一種斷路器電觸頭支撐件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電氣器件技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及的是一種斷路器電觸頭支撐件及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]斷路器是一種應(yīng)用于配電網(wǎng)絡(luò)中用來分配電能和保護(hù)線路及電源設(shè)備的開關(guān)電器，由操作機(jī)構(gòu)和電觸頭系統(tǒng)兩大塊組成。電觸頭系統(tǒng)分為動觸頭系統(tǒng)和靜觸頭系統(tǒng)，分別包括觸點和支撐件，其中支撐件起到傳遞電流和帶動觸點動作的機(jī)構(gòu)，它的性能直接影響著斷路器的可靠性和穩(wěn)定性。
[0003]經(jīng)檢索，國內(nèi)外涉及斷路器用的觸頭支撐件的研究或報道極少。目前斷路器中的觸頭支撐件原料通常為純銅，純銅具有良好的導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能，但同時純銅高溫下易軟化，強(qiáng)度低。斷路器作為配電網(wǎng)絡(luò)中線路及電源設(shè)備的關(guān)鍵保護(hù)器件，工作時承受的峰值電流高達(dá)幾千安培，發(fā)熱量很大，純銅支撐件易軟化而發(fā)生變形，導(dǎo)致動、靜觸頭接觸不穩(wěn)定，接觸電阻增大，溫升大，影響斷路器的性能。同時，純銅具有較高的比重，導(dǎo)致動觸頭的重量較大，在動觸頭運動過程中具有較大的慣性，使動觸頭的斷開速度很難提高，影響斷路器的分?jǐn)嗄芰?。此外，純銅材料價格昂貴。
[0004]因此，需要尋找一種從源頭和根本上提高觸頭支撐件強(qiáng)度和降低成本的有效方法，以提高斷路器的開合能力和保障產(chǎn)品接觸可靠性。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中Cu/Fe/Cu材料，該材料作為接觸帶材，能夠降低成本，但是該材料如果直接用于制備電觸頭材料，閉合時觸頭的接觸界面為Cu或Cu/Fe/Cu，這兩種材料的電導(dǎo)率均低于Ag的電導(dǎo)率，且Cu在高溫下機(jī)械強(qiáng)度較差，易發(fā)生變形，導(dǎo)致接觸不穩(wěn)，而Fe金屬易被氧化，且Fe金屬的結(jié)構(gòu)與性能都具有各向異性，其表面接觸電阻率較難控制，因此，Cu/Fe/Cu不宜直接作為電接觸材料；Cu/Fe/Cu材料如果單獨作為觸頭支撐件，當(dāng)與銀基觸點材料接觸面為Cu時，在觸頭不斷地開合過程中，Cu/Fe/Cu的Cu層松動甚至于脫離Cu/Fe/Cu復(fù)合料塊，另外，當(dāng)與銀基觸點材料接觸面為Cu/Fe/Cu時，F(xiàn)e與Ag無法通過焊接、冷復(fù)合等方式獲得足夠的結(jié)合強(qiáng)度，因此在使用過程中可能發(fā)生Ag基觸點掉落等故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，提供一種強(qiáng)度高、性能穩(wěn)定、成本低廉的斷路器電觸頭支撐件及其制備方法，進(jìn)而大大提高斷路器開合性能及使用壽命。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種斷路器電觸頭支撐件，所述支撐件包括Cu/Fe/Cu料帶制成的支撐件本體，所述支撐件本體一側(cè)設(shè)有內(nèi)置凹槽，該凹槽中鑲嵌有能夠?qū)щ姷蔫倝K，所述鑲塊上設(shè)有觸點。
[0009]優(yōu)選地，所述Cu/Fe/Cu料帶中Cu為純銅或銅合金，且料帶中單側(cè)Cu層厚度為整個Cu/Fe/Cu料帶的厚度的5 % -20 %。
[0010]優(yōu)選地，所述鑲塊的形狀為燕尾形、L形或梯形等能夠與支撐件本體緊密且牢固結(jié)合的形狀。
