CN102714102A - 具有主轴线的电接触件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电接触件，它有主轴线（2）。主轴线（2）贯穿接触件的多角形底面（1、1a、1b）。触孔（3、3a）围绕主轴线（2）设置。触孔（3、3a）的出口汇入设在接触件的位于与底面（1、1a、1b）相对置侧的顶面（4）内。顶面（4）球形地在底面（1、1a、1b）上方曲拱，并连续过渡到连接底面（1、1a）与顶面（4）的侧面（5）内。

Description

具有主轴线的电接触件

技术领域

本发明涉及一种电接触件，它有贯穿接触件多角形底面的主轴线，以及围绕主轴线设置的触孔，触孔的出口汇入设在接触件的位于与底面相对置侧的顶面内。

背景技术

例如由美国专利US5468164已知这种电接触件。在那里的接触件有六角形底面。电接触件的触孔围绕贯穿接触件底面的主轴线设置。触孔有一个处于顶面内的出口，顶面设置在接触件的与底面相对置的那一侧。

在底面的区域内接触件有菱形体状构型，它采用六角形的底面结构，以及从底面的在角之间延伸的直线出发，有相应的围绕主轴线的六边形侧面。为了构成电接触件的顶面，接触件设计为分成两个部分，其中第一部分有外螺纹以及第二部分有内螺纹。这两个部分借助螺纹互相连接。触孔汇入顶面内。在侧面内沿主轴线方向延伸的棱边旁，采用阶跃式不连续改变的横截面。

通过触孔朝顶面的方向漏斗状扩展，可以使接触件的触孔更容易与触针触点接通，因为在沿主轴线运动时使触针定心。

虽然这种设计使电接触件能更易于触点接通，然而在电压较高的情况下，基于这种对电介不利的造型，必须考虑到在触孔上或在电接触件上存在放电现象。

此外，由于漏斗状扩展的触孔径向放电，接触装置需要大的空间位置。尤其在期望小型化时，业已证实这种结构大的接触装置是不利的。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题是，将接触件设计为，在大功率的同时有紧凑的尺寸，以及在高的电压负荷时保证可靠地工作。

按本发明此技术问题在前言所述类型的电接触件中采取下述措施得以解决：顶面球形曲拱地在底面上方展开，而连接底面与顶面的侧面从多角形底面连续过渡到球形顶面内。

多角形底面可例如是三角形、四角形、五角形、六角形或统称多角形。多角形底面应当是平面。主轴线应基本上垂直于底面延伸。由此可以得到电接触件直的外轮廓和基本上互相垂直的轴线。在多角形底面中可尤其规定，将底面的角去除，尤其按圆弧的方式修圆，从而避免突出的尖锐棱边。

球形曲拱的顶面应同样对称于主轴线设置，以及应尽可能同样和均匀地在底面上方展开。在这里球形曲拱应是围绕触孔出口的凸形曲拱，从而实现从顶面的球形曲拱尽可能连续地过渡到围绕底面的侧面内。尤其在底面的角修圆以及从底面的角出发延伸到侧面内的棱边相适应地修圆时，可以构成一种尽可能没有突角和棱边的外轮廓。在这里可以规定，在电接触件的触孔内设至少一个触点接通元件。触点接通元件例如可以弹性变形。这种触点接通元件可例如是指状触头、环形装入的接触弹簧、触片等。触点接通元件在这里完全安装在电接触件内部，亦即外轮廓内部，其中，在接触件与置入触孔内可运动的触点接通元件之间规定导电连接，从而在电接触件内部通过与可运动的接触元件导电连接，造成持续的电流路径。由此电接触件可以将其包括多角形底面、顶面和侧面的基体本身，用作电流路径的组成部分。

通过选择多角形底面，例如可以将多个接触件在底面的区域内彼此紧邻地配置。由此可以提高要通过相邻接触件传输的电功率的功率密度。因此与通常使用的外轮廓旋转对称的接触件不同，可以避免三角形空隙以及有效利用可供使用的空间。

