CN112703571A - 用于高电流切换操作且具有不同构造的固定端子触头的电控开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高电流切换操作并具有不同构造的固定端子触头的电控开关，其包括：开关主体；一对可动触头；用于将所述一对可动触头驱动至邻接位置的引导装置；在所述开关主体中周向延伸的容纳槽。该电控开关进一步包括：至少一个接触条，用于将每一个所述可动触头连接至所述开关的相应的固定端子触头，所述接触条被接纳在所述容纳槽内，并具有自由端，该自由端从所述开关主体突出以形成通过所述开关主体的位于相同横向侧上或位于相反横向侧上的、或位于基座支撑部上的相应孔的固定端子触头。

Description

用于高电流切换操作且具有不同构造的固定端子触头的电控 开关

技术领域

本发明涉及一种用于高电流切换操作且具有不同构造的固定端子触头的电控开关。

更具体地但非排他性地，本发明涉及适合用在不同位置的接触器和隔离开关。

背景技术

在该具体技术领域众所周知，接触器和隔离开关是分别用作由电磁致动器驱动的或用于使电路断电的开关的远程控制电气设备。

一般而言，接触器的可用范围很广，例如具有从几安培到几千安培的断开电流的和从24V DC到几千伏的接触器，但它们并非意在中断短路电流。在许多情况下，只要有足够的启动电流流过接触器电磁体，接触器就会做出响应并接通连接在负载电路中的负载。为了将接触器保持在这种状态，保持电流必须流过接触器。在切断保持电流后，接触器脱离。存储在接触器电磁体中的能量在空载电路中或在过压保护装置中耗散。

隔离开关缺少用于抑制电弧的机制，所述电弧会在携带大电流的导体被电中断时产生。因此，隔离开关始终是卸载设备，旨在仅在电流已被某其他控制设备中断后才打开。

在下文中，将更具体地参考根据本发明的具有特定构造的接触器，这并非意在限制申请人有关隔离开关领域的权利。

已知结构的接触器通常包括固定触头和活动触头。

这两种触头都联接到电源线的一个分支，以便通过桥式连接器或例如铜编织物的金属柔性连接器进行连接和断开连接。特别地，活动触头通常通过柔性连接编织物连接至电源端子。开关设备的相对较高的工作频率非常需要柔性连接编织物，从而其遭受故障，降低了开关设备的工作寿命。

为了保证有效的切换动作，已经提供了具有更复杂结构的活动触头。

例如，申请人在专利申请EP 3 293 748A1中描述了一种改进的用于高电流切换应用的接触器设备，该设备包括朝向彼此并远离彼此驱动的并安装在引导装置的相应接触端处的一对可动触头，所述引导装置通过集成在所述开关基座部分中的低压驱动部分激活。

可动触头的这种移动机制比相同类型的其他接触器设备更简单、更便宜且更可靠。

尽管这些接触器提供了毋庸置疑的优点，但仍然存在一些缺点，尤其是对于接触器与电源的连接。

实际上，基于电源的可能特定布置，可能对接触器的连接存在不同需求。更具体地，当接触器安装在接线盒中或在安装环境中时，触头必须与其连接的电源的端子触头可以或多或少地彼此靠近或靠近接触器固定触头的位置。

发明内容

本发明所基于的技术问题是提供一种用于高电流切换操作的电控开关，并允许可以根据用户需求或安装需求选择突出的固定触头的不同构造，从而可以根据所要求的特定构造修改固定触头的可接近性。

本发明的另一个目的是提供一种易于由任何专业操作者使用和安装的接触器。

本发明的另一个目的是提供一种保证更高可靠性和长工作寿命的接触器。

本发明的又一个目的是提供一种不需要复杂制造的接触器设备。

最后，本发明的目的是提供一种结构化解决方案，其可以无差别地用在诸如接触器设备和/或隔离开关设备之类的两种开关设备中。

基于本发明的解决思路是提供一种开关，其中，根据特定的构造要求，可以容易地改变用于将开关连接到电源的端子触头的端子触头的位置。

优选地，开关是电控制的。

此外，在下文中，关于接触器来说明解决思路，该接触器是开关的示例。然而，本发明也可应用于隔离开关，隔离开关是开关的另一示例。

根据上述解决思路，技术问题通过一种用于高电流切换操作且具有不同构造的固定端子触头的(例如电控)开关得以解决，该开关包括：开关主体；一对可动触头；用于将一对可动触头驱动直至邻接(接触)位置的引导装置；在所述开关主体中周向延伸的容纳槽；以及至少一个接触条，用于将每一个可动触头连接至开关的相应的固定端子触头，所述接触条被接纳在容纳槽的至少一部分内并具有自由端，该自由端从开关主体突出，以便形成通过开关主体的位于相同横向侧上或位于相反横向侧上的相应孔的固定端子触头。

