專利名稱：開關(guān)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在維持高真空的真空容器內(nèi)具有電路開關(guān)單元，并對電源和負(fù)載設(shè)備間的電路進(jìn)行開關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)(Switch gear)，特別涉及能防止耐電壓性能降低的開關(guān)機(jī)構(gòu)。
對電源和負(fù)載設(shè)備間的電路進(jìn)行開關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)，在維持高真空的真空容器內(nèi)具有電路開關(guān)單元，并利用在高真空中的高絕緣耐力和優(yōu)良的消弧能力，穩(wěn)定地進(jìn)行電流的遮斷。
圖5是表示以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)的縱剖視圖。在圖中，1是真空容器。真空容器1是利用下部側(cè)蓋板3和上部側(cè)蓋板4，密閉構(gòu)成側(cè)部的圓筒狀的絕緣管2的兩端，使內(nèi)部保持高真空的容器。
用貫穿真空容器1的內(nèi)外的狀態(tài)，將圓柱狀的固定導(dǎo)體棒5固定在下部側(cè)蓋板3的中央部上，通過金屬接合材料7，將圓盤狀的、形成與固定導(dǎo)體棒5相同程度的直徑的固定接觸子6安裝在真空容器1的內(nèi)部的固定導(dǎo)體棒5的上面，并將固定接觸子6的上面的邊緣部倒棱成防止電場集中的曲面。
通過封裝在真空容器1的內(nèi)側(cè)的伸縮自如的蛇腹形狀的波紋管9，向軸方向移動自如地支承通過上部側(cè)蓋板4的中央部并貫穿真空容器1的內(nèi)外的圓柱狀的可動導(dǎo)體棒8。用插嵌的狀態(tài)，將形成與可動導(dǎo)體棒8相同程度的直徑的可動接觸子10固定在真空容器1的內(nèi)部的可動導(dǎo)體棒8的下端，其下表面為與固定接觸子6相對的圓盤形，并將可動接觸子10的下面的邊緣部倒棱成防止電場集中的曲面。
因?qū)⒉y管9的上端部氣體密地封裝在真空容器1的上部側(cè)蓋板4上，覆蓋可動導(dǎo)體棒8，將下端部氣密地封裝在使可動導(dǎo)體棒8的下部露出適當(dāng)長度程度的位置上，伴隨著向可動導(dǎo)體棒8的軸方向的直線移動進(jìn)行伸縮，所以能保持真空容器1的氣密性。
將波紋管9覆蓋在有底圓筒狀的、用不銹鋼等低導(dǎo)電率材料形成的波紋管蓋13的底面和側(cè)部上，保護(hù)由于來自發(fā)生在固定接觸子6和可動接觸子10之間的電弧的金屬蒸汽。將波紋管蓋13的底面接觸在波紋管9的下端，并由貫穿底面中心的可動導(dǎo)體棒8進(jìn)行支承。并且，使波紋管蓋13的側(cè)部的長度成為在可動導(dǎo)體棒8向上方移動的場合不與上部蓋板4接觸。
在這樣形成的以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)中，固定接觸子6的上面和可動接觸子10的下面為相對的位置，在可動導(dǎo)體棒8向下方移動的場合，可動接觸子10與固定接觸子6接觸，開關(guān)機(jī)構(gòu)成為閉極狀態(tài)。此外，在使從閉極狀態(tài)成為開極狀態(tài)的可動導(dǎo)體棒8向上方反向分開的直線移動而遮斷電流時，在固定接觸子6和可動接觸子10之間發(fā)生電弧，消弧后成為開極狀態(tài)。
但是，在以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)中，由于在遮斷電流時在固定接觸子6和可動接觸子10之間發(fā)生的電弧，固定接觸子6和可動接觸子10的接觸表面損耗，該接觸表面粗糙會產(chǎn)生尖部。
此外，在接觸表面粗糙的狀態(tài)閉極通電的場合，因為有尖部，所以固定接觸子6和可動接觸子10的接觸部的電阻值增高，因此，發(fā)生高熱使接觸部熔化，在然后開極時，會進(jìn)一步使接觸表面粗糙并產(chǎn)生尖部。
