技术领域
[0001] 本
发明涉及一种真空开关管，尤其涉及一种灭弧室内设有相对触头的真空开关管，属于电气技术领域。
背景技术
[0002] 开关设备是
电路中必然应用的设备，它起着关合、开断电路的作用。开关设备中的两触头在分断过程中，会产生
电弧，从
阴极斑点燃烧产生弧柱为锥面的等离子弧。尤其在高压电路中，开关触头间产生的电弧尤其强烈。
[0003] 电弧会使开关的
温度升高而损耗开关，而且电弧的存在会减小触头的
电流分断能
力。因此开关触头的开关过程中必须进行灭弧。现在的开关设备中大多使用诸如油、六氟化硫、空气、
半导体或真空等介质进行灭弧，不同的灭弧介质其相应的特点不同。由于真空开关具有较小的触头间隙、较高的耐
电压能力、较低的电弧电压、较高的分断电流能力、较低的电磨损以及较高的电寿命，因此被广泛地应用于电力电路中。
[0004] 现有真空开关管一般包括封闭在一真空壳体中的两触头，两个触头的触头主体内设有邻接组合的导磁部件和导电部件。在分断电流时，两触头间距离逐渐增大，触头主体间的
接触区域逐渐减小，直到触头主体间只有一个接触点，同时接触
电阻逐渐增加，因此接触点所在区域的温度逐渐升高，直到温度高于接触点的熔点，接触点
熔化并
蒸发电离，金属
蒸汽使得真空中的放电得以维持，产生真空电弧。此时，分断电流成功的关键在于电弧电流过零后，触头主体间隙绝缘恢复速度快于触头主体间隙间的暂态恢复电压速度，就不会发生重燃而达到成功开断。真空灭弧室开断电流时，电弧放出的金属蒸汽在电弧电流过零时会迅速扩散，遇到触头主体或屏蔽罩表面会立即
凝结。因此，需要合理设计开断电流相应的触头主体尺寸、材质、形态、触头主体间隙以及电流开断时产生的金属蒸汽
密度，带电粒子密度等影响因素。
[0005] 一般而言，在触头主体间依靠导磁部件形成良好的纵向
磁场能够达到
加速消弧的作用，有极为良好的弧后绝缘恢复特性。但是，目前的真空开关触头由于结构形状的限制往往难以形成良好的纵向磁场进行消弧，且难以解决高压分断时所出现的
电场集中、耐压不够和重燃可能性大等问题。对于高压电路的分断，
现有技术能够实现36千伏电压的分断，对于更高的电压电路，尤其是72千伏的高压，目前还不存在一种真空开关管结构能够满足分断时有效灭弧的要求，这是现有真空开关技术中有待解决的问题之一。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种真空开关管，以降
低电压分断时的重燃可能性，降低电弧电压，实现有效灭弧，满足高压分断的要求。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供了一种真空开关管，包括第一导电杆和第二导电杆，所述第一导电杆一端设置有第一触头，所述第二导电杆一端设置有第二触头，所述第一触头和所述第二触头封闭在一真空管体中并相对设置，其中：所述第一触头和所述第二触头为圆柱体；第一触头和第二触头分别包括沿相同方向延伸且相互邻接组成触头主体的导电部件和导磁部件；所述第一触头和第二触头的触头主体中导电部件和导磁部件形状为阴阳鱼配合，即触头主体的横截面由自身的纵向中线和横向中线等分为左上区域、左下区域、右上区域和右下区域，所述右上区域分为邻接左上区域的第一右上区域和第一右上区域以外的第二右上区域；所述左下区域分为邻接右下区域的第一左下区域和第一左下区域以外的第二左下区域，所述第一右上区域和所述第一左下区域为直径等于所述触头主体横截面半径的半圆形，且所述第一右上区域半圆形的直径边与所述左上区域邻接，所述第一左下区域半圆形的直径边与所述右下区域邻接，所述导电部件设置在所述第一右上区域、左上区域和第二左下区域中，所述导磁部件设置在所述第一左下区域、右下区域和第二右上区域中；所述第一触头的导磁部件与所述第二触头的导电部件对应设置，所述第一触头的导电部件与所述第二触头的导磁部件对应设置。
[0008] 其中，所述第一触头和所述第二触头的触头主体可以分别由数个片体依次叠设组成，每个片体由导电片和导磁片邻接组合构成，数个导电片组成所述导电部件，数个导磁片组成所述导磁部件；所述第一触头和所述第二触头的触头主体分别设置于一圆柱形金属壳体之中。
