專利名稱：真空斷路器以及真空管和用在其中的電觸頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型真空斷路器、用在該真空斷路器中的真空管、用在該真空管中的電觸頭，和制造該電觸頭的方法。
真空斷路器中的電極結(jié)構(gòu)包括一對固定電極和動電極。該固定電極和動電極的每一個包括一弧電極、一個用來支撐該弧電極的弧電極支撐件、與該弧電極支撐件鄰接的線圈電極，和在線圈電極的端部上設(shè)置的電極棒。
該弧電極直接承受電弧，用來切斷高電壓及大電流。從這點考慮，要求弧電極滿足這樣一些基本條件，即大遮斷容量、高耐壓值、小接觸電阻值(高導(dǎo)電性)，高耐熔融性，小的觸頭腐蝕和小斬波電流值。但是滿足全部這些特性是困難的，所以一般講使用這樣的弧電極材料，該材料根據(jù)使用的要求來滿足其中重要的特征，而多少犧牲一些其他特征。作為一種生產(chǎn)用于遮斷高電壓和大電流的弧電極材料的方法的例子，參見在日本專利未審查公開No.96204/88中公開的一種把Cu滲透進Cr或Cr-Cu骨架(skeleton)中的方法。此外，一個類似的方法公開在日本專利公告說明書第21670/75號上。
另一方面，弧電極支撐件不僅用作對弧電極的加強件，而且通過采用適當?shù)男螤钣兄诮⒋怪贝艌?，作為弧電極支撐件的材料，采用具有優(yōu)異導(dǎo)電性的純銅。
線圈電極也作為弧電極的加強件和弧電極支撐件，如在日本專利公告說明書No.17335/91中公開的，但它的主要作用是促使弧電極產(chǎn)生一垂直磁場，該磁場通過采用適當形狀的線圈電極來得到，使在弧電極上產(chǎn)生的電弧被擴散到整個弧電極，起增加遮斷的作用。線圈電極的材料是類似弧電極支撐件的純銅。
由這樣的弧電極、弧電極支撐件、線圈電極和電極棒構(gòu)成的所述電極通過該弧電極材料的生產(chǎn)和機加工、弧電極支撐件、線圈電極材料和電極棒的機加工、以及各部件的組裝和焊接步驟來制造。
用下列方式來制造弧電極。即用所謂的滲透法生產(chǎn)弧電極材料，在該方法中，首先將Cr、Cn、W、Co、Mo、W、V或Nb的粉末，或者其合金粉來制成具有預(yù)定組份和孔隙度的預(yù)定形狀，進行燒結(jié)，然后使熔化的Cu或合金滲透到燒結(jié)件的骨架中，或者利用所謂的粉末冶金技術(shù)方法來生產(chǎn)弧電極材料，其中在滲透步驟之前的燒結(jié)步驟中調(diào)整密度到100%，由此生產(chǎn)的弧電極材料再經(jīng)機加工成為預(yù)定的形狀。
通過切削成預(yù)定的形狀逐個地形成弧電極支撐件、線圈電極和電極棒，該預(yù)定形狀有助于從純Cu生成垂直磁場。
這些已經(jīng)經(jīng)過滲透和接續(xù)的機加工處理的部件被組裝，在此之后被焊接從而形成包括一組電極的電極結(jié)構(gòu)。根據(jù)該焊接方法，結(jié)合材料和可濕性良好的焊料被插在弧電極、弧電極支撐件、線圈電極和電極棒的相鄰部位之間，在真空中升高溫度，或在減少對焊接有影響的環(huán)境中升高溫度。但在該焊接方法中，除機加工所需勞動和時間之外，在為焊接而組裝時需要可觀的勞動和時間來對齊這些部件，并且焊接的缺陷導(dǎo)致象電極破裂或脫落這樣的事故。用這種常規(guī)方法得到的電極結(jié)構(gòu)在整個電極特性的均勻性、可靠性和安全性上都是劣等的。
最近，已經(jīng)從真空斷路器的設(shè)計規(guī)程角度對遮斷高電壓和大電流做出努力。例如，通過提高斷路速度來實現(xiàn)斷路性能的改進。然而結(jié)果使兩弧電極之間的接觸力增加，在打開或閉合該電極的時候，在整個電極結(jié)構(gòu)上強加了一個脈沖應(yīng)力，隨著時間的推移導(dǎo)致電極的變形。一般采用斷路特性和耐熔融性優(yōu)異的高強度弧電極材料作弧電極材料，而純Cu用作弧電極支撐件、線圈電極和電極棒的材料、純Cu的屈服強度很低，橫截面上加凹槽以生成上述的垂直磁場，因為特別不能承受脈沖應(yīng)力，所以將隨著時間的推移出現(xiàn)電極變形。這種電極變形導(dǎo)致電極開/閉操作上的困難以及弧電極的熔融，弧電極的破裂或脫落，這些均可妨礙出現(xiàn)故障時的開/閉運動。
本發(fā)明的目的是提供一種真空斷路器，該真空斷路器具有高可靠性的電極，該電極隨時間推移而出現(xiàn)的變形非常小;以及用于該真空斷路器中的真空管，用于該真空管中的電觸頭，和用于制造該電觸頭的方法。
本發(fā)明屬于真空斷路器，該真空斷路器包括一真空管，該真空管具有一固定電極和一可動電極，二者在一絕緣容器內(nèi);該真空斷路器還包括導(dǎo)電端子，這些端子分別把固定電極和可動電極連接到真空管外，上述固定電極和動電極被設(shè)置在真空管內(nèi);和通過一絕緣棒驅(qū)動可動電極的開/閉裝置，該絕緣棒連接到可動電極，固定電極和可動電極的每一個具有一弧電極，該弧電極由高熔點金屬和高導(dǎo)電金屬的合金制成，并且還具有一個弧電極支撐件，該弧電極支撐件支撐弧電極，并由高導(dǎo)電金屬制成，弧電極和弧電極支撐件利用高導(dǎo)電金屬的相互熔融整體制成。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明的電觸頭制造工藝的工藝圖;
圖2是用于一次生產(chǎn)三個電觸頭的模具的剖面圖;
圖3是表示各種觸頭形狀和生產(chǎn)各種觸頭所用模具之間關(guān)系的剖面圖;
圖4具有一曲線圖，它表示被熔解的Cr量與滲透溫度之間的關(guān)系;
圖5是一曲線圖，它表示0.2%屈服強度和被熔解的合金元素量之間的關(guān)系;
圖6是一曲線圖，它表示0.2%屈服強度和電阻系數(shù)之間的關(guān)系;
圖7是一曲線圖，示出了電阻系數(shù)和合金元素;
圖8是根據(jù)本發(fā)明的真空管的剖面圖;
圖9是用于真空管的電極的剖面圖;
圖10是用于真空管的電極的立體圖;
