中壓或高壓開關裝置組件的電極部件及其製造方法

2023-09-22 03:19:35

專利名稱：中壓或高壓開關裝置組件的電極部件及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求1、9和10的前序部分所述的用於中壓或高壓開關裝 置組件的電極部件及其製造方法。
背景技術：
用於中壓或高壓開關裝置組件的電極部件必須具有高載流能力。在這種情況下， 接觸電阻保持儘可能低。然而，即使當接觸電阻限低的時候，在連接狀態(載荷情況)下流 入的高電流也可能產生大量的熱能。這些熱能必須以適當的方式消散。由於涉及到此類電極部件電介質氣密密封的原因，真空斷路器室通常由具有很低 導熱率的陶瓷構成，並且大多數熱能通過供電線路(通常由銅材料構成)消散到室外，並且 集中到這個區域。真空斷路器室被整個封裝在電絕緣封裝殼中。該封裝殼的電絕緣特性當 然也同樣地減少了傳熱。

發明內容
因此本發明的目的是改進該一般類型的電極部件及其製造方法，從而使得產生的 熱更好地對流消散到外部。就根據權利要求1的前序部分的電極部件而言，根據本發明由權利要求1的特徵 部分實現所述的目的。在從屬權利要求2到8中詳細說明另外的有利的改進。就方法而言，由權利要求9的特徵部分實現根據本發明所述的目的。在這種情況下，本發明的實質在於，電絕緣或導電的並因此熱傳導的傳熱元件，其 為圓柱形殼形式，設置在真空斷路器室和封裝殼之間，傳熱元件的內表面靠置於觸點固定 架上，該觸點固定架從此處傳遞熱流，使得通過傳熱元件的外表面，封裝殼內表面上的熱傳 導可以在大面積上傳送到絕緣材料上。該觸點固定架將熱流從真空斷路器室的兩條供電線 路中的一條向外消散，並且將額定電流經由這些連接傳遞到外面，與電極部件接口，由此處 傳遞該熱流，使得通過傳熱元件的外表面，封裝殼內表面上的熱傳導可以在大面積上傳送 到絕緣材料上。這意味著，熱耦合元件位於金屬部件和絕緣體之間，其由熱傳導材料製成。熱傳導元件還可以適合於注塑並且將在第二模製過程中被嵌入。與現有的類型相比，其中真空斷路器室直接地封裝在封裝複合物中或用注塑複合 物封裝，圓柱形殼形式的熱傳導的傳熱元件現在將在觸點固定架和封裝殼之間傳熱，電流 和熱傳輸從真空斷路器室主要傳到熱傳導的傳熱器元件，從而經由殼的外表面傳到電極部 件材料。這個措施產生了較大的並且特別有效的傳熱中間層。這有效地增加了從內部向外 傳輸的熱功率，並且也擴大了電極部件外側上的傳熱器面積。在另外的有利的改進中，圓柱形殼形式的傳熱元件的外表面被摺疊。這也顯著地 增加了封裝殼一側上用於傳熱的有效面積。作為對此的替換，圓柱形殼形式的傳熱元件的外表面可以成波紋狀或被粗糙化。
在一個有利的改進中，圓柱形殼形式的傳熱元件可以由金屬構成，優選由銅或銅 合金構成或作為對此的代替構成，由鋁或鋁合金構成，或者由為此目標能充分地傳導熱的 陶瓷構成。另外的非常有利的改進在於，圓柱形殼形式的傳熱元件由導電塑料(填充的或者 未填充的)製成。部分層可以是電絕緣的。這使得能夠產生導熱率梯度。在另外的改進中，圓柱形殼形式的傳熱元件由兩組分的材料形成為多層的，其中 外部的材料組分具有高導熱率，並且內部的材料組分具有低熱導率。就用於生產電極部件的方法而言，本發明的實質在於，真空斷路器室和/或相應 的觸點固定架在被封裝在外部的封裝殼中之前設有圓柱形殼形式的傳熱元件，該傳熱元件 安裝到真空斷路器室的外表面上，然後也圍繞有或擠壓地塗覆有封裝殼複合物。另外的有利改進在其它的從屬權利要求中詳細地說明。


