用于低压开关装置的移动元件和包括这种移动元件的开关装置 |
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| 申请号 | CN200980152475.X | 申请日 | 2009-12-29 | 公开(公告)号 | CN102265365A | 公开(公告)日 | 2011-11-30 |
| 申请人 | ABB股份公司; | 发明人 | L·博内蒂; M·费拉里; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及用于低压 开关 装置的移动元件，并且涉及包括这种移动元件的开关装置。根据本发明的移动元件对每一极包括容纳元件(25)，适于容纳与 电触点 (1)相互作用的弹性元件(50)。所述电触点(1)包括允许 接触 另外的电触点的第一接触部位(11)以及与所述开关装置的导电元件可连接的第二部位(12)。所述电触点包括销形部位(5)，被 定位 成在所述容纳元件(25)上界定的支座(9)中旋转，以便配置所述电触点关于所述容纳元件的共有旋 转轴 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于低压开关装置(3)的移动元件(2)，所述元件(2)对每一极包括容纳元件(25)，该容纳元件适于容纳与电触点(1)相互作用的弹性元件(50)，所述电触点(1)包括允许接触另外的电触点(300)的第一接触部位(11)以及与所述开关装置(3)的导电元件(13)可连接的第二部位(12)，其特征在于，所述电触点(1)包括销形部位(5)，该销形部位被定位成在所述容纳元件(25)上界定的支座(9)中旋转，以便配置所述电触点(1)关于所述容纳元件(25)的共有旋转轴(101)。 |
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| 说明书全文 | 用于低压开关装置的移动元件和包括这种移动元件的开关装置 技术领域[0001] 本发明涉及用于低压开关装置的移动元件，并且涉及包括这种移动元件的开关装置。 背景技术[0002] 众所周知，低压开关装置(即用于运行电压达1000V AC/1500VDC的应用)，比如自动断路器、隔离器和接触器，通常称为开关装置，后文为了简短起见称为开关，是为允许电力系统的特定部件和所安装的负载正确操作而构思的设备。例如，自动断路器确保所要求的额定电流能够流向各种用户，允许负载正确连接到电路和与其断开，并允许电路自动地与电源分开而受到保护。 [0003] 通常称为保护装置的装置允许识别系统的特定支路的异常运行条件，并且以断开电路中存在的至少一个开关而采取随之而来的动作。最广泛使用的保护装置属于热的、磁的、热磁的或电子的类型，也可以是彼此的组合。 [0004] 众所周知，开关包括外壳、一个或多个极，与其中每一个相关联的是至少一对触点，可以彼此耦接和分离。现有技术的开关也包括传动机构，使所述触点对相对移动，使得它们能够取至少第一耦接位置(开关闭合)和至少分离位置(开关断开)。在众多的现有技术解决方案中，传动机构对移动触点的动作按照惯例通过移动触点从其直接伸出的移动元件进行。传动机构与这种移动元件之间的操作连接按照惯例利用运动链发生。 [0005] 当前开关中采用的移动元件的结构呈现多种缺点。事实上众所周知，移动元件是旋转构件，基本上包括定形体，一般由绝缘材料制成，它界定了容纳元件，被配置为容纳该开关一个或多个极的至少一个移动触点。根据这种概念的移动元件可以是单极的也可以是多极的，也包括用于移动触点的保持和操作耦接装置、界定旋转轴的铰链或轴承部件以及用于与传动机构进行操作连接的装置。移动触点与移动元件之间的这种操作连接提供了在难以接近的位置使用连接装置，从而对装配和拆卸很挑剔。 [0006] 事实上，如众所周知，在开关的工作寿命期间，其每个组件都受到消耗或磨损，例如在短路造成的开关操作或解扣期间由于自动断路器或隔离器通常受到的相当大的热应力和机械应力。不过，开关的运行效率取决于其全部部件维修的理想状态。所以，基于有效效率的状态，执行困难而成本高的维护操作可能变得必要。 [0007] 确切地说，当前有可能仅仅通过操作员受训进行维护的正常范围之外的特定操作过程来替换或去除若干移动触点。 [0008] 常规开关的另一个缺点表现在一般用于将移动触点固定到移动元件的固定销轴通常由金属制作这个事实。极附近存在金属部件可能对相邻极之间的整体绝缘(电流分离)造成明显的负面影响。事实上，这些销轴典型情况下与该移动元件的旋转轴平行地延伸，从而趋向朝着任何相邻极伸出。不仅如此，相对于移动触点或邻近极，销轴沿着相同的轴(即移动触点与移动元件之间的相对旋转轴)放置，并且邻近销轴仅仅通过由空气或绝缘材料形成的短间隙彼此分开。在最常见的情况下这是空气，由于装配原因，使用单个孔插入各种现有的销轴，其沿轴向穿过整个移动元件(旋转轴)。 [0009] 进一步的缺点也与这些销轴的存在关联：事实上，除了损害触点的稳定性之外，这些销轴沿着其操作支座可能的无益处的轴向运动，决定了相邻极之间绝缘的进一步衰减。 发明内容[0011] 基于这些考虑，本发明的主要目的是提供用于低压开关装置的移动元件，它能够克服上述缺点，尤其是它能够以简单而可靠的方式产生若干移动触点与这个移动元件之间的操作连接，而不需要复杂的耦接、夹紧和调节操作。 [0013] 在说明书中将参考用于单断路的多极低压开关装置的移动元件。自然，必须理解，在本发明概念的描述范围内阐述的原理和技术解决方案对其他应用也有效，比如单极移动元件(用于单极或多极装置)或意在用于双断开关装置的移动元件。以下阐述的原理和技术解决方案对意在用于包括多个移动元件的开关装置的移动元件也有效，所述移动元件的每一个相对于特定极。附图说明 [0014] 根据附图中非限制实例方式展示的本发明的移动元件的优选而非排他的实施例的说明，进一步的特征和优点将更加显而易见，其中： [0015] 图1是根据关于本发明的移动元件的透视图； [0016] 图2是关于图1的移动元件的分解图； [0017] 图3和图4是关于图1和图2所示移动元件的细节图； [0018] 图5和图6是第一操作配置中图1的移动元件容纳元件从不同观察点的图示； [0019] 图7是根据图6中剖线VII-VII的剖面图； [0020] 图8和图9是第一操作配置中由图1的固定触点和移动元件所形成极从不同观察点的图示； [0021] 图10和图11是第二操作配置中图8和图9的极从不同观察点的图示； [0022] 图12和图13是第三操作配置中图8和图9的极从不同观察点的图示； [0023] 图14和图15是图12和图13中所示移动元件的进一步图示； [0024] 图16是根据图15中剖线XVI-XVI的剖面图； [0025] 图17至图19是关于包括固定触点和根据本发明的移动元件的第二个实施例的第二极的图示； [0026] 图20至图22是不同操作配置中关于图17至图19的极的图示； [0027] 图23至图25是进一步操作配置中关于图20至图22的极的图示； [0028] 图26是包括根据本发明移动元件的开关装置的第一透视图； [0029] 图27是图26中开关装置的分解图。 具体实施方式[0030] 图1是关于根据本发明的移动元件2第一个实施例的图示。移动元件2包括多个容纳元件25，每一个都容纳着电触点1和与电触点1相互作用的至少一个弹性元件50。图1中所示的移动元件2意在用于四极的开关装置(见图27和图28)，并且出于这种原因包括四个容纳元件25，每一个都容纳着与对应电触点1相互作用的弹性元件50，以将其保持在关于有关的容纳元件25的预设位置，并且调整触点的压力。同时，弹性元件50具有对抗电触点1可能承受的电排斥力的功能，基本上使这个触点稳定。 [0031] 图2是图1中移动元件2的分解图，并且显示了相对于移动元件2的容纳元件25之一的电触点1和有关的弹性元件50。如从图中显而易见，容纳元件25基本上在移动元件2被中间部位66互相分离的邻近部位。这些中间部位66在这个实施例中具有轴承的功能，并且能够与有关支撑部位67几何上耦接，该有关支撑部位67配置在其中安置有移动元件2的开关装置3的外壳220中。更确切地说，轴承部位66被配置为一旦与对应的支撑部位67耦接，它们就界定了移动元件2的旋转轴200。 [0032] 图2允许详细地观察关于容纳元件25之一的电触点1。