一般情况下，每条电流路径均由两个在接触区内彼此分离的导体和/或触 点支架构成。该接触区内布置有触桥，这两个导体可借助该触桥彼此电气相 连。此类开关设备的外壳由电绝缘材料(多数情况下为塑料)构成。在开关 设备的工作过程中或当开关设备发生故障(例如过载或短路)时，输电和通 断过程会在开关设备中产生须由构成外壳的塑料经受的热量。使导体和/或电 流路径受热不均的另一原因在于，这些并排布置的导体中位于外侧的导体对 位于中间的导体产生热绝缘作用，即产生一种从中间开始的散热效果。最后， 这些导体受热不均的原因还包括所述三个导体负荷或功耗不均，所述负荷或 功耗不均是由三相系统中的电流分布不均匀，电流路径的电阻(特别是接触 电阻)彼此不同，进行单侧通断操作，或者短路情况下其中一个相和/或分配 给该相的导体负荷过重等因素造成的。因此，这种开关设备需要使用较贵的 塑料，即耐热性良好的塑料。此外，上述各因素还会导致脱扣性能(即对过 载电流、断相和/或不平衡负载的识别和切断或消除)发生不利于安全性的变 化。

因此，本发明的目的是提供一种开篇所述类型的开关设备，这种开关设 备在电流路径受热不均方面有所改善。
这个目的通过一种根据权利要求1所述的开关设备而达成，在该开关设 备中，所述电流路径通过至少一个热桥彼此热相连，所述热桥至少部分由一 种材料构成，所述材料的热导率大于所述外壳的材料或空气的热导率，所述 热桥通过对流方式与所述电流路径和所述外壳进行热交换，且有助于所述电 流路径的温度均衡化。本发明的出发点是利用存在于导体之间的温度梯度来 实现导体冷却。由一个因接触电阻波动而受热较多的导体将热量散发到一个 受热较少的导体上，从而使这部分热量从受热较多的导体分布在全部三个导 体上。通过这种方式可有效减小电流路径和外壳材料发生局部过热的可能 性，这样就可对耐热性较差但成本较低的塑性材料加以利用。通过为各导体 采取热均衡措施，可避免产生尤其会影响开关设备的使用寿命的受热不均现 象。另一优点在于，在不考虑受热不均的情况下，借此可为所有相和/或分配 给这些相的导体采用相同设计。构成所述热连接的元件在采用相应设计的情 况下还有助于开关设备外壳的加固。
根据第一实施方案，所述导体与所述热桥之间实现热连接的方式为，所 述热桥与所述电流路径(优选与所述触点支架、连接区或触桥)直接接触或 物理接触。一方面，上述区域不被任何绝缘物包裹，因而可与所述热桥直接 接触；另一方面，触点支架在热方面是特别关键的组件，尤其涉及到由接触 电阻引起的受热问题。在前两种情况下，可将位置固定地布置在开关设备外 壳内的热桥直接连接在一个冷源上，以便进行散热和/或冷却。但在将热桥分 配给触桥的情况下，由于触桥必须具有可动性而无法采取上述措施，此时， 该热桥主要通过对流和热辐射来发挥其冷却作用。
所述热桥可由电绝缘材料(例如陶瓷材料)构成，也可由金属构成。作 为导热性能良好的陶瓷材料，可优先考虑使用Al2O3、AlN和/或SiC。在所 述热桥由金属(特别是导热性能极好的Cu或Al)构成的情况下，该热桥通 过一个由电绝缘材料构成的中间层与电流路径相连。特别是当该中间层由无 机材料构成时，该中间层可保持较薄的厚度，这样就可以使电流路径与热桥 之间的热传递只受到很小程度的影响。如果为该中间层使用导热性能良好的 材料，例如云母、陶瓷材料、氧化物材料和导热胶，就可使这一情况得到进 一步的改善。另一优选设计方案是通过下述方式将金属热桥与电流路径电隔 离，即借助两个隔离层将该热桥分成三个分部件，其中，每个分部件均通过 一个金属表面与电流路径接触或导电相连。