本發明的一個示範性實施例將在下面的文字中更詳細描述，並示出在附圖中。附圖示出了本發明的示範性實施例，其示出電極部件被用於中壓或高壓開關裝置 組件中，除此之外對其沒有示出任何更多的細節。
具體實施例方式真空斷路器室被設置在該電極部件內，真空斷路器室中設置有至少一個動觸點、 並且因此如果需要的話也設置有靜觸點。該真空斷路器室被嵌入在封裝殼中，該封裝殼或者由環氧樹脂封裝、注塑成型或 壓模形成，或者由封裝複合物(聚氨酯、矽樹脂等)形成。真空斷路器室的材料通常由陶瓷構成，並且在端部也集成了金屬蓋。為了將熱消 散到外面，一方面設有封裝材料的該殼表面，另一方面設有散熱器形式的傳熱器，後者例如 被設置在電極部件上或被設置為鄰近於電極部件，並且從外面設置。然而，來自內部的熱流無論如何必須通到外部。根據本發明的圓柱形殼形式的傳 熱元件能用於並且被用於這個目的。這也被封裝在熱傳導的金屬片或薄膜形式的電極部件 中。根據本發明的傳熱元件可以由金屬構成，或者由具有用於所期望目的的足夠導熱 率的塑料材料構成。然而，該傳熱元件也可以由多層的複合材料或者由金屬塗層的塑料形成，該複合 材料由導電和電絕緣的塑料構成。該傳熱元件也可以使用壓塑或注塑工藝生產，並且通常 可以在適當的點被引入。另一方案為將傳熱元件也直接地封裝在電極部件中(甚至沒有任 何間隙)。在這種情況下該圖示出了具有傳熱元件的電極部件的製造，其優選地但不排他地 由銅片製成，因此導致將熱從接觸連接片經由例如真空斷路器室的元件傳遞到真空斷路器 室的陶瓷材料的能力。該目標為將在接觸連接處產生的熱"大面積"分布到鑄塑樹脂部 分，以便通過對流散熱到外部。此外，真空斷路器室陶瓷(Al2O3)的導熱率高於(SiO2)(廉價的環氧填料)的導熱率，並且也進一步以適當的形式傳送熱流，因此使得從電極部件到周圍區域傳送更大的能 量流成為可能。總的說來，由此帶來的優點有傳熱面積以及封裝工藝方面有顯著的改進；完全封閉的電極部件可以連同傳熱元 件在一個步驟中生產出來。這既可以使用澆鑄和鑄塑樹脂工藝，也可以使用注塑工藝來完 成。因為傳熱元件不必是由銅或鋁構成的"金屬塊"生產，而是由金屬片或薄膜生 產，或者作為注塑部件生產，這導致相當程度地降低了傳熱元件的組件成本。可以實現顯著更複雜的傳熱元件的幾何結構，由此通過對流改善傳熱。傳熱元件可以由兩種不同的材料構成，使用兩組分工藝生產，兩組分工藝為在這 種情況下，具有相對高的導熱率(例如也能導電)的塑料1首先被擠壓塗覆有具有低導熱 率的材料2(塑料，例如也可以為不導電的)。同樣可以由具有低導熱率的塑料(未填充的 或填充的)製成材料1和由更高導熱的塑料製成材料2。處於絕緣原因，該傳熱元件也可以設有塑料塗層。這對於設計成「電絕緣」的傳熱 元件來說是不需要的。(在這種情況下，塑料可以填充有C、Al2O3或者AlN)。這使得傳熱元件能既被安裝到電極部件的固定觸點的裝配區域，又被安裝到電極 部件的開關接觸區域，然後被擰上，和/或然後也被完全地封裝。因此可以利用封裝工藝生 產相當緊湊的電極部件，並且該電極部件適用於高額定電流。如果使用傳熱元件，那麼整個組件的重量也可以減小。此外，該傳熱器還可以用在 鄰近於柔性帶或移動的電流傳輸活塞(current transmission piston)(或對應的插座) 的區域中，同時對組件的機械特性影響很小。如果導電箔或帶(也由兩個或更多個層形成)被插入到電極部件中，那麼熱可以 「在大面積上」傳遞到電極部件。總的說來，這使得更大的能量流被向外傳遞到周圍區域。
