包括第一和第二動觸頭組件的真空開關裝置及包括其的真空電氣開關裝置制造方法
【專利摘要】一種真空開關裝置（2；22）包括：真空封殼（4；24）；靜觸頭組件（6；26），其部分地位于所述真空封殼內(nèi)；第一動觸頭組件（8；28），其部分地位于所述真空封殼內(nèi)；第二動觸頭組件（10；30），其部分地位于所述真空封殼內(nèi)；第一波紋管（12；32），其在所述真空封殼內(nèi)并且與所述第一動觸頭組件協(xié)同配合以保持所述真空封殼內(nèi)的部分真空；和第二波紋管（14；34），其在所述真空封殼內(nèi)并且與所述第一動觸頭組件和所述第二動觸頭組件協(xié)同配合以保持所述真空封殼內(nèi)的部分真空。
【專利說明】包括第一和第二動觸頭組件的真空開關裝置及包括其的真空電氣開關裝置
[0001]相關申請的交叉援引
[0002]本申請要求2011年9月27日提交的題為“包括第一和第二動觸頭組件的真空開關裝置及包括其的真空電氣開關裝置”的美國專利申請系列號N0.13/245，985的權(quán)益，該申請在此通過弓I用結(jié)合于本文中。
【技術(shù)領域】
[0003]所公開的構(gòu)思涉及真空開關裝置，例如而不限于包括真空封殼的真空斷流器。所公開的構(gòu)思還涉及真空電氣開關裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]真空斷流器包括配置在絕緣的且氣密密封的真空室內(nèi)的可分離的主觸頭。真空室通常包括一例如而不限于一用于電氣絕緣的一定數(shù)量的陶瓷部段(例如而不限于，一定數(shù)量的管狀陶瓷部段)，所述陶瓷部段被一定數(shù)量的端構(gòu)件(例如而不限于，金屬部件，如金屬端板；端蓋；密封罩)封蓋而形成封殼，其中可抽吸成部分真空。示例性的陶瓷部段通常為圓柱形的；然而，可采用其它適當?shù)慕孛嫘螤?。通常采用兩個端構(gòu)件。當存在多個陶瓷部段時，在示例性的各陶瓷部段之間配置有內(nèi)部中心屏障。
[0005]真空電氣開關裝置一例如真空電路斷流器(例如而不限于，真空斷路器；真空開關；負載斷路開關)一保護電氣系統(tǒng)免受損于電氣故障狀況，例如電流過載、短路和低位電壓狀況。通常，真空電路斷流器包括由彈簧驅(qū)動的或其它適當?shù)牟僮鳈C構(gòu)，其響應于異常狀況打開一定數(shù)量的真空斷流器內(nèi)的電觸頭以中斷流過電氣系統(tǒng)中的導體的電流。
[0006]真空斷流器的主觸頭通過電極軸桿與要由真空電路斷流器保護的外部電路電連接，所述電極軸桿通常為高純銅制成的長形構(gòu)件。一般地，觸頭中的一個相對于真空室和外部電路固定。靜觸頭在延伸穿過一個端構(gòu)件的第一電極上安裝在真空封殼中。另一個觸頭相對于真空封殼可動。動觸頭安裝在可穿過另一個端構(gòu)件軸向滑動的可動電極上。動觸頭由操作機構(gòu)驅(qū)動并且操作機構(gòu)的運動由包括密封的金屬波紋管(脹縮件，bellows)的聯(lián)接器傳遞至真空封殼的內(nèi)部。靜觸頭和動觸頭形成一對可分離的觸頭，該對觸頭通過響應于設在真空封殼外部的操作機構(gòu)的可動電極的運動而打開和閉合。電極、端構(gòu)件、波紋管、陶瓷殼和內(nèi)部屏障(若有的話)被結(jié)合在一起而形成真空斷流器(VI)，該真空斷流器能夠長時間地保持適當水平的部分真空。
[0007]隨著中壓開關設備中真空斷流技術(shù)的廣泛認可，真空斷流器正被用于要求越來越高的應用中。一個例子為不斷增長的持續(xù)電流需求。然而，高的持續(xù)載流能力不易于實現(xiàn)，特別是在軸向磁場(AMF)型VI中，其中電流常常被迫進入較長的圓形路徑中以產(chǎn)生必需的軸向磁場。
[0008]真空電氣開關裝置尚有改善空間。
[0009]真空斷流器也有改善空間。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]由所公開的構(gòu)思的實施例滿足這些及其它需求，所公開的構(gòu)思提供一種真空開關裝置，其包括真空封殼、部分地位于真空封殼內(nèi)的靜觸頭組件、部分地位于真空封殼內(nèi)的第一動觸頭組件和部分地位于真空封殼內(nèi)的第二動觸頭組件。
