CN101145453A - 用于电气设备的触点装置以及装备该装置的电气设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气设备的触点装置，该装置包括至少一个第一和至少一个第二导电元件(2、3)，所述导电元件安装成可以相对于彼此在闭合位置和打开位置之间移动，其中在闭合位置，所述两个元件电接触且能让电流流过，而在打开位置，所述两个元件分开且阻止电流流过。该装置的特征在于，所述第一导电元件包括至少第一对触点(2a、2b)，所述触点(2a、2b)被至少一个第一导电分支(4)彼此分开，所述第二导电元件(3)包括至少第二对触点(3a、3b)，所述触点(3a、3b)被至少一个第二导电分支(5)彼此分开，所述第一和第二导电元件(2、3)相对于彼此这样安装：在闭合位置，第一对触点(2a、2b)与第二对触点(3a、3b)发生接触，因此形成第一和第二触点区域(6、7)，所述第一分支(4)然后基本上面对第二分支(5)，使得在所述装置中流动的电流I在第一和第二导电元件(2、3)之间分开并且在第一和第二分支(4、5)内沿着相同方向流动。

Description

用于电气设备的触点装置以及装备该装置的电气设备

技术领域

本发明涉及电气设备的一般技术领域，特别涉及诸如开关的开关装置。

背景技术

电气设备诸如开关、接触器等，通常包括一对导电元件，其能够占据打开位置或者是闭合位置，在打开位置，它们彼此分开且阻止电流流过，在闭合位置，它们能让电流流过。在闭合位置，导电元件彼此在触点区域高度(level)彼此电接触。在该触点区域内导电元件之间的接触压力由接触压力弹簧来提供。当高电流，例如短路电流流经这些触点元件时，电流路径在触点区域形成局部环路，该环路的效果能产生力，该力倾向于将导电元件相对于彼此排斥。触点区域的这种排斥现象，虽然得到承认并且甚至在某些时候是断路器类短路保护装置所追求的，因为其有利于形成电弧并且将这种电弧从触点区域偏移，但是确实对诸如开关或者接触器这些并非设计为中断高短路电流的装置带来了特别的麻烦。相反，在开关中，当电流增大时，导电元件之间的接触压力必须保持，以防止这些元件从彼此移开。这种排斥现象实际上引起了导电元件的很大程度变劣，并且因此损害开关装置设备的操作，设备的持续服务无法得到保证。非常高的电流甚至具有更为严重的后果，诸如触点装置爆炸，因此增大了失火的危险。

于此同时，开关(或者接触器)是带有动态操作的设备，即其必须能在存在电流的情况下闭合和打开。特别是，开关必须能在高短路故障电流时闭合而在额定电流时打开，或者甚至在开关与差动保护装置关联时，在故障电流高达例如额定电流的14倍的时候打开。触点构造因此必须不与存在电流的情况下的这种操作动特性相抵触。

为了改善这些不足，已知的装置通常使用强力接触压力弹簧，其能够产生充分的接触压力来抵消局部环路的排斥效应。然而，该方案确实存在需要笨重弹簧的缺点，这并不总是与目前不断增长的要求所关心的操作装置小型化的需求相适应。另外，这种设备还必须包括足够强力的机构来促动接触压力弹簧，并且足够耐用以承受闭合位置的应力。在这些条件下，非常难实施该装置的断路和打开。但是“断路”功能，或者远程或者不是这样，确实构成电气开关装置领域并且特别是与差动保护装置相关联的开关类设备领域不断增长的需求，使得在存在故障电流时，差动保护装置让开关打开。

还已知通过布置导电元件，使得他们形成夹子来利用电流产生的力抵消触点区域内的排斥力。静态导电元件因此包括两条平行臂，每一条带有触点，并且可动触点能在分开这两条臂的空间内移动，因此在闭合位置，导电元件由于流过两条臂的电流产生的力而夹在两条臂之间。该配置得益于在从触点区域隔开一定距离的导体内流动的电流的效应，以抵消触点的排斥效应。

