一种运动绝缘子及其制备方法、及包含其的开关与流程

1.本发明属于电器件技术领域，特别涉及一种运动绝缘子及其制备方法、及包含其的开关。


背景技术：

2.在启动开关设计过程中，运动拐臂绝缘件既要实现主回路与地电位的电气隔离，又要保证运动绝缘件的强度，通常采用环氧树脂材料浇注，该绝缘材料脆性较大，无法满足拐臂在旋转运动过程中承受较大冲击力的要求，同时承受较大电动力的能力有限；在该绝缘件的试制过程中，由于金属嵌件与绝缘件之间存在间隙，注胶时会产生气隙，在进行绝缘件电性能试验时，出现局部放电不合格。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种运动绝缘子及其制备方法、及包含其的开关，解决了拐臂在旋转运动过程中产生的巨大电动力和冲击力及局部放电不合格问题。
4.本发明是通过以下技术方案来实现：
5.一种运动绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
6.s1、制备嵌件：根据设计要求制备上嵌件和下嵌件，在上嵌件和下嵌件上加工流道；
7.s2、制备绝缘子主体：在密封的真空环境下，将玻璃布浸在环氧树脂胶中，得到环氧玻璃布，将环氧玻璃布缠绕成圆柱形实心棒，形成绝缘子主体；
8.s3、加工凹坑：根据上嵌件和下嵌件的形状尺寸在绝缘子主体的两端加工相应的凹坑；
9.s4、装配：在密封的真空环境下，将上嵌件安装在绝缘子主体的高电压侧，将下嵌件安装在绝缘子主体的地电位侧；
10.然后将胶水通过流道填充到上嵌件和下嵌件与绝缘子主体的间隙中，得到连接体；
11.s5、成型：将连接体的外圆面加工成伞形结构，得到运动绝缘子。
12.进一步，s5中，所述伞形结构由一级伞和二级伞组成，一级伞和二级伞交替排列，一级伞直径大于二级伞直径，一级伞直径由位于上嵌件一端至下嵌件一端逐渐变大，二级伞直径由位于上嵌件一端至下嵌件一端逐渐变大。
13.进一步，s4中，在装配时，上嵌件的外端面凸出绝缘子主体的外端面2-3mm。
14.进一步，s1中，上嵌件的外端面上预加工2～4个螺钉孔；下嵌件的外端面上预加工2～4个螺钉孔。
15.本发明还公开了一种运动绝缘子，包括绝缘子主体、上嵌件及下嵌件，上嵌件安装在绝缘子主体的高电压侧，下嵌件安装在绝缘子主体的地电位侧；
16.绝缘子主体由环氧玻璃布制成；
17.绝缘子主体呈伞形结构，所述伞形结构由一级伞和二级伞组成，一级伞和二级伞交替排列，一级伞直径大于二级伞直径，一级伞直径由位于上嵌件一端至下嵌件一端逐渐变大，二级伞直径由位于上嵌件一端至下嵌件一端逐渐变大；
18.在上嵌件和下嵌件上加工有流道，流道包括注液通道和多个环形槽，环形槽预制在上嵌件和下嵌件的外圆面上，注液通道和每个环形槽连通。
19.进一步，注液通道包括输入通道、注入侧方槽、流出侧方槽及输出通道，输入通道与注入侧方槽连通，注入侧方槽将多个环形槽贯通；
20.注入侧方槽和流出侧方槽对称设置于上嵌件或下嵌件的外圆面上，流出侧方槽与环形槽贯通，流出侧方槽的出口端与输出通道连通。
21.进一步，上嵌件的外端面凸出绝缘子主体的外端面2-3mm。
22.进一步，环形槽采用v型槽。
23.进一步，上嵌件和下嵌件仅设置一个，在上嵌件的外端面上开有2～4个螺钉孔；下嵌件的外端面上开有2～4个螺钉孔。
24.本发明公开了一种开关，包括所述的一种运动绝缘子。
25.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
