CN114424313B - 高压功率开关的组件和相应高压功率开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高压功率开关的组件(10)，其具有高压功率开关的两个沿开关纵轴能相对彼此运动的连续电流接触件(14)中的一个，所述连续电流接触件相对于组件(10)是固定的，高压功率开关的两个沿开关纵轴能相对彼此运动的电弧接触件(12)中的一个，其至少部分地被连续电流接触件(14)同轴地包围，场电极(34)，其在高压功率开关的断开状态下包围组件(10)的所述电弧接触件(12)，所述场电极在断开过程中进入断开位置，并在接通状态中被拉回到其在断开状态中占据的位置的后方，以及传动器，场电极(34)能够通过所述传动器驱动，其中所述传动器具有构件(76)，所述构件与场电极(34)电连接并且能够沿开关纵轴方向可移动地被引导。在此规定，组件(10)具有至少一个滑动接触装置(78)，滑动接触装置将所述构件(76)与传动器的组件固定的结构元件(38)电连接，所述结构元件与组件(10)的连续电流接触件(14)固定连接。本发明还涉及一种具有这种组件(10)的高压功率开关。

Description

高压功率开关的组件和相应高压功率开关

本发明基于高压功率开关的组件，其具有(i)高压功率开关的两个沿开关纵轴能相对彼此运动的连续电流接触件中的一个，其相对于组件是固定的，(ii)高压功率开关的两个沿开关纵轴能相对彼此运动的电弧接触件中的一个，其至少部分地被连续电流接触件同轴地包围，(iii)在高压功率开关的断开状态下包围组件的所述一个电弧接触件的场电极，其在断开过程中进入断开位置，并在接通状态中被拉回到其在断开状态中占据的位置的后方，以及(iv)传动器，场电极能够通过所述传动器驱动，其中所述传动器具有构件，所述构件与场电极电连接并且能够沿开关纵轴方向可移动地被引导。

本发明还涉及相应的高压功率开关。

文献WO98/032142 Al显示了高压功率开关和该高压功率开关的组件，其具有(i)高压功率开关的两个沿开关纵轴能相对彼此运动的连续电流接触件中的一个，其相对于组件是固定的，(ii)高压功率开关的两个沿开关纵轴能相对彼此运动的电弧接触件中的一个，其至少部分地被连续电流接触件同轴地包围，(iii)在高压功率开关的断开状态下包围组件的所述一个电弧接触件的场电极，其在断开过程中进入断开位置，并在接通状态中被拉回到其在断开状态中占据的位置的后方，以及(iv)传动器，场电极能够通过所述传动器驱动，其中所述传动器具有构件，所述构件与场电极电连接并且能够沿开关纵轴方向可移动地被引导。例如联杆(在那称为第二联杆)或者横杆被视作所述构件。

文献DE 19727 850 C1中介绍了一个略有不同的高压功率开关，具有两个可相对驱动的电弧接触件。在这里，连续电流和电弧接触件在直接驱动的接触面上同步地相向移动。在对置侧，提供了固定的连续电流接触件和通过传动器耦合的电弧接触件。由于连续电流接触件和电弧接触件的位置在另一侧相互变化，因此需要一个同样可移动的场控制电极(或另一个场控制元件)，该场控电极在打开状态下屏蔽电弧接触件处的场强，并在闭合状态下被拉回以避免碰撞。该场(控)电极可以直接固定到绝缘喷嘴或通过传动器移动。

场电极的接触是一项技术挑战。一方面，场电极不能位于自由电势上。另一方面，场电极不得连接到电弧接触件，以避免经由传动器的平行电流路径，其会导致单独部件的焊接。

在以前的设计中，场电极通过传动器接触，电弧接触系统通过绝缘盘和绝缘销的组合与传动器解耦。场电极固定地与组件(其由夹紧环，连接杆和横杆构成)螺纹连接，并为此具有良好的电气连接。运动由与绝缘喷嘴相连的导轨、通过两个联杆和联动销传递。运动过程由轴承侧面中的运行轨道控制，其中电极具有用于断开位置的定义的终端位，在该位置中电极停住。