电触点1包括主体10，配备了优选地被施加接触板11B的第一触点部位11，意在接触开关装置3的固定触点300。电触点1的主体10还包括第二部位12，可与开关装置3的导电元件13连接。 [0033] 根据本发明的电触点1还包括销形部位5(图3和图4中很容易见到)，被安置为在移动元件2的容纳元件25中界定的支座9中旋转。换言之，一旦被安置在支座9中，销形端5就能够旋转，相对于有关的容纳元件25或相对于移动元件2，为电触点1界定了与这个支座9共有的旋转轴101。 [0034] 根据本发明的电触点1还包括耦接部位5B，允许与容纳元件25中容纳的弹性元件50互相作用。正如以上提及，弹性元件50对耦接部位5B施加力，约束了电触点1与由容纳元件25所界定的啮合面27的接触。实质上，这就界定了电触点1关于容纳支座25的预设位置。 [0035] 参考图2的分解图，电触点1的主体10呈现了基本上扁平的配置，其第一面10A和第二面10B基本上在由周边边缘14连接的平行平面上延伸。耦接部分5B由这个周边边缘14的钩形部位界定。而销形部位5按照与电触点1的面10A、10B所延伸的平面基本上正交的方向显现。 [0036] 在图中所示实施例的替代实施例中，电触点1可以包括一对销形部位，从定形体10的双面对称显现以配置关于移动元件的共有旋转轴。更确切地说，这些销形部位的每一个都会被放置在旋转支座9的相对对称部位。 [0037] 根据本发明的优选实施例，电触点1的主体10、销形部位5和耦接部位5B被制造在一片中，例如通过导电金属材料的冷冲压。触点1的主体10可以由单一导电材料制造也可以是“多成分”，即包括以不同材料比如银和碳化钨或者作为替代银和石墨制造的若干部位。在这个实施例中，电触点1可以经由烧结工艺制造，例如根据专利申请WO 2006/120140中展示的方法。 [0038] 在以上介绍实施例的替代实施例中，销形部位5可以经由与电触点1连接的销轴界定，以便从这个触点的一面显现。所述销轴也可以支持为这些触点界定共有旋转轴的几个互相邻近的触点。这些触点可以关于同一个极，所以意在用于同一容纳元件，或者意在由同一旋转支座支持。在替代实施例中，关于同一极的若干电触点1可以可操作地放置在同一容纳元件内界定的不同旋转支座中。 [0039] 再次参考图2的分解图，根据本发明的优选实施例，电触点1包括空穴部位15，界定在主体10两侧10A、10B的至少一侧上。更确切地说，这个空穴部位15形成了触点1第二部位12的意在与导电元件13连接的部分。导电元件13可以由例如铜编织层构成，它与开关装置3的极电气连接。 [0040] 图3和图4是图1移动元件2若干部位的细节图。确切地说，图3显示了被中间部位66分离的两个邻近容纳元件25，在这种情况下中间部位66配置了轴承元件，用于开关本体中移动元件旋转。每个单元25都容纳着电触点1，它的销轴部位5以旋转的方式被放置在对应的支座9中，以便界定共有旋转轴101。如图所示，电触点1包括空穴部位15，对称地界定在电触点1的两侧10A、10B上。关于这点，图4的详细图显示了导电元件13的可能实施例，在这种情形下是柔性的，其末端13B被焊接在凹槽部位15的相对表面处。 [0041] 再次参考图4，移动元件2的每个容纳元件25都包括中心空腔18，其中插入了电触点1，并且其中界定了用于这个触点销轴部位5的支座9。更确切地说，中心空腔18被配置为“直通的”，在第一部分与第二部分2之间延伸，电触点1经由第一部分插入，一旦电触点1被放置在其操作位置，或者一旦销轴部位5以旋转的方式被放置在有关支座9中，触点部位11通过第二部分退出。 [0042] 确切地说，第二部分23被界定在一对平行的平面23B之间，它们根据基本上正交于移动元件2旋转轴200的平面延伸。两个平行的平面23B按轴向被隔开以保持电触点1在稳定的位置，只要它被可操作地放置在对应容纳元件25中。换言之，平行的平面23B的轴向距离和电触点1的厚度配置了耦接，虽然有间隙但是足以确保这个触点1在正交于移动元件2的轴200的平面上的稳定运动。 [0043] 再次参考图4的细节图，中心空腔18包括圆弧曲面24，基本上在平行部分23B的底部延伸。