根据第二实施方案，所述电流路径与所述热桥之间的热连接并非通过直 接接触(即物理接触)实现，而是通过在电流路径之间布置一个热桥来实现， 其中，该热桥与位于该热桥侧面的电流路径之间存在一个气隙。通过这种方 式可使电流路径之间(主要是这些电流路径的接触区之间)实现比传统开关 设备(此类开关设备的电流路径之间仅存在空气和可能的塑料外壳壁)更好 的热传递。其中，从电流路径到热桥的热传递通过辐射和其间的空气对流而 实现。通过在外侧电流路径侧面布置一个热桥，可使以该外侧电流路径为起 点的热传递得到改善，其中，所述热桥与所述外侧电流路径之间同样存在一 个气隙。所述热桥可穿透外壳壁或构成该外壳壁，其中，所述热桥可将热量 散发到周围环境中或与其相连的其他冷源上。借助一个用于使各个单独的热 桥彼此热相连和机械相连的横向连接件可改善各个热桥之间的热传递，其 中，所述横向连接件优选由与所述热桥相同的材料构成，也就是说，例如可 与所述热桥成一个整体。
在热桥材料方面，可使用上文所述的材料来制造所述热桥。为能在采用 金属热桥的情况下避免发生短路，须为这些热桥配备一个由电绝缘材料构成 的涂层，该材料优选也具有导热能力。这种涂层对于上述横向连接件而言也 是有利的，其中，所述涂层至少涂覆在所述横向连接件朝向外壳内部的面上。 为改善电流路径与热桥之间的热传递，所述涂层应采用染成黑色的材料或黑 色材料，例如塑料。
附图说明
下面借助附图对本发明进行详细说明，其中：
图1为一个开关设备的第一实施例的剖面图；
图2为沿图1中II-II线截取的剖面图；
图3为一个开关设备的第二实施例的剖面图；
图4为一个开关设备的局部剖面图，其中，一个热桥和一个触点支架通 过一个紧固件与一个外壳壁相连；
图5为一个开关设备的第三实施例的剖面图；
图6为一个开关设备的第四实施例的剖面图；
图7为一个开关设备的第五实施例的剖面图；
图8为一个开关设备的第六实施例的剖面图；以及
图9为一个开关设备的第七实施例的剖面图。

各附图中仅以示意图形式示出的开关设备1包括一个由电绝缘材料(特 别是塑性材料)构成的外壳2。外壳2上存在多个连接件3，例如螺旋式连 接件，这些连接件上可连接进线或出线。这些连接件3之间布置有电流路径 4a、4b、4c。每条电流路径均包括两个触点支架5、一个用于连接这两个触 点支架的触桥6和连接件3和/或连接区3a。触桥6与触点支架5之间的电 接触通过布置在触桥6和/或触点支架5上的接触元件7、8而实现。
开关设备1是一种三相开关设备。因此，存在三个邻近布置的电流路径 4a、4b和4c。这些电流路径的触点支架5或连接区3a通过(例如)采用连 接片式设计的热桥9彼此相连。如图1和图2所示的实施例中的热桥9由不 导电但导热性能良好的材料构成，例如类似Al2O3等导热系数为10W/mK- 25W/mK(系数比常规外壳塑料的导热系数大100倍)的陶瓷。其他合适的 陶瓷材料有例如AlN(20W/mK-30W/mK)或SiC(20W/mK-120W/mK)。 在触点支架5和/或连接区3a之间或者一般而言在电流路径4a、4b、4c之间， 借助一个附加热桥9实现相对于仅将这些电流路径固定在外壳上这一方案更 大程度的热交换。热桥9优选设计为具有较大刚度，从而有助于外壳2的加 固。
如上文所述，各电流路径在工作过程中可能发生受热不均的现象。举例 而言，其原因可能在于(例如)电流路径4b的触点7、8之间的接触电阻大 于电流路径4a、4c的相应触点之间的接触电阻。较大的接触电阻会引起较 大程度的发热，从而使电流路径4b的触点较大程度地受热。通过由热桥9 建立的热连接可以产生冷却效果，使得电流路径4b的热量被散发到电流路 径4a和4c上，从而使这部分热量分布在所有电流路径上，且自然也分布于 与这些电流路径相连的元件(如上述连接件3，因而也包括连接电缆在内) 上。
在图3至图5所示的开关设备中，热桥9a由一种通常热导率比非金属 材料高很多的金属构成，例如Al或Cu。图3所示的开关设备具有一个采用 一体式设计的热桥9a。由于出于可以理解的原因无法将热桥9a直接连接在 电流路径4a、4b、4c的触点支架5或连接区3a上，因而须在该热桥与这些 触点支架或接触区之间布置一个导热绝缘层10。该导热绝缘层在这些电流路 径和/或触点支架5与热桥9a之间建立起热连接和机械连接，下文将会对此 进行示范性说明。其中，绝缘层10包括了云母、薄陶瓷片、氧化层(如Al2O3)、 带有电绝缘特性的导热胶、传统塑料(例如外壳材料)或类似材料。由金属 构成的热桥具有机械稳定和防断的性能，因而除了使各电流路径达到预期的 受热均匀外，还可有效加固外壳。
