开关装置和具有保护情况下的触头分离的开关该电开关装置的方法

申请号 CN201380036053.2 申请日 2013-07-04 公开(公告)号 CN104412354B 公开(公告)日 2017-12-05
申请人 泰连德国有限公司; 发明人 T.黑内尔; T.齐格勒;
摘要 本 发明 涉及一种用于打开和闭合负载 电路 ,特别是 电动车 辆中的负载电路的 开关 装置(1),该开关装置具有至少一个开关触头(4a),所述开关触头能够从打开 位置 (A)被移动进闭合位置(B),并且所述开关触头在所述打开位置(A)中被保持为在距相对触头(5)一定距离处,而在所述闭合位置(B)中与所述相对触头(5)导电地邻接。本发明还涉及一种用于开关负载电路,特别是电动车辆中的负载电路的方法,其中至少一个开关触头(4a)从打开位置(A)移动进入闭合位置(B),并且从而该开关触头被带至与相对触头(5)导电 接触 。为了提供最紧凑、轻便、成本有效和可靠的用于负载电路的开关和分离单元,根据本发明提供了,在安全位置(C)中,所述至少一个开关触头(4a)被保持为从所述相对触头(5)分离,以保护所述负载电路。
权利要求

1.一种用于打开和闭合负载电路开关装置(1),具有至少一个开关触头(4a),所述开关触头能够从打开位置(A)被移动进闭合位置(B),并且所述开关触头在所述打开位置(A)中被保持为在距相对触头(5)一定距离处,而在所述闭合位置(B)中与所述相对触头(5)导电地邻接,在安全位置(C)中,所述至少一个开关触头(4a)被保持为从所述相对触头(5)分离,以保护所述负载电路免于过载,
其中,在正常操作状态(N)中,所述开关装置被保持(F33)保持,在所述正常操作状态(N)中所述开关装置(1)能够从所述打开位置(A)移动进所述闭合位置(B)中,其中,在所述闭合位置(B)中的电压下,至少在过载的情况下,由负载电流路径(6)产生的致动磁场(7)对作用在所述保持力(F33)上的保持磁场(8)产生弱化影响,并且其中,所述开关装置(1)进一步包括分离驱动器(31),所述分离驱动器的分离力(F31)在所述安全位置(C)中相反于闭合力(F20)作用,所述闭合力用于将所述至少一个开关触头(4a)从所述打开位置(A)移动进所述闭合位置(B)中。
2.根据权利要求1所述的开关装置(1),其特征在于,在所述打开位置(A),所述至少一个开关触头(4a)被保持在开关路径(K)上离所述相对触头(5)一段距离,并且在所述安全位置(C)中所述开关路径(K)增加一段安全距离(S)。
3.根据权利要求2所述的开关装置(1),其特征在于,所述安全距离(S)大于所述开关路径(K)。
4.根据权利要求1到3中的任意一项所述的开关装置(1),其特征在于,在所述安全位置(C)中所述至少一个开关触头(4a)和所述相对触头(5)之间的距离大于在所述闭合位置(B)中在最大可能过载电流的情况下用于熄灭电弧所需的所述至少一个开关触头(4a)和相对触头(5)之间的距离。
5.根据权利要求1到3中的任意一项所述的开关装置(1),其特征在于,其包括安全止动部(32),所述安全止动部限制在所述安全位置(C)中 所述至少一个开关触头(4a)在所述相对触头(5)的方向上的移动。
6.根据权利要求1所述的开关装置(1),其特征在于,所述分离力(F31)大于所述闭合力(F20)。
7.根据权利要求1所述的开关装置(1),其特征在于,所述分离驱动器(31)包括弹性分离元件,所述弹性分离元件至少部分地产生所述分离力(F31)。
8.根据权利要求1到3中的任意一项所述的开关装置(1),其特征在于开关单元(2)和安全单元(3),所述开关单元用于在所述打开位置(A)和所述闭合位置(B)之间开关,所述安全单元(3)用于移动进所述安全位置(C)中。
9.根据权利要求8所述的开关装置(1),其特征在于,所述安全单元(3)由磁性夹具/弹簧系统和/或电磁线圈保持在释放位置中,在该释放位置中所述开关单元(2)能够从所述打开位置(A)移动进入所述闭合位置(B)中。
10.根据权利要求1到3中的任意一项所述的开关装置(1),其特征在于,触头构件(4)承载所述至少一个开关触头(4a)和保持止动部(42),所述触头构件(4)在所述保持止动部(42)上被阻挡在所述安全位置(C)中。