[0011]根據(jù)所公開的構(gòu)思的一個方面，一種真空開關裝置包括:真空封殼；靜觸頭組件，其部分地位于真空封殼內(nèi)；第一動觸頭組件，其部分地位于真空封殼內(nèi)；第二動觸頭組件，其部分地位于真空封殼內(nèi)；第一波紋管，其在真空封殼內(nèi)并且與第一動觸頭組件協(xié)同配合以保持真空封殼內(nèi)的部分真空；和第二波紋管，其在真空封殼內(nèi)并且與第一動觸頭組件和第二動觸頭組件協(xié)同配合以保持真空封殼內(nèi)的部分真空。
[0012]第一動觸頭組件可包括第一動觸頭和第一動觸頭軸桿；第二動觸頭組件可包括第二動觸頭和第二動觸頭軸桿；在第一觸頭位置中第一和第二動觸頭可與真空封殼內(nèi)的靜觸頭組件電氣地接合；在第二觸頭位置中第二動觸頭可與真空封殼內(nèi)的靜觸頭組件電氣地接合并且第一動觸頭可與真空封殼內(nèi)的靜觸頭組件電氣地脫開；以及在第三觸頭位置中第一和第二動觸頭可與真空封殼內(nèi)的靜觸頭組件電氣地脫開。
[0013]第一動觸頭可構(gòu)造成提供弧觸頭(起電弧觸頭)；并且第二動觸頭可構(gòu)造成提供載流觸頭。
[0014]載流觸頭可由第一材料制成，該第一材料具有第一電導率、第一電容率和第一耐蝕性；弧觸頭可由不同的第二材料制成，該第二材料具有第二電導率、第二電容率和第二耐蝕性；第一電導率可大于第二電導率；第一電容率可小于第二電容率；并且第一耐蝕性可弱于第二耐蝕性。
[0015]作為所公開的構(gòu)思的另一個方面，一種真空開關裝置包括:真空封殼；靜觸頭組件，其部分地位于真空封殼內(nèi)；第一動觸頭組件，其部分地位于真空封殼內(nèi)；第二動觸頭組件，其部分地位于真空封殼內(nèi)；第一波紋管，其在真空封殼內(nèi)并且與第一動觸頭組件協(xié)同配合以保持真空封殼內(nèi)的部分真空；第二波紋管，其在真空封殼內(nèi)并且與第一動觸頭組件和第二動觸頭組件協(xié)同配合以保持真空封殼內(nèi)的部分真空；和操作組件，其與第一和第二動觸頭組件協(xié)同配合以提供第一觸頭位置(其中第一和第二動觸頭組件與真空封殼內(nèi)的靜觸頭組件電氣地接合)、第二觸頭位置(其中第二動觸頭組件與真空封殼內(nèi)的靜觸頭組件電氣地接合并且第一動觸頭組件與真空封殼內(nèi)的靜觸頭組件電氣地脫開)和第三觸頭位置(其中第一和第二動觸頭組件與真空封殼內(nèi)的靜觸頭組件電氣地脫開)之一。
[0016]操作組件可包括位于真空封殼外部的雙觸頭彈簧組件；第一動觸頭組件可包括位于真空封殼內(nèi)的第一動觸頭和部分地位于真空封殼內(nèi)的第一動觸頭軸桿；第二動觸頭組件可包括位于真空封殼內(nèi)的第二動觸頭和部分地位于真空封殼內(nèi)的第二動觸頭軸桿；第二動觸頭可與第一動觸頭同心；第二動觸頭軸桿可與第一動觸頭軸桿同心；雙觸頭彈簧組件可包括收納有第一觸頭彈簧和第二觸頭彈簧的殼體；第二觸頭彈簧可與第一觸頭彈簧同心；第一觸頭彈簧可與位于真空封殼外部的第一動觸頭軸桿接合；并且第二觸頭彈簧可與位于真空封殼外部的第二動觸頭軸桿接合。
[0017]分流器可與第二波紋管并行電連接；分流器可包括第一阻抗；第二波紋管可包括第二阻抗；并且第一阻抗可小于第二阻抗。[0018]第一觸頭位置可提供真空開關裝置的閉合位置；從第一觸頭位置至第二觸頭位置的運動可提供從靜觸頭組件和第二動觸頭組件之間的導通到起電弧的轉(zhuǎn)變；從第三觸頭位置至第二觸頭位置的運動可提供從靜觸頭組件和第二動觸頭組件之間的不導通到起電弧的轉(zhuǎn)變；并且第三觸頭位置可提供真空開關裝置的打開位置。
[0019]第一動觸頭組件可繞第二動觸頭組件配置并且可構(gòu)造成提供真空封殼內(nèi)的載流觸頭；第二動觸頭組件可構(gòu)造成提供真空封殼內(nèi)的弧觸頭；第二動觸頭組件可包括位于真空封殼內(nèi)的磁場線圈、部分地位于真空封殼內(nèi)的動觸頭軸桿以及位于真空封殼內(nèi)的弧觸頭，磁場線圈在動觸頭軸桿和弧觸頭之間；并且靜觸頭組件可包括位于真空封殼內(nèi)的靜觸頭、部分地位于真空封殼內(nèi)的靜觸頭軸桿以及配置在真空封殼內(nèi)的靜觸頭軸桿和靜觸頭之間的磁場線圈。
