CN103229268B

CN103229268B - 电开关装置的接触机构

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Publication number: CN103229268B
Application number: CN201180057458.5A
Authority: CN
Inventors: V·海因斯; K·汉德勒
Original assignee: Eaton Electrical IP GmbH and Co KG
Current assignee: Eaton Electrical IP GmbH and Co KG
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2031-11-28
Also published as: CA2819044A1; EP2649632A1; EP2458613A1; US9269505B2; CN103229268A; EP2649632B1; WO2012072599A1; US20130240337A1

Abstract

本发明涉及电开关装置的接触机构，其中，平行电流的电动力学效应特别地用于电动触点的分离。在该情况下，接触机构至少形成有：第一刚性电流导体A1、20，其延伸至至少一个固定触点22ˊ；第二导体部分A2，其延伸通过接触机构的触点22ˊ、24ˊ；第三导体部分A3，其贯穿旋转接触体23、23ˊ的至少一个接触臂24A、24B；以及作为供电或放电的导体28的最终的第五导体部分，其靠近第一导体部分A1、20运行。有闭合电流路径，其中电流方向——在闭合的接触机构中考虑——在第一导体部分A1、第五导体部分A5和第三导体部分A3（接触臂24A、24B）中平行，但是第一导体部分A1和第五导体部分A5中的电流方向是相同的，而在第三导体部分A3中的电流方向与上述A1、A5的电流方向相反。其结果产生加速的磁场，所述磁场在旋转接触体（20）的（至少一个）接触臂24A、24B上具有双倍的电动力学效应，其中在所述接触臂中电流是反方向的。

Description

电开关装置的接触机构

技术领域

本发明涉及电开关装置的接触机构，特别是低电压的开关装置，其中平行流动的电流的电动力学效用特别地用于电动触点的分离。

背景技术

例如，EP0560696A1公开了一种开关，其中固定触点部分连接到被弯曲以形成环状的导体部分。环状的导体部分是弯曲的，从而流过导体部分的电流使接触臂受到电磁力，这导致在预定的电流（短路电流）下接触臂、以及由此的可移动接触片的打开动作。

DE19700758C1描述了上述接触机构的进一步发展，其中环状导体部分包括至少两个牢固地互相连接的绕组，其轴形成共用的绕组轴。

另一接触机构是已知的，其主要被设计为使得迫使开关电弧快速离开触点和/或使开关电弧迅速地转移到灭弧室。这利用了通过电源中电流和接触臂中电流的平行引导所产生的电动力，其中该电动力将位于打开触点处的接触开关电弧从触点区域推出（US3092699A或US5596184A）。

在使用弯曲的导体部分的另一个接触配置中，当接触实现时，触点部分另外还有位移（DE102008049789A1）。在这种情况下，平行的电流回路要么流过电动打开的开口，要么完全不流过。

具有固定触点部分和弯曲的环状导体部分的接触机构具有如下缺点，供电导体部分（母线）具有环状的弯曲，从而由于导体回路而导致特定的空间需求。另外，在弯曲导体部分的制造中需要制造步骤。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种以节省空间的方式构造的接触机构的载流配置，从而利用平行的电流流动的电动力学效应。

独立权利要求中详述了所述目的的解决方案。进一步有利的实施例在从属权利要求中确切地阐述。

本发明的核心是电开关装置的接触机构，其具有至少一个固定触点，和旋转接触体，所述旋转接触体具有至少一个接触臂，在接触臂上在触点的至少一端布置有移动触点部分，以及在多个导体部分中具有供电和放电母线，其中接触机构中的电流路径形成导体部分的大约360°的绕组，绕组的轴垂直于旋转接触体可以移动的平面。

在接触机构中，至少具有：

·第一刚性母线，其通向至少一个固定触点，

·第二导体部分，其延伸通过接触机构的触点，

·第三导体部分，其延伸通过可移动触点部分的至少一个接触臂，以及

·最终的第五导体部分，形成为第二直的刚性母线，其通向旋转接触体并且靠近第一母线延伸。

本发明的一个特别的优点是，供电和放电母线由高导电材料（优选为铜）制成并作为直的母线制造和安装。生产弯曲导体部分的制造步骤可以省略。

本发明的配置提供了接触机构中的电流路径，其中的电流方向——当接触机构闭合时——在第一导体部分（第一母线）、第五导体部分（第二母线）、和第三导体部分（接触臂）中平行，在第一导体部分和第五导体部分中的电流方向是相同的，而在第三导体部分中的电流方向与上述电流方向相反。当接触机构打开时，旋转接触臂远离第一母线。

第一导体部分（第一母线）和第五导体部分（第二母线）平行位置以及其中相同方向的电流的流动，导致了与传统配置相比触点的电动打开动作增强。其结果产生加速的磁场，所述磁场具有作用于（至少一个）旋转接触体的旋转接触臂的加倍的电动力学效应，通过所述旋转接触臂的电流方向是相反的。