这个曲面24呈现的曲率对应于电触点1的第二部位12的弯曲部位12B的曲率(见图2)。在电触点1就位之后，电触点1的弯曲部位12B靠置在曲面24上，它实际上形成了用于电触点1旋转的支持鞍座。自然，这进一步地稳定了这后者的旋转，换言之提高了移动元件2的可靠性。 [0044] 图5至图7是关于移动元件2的容纳元件25，将其以分开的形式显示，主要为了说明目的以及更好地识别移动元件2的其他特征。 [0045] 图5允许详细地观察用于电触点1销轴部位5旋转的支座9。而图6是从基本上与第一观察点相对的第二观察点观察容纳元件25的第二幅图。如图所示，容纳元件25包括第一侧向空腔19和第二侧向空腔19B，其中容纳着弹性元件50的弹性部位50B。更确切地说，侧向空腔19、19B在关于中心空腔18对称的位置界定，并且每一个都包括相对表面33(例如在图8中指明)，用于弹性元件50的弹性部位50B之一的自由端88。 [0046] 也参考图2的分解图，弹性元件50也包括桥形部位87，意在拦截电触点1的耦接端5B，只要这个电触点位于中心空腔18内部的其操作位置。图中所示的弹性元件50实际上形成了双螺旋状的弹簧，具有的两个对称弹性部位50B沿着主轴150延伸，并且它们被平行于这个主轴的桥形部位87连接。 [0047] 图8和图9显示了关于根据本发明的移动元件2的开关装置的极。为了本发明的目的，表述“极”表明了一组元件，包括固定触点300，电气连接到电端子301，又可连接到电线。“极”包括电触点1和容纳它的有关容纳元件25。电触点1关于容纳元件25移动，以下也用表述移动触点1指明。 [0048] 在图8和图9中，极被显示在第一可能配置中，其中移动触点1与固定触点300耦接，即开关装置3闭合。在开关3的传动装置500动作之后，或者在围绕纵向轴200的旋转之后，移动元件2到达所示的位置。弹性元件50作用于耦接端5B，以保持电触点1关于容纳元件25在预设位置，并且产生所期望的接触压力。更确切地说，弹性元件50的桥形部位87确保了周边边缘14的部位靠置在与容纳元件25的啮合面27接触的邻接位置。在这种条件下，移动接触从固定触点在闭合期间收到的相对推力对抗弹性元件50的动作，将电触点1从啮合面27分离。 [0049] 而图10和图11显示了以上界定的极在第二可能配置中的情况，其中移动触点1从固定触点分离。这种条件实际上对应于开关装置的断开状态，并且通过移动元件2从图8和图9中所示的位置围绕其纵向轴200的(顺时针)旋转而实现。 [0050] 将图10和图11与图8和图9进行对比可以看出，从断开位置变化到闭合配置时，电触点1所处的位置关于容纳元件25仅仅貌似一致。对比图9和图11可以清楚地识别出微小但是重要的位置不同，其中可以看出当触点断开时，弹簧50的展开最大，而当触点闭合时，由于移动触点微小的向后旋转它处于被标定的压缩状态。在这第二种条件下，弹性元件50的动作不再保持电触点1与啮合面27接触。 [0051] 图12和图13显示了在“推斥”阶段的极，之后移动触点1从固定触点300离开。在这第三种条件下，容纳元件25关于触点闭合的条件(图8和图9)保持了相同的位置，同时由电动力推动移动触点1围绕共有旋转轴101有变化地旋转，从啮合面27离开，对抗弹性元件50的动作。 [0052] 图14和图15是触点推斥阶段期间极的进一步图示。图16是根据图15中剖线XVI-XVI的剖面图，并且允许观察弹性元件50的行为，它在电触点1的推斥期间对抗它的旋转。这种对抗动作稳定了电触点的旋转并允许其在导致推斥的电动力被除去时，朝向啮合面27返回。 [0053] 图17至图19是关于根据本发明的开关装置3的极的第二实施例的图示。更确切地说，这种极不同于图5至图16所示的极，因为固定触点300的配置不同以及容纳元件25的配置不同。这些差异被以下事实证明：本文介绍的两种极有关在额定电流方面和在开关功率方面都(在这种情形下较低)具有不同性能的开关装置。 [0054] 更确切地说，图17至图19显示了闭合配置的极，即处于电触点1与固定触点300耦接的位置。图18允许具体地观察侧向空腔19、19B的结构，其中容纳了弹性元件50的对称部位50B。图18显示了具有轴承的功能的两个中间部位66，允许移动元件2围绕轴200旋转。 [0055] 图19是根据图8剖线IXX的剖面图，并且允许观察侧向空腔19之一的内部结构。该图还显示了与弹性元件50的桥形部位87互相作用的耦接端5B。对比图19与图7的剖面图，可以观察到在这两种情况下侧向空腔19呈现了不同的配置。更确切地说，在图7中侧向空腔呈现了基本上为圆形的底部壁36，因此取消了在这个侧向空腔19中容纳的弹性部位50B的配置。换言之，侧向空腔19的形状与弹性部位50B一致。 [0056] 而在图22中所示的解决方案中，尽管呈现了圆形底部壁36，但是侧向空腔19呈现了与弹性部位50B曲率相当不同的曲率。已经看出这种解决方案优选情况下在触点的推斥期间允许弹性部位在侧向空腔19中滑动。实质上这种滑动以对应弹性部位50B在侧向空腔相对表面33上的相对运动形式存在。已经看出，这方便了弹性元件50的反应，因为这使其位置适应为随推斥强度而变。 [0057] 图20至图22涉及断开配置中图17至图19所示的有关极，也就是说，使移动触点1与固定触点300分离。确切地说，对比图19和图22，可以观察到容纳元件25关于固定触点300的不同位置。事实上，如以上指明，从触点耦接的配置到触点断开的配置的转变在传动机构500的传动后，经由移动元件2围绕其旋转轴200的旋转而发生。对比图19和图 22，还可以观察到移动触点关于移动元件处于不同的相对位置(可以观察到在闭合位置中与啮合面27略微分开，确保了弹性元件50对固定触点施加压力)。 [0058] 而图23至图25关于图17至图22中所示的触点的推斥阶段期间的极。正如在这个位置能够观察到，移动元件2或容纳元件25保持了触点被连接条件下所占据的位置(图17至图19)，而移动触点1离开固定触点300，与弹性元件50在耦接部位5B对其的旋转相反。图25的剖面图显示了弹性元件50的压缩，例如关于图22中所示完全伸展的条件。 [0059] 本发明也涉及包括根据本发明的移动元件2的开关装置3。在这点上，图26和图27分别是根据本发明的开关装置3的透视图和分解图。开关装置3包括外壳220A、220B，对于每一极包含至少一个固定触点300和至少一个移动触点1，它们可以彼此耦接和断开。 开关装置3包括根据本发明的移动元件2，配备多个容纳元件25，其中的每一个都容纳移动触点1，具有以上表明的若干突出特征。移动元件2经由传动机构500被移动，后者使其围绕它的旋转轴200旋转。 [0060] 图26的透视图允许观察外壳220的结构，它由配电盒220A组成，配电盒220A与罩220B相连。配置配电盒220A和罩220B的内部结构，以便界定定形为支持移动元件2的对应轴承部位66的支撑部位67，或者界定这个元件的旋转轴200。 [0061] 图27是开关装置3的分解图，其中移动元件2显示为在其操作位置。如上所述，开关装置3也包括传动机构500，经由连杆99可操作地连接到移动元件2，在图1和图2中也可见。连杆99呈现的结构由一对相对的侧面部位99B形成，它们被横向连接部位99C横向连接。销轴端77从每个侧面部位99B的内侧显现。两个销轴端77显现在相对的位置，以便配置共有旋转轴。 [0062] 参考图2，移动元件2的容纳元件25之一包括一对配置的对称部位，以使得每一个都为传动机构500的连杆99的销轴端77之一界定旋转支座。这些部位关于容纳元件25的中心空腔18对称，并且被配置得使得一旦连杆99已经在其操作位置就位，销轴端77就不能从旋转支座中退出。 [0063] 使用销轴端77将连杆连接到移动元件，使之有可能完全排除使用纵向销轴生产移动元件2，从便利形成元件的部件生产的观点和从装配时间或最终生产成本的观点，都具有明显的优点。 [0064] 采用了根据本发明的移动元件的技术解决方案允许所设定的目的完全实现。确切地说，其结构允许相对于常规的解决方案急剧地减少装配时间。不仅如此，移动元件是可靠的并易于以极为有竞争力的成本生产。优选情况下，其结构不具有纵向销轴，这解决了当前影响这些组件的电绝缘问题。 [0066] 在实践中，根据需求和技术发展水平，所用的材料以及可能的尺寸和形式可以是任何一种。 |
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