11.根据权利要求10所述的开关装置(1),其特征在于,该开关装置相对于所述触头构件(4)至少部分同心地构造。
12.根据权利要求1所述的开关装置(1),其特征在于,所述负载电路是电动车辆中的负载电路。
13.一种用于开关负载电路的方法,开关装置(1)的至少一个开关触头(4a)从打开位置(A)移动进入闭合位置(B),并且从而所述开关触头与相对触头(5)导电地接触,在负载电路的过载的情况下,所述开关触头(4a)自动地从所述相对触头(5)分离并且移动进入安全位置(C)中,
其中,在正常操作状态(N)中,所述开关触头被保持力(F33)保持,在所述正常操作状态(N)中所述开关触头能够从所述打开位置(A)移动进所述闭合位置(B)中,其中,在所述闭合位置(B)中的电压下,至少在过载的情况下,由负载电流路径(6)产生的致动磁场(7)对作用在所述保持力(F33)上的保持 磁场(8)产生弱化影响,并且其中,所述开关装置(1)进一步包括分离驱动器(31),所述分离驱动器的分离力(F31)在所述安全位置(C)中相反于闭合力(F20)作用,所述闭合力用于将所述至少一个开关触头(4a)从所述打开位置(A)移动进所述闭合位置(B)中。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述负载电路是电动车辆中的负载电路。

说明书全文

开关装置和具有保护情况下的触头分离的开关该电开关装

置的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于打开和闭合负载电路,特别是电动车辆的开关装置,所述开关装置具有至少一个开关触头,该开关触头可从打开位置被移动进闭合位置,并且该开关触头在打开位置时被保持为在距相对触头一定距离处,而在闭合位置与相对触头导电地邻接。
[0002] 本发明还涉及一种用于开关负载电路,特别是电动车辆中的负载电路的方法,至少一个开关触头从打开位置移动进入闭合位置,并且从而与相对触头导电接触

背景技术

[0003] 上述类型的用于开关负载电路的方法和开关装置在现有技术中是已知的。它们用于重复的开关,例如,以能够当电动车辆的电池蓄电池不在使用中时将其从用电设备分离,或者能够打开负载电路。开关装置从而通常是接触器。
[0004] 除了接触器之外,需要保护负载电路免于过载。特别是在电动车辆中,由于电池或蓄电池的相对低的内阻,在部件故障的情况下,可能产生非常高的短路电流,并且这些短路电流特别地涉及火灾的险,因此意图被防止。因此,常规的最大负载电流可以例如高达200A,而2000到6000A的短路电流可超过负载电流十倍以上。
[0005] 为了保护负载电路免于短路电流,在电动车辆中例如使用保险丝,但由于保险丝的大的容限范围,其只能用作备用保险丝。例如形成为熔融保险丝的备用保险丝可持续地引导电流至少直到额定电流。当大幅超过额定电流一段特定的时间时,导致保险丝的保险元件熔融,从而负载电路被中断,并且保险丝变得不可用。被激活的并且从而不可用的或“烧坏的”保险丝必须被更换。
[0006] 然而,备用的保险丝通常在当电流超过其额定的特定倍数直到达到额定的断路电流时中断负载电流。从而,普通的保险丝不能在额定电流强度和额定电流强度的所述倍数直到额定断路电流之间的过流的情况下以可靠的方式使用。
[0007] 在额定电流和额定电流强度的所述倍数直到额定断路电流之间的区域中,其中可能发生例如高达短路电流的约30%的过流,因此需要使用更强大的电接触器,该电力接触器在电动车辆的情况下可例如与保险丝一起容纳在电池分离单元中。然而,保险丝和更强大的电力接触器的同时使用增加了电池单元的质量和成本。
[0008] 替代地,线路保护开关能够用于将电池与用电设备分离,或在电动车辆的情况下,与车载电源分离。由于线路保护开关的使用和它们所执行的保险丝功能,再次可以使用更轻和更便宜的开关装置以用于常规的开关操作。然而,当线路保护开关用于中断电动车辆中的短路电流时,就重量而言的复杂度和财政支出目前是相当大的。例如,线路保护开关包括电动机械激活的致动机构和用于熄灭电弧的其他常见装置,诸如,例如,猝熄板、磁体、熄灭线圈和/或具有加压气体的气密密封腔。相比于熔融的保险丝,线路保护开关至少具有这样的优势:它们设计用于多次短路电流中断,并且从而在激活之后能够被重设并且不由于不可使用性而被替换。

