在中压或高压断路器中，已知的是以致动器的形式使用电动机、用于 将运动从电动机传递到处于与该中断器的活动主触点的开启和关闭位置相 对应的两个预定位置之间的驱动轴的齿轮传动装置、以及最后用于在主触 点已经到达其关闭或开启位置时断开电动机电源的至少一个第一辅助中断 器。
此外已知的是使第一辅助中断器的活动触点的偏移与该断路器的活动 主触点的关闭位置同步。
最后，已知的是使第一辅助中断器的活动触点的偏移与第二辅助中断 器的活动触点的偏移同步，该第二辅助中断器用来发出指示断路器开关状 态(I/O)的信号。
相应地，文献CH 424 932给出了一种用于中断器的致动器，该致动器 包括电动机和齿轮11，该齿轮与发动机的输出轴相连并相对于具有游标螺 母(cursor nut)6的蜗杆或丝杠传动系统5、6固定，该传动系统经由叉形 杆7使连接到中断器触点的主轴转动，该中断器可以例如是断路器。叉形 杆7被设计为使得游码(rider)或游标螺母6在主轴运动结束之后能够自 由运动。在该自由行程结束时，电动机的电源被切断，并且电动机和该丝 杠系统的游标螺母6停止。构成弹簧的一叠盘形(贝氏)圈20减弱游标螺 母6的制动作用。丝杠5具有在运行结束时释放螺母6的释放装置。在反 向转动过程中，盘形圈20使螺母6重新接合在丝杠5上。由此产生的螺母 6的接合在丝杠系统的蜗杆轴(或丝杠)5以及底盘4中产生相当大的力。 另外，螺母6和丝杠的释放区域受到高度磨损。这就使得必须重新设定机 构的与其主要功能相关的尺寸，该主要功能也即使主轴转动。所述文献不 涉及在较长行程运动中如何控制辅助中断器触点。
文献DE 1 690 093给出了对专利CH 424 932中描述的致动器进行的改 进，改进在于设置附加中断器，以用于在自由行程(即游标6运动的最后 部分)期间操作电动机的电力制动器。这种用于电动机的电力制动器的使 用从成本方面来说并非理想的权宜之计。必须为通过高短接电路电流形成 的压力提供矫正。
文献EP 0 455 039给出了用于中断器的致动器，该致动器包括使得带 有固定在槽6中的指形件5的游标螺母2发生位移的转动轴1，该槽的形状 适于使固定到中断器的触点上的主轴4转动。提供了指示装置12，该指示 装置具有槽13并且受到位移运动中的指形件5控制从而枢转。该指示装置 12具有齿部15，用于使小齿轮16以及小齿轮16固定于其上的轴17转动。 轴17的转动驱动辅助中断器，以切断使轴1转动的电动机(未示出)的电 源。指示装置12的枢转运动不够持久。例如为小齿轮17的小齿轮的使用 和平衡器3的使用从成本方面来说并非最佳解决方案。此外，所述文献没 有给出任何在运动结束时影响制动的方式。
因此，根据上述文献，存在这样的风险，即由于指形件14被阻挡在槽 13的末端，从而使运动被停止，这会产生高压力。换句话说，设计为具有 用于起动和停止阶段的较短部分13a、13b的这样的槽13对于低摩擦和/或 高惯性的中断器致动器来说可能会产生问题。
美国专利US 3 405 791公开了一种由围绕轴26、26a、26b、26c、26d 卷绕的弹簧30、30a、30b、30c、30d构成的机械制动器。该专利中所预示 的带有不同弹簧30、30c、30d的组件是复杂的，并且无法获得在分别卷绕 有弹簧的轴26、26a、26b、26c、26d的两个转动方向上不自锁的制动。
本发明的目的是提出一种新型的电动机械(机电式)致动器，尤其是 用于高压或中压断路器的电动机械致动器，该致动器尤其是通过行程结束 时的有效制动弥补了现有致动器的缺点，并且该致动器允许在轴的两个转 动方向上不自锁的制动。
本发明的另一个目的是提出一种带有制动器的致动器，该制动器传递 稳定且与外部环境(灰尘、污染、油脂、低温、冰冻……)的限制无关的 制动力，并且该制动器不需要维护。

为此，本发明提供了一种电磁型致动器，其包括：
- 框架；
- 电动机，其固定到所述框架上；