[0020]作為所公開的構(gòu)思的另一個方面，一種真空電氣開關裝置包括:真空開關裝置，其包括:真空封殼；靜觸頭組件，其部分地位于真空封殼內(nèi)；第一動觸頭組件，其部分地位于真空封殼內(nèi)；第二動觸頭組件，其部分地位于真空封殼內(nèi)；第一波紋管，其在真空封殼內(nèi)并且與第一動觸頭組件協(xié)同配合以保持真空封殼內(nèi)的部分真空；第二波紋管，其在真空封殼內(nèi)并且與第一動觸頭組件和第二動觸頭組件協(xié)同配合以保持真空封殼內(nèi)的部分真空；和操作組件，其與第一和第二動觸頭組件協(xié)同配合以提供第一觸頭位置(其中第一和第二動觸頭組件與真空封殼內(nèi)的靜觸頭組件電氣地接合)、第二觸頭位置(其中第二動觸頭組件與真空封殼內(nèi)的靜觸頭組件電氣地接合并且第一動觸頭組件與真空封殼內(nèi)的靜觸頭組件電氣地脫開)和第三觸頭位置(其中第一和第二動觸頭組件與真空封殼內(nèi)的靜觸頭組件電氣地脫開)之一；和操作機構(gòu)，其構(gòu)造成使操作組件沿第一縱向方向和相反的第二縱向方向移動。
[0021 ] 操作組件可包括縱向構(gòu)件，其構(gòu)造成被操作機構(gòu)沿第一縱向方向和相反的第二縱向方向移動。
[0022]操作機構(gòu)可以是單步式操作機構(gòu)，其構(gòu)造成使縱向構(gòu)件沿第一和第二縱向方向之一移動；并且操作組件還可包括雙觸頭彈簧組件，該彈簧組件構(gòu)造成使第一和第二動觸頭組件按以下任一方式以兩個步驟轉(zhuǎn)變:(a)從第一觸頭位置經(jīng)第二觸頭位置到第三觸頭位置，或(b)從第三觸頭位置經(jīng)第二觸頭位置到第一觸頭位置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]在結(jié)合附圖閱讀時從下面對優(yōu)選實施例的描述可獲得對所公開的構(gòu)思的充分理解，在附圖中:
[0024]圖1是根據(jù)所公開的構(gòu)思的實施例的處于打開位置的真空開關裝置的立視剖視圖。
[0025]圖2是示出流過弧觸頭的弧電流的圖1的真空開關裝置的立視剖視圖。
[0026]圖3是示出流過處于其閉合位置的弧觸頭的電流的圖1的真空開關裝置的立視剖視圖。
[0027]圖4是示出流過載流觸頭的電流的處于閉合位置的圖1的真空開關裝置的立視剖視圖。
[0028]圖5是根據(jù)所公開的構(gòu)思的另一實施例的包括處于打開位置的真空開關裝置的真空電氣開關裝置的立視剖視圖。
[0029]圖6是處于弧觸頭的初始閉合位置的圖5的真空開關裝置的立視剖視圖。
[0030]圖7是處于弧觸頭的最終閉合位置的圖5的真空開關裝置的立視剖視圖。
[0031]圖8是處于閉合位置的圖5的真空開關裝置的立視剖視圖。
[0032]圖9是用于與圖5的第二波紋管并行電連接的分流器的等軸視圖。
[0033]圖10是用于圖5的真空開關裝置的可動端子的立視剖視圖。
【具體實施方式】
[0034]如本文所采用的，術(shù)語“數(shù)量”應指一個或多于一個的整數(shù)(即，多個)。
[0035]如本文所采用的，兩個或更多個部件“連接”或“聯(lián)結(jié)”在一起的說法應指各部件直接地結(jié)合在一起或通過一個或多個中間部件結(jié)合。此外，如本文所采用的，兩個或更多個部件“附連”的說法應指各部件直接地結(jié)合在一起。
[0036]如本文所采用的，術(shù)語“真空封殼”是指在其中采用部分真空的封殼。
[0037]如本文所采用的，術(shù)語“部分真空”是指由適當?shù)臋C構(gòu)(例如而不限于，氣泵)部分地排氣(例如，至可行的最高程度；至比較高的程度；至適用于真空開關裝置應用的程度)的空間(例如，在真空封殼內(nèi))。
[0038]如本文所采用的，術(shù)語“真空開關裝置”應指采用靜觸頭、第一動觸頭(例如而不限于，載流觸頭)和第二動觸頭(例如而不限于，弧觸頭)的真空封殼。用于真空開關裝置的非限制性應用包括斷路器、斷流器、開關、發(fā)電機斷路器、負載斷路開關(LBS)、接觸器、低壓(LV)開關裝置、中壓(MV)開關裝置、高壓(HV)開關裝置和真空電氣開關裝置。
[0039]參照圖1-4，真空開關裝置2包括真空封殼4、部分地位于真空封殼4內(nèi)的靜觸頭組件6、部分地位于真空封殼4內(nèi)的第一動觸頭組件8和部分地位于真空封殼4內(nèi)的第二動觸頭組件10。示例性的第二動觸頭組件10與第一動觸頭組件8同心，然而其它構(gòu)型也是可能的但可能不會那樣經(jīng)濟且不易于采用簡單的機構(gòu)來實施。第一波紋管12在真空封殼4內(nèi)并且與第一動觸頭組件8協(xié)同配合以保持真空封殼4內(nèi)的部分真空。第二波紋管14在真空封殼4內(nèi)并且與第一和第二動觸頭組件8、10協(xié)同配合以保持真空封殼4內(nèi)的部分真空。