发明内容

[0009] 将电池分离单元或开关装置的上述要求和在过流情况下用于中断负载电路的现有技术已知的方法和装置的缺点考虑在内,本发明的目的在于减少电池分离单元或开关装置的成本、结构尺寸和重量,并且同时确保、甚至提高其可靠性。
[0010] 该目的通过在引言中提到的开关装置的发明的实现在于,在安全位置中,所述至少一个开关触头被保持从相对触头分离以防止负载电路免于过载。
[0011] 在引言中提到的方法中,该目的通过这样的发明的实现在于,在负载电路变得过载的情况下,开关触头自动地从相对触头分离并且移动进入安全位置中。
[0012] 根据本发明的解决方法具有这样的优势:所述至少一个开关触头可用于在电流低于过载电流的正常操作状态下开关负载电路,并且用于在过载的情况下中断负载电路。从而,该开关装置可将常规的开关和安全功能组合在其中。所述至少一个开关触头可被容纳在开关腔中,并且能够设置有用于熄灭电弧的可能够在正常操作状态和保护情况下使用的装置和连接部。开关腔和辅助熄灭装置在过载或短路发生的情况下可适应电弧熄灭的要求。
[0013] 在开关装置中在正常操作状态下的开关功能和在过载情况下的触头分离的组合从而使得能够降低电池单元的重量、结构尺寸和成本。同时,正常操作状态中的开关功能或接触器的传统功能、和在过载情况下的分离功能或线路保护开关(MCB/微型断路器)的传统功能能够以最优的方式彼此适应,这增加了在过载情况下开关装置的可靠性,并且有助于用户对电池分离单元的构造和使用,因为用户无需从多个可用的接触器和线路保护开关中选择和组装适于相应应用的组合。
[0014] 安全位置可以是除了打开位置和闭合之外的另一个位置。开关装置可例如被驱动而以电磁的方式、气动的方式和/或借由弹性力在打开位置和闭合位置之间开关。可提供其他的驱动装置,以实现安全位置,并且也可以是被电磁、气动和/或弹性地驱动,因为在开关触头的情况下,开关装置的元件能够一起用于在正常操作状态下打开和关闭和用于在过载情况下的分离。
[0015] 根据本发明的解决方法可根据需要补充,并且通过以下额外的实施例进一步地改进,所述实施例本身都有自己的优点。
[0016] 根据依照本发明的开关装置的第一有利实施例,可以设置为,在打开位置时,所述至少一个开关触头被保持在开关路径上离相对触头一段距离,并且在安全位置中所述开关路径增加一段安全距离。从而,在正常操作状态中,能够实现在打开位置和闭合位置之间的相对快速的开关,其中开关路径可被保持根据相应的要求而尽可能地短。相反,在安全位置中,根据相应的要求,开关路径可被增加,以能够实现开关触头和相对触头的可能的最快速和可靠的分离。对于分离,开关触头可例如被从相对触头抛离,对此能够使用已经被增加了安全距离的开关路径。
[0017] 安全距离可大于开关路径。从而可以确保,特别对于开关来说,无论开关装置的相应驱动器的打开位置和闭合位置,在安全位置的任何情况下,所述开关触头在正常操作状态中从相对触头分离。那就是说,在正常操作状态中打开位置和闭合位置之间的开关的驱动器的行程可小于用于将开关触头移动进入安全位置的驱动器的反转定向的行程,从而开关触头和相对触头之间的距离可相对于正常操作状态增加,使得该距离在正常操作状态中不能够被用于在打开位置和闭合位置之间的驱动器克服。
[0018] 在安全位置中所述至少一个开关触头和相对触头之间的距离可大于在闭合位置中在最大可能过载电流的情况下用于熄灭电弧所需的至少一个开关触头和所需的相对触头之间的距离。从而,在过载的情况下发生的在开关触头和相对触头之间的电弧能够以可靠的方式熄灭,同时在正常操作状态中开关路径能够被保持地尽可能地短。
[0019] 开关装置可包括安全止动部,在安全位置中该安全止动部限制所述至少一个开关触头在相对触头的方向上的移动。例如,在保护的情况下,确定开关触头和相对触头之间距离的止动部能够相对于正常操作状态移位,该止动部作为用于开关装置的开关构件或开关桥或可移动电枢的安全止动部。该安全止动部可在安全位置中保持开关触头与相对触头隔开。