虽然如此，基于这种原理的触点装置还存在几个不可忽视的缺点。首先，在这些构造中，接触压力在垂直于可动触点移动方向的平面内导向。这意味着电流越高，接触压力越高，因此触点上的摩擦越大，这让设备的闭合和打开变难。利用这种构造，实际上存在设备由于以下事实而不能完全闭合这样不可忽视的危险：从导电元件之间建立接触时刻起，夹持效应产生并且通过摩擦反抗可动导电元件的移动。不完全闭合是不希望的，因为其因此显著过热并且可能损坏触点。其还削弱该装置承受故障电流的能力。而且，这种装置受到咬粘(seizure)影响。另外，在闭合和打开时补偿摩擦所需的能量仍然要求更难断路的强力机构。这就是为什么夹持构造通常用在那些不包含断路功能的开关中。

发明内容

本发明解决了这些问题并且提出了用于电气设备的触点装置，其能够承受高电流，诸如断路电流，而不会打开；其结构和机构也不笨重，能够例如远程断路，所述装置具有高的闭合容量和特别可靠的操作，而且只需要较少数目的部件来操作；还提出了包括该装置的电气设备。

为此，本发明的一个目标是提供电气设备的触点装置，其包括至少一个第一和至少一个第二导电元件，该元件安装成可以相对于彼此在闭合位置和打开位置之间移动，其中在闭合位置，两个元件电接触且能让电流流过，而在打开位置，两个元件分开且阻止电流流过。该装置的特征在于，第一导电元件包括至少第一对触点，所述触点被至少一个第一导电分支彼此分开；第二导电元件包括至少第二对触点，所述触点被至少一个第二导电分支彼此分开，所述第一和第二导电元件相对于彼此这样安装：在闭合位置，第一对触点与第二对触点接触，因此形成第一和第二触点区域，第一分支然后基本上面对第二分支，使得在该装置中流动的电流在第一和第二导电元件之间分开，并且沿着相同方向在第一和第二分支中流动。

根据特别特征，成对触点之间的平均距离是L，面对的第一和第二分支之间的平均距离是d，而比值L/d大于2。

优选比值L/d大于3。

根据特别特征，第一和第二分支以基本上彼此平行的方式延伸。

根据特别特征，第一和第二分支以基本上平直方式延伸。

根据另一特征，该装置包括机构，其包括驱动部件，该部件在闭合位置在两对触点之间提供充分的接触压力。

具有优势的是，接触压力施加在导电元件的运动平面上。

具有优势的是，接触压力在导电元件的运动方向上导向。

根据特别特征，驱动部件包括第一挠性器件。

根据另一特征，该机构是可断路的。

根据特别特征，上述导电元件相对于彼此这样安装：当发生触点打开时，两个触点区域其中之一，称为第一触点区域，首先打开。

根据特别特征，第一触点区域较之第二触点区域位置更靠近所述机构。

根据特别特征，第一导电元件是静态的，而第二导电元件是可动的。

根据特别特征，第二导电元件安装成可旋转运动。

根据另一实施例，第二导电元件安装成可以平动。

根据特别特征，该装置包括至少一个电流输入器件，其电连接到第二导电元件，从而基本上与后者形成U形，使得电流在U形的两臂内沿着相反方向流动。

根据另一特征，该装置包括停止件，其布置成限制电流输入器件因电磁力效应而缩回。

根据另一特征，电流输入器件和第二导电元件相对于彼此可动。

根据另一特征，电流输入器件由诸如编织带的挠性连接器形成。

根据另一特征，所述机构包括摆杆类型的促动器件，其支撑第二导电元件并且通过第二挠性器件机械地连接到后者，所述挠性器件的尺寸延缓闭合时，由促动器件引起的第二导电元件载荷消除。

