以氫氣作為滅弧介質的滅弧室的製作方法

2023-05-14 02:36:51

以氫氣作為滅弧介質的滅弧室的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種以氫氣作為滅弧介質的滅弧室，包括相對配置的動觸頭和靜觸頭，所述動觸頭套接在動觸杆上端，動觸杆下端固定在銜鐵上，所述動觸頭和靜觸頭封裝在密封腔內，所述密封腔內填充3～4個大氣壓的氫氣。本滅弧室採用了先進的雷射封焊工藝，封焊時熱影響區小，傳入接觸器的熱量少，可消除封焊對陶瓷-金屬封結的不利影響，可在任何保護氣氛中進行焊接，保證了焊接的工藝性和可行性，滿足密封性的要求，提高了可靠性；同時由於採用了高壓氫氣作為滅弧介質，可縮短觸點的開距，從而縮小體積，減輕重量。
【專利說明】以氫氣作為滅弧介質的滅弧室
【技術領域】
[0001]本發明屬於電器開關領域，具體涉及一種接觸器用以氫氣作為滅弧介質的滅弧室。
【背景技術】 [0002]真空接觸器主要由真空滅弧室和操作機構組成:真空滅弧室具有通過正常工作電流和頻繁切斷工作電流時可靠滅弧兩個作用，但不能切斷過負荷電流和短路電流；操作機構由帶鐵芯的吸持線圈和銜鐵構成。線圈通電，吸引銜鐵，接觸器閉合；線圈失電，接觸器斷開。隨著科學技術的發展，接觸器切換的功率要求越來越大，提高切換功率、減小體積是電器廠追求的目標。
[0003]真空滅弧室，又名真空開關管，其主要作用是，通過管內真空優良的絕緣性使中高壓電路切斷電源後能迅速熄弧並抑制電流，避免事故和意外的發生。目前市場上所見到的真空滅弧室均為80年代初產品，如用於cKJ5、cKG1-3系列高低壓真空交流接觸器上的真空滅弧室，它包括相對配置的動觸頭和靜觸頭、與所述動觸頭相連的動導電桿、與所述靜觸頭相連的靜導電桿和波紋管，上述元件封裝在外殼內固定，並抽成真空狀態。所述外殼的主體是由陶瓷或玻璃材料製成，內設有一層屏蔽罩，該屏蔽罩的作用是吸收電弧產生的金屬顆粒，避免所述金屬顆粒進入到絕緣外殼上，以保證絕緣外殼的絕緣性能。由於真空是絕熱的，即散熱性差，這就需要增大外殼的表面積，從而需要增大滅弧室體積，這與減小接觸器體積的需求是不相符的。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題在於提供一種以氫氣作為滅弧介質的滅弧室，該滅弧室採用氣密封結構，以高壓氫氣作為介質，解決了普通介質散熱差的難題，適用於作為分斷直流大電流接觸器的接觸系統。
[0005]為解決上述技術問題，本發明提供了一種以氫氣作為滅弧介質的滅弧室，包括相對配置的動觸頭和靜觸頭，所述動觸頭套接在動觸杆上端，動觸杆下端固定在銜鐵上，所述動觸頭和靜觸頭封裝在密封腔內，所述密封腔內填充3~4個大氣壓的氫氣。
[0006]為簡潔說明問題起見，以下對本發明所述以氫氣作為滅弧介質的滅弧室均簡稱為本滅弧室。
[0007]本滅弧室用氫氣作為滅弧介質，氫氣是最輕的氣體，在0 1:和一個標準大氣壓下，每升氫氣只有0.09 g，僅相當於同體積空氣重量的十四點五分之一。同時氫氣具有較好的導熱性能，0 1:時，熱導率為0.1745K W ? HT1 ? k—1 (數據來自《真空設計手冊》第三版第53頁，達道安著)。根據氣體的巴申曲線，較高壓力的氣體是提高電氣絕緣的途徑，但考慮到工藝性，對滅弧室填充3~4個大氣壓的氫氣，可同時滿足工藝性和設計的要求。
[0008]所述密封腔由陶瓷外殼、可伐環和金屬密封體圍成。為了有良好的絕緣介電性能，密封腔採用陶瓷外殼與金屬密封體封接的形式，採用真空釺焊技術，陶瓷外殼採用95氧化鋁陶瓷材料，金屬密封體採用與陶瓷外殼材料膨脹係數相接近的4J33高鎳合金材料，克服了不同材料熱膨脹係數不同而產生應力的問題，密封指標可達到lX10_4Pa ? cm3/s0
[0009]可伐環上有用於填充氫氣的封排管。封排銅管是用來抽氣和充氣的，待充氣完成後，用冷壓焊的方法截斷密封，從而增加密封腔的密封性，降低漏率。
[0010]所述靜觸頭通過過渡環固定在陶瓷外殼上，靜觸頭材料是銅，銅與陶瓷外殼焊接後易開焊，而在銅質靜觸頭和陶瓷外殼之間增加過渡環可以使靜觸頭更加牢固地固定在陶瓷外殼上。
[0011]銜鐵外有導向套，導向套與金屬密封體固定連接，銜鐵與金屬密封體間有間隙，該間隙大於動觸頭與靜觸頭之間的距離。當接觸器的吸持線圈通電後，產生磁場，銜鐵沿導向套移動，由於銜鐵上固定有動觸杆，動觸杆也同步向上移動，從而使動觸頭和靜觸頭接通。
