CN108885949A - 用于将第一设备的第一端子电连接并机械连接至第二设备的第二端子的接触组件 - Google Patents

Abstract

一种接触组件(1)，该接触组件(1)用于将第一设备(3)的第一端子(2)电连接并机械连接至第二设备(5)的第二端子(6)，其中，第一设备(3)和第二设备(5)中的至少一者能够相对于另一者沿连接/断开连接方向(CD)移动，该接触组件(1)包括：‑多个导电指状接触元件(8)，每个导电指状接触元件(8)均包括主接触部(12)和辅助接触部(13)，主接触部(12)构造成用于接合第二端子(2)，辅助接触部(13)用于接合第一端子(2)，其中，所述指状接触元件(8)由能够连接至第一端子(2)的接触组件(1)的支承框架(7)支承，或者构造成能够直接由第一端子(2)连接和支承；‑一个或更多个弹簧元件(9)，所述一个或更多个弹簧元件(9)构造成用于作用在指状接触元件(8)上，以便在第一设备(3)和第二设备(5)连接时推动所述主接触部(12)抵靠第二端子(2)。所述多个指状接触元件(8)中的至少两个指状接触元件的主接触部(12)相对于彼此移位以使得：在第一设备(3)通过第一设备(3)和第二设备(6)的沿所述连接/断开连接方向(CD)的相对运动而连接至第二设备(6)时，至少两个指状接触元件的主接触部(12)在相继时刻接合第二端子(6)。

Description

用于将第一设备的第一端子电连接并机械连接至第二设备的 第二端子的接触组件

技术领域

本发明涉及用于将第一设备的第一端子电连接并机械连接至第二设备的第二端子的接触组件。特别地，作为示例，本发明涉及适于将开关装置比如断路器的可移动导电端子连接至开关设备的固定导电端子的接触组件。

背景技术

在中压场(通常指的是1千伏至几十千伏的电压)中，已知使用所谓的郁金香形接触组件,该郁金香形接触组件用于将设置在抽出式断路器上的可移动导电端子机械连接并电连接至开关设备的固定导电端子。

郁金香形接触组件包括支承框架，该支承框架由相互平行且间隔开的一对环形板限定，所述一对环形板通过杆彼此固定。郁金香形接触组件还包括多个指状接触元件，所述多个指状接触元件搁置在凸缘的座部中，并且所述多个指状接触元件被绕支承框架的中心轴线以环形形状延伸的螺旋弹簧径向地推动抵靠凸缘的座部。

每个指状接触元件均具有沿平行于上述中心轴线的纵向轴线延伸的椭圆形形状，并且每个指状接触元件均包括前接触部分和后接触部分，前接触部分用于以可移除的方式与开关设备的固定接触销接合，后接触部分用于与可移动断路器的导电臂保持接触。

通常，当连接建立时，郁金香形接触组件必须在开关设备的销上施加非常大的力。然而，由于大量的指状接触元件需要被打开并连接至开关设备的接触销，这导致非常高的推入力，即，将郁金香形接触组件与开关设备的接触销联接所需的力。图1是示出根据郁金香形接触组件相对于开关设备的销的位置d而变化的推入力F的图。如所示出的，力对应于指状接触元件与销的第一接合(主要由于弹簧的弹力)而达到最大值，然后在存在摩擦的滑动阶段期间下降至恒定值。

这种高的推入力可能导致断路器与开关设备之间的不可靠的电连接。

而且，有时会发生不正确连接的情况。不可靠的连接进而可能导致高电阻、面板过热、短时电流期间的低性能。

发明内容

因此，本发明的问题是提供一种用于将第一设备的第一端子和第二设备的第二端子机械连接并电连接的接触组件，该接触组件例如但不限于郁金香形接触组件，以用于将开关装置比如断路器的可移动导电端子连接至开关设备的固定导电端子，该接触组件适于在两个端子连接时维持非常大的力，同时减小推入阶段期间的推入力的峰值。