圖11是表示根據(jù)本發(fā)明的整個真空斷路器結(jié)構(gòu)的示意圖;
圖12是采用DC真空斷路器的電路圖;
圖13由一剖面圖和一前視圖組成，表示根據(jù)本發(fā)明的真空管電極另一實施例的結(jié)構(gòu)。
圖14由一前視圖和一剖面圖組成，表示根據(jù)本發(fā)明的真空管電極又一實施例的結(jié)構(gòu)。
最好是，弧電極用一種合金制成，該合金由Cr、W、Mo和Ta中的一種或一種混合物以及從Cu、Ag和Au中選出的一種高導(dǎo)電金屬或者一種主要由這樣的高導(dǎo)電金屬組成的高導(dǎo)電合金來構(gòu)成，并且弧電極支撐件由這樣的高導(dǎo)電金屬或合金制成。
更準確地講，弧電極最好由這樣一種合金來制成，該合金包含其總量為50-80%(重量)的Cr、W、Mo和Ta中的一種或多種以及20-50%(重量)的Cu、Ag或Au，弧電極支撐件最好由這樣一種合金來制成，該合金包括不多于其總量的2.5%(重量)的Cu、Ag、W、V、Nb、Mo、Ta、Zr、Si、Be、Ti、Co和Fe中的一種或多種以及Cu、Ag或Au。
進一步講，本發(fā)明中所用的弧電極由這樣一種合金制成，該合金由沖有孔的高熔點金屬和在其中滲透的高導(dǎo)電金屬組成，該弧電極通過高導(dǎo)電金屬的熔化與弧電極支撐件構(gòu)成一整體。;本發(fā)明中所用的電極支撐件具有不低于10kg/mm2的0.2%的屈服強度和不高于2.8μΩcm的電阻系數(shù)。
在該固定電極和可動電極的至少一個中，弧電極支撐件設(shè)有一垂直磁場發(fā)生線圈，該線圈由高導(dǎo)電的金屬制成。所述的線圈可以通過高導(dǎo)電金屬的焊接或通過其熔化以及固化與電極支撐件構(gòu)成一整體。該線圈是圓柱形狀，它具有處于其外周表面上的切口或具有通常的 字形截面。
對三相提供三套真空管，并且最好是，這三套真空管并排地布置并整體安裝在一個絕緣樹脂圓筒內(nèi)。
本發(fā)明也屬于這樣的真空管，該真空管具有在保持高真空度的絕緣容器內(nèi)的一個固定電極和一個可動電極，所述電極的每個由弧電極和弧電極支撐件組成，弧電極由高熔點金屬的混合物制成，弧電極支撐件支撐弧電極并由高導(dǎo)電金屬制成，通過高導(dǎo)電金屬的熔化使弧電極和弧電極支撐件相互構(gòu)成一個整體。
在該真空管中所用的電極的結(jié)構(gòu)和磁場發(fā)生線圈的結(jié)構(gòu)同前述說明一樣。
本發(fā)明進一步涉及一種電觸頭，其特征在于由高熔點金屬和高導(dǎo)電金屬的合金制成的弧電極和由高導(dǎo)電金屬制成的弧電極支撐件通過高導(dǎo)電金屬的熔化相互形成一整體。所述弧電極結(jié)構(gòu)與上述相同。
本發(fā)明進一步涉及一種方法，即一種制造電觸頭的方法，該電觸頭具有弧電極和弧電極支撐件，弧電極用高熔點金屬和高導(dǎo)電金屬的合金制成，弧電極支撐件支撐該弧電極并由高導(dǎo)電金屬制成，其特征在于通過把高導(dǎo)電金屬放在具有高熔點金屬的多孔燒結(jié)件上，然后熔化該高導(dǎo)電金屬并使它滲透進多孔燒結(jié)件中來制成弧電極，以及通過把在所述滲透之后的高導(dǎo)電金屬的厚度設(shè)置到作為電極支撐件所要求的厚度來制成弧電極支撐件。
本發(fā)明的方法可以包括熱處理步驟，其中在通過高導(dǎo)電金屬的滲透和固化形成弧電極和弧電極支撐件之后，它們保持在一所要求的溫度上，來析出高導(dǎo)電金屬中的過飽和溶解的金屬或金屬間化合物。
該電觸頭能用于真空管中的固定或可動電極。
根據(jù)本發(fā)明，弧電極支撐件具有由高導(dǎo)電金屬制成的垂直磁場發(fā)生線圈，二者通過把在金屬滲透進前述多孔燒結(jié)塊之后留下的高導(dǎo)電金屬熔化并固化到作為電極支撐件和垂直磁場發(fā)生線圈所要求的厚度及線圈之中來制成。
該真空斷路器由弧電極、弧電極支撐件和電極棒組成，在需要之處還采用線圈電極。弧電極用高熔點金屬和高導(dǎo)電金屬的混合合金制成。作為成型金屬可用熔點不低于約1，800℃的高熔點金屬，象Cr、W、Mo或Ta，其溶解量最好相對高導(dǎo)電金屬不大于3%。具體講最好以純銅作為弧電極支撐件、線圈電極和電極棒的材料，但由于其強度低，象純鐵或不銹鋼這樣的鐵質(zhì)材料也用來增強強度，借此防止電極變形。
該混合合金包含50-80%(重量)，最好是55-65%(重量)的高熔點金屬和20-50%(重量)的銅、Ag或Au，最好該合金這樣被制備，即通過把高導(dǎo)電金屬熔化并浸漬到高熔點金屬的多孔燒結(jié)塊或含有少量的，不大于10%(重量)的高導(dǎo)電金屬的多孔燒結(jié)塊里來制備。
在弧電極和弧電極支撐件的雙層結(jié)構(gòu)中，電極支撐件增強并支撐弧電極，其厚度最好是弧電極的一半，或大于弧電極，更好是等于或大于弧電極?？扇〉氖窃摱嗫谉Y(jié)塊具有50-70%的孔隙度。為增強其耐壓特性，高熔點金屬可包含相對于Cr的1到10%(重量)的Nb、V、Fe、Ti和Zr中的一種或多種。
線圈電極可用高導(dǎo)電材料的焊接或用與滲透進連同弧電極支撐件一起的多孔高熔點金屬時的鑄造技術(shù)一樣的方法來生產(chǎn)。因此，弧電極、弧電極支撐件和線圈電極能被構(gòu)成一整體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在金相上是連續(xù)的。所以，可減少部件的制造步驟和焊接時用的組裝步驟數(shù)量，并且因為不做連接，所以不再出現(xiàn)象焊接部局部發(fā)熱以及由不當?shù)暮附訉?dǎo)致的弧電極破裂或脫落這樣的普通問題。在用焊接形成線圈電極的情況中，可以使用其中擴散有陶瓷顆粒的一種混合材料。