本发明在一些实施例中展示，各个实施例的特征只要适用，就可以单独或一起请求保护。

在一个实施例中，从第一母线到接触臂的电源线可以从在第一母线端部形成的铰接通过，接触臂在所述铰接上枢转。在第二实施例中，柔性连接导体可以被插入在第一母线和接触臂之间。下面给出了详细的介绍。

接触机构的另一优选实施例以单刀双触点的形式提出。在第一实施例中，触点部分用作接触臂上的移动触点部分，与旋转接触体相对并位于接触臂的每一端部，从而它们在各情况下与固定触点部分相互作用。该实施例的旋转接触体优选地被设计成具有关于旋转轴的旋转对称。因此，接触机构被提出为具有根据本发明设计的单臂或双臂的旋转接触体。

在接触机构具有双臂旋转接触体的情况下，旋转接触体——如现有技术中对于这样的接触机构已知的——可以抵抗弹簧力作用而可旋转地安装在旋转壳体中。

第一母线部分和第五母线部分各自被设计成直的母线。每个母线具有连接端子。第一母线通向至少一个固定触点，而第二母线将电流引导到旋转接触体。

第一母线（第一母线部分）和第二母线（最终母线部分）至少延伸旋转接触体的至少一个接触臂的长度，并且彼此平行，且优选地非常靠近。

第一母线与第二母线可以被设计为彼此绝缘，优选为以第一母线和第二母线相互叠加并且两者之间有绝缘层的方式。此外，其他的非常靠近的母线部分也应该被设计为彼此绝缘。因此，因为连接导体（第四母线部分）靠近第一母线通过，所以这里也应该提供绝缘，例如像连接导体和/或第一母线的绝缘那样通过使用绝缘铜线。

被设计为联合移动的导体（连接导体；第四母线部分）应该能够跟随旋转接触体的移动。将第五母线部分与第三母线部分连接的连接导体可以是铜线。然而，连接导体可以是刚性的多个（例如，三个）独立部分的形式。独立部分连接在一起并且与第三导体（接触臂）以及第二母线（第五母线部分）通过铰接连接到连接点。在铰接连接点提供被构造成传导电流的所谓的电流铰接。电流铰接具有弹簧负载轴连接，围绕轴可以实现旋转。

由于在本发明的某些实施例中的可插入连接导体与第一母线之间非常靠近，因而联结区域的几何设计应该使得避免导体部分在区域中的接触，或任何可能的接触优选只有低摩擦。因此，第一母线被设计为在联结区域比在其长度的其余部分要窄。可替换地，第一母线可以被设计为在联结区域具有通道或孔，通过所述通道或孔来让线通过。

旋转接触体的轴的枢轴点或位置应该位于这样一个部位，连接导体（线）在该部位施加到旋转接触体的相互作用最小，从而连接导体的弹性作用的往复效应（压缩或伸展）作用在旋转接触体。这样的部位可以是例如在连接导体的一半长度处。

附图说明

本发明通过图中的实施例说明，其详细示出：

图1示出单臂接触机构，

图2在视图中示出具有固定触点部分的第一导体部分，

图3A是图1的示意性表示，以及

图3B和3C示意性示出单刀双触点的两个实施例。

具体实施方式

图1示出了具有供电和放电母线（20，28）的单臂接触机构，其通过端子12、14在每一端供电。电流引导配置的独立导体部分形成大约360°的绕组。第一导体部分A1是延伸至固定触点22'的刚性的供电母线20。第二导体部分A2穿过接触机构的触点22'、24'（触点）。第三导体部分A3延伸穿过旋转接触体（具有接触臂24）。旋转接触体具有旋转中心（轴）32。根据图1设计的第四导体部分A4是一起移动的导体（连接导体26），其可以优选地被设计为柔性的导体（优选铜线）。

通过所述导体部分的电流路径形成大约360°的绕组。最终的（第五）导体部分A5是延伸至旋转接触体28的第二母线。根据本发明，第二母线28（导体部分A5）靠近第一母线20（第一导体部分A1）延伸。绕组具有垂直于移动接触体（接触臂24）的移动平面的轴。除了连接导体26（柔性导体）之外，在图中的独立导体部分中的每个包括由高导电率材料制成的相对刚性的且直的母线20、24、28。连接导体（金属线26）总是被焊接到旋转接触臂24并且焊接到第二母线28，或焊接到其中一个旋转接触臂（如在图3B和图3C中示出的24A、24B）。