權利要求
1.一種低壓、中壓或高壓開關裝置組件的電極部件，具有封裝在外部封裝殼中的真空 斷路器室，由複合材料構成並且在兩端由金屬蓋元件封閉，其中，圓柱形殼形式的熱傳導的傳熱元件被設置在真空斷路器室、觸點固定架和封裝 殼之間，其中傳熱元件的內表面靠置於真空斷路器室外表面和觸點固定架上或附近，並且 傳熱元件的外表面靠置於封裝殼的內表面上或位於封裝殼內。
2.如權利要求1所述的電極部件，其中，圓柱形殼形式的傳熱元件的外表面被摺疊。
3.如權利要求1所述的電極部件，其中，圓柱形殼形式的傳熱元件的外表面成波紋狀。
4.如權利要求1所述的電極部件，其中，圓柱形殼形式的傳熱元件的外表面被粗糙化。
5.如權利要求1-4之一所述的電極部件，其中，圓柱形殼形式的傳熱元件由金屬構成， 優選由銅或銅合金構成。
6.如權利要求1-4之一所述的電極部件，其中，圓柱形殼形式的傳熱元件由鋁或鋁合 金構成。
7.如權利要求1-4之一所述的電極部件，其中，圓柱形殼形式的傳熱元件由熱傳導的 塑料構成。
8.如權利要求1-4之一所述的電極部件，其中，圓柱形殼形式的傳熱元件由兩組分、三 組分或多組分的材料形成為多層的，其中外部的材料組分具有高導熱率，並且內部的材料 組分具有低熱導率。
9.一種用於生產低壓、中壓或高壓開關裝置組件的電極部件的方法，所述電極部件具 有封裝在外部封裝殼中的真空斷路器室，由複合材料構成並且在兩端由金屬蓋元件封閉，其中，所述真空斷路器室被封裝在外部封裝殼中之前設有傳熱元件，所述傳熱元件被 裝到真空斷路器室的外表面上，然後也圍繞有或擠壓地塗覆有封裝殼複合物。
10.一種用於生產低壓、中壓或高壓開關裝置組件的電極部件的方法，所述電極部件具 有封裝在外部封裝殼中的真空斷路器室(配備有陶瓷或玻璃絕緣體)，由複合材料構成並 且在兩端由金屬蓋元件封閉，其中，使用注塑、澆鑄或模製複合物工藝生產由熱傳導的塑料構成的傳熱器，傳熱器然 後也被封裝在該封裝殼複合物中，或者在封裝之後通過開口被擰到所述電極部件上，在這 種情況下，該塑料也能夠填充有填料。
11.如權利要求10所述的電極部件，其中，隨後施加的傳熱器通過粘合劑緊密地連接 到該電極部件，從而產生電緊密接合。
12.如權利要求10或11所述的電極部件，其中，隨後施加的傳熱器通過螺紋連接連接 到該電極部件，同時一個或更多個內部組件經由螺紋接頭連接到該電極部件。
13.如權利要求10到12之一所述的電極部件，其中，隨後施加的傳熱器通過密封系統 被0形圈、平面環形密封件等緊密地連接到電極部件，同時產生電緊密接合。
全文摘要
本發明涉及一種如權利要求1、9和10的前序部分所述的低壓、中壓或高壓開關裝置組件。為了確保在這種情況下產生的熱更好地對流消散到外部，本發明在這種情況下提出了圓柱形殼形式的熱傳導的傳熱元件，其設置在真空斷路器室、觸點固定架和封裝殼之間，傳熱元件的內表面靠置於真空斷路器室和觸點固定架上，並且傳熱元件的外表面靠置於封裝殼的內表面上。此外，提出一種傳熱器，其可以由熱傳導塑料利用注塑或模製複合物生產工藝製成。這然後可以通過開口連接到該電極部件。另外的選擇是在用封裝複合物封裝組件之前安裝這些傳熱器，並且然後也將它們澆鑄在組件中。
文檔編號H01H33/66GK102077311SQ200980124141
公開日2011年5月25日 申請日期2009年6月24日 優先權日2008年6月24日
發明者D·根奇 申請人:Abb技術股份公司