根據(jù)本發(fā)明，弧電極、弧電極支撐件和線圈電極制成為一全相上連續(xù)的整體結(jié)構(gòu)。在作為整體電極結(jié)構(gòu)制造工藝的相同工藝中，可獲得弧電極支撐件和線圈電極，因此允許使用這樣的合金，該合金包括Au、Ag或Cu以及0.01到2.5%(重量)摻合在Au、Ag或Cu之中的Cr、Ag、W、V、Zr、Si、Mo、Ta、Be、Nb和Ti中的一種或多種。所以，弧電極支撐件和線圈電極的機械強度，尤其是屈服強度被極大地加強，而沒有使其導(dǎo)電性嚴重惡化。結(jié)果足以阻止電極間接觸壓力的增加以及在打開電極時產(chǎn)生的沖擊力，借此也能解決與此同時產(chǎn)生的變形問題。
因此，因為弧電極、弧電極支撐件和線圈電極不連接，而是作為一個整體結(jié)構(gòu)成形的，該整體結(jié)構(gòu)在金相上是連續(xù)的，所以在強度上得到加強，借此消除普通電極的缺陷，所以有可能提供具有較高可靠性和安全性的真空斷路器。
根據(jù)本發(fā)明，Cr、W、Mo或Ta的粉末，或與Cu、Ag或Au粉末相混合的粉末，或者有預(yù)定組分的任何其它金屬顆粒被成形為一預(yù)定的形狀，使之具有一預(yù)定的孔隙度，然后被燒結(jié)獲得一多孔燒結(jié)件。在此之后，一塊純Cu、Ag或Au或其合金被放在該燒結(jié)件上，然后被熔化，籍此使它滲透到多孔燒結(jié)件的微孔中。這時，正向性地利用燒結(jié)件構(gòu)成元素的液相中的擴散使其進入滲透材料，從而實現(xiàn)上述內(nèi)容中相同材料的熔合。在滲透完成之后所得到的錠料被加工成電極的預(yù)定形狀。
在高導(dǎo)電金屬的滲透中，能通過適當?shù)卦O(shè)定滲透溫度和設(shè)定時間來控制將要被熔進高導(dǎo)電金屬的多孔燒結(jié)件構(gòu)成金屬的量。根據(jù)特別與弧電極支撐件和線圈電極相關(guān)的電阻系數(shù)和強度來設(shè)定該溫度和時間。當然，也可以使用通過事先把合金元素增添到高導(dǎo)電金屬上來獲得的合金，這樣該溫度和時間由這二個因素來決定。因此，制成的電極的前述機械強度高，而電阻系數(shù)低因此其性能是優(yōu)異的。
根據(jù)本發(fā)明所設(shè)計的電極結(jié)構(gòu)能通過滲透和鑄造技術(shù)在上述所期望的成形上的組合來獲得。在這種情況中，上述的最終形狀能用切割來獲得。
真空斷路器同隔離開關(guān)、接地開關(guān)、避雷器或電流互感器一同使用。它作為一種高壓受電和變電設(shè)備，該設(shè)備可作為高層建筑物、飯店、高技術(shù)建筑、地下商場、石油聯(lián)合企業(yè)、各種工廠、車站、醫(yī)院、禮堂、地鐵以及象供水和排水設(shè)施這樣的公共設(shè)施中的電源。
下面通過實例來描述本發(fā)明，但應(yīng)理解本發(fā)明不局限于此。
例1圖1(a)表示利用本發(fā)明的方法試驗生產(chǎn)的整體電極結(jié)構(gòu)的錠料截面。在同一圖中，符號1代表弧電極，符號2代表弧電極支撐件，符號3代表用來滲透的Cu的供料頭。
借助雙筒混合器將5%(重量)的Cu粉和95%(重量)的Cr粉混合在一起，產(chǎn)生的混合物在1.5噸/cm2的模壓下利用80mm直徑的模具模制，從而獲得有80mm直徑和9mm厚度的模制后的產(chǎn)品。然后，模制后的產(chǎn)品在1，200℃的氫氣環(huán)境下燒結(jié)30分鐘。所得燒結(jié)件的孔隙度為65%。
圖1(b)表示電極的制造工藝，如圖中所示，在此利用一個石墨桶5，該石墨桶的內(nèi)徑為90mm，外直徑為100mm，高度為100mm，帶有放置在底部的厚度為10mm的100到325篩目的氧化鋁(Al2O3)粉末4。標為6的上述燒結(jié)件被居中地放在桶5中的氧化鋁粉末上，然后純Cu件7與燒結(jié)件6同心地放置，該純Cu件7具有80mm的直徑和15mm的厚度，并作為弧電極支撐件和線圈電極部件。接著，Cu件8與部件7同心地放置，該Cu件8作為滲透供料和饋料頭，它具有28mm的直徑和25mm的長度。石墨桶5的內(nèi)表面和兩部件7、8的側(cè)面之間的間隙以及在作為滲透材料和饋料頭的部件8上面的間隙用Al2O3粉末9填充。
滲透按下述方式進行。該桶內(nèi)的真空度為1×10-5乇或低些，在1，200℃上保持90分鐘?；‰姌O支撐件和線圈電極件7以及滲透Cu供料及饋料頭8熔化，滲透材料被滲透進燒結(jié)件6的骨架中，接著在真空環(huán)境下使之冷卻和固化而成形。圖1(a)表示固化后從石墨桶中取出的坯料斷面的外觀。圖1(c)表示對坯料切割加工之后獲得的弧電極1和弧電極支撐件2。作為利用微觀結(jié)構(gòu)攝影的二者界面部分的觀測結(jié)果，證明Cu已被滲透進Cr燒結(jié)件的孔隙中。
因此，從圖1(a)和1(c)中還可看到利用本發(fā)明的方法能生產(chǎn)弧電極、弧電極支撐件和線圈電極的整體電極結(jié)構(gòu)?；‰姌O和弧電極支撐件的厚度相同。進一步可看到，弧電極和弧電極支撐件之間的接面是完全連續(xù)的并在金相上是完整的一體，無需采用焊接或類似方式來連接。
圖2表示這樣的例子，在圖1(b)中所示的模具被以三層加以采用，從而同時允許生產(chǎn)三個電極結(jié)構(gòu)，同樣的方式也能用于下面的例2。這種模具層數(shù)是不限于3個的?？刹捎盟髮訑?shù)的模具來同時生產(chǎn)所要求數(shù)量的電極結(jié)構(gòu)。
例2圖3表示滲透狀態(tài)和滲透之后利用坯料所得到的電極形狀。用于滲透的條件幾乎和例1中相同。
在第2號中，所用的石墨桶5長度為150mm，所用弧電極支撐件和線圈電極部件11的長度為45mm，滲透保持時間設(shè)定為120分鐘。其它條件同例1。從成品坯料可生產(chǎn)出如圖3所示的(a)型和(b)型電極。在(a)型中，弧電極12、弧電極支撐件13和線圈電極14被構(gòu)成一整體結(jié)構(gòu)，電極棒15用焊接連接在16上。除了在中間設(shè)有用純Cu形成的加強件17以外，(b)型與(a)型相同。加強件17被焊接在電極支撐件13和電極桿15上。