另一项有利的扩展设计可以规定，侧面在其面朝底面的那一边至少部分按平截头棱锥体侧面的方式设计，以及球形顶面按椭圆体的方式修圆，去除体棱地连续过渡到平截头棱锥体侧面内。

若侧面在底面处按平截头棱锥体的方式设计，亦即电接触件的外轮廓从底面出发朝球形顶面的方向缩小，则还可以在紧密地并列配置多个接触件的同时，在它们之间，至少在向球形顶面的过渡区内，实现用冷却剂例如气态冷却剂绕流。电热可以从电接触件表面放出并进一步传导。

此外存在可能性，将接触件的底面用于触点接通元件的电触点接通。例如底面可以安放在电流传导路径上，从而提供一个大的面积可供使用，电流可以通过它从电流路径传入接触件。进入底面的电流可借助导电连接通过设置在触孔内部可运动的触点接通元件传给必要时插入触孔中的触针。基于与触点接通元件接触点相比增大的表面，所以在底面上产生比触孔本身内小的加热。因此从电接触装置主要传出触孔内由于过渡电阻引起的电热。

通过球形顶面的椭圆体设计，出口有利地被一种环形修圆的结构围绕。有利地，椭圆体按一种过渡到侧面内的球形帽的方式成形。出口可以作为圆形洞孔处于球形帽内。与理想的球体不同的椭圆体形状，同样可以实现使出口有足够的电介屏蔽。此外球形帽还有一个优点，当接触件绕主轴线转动时，在球形顶面的区域内不改变其对相邻构件的电介效果。多角形底面远离出口的电介屏蔽区，所以在那里设计为平截头棱锥体的形状是有利的。通过侧面在接触件底面的区域内金字塔形倾斜的部分，可以按简洁的形式过渡到球形曲拱的顶面内，因为平截头棱锥体的基本形状朝出口的方向逐渐缩小。从平截头棱锥体的基本形状连续过渡到球形曲拱的顶面内，在表面连续无跃变的情况下实现。

另一项有利的扩展设计可以规定，侧面在其面朝底面的那一边至少部分按菱形体侧面的方式设计，以及球形顶面按椭圆体的方式修圆，去除体棱地连续过渡到菱形体侧面内。

与渐缩的平截头棱锥体不同，在菱形体的情况下通过朝顶面方向一个较大的距离在接触件上提供起先保持相同周边的横截面。因此直至触孔的区域内可以围绕触孔提供足够的壁厚，为的是从接触件底面朝触孔方向也能通过较大的横截面导引较大的电流。

在这里也可以规定，椭圆体顶面有利地设计为球形帽状，触孔的出口处于其内部。

此外可有利地规定，连续过渡到球形顶面是利用处于圆柱体侧面上的分段完成。

为了能导致多角形底面与球形椭圆体顶面之间均匀地过度，可以规定，与平截头棱锥体或菱形体状侧面直接过渡到球形顶面内不同，接触件侧面的至少一个分段与圆柱体部分外侧相应。在这里，（假想的）圆柱体优选地应同轴于主轴线定向，其中圆柱体的直径例如与通过球形顶面的椭圆体横截面焦点的弦相应。例如可以规定，在多角形底面的一个侧边设立一条中垂线，它例如近似垂直于底面。相应修圆的体棱例如从平截头棱锥体状侧面区伸出，在底面的一个侧边内开始，跟随中垂线在球形顶面内结束。这些附加的处于中垂线上的体棱平行于主轴线延伸，以及离主轴线分别有相同的径向距离，所以中垂线和与之对齐的附加体棱处于一个圆柱体的侧面内。

在平截头棱锥体的构型设计中，附加的体棱在菱形体侧面内部延伸。在从菱形体状侧面过渡到球形顶面时，可看到使用部分圆柱体状侧面，例如一个狭窄的环之类，以造成从底面到顶面的连续过渡。