在從這樣做成的固定接觸子6和可動接觸子10突出的尖部上，因為電場集中，所以會發(fā)生耐電壓性能降低的問題。
此外，因由于電場集中而使電弧的端部容易停住，所以有引起局部損耗并進(jìn)一步重復(fù)使接觸表面粗糙的惡性循環(huán)的問題。
本發(fā)明鑒于前述問題，其目的在于，借助于在固定接觸子和可動接觸子的周圍包括由各固定接觸子或者可動接觸子突出的電場衰減構(gòu)件，提供能防止耐電壓性能降低的開關(guān)機(jī)構(gòu)。
此外，本發(fā)明目的還在于，借助于在固定接觸子側(cè)包括具有比固定接觸子直徑大的圓盤狀的、夾在固定接觸子和固定導(dǎo)體棒之間的電場衰減構(gòu)件，在可動接觸子側(cè)包括具有比可動接觸子和可動接觸棒直徑大的圓筒狀的、配置在可動接觸子和可動導(dǎo)體棒周圍的電場衰減構(gòu)件，因能例如與波紋管蓋兼用，所以與以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)相比，能不增加構(gòu)件的個數(shù)地提供能防止耐電壓性能降低的開關(guān)機(jī)構(gòu)。
與第1發(fā)明相關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)，包括固定接觸子，與所述固定接觸子接觸、分開的可動接觸子，從所述固定接觸子側(cè)向所述可動接觸子側(cè)突出的第1電場衰減構(gòu)件，和從所述可動接觸子側(cè)向所述固定接觸子側(cè)突出的第2電場衰減構(gòu)件。
與第2發(fā)明相關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)，是在與第1發(fā)明相關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)中，
所述第1電場衰減構(gòu)件由所述固定接觸子向所述可動接觸子側(cè)突出，所述第2電場衰減構(gòu)件配置在所述可動接觸子的周圍，在所述可動接觸子在分開位置的場合，由所述可動接觸子向所述固定接觸子側(cè)突出。
第1發(fā)明和第2發(fā)明的開關(guān)機(jī)構(gòu)，借助于在固定接觸子和可動接觸子的周圍包括由各固定接觸子或者可動接觸子突出的電場衰減構(gòu)件，即使固定接觸子和(或者)可動接觸子的接觸表面粗糙會產(chǎn)生尖部的場合，也能衰減向各尖部的電場的集中，能防止耐電壓性能的降低。
與第3發(fā)明相關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)，是在與第1發(fā)明相關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)中，所述固定接觸子具有圓盤狀，所述第1電場衰減構(gòu)件為具有比所述固定接觸子直徑大的圓盤狀或者環(huán)狀，固定在所述固定接觸子上，所述固定接觸子的周圍的部分，由所述固定接觸子側(cè)向所述可動接觸子側(cè)突出，具有比所述可動接觸子直徑大的圓筒狀并配置在所述可動接觸子周圍，所述可動接觸子在分開位置的場合具有由所述可動接觸子向所述固定接觸子側(cè)突出的部分。
與第4發(fā)明相關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)，是在與第1發(fā)明相關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)中，還包括收裝所述固定接觸子、所述可動接觸子、所述第1電場衰減構(gòu)件和所述第2電場衰減構(gòu)件的容器。
第3發(fā)明的開關(guān)機(jī)構(gòu)，借助于在固定接觸子側(cè)包括具有比固定接觸子直徑大的圓盤狀的、夾在固定接觸子和固定導(dǎo)體棒之間的電場衰減構(gòu)件，在可動接觸子側(cè)包括具有比可動接觸子和可動接觸棒直徑大的圓筒狀的、配置在可動接觸子和可動導(dǎo)體棒周圍的電場衰減構(gòu)件，因能變形或者代替以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)、例如波紋管蓋，所以能不增加構(gòu)件的個數(shù)，即使在固定接觸子和(或者)可動接觸子的表面粗糙會產(chǎn)生尖部的場合，也能衰減向各尖部的電場的集中，防止耐電壓性能的降低。