该问题通过根据权利要求1的接触组件解决。

从属权利要求限定本发明的可能的有利实施方式。

附图说明

通过以下参照附图以示例的方式给出的优选实施方式及其替代方案的描述，其他特征和优点将更加明显，在附图中：

图1是示出在通过根据现有技术的接触组件联接第一端子和第二端子期间根据位置d而变化的力F的图；

图2a和图2b是分别处于连接构型和断开连接构型的断路器和开关设备的侧面局部剖视图；

图3a和图3b分别是图2a和图2b的具体部分的放大图；

图4是根据本发明的可能实施方式的郁金香形接触组件的立体图；

图5是图4的郁金香形接触组件的侧视图；

图6是图4的郁金香形接触组件的剖视图；

图7是根据本发明的可能实施方式的接触组件的指状接触元件的侧视图；

图8是图7的指状接触元件的立体图；

图9是示出在通过根据本发明的接触组件联接第一端子和第二端子期间根据位置d而变化的力F的图；

图10是根据本发明的可能实施方式的郁金香形接触组件的支承框架的立体图；

图11是图10的支承框架的立体分解图；

图12是根据本发明的可能实施方式的夹持器接触组件的局部立体图；

图13是图12中的夹持器接触组件的局部侧视图；

图14是根据本发明的另一可能实施方式的夹持器接触组件的局部立体图；

图15是图14中的夹持器接触组件的局部侧视图。

具体实施方式

在以下描述中，相同的附图标记在不同附图中示出时用于相似的示例性元件。

参照附图，用附图标记1表示接触组件。在本说明书中，主要将郁金香类型的接触组件视为示例性实施方式(图2至图11)。然而，如稍后将描述的，接触组件的其他可能实施方式是可能的。例如，接触组件1可以是夹持器类型的(图12至图15)。

根据本发明的接触组件1通常用于将第一设备的第一端子电连接并机械连接至第二设备的第二端子，其中，第一设备和第二设备或第一设备的至少一部分和第二设备的至少一部分能够相对于彼此移动。然而，在以下示例性且非限制性的描述中，将描述用于连接断路器和开关设备的接触组件。

因此，现在参照图2a至图2b的示例性实施方式，接触组件1可以固定至开关装置3的导电端子2，开关装置3比如为断路器，特别是容纳在开关设备5中的抽出式断路器。这种断路器3以非限制性的方式优选地是由机动推车4支承的类型，机动推车4可以从相对于开关设备5的拔出位置(图2b和图3b)移动至开关设备5中的插入位置(图2a和图3a)，在拔出位置中，可移动导电端子2(比如接触臂或导电套管)与固定导电端子6(比如固定导电销)断开接合，在插入位置中，可移动导电端子2连接至相应的固定导电端子6。接触组件1固定至导电端子2，导电端子2安装在断路器3上并可以与断路器3一起移动，并且接触组件1与开关设备5的固定导电端子6接合。然而，在替代性的另一可能的实施方式(图中未示出)中，郁金香形接触组件1也可以组装在开关设备5的固定导电端子6上，以用于接纳断路器3的可移动导电端子2并与其接合。

图4至图6示出了根据本发明的可能实施方式的郁金香形接触组件1。根据示出的实施方式，郁金香形接触组件1包括支承框架7，该支承框架7用于对稍后将详细描述的多个指状接触元件8进行支承并将其保持在正确的位置中。支承框架7围绕框架中心轴线A周向地形成。指状接触元件8优选地根据均匀的角度分布、围绕中心轴线A周向地并排布置在支承框架7上。然而，应当注意的是，根据图中未示出的另一可能实施方式，可以省去支承框架7。在这种情况下，指状接触元件直接由与接触组件1连接的第一端子支承。

重新参照图4至图6，郁金香形接触组件1还包括一个或更多个弹簧元件9，所述一个或更多个弹簧元件9优选地为螺旋形，用于在断路器3与开关设备5通过接触组件1接触时将指状接触元件8朝向中心轴线A径向地推动，即处于抵靠固定导电端子4和抵靠可移动导电端子2的接触位置。在示出的实施方式中，示出了两对弹簧元件9。