另一项扩展设计可以规定，将体棱修圆去除。

在底面为多角形的设计中，体棱在侧面内形成突起的形状。这些体棱应有利地修圆去除。由此一方面减少受接触件伤害的危险，另一方面有利地影响接触件的电介强度，因为在突出的棱边上优先形成部分放电。朝顶面方向延伸的体棱，应当从底面起朝顶面的方向逐渐加大修圆/钝化的程度，从而导致从有角的底面连续过渡到具有椭圆形横截面的顶面内。

此外，通过修圆体棱，还可以做到从多角形底面经由平截头棱锥体状基座或菱形体基座，均匀地过渡到椭圆体的顶面内。在这里侧面处于体棱之间的各个分段呈现为矩形或梯形。侧面及其处于此侧面内的体棱可有利地去除为，从底面出发朝出口的方向逐渐增加去除的程度，从而使体棱朝球形顶面的方向逐渐消失，以及在底面的上方展开球形曲拱的轮廓形状。

另一项扩展设计可以规定，侧面是凹形曲拱。

侧面内处于体棱之间的侧面分段可以凹形曲拱。与平面设计相比，凹形曲拱允许增大侧面的表面，并因而可以增大接触件上可供用于放出电热的表面。由此可以通过接触件增大的表面更容易将电热从触头内部，尤其从触孔向外排出。在这里凹形曲拱还适用于构成向体棱简单修圆的过渡段并将其修圆来去除体棱。由此形成鼓腹状结构，它们仍然允许在底面区内彼此紧挨地安置多个接触件，以及在电流负荷能力高的同时可以用冷却剂充分绕流。在底面的角之间延伸的侧边同样有凸弯的径迹。

此外可有利地规定，在底面内加工螺纹孔，它们的数量与底面角的数量一致。

若规定底面用于容纳螺纹孔，则按简单的方式可利用在外轮廓内部通过侧面和球形顶面构成的屏蔽区，以便在屏蔽作用的保护下进行接触件的固定。尤其在接触件通过底面在导电路径上触点接通时，底面可以借助旋入螺纹孔内的螺钉紧压在导电路径上。因此一方面在底面与贴靠的导电路径之间造成高的压紧力，以及另一方面保证接触件机械固定和定位在导电路径上。导电路径可例如具有一个与底面反向相同的压紧面的相同横截面。尤其在将接触件安置在隆凸的造型上时，侧面可以过渡到此造型内，从而在导电路径的造型与接触件之间造成一个窄的接缝间隙。所述造型可以进一步延伸接触件侧面的轮廓，使接触件在底面区内的电介设计也转移到此造型上。

利用接触件的角可以在底面内充分利用在那里存在的壁厚，也能传递更大的力。尤其在触孔具有旋转对称的结构时，在外轮廓的角内形成三角形空间，它们可用于容纳螺纹孔。此外，还可以采用其他将接触件固定的固定方案。例如伸入触孔内的单个中心螺栓也可以用于固定接触件。

另一项有利的扩展设计可以规定，底面与顶面互相连接成一体。

底面与顶面的整体连接，一方面可以通过底面实现接触件的触点接通，另一方面基于整体性，底面的电位也可以传入顶面内，并因而连续地赋予接触件外轮廓相同的电位。此外，整体式连接可例如借助铸造法或锻造法在接触件内加工触孔用的孔。由于整体式结构，还可以减小接触件内部的过渡电阻。基于所述的整体性，在底面与顶面之间围绕触孔出口的电流路径具有小的电阻抗。在接触件内部，电流可以损失较小地传输。为了构成底面和顶面，适用由导电材料组成的基体，例如铝、铜以及其他的铁金属和非铁金属以及合金。

另一项有利的扩展设计可以规定，底面与顶面是导电的。

表面的电导性可以实现相宜地为此表面施加规定的电位。由此可以引起其他构件规定的电位调节。因此尤其在连续曲拱地减少凸起的基体中，可以达到均匀分布从表面引出的场力线，从而使按本发明的接触件被均匀的电场围绕。

