CN102592904A - 断路器极 - Google Patents

Abstract

一种断路器极(10)，其包括用于致动中断器(26)的致动器(31)。该致动器(31)具有开口(33)，该开口围绕断路器(10)的纵向轴线(L)。待要由中断器(26)接通和断开的电气路径(56)延伸穿过该致动器(31)的轴向开口(33)。

Description

断路器极

技术领域

本发明涉及磁性致动器领域。具体来说，本发明涉及断路器极和中压断路器。

背景技术

一般来说，断路器或开关装置针对每相电流都包括有用于接通和断开的断路器极。这种断路器极可包括两个触头，这两个触头通过驱动器或致动器而被移动或推动到一起，从而形成用于闭合断路器极的电触头。这些触头相互分离开，从而断开上述电触头，以便断开断路器极。这两个触头形成断路器极的中断器，其例如是真空中断器。

在尝试设计紧凑的(中压)开关装置的过程中，通常遇到的障碍是，(真空)中断器正下方的空间将是适合驱动器的机械连接以及连接到中断器(活动的)触头的电缆的导通的理想空间。在大多数设计中，磁性驱动器直接地连接到中断器下方，而电流路径弯折到一边，这样造成的结果是开关装置体积变大、电流路径变长，从而带来更大的欧姆损耗。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种紧凑的断路器极。

该目的通过独立权利要求的主题来实现。通过从属权利要求可以了解其他的示例性实施例。

本发明的第一个方面涉及一种断路器极。

根据本发明的实施例，断路器极包括用于接通和断开电气路径的中断器。该中断器可以包括第一电触头和第二电触头，它们可以相对于彼此沿断路器的纵向轴线移动。该中断器可以是真空中断器或者可以包括真空中断器。

该中断器的触头可以是电气路径的一部分。电气路径还可以包括用于将该断路器极连接到断路器的线路，或者用于将该断路器极连接到待要由断路器极中断的电缆的线路。

根据本发明的实施例，断路器极包括用于致动中断器的致动器，该致动器例如通过使第一电触头和第二电触头相对于彼此沿纵向轴线而致动中断器。该致动器可包括力传递元件，力传递元件机械连接到致动器和中断器的电触头。致动器可以是磁性驱动器或者可以包括磁性驱动器。

根据本发明的实施例，致动器具有围绕纵向轴线的(轴向)开口。电气路径延伸穿过该轴向开口。

因此，完整的电气路径设置在(中心)纵向轴线附近，并且可以减小断路器极沿径向方向的延伸，这是因为断路器极的导体不必被引导远离中心轴线。

(真空)中断器和致动器(例如磁性驱动器)可以设置成轴向对称。磁性驱动器在其中心部可以是中空的。中压电缆或线路可以穿过该中心部连接到真空中断器的一个终端。利用这种结构，断路器极可以集成到电缆中，形成极为紧凑的中压切换和中断单元。

根据本发明的实施例，电气路径包括用于将电缆电连接到断路器极的线路，该线路延伸穿过致动器的开口。在这种情况下，致动器内的开口仅容纳该线路(例如导体及其绝缘体)，该开口相对于整个致动器可以很小。

根据本发明的实施例，致动器包括磁性驱动器，该磁性驱动器具有位于铁芯中的线圈，所述铁芯用于吸引活动板。来自活动板的力可以通过延伸穿过开口的元件而传递到中断器。不仅电流而且用于移动中断器触头的力也通过该开口传递。

根据本发明的实施例，力传递元件是围绕线路的管。当活动板位于铁芯的一侧而中断器位于铁芯的另一侧，即当致动器和中断器沿纵向轴线依序设置时，可以是这种情形。第一线路的导体、第一线路的绝缘层和该管可以沿径向延伸穿过致动器的开口。

线圈、铁芯、活动板可以轴向对称和/或所有部件可具有(轴向)开口，电气路径特别是第一线路和力传递元件延伸穿过该开口。

根据本发明的实施例，力传递元件是中断器的第一电触头。当中断器至少部分设置在致动器的中空中心部时，可以是这种情形。

根据本发明的实施例，断路器包括用于在中断器(的第一电触头)和第一线路之间实现电连接的接触系统，其中，第一线路用于将中断器与待要由断路器极中断的电缆相连，同时，第一电触头和第一线路沿纵向轴线相对于彼此移动。接触系统可以设置在中断器和致动器之间，或者可以设置在致动器的与中断器相反的那一侧。接触系统可以(或者至少部分)呈旋转对称，以允许中断器相对于线路旋转而不丧失电接触。因此，接触系统可以通过中断器的纵向和旋转移动而提供连续的电接触。