在没有电极传动器的断路器单元中，场电极与绝缘喷嘴固定地螺纹连接并且与其同步运动。电势连接通过导轨实现，其与电弧接触件的传动器相连。即使在这种情况下，也可能会出现不确定的或者说未定义的接触情况。

本发明所要解决的技术问题在于，保证场电极的确定的或者说干净的电位连接。

该目的通过独立权利要求的特征根据本发明实现。本发明的有益实施例是从属权利要求的主题。

在按照本发明的用于高压功率开关的组件中，其具有

(i)高压功率开关的两个沿开关纵轴能相对彼此运动的连续电流接触件中的一个，其相对于组件是固定的，

(ii)高压功率开关的两个沿开关纵轴能相对彼此运动的电弧接触件中的一个，其至少部分地被连续电流接触件同轴地包围，

(iii)在高压功率开关的断开状态下包围组件的所述(一个)电弧接触件的场电极，其在断开过程中进入断开位置，并在接通状态中被拉回到其在断开状态中占据的位置的后方，以及

(iv)传动器，场电极能够通过所述传动器驱动，其中所述传动器具有构件，所述构件与场电极电连接并且能够沿开关纵轴方向可移动地被引导，

其中规定，所述组件、尤其它的传动器具有至少一个滑动接触装置，其将所述构件与传动器的相对组件固定的结构元件电连接，所述结构元件与组件的连续电流接触件固定连接。在此，相应的滑动接触件在此替选滑动地接触所述构件或组件固定的结构元件。通过这种措施保证了电极的干净的电位连接。

因此，为了场电极安全的电位连接，使用滑动接触件(或称为滑动触头)。滑动接触件这样实现，在场电极和接触系统之间不会构成可能导致传动器中的焊接的平行电流路径。滑动接触件安装在已提供的接触件附近并且提高了其可靠性。

根据本发明的一个优选实施例，至少一个滑动接触装置具有至少一个具有接触元件(或称为触头元件)的弹簧片和/或对至少一个接触元件和至少一个相应接触元件施加力的压缩弹簧和/或至少一个板簧。这是滑动接触装置的三个优选设计，它们可以单独使用或组合使用。

特别地规定，由接触元件和对接触元件施加力的压缩弹簧构成的组合体布置在构造在构件或结构元件中的凹口中，所述凹口尤其也构成用于接触元件的引导结构。

根据本发明的进一步优选实施例，该传动器具有耦合到绝缘喷嘴并沿开关纵轴方向延伸的、可驱动的第一联杆。

在本发明的一个实施例中，场电极直接耦合到所述组合体。因此特别规定，第一联杆形成与场电极电连接的构件。

根据本发明的又一优选实施例，传动器还具有可枢转地固定在第一联杆上的杠杆，其具有固定在杠杆的可枢转部分上的并且穿过其枢转平面的销子，场电极与该销子耦合，传动器还具有引导槽，在断开运动时销子在该引导槽中引导。

有利的是，引导槽的设计方式是，引导槽的第一部分大致平行于第一联杆的纵向，并且引导槽的第二部分允许销子垂直于开关纵轴地移位。

在这种情况下规定，引导槽在传动器的组件固定的结构元件中构成。

此外优选地规定，场电极通过至少一个平行于第一联杆延伸的第二联杆与横杆相连，所述横杆形成与场电极电连接的构件。然后，第二联杆或横杆可以被视为开头提到的构件。

根据本发明的又一优选实施例，所述至少一个滑动接触装置被布置在传动器的与该组件的电弧接触件相对置的侧面上。在该位置上(远离电弧区域)产生的杂质相对较少，这些杂质会干扰接触。

