CN103858198A - 适于有效替换接触件的电气开关 - Google Patents

Abstract

适于有效替换接触件的电气开关。本发明提供了一种适于便于对接触件（108，202）进行替换的电气开关（100）。该电气开关（100）包括至少一对固定接触件（104），和至少一个活动接触件组件（106）。每个活动接触件组件（106）包括活动接触件（108，202）、用于承载活动接触件（108，202）的载体（204）、可移动地插入第一插座（212）用于支撑活动接触件（108，202）的支撑件（206）、以及用于使支撑件（206）偏向载体（204）的基座端部（204b）的偏压装置（208）。载体（204）进一步包括用于耦合至驱动器装置（300）的载体耦合装置（218），使得所述驱动器装置（300）抵抗由偏压装置（208）施加的偏压力，可操作地相对于载体（204）使支撑件（206）移位。

Description

适于有效替换接触件的电气开关

技术领域

本发明涉及一种用于打开和关闭电源与电负载之间的导电路径的电气开关。尤其是，本发明涉及一种适于便于有效替换接触件的电气开关。

背景技术

在传统的电气开关（比如电气接触器）中，一组活动接触件相对于一组固定接触件移位以建立或中断电源侧与负载侧固定接触件之间的导电路径。通常，每个活动接触件包括带有接触垫片安装在其相对的端部上的导电细长刚性板，以使得每个活动接触件可以以桥接类的方式接合对应的一组固定接触件。电源侧和负载侧固定接触件分别连接到电源和电气负载。这些电气开关可以手动或电气驱动。就电气驱动电气开关而言，驱动组件设置为使活动接触件从正常位置移位至驱动的位置。

当活动接触件不与对应的一对固定接触件接触时，中断电源与电气负载之间的导电路径。该位置被称为“打开位置”。另一方面，当活动接触件与对应的这组固定接触件接触时，建立电源与电气负载之间的导电路径。该位置被称为“闭合位置”。

因此，电气开关可以被分类为常开和常闭型电气开关。就常开型电气开关而言，驱动组件使活动接触件从打开位置移位至闭合位置。当除去驱动力时，不同的偏压装置使活动接触件返回至打开位置，并由此中断导电路径。就常闭电气开关而言，操作是相反的。

在如上所述的传统的电气开关中，活动接触件组件包括适合使用支撑件和合适的偏压装置安装在绝缘载体中的活动接触件。偏压装置这样使得不仅活动接触件是有效地保持在绝缘载体中，并且在闭合位置在活动接触件和对应的固定接触件对之间生成了足够的接触压力。

从US3,602,850中已知这样的电气接触器。该专利公开了一种接触器，包括除了各种传统的部件之外，其还包括桥接触件结构、绝缘接触件载体以及包括弹簧支座、接触压力弹簧和阻尼弹簧的接触件支撑装置。接触压力弹簧设置在所述的桥接接触件结构的一侧上以使所述弹簧支座抵在所述阻尼弹簧上偏置，并由此使所述阻尼弹簧在所述桥接接触件结构的相对的侧上偏置，并因此使所述桥接接触件结构抵在所述接触件载体上偏置，并由此将在所述接触件载体上支撑所述桥接接触件结构。在操作接触器期间，所述的绝缘接触件载体从打开位置移位至闭合位置。在该移位期间，在所述桥接接触件结构接合对应间隔的固定接触件之后，所述接触件载体移动额外的距离，由此所述接触压力弹簧被负载以通过所述弹簧支座和阻尼弹簧进行操作，以在所述间隔的固定接触件与所述桥接接触件结构之间提供接触压力。

本领域众所周知的是，由于各种机械和电气因素，比如接触件颤动、电弧形成等，活动接触件容易发生机械磨损，因此要求在电气开关的日常维修期间时不时地替换活动接触件。

针对活动接触件的替换的一个重要考虑事项是电气开关的尺寸，如从下文提供的解释中变得显而易见。

电气开关的尺寸基于电气开关的额定电功率，即电气开关在其操作期间期望受到其影响的操作电流和/或操作电压的大小。其遵循这样的事实，电气开关的电流承载能力的增加要求电气开关的各个电气承载部件的横截面积增加。因此，当操作电流和/或操作电压增加时，电气开关的尺寸也因此必须增加。电气开关中包括的各种构成元件，比如固定接触件和活动接触件、活动接触件组件等，必须根据电气开关的尺寸的增加按比例放大。