如图4所示，金属热桥9、9a、9b与触点支架5之间的热连接和机械连 接(必要时在金属触桥与触点支架之间布置一个导热绝缘层10)可借助一个 机械连接元件18(例如螺栓或铆钉(例如空心铆钉))而实现。借此将触点 支架与热桥彼此夹紧，从而在所述部件之间实现特别有效的热耦合。通过这 种紧固方式可避免热桥9、9a、9b、绝缘层10和电流路径4a、4b、4c之间 发生横向运动。此外，还可提高电流路径4a、4b、4c的横向刚度。如果同 时还将上述部件与一个外壳壁11a夹紧，除了可进一步改善该横向刚度外， 还可在热桥9、9a、9b与起冷却元件作用的外壳2之间实现有效的热耦合。 作为替代方案，也可利用胶粘剂或导热膏(可起到提高热导率的效果)通过 粘接方式来实现上述部件之间的连接。
在图5所示的实施例中，金属热桥9b与触点支架5直接相连(即二者 间未布置绝缘层)。实现电流路径之间电隔离的方式是借助两个绝缘层10a 将热桥9b分成三个分部件12，其中，每个分部件12均与一条电流路径4a、 4b、4c相连。
绝缘层10a可采用与图3和图4所示的实施例相同的材料，其中可以少 用一个绝缘层，借此首先可降低制造成本，其次可改善从电流路径4a、4b、 4c到热桥以及从热桥到冷源的热传递。也可用外壳壁11构成绝缘层10a， 其中，可以如图4所示的方式使热桥9b的分部件12与一个外壳壁11相连。
图6和图7所示的实施例与图3和图5所示的实施例基本相同，但此处 的触点支架5借助一个在垂直于电流路径4a、4b、4c的方向上发生作用的 形状配合与热桥9a、9b相连。其实现方式为，触点支架5至少部分嵌于热 桥9a、9b中的一个与这些触点支架的截面形状互补的凹槽13内。在热桥9a 采用一体式设计的情况下(图6)，须在触点支架与该凹槽之间布置一个绝缘 层10b。通过这种紧固方式可避免热桥9a、9b和触点支架5之间发生相对横 向运动。
原则上借助上述类型的热桥也可实现触桥6之间的热传递。然而热桥与 冷源之间无法建立机械连接，因为这种机械连接会阻碍触桥6的断开。为改 善触桥6的散热效果，图8和图9所示的实施例在每两个相邻电流路径4a-4b 及4b-4c之间均布置一个热桥9c，这一措施在设置或不设置与触桥6机械相 连的热桥的情况下均可实施，其中，热桥9c所采用的尺寸使其可伸入接触 区14内和/或可自侧面将接触区14遮住。在位于热桥9c侧面的各电流路径 4a、4b、4c与热桥9c之间分别存在一个气隙15。通过接触元件7与触点支 架5相连的触桥6利用对流和辐射将其比热散发到相邻热桥9c上，从而实 现电流路径4a、4b、4c之间的热传递。除热桥9c外，外侧电流路径4a、4c 的外侧分别存在另一个热桥9d，该热桥同样是在接触区14的侧面延伸。热 桥9d合理地与外壳外壁或周围环境发生接触，借此可实现相应的热交换。 热桥9c、9d可由上文所述的材料构成，即例如陶瓷或金属。如果这些热桥 是金属热桥，则为其采用一个电绝缘涂层16是合理的。为提高热传递过程 中的辐射分量，使用黑色材料或染成黑色的材料来实现涂层16(例如塑性材 料，并使用该材料注塑制成热桥9c、9d)，这一方案同样也适用于非金属热 桥。这种排放系数约为E＝0.95至0.99的材料具有特别好的排放和吸收能力 (尤其是辐射散热和吸热能力)。此外还选用一种其热性能不受开关电弧影响 的材料。涂层16还具有以简单方式将热桥9c、9d固定在开关设备内的作用。
在图9所示的实施例中，热桥9c、9d优选借助一个横向连接件17相连 成一体，借此可进一步优化所述电流路径之间的热交换。这个由热桥9c、9d 和横向连接件17构成的组件可构成一个外壳下部或嵌在该外壳下部内。
图8和图9所示的两个实施例同样可使电流路径4a、4b、4c之间的热 交换得到改善，且在存在不同接触电阻和由此而产生的受热不均的情况下， 可使触桥6得到有效冷却。