此外，使可動接觸子直線狀地移動為佳。


圖1是表示實施形態(tài)1的開關(guān)機(jī)構(gòu)的開極狀態(tài)的縱剖視圖。
圖2是表示實施形態(tài)1的開關(guān)機(jī)構(gòu)的閉極狀態(tài)的縱剖視圖。
圖3是表示對本發(fā)明和以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行模擬的結(jié)果的圖形。
圖4是表示實施形態(tài)2的開關(guān)機(jī)構(gòu)的開極狀態(tài)的縱剖視圖。
圖5是表示以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)的縱剖視圖。
下面，參照附圖對實施本發(fā)明的實施形態(tài)進(jìn)行說明。
實施形態(tài)1圖1和圖2是表示本發(fā)明實施形態(tài)1的開關(guān)機(jī)構(gòu)的縱剖視圖，圖1表示開極狀態(tài)，圖2表示閉極狀態(tài)。在圖中，1是真空容器，真空容器1是利用下部側(cè)蓋板3和上部側(cè)蓋板4，密閉構(gòu)成側(cè)部的圓筒狀的絕緣管2的兩端，使內(nèi)部保持高真空的容器。
用貫穿真空容器1的內(nèi)外的狀態(tài)，將圓柱狀的固定導(dǎo)體棒5固定在下部側(cè)蓋板3的中央部上，使真空容器1的內(nèi)部的固定導(dǎo)體棒5的上部的直徑比其它部分大。
通過中央部為凹坑的圓盤狀的、形成與固定導(dǎo)體棒5的上部的直徑相同的金屬接合材料7，將圓盤狀的、形成比固定導(dǎo)體棒5的上部的直徑小的直徑的固定接觸子6，安裝在固定導(dǎo)體棒5的上面的中央部上，將固定接觸子6的上面的邊緣部倒棱成防止電場集中的曲面。
此外，由固定接觸子6向上方突出，形成固定接觸子6的周圍、即金屬接合材料7的邊緣部，成為將固定接觸子6埋設(shè)在金屬接合材料7的凹坑的中央部上的狀態(tài)。此外，將向金屬接合材料7的上方突出的邊緣部也倒棱成防止電場集中的曲面。
這樣，因金屬接合材料7剖面是凹狀，所以能衰減向埋設(shè)的固定接觸子6附近的電場集中。
通過封裝在真空容器1的內(nèi)側(cè)的伸縮自如的蛇腹形狀的波紋管9，向軸方向移動自如地支承通過上部側(cè)蓋板4的中央部并貫穿真空容器1的內(nèi)外的圓柱狀的可動導(dǎo)體棒8。用插嵌的狀態(tài)，形成與可動導(dǎo)體棒8相同程度的直徑的可動接觸子10固定在真空容器1的內(nèi)部的可動導(dǎo)體棒8的下端，并將可動接觸子10的下面的邊緣部倒棱成防止電場集中的曲面。
因?qū)⒉y管9的上端部氣密地封裝在真空容器1的上部側(cè)蓋板4上，覆蓋可動導(dǎo)體棒8，將下端部氣密地封裝在使可動導(dǎo)體棒8的下部露出適當(dāng)長度程度的位置上，隨著可動導(dǎo)體棒8的軸方向的直線移動進(jìn)行伸縮，所以能保持真空容器1的氣密性。
在波紋管9的周圍，配設(shè)具有不與波紋管9接觸的直徑的圓筒狀的電場衰減屏蔽11，使其上端固定在上部側(cè)蓋板4上，電場衰減屏蔽11的下端，內(nèi)法蘭盤狀地向內(nèi)側(cè)彎曲。這樣，電場衰減屏蔽11的下端成為在中心部具有開口部的面狀，并且比可動導(dǎo)體棒8和可動接觸子10的直徑稍大地形成開口部的直徑，使開口部的前端向上方彎曲，以防止電場集中。
并且，在可動導(dǎo)體棒8在可動區(qū)域的上限的場合，形成電場衰減屏蔽11的側(cè)壁，其長度使由可動接觸子10向固定接觸子6側(cè)成出突出的狀態(tài)。
此外，用不銹鋼等低導(dǎo)電率材料，利用擠壓等加工方法，形成電場衰減屏蔽11的彎曲部位便成為防止電場集中的曲面。