随着额定电功率增加，活动接触件组件以及其中包括的各个部件往往会变得非常大。因此，当电气开关的额定电功率逐步增加时，在活动接触件组件中使用的弹性装置，比如压缩弹簧，必须逐步配置为在抵靠的活动接触件与固定接触件之间提供增加的接触力。

正如已经提到的，在日常维修活动期间，检查活动接触件是否有机械磨损，并且在必须时替换。

就小尺寸的电气开关而言，替换活动接触件的难度可以最小。然而，在相对大尺寸的电气开关中，由弹性装置施加的力使活动接触件的更换非常困难。

在现有技术中，提出了各种设计和技术以克服这个问题。虽然市场上可买到的大量电气开关仍然需要操作员徒手执行活动接触件的更换，但是也提出了采用各种工具的几项技术。

从US3,646,491中获知一种基于此工具的解决方案。该专利公开了一种用于大尺寸电气开关的活动接触件结构。接触件结构包括具有有孔的耳状物的活动接触件保持装置，并且开关的对固定接触件进行支撑的基座包括支柱，当拆卸开关以检查接触件时当螺丝刀的顶端插入到孔中时所述支柱可用于充当螺丝刀的柄部的支点。螺丝刀由此可以用作工具以克服保持活动接触件保持装置的弹簧力并由此促进活动接触件在活动接触件载体上从其位置的移除和替换。所公开的电气开关提供用于便于活动接触件替换的装置。然而，其无法提供所期望的方便和效率。

因此，在实践中，各项已知的技术没有提供满意的性能缓解，并且以有效的方式替换活动接触件仍然是一个重要的挑战。

鉴于前文，需要提供一种适于有效替换其中的活动接触件的电气开关。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种电气开关，比如电气接触器，适于便于有效的接触件替换。

本发明的目的通过权利要求1所述的电气开关来实现。本发明的其他实施例在从属权利要求中提出。

根据本发明的前述目的，提供了一种适于便于接触件替换的电气开关。电气开关包括至少一对固定接触件以及至少一个活动接触件组件。至少一个活动接触件组件可相对于至少一对固定接触件移位以中断和建立这对固定接触件之间的导电路径。至少一个活动接触件组件包括：活动接触件、载体、支撑件以及偏压装置。载体是细长绝缘结构，其包括头部端部、基座端部、沿基本上纵向的轴线从基座端部延伸的第一插座、和第二插座，该第二插座沿基本上横向的轴线而介于头部与基座端部中间以使得第一插座与所述第二插座连续。支撑件适于通过基座端部可移动地插入第一插座内侧，并进一步适于通过第二插座容纳活动接触件。偏压装置使所述支撑件偏向载体的基座端部以使得活动接触件支撑在载体内侧。载体包括用于耦合到驱动器装置的载体耦合装置。驱动器装置可操作地以相对于载体沿从基座端部向头部端部延伸的方向抵抗由偏压装置施加的偏压力使支撑件移位。

因此，本发明很便于电气开关中活动接触件的替换。在替换过程中，操作驱动器装置以克服由偏压装置施加的偏压力并因此释放现有的活动接触件并将新的活动接触件安装在其中。

根据本发明的实施例，载体设置有用于保持偏压装置的第一端的保持装置。支撑件包括头部端部和基座端部。头部端部适于穿过保持装置。基座端部适于接合偏压装置的第二端部。这些技术特征使得支撑件便于偏向载体的基座端部以使得活动接触件牢固地支撑在载体内侧。

根据本发明的另一实施例，电气开关进一步包括弹性装置。弹性装置设置在支撑件的头部端部与活动接触件的中间，以使得保持装置的头部端部抵在弹性装置上而偏置，弹性装置抵在活动接触件上而偏置，并且活动接触件抵在载体上而偏置。这些技术特征使得由偏压装置提供的偏压力便于在活动接触件的长度上均匀分布，尤其更靠近其端部以确保与至少一对固定接触件牢固抵靠。