[0011]優(yōu)選地，所述鑲塊的形狀與內(nèi)置凹槽的形狀相同，鑲塊的厚度與內(nèi)置凹槽的深度相同或高于內(nèi)置凹槽深度。
[0012]優(yōu)選地，所述觸點的材質(zhì)為AgW、AgffC或AgWCC材料。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種斷路器電觸頭支撐件的制備方法，所述方法包括以下步驟:
[0014]第一步:將Cu/Fe/Cu料帶進(jìn)行熱處理，熱處理后的Cu/Fe/Cu料帶乳制；
[0015]第二步:將乳制后的Cu/Fe/Cu料帶進(jìn)行沖制，制備成支撐件本體；
[0016]第三步:制備鑲塊，將鑲塊鑲嵌并焊接于獲得的支撐件本體內(nèi)置凹槽中；
[0017]第四步:將觸點焊接于鑲塊的另一側(cè)，即鑲塊的一側(cè)是支撐件本體，與支撐件本體相對的另一側(cè)是觸點。
[0018]優(yōu)選地，第一步中:
[0019]所述的Cu/Fe/Cu料帶采用熱乳復(fù)合、冷乳復(fù)合、電鍍、銅包鐵等方法制備。
[0020]所述的熱處理:溫度為300?800度，時間為2?6小時，氣氛為比或N 2。本發(fā)明熱處理主要是為了通過原子擴(kuò)散進(jìn)一步加強(qiáng)不同復(fù)層之間的結(jié)合強(qiáng)度，當(dāng)溫度低于300°C，原子擴(kuò)散較慢，而當(dāng)溫度高于800°C，Cu層和Fe層可能由于各自的溫度膨脹系數(shù)不同而分開；因為Cu以及Fe在高溫下極易被氧化，因此采用惰性氣體或還原性氣體作為保護(hù)氣氛。
[0021]所述的Cu/Fe/Cu料帶的乳制，其厚度依據(jù)具體斷路器支撐件要求計算獲得。
[0022]優(yōu)選地，第二步中:
[0023]所述沖制獲得的支撐件本體，形狀依據(jù)斷路器所需支持件形狀設(shè)計獲得，且支撐件本體上的一側(cè)設(shè)有內(nèi)置凹槽，該凹槽形狀為燕尾形、L型或梯形等一切與鑲塊緊密且牢固結(jié)合的形狀，凹槽的具體位置依據(jù)斷路器觸點焊接位置計算獲得。
[0024]所述的支撐件本體為動支撐或者靜支撐形式。
[0025]優(yōu)選地，第三步中:
[0026]所述的鑲塊的形狀與內(nèi)置凹槽相同，其厚度與內(nèi)置凹槽深度相同或高于內(nèi)置凹槽深度，具體尺寸依據(jù)斷路器所需開距計算獲得。
[0027]優(yōu)選地，第三步和第四步中:
[0028]所述的鑲塊的焊接方式采用電阻焊接或感應(yīng)焊接。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0030]1、本發(fā)明采用Cu/Fe/Cu料帶鑲嵌銅塊或其他導(dǎo)電金屬塊來代替純銅制備觸頭支撐件，閉合時接觸面的材質(zhì)為AgW、AgWC或AgWCC材料，避免了由于直接使用Cu/Fe/Cu料帶導(dǎo)致的、由于Cu高溫軟化導(dǎo)致的觸頭接觸不穩(wěn)，以及電接觸面中Fe層氧化導(dǎo)致的觸頭表面接觸電阻增大，Ag基觸點與Cu/Fe/Cu料帶結(jié)合強(qiáng)度不足等問題，同時大大地降低了銅的使用量，進(jìn)一步降低原料成本，且生產(chǎn)工藝步驟簡單、實現(xiàn)方便、投入成本低，有利于提高產(chǎn)品在市場中的競爭力。
[0031]2、本發(fā)明中支撐件本體采用Cu/Fe/Cu復(fù)合料帶鑲嵌銅塊或其他導(dǎo)電金屬塊制備，由于Fe的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性僅次于Cu，中間Fe層有效的提高支撐件的高溫強(qiáng)度，解決由高低溫轉(zhuǎn)變過程中銅的強(qiáng)度降低導(dǎo)致動、靜觸頭接觸不穩(wěn)定的問題，同時支撐件兩邊Cu層，可以實現(xiàn)良好電流導(dǎo)通；
