值。
15.如权利要求14所述的真空断路器，其特征在于触点架的壁厚W设定在范围6毫米≤W≤12毫米的一个值。
16.如权利要求10所述的真空断路器，其特征在于第一和第二缝槽在架的外表面和其内表面之间延伸，和沿触点架的内表面设有空心圆柱形加强体。
17.如权利要求10所述的真空断路器，其特征在于第一缝槽的每一个设成从触点架的一端面到通过触点架轴线方向中间的预定点，第二缝槽的每一个则设成从经过触点架轴线方向中间的预定点到触点架另一端，和当假设触点架的深度从触点架的一端面到其另一端面为1时，则另一深度从触点架的一端表面到经过触点架轴线方向中间的另一预定点大约仍然等于另一个从经过触点架轴线方向中间的一预定点到触点架另一端表面的另一深度，且大约等于二分之一。
全文摘要
在触点装置以及使用触点装置的真空断路器中，触点装置包括在其一端面上装有触点板的空心圆柱形触点架；在触点架上从触点架的一端表面设有多个第一缝槽；以及在触点架上从经过触点架轴线方向中间的每一预定点设有多个第二缝槽，第一缝槽与第二缝槽的每一个相对于触点架的轴线方向是倾斜的，在空心圆柱形触点架的一部分上，在各第一和第二缝槽与相邻一个第一和第二缝槽之间形成圈形部分，和由圈形部分上流的电流形成沿触点架的轴线方向的纵向磁场。
文档编号H01H33/664GK1405812SQ02131548
公开日2003年3月26日 申请日期2002年9月11日 优先权日2001年9月12日
发明者西岛阳, 竹渕秀光, 松井芳彦 申请人:株式会社明电舍