此外可有利地规定，触孔既汇入顶面也汇入底面。

触孔可例如按盲孔的方式加工在接触件内，亦即触孔凹槽状设置在接触件内部，以及只能从其在顶面内的出口直接进入和观察。

其优点是，可以利用处于触孔凹槽状结构底部的区域，将来自底面的电流围绕触孔全面分布。此外，在适当确定触孔底部区尺寸的情况下，触孔本身通过底部稳定化。

然而也可以规定，触孔完全贯穿电接触件，亦即接触件按套筒的方式设计。业已证实，当应在触孔中插入触针并应确定触针插入深度时，这种设计是有利的。对于触针尽可能均匀的圆柱形结构，从其外表不能直接看出在触孔内的插入深度。现在若底面也被触孔贯穿，亦即触孔除了汇入其在顶面内的出口外还有汇入在底面内的出口，则在底面内可以通过视线接触或其他适用的措施控制触针在触孔中的插入深度。此外接触件的触孔可以附加地流过冷却剂，例如气体或液体，以及可以改善冷却。

附图说明

附图中示意性表示本发明的实施例并在下面详细说明。其中：

图1表示按第一种实施方案的电接触件俯视图、沿轴线Ⅰ-Ⅰ的横截面以及沿轴线Ⅱ-Ⅱ的横截面；

图2表示按第二种实施方案的电接触件俯视图、沿轴线Ⅲ-Ⅲ的横截面以及沿轴线Ⅳ-Ⅳ的横截面；

图3表示已装配在导电路线上按第三种实施方案的电接触件横截面；

图4表示多个电接触件在多相输电系统多个导电路径上的基本布局；以及

图5表示接触件第一种实施方案的网格模型。

具体实施方式

电接触件在其按图1的第一种实施方案中，有基本上正方形包括四个角的底面1。底面1的角经修圆去除，从而形成一种它的角被修圆的基本上正方形轮廓的底面1。主轴线2垂直于底面1布置。主轴线2在中心贯穿底面1。在电接触件的第一种实施方案中，它有同轴于主轴线2的触孔3。触孔3沿整个主轴线2贯穿按第一种实施方案的电接触件，所以在第一种实施方案的电接触件中触孔3是一个通孔。触孔3在其背对底面1那一侧，汇入对称于主轴线2定位的球形顶面4内。球形顶面4基本上环形地围绕触孔3的出口延伸。在这里球形顶面4是对称地绕主轴线2延伸的部分椭圆体。例如，球形顶面4是球形帽外表面的一个分段。侧面5从底面1起围绕第一种实施方案的电接触件，侧面5环形地围绕主轴线2以及朝球形顶面4的方向延伸。在这里侧面5设计为，使侧面5按平截头棱锥体侧面的方式，从底面1出发朝球形顶面4的方向逐渐收缩。其中处于棱锥体侧面内的棱边设计为相应地修圆，圆形容纳底面1修圆的角并进一步朝球形顶面4的方向延伸。被修圆的棱边的倒圆度朝球形顶面4的方向逐渐增加，以形成侧面5通过底面区内修圆的棱边到无棱边球形顶面4内的连续过渡。在第一种实施方案的电接触件俯视图中，通过划线6象征性地表示从平截头棱锥体状侧面5过渡到球形顶面4内。基于球形顶面4旋转对称的设计和矩形的底面1，得到一种按平截头棱锥体方式的侧面。按剖面I-I，侧面有一些平行于主轴线2延伸的组分。垂直竖立在底面上的中垂线，从在底面1一个侧边上的侧边平分点出发延伸，它们与平截头棱锥体状侧面重叠。中垂线平行于主轴线2定向以及可以贯穿平截头棱锥体侧面，连续过渡到球形顶面内。这些中垂线连接底面与球形顶面4。

通过选择正方形底面1，在底面1的每个侧边各设置一条中垂线。这些中垂线离主轴线2的径向距离相同。这些中垂线沿主轴线2的方向分布在一个围绕主轴线2的圆轨迹上。

在横截面I-I和Ⅱ-Ⅱ中可以看出，触孔3延伸穿过整个电接触件，所以触孔3不仅在底面1内而且在球形顶面4内有出口。触孔3配备有一个在其内壁环形围绕主轴线2的槽7。在槽7内置入至少一个触点接通元件8。在这里触点接通元件8是一个自身闭合的螺旋弹簧，它利用其弹性力张紧在槽7内。触点接通元件8沿径向超出触孔3的孔向里伸入。因此在触孔3内例如可以插入触针，它在其外圆周面可以与触点接通元件8导电接触。触点接通元件8为此可以可逆式变形，以及可以实现电接触件与触针的电触点接通。

