專利名稱：真空斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)真空斷路器，特別有關(guān)具備形成具有磁驅(qū)動電弧功能的多條圓弧槽的一對風(fēng)車形電極的真空斷路器。
附圖8(a)、(b)就是例如在日本專利特開昭55-30174號公報(bào)上揭示的以往真空斷路器的俯視圖和側(cè)視圖。
圖中，30是真空斷路器的風(fēng)車電極，40是電極棒，1是具有接觸功能的風(fēng)車電極的平面部分(中央平坦部分)，2是具有斷開電流功能的風(fēng)車形狀的傾斜部分(周圍傾斜部分)。在此平面部分1和傾斜部分2上形成從上述風(fēng)車電極30的外周邊緣直到中心，相對半徑方向?yàn)閮A斜方面的圓弧狀切槽(以下稱圓弧槽)。此外，L1，L2分別表示此圓弧槽12的終端和頂端的槽寬。
以下對其動作進(jìn)行說明。
當(dāng)要把處在接觸狀態(tài)的一對上述風(fēng)車電極拉開時(shí)，就在作為接觸部的平面部分上發(fā)生電弧。此電弧會因在電極棒40和風(fēng)車電極30間形成的電流通路而向電極的外徑方向(即半徑方向)被驅(qū)動。由于被驅(qū)動向半徑方向的電弧到達(dá)圓弧槽12，就沿圓弧槽開始移動，故電弧等于受到圓周方向和半徑方向的力相混合后的驅(qū)動力，而在風(fēng)車電極表面回轉(zhuǎn)。此時(shí)由于此電弧在電極全面上回轉(zhuǎn)，從而能防止電極的局部加熱，其結(jié)果能使真空斷路器的斷流容量增大。
此外，作為和此斷流容量有關(guān)的風(fēng)車電極的形狀因素，可考慮圓弧槽12的圓周方向或半徑方向的長度，以及其槽的寬度等，但在上述特開昭55-30174號公報(bào)上敘述了對于額定斷流能力為8KA以上的真空斷路器，有必要使圓弧槽的槽寬至少為1.5mm以上。
然而經(jīng)研究這樣的風(fēng)車電極的直徑和斷流容量的關(guān)系的結(jié)果表明即使增大電極直徑，斷流容量也不會線性增大，這個成了使真空斷路器達(dá)到小形化時(shí)的一大障礙。
本發(fā)明就是為消除上述這樣的問題而提出，其目的在于獲得具有在風(fēng)車電極為同一直徑時(shí)能使斷流性進(jìn)一步提高的同時(shí)，在斷流電流全范圍內(nèi)能達(dá)到斷流特性穩(wěn)定的電極構(gòu)造的真空斷路器。
有關(guān)本發(fā)明的真空斷路器，使其風(fēng)車電極的圓弧狀切槽具有如下的形狀，即在其外周上具有最大寬度LMAX，然后隨著朝向中心而使其慢慢變窄，在其終端具有最小寬度LMlN，且使此最小寬度LMlN≥0.5mm，使上述最大寬度LMAX＝0.0608 X I X1.2mm，這里令I(lǐng)＝真空斷路器的額定斷流電流X(1′直流分量含有率)KA。
在此發(fā)明中，由于使具有風(fēng)車電極的電弧磁驅(qū)動機(jī)能的圓弧狀切槽具有適應(yīng)必要的斷流電流的最佳形狀，從而使電弧的旋轉(zhuǎn)速度提高，只要是原來的電極直徑，也能使風(fēng)車電極的斷流性能更進(jìn)一步提高。
實(shí)施例以下參照附圖對本發(fā)明的一實(shí)施例進(jìn)行說明。


圖1(a)、(b)是分別表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的真空斷路器的風(fēng)車電極的頂視圖和剖面圖，圖中20為風(fēng)車電極、40為電極棒，1是電極20的具有接觸機(jī)能的平面部份(中央平坦部分)，在其中心部分具有凹入部份4。2是具有切斷電流功能的風(fēng)車電極的傾斜部分(外圍傾斜部分)。并且，在此平面部分1和傾斜部分2上形成從風(fēng)車電極外圍端直到其中心，相對半徑方向?yàn)閮A斜的圓弧狀切槽12(以下稱圓弧槽)。即在平面部分1和傾斜部分2間形成沿半徑方向，以及沿圓周方向延伸的多條圓弧槽12，此圓弧槽12的槽寬在其外圍部分為最寬，隨著向中心部靠近而慢慢變窄，在終端部位變窄比0.5mm強(qiáng)的程度。
以下對其作用和效果進(jìn)行說明。
即使在這樣的本實(shí)施例的風(fēng)車電極中，也象在圖6中說明過的那樣，當(dāng)要使處在接觸狀態(tài)的一對風(fēng)車電極20分開時(shí)，在作為接觸部的平面部分1上將產(chǎn)生電弧，此電弧通過在平面部分1和傾斜部分2上所設(shè)置的圓弧槽12而使風(fēng)車電極表面旋轉(zhuǎn)。用高速照相機(jī)等光學(xué)觀測手段對這個電弧旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行確認(rèn)的結(jié)果表明電弧旋轉(zhuǎn)速度和風(fēng)車電極的圓弧槽12的槽寬存在很大的關(guān)系。