[0020] 开关装置可具有分离驱动器,该分离驱动器的分离力在安全位置中相反于用于将所述至少一个开关触头从打开位置移动进闭合位置的闭合力而作用。在保护的情况下,该分离驱动器可驱动安全止动部并从而驱动开关触头,该开关触头可通过在正常操作状态中产生闭合力的开关驱动器驱动。从而,分离驱动器和开关驱动器可根据相应的要求设计尺寸。
[0021] 分离力可大于闭合力。从而,在保护的情况下,开关触头可从相对触头以不可逆转的方式分离,因为开关驱动器不处于能够克服分离力的位置中,其中分离力是由分离驱动器施加并且抵抗或可相反于开关力。
[0022] 该分离驱动器可包括弹性元件,该弹性元件至少部分地产生分离力。由于弹性元件,分离力能够以突然的方式产生。该弹性元件可具有对应于相应要求的路径/力特性曲线,并且可从而致使开关触头远离相对触头进入安全位置的可能的最快的加速度,以使得在保护情况下负载电流的快速和可靠的中断。
[0023] 在开关装置能够从打开位置移动进闭合位置中的正常操作状态中,开关装置可被保持力被保持。保持力可例如通过永磁体和/或电磁体而施加。当保持力不再存在或至少减弱时,开关装置可自动地从正常操作状态跳进和/或移动进安全位置。
[0024] 在闭合状态的电压中,至少在过载的情况下,由负载电流路径产生的致动磁场可对产生保持力的保持磁场产生弱化影响。也就是说,由负载电流路径产生的致动磁场力可相反于保持力作用。从而,当负载电流超过允许量时或当到达了限定的过载电流时,致动磁场可达到限定的磁场力,其弱化或抵抗保持力,使得开关装置自动地移动进安全位置中。例如,在正常操作状态中,保持力可相反于分离力作用并且大于分离力。从而,特别是在永久分离力的情况下,每次保持力被分离力超过时,可确保开关装置进入安全位置中的快速和自动的移动。用于产生致动磁场的负载电流路径的使用从而构建了用于检测过载电流的简单和可靠的解决方法。
[0025] 开关装置可包括开关单元和安全单元,该开关单元用于在打开位置和闭合位置之间开关,该安全单元用于移动进安全位置中。开关和安全单元可在开关装置中集成在一起,使用开关装置的相同元件和部件,但是当负载电路中断时具有分离的并从而冗余的功能。
[0026] 安全单元可由磁性夹具/弹簧系统和/或电磁线圈保持在释放位置中,其中开关单元可从打开位置移动进入闭合位置。因此,在安全单元的释放位置中,开关单元可处于正常操作状态中。磁性夹具/弹簧系统和/或电磁线圈可通过超过分离力或致动磁场的保持磁场或保持力而被保持在释放位置中。为此,例如,负载电流路径可被布置在安全装置中或至少在安全装置的附近,使得致动磁场可至少部分地由负载电流致使的杂散磁通而产生。开关装置可从而由杂散磁通激励而占据安全位置。
[0027] 也就是说,施加的保持磁场或保持力能够将安全单元保持在释放位置中,并且致动磁场能够影响保持磁场,以在由保持磁场产生的保持力被超过的情况下,由于致动磁场力和/或分离力,而将安全单元从释放位置移动进安全位置中。在过载的情况下,分离力能够超过已经被致动磁场弱化的保持力。
[0028] 接触桥或接触构件或其轴可承载所述至少一个开关触点和保持止动部,在安全位置中,所述接触桥能够被阻挡在保持止动部上。从而,接触桥可由开关单元和由安全单元两者一起使用,以在正常操作状态中将开关装置在打开位置和闭合位置之间移动,并在过载的情况下,将开关触头移动进安全位置中。保持止动部可被布置在开关触头的开关方向的上游,所述开关方向是开关触头在从打开位置移动进闭合位置期间的移动的方向。从而,通过安全单元能够在开关触头和开关驱动之间充分地作用在触头构件上,安全单元可被集成进开关单元中。
[0029] 开关装置能够相对于触头构件或其轴至少部分地同心地构造。开关装置的中心轴线可通过和/或平行于触头构件的轴或接触桥延伸。这样的同心构造可以可能的最线性和相互平行的方式产生任意的开关力和分离力,以防止单边负载或力,该单边负载或力相对于开关方向横向延伸并且可能导致开关装置的可移动元件的单边磨损或甚至倾斜。
[0030] 涉及根据本发明的开关装置的上述陈述通过根据用于在保护情况下打开负载电路或开关负载电路的本发明的方法的方法步骤组合并单独地实施。因此,本领域技术人员将意识到,在根据本发明的用于开关和分离开关触头和相对触头的方法中,开关装置的上述的装置特征能够以用于实施根据本发明的方式的方法步骤的形式而被使用或再形成。附图说明