第3號與第2號所不同的是弧電極支撐件和線圈電極19的形狀是凹的，以及滲透是在排斥滲透Cu供料和供料頭件g的狀態(tài)下進行的。從第3號的坯料中可獲得(a)型電極形狀。
第4號與第2號所不同的是采用長度為100mm的滲透Cu供料和饋給頭件20，以及石墨桶5的長度變?yōu)?00mm。從第4號的坯料可獲得(c)型電極。(c)型電極使整體結(jié)構(gòu)甚至不用焊接就包括電極棒22。從第4號的坯料上可利用切削加工生產(chǎn)出(c)型電極結(jié)構(gòu)和(a)型和(b)型電極結(jié)構(gòu)。
第5號與第4號所不同的是穿過弧電極支撐件和線圈電極件23以及滲透Cu供料和饋料頭24的中間把喇叭形的鐵心插向燒結(jié)件26。鐵心的熔點高于Cu，且其形狀不受限制，從第5號的坯料生產(chǎn)出(d)型和(e)型電極。
(d)型電極的形狀是鐵心27插在(c)型電極中間，(e)型電極的形狀是鐵心插到(b)型電極的加強棒17位置。
測量有關(guān)坯料尺寸和其在滲透之前尺寸之間的變化。結(jié)果，就弧電極支撐件和線圈電極部件的尺寸而論，在滲透之前狀態(tài)和滲透之后的坯料尺寸之間幾乎識別不出任何差別。另一方面，就饋料頭來講，滲透之后的坯料尺寸相對于滲透前的25mm減少到10mm。因此，完成本發(fā)明的第一條件是要獲得弧電極支撐件和線圈電極部件以及滲透Cu或Cu合金供料及饋料頭部件的復(fù)式結(jié)構(gòu)。
為了獲得所要求的坯料尺寸，重要的是合理地控制坯料的冷卻速度，在這種情況下，對于坯料頂部而不是對坯料側(cè)面有必要增加冷卻速度。
完成本發(fā)明的第二條件是使用比熱大的并不與熔化Cu產(chǎn)生反應(yīng)的陶瓷顆粒，如氧化鋁(Al2O3)作為蓄熱材料，它可增加坯料頂部的冷卻速度。在這種情況下，如果陶瓷顆粒太大或太小，熔化金屬會在陶瓷顆粒之間流出，導(dǎo)致模具不能實現(xiàn)其功能。最優(yōu)的顆粒直徑是從20到325篩目的范圍。出于蓄熱目的，有必要使陶瓷顆粒的厚度為所要求的坯料直徑的三分之二。
例3表1表示了在變化的滲透溫度下在例2中第2號滲透狀態(tài)的坯料中Cr量的分析結(jié)果，以及在以燒結(jié)件6和弧電極支撐件和線圈電極部件11的各種組分中獲得的每個坯料組分的分析結(jié)果。就滲透Cu供料和饋給頭件8的組分來講，不做變化。
關(guān)于第6到第8號，表示了通過改變Cr-5Cu的燒結(jié)件6的Cu滲透溫度以及在這些溫度上保持120分鐘所獲坯料中的Cr成分?？梢钥吹?，在1，250℃的滲透溫度上坯料組分是含有1.65%Cr的Cu合金。
第9、10、14、15、16和18號表示有關(guān)利用Cu-Ag、Cu-Zr、Cu-Si和Cu-Be合金作為滲透材料，同時利用同樣的Cr-5Cu組分的燒結(jié)件6所獲得的坯料的元素分析結(jié)果?？梢钥吹?，每一個坯料是含約0.6%Cr的三元Cu合金。
第11、12、13和17號表示了下列元素分析結(jié)果，該分析結(jié)果是關(guān)于坯料的，這些坯料采用Cr-5Cu燒結(jié)件6，并分別進一步包含V、Nb、V-Nb和W作為附加成分，并利用同樣的純Cu成分的部件7.8米獲得?？梢钥吹矫總€坯料為含有不多于0.02%的V、Nb或W及約1.0%Cr的Cu合金。

表2表示測量以普通法(用Ni基焊料在800℃的真空中)焊接的在弧電極(59%(重量)的Cr-41%(重量)的Cu)和純Cu間的結(jié)合部的電阻和強度所得的結(jié)果(對比例1)，在800℃退火后的純Cu電阻值(對比例2)以及對在第6至18號中所獲坯料的電阻及強度測量結(jié)果。利用安斯樂(Amsler)電壓試測儀根據(jù)四端點電阻測量法實施電阻測量。
利用常規(guī)方法(對比例1)得到的焊接部分的接合面強度從22到12kg/mm2變化強烈，在強度12kg/mm2的試件上發(fā)現(xiàn)焊接部分有缺陷。包括接合部分的4.82μΩcm的電阻值約比純銅(對比例2)高三到四倍。另外，第6號呈現(xiàn)出穩(wěn)定的24到25kg/mm2的接面強度。并且證明其試件無缺陷，在本發(fā)明的實施例中，不可能測試包括接合面的電阻值。在比較例1的弧電極中，接合材料是純銅，而根據(jù)本發(fā)明的第6號使用含有約0.62%Cr的Cu合金作為接合材料;不過，電阻系數(shù)值1.95μΩcm低于對比例1，因為無接合面。從這點上講，可以看到根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的焊接接合面的阻值具有很大的。
另一方面，就對比例2中的純Cu而論，它的4到5kg/mm2的屈服強度相對于其22到23kg/mm2的最大強度值是很低的?？梢钥吹饺绻褂眠@樣的純Cu作為弧電極支撐件或線圈電極的材料的話，將會在沖擊負載作用下隨時間的推移而出現(xiàn)變形。第7至18號的電阻值是退火純Cu電阻值的約1.5到2.0倍大，第7至18號是每個含有Cr或Ag、V、Nb、Zr、Si、W或Be的Cu合金，上述電阻值不大于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的焊接交接面的電阻值的一半。雖然第7到18號的最大強度，即22至25kg/mm2與純Cu的情況差別不太大，但是0.2%屈服強度值，即10到14kg/mm2是純Cu的2倍，因此表示出強度上的改善。
如前面那樣來設(shè)置的話，本發(fā)明的弧電極支撐件、線圈電極和電極棒甚至在反復(fù)作用的在電極的開閉時強加在上述部件的沖擊負載下也不會變形，上述部件分別由含有Cr或Ag、V、Nb、Zr、Si、W和Be之任一種的Cu合金制成，借此，有可能防止由于變形導(dǎo)致的熔接問題并因此可改善可靠性和安全性。
表2
圖4表示了滲透溫度和從多孔Cr燒結(jié)件熔解進滲透材料的Cr量之間的關(guān)系，如圖中所示，熔解進滲透材料的Cr量可通過提高滲透溫度來增加。進一步講，通過適當?shù)卣{(diào)整滲透溫度能獲得所要求的Cr量。