优选地，开关主体包括与固定端子触头的不同构造相对应的不同的孔。

此外，优选地，该电控开关包括电磁体和容纳在开关主体附近的辅助触头。这些部件用于驱动引导装置以接触可动触头。

在接触器的情况下，还提供了形成电弧消散部的灭弧室顶部。如前所述，在隔离开关中未提供该部分。

根据本发明的特定方面，连接至一对可动触头中的相应一个可动触头的条的端子触头从开关主体朝相反方向突出。当电源的连接部位于接触器的相对侧上时采用这种构造。

根据本发明的另一方面，连接至一对可动触头中的相应一个可动触头的条的端子触头从开关主体沿相同方向突出。当电源的连接部位于接触器的相同侧上时采用这种构造。

根据本发明的优选方面，开关主体为扁平的平行六面体。

根据该方面，开关主体设置有基座，并且与一对可动触头中的相应一个可动触头连接的条的端子触头从该基座伸出。

此外，根据优选方面，开关主体能以模块化方式连接至类似的开关主体。尤其是扁平的平行六面体形状允许在模块之间的简单且稳定的连接。

优选地，引导装置包括通过铰链联接的至少一对杆。

更优选地，这对杆具有结合在滑动铰链中的对应端，该滑动铰链可沿开关主体中的框架的竖直槽上下移动。杆由绝缘材料制成并且具有相应的相对端，该相对端铰接联接到臂的与触头相对的相应端。臂的与触头相对的每一端由与杆的相同绝缘材料制成的元件的相应细长引导件支撑，并且铰接地联接到相应的相对端。

此外，根据特定方面，电磁体的一端连接至杠杆的围绕着与开关主体固定或整体形成的支点的一端，该杠杆为臂提供连接至引导装置的自由端。此外，弹性元件介于所述一对可动触头之间，用于补偿可能的触头退化或损坏。

最后，必须注意，本发明可以在一种至少包括如以下描述中公开的电控开关的电气系统中实现。

本发明的电控开关的其他特征和优点将根据参考附图以非限制性示例的方式给出的下述描述呈现。

附图说明

图1显示了根据本发明实现的接触器的立体图；

图2显示了图1的接触器的示意图；

图2A显示了图1的接触器的主体的示意图；

图3显示了图1的接触器的立体示意图；

图4A、图4B和图4C显示了图1的接触器的不同构造，其中固定端子触头的布置不同；

图5显示了图1的接触器的激活机制的细节；

图6显示了根据本发明实现的接触器的模块化构造；

图7显示了根据本发明实现的隔离开关。

具体实施方式

参照附图，其中1总体上且示意性地示出电控开关，在此特定情况下，该电控开关包括根据本发明实现的接触器。

在此实施例中，接触器1被特意提供用于工业应用，其中，为了高频切换动作，必须接通和断开高DC电流。

接触器提供开关主体2，该开关主体包括将在下文中公开的接触器1的所有可动部分。

优选地，开关主体2被成形为扁平的平行六面体，但其他不同形状也是可以的，所有这些形状都包括在所要求保护的权利要求的保护范围内。

开关主体2通常由具有预定绝缘系数的合成塑料制成。在该示例性实施例中，开关主体2具有基座3，该基座在本实施例中与开关主体2整体形成并包括支撑接触器1的各种可动部件的内部框架4。

本发明的接触器1在结构上被构造成使用在通常在牵引车辆车载上发生严重冲击和振动的情况下工作的电气设备上。

然而，在必须接通和断开高DC电流的所有应用中都不能拒绝采用这种接触器1，例如：线路接触器、电源开关或转换器、牵引马达、电磁制动器和加热/空调系统。

接触器1包括开关基座部分5和形成电弧消散部的上灭弧室顶部。开关基座部分5包括电开关装置。电弧消散部被提供用于覆盖和/或保护电开关装置。因此，根据必须处理的不同电压范围和应完全安全地消除的相应的灭弧室类型以及能量容量，上灭弧室顶部6可以在结构上不同。