[0031] 在下文中,本发明将借由示例的方式,参考附图并参考实施例更详细地说明。该实施例仅仅是一种可能的构造,其中如上描述的单独的特征可独立于彼此实施,并且可被省略。在实施例的描述中,为了简单起见,对相同的特征和元件赋予了相同的附图标记。
[0032] 在图中:
[0033] 图1是根据本发明的开关装置在正常操作状态中处于打开位置中的示意性剖面图;
[0034] 图2是所述开关装置在正常操作状态中处于闭合位置中的示意性剖面图;并且[0035] 图3是所述开关装置处于安全位置中的示意性剖面图。

具体实施方式

[0036] 首先,参考图1对根据本发明的开关装置1的结构和操作进行了说明,图1示出了开关装置在正常操作状态N中处于打开位置A中的沿着其中心轴线M的示意性剖面图。开关装置1包括开关单元2和安全单元3,该开关单元2和安全单元3作用在成接触桥形式的开关构件4上。开关构件4被构造为能够在开关方向T上与相对触头5连结在一起。
[0037] 开关单元2被构造为单稳态继电器或接触器,并且包括线圈20a,该线圈20a绕中心轴线M同心地布置并且与线圈芯部20b和磁轭20c一起形成了开关单元2的开关驱动器20,其中所述线圈芯部20b能够平行于开关方向T移位并且也相对于中心轴线M同心地布置,所述磁轭20c在外围侧外部显著地环绕线圈20a的剖面。芯部20b被布置为能够平行于开关方向T被移位,借由回复构件21而在开关方向T上支撑在磁轭20c上,所述回复构件21形成为绕中心轴线M同心地布置的螺旋弹簧,所述芯部20b还被连接以传递运动,或以刚性的方式在轴40的后端处连接到开关构件4的轴40。当控制电压(未示出)施加到芯部20a时,开关驱动20产生在开关方向T上导向的开关力或闭合力F20,并且尝试将芯部20b与开关构件40一起相反于由回复构件21在开关方向T上施加的回复力F21移动。
[0038] 安全单元3包括具有支撑部30b和第一磁闭合部30c的第一磁轭30a。安全装置3的另一个磁轭30d包括另一个磁闭合部30e和安全止动部32,所述安全止动部被构造为可移动磁轭部30f或电枢。安全止动部32被构造为能够相反于开关反向T移位,并且通过保持力F33以可移动磁轭部30f的形式被保持在正常操作状态N中,所述保持力F33由保持磁体33施加并且在开关方向T上导向,该磁轭部30f是另一个磁轭30d在释放位置X的一部分。磁轭30a、另一磁轭30d和保持磁体33形成产生保持力F33的保持构件30。在释放位置X,保持磁体33的保持力F33超过由分离驱动器31施加的分离力F31,所述分离驱动器31形成为相对于中心轴线M同心地布置的螺旋弹簧,从而安全单元3保留在释放位置X。形成为螺旋弹簧的分离驱动器31被夹在支撑部30b和安全止动部32或可移动磁轭部30f之间。
[0039] 开关构件4具有开关触头4a,该开关触头4a被构造为借由开关触头面4b而与相对触头5的相对开关触头面5b导电邻接。开关触头4a布置在开关触头臂4c的远端处,所述开关触头臂4c平行于开关方向T可移位地支撑在开关构件4的轴40上。开关触头臂4c在打开位置A中邻接开关止动部40a,所述开关止动部40a固定至轴40和/或形成在轴40上。开关触头4a被夹在开关止动部40a和弹性元件41之间,所述弹性元件41形成为相对于轴40或中心轴线M同心地布置的螺旋弹簧。相反于开关方向T,弹性元件41停靠在邻接部40b上,所述邻接部40b以另一个止动部的形式形成在轴40上或装配到轴40,使得弹性元件41将在开关方向T上导向的阻尼力F41施加到开关触头臂4c上并且将开关触头臂4c压靠开关止动部40a。在开关构件4上还形成有保持止动部42,所述保持止动部能够以与开关止动部40a和邻接部40b相同的方式构造为以环形或同心的方式形成在轴40上或固定到轴40的圆盘。
[0040] 在示于图1中的正常操作状态N中的开关装置1的打开位置A中,在开关构件4和相对触头5或开关触头4a的开关触头面4b和相对开关触头面5a之间的开关路径K小于开关构件的行程H'和开关驱动器20的行程H,行程H'是在安全止动部32和保持止动部42之间测量的。行程H'通常大于开关驱动器20的驱动行程H,以避免当从打开位置O移动进闭合位置B时芯部20b不击打磁轭20c并且从而磁性保持力被留下的空气间隙降低的情况。在保持止动部42和磁轭20c之间产生了安全距离S。开关路径K、驱动行程H、行程H'和安全距离S都是平行于开关方向T测量的。
