[发明专利]一种沿面击穿型真空开关的触发电极

说明书

技术领域

本发明属于高电压电工电器技术和脉冲功率技术领域，更具体地，涉及一种沿面击穿型真空开关的触发电极。

背景技术

触发真空开关（后简称真空开关）是利用真空作为高、低电压电极间的主间隙绝缘介质和灭弧介质，并采用特殊设计的触发电极控制开关闭合。真空开关的触发电极结构主要有两种：沿面击穿型和场击穿型。场击穿型真空开关一方面由于触发极与阴极距离较近，工艺制作较难控制；另一方面要求击穿电压较高，存在分散性大的问题，所以目前使用较多的还是为沿面击穿型真空开关。

目前沿面击穿型真空开关的触发电极存在以下问题：1）主间隙导通后，金属蒸汽喷溅后冷凝，会覆盖沿面涂层，导致沿面短路、触发失效，从而开关使用寿命完结；2）触发沿面击穿时，场致发射电子和带电粒子构成的等离子体能量较低，扩散空间有限，无法迅速大量地进入主间隙，难以保证触发稳定可靠。（3）传统的无氧铜材料触发极，耐高温性能不佳，且机械强度不高，容易烧蚀损坏。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种沿面击穿型真空开关的触发电极，其目的在于解决现有触发电极存在的使用寿命短、难以保证触发稳定可靠、耐高温性能不佳、机械强度不高、容易烧蚀损坏的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种沿面击穿型真空开关的触发电极，包括低压极、钼套圈、陶瓷管、金属触发极、钼环、半导体涂敷层、触发极凹槽、陶瓷管设置于低压极及钼套圈中心处的贯穿孔中，并与钼套圈紧密接触，金属触发极设置于陶瓷管及钼环中心处的贯穿孔中，钼环设置于陶瓷管的上部，半导体涂覆层设置于钼套圈与钼环之间陶瓷管的管壁上,半导体涂覆层的轴线方向与高压极施加的间隙电场方向平行，触发极凹槽设置于钼套圈、钼环、半导体涂覆层外围的低压极上，是低压极上的凹槽，为一个开放性的“喇叭”结构。

优选地，低压极由耐高温金属材料制成，形状为轴对称型，中心位置设置有轴向的贯穿孔。

优选地，钼套圈及钼环由钼材料制成，形状为轴对称型，中心位置设置有轴向的贯穿孔。

优选地，金属触发极由耐高温材料制成，形状为圆柱体。

优选地，陶瓷管采用耐烧蚀耐高温陶瓷制成，形状为两端直径不同的圆柱体，中心位置设置有轴向的贯穿孔。

优选地，低压极、钼套圈、钼环、金属触发极和陶瓷管为同轴结构。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明能够取得下列的有益效果：

1．作为触发沿面的半导体涂覆层设置于钼套圈与钼环之间陶瓷管的管壁上，沿面轴线方向与主电场方向一致，使得金属蒸汽微粒主要沿着沿面轴线的平行方向运动，能减小金属液滴喷溅冷凝覆盖沿面涂覆层的概率，避免沿面涂覆层短路，从而增加真空开关的寿命。

2．触发极凹槽增强了局部电场畸变，并形成了一个开放性的“喇叭”结构，这样能促进来自场致发射效应的初始等离子体获得电场能，增大了初始等离子体的速率和扩散的空间途径，保证开关导通初期的等离子体迅速地进入主间隙的真空介质内形成自持放电，从而降低主间隙的击穿电压和击穿时延，减小了时延抖动，保证稳定可靠的触发。

3、钼套圈与钼环实质上构成了沿面触发电极的阴极和阳极，金属钼具有较好的导电性能和耐电弧烧蚀性能，可加工性能比钨好，价格也相对便宜，因此能较经济地克服触发电极不耐烧蚀的问题。

附图说明

图1是本发明一种真空开关的触发电极的结构剖面图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1.低压极；2.钼套圈、3.陶瓷管；4.钼环；5.金属触发极；6.半导体涂覆层；7.触发极凹槽；8.高压极。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本发明一种真空开关的触发电极的结构剖面图。

真空开关的触发电极在外形上采用同轴结构。低压极1为轴对称部件，中心位置设置有两个直径不同贯穿孔。

钼套圈2为轴对称部件，中心位置设置有贯穿孔，钼套圈2设置在低压极1中直径较大的贯穿孔内。