[0012]動觸頭上端有一個上擋圈，動觸頭下端有一個下擋圈，上擋圈和下擋圈都固定在動觸杆上，下擋圈與動觸頭間有彈簧。擋圈是為了限制動觸頭在動觸杆上的活動範圍，彈簧可將動觸頭壓緊在靜觸頭上。當動觸頭與靜觸頭接觸後，由於銜鐵與金屬密封體間仍有間隙，銜鐵繼續移動，此時，動觸頭已與靜觸頭緊密接觸，所以，動觸頭位置不變，而動觸杆會繼續上移，擠壓彈簧，從而將動觸頭壓緊上靜觸頭上，保證電路接通。
[0013]本滅弧室採用了先進的雷射封焊工藝，封焊時熱影響區小，傳入接觸器的熱量少，可消除封焊對陶瓷-金屬封結的不利影響，可在任何保護氣氛中進行焊接，保證了焊接的工藝性和可行性，滿足密封性的要求。
[0014]滅弧室作為 接觸器的關鍵部件，對產品的性能起著關鍵的作用。本滅弧室採用密封結構，提高了可靠性，同時由於採用了高壓氫氣作為滅弧介質，可縮短觸點的開距，從而縮小體積，減輕重量。應用本滅弧室的接觸器可廣泛應用於新能源汽車的電源切換和充放電，礦用電器，航空航天等，具有較好的應用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本滅弧室的結構示意圖。
[0016]圖2是圖1的A-A剖視圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖並通過【具體實施方式】來進一步說明本發明:
如圖1及圖2所示，以氫氣作為滅弧介質的滅弧室，包括相對配置的動觸頭I和靜觸頭
2、陶瓷外殼3、可伐環4和金屬密封體5。所述動觸頭I套接在動觸杆7上端，動觸頭I上端有一個上擋圈8，下端有一個下擋圈9，上擋圈8和下擋圈9都固定在動觸杆7上端部，下擋圈9與動觸頭I間有彈簧10，動觸杆7下端固定在銜鐵11上，銜鐵11外有導向套12，導向套12與金屬密封體5採用雷射封焊工藝焊接在一起，金屬密封體5的材料為軛鐵，銜鐵
11與金屬密封體12間有間隙13，該間隙13大於動觸頭I與靜觸頭2之間的距離；所述靜觸頭2通過過渡環14焊接在陶瓷外殼3上，靜觸頭2材料是銅，銅與陶瓷焊接後易開焊，而在銅質靜觸頭2和陶瓷外殼3之間增加過渡環14可以使靜觸頭2更加牢固地焊接在陶瓷外殼3上。所述陶瓷外殼3、可伐環4和金屬密封體5用真空釺焊技術焊在一起，圍成密封腔6，使密封腔6有良好的絕緣介電性能，陶瓷外殼3採用95氧化鋁陶瓷材料，金屬密封體5採用與陶瓷外殼3材料膨脹係數相接近的4J33高鎳合金材料，克服了不同材料熱膨脹係數不同而產生應力的問題，密封指標可達到IX 10_4 Pa ? cm3/s0動觸頭I和靜觸頭2封裝在密封腔6內，可伐環4上有用於填充氫氣的封排管15，封排銅管15是用來抽氣和充氣的，待密封腔內填充3~4個大氣壓的氫氣後，用冷壓焊的方法截斷密封，從而增加密封腔6的密封性，降低漏率。
[0018]本滅弧室採用密封結構，提高了可靠性，同時由於採用了高壓氫氣作為滅弧介質，可縮短觸點的開距，從而縮小體積，減輕重量。應用本滅弧室的接觸器可廣泛應用於新能源汽車的電源切換和充放電，礦用電器，航空航天等，具有較好的應用前景。
【權利要求】
1.以氫氣作為滅弧介質的滅弧室，包括相對配置的動觸頭和靜觸頭，所述動觸頭套接在動觸杆上端，動觸杆下端固定在銜鐵上，所述動觸頭和靜觸頭封裝在密封腔內，其特徵在於:所述密封腔內填充3?4個大氣壓的氫氣。
2.如權利要求1所述的以氫氣作為滅弧介質的滅弧室，其特徵在於:所述密封腔由陶瓷外殼、可伐環和金屬密封體圍成，可伐環上有用於填充氫氣的封排管。
3.如權利要求2所述的以氫氣作為滅弧介質的滅弧室，其特徵在於:所述靜觸頭通過過渡環固定在陶瓷外殼上。
4.如權利要求2所述的以氫氣作為滅弧介質的滅弧室,其特徵在於:銜鐵外有導向套，導向套與金屬密封體固定連接，銜鐵與金屬密封體間有間隙。
5.如權利要求1所述的以氫氣作為滅弧介質的滅弧室，其特徵在於:動觸頭上端有一個上擋圈，動觸頭下端有一個下擋圈，上擋圈和下擋圈都固定在動觸杆上，下擋圈與動觸頭間有彈簧。
【文檔編號】H01H33/664GK103560045SQ201310567678
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】邵冬陽 申請人:中國電子科技集團公司第四十研究所