圖5是一曲線圖，表示出Cu中合金元素成分和0.2%屈服強度之間的關(guān)系。從該圖中可明顯看到，通過單獨增加Cu-Cr合金中Cr的成分，及通過增加Cu-Cr一其它元素合金中的Cr及另外元素的成分增強屈服強度。與僅含有Cr的Cu合金相比，那些含有Cr和另外元素的合金既使在相同的總成分上也呈現(xiàn)出較高的強度。如果Ag、Zr、Si、Be以及每種Nb、V和W的成分分別設(shè)置在0.1%、0.1%、0.1%、0.05%和0.01%或更高的話，將會得到10kg/mm2或更高的屈服強度。
圖6是一曲線圖，該曲線圖表示作為電阻系數(shù)函數(shù)的0.2%屈服強度。如圖中所示，隨著進入Cu中的合金元素總量的增加，不僅強度得到改善，而且還增加了電阻系數(shù)，從而可以發(fā)現(xiàn)，為抑制電阻系數(shù)的增加并使強度得以改善，要添加除Cr以外的其它元素。尤其是除Si以外的其它元素電阻系數(shù)低，并提供高強度，最好0.2%屈服強度被設(shè)定在10kg/mm2或更大，電阻系數(shù)設(shè)定在1.9到2.8μΩcm。
圖7是一曲線圖，它表示Cr、Si、Be、Zr、Ag、Nb、V和W的量和電阻系數(shù)之間的關(guān)系。增添合金元素會增加電阻系數(shù)，但通過使電極支撐件和線圈電極的電阻系數(shù)盡可能低，能保持電流通過狀態(tài)下的電極溫度不升高，并且因為必須降低電路斷路時所產(chǎn)生的穿過電極棒的電弧熱量，所以必須使熱導(dǎo)率高，使得有可能維持高導(dǎo)熱率。在該例中，可獲得所要求的電阻系數(shù)作為圖中的近似值，在使用Cr作為弧電極的情況下，可期望的是，根據(jù)滲透的Cr量，把Si、Be、Zr、Ag和每種Nb、V和W的成分上限分別設(shè)定在0.5%、0.5%、1.5%、2.5%和0.1%。電阻系數(shù)的最佳值不高于3.0μΩcm。
例4圖8是使用本發(fā)明的弧電極的真空管剖面圖。在該圖中，在絕緣筒35的上下開口處分別設(shè)有一對上下端板38a、38b，該絕緣筒以絕緣材料制成，從而構(gòu)成界定一真空室的真空箱。構(gòu)成固定電極30a一部分的固定導(dǎo)電棒34a從上端板38a的中部向下懸掛著，垂直磁場發(fā)生線圈33a和弧電極31a被裝到固定導(dǎo)電棒34a上。另外，構(gòu)成動電極30b一部分的動導(dǎo)電棒34b被垂直可動地安裝到剛好位于固定電極30a下方的下端板38b的中部，垂直磁場發(fā)生線圈33b和弧電極31b在形狀和尺寸上分別同線圈33a和弧電極31a相同，線圈33b和弧電極31b被安裝到動導(dǎo)電棒34b上，使在動電極30b側(cè)的弧電極31b運動進而與在固定電極30a側(cè)的弧電極31a接觸和分開。在圍繞動導(dǎo)電棒34b安放的下端板38b內(nèi)配置有一用于伸縮的金屬波紋管37，并且覆蓋住棒34b。一個金屬筒屏蔽件36圍繞兩個弧電極安置，并用絕緣筒35來保持就位。如此構(gòu)成該屏蔽件36，使之不損害絕緣筒1的絕緣性能。
此外，弧電極31a和31b分別整體地固定到弧電極支撐件32a、32b上，它們可以通過前面的滲透來獲得。這些整體結(jié)構(gòu)被焊接到各自的垂直磁場發(fā)生線圈33a和33b上，同時用純鐵制成的加強件39a和39b來增強強度。作為加強件39a和39b的材料，可采用奧氏體不銹鋼。作為絕緣筒35的材料，可采用燒結(jié)玻璃或陶瓷材料。絕緣筒35通過合金板被焊接到金屬端板38a和38b上，該合金板的熱膨脹系數(shù)接近玻璃和陶瓷材料的熱膨脹系數(shù)，如可伐合金，上述絕緣筒35維持10-6mmHg或少些的高真空。
固定導(dǎo)電棒34a被連接到端子上，并作為電流通路。一個用于排氣的排氣管(未示出)被裝到上端板38a上，使之與一真空泵相連。設(shè)有一吸氣機，用于吸取在真空容器內(nèi)部出現(xiàn)氣體時的很少量的氣體以保持真空。屏蔽件36用于沉積以冷卻在主電極表面上的金屬蒸氣，該蒸氣是由電弧產(chǎn)生的。沉淀金屬實現(xiàn)了相應(yīng)于吸氣機功能的真空保持功能。
圖9是表示電極細節(jié)的剖面圖。固定電極和動電極二者在結(jié)構(gòu)上幾乎相同。弧電極31利用Cu滲透與例1中所示的電極支撐件整體制造。這個整體結(jié)構(gòu)可被切削加工成圖中的式樣。非磁體的奧氏體不銹鋼制的加強板40被焊接到以32標示的電極支撐件上。一個類似的極也被焊接到線圈電極33上。由純銅制的線圈電極33被焊接到導(dǎo)電棒34和弧電極上，所用的焊料熔點低于上面所用的焊料。
在該例中使用的弧電極支撐件32用純銅滲透來制成?？紤]所要求的強度和電阻來決定對支撐件32的Cr量，上述Cr量隨前述的滲透溫度而不同。通過經(jīng)熱處理的化合物的沉積有可能降低電阻而不破壞強度。在該例中，通過在純銅滲透之后使之冷卻到900℃，然后從該溫度慢慢地以三小時以上的時限冷卻到700°到800℃，并進一步以二小時以上的時限慢慢冷卻到600°到700℃來完成Cr的沉積。
圖10是一示意圖，它表示在該例中弧電極部分和線圈電極33之間的連接狀態(tài)。當動導(dǎo)電棒34軸向移動時，動電極30b與固定電極30a電接觸或分開，由此在兩電極間產(chǎn)生的弧電流49產(chǎn)生金屬蒸氣。
金屬蒸氣附著到中間的屏蔽件36上，同時被圓筒狀線圈電極33的軸向磁場擴散，然后被熄滅。雖然在這個例子中圓筒狀線圈電極33被裝在固定電極30a和動電極30b的每個上，但至少應(yīng)在一側(cè)上設(shè)置。