[0040]圖5-8示出包括真空封殼24、部分地位于真空封殼24內(nèi)的靜觸頭組件26、部分地位于真空封殼24內(nèi)的第一動觸頭組件28和部分地位于真空封殼24內(nèi)的第二動觸頭組件30的另一真空開關裝置22。示例性的第二動觸頭組件30與第一動觸頭組件28同心，然而其它構(gòu)型也是可能的但可能不會那樣經(jīng)濟且不易于采用簡單的機構(gòu)來實施。第一波紋管32在真空封殼24內(nèi)并且與第一動觸頭組件28協(xié)同配合以保持真空封殼24內(nèi)的部分真空。第二波紋管34在真空封殼24內(nèi)并且與第一和第二動觸頭組件28、30協(xié)同配合以保持真空封殼24內(nèi)的部分真空。第二波紋管34被包括于第一和第二動觸頭組件28、30之間的較小的間隙35。
[0041]操作組件36與第一和第二動觸頭組件28、30協(xié)同配合以提供第一觸頭位置(圖8)、第二觸頭位置(圖6或7)和第三觸頭位置(圖5)之一，在第一觸頭位置中第一和第二動觸頭組件28、30與真空封殼24內(nèi)的靜觸頭組件26電氣地接合，在第二觸頭位置中第二動觸頭組件30與真空封殼24內(nèi)的靜觸頭組件26電氣地接合并且第一動觸頭組件28與真空封殼24內(nèi)的靜觸頭組件26電氣地脫開，在第三觸頭位置中第一和第二動觸頭組件28、30與真空封殼24內(nèi)的靜觸頭組件26電氣地脫開。
[0042]第一動觸頭組件28包括位于真空封殼24內(nèi)的第一動觸頭38和部分地位于包括開口 42的真空封殼24內(nèi)的第一動觸頭軸桿40。第一動觸頭軸桿40穿過真空封殼開口 42。第一波紋管32包括在真空封殼24的開口 42附近與真空封殼24聯(lián)結(jié)的第一端部44和與真空封殼24內(nèi)的第一和第二動觸頭軸桿40、48中的示例性軸桿40聯(lián)結(jié)的第二端部46。
[0043]第二動觸頭組件30包括位于真空封殼24內(nèi)的第二動觸頭50和部分地位于真空封殼24內(nèi)的第二動觸頭軸桿48。示例性的第二動觸頭50與第一動觸頭38同心，然而其它構(gòu)型也是可能的但可能不會那樣經(jīng)濟且不易于采用簡單的機構(gòu)來實施。示例性的第二動觸頭軸桿48與第一動觸頭軸桿40同心，然而其它構(gòu)型也是可能的但可能不會那樣經(jīng)濟且不易于采用簡單的機構(gòu)來實施。第二動觸頭軸桿48穿過真空封殼開口 42。第二波紋管34包括與真空封殼24內(nèi)的第一動觸頭軸桿40聯(lián)結(jié)的第一端部52和與真空封殼24內(nèi)的第二動觸頭軸桿48聯(lián)結(jié)的第二端部54。
[0044]在第一觸頭位置中(圖8)第一和第二動觸頭38、50與真空封殼24內(nèi)的靜觸頭組件26電氣地接合。在第二觸頭位置中(圖6或7)第二動觸頭50與真空封殼24內(nèi)的靜觸頭組件26電氣地接合并且第一動觸頭38與真空封殼24內(nèi)的靜觸頭組件26電氣地脫開。在第三觸頭位置中(圖5)第一和第二動觸頭38、50與真空封殼24內(nèi)的靜觸頭組件26電氣地脫開。
[0045]第一動觸頭38繞第二動觸頭50配置并且構(gòu)造成提供載流觸頭38。第二動觸頭50構(gòu)造成提供弧觸頭50。
[0046]第一觸頭位置(圖8)提供真空開關裝置22的閉合位置。從第一觸頭位置(圖8)至第二觸頭位置(圖7)的運動在靜觸頭組件26和第二動觸頭組件30之間提供從導通到起電弧的轉(zhuǎn)變。從第三觸頭位置(圖5)至第二觸頭位置(圖6)的運動在靜觸頭組件26和第二動觸頭組件30之間提供從不導通到起電弧的轉(zhuǎn)變。第三觸頭位置(圖5)提供真空開關裝置22的打開位置。
[0047]示例性的載流觸頭38由第一材料(例如而不限于，基于CuCr混合物的合金)制成，該第一材料具有第一電導率、第一電容率和第一耐蝕性。不例性的弧觸頭50由不同的第二材料(例如而不限于，不同于第一材料的、基于CuCr混合物的合金)制成,該第二材料具有第二電導率、第二電容率和第二耐蝕性。第一電導率大于第二電導率，第一電容率小于第二電容率,并且第一耐蝕性弱于第二耐蝕性。