图7至图8中示出了根据可能实施方式的指状接触元件8。指状接触元件8包括沿纵向轴线L延伸的本体，在该本体的相反端部处设置有主接触部12和辅助接触部13，主接触部12构造成用于与固定导电端子6的外表面接合，辅助接触部13构造成用于与可移动导电端子2的外表面接合。主接触部12包括优选呈凸形的主接触表面14，并且辅助接触部13包括优选呈凸形的辅助接触表面15。在两个第一接触表面14与15之间设置有相互连结区域16。主接触部12优选地处于前部位置中，而辅助接触部13优选地处于后部位置中，即，主接触部12和辅助接触部13在工作条件下参照与接触组件1联接的可移动导电端子2分别位于远端位置和近端位置。

在每个指状接触元件8上均具有用于接纳弹簧元件9的一部分的一个或更多个弹簧座17。在示出实施方式中，设置有两个弹簧座17，每个弹簧座用于接纳一对弹簧元件9，如图4至图6所示。此外，每个指状接触元件8包括一个或更多个搁置座18，指状接触元件8通过搁置座18容置在支承框架7上。下面将给出搁置座18的更多细节。搁置座18与弹簧座17相对于纵向轴线L位于相反侧。指状接触元件8是导电的。

有利地，在接触组件1中，至少两个指状接触元件8的主接触部12相对于彼此移位。以这种方式，例如参照图1a至图1b和图2a至图2b，当断路器3沿连接/断开连接方向CD接近开关设备5以便通过固定至可移动导电端子2的接触组件1实现可移动导电端子2与固定导电端子6之间的连接时，至少两个移位的主接触部12相继在不同的时刻接合固定导电端子6。因此，推入力也被分割，并且推入力的最高值低于使所有指状接触元件同时展开所需的推入力，如参照图1所讨论的。

为了更好地理解本发明的这个方面，再次参照如图4至图6所示的郁金香形接触组件1的示例性实施方式。在示出的示例性实施方式中，所有指状接触元件8的主接触部12以交替的方式相对于彼此移位。两个主接触部12’和12”的相对移位用Δx表示且参考框架中心轴线A，该框架中心轴线A在工作条件下大致平行于上述连接/断开连接方向CD。根据示出的实施方式，指状接触元件8包括两组，其中，每组的指状接触元件的主接触部不移位，每组的指状接触元件的主接触部相对于另一组的主接触部移位，其中，第一组的指状接触元件与第二组的指状接触元件交替。然而，如本领域技术人员将理解的，可以设想不同的布置和不同类型的移位。例如，两组的指状接触元件可以不交替，而是分在不同的移位组中。此外，可以具有若干组指状接触元件，其中，相应的主接触部具有若干移位Δx1、Δx2……。

再次参照图4至图6中示出的实施方式，特别是参照图6，清楚的是，在推入阶段期间，主接触部12’比主接触部12”先与固定导电端子6接触，主接触部12”相对于主接触部12’移位Δx的量。当主接触部12”与固定导电端子6接触时，主接触部12’已经处于与导电端子16的接合位置并且在导电端子6上滑动。

图9中示出了根据位置d而变化的用于实现连接所需的合力F。如所示出的，当主接触部12’与固定导电端子6接触时存在第一力峰值19。然后，力由于主接触部12’的滑动下降至大致恒定的第一值20。然后，力在主接触部12”与固定导电端子6接触时(在该时刻，主接触部12’继续滑动)达到第二力峰值21。然后，力由于主接触部12’和12”两者在固定导电端子6上的滑动再次下降至大致恒定的第二值22。从图9中可以看出，与根据现有技术的主接触部之间的移位Δx等于零的情况(虚线23)相比，在推入阶段期间的最大力显著降低，并且在接触组件1已经完成固定导电端子6的接合时的力相同。从上面可以清楚地看出，总的推入力F基本上由弹簧元件所产生的力Fs和由于摩擦产生的力F_F的总和给出。当然，该力F受到在给定时刻与第二端子接触的指状接触元件的数量、第二端子的几何形状以及指状件的几何形状的影响，第二端子的几何形状影响弹簧元件的弹性变形并因此影响整体弹簧力，指状物的几何形状影响在第一次接触第二端子期间和滑动期间的推入力。在给定时刻和给定位置所涉及的指状接触元件的数量越大，推入力就越大。因此，移位的主接触部的数量越大，整体推入力就越小。