根据本发明的另一实施例，驱动器装置包括驱动器臂以及驱动器耦合装置。驱动器臂可沿载体的纵向轴线线性移位。驱动器耦合装置使得便于将驱动器装置安装在载体上以使得驱动器臂可操作地以接合支撑件。这些技术特征确保驱动器装置可操作地以抵抗偏压装置的偏压力而移位该支撑件。

根据本发明的另一实施例，驱动器装置包括基座结构，驱动器臂以及驱动器耦合装置。驱动器臂可旋转地接合在基座结构中以使得驱动器臂可通过驱动器臂绕载体的纵向轴线的旋转而沿载体的纵向轴线线性地移位。驱动器耦合装置使得便于将驱动器装置安装在载体上以使得驱动器臂可操作以接合支撑件。这些技术特征提供了驱动器装置的简单实施例，该驱动器装置可操作以抵抗偏压装置的偏压力而移位该支撑件。

根据本发明的另一实施例，载体耦合装置是凹槽、隆起、侧向突出、内部螺纹、外部螺纹中的任一个。驱动器耦合装置对应于载体耦合装置，以使得驱动器耦合装置适用于可拆卸地接合载体耦合装置。因此，这些技术特征确保该驱动器装置固定地安装在载体上。

根据本发明的另一实施例，驱动器装置是机械驱动器装置、电动机械驱动器装置、液压驱动器装置及气动驱动器装置中的一个。该技术特征确保本发明可使用能够提供线性移位的各种驱动器装置实现。

附图说明

在下文中本发明进一步参照附图中所示的阐述实施例进行进一步描述，其中：

图1A-1B示出根据本发明的实施例的三相电气开关，

图2A-2D分别示出根据本发明的实施例的一组活动接触件组件的透视图、第一区部分解图、第二区部分解图、以及横截面图，以及

图3A-3E示出根据本发明的实施例的一组活动接触件组件和驱动器装置的透视图、侧视图、前视图、第一横截面图、以及第二横截面图。

具体实施方式

各种实施例参照附图进行描述，其中相同的标号始终用于表示相同的元件。在以下描述中，出于解释目的，陈述了许多具体细节以便提供对一个或多个实施例的彻底理解。可显而易见的是，即使没有这些具体细节也可实施这些实施例。

图1A-1B示出根据本发明三相电气开关100。尤其是，图1A示出电气开关100的透视图并且图1B示出电气开关100的沿I-I'的横截面图。电气开关100包括壳体结构102、三对固定接触件104以及对应的三个活动接触件组件106。每个活动接触件组件106包括活动接触件108。每个固定接触件104连接至终端板110。

壳体结构102包围固定接触件104和活动接触件组件106的一部分。壳体结构102具有箱状构造。壳体结构102在这对固定接触件104与对应于不同相的终端板110之间提供了绝缘隔离（未示出）。

每对固定接触件104包括电源侧固定接触件比如固定接触件104a和负载侧固定接触件比如固定接触件104a'。电源侧和负载侧固定接触件104a-a'设置在活动接触件组件106的任一侧上。电源侧和负载侧固定接触件104a-a'连接到输入和输出终端板110，所述输入和输出终端板又分别连接到电源和电气负载。

每个活动接触件组件106可相对于对应的这对固定接触件104移位以使得当活动接触件108与这对固定接触件104接触时，在电源与电气负载之间建立导电路径；并且当活动接触件108不与这对固定接触件104接触时，在电源与电气负载之间中断导电路径。

应该注意的是，参照三相电气开关描述本发明。然而，如下文描述的本发明的各种实施例同样可适用于单相电气开关。

图2A-2D分别示出根据本发明的实施例的活动接触件组件的透视图、第一区部分解图、第二区部分解图、以及横截面图。

图2A至图2D示出一体连接的三个活动组件106。每个活动接触件组件106包括活动接触件202、载体204、支撑件206、偏压装置208、以及弹性装置210。载体204包括第一插座212、第二插座214、保持装置216、载体耦合装置218。如图中所示，一个或多个活动接触件组件还包括接合装置220。

活动接触件202与活动接触件108相同。每个活动接触件202包括一对接触垫片连接到其端部的细长扁平导体，以使得活动接触件202以桥接类的方式在电气开关100的闭合位置建立固定接触件104之间的导电路径。活动接触件202在与包含接触垫片的一侧相对的一侧上设置有弹性装置210，如相邻的图中所示。在相邻的图中所示的示例性实施例中，弹性装置210实施为片簧。