[0048]第二動觸頭組件30包括磁場線圈56 (例如而不限于,AMF ;橫向磁場(TMF)),該線圈56配置在真空封殼24內(nèi)的第二動觸頭軸桿48和第二動觸頭50之間。靜觸頭組件26包括位于真空封殼24內(nèi)的靜觸頭58、部分地位于真空封殼24內(nèi)的靜觸頭軸桿60及配置于在真空封殼24內(nèi)的靜觸頭軸桿60和靜觸頭58之間的磁場線圈62 (例如而不限于，AMF ；TMF) ο
[0049]第一動觸頭組件28繞第二動觸頭組件30配置并且構(gòu)造成提供真空封殼24內(nèi)的載流觸頭38。第二動觸頭組件30構(gòu)造成提供真空封殼4內(nèi)的弧觸頭50。
[0050]操作組件36包括縱向構(gòu)件，例如構(gòu)造成由操作機構(gòu)70 (以虛線圖示出)沿第一縱向方向66 (例如，關于圖5-7的向上)和相反的第二縱向方向68 (例如，關于圖8的向下)移動的示例性的推(拉)桿64。操作機構(gòu)70是單步式操作機構(gòu)，其構(gòu)造成使推(拉)桿64沿第一和第二縱向方向66、68之一移動。操作組件36還包括雙觸頭彈簧組件72，該彈簧組件構(gòu)造成使第一和第二動觸頭組件28、30按以下任一方式以兩個步驟轉(zhuǎn)變:Ca)從第一觸頭位置(圖8)經(jīng)第二觸頭位置(圖7和6)到第三觸頭位置(圖5),或(b)從第三觸頭位置(圖5)經(jīng)第二觸頭位置(圖6和7)到第一觸頭位置(圖8)。
[0051]雙觸頭彈簧組件72位于真空封殼24外部并且包括第一觸頭彈簧74和第二觸頭彈簧76。第一觸頭彈簧74與位于真空封殼24外部的第一動觸頭軸桿40接合，并且第二觸頭彈簧76與位于真空封殼24外部的第二動觸頭軸桿48接合。雙觸頭彈簧組件72包括收納有第一和第二觸頭彈簧74、76的殼體78。不例性的第二觸頭彈簧76與第一觸頭彈簧74同心，然而其它構(gòu)型也是可能的但可能不會那樣經(jīng)濟且不易于采用簡單的機構(gòu)來實施。第一動觸頭軸桿40包括貫穿其的第一縱向開口 80，并且第二動觸頭軸桿48包括貫穿其的第二縱向開口 82。第二動觸頭軸桿48配置在第一縱向開口 80中，并且在第二縱向開口 82中配置有熱管84。熱管84是結(jié)合了熱傳導和相變兩者的原理以有效地管控兩個固體界面之間的傳熱的傳熱裝置。在熱管內(nèi)的熱界面處(該位置通常處在相對非常低的壓力下)，與導熱固體表面接觸的液體通過吸收來自該表面的熱而變?yōu)檎魵?。蒸氣在冷界面處凝結(jié)回液體，從而釋放潛熱。液體然后通過毛細作用或重力作用回到熱界面，在熱界面處液體再次蒸發(fā)，并且重復該循環(huán)。此外，熱管的內(nèi)部壓力可根據(jù)熱控系統(tǒng)的工況的需求被設定或調(diào)節(jié)以促進相變。
[0052]如圖7和8所示，示例性的雙觸頭彈簧組件72的兩個觸頭彈簧74和76對相應的可分離觸頭38、59和50、58提供力或壓力。這可減小兩個相應的觸頭表面之間的阻抗并且有助于防止這些相應的可分離觸頭在有短路電流施加時移動。觸頭彈簧74、76還可允許操作機構(gòu)70在這些相應的可分離觸頭接觸之后的過調(diào)超程(overtravel);然而，這不是它們的主要預期功能。在示例性的中心弧觸頭50、58在圖6中最初接觸之后，如圖7所示，相對較小的中心觸頭彈簧76開始壓縮。然后，如圖8所示，相對較小的中心觸頭彈簧76繼續(xù)壓縮并且相對較大的外觸頭彈簧74也壓縮，直到外載流觸頭38、59如圖所示地接觸。
[0053]如圖5-8所示，一定數(shù)量的墊圈85(例如而不限于，軸承墊圈；單線圈式彈簧墊圈)被置于動觸頭軸桿40、48之間的間隙35中以便保持在打開位置、弧觸頭的閉合位置、和閉合位置之間運動期間的同心性。
[0054]分流器86 (在圖9中最佳地示出)優(yōu)選與第二波紋管34并行電連接。分流器86包括第一阻抗。第二波紋管34包括更大的第二阻抗。示例性的分流器86是優(yōu)選為第一動觸頭軸桿40的罩部41和磁場線圈56與第二動觸頭軸桿48之間的第二波紋管34設置的并行電連接件86。該并行電連接件86優(yōu)選具有比第二波紋管34小幾個量級的電阻，從而有效地減小流過第二波紋管34的電流。優(yōu)選地，第二波紋管34由適當?shù)膶щ姴牧现瞥?，該導電材料可承受相對較高的電流而不會犧牲機械壽命。優(yōu)選地，并行電連接件86提供期望的載流能力，并且第二波紋管34提供運動的機械傳遞和真空密封。