在按图1的第一种实施方案中，底面以终止在修圆的角内的直线为界。

在底面1内加工四个螺纹孔9a、9b、9c、9d。借助这些螺纹孔9a、9b、9c、9d可以固定第一种实施方案的电接触件，例如接触件可以用螺钉固定在导电路径上，因此底面1用于与导电路径电和机械接触，以及在底面1与紧压的导电路径之间形成导电连接。这种导电连接通过电接触件的壁一直传至触点接通元件8，所以带电的导电路径的电位一直传到触点接通元件8。

从图1出发，图2表示第二种实施方案的电接触件。在下面的图2、3、4和5中对于作用相同的部分使用与由图1已知的同样的附图标记。因为按图2的第二种实施方案的电接触件基于由图1已知的电接触件的一种变更，所以在下面只需说明第一与第二种实施方案的区别。图1和2所示实施方案的电接触件，它们的结构基本相同。按图2的方案只在底面1a的构型方面有所改变。在按图2表示的电接触件第二种实施方案中，底面1a有多角形轮廓形状。如由图1已知的那样，底面1a的角修圆。然而连接底面1a的角的线凸形弯曲，随后还发生侧面5分段的凹形曲拱。这些分段处于侧面5修圆的体棱之间。

如按图1的第一种实施方案那样，在按图2的第二种实施方案中也规定通过球形顶面4的径向尺寸，在利用圆柱体侧面一个分段的情况下，从球形顶面4过渡到基本上平截头棱锥体状侧面5内。因此在侧面内与理想的平截头棱锥体不同，可见到平行于主轴线2延伸的中垂线（参见图2，剖面Ⅲ-Ⅲ）。

图3表示通过按第三种实施方案的电接触件剖开示出的剖面，其中，图3所示的接触件有被侧面5a围绕的矩形底面1b。侧面5a是菱形体的侧面，在本例的菱形体中有鼓腹式矩形底面，它的角被去除以及沿主轴线2的径迹在具有圆形横截面的菱形体内从底面1b变化到球形顶面4以及过渡到顶面4内。通过连续过渡，在底面1b上经修圆去除的角或修圆的体棱越来越模糊，所以与球形顶面4连接的侧面为圆柱形侧面的一部分。此外，与由图1和图2已知的电接触件实施方案不同，在按图3的第三种实施方案中规定，在这里的触孔3a设计为盲孔。因此在第三种实施方案中的电接触件，在底面1b上方通过封闭的底部在机械上更加稳定。电接触件的第三种实施方案将底面1b压靠在导电路径10上。导电路径10的压紧面设计为与第三种实施方案电接触件的底面1b反向相同。压紧面与底面1b有相同的尺寸。压紧面处于导电路径10的底座状造型上。在这里，底座状造型采纳接触件侧面5a的构型并构成向导电路径10电介有利的倒圆过渡。此外在图3中还表示螺钉12a、12b贯穿导电路径10并伸入电接触件的螺纹孔内，由此造成导电路径1与电接触件之间的夹紧力。

图3表示电接触件在隔离开关中的应用。在这里，隔离开关有触针11，它同轴于主轴线2延伸并可沿主轴线2的方向运动。触针11的横截面在这里与触孔3a和置入那里的触点接通元件8的横截面对应。触针11可插入触孔3a内并在那里与触点接通元件8外侧触点接通。触点接通元件8是导电路径10与触针11之间导电的电流路径的一部分。从导电路径10，经由底面1a、触孔3a和置入的触点接通元件8，到触针11外表面，构成导电的电流路径。可以规定，触针11可以在触孔3a内重复插入和拔出，从而可以在触针11与导电路径10之间重复建立和切断导电连接。触针1在图3中处于其断路位置，此时触针1被导引装置围绕，后者还起触针电介屏蔽的作用。