主接触部12在郁金香形接触组件1中的移位可以以不同的方式获得。

根据图4至图6中示出的实施方式，所有的指状接触元件8均具有相同的形状和相同的尺寸，并且指状接触元件8在支承框架7上以相对于彼此被移位的方式布置。以这种方式，指状接触元件8的主接触部12由于指状接触元件8在支承框架7上的位置而相对于彼此移位。

为了获得形状相同的指状接触元件8的相对移位，支承框架7可以例如如图10至图11中所示地构造。根据示出的实施方式，支承框架7包括第一板24和第二板27，第一板24绕中心轴线A周向地形成，并且该第一板24形成有交替的第一径向突出部25和第一径向槽26，第二板27绕中心轴线A周向地形成，并且第二板27形成有交替的第二径向突出部28和第二径向槽29。平行于中心轴线A延伸的多个杆30连接第一板24和第二板27。第二槽29又包括第二主槽29’和与第二主槽29’交替的第二副槽29”，其中，第二主槽29’相对于第二副槽29”沿中心轴线A移位，并且第二主槽29’在径向上定位在与第二副槽29”相同的位置中。如图7至图8所示，指状接触元件8的第一搁置座18’相对于第二搁置座18”较长，第二搁置座18”又构造和定尺寸成与第二主槽29’和第二副槽29”两者的尺寸相匹配。以这种方式，第二板27的第二主槽29’和第二副槽29”两者可以接合第二搁置座18”，并且对应的指状接触元件8通过该接合轴向地锁定在支承框架7上。相反，第一搁置座18’根据第二主槽29’和第二副槽29”中的哪一者接合第二搁置座18”而在不同位置与第一板24的第一槽26接合。在图5和图6中可以更清楚地看到上面描述的内容。

为了获得第二主槽29’和第二副槽29”的上述布置，第二板27可以例如如图11所示地实施。根据该示例性实施方式，第二板27包括第一辅助板27’和第二辅助板27”，第一辅助板27’具有交替的径向较低槽31和径向较高槽32，第二辅助板27”具有交替的径向较低槽33和径向较高槽34。第一辅助板27’和第二辅助板27”结合在一起，使得第一辅助板27’的径向较低槽31对应于第二辅助板27”的径向较高槽34，并且第一辅助板27’的径向较高槽32对应于第二辅助板27”的径向较低槽33。以这种方式，获得了第二主槽29’和第二副槽29”的上述轴向移位。

根据图中未示出的另一可能实施方式，第二径向槽29在径向和轴向上处于相同的位置，即，第二径向槽29在轴向上不移位，并且指状接触元件8的主接触部12的移位通过使指状接触元件8以不同的方式成形来获得，例如通过使指状接触元件8的主接触部12移位来获得。

在以上描述的实施方式中，接触组件1是郁金香形的。然而，如上面已经预期的，接触组件1可以以不同的方式成形。特别地，接触组件1可以是夹持器式的。图12至图13和图14至图15示意性地示出了夹持器式接触组件1的两个可能的替代性实施方式。夹持器式接触组件可以用于例如将夹持器连接至导电汇流条而不是筒形端子。

夹持器式接触组件1包括指状接触元件8的第一组35和与指状接触元件8的第一组35相对的指状接触元件8的第二组36。在第一组35和第二组36中的每一组中，指状接触元件以根据夹持轴线G(该夹持轴线G在工作条件下大体平行于上述连接/断开连接方向CD)定向的方式平行于彼此并排安置成使得第一组35的指状接触元件8的主接触部12面向第二组36的指状接触元件8的主接触部12。