裝在主電極41背面上的圓筒狀線圈電極33由一圓筒部分42構(gòu)成，該圓筒總分在一端有底部43，在相對一端有一開口。加強件39由高電阻件，如鐵或不銹鋼制成，并被配置在底部43和主電極41之間。在主電極側(cè)，圓筒狀部分42的開口端面上形成兩個凸耳46和47，主電極41與凸耳46和47電連接。該凸耳可在主電極上形成。在一個凸耳46和另一凸耳47之間的半弧形圓筒狀部分42上，構(gòu)成弧形的切口50和51，用來提供兩個弧形的電流通路52、53。電流通路52、53的一端，例如輸入端54被接到凸耳46和47上，而其另一端，如輸出端55穿過底部43被連到導(dǎo)電棒34上。在圓筒狀部分42的輸入和輸出端54、55之間形成傾斜切口56，它在這兩個端部54、55是相互間交搭的。每個傾斜切口56的一端與一弧形切口端相通，而其另一端由在一切口端和相對的開口端面45的該部分之間的部分上切削而成。因此，輸入端54和輸出端55通過傾斜切口56在電氣上相互被分開。在輸出端55上形成一切口58，該切口伸續(xù)到靠近位于底部43的導(dǎo)電棒的位置，從而來防止在軸向磁場H作用下渦流的產(chǎn)生。
其次，當動電極30b移動離開固定電極30a來斷開電流時，在兩電極之間形成弧電流49。如箭頭所指，弧電流從凸耳46和47流出，然后經(jīng)輸入端54和電流通路52、53，再經(jīng)底部43流到輸出端55，并流進導(dǎo)電棒34。
經(jīng)電流通路52、53和交搭的輸入和輸出端54、55流通的電流，經(jīng)上述電流路線形成一圈。由這樣一圈電流產(chǎn)生的軸向磁場H被均勻地施加到主電極的整個表面上，在整個主電極表面均勻地擴散弧電流49，借此不僅能改善遮斷性能，而且能有效地利用主電極的整個表面，因此能大大減小真空斷路器的尺寸。
圖11是本發(fā)明的真空斷路器的結(jié)構(gòu)圖，表示出真空管59和用于真空管的操作機構(gòu)。
該電路斷路器是一種小尺寸10的輕型結(jié)構(gòu)，其中操作機構(gòu)被配置在前部和三套三相組合式抗漏電環(huán)氧樹脂筒60上。
每相端子是水平抽出式的，由一環(huán)氧樹脂筒和真空管支撐板水平支撐。該真空管通過絕緣操作棒61由操作機構(gòu)實現(xiàn)開閉。
該操作機構(gòu)是電磁操作型的可機械脫扣的機構(gòu)，是一種簡單、小型和輕型結(jié)構(gòu)。因為開/閉行程短以及可動部分的質(zhì)量小，所以僅感受到輕微的沖擊。在其主體的前側(cè)，布置有手動連接式的二次端子、開/閉指示器、指示出操作次數(shù)的儀表，手動跳閘鈕、手動合閘裝置、拉出裝置和聯(lián)鎖桿。
(a)閉合狀態(tài)該狀態(tài)代表斷路器的閉合狀態(tài)，其中電流經(jīng)上端子62、主電極30、電流集電器63和下端子64流動。主電極之間的接觸力借助于接觸彈簧65來保證，該彈簧被裝在絕緣操作棒61上。
所述接觸力、快斷彈簧的偏置力和由短路電流感應(yīng)的電磁力由支撐桿66和支撐件67來保證。根據(jù)開路條件中閉合線圈的激勵，可動鐵心68經(jīng)碰撞桿69向上推滾筒70，使主桿71轉(zhuǎn)向閉合位置，然后，該狀態(tài)由支撐桿66保持。
(b)可跳閘狀態(tài)隨著電極分斷運動，可動的主電極向下運動，依固定和可動主電極的分開形成電弧。
通過在真空中電弧和高介電強度之間的劇烈擴散作用，電弧在短時間內(nèi)被熄滅。
當激勵跳閘線圈72時，跳閘桿73與支撐件67脫開，主桿71由快斷彈簧的作用轉(zhuǎn)動來打開主電極。該操作不論閉合運動是否完成而完全獨立地完成。因此，這是機械跳閘操作。
(c)打開狀態(tài)在主電極打開之后，在復(fù)位彈簧74的作用下，連桿回復(fù)到原始狀態(tài)，同時支撐件67呈嚙合狀態(tài)，如果在該狀態(tài)下激勵閉合線圈75，則會獲得閉合狀態(tài)(a)。標號76代表排氣管。
利用真空的高介電強度和電弧的高速擴散作用，真空斷路器在高度真空中表現(xiàn)出高遮斷性能。另外，在打開或閉合一空載電動機或變壓器的情況下，在電流過零之前則切斷電流，導(dǎo)致產(chǎn)生所謂的斬截電流，有時出現(xiàn)操作過電壓，該電壓正比于所述電流和沖擊阻抗的積。所以，當用真空電路斷路器直接開閉3kv變壓器或3kv或6kv的旋轉(zhuǎn)電機時，必須連接一個沖擊吸收器到電路上，來抑制沖擊電壓，并以此來保護設(shè)備。作為沖擊吸收器通常使用一電容器，根據(jù)負載的沖擊波耐壓值也可采用ZnO非線性電阻。
根據(jù)上述例子，以150kg壓力和0.93m/sec的斷路速度，可以遮斷7.2kv，31.5kAo。
例5圖12是一電路圖，它表示利用與例4相同的真空管遮斷DC電路的主電路構(gòu)形。在該圖中，標號80代表DC電源，81代表DC負載，82為真空管，83為短路環(huán)，84為電磁推斥線圈，85為整流電容，86為整流電抗器，87為觸發(fā)間隙，88為靜態(tài)過電流脫扣機構(gòu)，89為2nO非線性電阻。
在該例中可獲以下特性。
(1)因為斷路操作在空氣中不形成電弧，所以不產(chǎn)生噪聲，并達到杰出的預(yù)防事故效果。
(2)因為觸頭分斷時間短(約1ms)，可以遮斷沖擊比高于額定值的事故電流，并因此可使遮斷電流最小。
(3)利用真空管可遮斷高額電容放電流且燃弧時間很短(約0.5ms)，因此有可能減小觸頭腐蝕。
(4)通過采用靜態(tài)過電流脫扣機構(gòu)，能高精度設(shè)定電流等級，并長期不變。
(5)通過采用彈簧式的電動彈簧操作裝置，極大地減少操作電流，而且不再需要保持電流。
(6)因為所占面積為現(xiàn)有技術(shù)的約4分之一，所以可減少配電站空間。
例6圖13為一斷面圖，它表示另一種電極結(jié)構(gòu)，其中(a)為正視圖，(b)是沿(a)中線A-A剖開的剖面圖。
在該例中，類似于例1，主電極92由作為表面是極的弧電極和弧電極支撐件組成，上述弧電極由多孔Cu-Cr燒結(jié)件構(gòu)成，弧電極支撐件通過在其上用純銅滲透來構(gòu)成，并具有一垂直磁場發(fā)生線圈電極91，該電極被焊接到主電極92上。此外，由純鐵或不銹鋼加強件96的焊接來實現(xiàn)增強。標號90代表導(dǎo)電棒。主電極92被焊在線圈電極91的凸起部95上。