[0009] 进一步地，所述导电片和导磁片上还开设有贯穿各个片体的固定孔，所述固定孔中插设有固定柱，所述固定柱的一端固定于所述金属壳体内侧的底部。
[0010] 本发明提供了一种真空开关管，组成两触头的触头主体的导电部件和导磁部件为阴阳鱼的配合形状，因此可形成一端磁场强度强、一端磁场强度弱的不均匀磁场，并且，两个真空开关触头的导磁部件反对称设置，使一个真空开关触头的导磁部件形成的磁场与另一个真空开关触头的导磁部件形成的磁场形成磁场回路时，在两个真空开关触头之间形成既有
水平磁场、又有垂直磁场且
磁力线呈旋转状的旋转磁场，有效降低了电压分断时的重燃可能性，降低了电弧电压，实现了有效灭弧，可以满足高压分断的要求。
[0011] 下面通过具体
实施例并结合
附图对本发明做进一步的详细描述。
附图说明
[0012] 图1为本发明真空开关管具体实施例一的结构示意图；
[0013] 图2为本发明真空开关管具体实施例一中触头主体的横截面结构示意图；
[0014] 图3为本发明真空开关管具体实施例二中触头主体的侧视结构示意图；
[0015] 图4为本发明真空开关管具体实施例三中触头主体的横截面结构示意图。
具体实施方式
[0016] 本发明的真空开关管包括第一导电杆和第二导电杆，第一导电杆一端设置有第一触头，第二导电杆一端设置有第二触头，第一触头和第二触头封闭在一真空管体中并相对设置，第一触头和第二触头为圆柱体；第一触头和第二触头分别包括沿相同方向延伸且相互邻接组成触头主体的导电部件和导磁部件；触头主体中导电部件和导磁部件形状为阴阳鱼配合；第一触头和第二触头呈反对称设置，即第一触头的导磁部对应第二触头的导电部件设置，第一触头的导电部件对应第二触头的导磁部设置。下面通过具体实施例详细介绍本发明真空开关管的结构。
[0017] 真空开关管实施例一
[0018] 如图1所示为本发明真空开关管具体实施例一的结构示意图。该真空开关管具有一绝缘
外壳103，即真空管体。在绝缘外壳103上、下两端分别设置有上端盖102和下端盖109，在绝缘外壳103内设有两个导电杆，分别为第一导电杆1011和第二导电杆101。第一导电杆1011的一端设有第一触头106，第一导电杆1011通过导向套1010滑动穿设在下端盖109的通孔之中，导向套1010固定设置在下端盖109的通孔中，并在导向套1010上设有通孔供第一导电杆1011滑动穿设，在第一导电杆1011外还套设有
波纹管108，第一导电杆
1011通过波纹管108连接在导向套1010上。第二导电杆101的一端设有第二触头105，第二导电杆101固定在上端盖102上，并通过螺钉固定连接在真空开关的开关
框架上，保持静止。第一触头106和第二触头105相对设置。在第二触头105和第一触头106外还设有中间屏蔽罩104，波纹管108与中间屏蔽罩104之间设有波纹管屏蔽罩，波纹管108因其可伸缩性，所以可以保证第一导向杆1011运动时真空开关管的
密封性。
[0019] 上述结构的真空开关管，通过第一导电杆的运动，实现第二触头和第一触头的分合状态，当需要接通电路时，第一导电杆沿着真空开关管的轴线朝第二触头运动，最后第二触头与第一触头接触，电路接通；当需要断开电路时，第一导电杆沿着真空开关管的轴线朝着远离第二触头的方向运动，第二触头与第一触头分离，从而达到断开电路电流的目的。
[0020] 在本实施例中，第一触头和第二触头均为圆柱体，且其相对设置的表面上分别设置有耐弧层。特别的是，两触头中的导电部件和导磁部件形状均为阴阳鱼配合。在相对设置时，第一触头的导磁部件对应第二触头的导电部件设置，第一触头的导电部件对应第二触头的导磁部件设置，即第一触头与第二触头呈反对称设置。