26.本发明公开了一种运动绝缘子的制备方法，绝缘子主体材料采用真空浸胶玻璃布缠绕，形成绝缘子主体，该材料具有耐冲击，韧性好、强度高的性能；该零件在旋转运动的加速度变化比较大情况下，会承受较大的冲击力，或在进行峰值耐受电流试验过程中需要承受较大电动力冲击，该绝缘子主体材料性能满足抗冲击要求；然后绝缘子主体再通过机加工设备加工成伞群结构，满足了绝缘子主体高度不大情况下绝缘件爬电距离的要求，从而确保在一定电压等级条件下，以较小尺寸满足电性能需要；在嵌件设置流道以保证注胶时，嵌件与绝缘材料之间的间隙不出现气隙，从而确保了绝缘子的局部放电要求。
27.进一步，金属嵌件端面高出绝缘材料2-3mm，降低三界面电场强度，同时将嵌件做成大圆面，提高产品金属接触面积，增加连接面强度。
28.进一步，为保证与嵌件有足够的接触面，在嵌件上布设2～4个螺钉孔，采用一个嵌件即可以满足连接，保证了嵌件的整体大圆面结构，保证了足够的接触面，满足了连接强度。
附图说明
29.图1为一种包含运动绝缘子的开关的结构示意图；
30.图2本发明的一种运动绝缘子的立体结构图；
31.图3为图2的正视图；
32.图4为上嵌件的主视图；
33.图5为图4的a-a剖视图；
34.图6为上嵌件的侧视图；
35.图7为上嵌件的立体图。
36.图1中：1为支座；2为转轴；3为运动绝缘子；4为u型支撑；5为连板；6为动触头；7为静触头；8为动侧导体；9为第一绝缘支撑；10为第二绝缘支撑；11为拐臂；12为第一销杆；13为第二销杆；
37.31为绝缘子主体；32为上嵌件；33为下嵌件；34为一级伞；35为二级伞；
38.321为输入通道；322为注入侧方槽；323为环形槽；324为底部间隙；325为流出侧方槽；326为输出通道。
具体实施方式
39.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
40.图1为一种大容量开关，包括支座1、转轴2、运动绝缘子3、u型支撑4、连板5、动触头6、静触头及导体7、动侧触头及导体8，转轴2、运动绝缘子3及u型支撑4组装成拐臂11，转轴2安装在支座1上；u型支撑4和连板5之间通过第一销杆12连接，连板5和动触头6之间通过第二销杆12连接；运动绝缘子3的高电压侧与u型支撑4连接，运动绝缘子3的地电位侧与转轴2连接；在动触头6一侧设有第一绝缘支撑9，在静触头一侧设有第二绝缘支撑10，第一绝缘支撑9和第二绝缘支撑10安装在支座1上。
41.当拐臂11以转轴2轴心旋转进行合闸和分闸动作时，u型支撑4通过第一销杆12带动连板5运动，连板5通过第二销杆13带动动触头6运动，从而实现动触头6的分合闸运动。
42.在进行峰值耐受电流试验时，开关处于合闸状态，动触头6的电动力依次通过第二销杆13、连板5、第一销杆12、u型支撑4传递到运动绝缘子3上，使运动绝缘子3承受巨大的电动力；在开关进行分合闸操作时，原动力通过转轴2首先传递到运动绝缘子3上，运动绝缘子3要承受较大的冲击力，因此要求运动绝缘子3不仅要具有较大强度，还要具有较好的韧性，能够承受较大冲击力。
43.如图2和3所示，运动绝缘子3包括绝缘子主体31、上嵌件32及下嵌件33，为保证绝缘件的强度和耐冲击性，绝缘子主体31的材料选择真空浸胶环氧玻璃布，上嵌件32、下嵌件33布置在绝缘子主体31中。
44.本发明中，运动绝缘子3的生产过程为：
45.s1、制备嵌件：根据设计要求制备上嵌件32和下嵌件33，在上嵌件32和下嵌件33上加工流道；
46.s2、在密封的真空环境下，首先将玻璃布浸在环氧树脂胶中，得到环氧玻璃布，通过工装将环氧玻璃布缠绕成圆柱形实心棒，使其材料紧致，内部无气隙，形成绝缘子主体31；