例7圖14表示電極結(jié)構(gòu)的另一例子，其中(a)是平面圖，(b)是在(a)的B-B線剖開的剖面圖。
從反側(cè)看順時針和反時針繞的螺旋式電極相互交搭。標號100指弧電極的接觸部分，該部分能相互間接觸和分開。標號101代表電弧導(dǎo)板。螺旋形凹槽102在接觸部分100上有各自的端部，從而分開各電弧導(dǎo)板101。每個電弧導(dǎo)板在其末端103與電極外周邊相接觸。所要用的電弧導(dǎo)板的數(shù)量是可選擇的。通過例如使用Cu-Cr合金的銅滲透，作為弧電極104和弧電極支撐部分105的整體結(jié)構(gòu)來制造每個電極。凹槽102可用機加工形成。
盡管未示出，用于作為12.5KA或以下的短路電流的真空斷路器上的電極結(jié)構(gòu)，使用一種簡單的平盤式無螺旋槽102的結(jié)構(gòu)。該平的盤式結(jié)構(gòu)有一接觸部，一對應(yīng)電弧導(dǎo)板的錐形部以及電極外周部，它們被作為一個整體來制成。
主電極通過焊接的電極棒被連接到電極端頭，該端頭設(shè)置在真空容器外面。
現(xiàn)在對在AC電路上開斷12.5到50KA短路電流的操作進行說明。上述操作采用圖14中所述的螺旋式電極。首先，當電極對開始相互分開時，從主電極的接觸部上形成電弧。隨著從觸頭分開點開始的時間推移，電極間的電弧從接觸部100經(jīng)電弧導(dǎo)板101移動到電弧導(dǎo)板末端103。這時，螺旋式電極結(jié)構(gòu)的特性使得在電極空間中形成一徑向磁場，因為磁場與起弧方向相正交，該磁場被稱為橫向磁場。電極上的電弧移動被這個橫向磁場產(chǎn)生的驅(qū)動力所加速，由此防止電極的不均勻腐蝕。
根據(jù)本發(fā)明，如前所述，在一個真空斷路器中，該斷路器具有一固定電極和動電極，每個電極由一弧電極、一弧電極支撐件和鄰接弧電極支撐件的線圈電極構(gòu)成，弧電極和弧電極支撐件，最好是兩者通過熔化，而不是通過焊接與線圈電極形成為一整體結(jié)構(gòu)，弧電極支撐件和線圈電極由含有0.01-2.5%(重量)的Cr、Ag、V、Nb、Zr、Si、W和/或Be的Cu合金制成，使之有可能減少加工次數(shù)和部件焊接中所要求的組裝步驟，并防止由不良焊接導(dǎo)致的電極破壞或脫落。此外，因為弧電極和線圈電極的強度被改善，所以有可能防止由電極變形引起的熔接問題。因此有可能提供高度可靠和安全的真空斷路器，以及真空管和用于其上的電觸頭。
權(quán)利要求
1.一種真空斷路器，包括具有一固定電極和動電極的真空管，固定電極和動電極位于一絕緣容器內(nèi)；把配置在真空管內(nèi)的所述固定電極和動電極分別連接到所述真空管外側(cè)的導(dǎo)電端子；及通過一絕緣棒來驅(qū)動所述動電極的開/閉裝置，上述絕緣棒被連接到動電極上；所述的固定電極和所述的動電極各具有一弧電極，該弧電極用高熔點金屬和高導(dǎo)電金屬的合金來形成；還具有弧電極支撐件，該弧電極支撐件支撐所述弧電極，并由高導(dǎo)電金屬形成，所述的弧電極和所述的弧電極支撐件利用高導(dǎo)電金屬的熔化相互形成一整體結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的真空斷路器，其中所述的弧電極用一種合金形成、所述的合金由Cr、W、Mo和Ta中的一種或混合物，以及從Cu、Ag和Au所選的高導(dǎo)電金屬或主要由所述高導(dǎo)電金屬構(gòu)成的高導(dǎo)電合金來構(gòu)成，所述的弧電極支撐件由所述高導(dǎo)電金屬或合金來構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的真空斷路器，其中所述弧電極由一種合金制成，該合金包含其總量占重量50-80%的Cr、W、Mo和Ta中的一種或多種和占重量的20-50%的Cu，所述的弧電極支撐件由一種合金制成，該合金由其總量不大于重量2.5%的Cr、Ag、W、V、Nb、Mo、Ta、Zr、Si、Be、Ti、Co和Fe中的一種或多種以及Cu、Ag或Au組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3任一個的真空斷路器，其中所述弧電極由一種合金制成、該合金包括多孔的高熔點金屬和被滲透在其中的高導(dǎo)電金屬，并且所述弧電極和所述弧電極支撐件通過所述高導(dǎo)電金屬的相互熔化構(gòu)成一整體結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4任一個的真空斷路器，其中高導(dǎo)電金屬的垂直磁場發(fā)生線圈被裝到所述固定電極和動電極中至少一個的所述弧電極支撐件上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的真空斷路器，其中所述垂直磁場發(fā)生線圈利用所述高導(dǎo)電金屬的焊接或熔化與所述弧電極支撐件形成一整體結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的真空斷路器，其中所述垂直磁場發(fā)生線圈是一圓筒形狀，在其周邊表面具有切口或具有大致上為 形的截面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一個的真空斷路器，包括三套所述的真空管，所述三套真空管并排布置，并整體安裝在一絕緣樹脂筒內(nèi)。
9.一種真空斷路器，包括一具有一固定電極和動電極的真空管，該固定電極和動電極位于一絕緣容器內(nèi);把配置在真空管內(nèi)的所述固定電極和動電極分別連接到真空管外側(cè)的導(dǎo)電端子;通過一絕緣棒來驅(qū)動所述動電極的開/閉裝置，上述絕緣棒被連接到動電極上;所述固定電極和所述動電極各具有一弧電極，該弧電極用高熔點金屬和高導(dǎo)電金屬的合金制成，還具有一弧電極支撐件，該弧電極支撐件支撐所述的弧電極，并且用高導(dǎo)電金屬制成，所述的弧電極和弧電極支撐件利用高導(dǎo)電金屬的相互熔化構(gòu)成一整體，所述弧電極支撐件具有不低于10kg/mm2的0.2%屈服強度和不高于2.8μΩcm的電阻系數(shù)。