载体204是细长绝缘结构。载体204包括头部端部204a和基座端部204b。第一插座212从基座端部204b沿基本上纵向的轴线朝向头部端部204a延伸。第二插座214沿基本上横向的轴线在头部端部与基座端部204a和204b中间延伸。第一插座212与第二插座214是连续的。

在图2A至图2D中所示的示例性实施例中，尤其如图2D所描述的，载体204包括三个不同的部分，即第一（I）部分、第二（II）部分、和可选的第三（III）部分。第一部分是管状的，具有矩形横截面。第二部分基本上是倒U型，以使得其两个臂与第一部分交接。第三部分从倒U型的第二部分的基座延伸，并在其端部设置有接合装置220。在这种情况下，第一部分内的管状空腔形成第一插座212，倒U型的第二部分连同第一部分的交接区域形成第二插座214。如将显而易见的，第一和第二插座212，214是连续的。应该注意的是，该实例仅出于示例性目的提供，并且在本发明的各种实施例中，可以使用载体204的任何合适的设计和构造。

第一插座212设置有用于接合偏压装置208的第一端的保持装置216。在本发明的各种实施例中，保持装置216可以实施为向内突起的任何形式，只要支撑件206的头部端部206a可以穿过保持装置216即可，同时偏压装置208与此接合（如在下文提供的解释中进一步理解）。在本发明的一个实例中，保持装置216被形成为在相反的方向上从第一插座212的内壁向内突起的水平架状突出物，并同时维持其间的空间以使得支撑件206的头部端部206a可以穿过其中。

支撑件206适于通过基座端部204b可移动地插入第一插座212内侧。支撑件206的头部端部206a适于通过第二插座214接收活动接触件202。支撑件206配置为在基座端部206b处接合偏压装置208的第二端部。偏压装置208提供偏压力以使支撑件206偏向载体204的基座端部204b。在本发明的一个实例中，偏压装置208实施为压缩弹簧。

在组装活动接触件组件106的同时，偏压装置208，比如压缩弹簧，安装在支撑件206内侧以使得偏压装置208的第一端部接合头部端部206a并且偏压装置208的第二端部接合基座端部206b。随后，在支撑件206上施加驱动力以将支撑件206插入第一插座212内侧。在支撑件206向头部端部204a移动期间，因为头部端部206a移动超越保持装置216，所以偏压装置208的第一端部接合在保持装置216中。因为迫使支撑件206抵抗由偏压装置208提供的偏压力而进一步移动，所以头部端部206a移动超越保持装置216并最后达到载体204中的第二部分。当支撑件206在第一和第二插座212，214内充分移动时，活动接触件202连同弹性装置210安装在支撑件206内，如图2B最佳所描述的。最后，移除将支撑件206插入载体204内的驱动力。

由偏压装置208提供的偏压力使支撑件206偏向载体204的基座端部204b。支撑件206的头部端部206a作用于设置在支撑件206的头部端部206a与活动接触件202中间的弹性装置210上，使得支撑件206的头部端部206a抵在弹性装置210上而偏置。接而，弹性装置210抵在活动接触件202上而偏置；并且活动接触件202抵在载体204上而偏置。因此，活动接触件202支撑在载体204内。

至少一个载体204还包括用于使载体204与驱动组件（未示出）接合的接合装置220，用于使活动接触件组件106移位至第一和第二位置以分别中断并建立固定接触件104之间的导电路径。这使用本领域中已知的任何合适技术来实现，因此在本文中不详细描述。

如现在所理解的，为了执行替换过程，磨损的活动接触件202可以用新的活动接触件202替换，重要的是要能够克服由偏压装置208施加的偏压力。为了达到这个目的，载体204包括用于耦合到基本上靠近基座端部204b的驱动器装置（未示出）的载体耦合装置218。现在结合图3A至图3C进行详细描述。