根据特别特征，第二挠性器件包括弹簧片。

根据另一特征，促动器件包括至少一个承载表面，所述可动导电元件在触点打开位置时压靠该表面。

具有优势的是，促动器件的承载表面相对于可动导电元件的承载表面倾斜，使得位置离所述机构更远的导电元件的触点首先接触而最后分开。

根据另一特征，可动导电元件包括固紧销，其布置成将所述可动导电元件保持在促动器件内设置的壳体内。

根据另一特征，根据本发明的触点装置包括独立于操作的闭合装置，后者装置设计成连续地保证触点以高速发生接触并且设计成减少两对触点发生接触之间的时间。

由于该带有独立闭合的装置，两个触点发生接触之间的迟滞得以减少，使得电流到达过高的值以前，电磁吸引力尽可能快地发生。

本发明进一步的目标是提供一种带有动态操作的电气设备，诸如开关、接触器等，该设备包括触点装置，该装置单独或者相结合地包括上述特征。

附图说明

本发明的其他优势和特征从下面的详细说明中将变的更为清楚明显，该说明参照了仅作为示例给出的附图，其中：

图1是根据现有技术的触点装置的局部侧视图；

图2是根据现有技术的另一种触点装置的局部侧视图；

图3是根据本发明、处于闭合位置的触点装置的局部侧视图；

图4类似于前一幅图，但该装置处于触点打开位置；

图5是根据本发明另一实施例、处于闭合位置的触点装置的触点元件的局部侧视图；

图6是根据本发明优选实施例、处于闭合位置的触点装置的局部透视图；

图7是前一幅图的侧视图；

图8是局部透视图，仅图示了图6和7中的装置的可动部件；

图9是根据图8的触点装置的促动器件的局部透视图；和

图10是图8触点装置的可动触点元件的局部透视图。

具体实施方式

在图1中，根据现有技术的触点装置包括处于闭合位置的静态触点元件2’和可动触点元件3’，这两个元件存在电接触，从而能让电流流过。接触压力弹簧10’保证触点区域6’内导电元件2’、3’之间的接触压力。接触压力弹簧10’尺寸不仅让触点区域6’内流过的额定电流所产生的温升最小，而且抵抗导电元件中流过的电流产生的排斥力f’。这种触点装置频繁用在电气保护设备中，诸如断路器中，因为其能利用触点区域6’内的电磁排斥力f’的优势，该力有利于在发生短路时高速打开触点元件2’、3’，并且因此切断电流。这种构造因此良好地适合具有高切断能力的设备，诸如断路器，但是不能良好地适合在短路情况下不必打开的开关，因为它们不具有任何短路电流保护功能。

在图2中，表示了根据现有技术的另一种触点装置。根据该实施例，触点装置包括：夹子2”，其由包括两条平行臂2a”、2b”的静态导电元件形成，每条臂支撑触点2c”；和可动导电元件3”，其包括两个触点，它们设计成与夹子2”的触点2c”结合操作，从而形成两个触点区域6”，所述可动导电元件3”能在分开两条臂2a”、2b”的空间内移动，使得在闭合位置时，可动导电元件3”因为流过两条臂2a”、2b”的电流产生的吸引力的作用而夹在两条臂2a”、2b”之间。虽然这种构造通常在短路电流耐受性方面得到良好的结果，但是其几乎不与断路功能相容。

在图3和4中，根据本发明的触点装置1包括第一和第二导电元件2、3，它们安装成在打开位置和闭合位置之间相对于彼此可以移动。第一导电元件间是静态的，而第二导电元件3是可动的。第一导电元件2包括第一对触点2a、2b，所述触点2a、2b被第一导电分支4彼此分开。第二导电元件3包括第二对触点3a、3b，所述触点3a、3b被第二导电分支5彼此分开。导电元件2、3相对于彼此安装在该装置内，使得在闭合位置时，第一对触点2a、2b与第二对触点3a、3b接触，因此形成第一和第二触点区域6、7，第一和第二分支4、5然后基本上彼此面对，使得流过该装置的电流I在两个导电元件2、3之间分成两路电流I/2，并且沿着相同的方向S在第一和第二分支4、5中流动。