第一组35和第二组36两者的指状接触元件8优选地以能够绕旋转轴线R1和R2旋转的方式连接至未示出的支承框架。优选地，旋转轴线R1和R2位于与夹持轴线G垂直的平面(未示出)中。弹簧元件(未示出)作用在第一组35和第二组36的指状接触元件8上，使得指状接触元件8朝向彼此被推动，以便执行夹持功能。

根据图12至图13中示出的实施方式，在指状接触元件8的第一组35和第二组36中的每一组中，所有主接触部12相对于夹持轴线G交替地相互移位，移位量为Δx。

根据图14至图15中示出的实施方式，在指状接触元件8的第一组35和第二组36中的每一组中，主接触部12对准，但是第一组35的指状接触元件8的主接触部12相对于第二组36的指状接触元件8沿夹持轴线G移位，移位量为Δx。

在两种情况下，如针对郁金香形接触组件所讨论的，相对于根据现有技术的在主连接部之间不提供移位的夹持器式接触组件，在推入阶段期间的峰值力减小。

当然，如已经针对郁金香形接触组件所讨论的那样，在夹持器式接触组件中也可以通过以不同的方式定位主接触部12来获得更复杂的移位方案。

此外，在夹持器式接触组件中，也可以通过在支承框架上以不同的方式定位形状和尺寸相同的指状接触元件、或者替代性地通过使指状接触元件以不同的方式成形来获得移位。

对于根据本发明的接触组件的上述实施方式，为了满足特定的当前需要，技术人员可以增加若干元件、对元件进行修改或利用其他可操作的等同元件替换，而不脱离所附权利要求的范围。

Claims (13)

1.一种接触组件(1)，所述接触组件(1)用于将第一设备(3)的第一端子(2)电连接并机械连接至第二设备(5)的第二端子(6)，其中，所述第一设备(3)和所述第二设备(5)中的至少一者能够相对于另一者沿连接/断开连接方向(CD)移动，所述接触组件(1)包括：

-导电的多个指状接触元件(8)，每个所述指状接触元件(8)均包括主接触部(12)和辅助接触部(13)，所述主接触部(12)构造成用于接合所述第二端子(2)，所述辅助接触部(13)用于接合所述第一端子(2)，其中，所述指状接触元件(8)由能够连接至所述第一端子(2)的所述接触组件(1)的支承框架(7)支承，或者所述指状接触元件(8)构造成能够直接由所述第一端子(2)连接和支承；

-一个或更多个弹簧元件(9)，所述一个或更多个弹簧元件(9)构造成用于作用在所述指状接触元件(8)上，以便在所述第一设备(3)和所述第二设备(5)连接时推动所述主接触部(12)抵靠所述第二端子(2)，

其特征在于，所述多个指状接触元件(8)中的至少两个指状接触元件的主接触部(12)相对于彼此移位以使得：在所述第一设备(3)通过所述第一设备(3)和所述第二设备(6)沿所述连接/断开连接方向(CD)的相对运动而连接至所述第二设备(6)时，所述至少两个指状接触元件的主接触部(12)在相继时刻接合所述第二端子(6)。

2.根据权利要求1所述的接触组件(1)，其中，所述多个指状接触元件(8)中的所述至少两个指状接触元件以不同的方式成形并且布置成使得所述至少两个指状接触元件的主接触部(12)由于其形状而相对于彼此移位。

3.根据权利要求1所述的接触组件(1)，其中，所述多个指状接触元件(8)中的所述指状接触元件具有相同的形状和相同的尺寸并且以相对于彼此被移位的方式布置。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的接触组件(1)，其中，所述接触组件是郁金香形接触组件，其中，所述多个指状接触元件(8)绕中心轴线(A)周向地并排布置，其中，所述多个指状接触元件(8)中的所述至少两个指状接触元件的主接触部(12)关于所述中心轴线(A)相对于彼此移位。