[0021] 第一触头和第二触头的触头主体中阴阳鱼横截面形状可以相同，以第一触头为例，图2所示为本发明真空开关管具体实施例一中触头主体的横截面结构示意图。如图2所示，触头主体的横截面形状为圆形，且任意一个横截面由自身的纵向中线Y和横向中线X等分为左上区域10、左下区域20、右上区域30和右下区域40。右上区域30分为邻接左上区域10的第一右上区域31和第一右上区域31以外区域形成的第二右上区域32。该左下区域20分为邻接右下区域40的第一左下区域21和第一左下区域21以外区域形成的第二左下区域22。该第一右上区域31、左上区域10和第二左下区域22设置导电材料形成导电部件，例如
铜金属。该第一左下区域21、右下区域40和第二右上区域32设置导磁材料形成导磁部件，例如
铁金属。
[0022] 在本实施例中，第一右上区域31和第一左下区域21为半圆形，且第一右上区域31半圆形的直径边与左上区域10邻接，第一左下区域21半圆形的直径边与右下区域40邻接，两半圆形的直径长度均等于所在触头主体横截面的半径长度，具体形状如图2所示，则导电部件和导磁部件形成了相互邻接配合的阴阳鱼形状。本实施例阴阳鱼形状的触头主体导电部件和导磁部件的布局设计，能够促进触头表面旋转磁力线的形成，有助于提高真空开关管分断高电压的能力。
[0023] 在真空开关管工作的过程中，导磁部件在导电部件中通有电流时会产生磁力线，磁力线的分布趋势是从阴阳鱼较大的一端流入阴阳鱼较小的一端。在应用该真空开关管时，将两个同样结构的触头主体反对称设置，导磁部件的
位置相反，两个触头主体之间的距离小于触头主体横截面周长的一半时，则从较大端流入较小端的磁力线就会改变为流入另一触头主体的导磁部件的较小端，由此，在相对的两个触头主体的触头表面之间就可以形成旋转的磁力线。此方案基于的原理是磁力线总是选择最短的路径分布。
[0024] 在本实施例中，由于导磁部件的结构设计使得磁力线具有从环绕触头主体外围转向流入另一触头主体的趋势，能够在两触头主体间形成既有水平磁场、又有纵向磁场的旋转磁场，并且，在开关分断，两触头主体之间的距离逐渐增大时，纵向磁场仍然能够得以维持。因而，采用上述结构设计的真空开关管，能够提供有效灭弧的纵向磁场，灭弧能力的提高，有利于降低电压分断时的重燃可能性，降低电弧电压，因而能够满足高压分断的要求，本实施例的技术方案能够达到分断40.5千伏以上电压的能力，例如分断55千伏、72.5千伏以及110千伏等电压。
[0025] 在本实施例中，由于触头主体内部的磁阻远小于真空环境的磁阻，所以当触头主体间距离小于两触头主体相对的表面上的横截面周长一半时，即能够实现形成纵向磁场的条件。两触头主体相对较远端的磁力线可以从触头主体内部传递到两触头主体相对的表面上。
[0026] 真空开关管实施例二
[0027] 如图3所示为本发明真空开关管具体实施例二中触头主体的侧视结构示意图。在本实施例中，第一触头和第二触头的触头主体均由数个片体依次叠设组成，以第一触头为例，每个片体由导电片和导磁片邻接组合构成，数个导电片组成导电部件，数个导磁片组成导磁部件，导电片和导磁片的横截面形状及其中的导电部件和导磁部件的结构关系可以采用上述实施例中的技术方案，为阴阳鱼配合，所有片体叠设在一起构成触头主体的外轮廓形状，如图3所示。在第一触头和第二触头的触头主体之外还分别设置一圆柱形的金属壳体，使得触头装设于该金属壳体中以便组成为真空开关管。
[0028] 真空开关管实施例三
[0029] 如图4所示为本发明真空开关管具体实施例三中触头主体的横截面结构示意图。在上述实施例二的
基础上，为使片体在熔化
凝固前，导电部件与导磁部件的相对位置固定，还可以进一步在导电片300和导磁片400上开设贯穿数个片体的固定孔200，固定孔200中插设有固定柱100，如图4所示，且固定柱100的一端固定于金属壳体内侧的底部。固定柱
100的材质可以与导电部件材料相同，例如铜金属。
[0030] 本实施例的技术方案能够简化触头主体的生产制造，以简便的成型工艺制备得到多个片体后，可以将片体放入一对应导电部件和导磁部件轮廓的金属壳体中。可以通入大电流产生热量来加热，使片体内金属熔化，降温凝固后分别形成导电部件和导磁部件。
[0031] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