[0041] 图2是在正常操作状态中的开关装置1处于闭合位置B中的示意性剖面图。线圈20a由控制电压激励,并且将芯部20b与固定到芯部20b的开关构件4一起在开关方向T上移动,使得开关触头4a与相对触头5邻接。由于限制的行程H或限制的行程H'分别大于开关路径K,开关触头臂4c已经从开关止动部40a抬起并且相反于弹性力F41在朝邻接部40b的方向上移动,使得平行于开关方向,在开关触头臂4c和开关止动部40a之间存在超程G。闭合力F20超过了回复力F21和弹性力F41的和。
[0042] 由于开关触头4a和相反触头5被开始接触,因此负载电路闭合。作为负载电路的一部分,负载电流路径6形成,并且可包括例如至少一个电气线路。负载电流路径6部分地沿着安全单元3的第一磁体闭合部30c并从而沿着保持磁体33而导向,并且形成致动磁场7。
[0043] 致动磁场7包括磁通线7a和7b。磁通线7a和特别是磁通线7b相对于保持磁场8垂直地延伸,所述保持磁场8作用在保持力F33上并且从在第一磁场部8a中的保持磁体33流过另一磁闭合部30e以及随后到可移动的磁轭30f或安全止动部32,并且从而产生将安全单元3保持在释放位置X的磁性保持力F33。第二磁场部8b流动通过第一磁轭30a,并且相对于致动磁场7、特别地相对于磁通线7b垂直地延伸,所述磁通线7b从而具有弱化保持磁场8的趋势。
[0044] 保持磁场8的弱化用于在过载的情况下弱化保持力F33。保持磁体33构造为使得保持磁场8以及保持力F33在过载的情况下以由分离驱动器31施加的分离力F31超过闭合力F20和保持力F33的和(减去弹性力F41和回复力F21),以将开关触头4a突然地从相对触头5释放的方式被致动磁场7断开。
[0045] 图3是在过载O发生后处于安全位置C中的开关装置1的示意性剖面图。在过载的情况下,分离力F31(除了回复力F21和弹性力F41)初始地超过闭合力F20和保持力F33的和。从而,安全止动部32已经从另一磁轭30d释放并且完全中断第一磁场部8a,由此所有的保持力F33突然地消失,并且安全止动部32相反于开关方向T被抛离。在止动部42被抛离时并从而移动整个接触构件4和布置在其上的开关触头4b并将它们突然地从相对触头5分离时,在正常操作状态N中处于闭合位置B中的在开关方向T中布置在安全止动部32的前方的保持止动部42由保持止动部42承载。
[0046] 通过打开额外的磁轭30d,磁性保持力F33降低。在短期过流或电流尖峰的情况下,可移动的磁轭部30f或安全止动部32可从另一磁闭合部30e轻微地抬起。这特别的应用于略微低于安全装置3的致动阈值的电流。当额外的磁轭部30d打开时,保持磁力F33相对于分离力F31更快地减小。对于额外的磁轭30d的不可逆转打开点或安全单元3的致动点通常定位在处于释放位置X中的安全止动部32或可移动的磁轭部30d和额外的磁闭合部30e的接触位置稍后处。回复力F21、分离力F31和弹性力F41的和一旦超过保持力F33,致动点就被超过。安全止动部32然后被以不可逆转的方式相反于开关方向T移动。如果没有超过致动点,可移动的磁轭部30d或安全止动部32再次移动回到额外的磁轭部30e。
[0047] 开关触头4b被保持为距相对触头5分离距离L,该分离距离L是平行于开关方向T测量的,并且基本上对应于开关路径K和安全距离S的和。分离力F31(除了回复力F21)大于闭合力F20,使得仅有来自于开关装置的外部的机械干涉才能使开关装置1移动回正常操作状态N中,例如,通过在开关方向F上的重设力FR手动地移动开关构件40和/或芯部20b并且分离力F33(除了回复力F21)被克服并且安全止动部32再次与额外的磁闭合部30e接触,以闭合保持磁场8并且以将安全单元3移动回释放位置X。
[0048] 在本发明的概念中,根据本发明的开关装置1的上述实施例的变型是可能的。因此,开关单元2和安全单元3可以任意数量与彼此自由组合,以开关所需的负载电流并且以在过载的情况下产生安全单元3的致动。为此,开关单元可自由地提供由线圈20a、芯部20b和磁轭20c以形成开关驱动器20,但是该开关驱动20也可被构造为气动和/或液压驱动器。回复构件21可根据相应的需求构造为弹簧,但是也可以不同地构造。