5.根据任一前述权利要求所述的接触组件(1)，其中，所述支承框架(7)包括：第一板(24)，所述第一板(24)绕所述中心轴线(A)周向地形成，并且所述第一板(24)形成有交替的第一径向突出部(25)和第一径向槽(26)；第二板(27)，所述第二板(27)绕所述中心轴线(A)周向地形成，并且所述第二板(27)形成有交替的第二径向突出部(28)和第一径向槽(29)；以及多个杆(30)，所述多个杆(30)连接所述第一板(24)和所述第二板(27)，所述至少两个指状接触元件(8)包括待由所述第一槽(26)中的一个第一槽接合的第一搁置座(18’)和待由所述第二槽(29)中的一个第二槽接合的第二搁置座(18”)。

6.根据权利要求3至5所述的接触组件(1)，其中，所述第二板(27)的第二槽(29)包括第二主槽(29’)和与所述第二主槽(29’)交替的第二副槽(29”)，其中，所述第二主槽(29’)相对于所述第二副槽(29”)沿所述中心轴线(A)移位，其中，所述至少两个指状接触元件(8)的所述第一搁置座(18’)相对于所述第二搁置座(18”)较长，并且所述第二搁置座(18”)构造和定尺寸成与所述第二主槽(29’)和所述第二副槽(29”)两者的尺寸相匹配，使得所述第二主槽(29’)和所述第二副槽(29”)两者均能够接合所述第二搁置座(18”)，并且所述第一搁置座(18’)能够根据所述第二主槽(29’)和所述第二副槽(29”)中的哪一者接合所述第二搁置座(18”)而在不同位置由所述第一槽(26)接合。

7.根据权利要求6所述的接触组件(1)，其中，所述第二板(27)包括第一辅助板(27’)和第二辅助板(27”)，所述第一辅助板(27’)具有交替的径向较低槽(31)和径向较高槽(32)，所述第二辅助板(27”)具有交替的径向较低槽(33)和径向较高槽(34)，其中，所述第一辅助板(27’)和所述第二辅助板(27”)结合在一起，使得所述第一辅助板(27’)的径向较低槽(31)对应于所述第二辅助板(27”)的径向较高槽(34)，并且所述第一辅助板(27’)的径向较高槽(32)对应于所述第二辅助板(27”)的径向较低槽(31)。

8.根据权利要求4至7中的任一项所述的接触组件(1)，其中，所有的所述指状接触元件(8)的主接触部(12)以交替的方式相对于彼此移位。

9.根据权利要求1至3中的任一项所述的接触组件(1)，其中，所述接触组件是夹持器式接触组件，并且所述接触组件包括所述指状接触元件(8)的第一组(35)和所述指状接触元件(8)的第二组(36)，其中，在所述第一组(35)和所述第二组(36)中的每一组中，所述指状接触元件(8)以根据夹持轴线(G)平行定向的方式并排放置，并且其中，所述第一组(35)的指状接触元件与所述第二组(36)的接触元件相对地布置成使得所述第一组(35)的指状接触元件的主接触部(12)面向所述第二组(36)的指状接触元件的主接触部(12)。

10.根据权利要求9所述的接触组件(1)，其中，在所述第一组(35)的指状接触元件(8)和所述第二组(36)的指状接触元件(8)中的每一组中，所有的所述主接触部(12)沿所述支承夹持轴线(G)彼此交替地移位。

11.根据权利要求9所述的接触组件(1)，其中，在所述第一组(35)的指状接触元件(8)和所述第二组(36)的指状接触元件(8)中的每一组中，所述主接触部(12)对准，所述第一组(35)的指状接触元件的主接触部(12)相对于所述第二组(36)的指状接触元件沿所述夹持轴线(G)移位。

12.一种断路器，所述断路器包括一个或更多个根据任一前述权利要求所述的接触组件(1)。

13.一种设备，所述设备包括：根据权利要求12所述的断路器，所述断路器具有至少一个可移动导电端子(2)；以及开关设备，所述开关设备具有至少一个固定导电端子(6)，其中，所述接触组件联接至所述可移动导电端子或所述固定导电端子，以便允许所述断路器和所述开关设备的机械连接和电连接。