本发明的高压功率开关具有两个沿开关纵轴相对彼此移动的连续电流接触件，两个沿开关纵轴相对彼此移动的电弧接触件，和在功率开关的断开状态下与第一电弧接触件对置并且至少部分包围第二电弧接触件的场电极，在此规定，所述功率开关具有上述组件。所述组件包括：

(i)高压功率开关的两个可沿开关纵轴相对移动的连续电流接触件之一，其相对于组件固定；

(ii)高压功率开关的两个沿开关纵轴能相对彼此运动的电弧接触件中的一个，其至少部分地被组件的连续电流接触件同轴地包围，和

(iii)场电极。

本发明的高压功率开关的一个实施例规定，其包括绝缘喷嘴，其与可驱动的接触件固定连接。

本发明的上述属性、特征和优点以及实现它们的方式在结合以下实施例的描述中更清楚和明确地理解，实施例结合附图进一步阐述。在附图中：

图1以剖视图示出本发明实施例的高压功率开关的一部分(以下简称组件)，

图2示出组件的滑动接触装置的第一变体的安装位置，

图3示出滑动接触装置的第一个变体的详细信息，

图4示出组件的滑动接触装置的第二变体，

图5示出关于滑动接触装置的第二种变体的进一步细节，

图6示出组件的滑动接触装置的第三变体，

图7示出关于滑动接触装置的第三变体的进一步细节，

图8示出关于滑动接触装置的第三变体的进一步细节，

图9示出关于滑动接触装置的第三变体的进一步细节，

图10示出组件的滑动接触装置的第四变体，

图11示出关于滑动接触装置的第四变体的进一步细节，

图12示出在组件的其他位置上的滑动接触装置，

图13示出图12的滑动接触装置的进一步细节。

图1示出了高压功率开关的一部分，其以下称为用于高压功率开关的组件10。功率开关具有此处所示的部分，其具有被驱动的电弧接触件12和固定的连续电流接触件14，它们与高压功率开关的另一部分(未示出)相对置，另一部分具有另外可驱动的电弧接触件和可驱动的连续电流接触件。可驱动的电弧接触件12被绝缘喷嘴16包围，该绝缘喷嘴16与功率开关的可驱动的接触件固定连接。

图1局部地示出了高压功率开关的固定的连续电流接触件14，高压功率开关的另一部分的未示出的可轴向驱动的连续电流接触件、连带固定在其上的绝缘喷嘴16和另外沿轴向可驱动的并且在此也未示出的电弧接触件能够从左侧移动进入连续电流接触件14。图1示出了绝缘喷嘴16在可驱动的(未示出)连续电流接触件的接通位置中的位置。在此接通位置，绝缘喷嘴16在其整个长度上围绕与高压功率开关的另一部分的接触件相反可驱动的电弧接触件12。在绝缘喷嘴16的自由端18处，与功率开关的纵轴线对称地固定两个第一联杆20，其一方面通过两个分别配备销子22和能够围绕轴24转动的杠杆26驱动引导槽28、横杆30和第二联杆32以及用作场控元件的场电极34，并且另一方面用于借助转向传动器驱动电弧接触件12的第二联杆32(附图中下方的)附加地具有销轴36，其横向于配备U形横截面的下方的第一联杆20的推移或推力方向布置。下方的第一联杆20也可以具有L形或T形截面，其中横截面部分分别构成用于沿着在组件固定的结构元件38上成型的支承侧壁40引导联杆18的滑动面。该实施例的组件固定的结构元件38也称为板件38。

该板件38固定在与固定的连续电流接触件14相连的滑动接触件44的接触桥42上，并且具有两个沿纵向相对中心线对称布置的支承侧壁40，其用于引导上部的用于驱动场电极34的第一联杆20并且用于引导下部的、用于驱动场电极34以及电弧接触件12的第一联杆20。在板件38中还设有两个支承侧壁46用于引导如图1所示的扁平的头部48，该头部位于电弧接触件12的后端。此外在板件38中加工出用于场电极34的传动器销子22的引导槽28。用于引导头部46的支承侧壁46和引导槽28沿板件38的纵向相继布置，其中引导头部48的支承侧壁46面向电弧接触件12的自由端50。