根据本发明的实施例，接触系统可以包括位于第一导体端的串联触头，其中，该环位于机械连接到第二导体端的接触管的内部。第一导体端可以是断路器极的线路的导体端，而第二导体端可以是中断器的电触头的一部分。

根据本发明的实施例，中断器、接触系统和致动器沿轴向依序设置。这样可形成相对于径向而言紧凑的断路器极。布置方式可以是首先是中断器、其次是接触系统、然后是致动器沿纵向顺序对齐。还可以是首先是中断器、其次是致动器、然后是接触系统彼此顺序对齐。

根据本发明的实施例，中断器延伸(至少部分地)穿过致动器的开口。这可以使得断路器极在纵向上紧凑。

根据本发明的实施例，中断器相对于第一线路可绕纵向轴线旋转，其中，在第一旋转位置，断路器电连接到总线触头；在第二旋转位置，断路器电连接到接地触头。该触头可以与中断器的第二线路或者第二电触头相连。断路器极的几乎所有部件都可以相对于纵向轴线轴向对称，这样就形成轴向对称的断路器极，它可以相对于线路旋转。

用于形成触头例如电触头的终端或底脚的线路可以沿轴向延伸到第一部分内部、可以弯曲、并且可以沿径向延伸到第二部分内部，以使得当断路器旋转时，线路的端部在第一和第二旋转位置之间移动。

根据本发明的实施例，中断器刚性地连接到断路器极的外壳，该外壳可以相对于第一线路旋转。换言之，断路器可以整体旋转，以便在总线触头和接地触头之间切换。

根据本发明的实施例，中断器可以相对于断路器极的外壳旋转。在这种情况下，总线触头、接地触头和断路器可以具有用于隔离和屏蔽总线触头、接地触头和断路器的共用外壳。

本发明的另一个方面涉及中压断路器或中压开关装置，它具有上述和下述的断路器极。

只要技术上可行，哪怕没有明确提及，上述和下述的本发明实施例的组合都可以是断路器极和中压断路器的实施例。根据本发明的另一个实施例，磁性驱动器可以包含永磁体，在没有电流流过磁性驱动器的线圈时，该永磁体将极保持在闭合位置。为了断开极，磁性驱动器可以包含第二线圈或断开弹簧。

通过参照下述实施例，本发明的这些和其他方面将会更加清楚。

附图说明

下文中将参照附图示出的示例性实施例来更加详细地解释本发明的主题。

图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的穿过断路器极的纵向截面图。

图2示出了处于断开位置的图1的断路器极。

图3示意性地示出了根据本发明的另一个实施例的穿过断路器极的纵向截面图。

图4示意性地示出了根据本发明的又一个实施例的穿过断路器极的纵向截面图。

图5示意性地示出了根据本发明的再一个实施例的穿过断路器极的纵向截面图。

在附图标记列表中以概要的形式列出了附图中所用的参考标记及其含义。原则上，附图中相同的部件采用相同的附图标记来表示。

具体实施方式

图1示出了用于在第一线路12和第二线路14之间产生电接触的断路器极10。第一线路12包括由第一绝缘层20绝缘的第一导体16，第二线路14包括由第二绝缘层22绝缘的第二导体18。

第一线路12从下方进入断路器极10的外壳24(其可以是接地屏蔽件24)，并且第一线路12可以通过断路器极10的中断器26而与第二线路14连接或断开，其中，第二线路14从上方进入外壳24。中断器26包括电连接到第一导体16的第一电触头28和电连接到第二导体18的第二电触头30。中断器26是真空中断器26，并具有包含真空29的真空室27。

第二电触头30刚性地连接到断路器极24的外壳24，并且相对于外壳24不能移动。与之相反，第一触头28可以在外壳24中沿断路器极10的纵向轴线L在轴向A上移动。术语“下方”和“上方”可以理解为它们表示平行于轴向A的两个相反方向。

为了将第一触头28向第二触头30移动或推动，断路器10具有位于外壳24中的磁性驱动器31或致动器31。磁性驱动器31位于中断器26下方。磁性驱动器31包括铁芯32、线圈34和活动板36。当磁性驱动器31的线圈34被激励时，活动板36朝着铁芯32被吸引。致动器31以及尤其是其部件32、34、36相对于轴线L呈旋转对称并且包括围绕轴线L的开口33。第一线路12即导体16和绝缘层20延伸穿过开口33。