沿着相同方向S在两个分支中流动的电流在两个分支上产生相互吸引力f1，因此增大了两对触点2a、2b和3a、3b之间的接触压力。当电流增大时，这些力因此抵抗触点区域6、7内的排斥力。因此较之已知装置，在闭合位置时，闭合的开关对于高电流值(短路)的耐受性得到改善。而且，由于电流分入两个分支4、5内并且位于两个触点区域6、7内，所以触点热量升高也具有优势地减小一半。

在所述实施例中，第一和第二分支4、5以基本上平行和平直的方式延伸。这样能更好的利用两个分支4、5相互吸引力。

如果成对触点之间的平均(mean)距离是L，且面对的分支4、5之间的平均距离是d，则比值L/d将大于2，更优选大于3。这里，距离d指代分支之间的平均距离，更精确地说是平均电流线路之间的距离。

根据图5中表示的替代实施例，两个分支呈现非平直的形状。在这种情况下，测量触点之间的距离将要考虑分支的平均延伸线。

如图6、7和8中所示，触点装置1包括机构8，其能被手柄19促动，且包括驱动器件9，在闭合位置时，该驱动器件在机械上保证一方面为触点2a、2b，另一方面为3a、3b的两对触点之间充分的接触压力F。接触压力F具有优势地足够弱，从而在额定电流下将发热限制到符合标准的值。因此接触压力包括由驱动器件9产生的接触压力F所带来的纯机械分量，和由分支4、5的相互吸引力产生的一部分电磁来源。

机构8具有优势地可以断开，例如被集成在设备内或者不集成的(差动断路装置)断开装置所切断，或者被分流器或者欠压释放器类型的远程断路装置所断开。

接触压力F施加在导电元件2、3的运动平面上，并且沿着导电元件的运动方向导向。驱动器件9包括弹簧形式的第一挠性器件10。

根据本发明的装置因此较之现有技术中的装置，特别是图2中表示的夹子类型的装置，在闭合和打开时对咬粘(seizure)和摩擦较为不敏感，这让装置不完全闭合的风险受到限制。而且，通过限制纯机械来源的接触压力，根据本发明的装置的操作可以具有集成或者远程“断路”功能，较之现有技术而言，断开该机构的能量比较低。

导电元件2、3相对于彼此布置，使得当发生打开动作时，两个触点区域6、7其中之一，称为第一触点区域6先打开。然后电弧形成在第二触点区域7的高度。第一触点区域6位置比第二触点区域7更靠近机构8。

这种配置能保证打开装置1时产生的电弧沿着相反于该机构的方向被迅速驱散。在实际中必须避免电弧在触点高度停滞，并且必须防止电弧进入该机构，从而不会对后者造成损害和/或污染。

在图中所示的实施例中，第二导电元件3安装成可以旋转移动。

但是安装成可平动的第二导电元件3可以组成可预见的替代实施例。

该装置具有优势地包括至少一个电流输入器件11，其电连接到第二可动导电元件3，所述电流输入器件11相对于第二导电元件3布置，从而与后者基本上形成U形，使得电流沿着相反方向在U形的两条臂中流动。

这种特别的配置在接触应力方面发挥作用，因为流动的电流在电流输入器件11和在第二可动导电元件3内形成环路，感生出电磁力f2，该力倾向于将第二可动导电元件3与第一静态导电元件2保持接触。电磁力f1和f2因此叠加到彼此之上，以抵消触点区域6、7内的排斥作用。由于这种配置，触点装置1的整体尺寸可以具有优势地减小，特别是电流输入器件11和第二导电元件3之间的U形配置可以减小，意味着触点之间实现必要效果的必要长度L可以减小。

电流输入器件11和第二导电元件3可以相对于彼此移动。电流输入器件11由编织带类型的挠性连接器12形成。

以特别具有优势的方式，该装置包括停止件(未示出)，其布置成防止电流输入器件11由于电磁力f2的作用而缩回。编织带缩回在实际中能减弱电磁力f2的强度，并且减小第一和第二导电元件2、3的相互吸引力。