- 齿轮传动装置，其用于传递从电动机到处于两个预定位置之间的驱 动轴的运动，所述齿轮传动装置和驱动轴也固定到该框架上；以及
- 制动器，其由螺旋弹簧构成，当松弛时该制动器具有小于一支撑轴 的外径的内径，该支撑轴相对于该齿轮传动装置固定，并且该弹簧围绕该 支撑轴卷绕，该弹簧的两个自由端中的每一个布置在横向于该支撑轴形成 于所述框架中的相应槽中，该配置使得只有一端与其槽横向(抵靠)接合， 而另一端沿横向方向自由地位于其槽中，从而产生限制为弹簧打开力的制 动力。
因此，根据本发明，螺旋弹簧的两端各自容纳于框架的槽中，并且这 两个槽以这样的方式彼此相对地设置，以使得弹簧的一端或另一端与其相 应的槽横向邻接，因此平衡制动力和用于打开弹簧的匝圈的力。
因此，与现有技术中的高压断路器致动器相比，本发明的致动器给出 了一种在行程结束时与惯性和/或该致动器的固有摩擦无关的高效机械制 动器。
根据本发明的一个实施例，制动器根据驱动轴的位置(作为驱动轴的 位置的函数)被控制，以使得制动器：
- 当驱动轴已经到达一个所述预定位置并且电动机的电源已经断开之 后起动；以及
- 当驱动轴处于两个所述预定位置之间的位置时释放。
有利地，该机械制动器通过沿着一构件的一个方向的横向位移被致动， 该构件本身通过所述齿轮传动装置移动，从而将所述一端与其槽横向接合， 同时使另一端沿横向方向自由地位于其槽中。
在本发明的优选实施例中，该机械制动器在驱动轴的两个所述预定位 置之间失效，该制动器通过所述构件沿与所述一个方向相反的方向的横向 移动而失效，从而至少在所述自由端上横向施加推力，由此通过完全打开 围绕着支撑轴的弹簧的匝圈使该自由端也与其槽横向接合。
因此，可以说，本发明的机械制动器是自致动和自释放的，因为该制 动器仅仅通过齿轮传动装置的运动得以致动和释放，而没有致动器之外的 干预。
附图说明
图1是根据本发明的致动器1的透视图。
图2是图1所示的致动器的透视图，但是省略了作为主体框架和传动 装置一部分的辅助中断器。
图3A到3E是局部视图，示出了图1所示的致动器的运行中的各个连 续阶段。
图4是图1所示的致动器1的局部视图，并且示出了位于适当位置的 根据本发明的机械制动器。
图5是根据本发明的机械制动器的示意图。

所示出的致动器1是用于高压接地断路器的致动器。
致动器1首先包括主体框架2，该主体框架包括至少一个基座20和主 支架21，并且优选有利的是，该基座和主支架由弯曲金属板制成。彼此平 行的电动机3和齿轮传动装置4固定到基座20上。以与电动机3成直角延 伸的驱动轴6可转动地安装在主支架21和基座20中。
该齿轮传动装置4包括带有输出轴30的电动机3、中间齿轮和齿轮42。 齿轮42固定到丝杠或蜗杆轴40上，该丝杠或蜗杆轴与游码螺母41螺纹啮 合，该游码螺母具有导向和驱动指形件410以及游标心轴411(见图2)。
具有叉形部分50的杠杆5固定在驱动轴6上。该轴与蜗杆轴40成直 角延伸。该杠杆如此定位，以使得导向指形件410位于蜗杆轴40上的两个 预定位置之间的叉形部分50中，从而使驱动轴6在两个预定位置之间转动。 换句话说，杠杆5及其叉形部分50通过导向指形件410转动，或者与缸体 9a和9b配合而被阻挡在两个所述预定位置中的一个上。带有叉形部分50 的杠杆5固定到驱动轴6上，该驱动轴与接地断路器(未示出)的活动主 触点相连。
在一个有利的实施例中，齿轮42装备有转矩限制装置(未示出)，该 转矩限制装置限制从电动机3传递到驱动轴6的转矩。这确保带有叉形部 分50的杠杆5的位置以及连接到控制、指示和信号发生装置的游标411的 位置始终与断路器主触点的位置相对应，甚至在卡住的情况下也是如此。
在本发明的有利实施例中，固定到齿轮430上的支撑轴43装备有机械 制动器11，如下所述，该机械制动器由具有匝圈的螺旋弹簧110构成。