[0055]示例性的并行電連接件86為銅編織柔性帶，然而其它適當?shù)娜嵝噪娺B接件也是可能的，只要它們具有相對非常低的電阻即可。示例性的銅編織柔性帶在兩端被適當?shù)馗竭B(例如而不限于，硬焊；熔焊)到磁場線圈56和罩部41，以使得沒有可分離觸頭并因此沒有相應的接觸阻抗。[0056]對于示例性的并行電連接件86，將仍會有有限部分的電流流過第二波紋管34。考慮到磁場線圈56和罩部41之間相對非常有限的空間(在圖8中最佳地示出)、和相對較小的行程(例如見圖6、7和8)(例如而不限于，約5mm)，第二波紋管34可以是例如而不限于邊緣焊接式隔膜波紋管或液壓成形波紋管。邊緣焊接式隔膜波紋管可具有相對較厚的壁、相對較長的壽命和相對較高的行程/波紋管長度比率。優(yōu)選地，在與示例性的并行電連接件86結(jié)合使用時第二波紋管34的電阻是相對較高的?？刹捎孟鄬^厚的柔性部件而不是僅采用圖9所示的相對較薄的銅分流器86來完成內(nèi)部電流傳送。
[0057]再參照圖1-4，第一動觸頭組件8繞第二動觸頭組件10配置并且構(gòu)造成提供第一動觸頭或弧觸頭92。第二動觸頭組件10構(gòu)造成提供由第二動觸頭軸桿95載持的第二動觸頭或載流觸頭94。第一動觸頭組件8包括配置在載持繞第二動觸頭94配置的第一動觸頭92的第一動觸頭軸桿98中的磁場線圈96 (例如而不限于，AMF ;TMF)。
[0058]圖5的操作組件36還包括電連接件，例如可滑動的觸頭88 (例如而不限于，滑動觸頭)、球密封件90 (圖1)或柔性的電氣接頭(未示出)(例如而不限于，編織接頭；硬焊銅接頭；柔性接頭；移動約60mm的柔性電氣接頭)，它們構(gòu)造成向位于真空封殼24、4外部的第一和第二動觸頭軸桿40、95、98之一提供電連接。
[0059]如圖5所示，真空開關裝置22和操作機構(gòu)70構(gòu)成真空電氣開關裝置100。
[0060]應當認識到，通?？山Y(jié)合圖1-4的真空開關裝置2采用操作組件36和雙觸頭彈簧組件72。然而，由于外弧觸頭92圍繞中心載流觸頭94 (圖1-4)，故觸頭彈簧74、76應被修改成為外弧觸頭92提供外觸頭彈簧74(圖5)的相對較小的彈性力以及為中心載流觸頭94提供中心觸頭彈簧76 (圖5)的相對較大的彈性力。
[0061]參照圖10，可動端子102可代替圖5-8的操作組件36?？蓜佣俗?02包括外電極104 (例如，第一動觸頭軸桿40)、內(nèi)電極106 (例如，第二動觸頭軸桿48)、滑動觸頭108、BALCONTACT?彈簧110、止擋墊圈112、盤簧114、連接器116、螺栓118、和可動軸桿120。
[0062]在組裝期間，在真空開關裝置22被硬焊和排氣之后，如所示，擰入滑動觸頭108，將彈簧Iio安置就位，并且安裝止擋墊圈112和盤簧114。接下來，旋擰連接器116以使盤簧114壓縮，以便在盤簧114的盤(未示出)上增加預緊力。然后，安裝螺栓118，以便鎖定內(nèi)電極106和連接器116。進而將連接器116連接到推(拉)桿64。
[0063]在閉合期間，當整個真空開關裝置22組件移動至初始閉合位置(圖6)時，內(nèi)弧觸頭發(fā)生接觸并且內(nèi)電極106被推(拉)桿64壓縮。盤簧114是預先壓緊的并且向弧觸頭提供初始接觸力，以便避免熔接。當可動外電極104接觸載流靜觸頭59時，大部分的閉合電流會被轉(zhuǎn)移至外電極104。為了相對較高的電流，整個組件的阻抗是足夠小的。
[0064]在打開期間，外載流觸頭首先打開，并且短路電流被轉(zhuǎn)移至仍具有充足接觸力(例如，該力可通過對盤簧114的選擇而被適當?shù)卣{(diào)整)的內(nèi)弧觸頭，以便避免熔接。當內(nèi)弧觸頭打開時，真空電弧開始并且以與通常的AMF真空斷流器觸頭的真空電弧相同的方式起作用。
[0065]雖然已詳細地描述了所公開的構(gòu)思的具體實施例，但本領域技術(shù)人員應當認識到可鑒于本公開的全面教導開發(fā)出這些細節(jié)的各種變型和替代。因此，所公開的特定配置意在僅為例示性的而非限制所公開的構(gòu)思的范圍，該范圍將被賦予所附權(quán)利要求書及其全部等同方案的充分廣度。
【權(quán)利要求】