图4表示多个由图3已知的按第三种实施方案的电接触件俯视图，其中，三个结构相同的第三种实施方案的电接触件，分别固定在一个导电路径10上，在这里每个导电路径10同样造型。接触件用作多相交流电系统的输电装置。为了看得清楚，图4用剖面图表示第三种实施方案的电接触件，所以可以分别看到螺纹孔9a、9b、9c、9d。

为了看清轴线位置，图5将接触件第一种实施方案补充表示为示意的网格模型。可以看出，矩形底面1被主轴线2垂直穿过。从底面1出发朝球形顶面4的方向，电接触件的侧面5从底面1起，首先按平截头棱锥体侧面的方式朝成形为椭圆体的球形顶面4的方向延伸。在这里涉及具有圆形横截面的球形帽。在球形帽内设触孔3的出口。属于球形顶面组成部分的划线6的直径与底面1的侧边长度相应。从底面1伸出侧边二等分线13a、13b、13c、13d，它们垂直于底面1竖立。这些侧边二等分线13a、13b、13c、13d附加地分割处于侧面5体棱之间的分段。这些侧边二等分线处于假想的同轴于主轴线2延伸的圆柱体侧面内，在这里这些中垂线平行于主轴线2定向。

按一种替换形式，划线（Risslinie）6，亦即椭圆体横截面，有比底面1侧边长度小的尺寸，从而当侧面在底面1与球形顶面4之间连续过渡时，在图5中表示的处于侧面内的中垂线13a、13b、13c、13d不垂直于底面1设置，而是倾斜地在一个假想的交点汇合。

在各附图中表示的设计，在侧面、触点接通元件、触孔、螺纹孔等方面原则上是可变的，并不改变本发明的特征。尤其例如可以改变球形顶面4曲拱的程度、球形顶面的径向尺寸或侧面的斜度。

Claims (10)

1.一种电接触件，具有贯穿接触件多角形底面（1、1a）的主轴线（2）以及围绕主轴线（2）设置的触孔（3、3a），触孔（3、3a）的出口汇入设在接触件的位于与所述底面（1、1a）相对置侧的顶面（4）内，其特征为：顶面（4）球形曲拱地在底面（1、1a）上方展开，而连接底面（1、1a）与顶面（4）的侧面（5）从多角形底面（1、1a）连续过渡到球形顶面（4）内。

2.按照权利要求1所述的电接触件，其特征为，所述侧面（5）在其面朝底面（1、1a）的那一边至少部分按平截头棱锥体的侧面（5）的方式设计，以及球形顶面（4）按椭圆体的方式修圆，去除体棱地连续过渡到平截头棱锥体侧面（5）内。

3.按照权利要求1所述的电接触件，其特征为，所述侧面（5）在其面朝底面（1、1a）的那一边至少部分按菱形体的侧面（5）的方式设计，以及球形顶面（4）按椭圆体的方式修圆，去除体棱地连续过渡到菱形体的侧面（5）内。

4.按照权利要求2或3所述的电接触件，其特征为，向所述球形顶面（4）的连续过渡是利用处于圆柱体侧面（5）上的分段实现的。

5.按照权利要求1至4之一所述的电接触件，其特征为，体棱被修圆去除。

6.按照权利要求1至4之一所述的电接触件，其特征为，所述侧面（5）凹形曲拱。

7.按照权利要求1至5之一所述的电接触件，其特征为，在底面内加工螺纹孔（9a、9b、9c、9d），它们的数量与底面（1、1a）的角的数量一致。

8.按照权利要求1至6之一所述的电接触件，其特征为，所述底面（1、1a）与顶面（4）互相连接成一体。

9.按照权利要求1至7之一所述的电接触件，其特征为，达到底面（1、1a）与顶面（4）是导电的。

10.按照权利要求1至8之一所述的电接触件，其特征为，所述触孔（3、3a）既汇入顶面（4）也汇入底面（1、1a）。

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