两个板件38与高压功率开关的纵轴镜像对称地布置，并由横杆30封闭；该横杆30一方面将两个第二连杆32相互连接；另一方面在横杆30的侧壁中设置用于咬合销子22的垂直狭缝52。横杆30还包围两个第一联杆20，其中它们通过两个间隔件与第二联杆32相间隔地固持。

电弧接触件12的扁平头部48在板件34的支承侧部中被引导。扁平头部42具有垂直于第一联杆20的长孔54。

根据图1，为了驱动电弧接触件12，在板件38中在垂直于图示表面延伸的转轴A上支承了双臂的控制杆56，其一端为叉形，另一端设有销轴58。销轴58嵌入头部48处的长孔54中。叉形端部具有两个齿60和62，它们包围一个口状开口64，下部第一联杆20的销轴36可以嵌入其中。两个齿60、62在外侧设有支承面66或68，控制杆56借助它们根据其位置能支承在下部第一联杆20的U形横截面的构成滑轨的底部70上。通过板件38上的止挡72和74在此保证了控制杆56保持在相应的支承位置。两个支承位置表示控制杆56在销轴58的作用下在其间移动的终端位置。为了使叉状末端能够围绕已经提到的旋转轴A进行旋转运动，下部的第一联杆20在U形横截面的底部70中设有长的狭缝75。同样的狭缝必要时设置在下部的第二联杆32中。

横杆30是与场电极34(通过第二联杆32)电连接的构件76，其通过组件10的滑动接触装置78与传动器的组件固定的结构元件、即板件38电连接。相应地，第二联杆32是另外与场电极34电连接的构件76。

高压功率开关其他部分的相应描述以及开关过程的描述可以在上述文件WO 98/32142 A中找到，该文件描述了这种类型的高压功率开关。

图2至图13描述了滑动接触装置78的细节。

图2示出了滑动接触装置78的第一变体的安装位置。它位于横杆30和板件38之间。

图3示出了滑动接触装置78的第一变体的细节。在横杆30的边缘区域有两个滑动接触装置78。每一个具有弹簧片80，其在弹簧片80的自由端部具有接触元件82。弹簧片80借助接触元件82滑动地接触板件38的上表面。滑动接触装置78完全被横杆30覆盖。

在图4中示出滑动接触装置78的第二变体的剖视图。在横杆30的中心区域有两个滑动接触装置78。每一个具有弹簧片80，其在弹簧片80的自由端部具有接触元件82。弹簧片80借助接触元件82滑动地相应接触板件38的上表面。弹簧片80的自由端在横杆30下方伸出。在该图中可以看出，板件38被横杆30的两个相互对置的横杆元件包围。

图5示出了滑动接触装置78的第二变体的另外的视图。

图6示出了滑动接触装置78的第三变体。在横杆30的中心区域有滑动接触装置78。其具有接触元件82和压缩弹簧84，其对接触元件82施加力。接触元件82和对接触元件82施加力的压缩弹簧84的组合体设置在构造在横杆30中的凹口86中，凹口也形成了接触元件82的引导结构。滑动接触装置78完全被横杆30覆盖。

图7至图9示出了关于滑动接触装置78的第三变体的进一步细节。

图10示出了滑动接触装置78的第四变体。在横杆30的中心区域有滑动接触装置78。其有板簧88作为弹簧元件。板簧88被布置在横杆30中形成的凹口中。滑动接触装置78完全被横杆30覆盖。

图11以剖视图示出了关于这种滑动接触装置78的第四变体的进一步细节。

图12示出了在组件10或传动器的另一位置处的滑动接触装置78，即在此处也称为板件的组件固定的结构元件38和第一联杆20之间。例如，可以在文档DE 19727 850 C1中获知高压功率开关类型的相应变体。