10.在一保持高度真空的絕緣容器中具有一固定電極和一動電極的一種真空管，所述的電極每個由一弧電極和一弧電極支撐件組成，所述弧電極由高熔點金屬和高導(dǎo)電金屬的混合物制成、所述弧電極支撐件支撐所述弧電極，并由高導(dǎo)電金屬制成，所述弧電極和所述弧電極支撐件和用高導(dǎo)電金屬的相互熔化構(gòu)成一整體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的真空管，其中高導(dǎo)電金屬的垂直磁場發(fā)生線圈被安裝在所述固定電極和動電極中至少之一的所述弧電極支撐件上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的真空管，其中所述垂直磁場發(fā)生線圈是圓筒形狀的，在其周邊表面上有切口或具有大致上為 形的橫截面。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的真空管，其中所述固定電極和所述動電極為導(dǎo)板式形狀，其外周部被切口分開。
14.一種真空管，裝在保持高度真空的絕緣容器里，具有一固定電極和一動電極，所述電極每個由一弧電極和一弧電極支撐件組成，上述弧電極用高熔點金屬和高導(dǎo)電金屬的混合物制成，上述弧電極支撐件支撐所述弧電極，并由高導(dǎo)電金屬制成，所述弧電極和環(huán)電極支撐件用高導(dǎo)電金屬的熔化相互構(gòu)成一整體，所述的弧電極支撐件具有不低于10kg/mm2的0.2%屈服強度和不大于2.8μΩcm的電阻系數(shù)。
15.一種電觸頭，它由弧電極和弧電極支撐件組成，該弧電極用高熔點金屬和高導(dǎo)電金屬的合金制成，該弧電極支撐件支撐所述的弧電極，并由高導(dǎo)電金屬制成，所述的弧電極和弧電極支撐件用高導(dǎo)電金屬的熔化相互構(gòu)成一整體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的電觸頭，其中所述弧電極由一種合金制成，該合金包括Cr、W、Mo和Ta的一種或多種，以及從Cu、Ag和Au中選出的高導(dǎo)電金屬或主要由所述高導(dǎo)電金屬組成的高導(dǎo)電合金，所述弧電極支撐件由所述高導(dǎo)電金屬或合金制成。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的電觸頭，其中所述弧電極由這樣的合金制成，該合金包含其總量占重量50-80%的Cr、W、Mo和Ta的一種或多種，以及占重量20-50%的Cu、Ag或Au，所述的弧電極支撐件由這樣的合金制成，該合金由其總量占重量2.5%的Cr、Ag、W、V、Nb、Mo、Ta、Zr、Si、Be、Ti、Co和Fe的一種或多種，以及為Cu、Ag或Au的平衡量組成。
18.一種電觸頭，它由弧電極和弧電極支撐件組成，該弧電極由高熔點金屬和高導(dǎo)電金屬的合金制成，弧電極支撐件支撐所述的弧電極，并由高導(dǎo)電金屬制成，所述的弧電極和所述的弧電極支撐件用高導(dǎo)電金屬的熔化相互構(gòu)成一整體，所述弧電極支撐件具有不低于10kg/mm2的0.2%屈服強度和不高于2.8μΩcm的電阻系數(shù)。
19.一種制造電觸頭的方法，所述的電觸頭具有弧電極和弧電極支撐件，該弧電極由高熔點金屬和高導(dǎo)電金屬的合金制成，該弧電極支撐件支撐所述的弧電極，并且由高導(dǎo)電金屬制成，該方法的特征在于，所述弧電極是這樣形成的，即通過把高導(dǎo)電金屬放在一具有高熔點金屬的燒結(jié)件上，然后熔化該高導(dǎo)電金屬，并使它被滲透進所述多孔燒結(jié)件，所述的弧電極支撐件這樣形成，將滲透之后保留的高導(dǎo)電金屬的厚度設(shè)定到作為電極支撐件所要求的厚度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，包括熱處理步驟，其中在所述弧電極和所述弧電極支撐件用高導(dǎo)電金屬滲透和固化制成之后，它們被維持在所要求的溫度上，從而沉積出在高導(dǎo)電金屬中的超飽和熔解的金屬或金屬間混合物。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20的方法，其中所述電觸頭是在真空管中的固定電極或動電極。
22.根據(jù)權(quán)利要求19至21中任一個的方法，其中所述電觸頭還具有一垂直磁場發(fā)生線圈，該線圈被安裝到所述弧電極支撐件上，并由高導(dǎo)電金屬制成，所述的電觸頭通過使?jié)B透到所述多孔燒結(jié)件后留下的高導(dǎo)電金屬厚度和形狀符合所述弧電極支撐件和所述垂直磁場發(fā)生線圈的形狀來構(gòu)成，接著采用熔化和固化成型。
全文摘要
一種高強度的高可靠性的電極，和制造該電極的方法，以及采用這一電極的真空管和采用這一真空管的真空斷路器。該真空斷路器具有一固定電極和一動電極，每個由一弧電極、一弧電極支撐件、以及一個鄰接該弧電極支撐件的線圈電極組成，弧電極、弧電極支撐件和線圈電極用熔化，而不用連接來形成一整體結(jié)構(gòu)，特別是，弧電極支撐件和線圈電極用含Cr、Ag、W、V和Zr中至少一種的占重量0.05—2.5％的Cr合金制成。
文檔編號C22C1/04GK1102502SQ94108299
公開日1995年5月10日 申請日期1994年7月13日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月14日
發(fā)明者小室勝博, 児島慶享, 黑沢幸夫, 湖口義雄, 谷水徹, 袴田好美, 遠藤俊吉 申請人:株式會社日立制作所