例如，用于电压值为1000V的灭弧室顶部6必须小于用于电压值为3000V的电弧消散部，并且必须设有较小的极性膨胀。

在图2和图3中清楚地示出了接触器1的内部结构。

开关基座部分5可以视为在低压部分7和高压部分8中是分开的。

低压部分7被提供用于驱动高压部分8的切换。低压部分7优选包括电磁体9和辅助触头(未示出)。电磁体9由未示出的常规类型的低压参考电位供电，并由合适的开关致动器驱动。

该接触器1是单稳态元件，其根据用户需求的主要部分设有常开触头。

根据本发明，开关基座部分5包括一对可动触头11和12，它们应彼此邻靠，从而允许高(AC或DC)电流通过或流动。有利地，所述可动触头11、12对称地朝向和远离彼此移动。

每个可动触头11或12位于引导装置17的相应的细长臂15、16的接触端13或14处。臂15、16通常由导电材料、例如金属制成。

在触头11、12上方，但仍在开关基座部分5中，分别设有电弧滚环18、19。

这些电弧滚环18、19有助于消散在可动触头11、12的打开阶段期间形成的电弧。更具体地，每个电弧滚环18、19电连接到设置在每个臂15、16的每个接触端13、14的肩部处的相应的熄弧线圈20、21。与每个可动触头11或12相关联的是一对横向金属凸缘22、23，其具有朝向相应的电弧滚环18或19的凸出标记。此外，在可动触头11、12的两侧上设有极性扩展部24，即适当成形的金属板或凸缘。

接触器1提供端子触头25和26，它们通过接触条27、28与可动触头11和12相关联。优选地，接触条27、28由铜制成。

根据本发明，开关基座部分5，特别是低压部分7，还提供在开关基座部分5本身内周向延伸的容纳槽29。

该容纳槽29优选地由塑料制成并且构成用于接触条27、28的绝缘路径。

多个孔30设置在接触器1的外表面31上，优选地设置在低压部分7的外表面31上。可以在低压部分7的侧面上的端子触头25和26的每个特定构造需要的任何地方设置所述多个孔30。

端子触头25和26从多个孔30突出。特别地，根据所需的特定应用，分别与接触条27或28相关联的端子触头25和26可以从低压部分7的不同侧面突出。

在图4A、图4B和图4C中示出了端子触头25和26的三种可能的布置构造。

特别地，在图4A中示出了一种构造，其中，条27、28的端子触头25和26从开关主体2的孔30朝相反方向突出。

不同地，在图4B中示出了一种构造，其中，条27、28的端子触头25和26从开关主体2的孔30沿相同方向突出。

在后一种构造的特定情况下，条27、28的端子触头25和26自基座3从开关主体2的孔30突出，如图4C所示。

即使不寻常，其他构造在不脱离所要求保护的权利要求所限定的保护范围的情况下也是可以的。例如，可以具有垂直构造，其中一个固定端子触头25或26从开关主体2的侧部突出，而另一固定端子触头25或26从开关主体2的基座3突出。

图5示出了用于激活接触器1的引导装置17的示意图。

引导装置17包括一对杆32和33，其具有结合在滑动铰链34中的对应端，该滑动铰链可沿图2中可见的竖直槽35上下移动，这些杆因此在开关主体2上沿着该竖直槽35上下移动。杆31和32由绝缘材料、例如热固性材料制成。

每个杆32、33的相对端36、37铰链地联接到由与杆32、33相同的绝缘材料制成的元件的相应细长引导件38、39。每个臂15或16通过相应的枢轴40、41向下铰接地联接到这些细长引导件38、39，并通过相应的弹簧(未示出)向上联接到壳体。

因此，细长引导件38、39铰链地联接到相关的杆32或33，但是也联接到每个臂15、16的相应端，从而细长引导件38、39的运动反映在相关联的臂15、16的运动中。

杆32、33、臂15、16连同相应的滑动铰链34、枢轴40、41以及在杆32、33与细长引导件38、39之间以及间接与臂15、16之间的铰接连接，形成了所述引导装置17，该引导装置允许将可动电触头11和12朝向彼此驱动，反之亦然。该引导装置由低压驱动部分7激活。

每个臂15、16由相应的枢轴40、41支撑，但是这些枢轴分别在叉状臂42或43的端部处横向延伸。这些叉臂42、43由诸如金属的导电材料制成。

这些叉臂42、43实质上联接到端子触头25和26上。因此，通过在一方面的部件25、42、15和11与另一方面的部件26、43、16和12之间的金属连续性，保证了可动触头11、12和端子触头25、26之间的电连续性。