根据本发明，致动器1还包括第一辅助中断器7，用于在游标411完成 其运动时断开电动机的电源。为此，提供传动装置8，用于将游标411的运 动在其行程的最后部分传递到第一辅助中断器7。该传动装置8包括一对连 接在一起的控制杆80a和80b，其中的一个控制杆、即杆80a连接到第一辅 助中断器7的活动触点。每一个杆80a和80b分别绕枢轴销81a、81b旋转， 该枢轴销与蜗杆轴40垂直，并且每个所述杆还具有导向边缘800a、801a、 802a和800b、801b和802b，每个导向边缘适于滑动接合地容纳游标411， 而不考虑该游标在蜗杆轴40上的所处位置。
这些导向边缘的每一个由平直的第一部分800a、800b以及与平直部分 800a、800b接续的弯曲部分801a、801b构成，以使得当游标411位于其两 个位置之间时，游标连续地在相互面对并且与蜗杆轴的轴线对齐的部分 800b、800a上滑动，以及接下来在导向边缘中的一个的弯曲部分801a、801b 上滑动。
游标411在弯曲部分801a或801b上的滑动使相应的控制杆80a或80b 旋转(即枢转摆动)，同时，其借助于第一连接杆82使另一个杆80b或80a 产生枢转运动，并且其还借助于第二连接杆83使辅助中断器7的活动触点 产生位移。
根据有利的变化形式，两个缸体9a和9b平行于驱动轴6延伸，并且 以一定距离定位，以使得缸体中的每一个用作带有叉形部分50的杠杆5的 终点止动件，该终点止动件位于驱动轴6的两个预定位置中相应的一个上。 两个控制杆80a和80b优选为彼此相同。
在所示实施例中，致动器1包括第二辅助中断器10，其活动触点经由 第三连接杆100与第一辅助中断器7的活动触点相连，通过这样的方式， 辅助中断器7的移动使另一个辅助中断器同时移动。
游标411的位置通过平行设置在蜗杆轴40上方的两个控制杆80a和 80b检测。各个控制杆80a、80b适于绕其枢轴销81a、81b枢转，这些销与 蜗杆轴40垂直并且设置在致动器1的两侧。将两个杠杆80a和80b连接到 一起的第一连接杆82允许这些杠杆沿同一方向同时旋转。
因此，与导向边缘800a、801a、802a、800b、801b和802b相接合(以 强制导向方式)的游标411使得杠杆80a和80b根据其在蜗杆轴40上的位 置进行枢转运动。
如图所示，带有叉形部分50的杠杆5有利地由两个相同的金属板500 制成，所述金属板彼此平行设置并借助于几个间隔柱501彼此固定，这些 板刚性地固定在驱动轴6上。两个金属板500之间的距离稍大于游码螺母 41的高度。各个板500具有与倾斜边缘500b和500c接续的平直槽500a。 槽500a的宽度稍大于导向指形件410的直径。
蜗杆轴40的旋转运动被转换为游码螺母41和导向指形件410的直线 (平移)运动，该导向指形件通过形成在基座20和支架21中的槽210(平 行于蜗杆轴40)导向。槽500a借助于指形件410将螺母41的直线运动转 换为驱动轴6的转动。如果已经到达预定位置中的一个，则倾斜边缘500b 和500c中断运动的传递，并且它们配合缸体9a和9b将驱动轴6保持在那 个位置。
根据致动器1的运行阶段，杠杆5通过导向指形件410转动，或者通 过位于其一端的一个终点止动件9a或9b以及与位于其另一端的倾斜边缘 500b和500c相互作用的导向指形件410保持不动。带有叉形部分50的杠 杆5的转动角取决于平直槽500a相对于蜗杆轴40的长度和径向位置。在 所示方案中，该角度为90°。
致动器1及其关联断路器的运行阶段表示如下：
- 阶段1：开启位置“O”的结束(图3A所示)；
- 阶段2：起动阶段，即电动机3的转动的开始并且驱动轴6处于开启 位置“O”(如图3B所示)；
- 阶段3：位移阶段，驱动轴6转动以及一个或多个高压活动主触点关 联移动(如图3C所示)；
- 阶段4：结束(run-off)阶段，即运动的最后部分，其中电动机3转 动，但是驱动轴6静止地位于关闭位置“I”(如图3D所示)；以及