使用绝缘管38来传递磁性驱动器31的力，该绝缘管也可包括接触弹簧40。活动板36的移动通过绝缘管38传递到中断器26的第一触头28，其中，该绝缘管38延伸穿过开口33和接触弹簧40。换言之，致动器31具有中空的中心轴，从而允许第一线路12尤其是第一导体16和第一绝缘层20穿通致动器31(或者延伸穿过致动器31)，从而将第一线路12连接到中断器26。

如果需要断开弹簧(用于产生与线圈34的吸引力相反的力)，则该断开弹簧可以安装在磁性致动器的铁芯32和板36之间。

在图1所示的实施例中，接地屏蔽件24具有用于电屏蔽第一线路12的管状部42，其中，该第一线路12延伸穿过致动器31的开口33。因此，沿径向布置的导体16、绝缘层20、管状部42和绝缘管38相互围绕并且延伸穿过开口33。

接地屏蔽件的管状部42可以是用于第一线路12的接地外层42。第一线路12的第一绝缘层20和接地层42可延伸到断路器极10中，以便进一步减小相应开关板或开关装置的尺寸，或者实现更小面板(panel-less)的开关板。

断路器极10还包括接触系统44，该接触系统44将第二线路14的第一固定导体18(其刚性地连接到外壳24)电连接到真空中断器26的第一可动触头28。该接触系统包括螺旋形触头46和接触管48，其中，该螺旋形触头围绕第一导体16的圆柱形端部50，而接触管具有用于容纳螺旋形触头46的圆柱形内壁52。螺旋形触头46可以在端部50和/或内壁52上滑动。接触管48在下端机械连接到绝缘管38。接触管在上端机械连接到第一触头28。活动板36、绝缘管38、接触管48和第一触头28相互刚性地连接，从而在断路器极10中形成一活动系统54。活动系统54可以沿断路器10的轴向A移动。螺旋形触头46也可以沿轴向A移动，它可以是活动系统54的一部分。断路器极10的其他部件可以相互都刚性地连接。

断路器极10具有电气路径56，该电气路径包括第一导体16、接触系统44、中断器26和第二导体18。如果中断器26处于连接位置，则电气路径56的所有部件16、44、26、18都被中压激励。电气路径56的部件16、44、26、18都位于纵向轴线L附近并且相对于轴线L旋转对称。电气路径56的所有部件通过绝缘层20、22与断路器极10的周围环境绝缘。绝缘层22可以在外壳24的内部从第二导体18延伸至致动器31，并且可以围绕中断器26和接触系统44。

断路器极10可以是用于接通和断开中压相(例如三个相)的开关装置的一部分。第一和第二线路12、14可以是导通一个中压相的中压电缆的一部分。

图1示出了处于闭合位置(中断器26的电触头28、30相互接触)的断路器极，而图2示出了处于断开位置的图1的断路器极10。活动板36未被铁芯32吸引。例如，当没有电流流过线圈34时，活动板36和部件38、40、44、28会落下。

图3示出断路器极10的另一个实施例，它可以相对于第一线路12旋转。对于完整的面板功能，可能需要将该电缆或线路14断开或接地。这可以通过旋转断路器极10来完成。在第一位置(图3所示)，第二线路14与总线触头58电接触；在第二位置，第二线路14可以与接地触头60电接触。在所示位置，从下方引出的电缆12或第一线路12经真空中断器26连接到总线触头58。当断路器极10旋转180度至第二位置时，电缆12可以接地。

为了允许进行旋转，断路器极10的外壳24具有开口62，其中，第一线路12延伸穿过该开口62。第一线路12的接地层42并不与该外壳24连接。在图3的实施例中，使整个磁性致动器31、绝缘管38、接触弹簧40、接触系统44、整个中断器26和围绕中断器和致动器31的绝缘体旋转。从下方引出的第一线路12并不旋转。接触系统44可以允许这种相对移动。共用接地屏蔽件24在其下端敞开，以允许进行该旋转。换言之，第一线路12尤其是导体16、绝缘层20和接地层42可以相对于断路器极10的其它部件旋转。

在图4中示出了可以接地的断路器极10的另一个实施例。在该实施例中，使总线触头58和接地触头60包含在断路器极10的外壳24中。空闲区域64可以被密封并填充硅油以减小尺寸。断路器极10的外壳24不能旋转。这种旋转仅限于一部分内部元件，即部件36、38、40、46、48以及整个中断器26。中断器26可以分别被绝缘层66和接地层68绝缘/隔离。这种旋转通过滑动轴承70来实现，该轴承不允许任何沿轴向A的移动。