进一步必须注意的是，为了补偿臂15、16的可能退化或损坏，弹性元件44，例如压缩弹簧，介于每个臂15或16与相应的支撑叉状臂42、43之间。

滑动铰链34设有中央环形弹性元件(未示出)，并且被驱使沿竖直槽35滑动。

该运动由作用在可动芯体45上的电磁体9致动，该可动芯体连接到水平且平行于开关主体2的基座3延伸的柄杆46上。

柄杆46的自由端或远端47联接到杠杆49的一端48，所述杠杆可枢转地安装在与接触器1的基座3的内部框架4固定或整体形成的支点50上。

杠杆49具有联接到柄杆45的自由远端47的第一臂51和当杠杆49由电磁体9和柄杆45致动时绕支点自由移动的另一臂或第二臂52。

最后应注意，根据适用的标准，优选地提供图2所示的电路53，以用于向电磁体9供应适当水平的电流，同时由用户提供不同的电压值。该电路49实质上是电压电平移位器，其适合于接收多个不同的电压值，能够根据启动阶段中的需要来提高电磁体的电流。

鉴于前面的描述，接触器1的作用方式应该是显而易见的。

在若干应用中，本发明的接触器1具有涉及单极构造的模块化结构，该结构可以根据用户需要以两极构造进行加倍或以包括两个或三个并联模块的三极构造提供，例如图6所示。

开关基座部分5对于每个不同的模块化接触器1是很常见的，同时电弧消散部可以被认为是开关主体2的顶盖，根据接触器1应提供的不同功率类别和电压范围，开关主体可以具有不同的尺寸。

如前所述，提供电控开关1的本发明不仅适用于如图1所示的接触器，而且适用于如图7所示的隔离开关。

端子触头25'和26'通过条27'和28'与可动触头11'和12'相关联。

条27′和28′布置在容纳槽29′中。隔离开关1的开关主体2'设有多个孔30'，端子触头25'、26'从所述孔突出到外部，能够以多种不同构造连接到电源，仅改变选定的孔30'即可。

即使隔离开关的内部结构在某些方面与接触器的内部结构不同，本发明也涉及其结构的共同部分，并且不限于一个或另一个应用。

因此，本发明可适用于需要电控开关(接触器或者隔离开关)的任何电气系统。

有利地，本发明可适用于需要高电流开关的大多数应用，从而避免电路布置的复杂性。

本发明的另一个优点是，可以简单地由任何部门操作者使用，不需要任何特定知识，而仅基于可见的连接要求。

此外，电气部分和电气开关内的容纳槽之间的绝缘隔离避免了在布置端子触头期间的缺点，并以此方式确保了更高的可靠性和长工作寿命。

本发明的另一个优点是不需要特定的制造，这对于明显打算用于批量生产且具有针对用户要求的高度灵活性的部件而言是重要的。

最后，根据本发明的接触器还可以用于高AC电流应用中的切换。

在先前的段行中，方向性术语如：“向前”、“向后”、“前”、“后”、“上”、“下”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”、“侧部”、“竖直”、“水平”、“垂直”和“横向”以及任何其他类似的方向性术语，仅指附图中所示的设备，与同一设备的可能使用无关。因此，这些方向性术语用于描述其处于水平表面上的直立竖直位置的接触器，其含义仅是如图中所示相对于另一部分来标识设备的一部分。

如本文中所使用的那样，术语“包括”及其派生词意是开放式术语，其指定存在声明的特征、元件、部件、组、整数和/或步骤，但不排除其他未声明的特征、元件、部件、组、整数和/或步骤的存在。该概念也适用于具有相似含义的词语，例如术语“具有”、“包含”及其派生词。

此外，当以单数形式使用时，术语“构件”、“区段”、“部”、“部分”和“元件”可以具有单个部分或多个部分的双重含义。

Claims (16)

1.一种用于高电流切换操作的开关(1)，包括：

开关主体(2，2’)；

一对可动触头(11，12，11’，12’)；

引导装置(17)，用于在接触位置与断开位置之间驱动所述一对可动触头(11，12，11’，12’)，从而切换或中断电流；

其特征在于，所述开关进一步包括：

在所述开关主体(2，2’)中周向延伸的容纳槽(29，29’)；

用于将所述可动触头(11，12，11’，12’)之一连接至所述开关(1)的相应的固定端子触头(25，26，25’，26’)的至少一个接触条(27，28，27’，28’)，所述接触条(27，28，27’，28’)被接纳在所述容纳槽(29，29’)的至少一部分内并具有自由端，该自由端从所述开关主体(2，2’)突出，以便形成通过所述开关主体(2，2’)的相应孔(30，30’)的所述固定端子触头(25，26，25’，26’)，