此外，因電場緩和屏蔽11與以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)的波紋管蓋13相同，具備保護(hù)不受來自由電弧發(fā)生的金屬蒸汽影響的功能，所以利用電場衰減屏蔽11而不用波紋管蓋13，并不增加構(gòu)件個數(shù)。
在這樣形成的本發(fā)明的開關(guān)機(jī)構(gòu)中，因為配置成固定接觸子6的上面和可動接觸子10的下面相對，所以在可動導(dǎo)體棒8向下方移動的場合，可動接觸子10和固定接觸子6接觸，成為閉極狀態(tài)。此外，在使從閉極狀態(tài)成為開極狀態(tài)的可動導(dǎo)體棒8向上方反向分開的直線移動而遮斷電流時，在固定接觸子6和可動接觸子10之間發(fā)生電弧，消弧后成為開極狀態(tài)。
此外，在可動導(dǎo)體棒8在可動區(qū)域的上限的場合，固定接觸子6和可動接觸子10之間的接點間的距離d1比金屬接合材料7的上端和電場衰減屏蔽11的下端之間的距離d2長。此外，在遮斷電流時，在固定接觸子6和可動接觸子10之間發(fā)生電弧，并且利用由于通電而發(fā)生的熱所帶來的固定接觸子6和可動接觸子10的接觸部的熔合，即使在表面粗糙產(chǎn)生尖部的場合，固定接觸子6和可動接觸子10的各尖部間的距離也不會比金屬接合材料7的突出端和電場衰減屏蔽11的另一端側(cè)之間的距離d2短。因此，能衰減向各尖部的電場的集中，使各接觸子間的電場分布均勻。
下面，對模擬的結(jié)果進(jìn)行說明。圖3是表示對本發(fā)明和以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行模擬的結(jié)果的曲線圖形，以以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)的接觸表面粗糙的接觸子的端部附近的計算電場為100％，對將電壓施加在縱坐標(biāo)軸上時的計算電場進(jìn)行繪圖。
圖中△表示接觸表面粗糙的接觸子的端部附近的計算電場，包括電場衰減屏蔽的本發(fā)明的開關(guān)機(jī)構(gòu)的計算電場，為不包括電場衰減屏蔽的以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)的計算電場的50％。
圖中○表示接觸表面粗糙的接觸子的中心部附近的計算電場，包括電場衰減屏蔽的本發(fā)明的開關(guān)機(jī)構(gòu)的計算電場，為不包括電場衰減屏蔽的以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)的計算電場的70％。
示出了計算電場值越小耐電壓性能越高，這樣模擬接觸表面粗糙的狀態(tài)的模擬結(jié)果說明本發(fā)明的開關(guān)機(jī)構(gòu)比以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)耐電壓性能好。
實施形態(tài)2圖4是表示本發(fā)明實施形態(tài)2的開關(guān)機(jī)構(gòu)的開極狀態(tài)的縱剖視圖。實施形態(tài)2使固定導(dǎo)體棒5的直徑為一定，設(shè)置具有比固定接觸子6直徑大的圓盤狀的固定導(dǎo)體棒側(cè)電場衰減屏蔽12，代替用于埋設(shè)固定接觸子6的金屬接合材料7。
固定導(dǎo)體棒側(cè)電場衰減屏蔽12同心地夾在固定導(dǎo)體棒5的上面和固定接觸子6的下面，因由固定接觸子6突出到可動接觸子8側(cè)以便形成固定接觸子6的周圍、即固定導(dǎo)體棒側(cè)電場衰減屏蔽12的邊緣部，所以成為將固定接觸子6埋設(shè)在固定導(dǎo)體棒側(cè)電場衰減屏蔽12的中央部的凹部的狀態(tài)。
此外，用不銹鋼等低導(dǎo)電率材料，利用擠壓等加工方法，形成固定導(dǎo)體棒側(cè)電場衰減屏蔽12，使形成彎曲部位和最邊緣部分形成為曲面，以防止電場集中。
在這樣形成的本發(fā)明的實施形態(tài)2中，借助于設(shè)置能較簡單地作成的固定導(dǎo)體棒側(cè)電場衰減屏蔽12，能將固定導(dǎo)體棒5做成容易成形的直徑固定的形狀。