[0032]3、本發(fā)明采用Cu/Fe/Cu復(fù)合料帶鑲嵌銅塊或其他導(dǎo)電金屬塊制備支撐件本體，由于Fe為磁性材料具有引弧的作用，因此采用Cu/Fe/Cu復(fù)合料帶制備支撐件可以減輕斷路器斷開過程中產(chǎn)生的電弧對電觸頭的燒蝕程度，從而延長電觸頭使用的壽命；
[0033]4、本發(fā)明支撐件本體采用Cu/Fe/Cu復(fù)合料帶制備，由于純Fe的密度低于純Cu的密度，因此Cu/Fe/Cu復(fù)合料帶的比重比純銅料帶的比重小，從而使得整個觸頭組件的重量減輕，在觸頭斷開時動觸頭組件的運動速率加快，有利于提高斷路器的分?jǐn)嗄芰Α?br>[0034]綜上所述，本發(fā)明生產(chǎn)工藝步驟簡單、實現(xiàn)方便、投入成本低且所生產(chǎn)的觸頭支撐件強(qiáng)度大大提高，能有效解決由于銅支撐件在高溫下強(qiáng)度降低導(dǎo)致動、靜觸頭接觸不穩(wěn)定的問題，進(jìn)一步提高斷路器的開合性能。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明采用的Cu/Fe/Cu料帶的截面結(jié)構(gòu)圖
[0036]圖2為本發(fā)明較優(yōu)實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖3為本發(fā)明較優(yōu)實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖4為本發(fā)明較優(yōu)實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖中:I為支撐件本體，2為鑲塊，3為觸點。
【具體實施方式】
[0040]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0041]如圖2-4所示，一種斷路器電觸頭支撐件，所述支撐件包括Cu/Fe/Cu料帶制成的支撐件本體I，所述支撐件本體I 一側(cè)設(shè)有內(nèi)置凹槽，該凹槽中鑲嵌2有能夠?qū)щ姷蔫倝K，所述鑲塊上設(shè)有觸點3。
[0042]優(yōu)選地，所述Cu/Fe/Cu料帶，兩側(cè)均為Cu層，中間為Fe層，如圖1所示，Cu層采用純銅或銅合金，且料帶中單側(cè)Cu層厚度為整個Cu/Fe/Cu料帶的厚度的5% -20%。
[0043]優(yōu)選地，所述鑲塊2的形狀為燕尾形、L形或梯形等形狀，燕尾形鑲塊的燕尾端嵌入支撐件本體的內(nèi)置凹槽；L形鑲塊的一端嵌入支撐件本體的內(nèi)置凹槽，優(yōu)選為長邊端；梯形鑲塊的底端嵌入支撐件本體的內(nèi)置凹槽。通過這些鑲塊的形狀的設(shè)計，一方面能很好的實現(xiàn)與支撐件本體連接，另一方面，鑲塊本身的形狀能夠保證連接的緊密和牢固性，使得整個支撐件在后續(xù)的使用中穩(wěn)定性大大提高。
[0044]更優(yōu)選地，所述鑲塊2的形狀與內(nèi)置凹槽的形狀相同，鑲塊2的厚度與內(nèi)置凹槽的深度相同或高于內(nèi)置凹槽深度。這樣的設(shè)計能更好的實現(xiàn)鑲塊2、支撐件本體I之間的緊密且牢固的連接。
[0045]優(yōu)選地，所述鑲塊2的材質(zhì)為Cu、Cu合金或其它導(dǎo)電性好的金屬或合金。
[0046]優(yōu)選地，所述鑲塊2，其一側(cè)連接支撐件本體1，與支撐件本體相對的另一側(cè)設(shè)置觸點3。
[0047]優(yōu)選地，所述觸點3的材質(zhì)為AgW、AgffC或AgWCC材料。
[0048]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明上述支撐件的制備進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0049]實施例一
[0050]以制備如圖2所示形狀支撐件為例，其中凹槽為燕尾狀凹槽，觸點采用AgW50材質(zhì)；鑲塊2為純Cu材質(zhì)，形狀為燕尾形。斷路器電觸頭支撐件的制備方法，包括以下步