其中，所述至少一个接触条(27，28，27’，28’)被配置为至少在所述开关(1)的最后装配期间是能变化的，以便适应所述固定端子触头(25，26，25’，26’)的构造。

2.根据权利要求1所述的开关(1)，其中

所述至少一个接触条(27，28，27’，28’)只有在所述开关(1)的最后装配期间是能替换的，以便适应所述固定端子触头(25，26，25’，26’)的构造，所述开关主体(2，2’)可选地包括与所述固定端子触头(25，26，25’，26’)的不同构造相对应的不同的孔(30)；

或者，

所述至少一个接触条(27，28，27’，28’)在最后装配期间和之后是能替换的，以便适应所述固定端子触头(25，26，25’，26’)的构造，所述开关主体(2，2’)包括与所述固定端子触头(25，26，25’，26’)的不同构造相对应的不同的孔(30)。

3.根据权利要求1至2任一项所述的开关(1)，进一步包括：

容纳在所述开关主体(2，2’)的开关基座部分(5)中的电磁体(9)；

容纳在所述开关主体(2，2’)的所述开关基座部分(5)附近的辅助触头。

4.根据权利要求1至3任一项所述的开关(1)，进一步包括形成电弧消散部的灭弧室(6)顶部，以便创建接触器。

5.根据权利要求1至4任一项所述的开关(1)，其中，连接至所述一对可动触头(11，12，11’，12’)中的相应一个可动触头的所述条(27，28，27’，28’)的所述端子触头(25，26，25’，26’)从所述开关主体(2，2’)朝相反方向突出。

6.根据权利要求1至4任一项所述的开关(1)，其中，连接至所述一对可动触头(11，12，11’，12’)中的相应一个可动触头的所述条(27，28，27’，28’)的所述端子触头(25，26，25’，26’)从所述开关主体(2，2’)沿相同方向突出。

7.根据权利要求1至6任一项所述的开关(1)，其中，所述开关主体(2，2’)为扁平的平行六面体。

8.根据权利要求1至4任一项所述的开关(1)，其中，连接至所述一对可动触头(11，12，11’，12’)中的相应一个可动触头的所述条(27，28，27’，28’)的所述端子触头(25，26，25’，26’)从所述开关主体(2，2’)的基座突出。

9.根据权利要求1至8任一项所述的开关(1)，其中，所述开关主体(2，2’)能以模块化方式连接至类似的开关主体(2，2’)。

10.根据权利要求1至9任一项所述的开关(1)，其中，所述引导装置(17)包括通过铰链(33)联接的至少一对杆(32，33)。

11.根据权利要求2至10任一项所述的开关(1)，其中，所述电磁体(9)作用于柄杆(45)，所述柄杆(45)围绕支点(50)连接至杠杆(49)，所述杠杆提供连接至所述引导装置(17)的臂(52)。

12.根据权利要求1至11任一项所述的开关(1)，包括介于所述一对可动触头(11，12，11’，12’)之间的至少一个弹性元件(44)。

13.一种电气系统，包括至少一个根据权利要求1至12任一项所述的开关(1)。

14.一种用于装配开关(1)的套件，所述开关用于高电流切换操作，该套件包括：

开关主体(2，2’)；

一对可动触头(11，12，11’，12’)；

引导装置(17)，用于在接触位置与断开位置之间驱动所述一对可动触头(11，12，11’，12’)，以便切换或中断电流；

在所述开关主体(2，2’)中周向延伸的容纳槽(29，29’)；

其中，所述开关(1)被配置成接纳用于将所述可动触头(11，12，11’，12’)之一连接至所述开关(1)的相应的固定端子触头(25，26，25’，26’)的至少一个接触条(27，28，27’，28’)，

所述开关(1)被配置成在所述容纳槽(29，29’)的至少一部分内接纳所述至少一个接触条(27，28，27’，28’)。

15.根据权利要求14所述的用于装配开关(1)的套件，

进一步包括至少一个接触条(27，28，27’，28’)，具有自由端，该自由端从所述开关主体(2，2’)突出，以便形成通过所述开关主体(2，2’)的相应孔(30)的所述固定端子触头(25，26，25’，26’)，

其中，所述至少一个接触条(27，28，27’，28’)被配置为至少在所述开关(1)的最后装配期间是能变化的，以便适应所述固定端子触头(25，26，25’，26’)的构造。

16.一种来自根据权利要求15所述的用于装配开关(1)的套件的接触条(27，28，27’，28’)。

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