- 阶段5：关闭位置“I”的结束(如图3E所示)。
上述运行阶段可以双向进行，即从“O”到“I”和从“I”到“O”。
阶段1：杠杆5及其叉形部分50被终点止动件9b和导向指形件410 阻挡。控制杆80a、80b和辅助中断器7处于“O”位置。电动机3没有通 电。杠杆5被与倾斜边缘500c接触的终点止动件9b和导向指形件410阻 挡。
阶段2：向电动机3施加电压，因此该电动机使蜗杆轴40上的游码螺 母41朝向“I”位置移动。杠杆5仍旧被终点止动件9b和导向指形件410 阻挡，但是该导向指形件目前沿倾斜边缘500c移动。该驱动轴6保持静止， 并且相对于轴6固定的高压触点保持开启。螺母41使控制杆80b朝向中间 位置枢转。因此，由于第一连接杆82提供的直接连接，控制杆80a同时也 沿同一方向旋转。在该阶段2期间，游标411移进平直部分802b然后移进 弯曲部分801b，并且控制杆80a和80b沿顺时针方向转动。辅助中断器7 置于其中间位置。然后以如下所述方式释放机械制动器11。
阶段3：游标411已经到达平直部分800b，同时导向指形件410到达 杠杆5的平直槽500a。导向指形件410在叉形杆5的平直槽500a中滑动。 因此该杠杆转动，并且这也转动驱动轴6。然后高压活动主触点HV朝向关 闭位置移动。控制杆80a和80b保持在中间位置，也就是说，导向边缘800a 和800b相互面对并在蜗杆轴40上方与其对齐，同时游标411从一个杆80b 的导向边缘800b继续移到另一个杆80a的导向边缘800a。辅助中断器7 保持在其中间位置。
阶段4：杠杆5及其叉形部分50被终点止动件9b和导向指形件410 阻挡，该导向指形件抵靠倾斜边缘500b滑动。由驱动轴6驱动的主高压触 点HV到达其关闭位置。在同一时间段中，游标411进入导向边缘800a的 弯曲位置801a中，并且杠杆80a朝向“I”位置移动。依靠第一连接杆82 形成的连接，杆80b沿相同的方向转动。因此，辅助中断器7中第一个辅 助中断器的活动触点通过第二连接杆83移动并到达“I”位置。因此，电 动机电源被切断，并且按照如下详细说明的方式驱动机械制动器，从而制 动并阻止轴43的转动以及齿轮传动装置4和电动机30的转动。游标411 停止在导向边缘802a中。
阶段5：电动机3和齿轮传动装置4完全停止。已经到达最终位置。杠 杆5及其叉形部分50被终点止动件9a和导向指形件410阻挡，该导向指 形件与倾斜边缘500b接合。在该阶段5中，游标411接合在靠近枢轴销81a 的导向边缘800的平直部分802a中。在游标411与弯曲位置802a接合期 间，机械制动器11运行，并且辅助中断器7处于“I”位置。
在所有运行阶段1、2、3、4和5期间，通过两个控制杆80a和80b中 的至少一个对游标411进行的导向得以保持。另外，由于通过连接杆82在 两个杆80a和80b之间的连接，两个杆80a和80b的位置始终受到游码螺 母41的位置的控制，因此控制高压活动触点HV的位置。
如上所述，附图所示的致动器包括机械制动器11，该制动器由螺旋弹 簧110构成。弹簧110作用在其所缠绕装配的轴43上。轴43是齿轮传动 装置4的一个部件，其通过小齿轮130与齿轮42直接啮合。由制动器11 产生的制动转矩小于由电动机3产生的电动机转矩。典型地，该制动转矩 相当于电动机转矩的大约10％的值。只要没有外力施加到弹簧110的一端 110a，制动器11就处于制动状态。在松弛位置时弹簧110的匝圈的内径稍 小于轴43的外径，或者稍小于套在轴43上的中间套筒431的直径(见图4)。 典型地，螺旋弹簧110的内径比轴43的外径或套在其上的套筒431的直径 小1％到5％。因此支撑轴43可由整块、即一体制成的轴、由带有套筒431 的轴43的组件、或由套在其上的多个部件构成。
在所示实施例中，每一端110a和110b在形成于主支架21中的槽211a、 211b中被引导。