图3A-3E示出根据本发明的实施例的一组活动接触件组件106和驱动器装置300的透视图、侧视图、前视图、第一横截面图、以及第二横截面图。

如图3A至图3C所示，驱动器装置300和活动接触件组件106使用。驱动器装置300包括基座结构302、驱动器臂304、以及驱动器耦合装置306。

在本发明的各种实施例中，驱动器装置300适于通过接合载体耦合装置218和驱动器耦合装置306而耦合到活动接触件组件106。因此，基座结构302牢固地保持与载体204的固定空间关系以使得驱动器臂304可操作以接合支撑件206。驱动器臂304可沿载体204的纵向轴线线性地移位。

可以根据本发明适用的驱动器装置300的各种实例包括但不限于机械驱动器装置、机电驱动器装置、液压驱动器装置、以及气动驱动器装置。这些驱动器装置300的每一个的特征在于其造成线性移位的能力。这些驱动器装置在本领域中是众所周知的，因此不提供详细描述。

根据本发明的具体示例，驱动器装置300是机械驱动器。因此，驱动器臂304可旋转地接合在基座结构302中以使得驱动器臂304可沿载体204的纵向轴线通过驱动器臂304绕载体204的纵向轴线旋转而线性地移位。在该示例中，驱动器臂可以是简单的螺纹或L型装置，一只腿上的外部螺纹接合基座结构302，并且另一只腿帮助使驱动器臂304绕载体204的纵向轴线旋转。

载体耦合装置218可以以任何合适的方式，比如凹槽、隆起、侧向突出、内部螺纹、外部螺纹实现。设置在驱动器装置300上的驱动器耦合装置306对应于载体耦合装置218，使得驱动器耦合装置306适用于可拆卸地接合载体耦合装置218，使得驱动器装置300可以固定安装在载体204上。

在替换过程期间，驱动器装置300以图3D中描述的方式安装在活动接触件组件106上。操作驱动器臂304以接合支撑件206的基座端部206b。进一步操作驱动器臂304以相对于载体204沿从基座端部204b向头部端部204a延伸的方向抵抗由偏压装置208施加的偏压力而使该支撑件206移位，如图3E所描述的。在该位置中，使支撑件206朝向载体204的头部端部204a移动至此位置，使得容易地释放活动接触件202。此后，新的活动接触件202通过第二插座214横向插入，并且最后，释放驱动器装置300。为了释放驱动器装置300，驱动器臂304在相反的方向上旋转并且分离载体耦合装置218和驱动器耦合装置306。因此，支撑件206由于由偏压装置208施加的偏压力而朝向载体204的基座端部204b移动，使得新的活动接触件202牢固地支撑在载体204内。

根据本发明的实施例，驱动器装置300可拆卸地耦合到活动接触件组件106，其中期望对活动接触件进行替换。因此，只有单个驱动器装置300可以用于实现多个电气开关的维修活动。在替代的实施例中，各个驱动器装置300作为完整的部件安装在每个活动接触件组件106上。

应该注意的是，如上文所述的，活动接触件组件的设计和构造本质上是示例性的并且不应被解释为限制本发明的范围。本发明同样可适用于活动接触件组件的各种不同设计。因此，例如，就上述的活动接触件组件106而言，要求驱动器装置300生成“推送”力。在本发明的替代实施例中，利用活动接触件组件106的不同设计和构造，驱动器装置300可以产生“牵拉”力以达到释放现有的活动接触件108和将新的活动接触件108安装在其中的相同效果。

虽然在一般情况下，当与大尺寸电气开关一起工作时，本发明的技术最有用，但是应该注意的是，本发明可以在任何尺寸的电气开关中采用，无论怎样要求。

因此，根据本发明的电气开关有利地适于接触件的替换。本发明消除了由于徒手在支撑件上施加力而产生的困难。结合活动接触件组件使用的驱动器装置，如上所述，大大地便于接触件替换过程。与现有技术水平中普遍存在的笨拙和繁琐的过程相比，本发明的技术非常有效且方便。

尽管参照某些实施例详细描述了本发明，但应理解的是，本发明不限于那些实施例。根据该公开，在不背离本发明的范围和精神的情况下，许多修改和变更可呈现在本领域技术人员面前。因此，本发明的范围由以下权利要求表示，而非由上述描述表示。在权利要求的等同的意义和范围内发生的所有变化、修改和变更应视为在其范围内。