机构8包括摆杆类型的促动器件13，其支撑第二导电元件3并且通过第二挠性器件14(图7和8)机械地连接到后者，该挠性器件14的尺寸延缓了促动器件13在触点接触后的缩回，并且因此延缓了闭合时由促动器件13造成的第二导电元件3的载荷清除。该第二挠性器件由弹簧片15形成。

存在第二挠性器件具有优势地使得在短路时操作装置的闭合容量(making capacity)增大。

短路闭合容量表征该装置建立短路电流的能力。存在促动器件13可以感生出延迟“回弹”，即触点接触后促动器件13的缩回，这种缩回导致第二导电元件3的载荷清除，并且形成电弧，该电弧能对触点造成过度的损害，甚至会毁掉该装置。通过增大闭合时促动器件13的行程，弹簧片15延缓了载荷清除并且因此让电磁力增大，而触点2a、2b和3a、3b还处于就位。在将要发生载荷清除的时刻，电磁力足够保持第二导电元件3压靠第一导电元件并且抵消载荷清除。根据本发明的操作装置因此较之现有技术中的装置具有更高的闭合容量。

机构8进一步包括，如图7所示，独立于操作20的闭合装置，其布置成使得触点2a、3a和2b、3b碰到一起之间的时间延迟最小，并且防止触点闭合速度联系到手柄19的操作速度。独立于操作20的闭合装置具有优势地包括闭合棘轮(ratchet)21，其能够与基本上互补形状的触点表面22结合操作，该触点表面22布置在促动器件13上，使得当闭合棘轮21接触所述触点表面22时，其利用摩擦阻止促动器件13移动，直到闭合时驱动器件9存储的能量足以克服该摩擦为止。促动器件13然后释放并且以高速移动到它们的闭合位置，与它们一起驱动第二导电元件3。

通过这种独立于操作20的闭合装置，触点3a、3b各自达到接触之间消耗的时间间隔具有优势地减小，并且相互吸引力迅速建立。

如图9所示，促动器件13具有优势地包括至少一个承载表面16，在打开位置或者当成对触点2a、2b和3a、3b不再接触的时候，第二可动导电元件3通过其自身承载表面17压靠这些承载表面16。承载表面16具有优势地倾斜，使得远离机构8的触点元件3的触点3b首先发生接触而最后分开。

第二导电元件3具有优势地包括固紧销18，其布置成让所述可动导电元件3保持在促动器件13内设置的壳体内。第二导电元件3具有优势地可动地安装在该壳体内，抵抗弹簧片15的偏压力。

本发明适用于包括触点装置、带有动态操作的任何电子设备中，所述触点装置让电气装备，诸如开关或者接触器通电或者断电，这种设备能建立短路类型的故障电流。

因此根据本发明实现了触点装置，其能够耐受高电流，诸如短路电流，而不会打开，该装置存在触点构造和小尺寸的机构，存在特别可靠的闭合和打开操作，并且能远程断路。

根据本发明的装置只需要数量减少的部件来实施，并且存在能配合到大量机构上的触点构造。

由于存在第二弹簧导致的这些特征，该装置较之现有技术的装置而言，具有高闭合容量。

本发明当然不以任何方式限制到这里所述和所示的实施例，这些实施例仅为了示例的目的而给出。

因此，例如可以预见另一种实施例，其中每个导电元件可以包括几个分支，每个分支包括几个触点。类似地，导电元件的数目也可以大于2。

相反，本发明延伸到包括所述器件的全部技术等同物以及它们的组合，只要后者是根据本发明的精神实现的即可。

Claims (23)