滑动接触装置78具有两个弹簧片80，每个弹簧片80的自由端各有一个接触元件82。借助接触元件82，弹簧片滑动地接触第一联杆20或导轨的表面。弹簧片80的自由端在下方从板件38伸出。在该示例中，联杆20也是构件76，其通过滑动接触装置78与传动器的设计为板件的组件固定的结构元件38电连接。

图13最后示出了关于图12的滑动接触装置78的进一步细节。

Claims (11)

1.一种用于高压功率开关的组件(10)，其具有

-高压功率开关的两个沿开关纵轴能相对彼此运动的连续电流接触件(14)中的一个，所述连续电流接触件相对于组件(10)是固定的，

-高压功率开关的两个沿开关纵轴能相对彼此运动的电弧接触件(12)中的一个，其至少部分地被连续电流接触件(14)同轴地包围，

-场电极(34)，其在高压功率开关的断开状态下包围组件(10)的所述电弧接触件(12)，所述场电极在断开过程中进入断开位置，并在接通状态中被拉回到其在断开状态中占据的位置的后方，以及

-传动器，场电极(34)能够通过所述传动器驱动，其中所述传动器具有构件(76)，所述构件与场电极(34)电连接并且能够沿开关纵轴方向可移动地被引导，

其特征在于设置有至少一个滑动接触装置(78)，滑动接触装置(78)将所述构件(76)与传动器的组件固定的结构元件(38)电连接，所述结构元件与组件(10)的连续电流接触件(14)固定连接，其中，至少一个滑动接触装置(78)具有：

-至少一个具有接触元件(82)的弹簧片(80)和/或

-至少一个接触元件(82)和至少一个对相应接触元件(82)施加力的压缩弹簧(84)和/或

-至少一个板簧(88)。

2.按照权利要求1所述的组件，其特征在于，由接触元件(82)和对接触元件(82)施加力的压缩弹簧(84)构成的组合体布置在构造在构件(76)或组件固定的结构元件(38)中的凹口(86)中。

3.按照权利要求1至2中任一项所述的组件，其特征在于，所述传动器具有耦合到绝缘喷嘴(16)并沿开关纵轴方向延伸的、可驱动的第一联杆(20)。

4.按照权利要求3所述的组件，其特征在于，第一联杆(20)形成与场电极(34)电连接的构件(76)。

5.按照权利要求3所述的组件，其特征在于，传动器还具有：

-可枢转地固定在第一联杆(20)上的杠杆(26)，其具有固定在杠杆(26)的可枢转部分上的并且穿过其枢转平面的销子(22)，场电极(34)与该销子耦合，和

-引导槽(28)，在断开运动时销子(22)在该引导槽(28)中引导。

6.按照权利要求5所述的组件，其特征在于，引导槽(28)在传动器的组件固定的结构元件(38)中构成。

7.按照权利要求5或6所述的组件，其特征在于，场电极(34)通过至少一个平行于第一联杆(20)延伸的第二联杆(32)与横杆(30)相连，所述横杆形成与场电极(34)电连接的构件(76)。

8.按照权利要求1至2中任一项所述的组件，其特征在于，所述至少一个滑动接触装置(78)被布置在传动器的与该组件(10)的电弧接触件(12)相对置的侧面上。

9.按照权利要求2所述的组件，其特征在于，所述凹口构成用于接触元件(82)的引导结构。

10.一种高压功率开关，其具有

-两个沿开关纵轴能相对彼此运动的连续电流接触件(14)，

-两个沿开关纵轴能相对彼此运动的电弧接触件(12)，

-场电极(34)，其在功率开关的断开状态下与第一电弧接触件对置并且至少部分包围第二电弧接触件，

其特征在于设置有按照权利要求1至7中任一项所述的组件。

11.按照权利要求10所述的高压功率开关，其特征在于设置有绝缘喷嘴(16)，绝缘喷嘴与能够驱动的接触件固定连接。