参考标号列表

100 电接触器

102 壳体结构

104 固定接触件

106 活动接触件组件

108 活动接触件

110 终端板

202 活动接触件

204 载体

206 支撑件

208 偏压装置

210 弹性装置

212 第一插座

214 第二插座

216 保持装置

218 载体耦合装置

220 接合装置

300 驱动器装置

302 基座结构

304 驱动器臂

306 驱动器耦合装置

Claims (8)

1.一种适于便于对接触件（108，202）进行替换的电气开关（100），所述电气开关（100）包括至少一对固定接触件（104），以及至少一个活动接触件组件（106），至少一个所述活动接触件组件（106）能相对于至少一对所述固定接触件（104）移位，以中断和建立该对固定接触件（104）之间的导电路径，其中至少一个所述活动接触件组件（106）包括：

-活动接触件（108，202），

-载体（204），该载体（204）是细长绝缘结构，包括头部端部（204a）、基座端部（204b）、从所述基座端部（204b）沿基本上纵向的轴线延伸的第一插座（212）、以及第二插座（214），该第二插座沿基本上横向的轴线介于所述头部端部与所述基座端部中间，以使得所述第一插座（212）与所述第二插座（214）连续，

-支撑件（206），所述支撑件（206）适于通过所述基座端部（204b）能够移动地插入所述第一插座（212）内部，并进一步适于通过所述第二插座（214）容纳所述活动接触件（108，202），以及

-偏压装置（208），用于朝向所述载体（204）的所述基座端部（204b）偏压所述支撑件（206），使得所述活动接触件（108，202）支撑在所述载体（204）内部，

其中所述载体（204）包括用于耦合至驱动器装置（300）的载体耦合装置（218），其中所述驱动器装置（300）可操作地抵抗由所述偏压装置（208）施加的偏压力，以相对于所述载体（204）沿从所述基座端部（204b）开始朝向所述头部端部（204a）延伸的方向使所述支撑件（206）移位。

2.根据权利要求1所述的电气开关（100），其中所述载体（204）设置有用于保持所述偏压装置（208）的第一端的保持装置（216）。

3.根据权利要求2所述的电气开关（100），其中所述支撑件（206）包括头部端部（206a）和基座端部（206b），所述头部端部（206a）适于穿过所述保持装置（216），并且所述基座端部（206b）适于接合所述偏压装置（208）的第二端部。

4.根据权利要求3所述的电气开关（100），进一步包括弹性装置（210），所述弹性装置（210）设置在所述支撑件（206）的所述头部端部与所述活动接触件（108，202）中间，使得所述支撑件的所述头部端部偏压抵靠所述弹性装置（210），所述弹性装置（210）偏压抵靠所述活动接触件（108，202），并且所述活动接触件（108，202）偏压抵靠所述载体（204）。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电气开关（100），其中所述驱动器装置（300）包括驱动器臂（304），所述驱动器臂（304）沿所述载体（204）的纵向轴线线性地移位，以及驱动器耦合装置（306），该驱动器耦合装置用于相对于所述载体（204）固定安装所述驱动器装置（300），使得所述驱动器臂（304）能够操作地接合所述支撑件（206）。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的电气开关（100），其中所述驱动器装置（300）包括基座结构（302）、驱动器臂（304）、以及驱动器耦合装置（306），所述驱动器臂能够旋转地接合在所述基座结构（302）中，使得所述驱动器臂（304）能够通过所述驱动器臂（304）绕所述载体（204）的纵向轴线旋转而沿着所述载体（204）的纵向轴线线性地移位，所述驱动器耦合装置用于相对于所述载体（204）固定安装所述驱动器装置（300），使得所述驱动器臂（304）能够操作地接合所述支撑件（206）。

7.根据权利要求5或6的任一项所述的电气开关（100），其中所述载体耦合装置（218）是凹槽、隆起、侧向突出、内部螺纹、外部螺纹中的任一个，并且其中所述驱动器耦合装置（306）对应于所述载体耦合装置（218），使得所述驱动器耦合装置（306）适用于可拆卸地耦合所述载体耦合装置（218），其中所述驱动器装置（300）固定安装在所述载体（204）上。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的电气开关（100），其中驱动器装置（300）是机械驱动器装置、电动机械驱动器装置、液压驱动器装置及气动驱动器装置中的任一个。

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