根据本发明的接触机构具有这样的电流路径，其中电流方向——从接触机构闭合时看——与第一导体部分A1、第五导体部分A5和第三导体部分A3平行；然而，第一导体部分A1和第五导体部分A5中的电流方向是相同的方向，而第三导体部分A3（在这种情况下，至少一个接触臂24）中的电流方向与之前提到的A1、A5的电流方向相反。在这种情况下，第一导体部分20、A1和最终的导体部分28、A5至少在（至少一个）接触臂24（24A、24B）的长度LA上非常靠近并且彼此平行。当接触机构打开时，接触臂24和第一母线20之间的电流路径将分离。

第一母线20和第二母线28可以相互叠加地形成，并且之间具有绝缘层18。所述绝缘层可以由纸张、纸板、云母等的形式的绝缘材料组成。一个可替换实施例可以具有以塑料包裹和/或注射成型的母线20、28。

旋转接触体24（23'）的枢轴点32位于连接导体（金属线26）的大约一半长度处（图1）。枢轴点的位置的选择使得在旋转接触体24、23'移动期间尽可能小地压缩或伸展连接导体。

连接导体26被引导超过第一导体部分20、A1。这在第二幅图中示出。在图2中，可以看到，在连接导体26的区域15中的导体部分20、A1很窄。连接导体可以通过的开口（15）也可以在第一母线20中提供，但这样的结构相对复杂并且仅作为特殊设计推荐。

在图3A中的图示对应于图1。图3B和3C示意性示出了单刀双触点形式的接触机构的另外的实施例。在图3A中，可以看到图3B的图示的一半。图3B示出了具有两个柔性连接引线的双触点。图3C示出没有连接导体的双触点。这些实施例的第一和第二母线各自通过未示出的端子接收电源。

根据图3B的优选实施例，示出了接触机构，其中通过第一接触臂24A的电流路径的绕组与通过第二接触臂24B的绕组串联配置。

在图3B中，示出旋转接触体23'，其围绕位于其中心的枢轴点32可旋转地安装。图中所示的接触臂24A和24B（导体部分A3、A3'）相对放置并且沿着枢轴点32的两侧延伸。旋转接触臂的枢轴点的中央区域被制造为非导电的。触点部分形成为在每一接触臂端部的移动触点部分（图1中的24'），其每个与固定触点部分（图1中的22'）进行相互作用。旋转接触体的每一侧上示出了载流配置的形式的五个导体部分。在图3B的左侧，导体部分在电流方向（由箭头示出）上具有附图标记A1'（第一母线）、A4'（连接导体）、A3'（接触臂24A）、A2'（移动触点-固定触点）和A5'（第二母线）。在旋转接触体的右侧电流继续。在此，导体部分在电流方向上具有附图标记A1（第一母线）、A2（固定触点-移动触点）、A3（接触臂24B）、A4（连接导体）和A5（第二母线）。旋转接触体的左侧上的电流和旋转接触体的右侧上的电流各自具有大约360°的绕组。因此根据图3B的实施例对应于根据图1的两个实施例。根据本发明，在旋转接触体的闭合位置，母线A1'、A5平行于旋转接触臂24A，而母线A1、A5平行于旋转接触臂24B。

所述的两个连接导体（共同可移动的导体）（导体部分A4和A4'）一方面被焊接到移动接触臂（24A、24B），而另一方面被焊接到指定的电流导体（电流导体部分A5、A5'）。

图3C示出没有连接导体的单刀双触点，其中旋转接触体23'可旋转地安装（如图3B中示出）在位于其中心的枢轴点32处。电流路径的第三导体部分A3'延伸通过第一接触臂24A，而电流路径的第三导体部分A3延伸通过第二接触臂24B。电流（具有附图标记A3和A3'的电流路径）横跨通过双臂旋转接触体23'的整个长度。

该实施例的接触机构不需要连接导体。电流不通过旋转接触体的铰接处，也不经过柔性连接导体。由于省略了连接导体，因而不提供旋转接触体与连接导体（线）的机械相互作用，这应该被视为该实施例的特别的优点。

根据图3C的接触机构中的电流路径可以被考虑为8形式的回路。

附图标记

1214在供电和放电母线20、28的连接端子

15联结区域、凹槽

18绝缘层

A1..A5导体部分

A1'..A5'导体部分

20具有至少一个固定触点的母线

L母线的长度

LA接触臂24A、24B的长度

22'触点部分（固定触点）

23（24）旋转接触体

23'双臂旋转接触体

24A24B接触臂（杆臂）

24'触点部分（移动触点部分）

26连接导体；柔性（铰接的）导体；电线

28延伸至旋转接触体的母线

32枢轴点、旋转轴

Claims

1.一种电开关装置的接触机构，该接触机构具有至少一个固定触点和至少具有长度(LA)的接触臂(24)的旋转接触体，在所述接触臂上至少在其一端布置有移动触点部分(24')，在多个导体部分中具有供电和放电母线(20、28)，