47.s3、根据上嵌件32、下嵌件33的形状尺寸在绝缘子主体31上加工相应的尺寸凹坑；
48.s4、在封闭的真空容器中，通过工装将绝缘子主体31、上嵌件32及下嵌件33相对位置固定；然后通过设备将胶填充到绝缘子主体31和上嵌件32、绝缘子主体31和下嵌件33的间隙中，将绝缘子主体31和上嵌件32、下嵌件33粘接成在一起；
49.s5、最后通过机床将其加工成运动绝缘子3尺寸的伞形结构，以满足零件爬电距离的要求，所形成的伞群不仅强度高，有韧性，很好克服了环氧浇注件脆性、抗冲击差的问题；在加工完成后对绝缘材料表面浸漆，才形成最终可使用的零部件。
50.如图3所示，所述伞形结构由一级伞34和二级伞35组成，一级伞34和二级伞35交替排列，一级伞34直径大于二级伞35直径，一级伞34直径由位于上嵌件32一端至下嵌件33一端逐渐变大，二级伞35直径由位于上嵌件32一端至下嵌件33一端逐渐变大。
51.如图4-7所示，为保证真空条件下注胶过程中，绝缘子主体31和上嵌件32、绝缘子主体31和下嵌件33之间间隙完全被胶填充，不出现气隙，特在上嵌件32和下嵌件33的表面上预加工了流道，流道包括注液通道和多个环形槽323，环形槽323预制在上嵌件32和下嵌件33的外圆面上，注液通道和环形槽323连通。
52.环形槽323采用v型槽。
53.如图4-7所示，注液通道包括输入通道321、注入侧方槽322、流出侧方槽325及输出通道326，输入通道321与注入侧方槽322连通，注入侧方槽322将多个环形槽323贯通；注入侧方槽322和流出侧方槽325对称设置于上嵌件32或下嵌件33的外圆面上，流出侧方槽325与环形槽323贯通，流出侧方槽325的出口端与输出通道326连通。使胶从输入通道321注入后，可进入注入侧方槽322，在沿环形槽323和底部间隙324进入流出侧方槽325，填满空隙最后再从输出通道326流出，下嵌件33的结构和注胶方式与上嵌件32类似。
54.在一般的绝缘子中，嵌件的端面和绝缘件的端面是平齐的，并且每个螺钉对应一个嵌件。但由于本产品尺寸小，较小的绝缘子尺寸，要承受较大的电动力或机械冲击力，绝缘子的嵌件要承受较大力，将嵌件设计成一个整体，其连接面上可以布置多个螺钉，并且连接面具有较大接触面积，从而提升连接强度。在本发明中，上嵌件32处于高电压侧，为保证运动绝缘子3和u型支撑4之间电场强度，将上嵌件32的端面凸出绝缘子主体3的端面2～3mm，使电性能趋好。同时将上嵌件32设计成具有大面积嵌件，嵌件上设置2或4个螺钉孔位置，保证u型支撑4与上嵌件32之间有足够的接触面积，从而使u型支撑4和上嵌件32之间的连接面能够承受较大的力。
55.本发明的运动绝缘子，采用真空浸胶玻璃布缠绕，然后加工成伞形，既满足该零件在运动或试验过程中高强度，抗冲击要求，又满足绝缘件爬电距离的要求；经验证，相同尺寸绝缘子，以环氧浇注为材料，不足8kn出现破坏；以真空浸胶玻璃布为材料，15kn未出现破坏。
56.金属材料、绝缘材料、空气三种材料的交汇处，被称为三介质界面。为避免三介质界面电场强度高的问题，将上嵌件32突出绝缘子主体31端面2～3mm；为保证与嵌件有足够的接触面，采用整体大圆面结构，保证了足够的接触面，满足了连接强度；在嵌件上设置流道以保证注胶时，嵌件与绝缘子主体31之间的间隙不出现气隙。
57.经验证，相同条件下，若绝缘材料和嵌件之间出现气隙，局部放电会达到10pc以上；若绝缘材料和嵌件之间气隙得到控制，局部放电会控制在5pc以内，从而确保了运动绝缘子3的局部放电要求。