图5示出了断路器极10的一个实施例，其中，致动器31位于中断器26周围。这可以减小断路器极10的轴向长度。

致动器31的活动板36将它的力传递给沿径向延伸的板38′。在板38′的与中断器26相反的那一侧上设置有接触系统44，而在另一侧上设置有活动板36和接触弹簧40。图5示出“断路”位置或断开位置，其中，中断器触头28、30没有接触。在“接通”位置或闭合位置，接触弹簧产生力，该力按压触头28、30使其相互抵靠。在图5的实施例中，电触头28的底脚72是电气路径56的部件，并且是在致动器31的开口33内传递致动器31的力的部件。

尽管在附图和前述说明书中已经详细图示和描述了本发明，但是这些图示和描述都应当被理解为是诠释性或示例性的，而并非是限制性的；本发明并不局限于这里所公开的实施例。通过研究附图、说明书和所附权利要求书，本领域技术人员以及本发明的实施人员可以理解和实现所公开实施例的其它变型。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其它部件或步骤，不定冠词“一个”并不排除多个的情形。单个处理器或控制器或其它单元可以实现权利要求中所列多个部件的功能。在相互不同的从属权利要求中所限定的某些手段并不表示不能使用这些手段的组合来产生有益效果。权利要求中的任何附图标记都不应当被解释为限制其范围。

附图标记列表

10 断路器极(circuit breaker pole)

12 第一线路

14 第二线路

16 第一导体

18 第二导体

20 第一绝缘层

22 第二绝缘层

24 外壳

26 真空中断器

27 真空室

28 第一电触头

29 真空

30 第二电触头

A 轴向

L 纵向轴线

31 磁性驱动器

32 铁芯(core)

33 开口

34 线圈

36 活动板

38 绝缘管

40 接触弹簧

42 接地屏蔽件的管状部

44 接触系统

46 螺旋形触头

48 接触管

50 第一导体的端部

52 圆柱形壁

54 活动系统

56 电气路径

58 总线触头

60 接地触头

62 开口

64 空闲区域

66 绝缘层

68 接地层

70 轴承

72 底脚

Claims (12)

1.一种断路器极(10)，包括：

用于接通和断开电气路径(56)的中断器(26)，其中该中断器(26)包括第一电触头(28)和第二电触头(30)，所述第一电触头和第二电触头能够相对于彼此沿断路器(10)的纵向轴线(L)移动；

用于致动该中断器(26)的致动器(31)，该致动器通过使该第一电触头(28)和第二电触头(30)相对于彼此沿纵向轴线(L)移动而致动该中断器；

其中，该致动器(31)具有围绕该纵向轴线(L)的开口(33)，该电气路径(56)延伸穿过该轴向开口(33)。

2.根据权利要求1所述的断路器极(10)，其中，该电气路径还包括用于将电缆电连接到该断路器极(10)的线路(12)；其中，该线路(12)延伸穿过该致动器(31)的所述开口(33)。

3.根据权利要求1或2所述的断路器极(10)，其中，该致动器(31)包括磁性驱动器(31)，该磁性驱动器具有位于铁芯(32)中的线圈(34)，所述铁芯用于吸引活动板(36)；其中，来自该活动板(36)的力通过延伸穿过所述开口(33)的元件(38，28)传递到该中断器(26)。

4.根据权利要求3所述的断路器极(10)，其中，该磁性驱动器(31)还包括永磁体，该永磁体能够在没有电流流过该线圈的情况下将该断路器极(10)保持在闭合位置。

5.根据权利要求3或4所述的断路器极(10)，其中，该磁性驱动器(31)包括用于断开操作的第二线圈。

6.根据权利要求3或5所述的断路器极(10)，其中，该磁性驱动器(31)包括用于支持断开操作的附加断开弹簧。

7.根据权利要求6所述的断路器极(10)，其中，该中断器(26)、接触系统(44)和致动器(31)沿所述纵向轴线(L)依序设置。

8.根据前述任一权利要求所述的断路器极(10)，其中，该中断器(26)延伸穿过该致动器(31)的开口(33)。

9.根据前述任一权利要求所述的断路器极(10)，其中，该中断器(26)相对于第一线路(12)能够绕该纵向轴线(L)旋转；其中，在第一旋转位置，该断路器(10)电连接到总线触头(58)；其中，在第二旋转位置，该断路器(10)电连接到接地触头(60)。

10.根据前述任一权利要求所述的断路器极(10)，其中，该中断器(26)刚性连接到该断路器极(10)的外壳(24)，其中，该外壳(24)相对于第一线路(12)能够旋转。

11.根据前述任一权利要求所述的断路器极(10)，其中，该中断器相对于该断路器极(10)的外壳(24)能够旋转。

12.一种中压断路器，具有根据前述任一权利要求所述的断路器极(10)。

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