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CN101111914A - 用于制造触头的方法以及真空开关箱的触头 - Google Patents

用于制造触头的方法以及真空开关箱的触头 Download PDF

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CN101111914A CN200680003429.XA CN200680003429A CN101111914A CN 101111914 A CN101111914 A CN 101111914A CN 200680003429 A CN200680003429 A CN 200680003429A CN 101111914 A CN101111914 A CN 101111914A
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Abstract

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于制造触头的方法，该触头用在真空开关箱中，尤其用在低压、中压和高压开关箱中，以及根据权利要求12前序部分的用于中压真空开关箱的触头。为了改善多层接触系统，使得可以使用更大的层厚以改善电特性，按照本发明，触头至少由两层形成，其中在这些层之间敷设焊接箔片，这些层在额定位置上在焊接炉中相互焊接在一起。两层结构也可以通过粉末层叠来获得。为此在压制模型中压出粉末层，然后在炉中烧结为成品的触头坯件。

Description

用于制造触头的方法以及真空开关箱的触头
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的制造尤其用在低压、中压和高压真空开关箱中的触头的方法，以及一种根据权利要求12前序部分的用于真空开关箱的触头本身。
背景技术
开关箱、尤其是在低压开关设备、中压开关设备、高压开关设备和发电机开关设备中使用的真空开关箱，在箱外壳(Kammergehaeuse)内配备有触头，该触头在该装置的闭合状态下产生电接触并且在断开时在其上产生等离子弧(Plasmabogen)(一种在真空环境中燃烧的电弧)、尤其是在短路条件下。在这种类型的真空开关箱中，经常采用所谓的径向磁场接触系统。在该系统中，通过线圈弧形段产生径向磁场，其中弧形元件通过设置在触头板中的缝隙形成。
这种径向磁场接触系统或其中所使用的触头的优点在于，存在很小的电流路径电阻，其中在整个装置中，对这种简单的系统而言可以引入很高的接触压力。这里还公知，在此所使用的圆柱盘形(Zylinderscheibenform)的径向磁场触头被构成为具有倒圆的外棱边。这用于改善介电特性。
使用具有由多层系统制成的触头的接触系统是公知技术。其中横截面向外为双圆锥形的多层触头也是公知的。因此，例如由DE3840192A1所公开的本身优选的装置由多层系统构成，其中耐燃的接触层由标准接触原料如CuCr25制成，第二层优选由纯铜制成。纯铜负责高的导电能力和导热能力，而CuCr层保证触头区域本身中的耐燃能力。
通过所述双圆锥构成产生类似盘子的形状，其尤其很容易在具有大外直径的触头中产生，而且优选用于强电流开关装置或发电机开关装置中。从而，除此之外，径向磁场触点的各个触头弧的重心进一步在轴中心方向上移动，由此在机械的开关操作时所出现的力在到触点的过渡位置处引起很小的力矩。由此产生的机械应力一方面通过该措施被有利地降低，并且另一方面在经常机械开关操作的情况下可以实现更长的寿命。
在上述文献DE3840192A1所描述的文本中，事先分别通过冲压在连续设置的盘上开槽。但是，其中要注意，每个盘不比被冲压缝隙的选择的宽度更强(厚)。
总的来说，如由EP1111631所公开的多层触头(多层触点，所谓的MLC)是以这样一种方法制造的，其中例如在惰性坩锅(陶瓷的)内根据烧结-熔炼方法将这些多层触头组合在一起。
发明内容
由此出发，应当改善多层接触系统的优点，使得可以使用更大的层厚，从而改善电气特性。
根据本发明，对于根据类型的方法，通过权利要求1的特征部分特征解决所提出的技术问题。根据本发明的方法的其它优选实施方式在从属权利要求中给出。
根据本发明，对于低压、中压或高压真空开关的触头，通过权利要求11的特征部分特征解决所提出的技术问题。
本发明的核心在于，为了实现触头的相邻设置层的更大的壁厚或层厚，在待连接的各层之间分别设置焊接箔片，并将整个装置在焊接炉中加热到焊接温度，并且另一方面可以通过多个粉末层的相互交错层叠而实现所追求的两层性(或多层性，＞2)。这在两层触头的例子中可以通过铜粉末的相互交错层叠以及在第二层中由铜铬粉末的混合物来实现。在后一种粉末相互交错层叠的情况下，粉末在压模中被压成压坯(生坯)，然后在用于成品MLC坯件的炉中被烧结成成品坯件。
其中所生成的两层MLC触头由CuCr构成的耐燃接触层和具有非常高的传导性的作为第二层的位于其下方尤其是厚壁的铜层组成。其中，形成极低的电流路径电阻，以及到接触外部区域的良好的馈电，其中在接触外部区域上，在短路电流的情况下，电弧一直燃烧直到随后在断开时电流过零。
与需要集成的烧结和熔炼过程的常见MLC方法相比，该制造方法(两个组件焊接为一个MLC触头)快速和简单，并且在多层的情况下直接通过粉末成层方法还格外经济。另外，相对于常见的方法，可以实现和使用大的层厚，从而保证了很小电流路径电阻以及明显更高的机械容许负荷和产生更高开关作用力的上述优点。相对于MLC-烧结和熔炼方法而言，在本发明的方法中，通过以下方式还提高了传导性，既通过对多层触头的热处理，在层中几乎保留了所采用原料的原始传导性。在复合焊接(Verbundloetung)的情况下，只达到焊料的熔炼温度。通过扩散到焊接区域中，仅在该狭窄区域中提高电阻或传导性降低少许。
即使通过粉末成层并将粉末压成生坯以及通过烧结坯件来产生多层性，电阻仍然很小，并且由此传导性处于高水平。
在另一优选实施方式中，具有触头的(大于两个)盘或板的多个层可以在处理中焊接或在粉末成层时产生。与常见的多层接触方法-MLC方法相比，通过焊接(或者还有粉末成层)的形式，与烧结和热处理过程(退火)相比，电流路径电阻明显更小地上升，从而盘的多重布置不对传导性产生负面影响。
此外，还得出，通过设置在板之间的焊接箔片以及随后在焊接炉中的退火而形成的这样产生的过渡不仅产生符合界面的(grenzflaechenschluessig)焊接，而且通过焊接炉中的整个热处理，焊料还经由相应的显微渗透深度而进入材料的边界表面中。由此在固体物理学方面，界面区域中的费米能和价电子能带无电势或无干扰地相互平衡，从而在那里不产生金属-金属氧化物杂质(Stoerstelle)，而这在烧结-熔炼过程中明显更频繁地出现。
此外，通过该高的机械负荷能力结合有针对性的耐燃性，还可以达到高的接通和断开速度，尤其是对于例如为了用在高压、高电流和发电机真空开关箱中而具有比较大的外直径的触点来说。
在另一优选实施方式中，使用CuCr25作为耐燃的原料。
另一替换方案在于CuW的使用。再一替换方案在于CuCrW的使用以及可选的WCAg或其它。原则上，其下具有至少一个其他层、例如铜层的上层通过根据本发明的方式被焊接或通过粉末成层而产生。在所有这些所使用的合金中，出现上面描述的固体物理特性，使得在这类MLC接触坯件的焊接过程或烧结过程，电流路径电阻通过无电位不连续性的过渡区域而保持得很低。
在另一优选实施方式中，在所使用的触头层的一部分中设置缝隙。
在另一优选实施方式中，这样构造这样相互连接的层，使得它们在触头的处理完成状态中得出双圆锥的类似盘子的形状。其具有上面描述的介电特性的优点，并由此即使在大电流断开时，尤其在边缘区域中也有利于断开电弧的熄灭。
在另一优选实施方式中，耐燃层之后的至少一个其他层的直径更小，或在有多个其他层时这些层的直径连续减小。
此外，各个层在粉末冶金学方面以压制的生坯存在，并且在焊接过程中被同时烧结。
按照权利要求的触头是一种根据上述方法用于中压设备的触头，尤其是用于低压、中压和高压范围中的真空开关箱的触头。
附图说明
本发明在附图中被示出，并在下面得到详细描述。其中：
图1是真空开关箱的整体显示，
图2是触头。
具体实施方式
图1示出真空开关箱的整体显示，并随后在图2中详细示出和描述。图1示出真空开关箱，其包括可移动的馈线1、真空开关箱盖2，其中真空开关箱盖2在绝缘体(陶瓷)6和金属波纹管3之间产生真空密封的连接。介质屏(Mittelschirm)4控制真空开关箱之内和之外的电场，并保护绝缘体6免遭金属蒸汽。在图2的中央，设置触头5’和5”，它们优选被构造为根据图2的MLC触头。在固定接点侧设置馈线8，屏7进行电场控制。
图2示出两层的新型组合，即耐燃的第一触头层5’，其例如可以由CuCr或上述可替换的耐燃原料或原料合金制成，以及另一触头层5”，其例如可以由铜、由纯铜或合金铜制成。层10在焊接两个或更多层的情况下表示焊接区域，在粉末叠层的情况下表示两者(或更多层)之间的边界区域。由此，可以产生具有最佳特性的触头，这一方面既符合特别程度的耐燃性，另一方面还保证低电流路径电阻和高的传导性。
在通过使用双圆锥或部分圆锥的层而使用或制造上述盘形时，除了开关特性之外，还可以达到特别良好的机械特性，其中这些层相互叠加，使得触头总体上被构造为双圆锥的、即在两侧具有下降侧壁。通过两层的上下叠层并且在中间添加焊接箔片10来形成触头，然后在焊接炉中与装置焊接。例如，还可以通过钎焊由钢制成的基板，进一步提高机械强度，另外还实现屏蔽B场的功能。
附图标记：
1可移动的馈线
2真空开关箱盖
3波纹管
4介质屏
5触头
5’触头
5”触头
6绝缘体
7屏
8馈线
10层/焊接箔片