也就是，在槽寬過份狹窄時(shí)，由于電弧要越過槽而使朝圓周方向旋轉(zhuǎn)的力難以發(fā)生，反之在槽寬度過份寬時(shí)，使電弧越過槽的時(shí)間變長，無論是那一種場合都使旋轉(zhuǎn)速度變慢。而且，此旋轉(zhuǎn)速度的大小和斷流性能有關(guān)，并了解到圓弧槽的槽寬存在適應(yīng)斷流電流的最佳值。
圖2表示各種槽寬和最大斷路性能的關(guān)系。從這個圖得知相對斷電電流的風(fēng)車電極的槽寬最佳值L＝0.0608×I。這里I是真空斷路器的額定斷電電流值乘以規(guī)定值(1′直流分量含有率)所得的值。具體說，當(dāng)額定斷電電流為25KA，直流分量含有率為50%，I成為25×(1+0.5)＝37.5KA。
此外，當(dāng)使槽寬L變化，而求出相對此變化的斷路性能關(guān)系時(shí)，得知相對成為最大斷路性能的最佳槽寬，變動±10%時(shí)，斷路性能沒發(fā)生變化，而當(dāng)發(fā)生±40%程度的變化時(shí)，斷路性能明顯下降。通過在這個條件下的電弧的光學(xué)觀測，仍然是旋轉(zhuǎn)速度變慢，并說明是它使得斷路性能下降的。
此外，為了求出相對槽寬變化的斷路性能的變化，例如，把圖2中的對應(yīng)最大斷路電流40KA的最佳槽寬2.5mm作為基準(zhǔn)值，分別制造具有相對此基準(zhǔn)值變化±10%、-35%以及′40%的槽寬的風(fēng)車電極，分別求出對應(yīng)的最大斷路性能，即最大斷路電流。圖3表示其結(jié)果，從這個圖知道，當(dāng)與作為槽寬基準(zhǔn)的最佳槽寬的相差在±10%以內(nèi)，對斷路性能沒有影響，但它為-35%或′40%的情況時(shí)，要使斷路性能下降。
因此，對風(fēng)車電極來說，只要設(shè)置具有這種尺寸形狀，即能適應(yīng)在使用了該風(fēng)車電極就能得到最佳斷路性能那樣的斷路電流的尺寸形狀的圓弧槽就可以了，如果使此時(shí)的槽寬的最佳值發(fā)生偏離，只要獲得的斷路性能能在理想斷路性能的90%左右的范圍內(nèi)是可以允許的。當(dāng)從圖3來求能獲得為此理想斷路性能的90%程度的斷路性能的槽寬的范圍時(shí)，求出的結(jié)果是，其下限為最佳槽寬的80%，上限為其120%。
根據(jù)圖2和圖3，其結(jié)果為圓弧槽的槽寬的下限，即最小值LMlN＝0.0608×I×0.8(mm)其上限，即最大值LMAX＝0.06080×I×1.2(mm)。
當(dāng)要對一個具體的真空斷路器的額定值算出圓弧槽的槽寬時(shí)，若額定斷路電流為25KA，直流分量含有率為50%，則成為圓弧槽的槽寬的最小值LMlN＝0.0608×25×(1+0.5)×0.8＝1.824(mm)其最大值LMAX＝0.0608×25(1′0.5)×1.2＝2.742(mm)。
此外，直流分量含有率為0-100%。
又，能夠求出適應(yīng)斷路電流的圓弧槽槽寬，然而真空斷路器具備的斷路性能不能是僅對于一個電流值來說。也就是只要額定電流為25KA的斷路器，則對于25KA以下的電流值也必需能切斷，即有必要在斷路電流的全范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的斷路特性，為此，風(fēng)車電極的圓弧槽并不是具有一定的槽寬，而要能對斷路電流的全范圍適應(yīng)，即希望其槽寬是慢慢變化的，具體地說，斷路電流的最低值就成為風(fēng)車電極有效作用范圍的10KA以上，
槽寬的最小值為LMlN＝0.0608×10×0.8＝0.5(mm)。
因此，當(dāng)使圓弧槽具有在風(fēng)車電極中心部的槽寬L1為LMlN＝(0.5mm)，使槽寬隨著向外而擴(kuò)大，而在該電極終端部位的槽寬L2為LMAX(＝2.7mm(為上述25KA級的斷路器))的形狀的話，就能得到具有斷路性能在斷路電流全范圍穩(wěn)定的風(fēng)車電極。
若根據(jù)這樣的本實(shí)施例，由于設(shè)置了多個其槽寬從0.5mm以上的值一直到適應(yīng)斷電電流的最佳槽寬為止的連續(xù)變化的圓弧槽，故能提高電弧的旋轉(zhuǎn)速度，從而使風(fēng)車電極的斷路性能進(jìn)一步提高，而且能使斷路性能在斷路電流的全范圍達(dá)到穩(wěn)定化。
此外，在上述實(shí)施例中，為了對應(yīng)斷路電流的全范圍，令風(fēng)車電極的圓弧槽的槽寬的最小值為0.5mm，而根據(jù)斷路電流來決定圓弧槽槽寬這一本發(fā)明的基本原理，如圖4(a)、(b)所示那樣，對僅在特定的斷路電流范圍內(nèi)能穩(wěn)定斷路的風(fēng)車電極也能適用，在此場合，對應(yīng)最小電流值的槽寬的最小值，只要按LMlN＝0.0608×I×0.8計(jì)算即能求得的值就可以了。該圖中L1＜L2，L1＝0.0608×I×0.8，L2≤0.0608×I×1.2(I1作為必要的最小電流值)。