1.一種真空開關裝置(2 ;22)，包括: 真空封殼(4 ；24)； 靜觸頭組件(6 ;26)，其部分地位于所述真空封殼內(nèi)； 第一動觸頭組件(8 ;28)，其部分地位于所述真空封殼內(nèi)； 第二動觸頭組件(10 ;30)，其部分地位于所述真空封殼內(nèi)； 第一波紋管(12 ;32)，其在所述真空封殼內(nèi)并且與所述第一動觸頭組件協(xié)同配合以保持所述真空封殼內(nèi)的部分真空；和 第二波紋管(14 ;34)，其在所述真空封殼內(nèi)并且與所述第一動觸頭組件和所述第二動觸頭組件協(xié)同配合以保持所述真空封殼內(nèi)的部分真空。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空開關裝置(22)，其中，所述第一動觸頭組件包括位于所述真空封殼內(nèi)的第一動觸頭(38)和部分地位于所述真空封殼內(nèi)的第一動觸頭軸桿(40)；其中所述真空封殼包括開口(42);其中所述第一動觸頭軸桿穿過所述真空封殼的開口 ；并且其中所述第一波紋管包括在所述真空封殼的開口附近與所述真空封殼聯(lián)結(jié)的第一端部(44)和與所述真空封殼內(nèi)的所述第一和第二動觸頭軸桿之一聯(lián)結(jié)的第二端部(46)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空開關裝置(22)，其中，所述第二動觸頭組件包括位于所述真空封殼內(nèi)的第二動觸頭(50)和部分地位于所述真空封殼內(nèi)的第二動觸頭軸桿(48);其中所述第二動觸頭與所述第一動觸頭同心；其中所述第二動觸頭軸桿與所述第一動觸頭軸桿同心；其中第二動觸頭軸桿穿過所述真空封殼的開口 ；并且其中所述第二波紋管包括與所述真空封殼內(nèi)的所述第一動`觸頭軸桿聯(lián)結(jié)的第一端部(52)和與所述真空封殼內(nèi)的所述第二動觸頭軸桿聯(lián)結(jié)的第二端部(54)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空開關裝置(2;22)，其中，所述第一動觸頭組件包括第一動觸頭(38)和第一動觸頭軸桿(40);其中所述第二動觸頭組件包括第二動觸頭(50)和第二動觸頭軸桿(48);其中在第一觸頭位置中所述第一和第二動觸頭與所述真空封殼內(nèi)的所述靜觸頭組件電氣地接合；其中在第二觸頭位置中所述第二動觸頭與所述真空封殼內(nèi)的所述靜觸頭組件電氣地接合并且所述第一動觸頭與所述真空封殼內(nèi)的所述靜觸頭組件電氣地脫開；并且其中在第三觸頭位置中所述第一和第二動觸頭與所述真空封殼內(nèi)的所述靜觸頭組件電氣地脫開。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的真空開關裝置(22)，其中，所述第二動觸頭構(gòu)造成提供弧觸頭(50 );并且其中所述第一動觸頭構(gòu)造成提供載流觸頭(38 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的真空開關裝置(22)，其中，所述載流觸頭由第一材料制成，所述第一材料具有第一電導率、第一電容率和第一耐蝕性；其中所述弧觸頭由不同的第二材料制成，所述第二材料具有第二電導率、第二電容率和第二耐蝕性；其中所述第一電導率大于所述第二電導率；其中所述第一電容率小于所述第二電容率；并且其中所述第一耐蝕性弱于所述第二耐蝕性。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的真空開關裝置(2;22)，其中，所述第二動觸頭與所述第一動觸頭同心；并且其中所述第二動觸頭軸桿與所述第一動觸頭軸桿同心。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的真空開關裝置(2)，其中，所述第一動觸頭繞所述第二動觸頭配置且構(gòu)造成提供弧觸頭(92 );并且其中所述第二動觸頭構(gòu)造成提供載流觸頭(94 )。