1.一种电气设备的触点装置，包括：至少一个第一和至少一个第二导电元件，所述导电元件安装成可以相对于彼此在闭合位置和打开位置之间移动，其中在闭合位置，所述两个元件电接触且能让电流流过，而在打开位置，所述两个元件分开且阻止电流流过，所述第一导电元件包括至少第一对触点(2a、2b)，所述触点(2a、2b)被至少一个第一导电分支(4)彼此分开，所述第二导电元件(3)包括至少第二对触点(3a、3b)，所述触点(3a、3b)被至少一个第二导电分支(5)彼此分开，所述第一和第二导电元件(2、3)相对于彼此这样安装：在闭合位置，第一对触点(2a、2b)与第二对触点(3a、3b)发生接触，因此形成第一和第二触点区域(6、7)，所述第一分支(4)然后基本上面对第二分支(5)，使得在所述装置中流动的电流I在第一和第二导电元件(2、3)之间分开并且在第一和第二分支(4、5)内沿着相同方向流动，

其特征在于，该装置包括机构(8)，该机构包括驱动部件(9)，在闭合位置，该驱动部件能在成对触点((2a、2b)和(3a、3b))之间机械地提供充分的接触压力，所述机构(20)包括摆杆类型的促动器件(13)，该促动器件支撑所述第二导电元件(3)并且通过挠性器件(14)机械地连接到后者，所述挠性器件，所述挠性器件的确定尺寸以延缓闭合时由促动器件(13)引起的第二导电元件(3)载荷消除。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述挠性器件(14)包括弹簧片(15)。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述促动器件(13)包括至少一个承载表面(16)，在所述触点(3、4)的打开位置，可动导电元件(3)通过至少一个承载表面(17)压靠上述承载表面(16)。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，促动器件(13)的承载表面(16)相对于可动导电元件(3)的承载表面(17)倾斜，使得位置离所述机构(8)更远的导电元件(3)的触点(3b)首先发生接触而最后分开。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，可动导电元件(3)包括固紧销(18)，其布置成将所述可动导电元件(3)保持在所述促动器件(13)内设置的壳体内。

6.权利要求1至5任一项所述的装置，其特征在于，成对触点((2a、2b)和(3a、3b))之间的平均距离是L，面对的第一和第二分支(4、5)之间的平均距离是d，而比值L/d大于2。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述比值L/d大于3。

8.如前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，第一和第二分支(4、5)以基本上彼此平行的方式延伸。

9.如前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，第一和第二分支(4、5)以基本上平直方式延伸。

10.如前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，接触压力施加在导电元件(2、3)的运动平面内。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，接触压力在导电元件(2、3)的运动方向上引导。

12.如权利要求1至11任一项所述的装置，其特征在于，所述机构(8)是可断路的。

13.如权利要求1至12任一项所述的装置，其特征在于，上述导电元件(2、3)相对于彼此这样安装：当发生触点打开时，两个触点区域(6、7)其中之一，称为第一触点区域(6)，首先打开。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，第一触点区域(6)较之第二触点区域(7)位置更靠近所述机构(8)。

15.如前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，第一导电元件(2)是静态的，而第二导电元件(3)是可动的。

16.如前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，第二导电元件(3)安装成可以旋转运动。

17.如权利要求1至15任一项所述的装置，其特征在于，第二导电元件(3)安装成可以平动。

18.如前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，该装置包括至少一个电流输入器件(11)，其电连接到第二导电元件(3)，从而与后者基本上形成U形，使得电流在该U形两臂中沿着相反的方向流动。

19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述装置包括停止件，其布置成限制所述电流输入器件(11)因电磁力(f2)的效应而缩回。

20.如权利要求18或者19所述的装置，其特征在于，所述电流输入器件(11)和第二导电元件(3)相对于彼此可动。

21.如权利要求18至20任一项所述的装置，其特征在于，所述电流输入器件(11)由诸如编织带的挠性导体形成。

22.如前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，该装置包括独立于操作(20)的闭合装置，该闭合装置设计成连续保证触点((2a、3a)和(3a、3b))以高速发生接触。

23.一种根据权利要求22的电气设备，其特征在于，该设备是开关或者接触器。

Images