Claims (12)

1.一种用于制造触头的方法，其中所述触头用于真空开关箱中，尤其用于低压、中压和高压开关箱中，
其特征在于，所述触头由其间敷设有焊接箔片的至少两层构成，其中这些层在额定位置在焊接炉中相互焊接在一起。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过粉末在模型中的层叠而形成所述由至少两层构成的触头，在压制过程之后产生粉末压件，即所谓的生坯，所述粉末压件通过烧结而形成多层接触坯件。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，耐燃的触头层由耐燃的含铜合金构成，而位于其下方的第二触头层由等厚的或壁更厚的铜层构成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，具有至少一个其他触头层，用焊接箔片焊接所述至少一个其他触头层。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使用CuCr25作为耐燃原料。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使用CuCrW作为耐燃原料。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使用WCAg作为耐燃原料。
8.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，至少上面的触头层包含按照径向磁场接触类型的缝隙。
9.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，各个层被这样构造和相互连接，使得在焊接完成状态下得到单圆锥或双圆锥的类似盘子的形状。
10.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述层从耐燃层开始向下具有连续减小的直径。
11.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，这些层在焊接过程之前作为粉末冶金的压制的生坯存在，其中这些层与所述焊接过程同时地烧结。
12.一种用于真空开关箱的触头，尤其用于中压真空开关箱，其特征在于，所述触头(5)按照上述方法权利要求中一个或多个而制造。
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