此外，在上述實(shí)施例中，是對平面部分和傾斜部由相同材料制成的真空斷路器的電極構(gòu)造進(jìn)行說明的，然而，即使平面部和傾斜部的材料為不同也可以，也就是如圖5(a)(b)所示那樣，即使平面部分由高耐電壓用或低浪涌用電極材料A，傾斜部由高斷路性能材料B制成也可以，在此場合也同樣具有上述效果。
此年，如圖6(a)，(b)所示，即使在平面部分和傾斜部分由同一材料構(gòu)成的風(fēng)車電極中，僅在傾斜部分設(shè)圓弧槽，或如圖7(a)，(b)所示，在平面部分和傾斜部分由不同材料構(gòu)成的風(fēng)車電極中，僅在傾斜部分上設(shè)圓弧槽也可以，無論是在上述那一種場合，都能具有和上述實(shí)施例同樣的效果。
如上所述，若根據(jù)此發(fā)明那樣真空斷路器，由于使風(fēng)車電極的具有電弧磁驅(qū)動功能的圓弧狀切槽具有適應(yīng)所需斷路電流的最佳形狀，能達(dá)到使其斷路性能提高的同時(shí)，在斷路電流的全范圍內(nèi)使斷路性能穩(wěn)定的效果。
對附圖的簡單說明。
圖1(a)，(b)是為對本發(fā)明的一實(shí)施例的真空斷路器的電極構(gòu)造進(jìn)行說明的圖，圖2是表示風(fēng)車電極的圓弧槽的槽寬和最大斷路電流的關(guān)系的圖，圖3是表示相對風(fēng)車電極的槽寬的最佳值的偏離和斷路性能的關(guān)系的圖，圖4至圖7是為分別對根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例的真空斷路器的電極構(gòu)造進(jìn)行說明的圖，圖8是為對傳統(tǒng)的真空斷路器的電極構(gòu)造進(jìn)行說明的圖。
20為風(fēng)車電極，1為平面部分(中間平坦部分)，2為傾斜部分(外圍傾斜部分)，4為凹部，12，12a為圓弧槽(圓弧狀切槽)。
此外，圖中同一符號表示同一或相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> 權(quán)利要求
1.一種真空斷路器，包括一對形成具有電弧磁驅(qū)動功能的圓弧狀切槽的風(fēng)車電極，該切槽是在由具有接觸功能的中央平面部分和具有切斷電流功能的外圍傾斜部分組成的圓板上從其圓周端起相對半徑方向傾斜地切入后形成的，其特征在于上述圓弧狀切槽具有其槽寬在外周上具有最大值LMAX，隨著朝向中心而慢慢變狹小，在終端部位上具有最小值LM1N的形狀，上述最小槽寬LM1N≥0.5mm，上述最大槽寬LMAX=0.0608×I×1.2mm，其中，I=真空斷路器的額定斷路電流×(1直流分量含有率)KA
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空斷路器，其特征在于上述圓弧狀切槽的最小槽寬LMlN≥0.0608×I×0.8mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的真空斷路器，其特征在于上述圓弧狀切槽的形狀為單純的圓弧形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)權(quán)利要求的真空斷路器，其特征在于上述圓弧狀切槽僅在上述外圍傾斜部分上形成
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4項(xiàng)中任一項(xiàng)權(quán)利要求的真空斷路器，其特征在于上述中央平面部分和外圍傾斜部分是由相同材料構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要墳1至4項(xiàng)中任一項(xiàng)權(quán)利要求的真空斷路器，其特征在于上述中央平面部分和外圍傾斜部分是由不同的材料制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及具備一對由具有接觸功能的中央平面部和具有切斷電流功能的外圍傾斜部構(gòu)成的圓弧狀切槽風(fēng)車電極的真空斷路器，使槽寬從其外圍端隨著朝向中心而慢慢變窄，直到終端部為最小值，其最大值L
文檔編號H01H33/664GK1034451SQ8810645
公開日1989年8月2日 申請日期1988年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1987年11月7日
發(fā)明者寄田光政 申請人:三菱電機(jī)有限公司