主支架21通过这样的方式反作用于制动力，以将弹簧的匝圈打开并停 止夹持。因此制动力通过打开螺旋弹簧110所需的力来确定。弹簧110和 轴43之间或弹簧110和套筒431之间的摩擦系数不损害制动力。这具有下 列优点：即制动力保持稳定，并且不受外部条件的影响，外部条件例如为 灰尘、霜冻、露水或污染……。可以有利地确定轴43或套筒431的材料选 择，以获得低摩擦。弹簧围绕中间套筒431的装配及其端部110a和110b 在支架21的槽211a和211b中的接合能够获得在沿轴43的两个转动方向 上不由其自身而接合的制动。
在一个实施例中，该制动器不通过致动器1控制装置运行。因此制动 器11以恒定方式作用于轴43上。该实施例具有如下优点，即利用简单廉 价的设备有效地减少停止电动机和驱动齿轮所需的时间。
在另一个实施例中，该制动器通过致动器1控制装置运行。因此其根 据致动器1的运行阶段进行驱动或释放。该实施例具有如下优点，即需要 较少能量，并且由于磨损造成的制动器损耗较小。因此，在其它实施例中， 为了运行制动器11，设置滑块84，该滑块通过控制杆80a以直线运动方式 运动。因此，在阶段4中，当游标411到达其在导向边缘的弯曲部分801a 中运动的末尾时，转动杠杆80a沿方向(b)移动滑块84。弹簧110的一个 自由端110a和110b抵靠在一个槽211a或211b上。至于为哪个自由端则取 决于电动机的转动方向。因此，弹簧110在其一端打开并且将制动力限制 为打开弹簧110的力。
为了在阶段2中释放制动器11，当游标朝向边缘800a在导向边缘801a 中移动时，滑块84沿与方向(b)相反的方向(a)移动并接合于弹簧110 的自由端110a，从而使之在形成于支架中的槽211a中移动，其中自由端 110a容纳于支架中的槽211a中。另一个自由端110b在另一个槽211b中保 持静止，该槽也形成于支架21中并平行于槽211a。因此，弹簧110的匝圈 的直径扩大，并释放机械制动器11。滑块84直线运动的位移通过控制杆 80a的转动控制(参见图5)。
两个杆80a和80b之间通过连接杆82的连接以及滑块84和杠杆80a 之间的连接是这样的，以致于：
- 滑块84沿方向(b)移动，如果游标411接近两个终点位置中的一 个并且位于一个弯曲导向边缘801a或801b中，也就是说，如果在驱动轴6 的两个预定位置之外，则该制动器起动；并且
- 滑块84沿与方向(b)相反的方向(a)移动，如果游标411位于一 个平直导向边缘800a或800b上，也就是说，处于驱动轴6的两个预定位 置之间，则该制动器释放。
所示实施例中的致动器1包括第二辅助中断器10。第二辅助中断器10 的活动触点经由第三连接杆100与第一辅助中断器7的活动触点相连接。 因此，中断器7的活动触点的位移使得辅助中断器10的活动触点同时产生 位移。
更确切地说，在具有本发明的致动器1的设备是高压或中压断路器的 情况下，辅助中断器10表示在游标411到达枢转杠杆的弯曲部分801b之 前断路器处于“O”转换状态(参见图3A和3B)。就在游标411到达平直 部分800b之前，使辅助中断器的活动触点偏移为“中间”转换状态，并且 保持在那个位置，而游标411移入平直部分800b和800a(参见图3C)。当 游标411到达弯曲区域801a时，辅助中断器10的活动触点与辅助中断器7 的活动触点同时偏移，因此表示断路器的“I”转换状态(参见图3D)。
导向边缘的第二平直部分802a、802b与弯曲部分801a或801b接续。 一旦电动机的电源被处于其切换位置的辅助中断器7切断，第二平直部分 802a或802b的长度能够使得在其内部滑动的游标411在不需要杠杆80a 和80b枢转的情况下停止。
以上描述的致动器特别适于高压或中压断路器的控制：转动驱动轴6 可以操作高压或中压活动主触点HV或MV。