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空開關裝置(2;22)，還包括:操作組件(36)，其與所述第一和第二動觸頭組件協(xié)同配合以提供第一觸頭位置、第二觸頭位置和第三觸頭位置之一，在所述第一觸頭位置中所述第一和第二動觸頭組件與所述真空封殼內(nèi)的所述靜觸頭組件電氣地接合，在所述第二觸頭位置中所述第二動觸頭組件與所述真空封殼內(nèi)的所述靜觸頭組件電氣地接合且所述第一動觸頭組件與所述真空封殼內(nèi)的所述靜觸頭組件電氣地脫開，在所述第三觸頭位置中所述第一和第二動觸頭組件與所述真空封殼內(nèi)的所述靜觸頭組件電氣地脫開。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的真空開關裝置(22)，其中，所述操作組件包括位于所述真空封殼外部的雙觸頭彈簧組件(72);其中所述第一動觸頭組件包括位于所述真空封殼內(nèi)的第一動觸頭(38)和部分地位于所述真空封殼內(nèi)的第一動觸頭軸桿(40);其中所述第二動觸頭組件包括位于所述真空封殼內(nèi)的第二動觸頭(50)和部分地位于所述真空封殼內(nèi)的第二動觸頭軸桿(48);其中所述第二動觸頭與所述第一動觸頭同心；其中所述第二動觸頭軸桿與所述第一動觸頭軸桿同心；其中所述雙觸頭彈簧組件包括收納有第一觸頭彈簧(74)和第二觸頭彈簧(76)的殼體(78);其中所述第二觸頭彈簧與所述第一觸頭彈簧同心；其中所述第一觸頭彈簧與位于所述真空封殼外部的所述第一動觸頭軸桿接合；其中所述第二觸頭彈簧與位于所述真空封殼外部的所述第二動觸頭軸桿接合；其中所述第一動觸頭軸桿包括貫穿其的第一縱向開口(80);其中所述第二動觸頭軸桿包括貫穿其的第二縱向開口(82);其中所述第二動觸頭軸桿配置在所述第一縱向開口中；并且其中在所述第二縱向開口中配置有熱管(84 )。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的真空開關裝置(22)，其中，分流器(86)與所述第二波紋管并行電連接；其中所述分流器包括第一阻抗；其中所述第二波紋管包括第二阻抗；并且其中所述第一阻抗小于所述第二阻抗。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的真空開關裝置(22)，其中，所述第一觸頭位置提供所述真空開關裝置的閉合位置；其中從所述第一觸頭位置至所述第二觸頭位置的運動提供從所述靜觸頭組件和所述第二動觸頭組件之間的導通到起電弧的轉(zhuǎn)變；其中從所述第三觸頭位置至所述第二觸頭位置 的運動提供從所述靜觸頭組件和所述第二動觸頭組件之間的不導通到起電弧的轉(zhuǎn)變；并且其中所述第三觸頭位置提供所述真空開關裝置的打開位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的真空開關裝置(2)，其中，所述第一動觸頭組件繞所述第二動觸頭組件配置且構(gòu)造成提供弧觸頭(92);其中所述第二動觸頭組件構(gòu)造成提供載流觸頭(94 );并且其中所述第一動觸頭組件包括磁場線圈(96 )。
14.一種真空電氣開關裝置(100)，包括: 根據(jù)權(quán)利要求9所述的真空開關裝置(2 ；22);和 操作機構(gòu)(70)，其構(gòu)造成使所述操作組件沿第一縱向方向(66)和相反的第二縱向方向(68)移動。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的真空電氣開關裝置(100)，其中，所述操作組件包括縱向構(gòu)件(64)，所述縱向構(gòu)件構(gòu)造成被所述操作機構(gòu)(70 )沿第一縱向方向(66 )和相反的第二縱向方向(68)移動；其中所述操作機構(gòu)是單步式操作機構(gòu)(70)，所述操作機構(gòu)構(gòu)造成使所述縱向構(gòu)件沿所述第一和第二縱向方向之一移動；并且其中所述操作組件還包括雙觸頭彈簧組件(72 )，所述雙觸頭彈簧組件構(gòu)造成使所述第一和第二動觸頭組件按以下任一方式以兩個步驟轉(zhuǎn)變:(a)從第一觸頭位置經(jīng)第二觸頭位置到第三觸頭位置，或(b)從第三觸頭位置經(jīng)第二觸頭位置到第一觸頭位置。
【文檔編號】H01H33/664GK103828009SQ201280047358
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月27日
【發(fā)明者】F·J·馬錢德, S·D·梅奧, W·李, K·謝, B·R·萊恰, M·B·J·洛伊森坎普 申請人:伊頓公司