·其中所述接触机构中的电流路径具有360°的绕组，其由多个导体部分(A1、...、A5)形成，并具有垂直于旋转接触体(23、23')的移动平面的轴，

·其中第一导体部分(A1)是延伸到所述至少一个固定触点(22')的第一电流导体(20)，

·其中第二导体部分(A2)延伸通过所述接触机构的触点(22'、24')，

·其中第三导体部分(A3)延伸通过所述旋转接触体(23、23')，

·其中最终导体部分(A5)是延伸到旋转接触体(23、23')的第二电流导体(28)，所述最终导体部分(A5)非常靠近并平行于所述第一电流导体(20)，而这两个电导体大致平行于位于其闭合位置的所述旋转接触体(23、23')，以及

·其中所述第一电流导体(20)和所述第二电流导体(28)形成为各自具有长度(L)的直的并且刚性的母线，所述长度(L)至少对应于所述旋转接触体的所述至少一个接触臂(24)的长度(LA)。

2.根据权利要求1所述的接触机构，其特征在于，在所述旋转接触体(23、23')和延伸到所述旋转接触体(23、23')的第二电流导体(28)之间具有作为第四导体部分(A4)的连接导体(26)，所述连接导体(26)能够跟随所述旋转接触体(23、23')的移动。

3.根据权利要求2所述的接触机构，其特征在于，所述连接导体(26、A4)是铜线(26)。

4.根据权利要求2或3所述的接触机构，其特征在于，所述连接导体(26、A4)由多个刚性独立部件形成，所述多个刚性独立部件连接到一起并且与所述旋转接触体(23、23')和所述第二电流导体(28)以铰接方式连接到连接点。

5.根据权利要求2至3中任一项所述的接触机构，其特征在于，所述第一电流导体(20)在与所述连接导体(26、A4)的联结区域(15)中比所述第一电流导体(20)的其余长度(L)窄。

6.根据权利要求2至3中任一项所述的接触机构，其特征在于，所述旋转接触体(24、23')的枢轴点(32)位于所述连接导体(26、A4)施加到所述旋转接触体(24、23')的相互作用力最小的位置。

7.根据前述权利要求1至3中任一项所述的接触机构，其特征在于，所述第一电流导体(20)和所述第二电流导体(28)是彼此绝缘的。

8.根据权利要求7所述的接触机构，其特征在于，所述第一电流导体(20)和所述第二电流导体(28)相互叠加，并且它们之间具有绝缘层(18)。

9.根据权利要求1所述的接触机构，其特征在于，所述接触机构被构造为单刀双触点，其中所述旋转接触体被形成为具有两个相对的接触臂(24A、24B)的双臂旋转接触体(23')，以及由移动触点部分(24')和固定触点部分(22')组成的触点在杆臂的端部形成，其中双触点的电流路径的电流流过顺序如下：

·从位于所述双触点的第一侧的第一母线(A1')到位于所述双触点的第二侧的第二母线(A1)，经由所述双触点的包括固定触点和移动触点的第二触点(A2)，在所述双触点的第二侧经由所述接触臂(23')的整个长度，且经由所述双触点的包括固定触点和移动触点的第一触点(A2')，到位于所述双触点的第一侧的第二母线(A5')，且从那里通过位于所述双触点的第二侧的第二母线(A5)。

10.根据权利要求2所述的接触机构，其特征在于，接触系统被构造为单刀双触点，其中旋转接触体被形成为具有彼此相对放置的第一和第二接触臂(24A、24B)的双臂旋转接触体(23')，以及由移动触点部分(24')和固定触点部分(22')组成的触点在杆臂的端部形成，其中通过所述旋转接触体(23')的每个接触臂的电流路径的电流流过顺序如下：

·经由第一母线(A1')，

·经由位于所述第一母线(A1')和所述旋转接触体的第一接触臂(24A)之间的第一连接导体(A4')，

·经由第一接触臂(24A)，

·经由所述第一接触臂(24A)上的触点，其具有所述旋转接触体的触点部分(24')和固定触点部分(22')，

·从那里，流向被分配至所述第一接触臂的第二母线(A5')，在那里电流从第二母线(A5')流向被分配至第二接触臂(24B)的第一母线(A5)，

·经由所述第二接触臂(24B)的所述旋转接触体的触点部分(24')和固定触点部分(22')，

·经由在所述第二接触臂(24B)上的具有旋转接触体的触点部分和固定触点部分的触点，且经由所述第二接触臂(24B)，

·经由布置在所述第二接触臂(24B)和被分配至所述第二接触臂(24B)的所述第二母线(A5)之间的第二连接导体(A4)，以及

·经由所述第二母线(A5)流出所述双触点中的电流。