[0049] 安全单元3可自由地提供有第一磁轭30a、支撑部30b、第一磁闭合部30c、另一磁轭30、另一磁闭合部30e和可移动的磁轭部30f,以形成具有分离驱动构件31的保持构件30。分离驱动构件31无需必须构造为弹性元件,但是可替代地根据相应的需要不同地构造,只要其能够产生充分大并且可持续获得的分离力F31,以将安全装置1尽可能快地并且以尽可能短的延迟移动进安全位置C。因此,安全止动部32和保持磁体33可根据相应的需求构造和布置。保持磁体33无需必须构造为如这里所示的磁性夹具,而还可以例如被构造为电磁体。
[0050] 开关构件4可根据相应的需求构造有在轴上的开关触头臂4c和开关触头4a以及其开关触头面4b,例如,如这里所示,开关构件4可被构造为张紧电枢的类型,但也可同样地构造为倾斜电枢。因此,开关止动部40a和邻接部40b可根据相应的需求构造,以能够在阻尼元件41的帮助下而抑制触头构件4或开关触头4a在相对触头5上的击打。阻尼元件41无需一定形成为如这里所示的螺旋弹簧,而替代地可以根据相应的需求选择。保持止动部42意于被构造为使得其可确保触头构件4的可靠的抛离动作或与安全止动部32的可靠协作。
[0051] 附图标记列表
[0052] 1          开关装置
[0053] 2          开关单元
[0054] 3          安全装置
[0055] 4          开关构件(接触桥)
[0056] 5          相对触头
[0057] 5a         相对触头面
[0058] 6          负载电流路径
[0059] 7          致动磁场
[0060] 7a, 7b     磁通线
[0061] 8          保持磁场
[0062] 8a         第一磁场部
[0063] 8b         第二磁场部
[0064] 20         开关驱动器
[0065] 20a       线圈
[0066] 20b       芯部
[0067] 20c       磁轭
[0068] 21        回复构件(弹簧)
[0069] 30        保持构件
[0070] 30a       第一磁轭
[0071] 30b       支撑部
[0072] 30c       第一磁闭合部
[0073] 30d       额外的磁轭
[0074] 30e       额外的磁闭合部
[0075] 30f       可移动的磁轭部
[0076] 31        分离驱动构件
[0077] 32        安全止动部
[0078] 33        保持磁体
[0079] 4a        开关触头
[0080] 4b        开关触头面
[0081] 4c        开关触头臂
[0082] 40        轴
[0083] 40a       开关止动部
[0084] 40b       邻接部
[0085] 41        阻尼元件
[0086] 42        保持止动部
[0087] F20        开关力/闭合力
[0088] F21        回复力
[0089] F31        分离力
[0090] F33        保持力
[0091] F41        阻尼力
[0092] FR         重设力
[0093] A          打开位置
[0094] B          闭合位置
[0095] C          安全位置
[0096] G    抑制路径/超程
[0097] H    驱动行程(最大)
[0098] H'   行程(限制的)
[0099] K    开关路径
[0100] L     分离距离
[0101] M     中心轴线
[0102] N     正常操作状态
[0103] O     过载的发生
[0104] S     安全距离
[0105] T     开关方向
[0106] X     释放位置
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