此外，對應(yīng)于實施形態(tài)1的構(gòu)件，附以相同的標(biāo)號并省略其說明。
如前所述，在與本發(fā)明相關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)中，借助于在固定接觸子和可動接觸子的周圍包括由各固定接觸子或者可動接觸子突出的電場衰減構(gòu)件，即使固定接觸子和(或者)可動接觸子的表面粗糙會產(chǎn)生尖部的場合，也能達(dá)到衰減向各尖部的電場的集中，防止耐電壓性能的降低的優(yōu)良效果。
此外，在與本發(fā)明相關(guān)的開關(guān)機(jī)構(gòu)中，借助于在固定接觸子側(cè)包括具有比固定接觸子直徑大的圓盤狀的、夾在固定接觸子和固定導(dǎo)體棒之間的電場衰減構(gòu)件，在可動接觸子側(cè)包括具有比可動接觸子和可動接觸棒直徑大的圓筒狀的、配置在可動接觸子和可動導(dǎo)體棒周圍的電場衰減構(gòu)件，因能變形或者代替以往的開關(guān)機(jī)構(gòu)，所以能不增加構(gòu)件的個數(shù)，即使在固定接觸子和(或者)可動接觸子的表面粗糙會產(chǎn)生尖部的場合，也能達(dá)到衰減向各尖部的電場的集中，防止耐電壓性能的降低等的優(yōu)良的效果。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括固定接觸子，與所述固定接觸子接觸、分開的可動接觸子，從所述固定接觸子側(cè)向所述可動接觸子側(cè)突出的第1電場衰減構(gòu)件，和從所述可動接觸子側(cè)向所述固定接觸子側(cè)突出的第2電場衰減構(gòu)件。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述第1電場衰減構(gòu)件由所述固定接觸子向所述可動接觸子側(cè)突出，所述第2電場衰減構(gòu)件配置在所述可動接觸子的周圍，在所述可動接觸子在分開位置的場合，由所述可動接觸子向所述固定接觸子側(cè)突出。
3.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述固定接觸子具有圓盤狀，所述第1電場衰減構(gòu)件為具有比所述固定接觸子直徑大的圓盤狀或者環(huán)狀，固定在所述固定接觸子上，所述固定接觸子的周圍的部分，由所述固定接觸子側(cè)向所述可動接觸子側(cè)突出，具有比所述可動接觸子直徑大的圓筒狀并配置在所述可動接觸子周圍，所述可動接觸子在分開位置的場合具有由所述可動接觸子向所述固定接觸子側(cè)突出的部分。
4.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)機(jī)構(gòu)，其特征在于，還包括收裝所述固定接觸子、所述可動接觸子、所述第1電場衰減構(gòu)件和所述第2電場衰減構(gòu)件的容器。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種開關(guān)機(jī)構(gòu),包括圓盤狀的固定接觸子(6),與圓盤狀的固定接觸子接觸、分開的可動接觸子(10),配置在固定接觸子(6)周圍的、固定接觸子(6)周圍部分由固定接觸子(6)突出到可動接觸子(10)側(cè)的電場衰減構(gòu)件(7),配置在可動接觸子(10)周圍的、在可動接觸子(10)在分開位置的場合具有由可動接觸子(10)突出到固定接觸子(6)側(cè)的部分的電場衰減屏蔽(11)和收裝固定接觸子(6)、可動接觸子(0)、電場衰減構(gòu)件(7)和電場衰減屏蔽(11)的真空容器(1)。
文檔編號H01H33/66GK1267897SQ00104648
公開日2000年9月27日 申請日期2000年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月18日
發(fā)明者小林稔, 丸山稔正, 佐藤俊文, 宮本聖一, 糸谷孝行 申請人:三菱電機(jī)株式會社