CN117378025A - 开关装置和用于操作开关装置的方法 - Google Patents

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Abstract

一种开关装置(10),该开关装置包括第一固定触点和第二固定触点(55,56,155,156)、接触桥(40,140)、布置在该接触桥(40,140)处的第一活动触点和第二活动触点(45,46,145,146)、至少一个接触弹簧(31,131,132)、活动的并且经由该至少一个接触弹簧(31,131,132)耦合到该接触桥(40,140)的接触桥支架(30,130)以及连接到该接触桥(40,140)或该接触桥支架(30,130)的杠杆臂(59,60,161),并且被配置为在短路的情况下使该接触桥(40,140)相对于该接触桥支架(30,130)的移动减慢。

Description

开关装置和用于操作开关装置的方法
本公开涉及开关装置和用于操作开关装置的方法。
该开关装置被实现为机电开关装置,例如用于导通和开关双向DC电流,特别是用于电移动性领域中的高功率电池网络。
在正常操作中用于导通和开关的接触器/继电器和用于在紧急情况下(诸如在短路的情况下)快速断开的单独熔断元件的组合通常用于能量存储装置与DC电网之间的能量供应的电流导通和安全隔离。这种组合应用于具有几百伏的标称电压和在操作中可以大于100A的DC电流的电移动性领域中的所谓高压车载网络。在这样的应用中,在短路的情况下可能出现几千安培的电流,与DC电弧的形成相结合,DC电弧的形成可能在几毫秒内导致相当大的破坏而没有适当的保护装置。
文献WO 2020035489描述了一种适用于电动车辆中的高压网络的用于承载和断开双向DC电流的开关装置。几百安培的DC电流可以在充电模式中出现,用于对较大电动车辆中的能量存储单元进行快速充电。在行驶操作中,车辆的功率电子器件确保了将待开关的电流限于大约30安培,这使得开关装置在负载下实现超过100,000个开关操作的长电使用寿命。
另一方面,如果在DC网络中发生短路,在具有完全充电的能量存储系统的大功率电动车辆的情况下,短路可能达到几千安培,则开关装置通过非常快速地断开开关触点来确保所产生的开关电弧总是通过磁吹场作用力而在电弧室的方向上快速地移动远离触点,而与电流流动的方向无关,并且在那里灭弧,这使得短路电流在几毫秒内安全地切断。
短路由例如以霍尔传感器形式的电流传感器元件检测,该电流传感器元件位于其中一个接触端子的紧邻处。当电流超过预定阈值时,电磁开关驱动器的线圈电压被开关装置的电子控制单元立即切断,这使得开关触点在小于2毫秒的时间内断开并保持永久断开。在短路的情况下,一方面,非常快速的断开是特别重要的,以便避免短路损坏,并且另一方面,在短路的情况下,应当避免由于在开关装置中作用的动态力而引起的开关触点的无意的重新接触,目的是即使在短路的情况下也确保电流源和DC干线的安全的电隔离,以及在短路的原因被矫正之后实现安全的重新连接。
然而,如果短路能量非常高,则即使在开关致动器经由由电流传感器感应的去电流信号开始常规的机械断开过程之前,短路电流的动态力也可能导致开关触点断开。仍然机械地关闭的开关致动器的接触弹簧由于短路的动态电流力而经受额外的压缩。同时,在断开的开关触点之间立即形成高能电弧,这些电弧由于初始小的触点间距而保持在那里,并且仅通过开关驱动器的机械断开过程在磁吹场力的作用下在朝向电弧室的方向上随着触点间距的增加而运动,并且在那里灭弧。
在高短路电流的情况下,断开开关装置的移动部件由于电流力而经历额外的冲击,这导致接触桥在到达其机械端部止挡时的回弹增加。在该过程中,在开关促动器的机械打开过程开始时,接触弹簧也以其通过短路电流的力增加的压缩而松弛,这使得活动接触桥由此在关闭方向上经受进一步的冲击。由于这些动态条件,高短路电流可能导致开关触点的无意的重新接触,这意味着不再存在电流源和DC网络的电流隔离。在打开过程中仍然静止的短路电弧的高电弧能量会导致接触表面的熔化,这在重新接触的情况下也会导致开关触点的永久焊接。
本发明的目的是提供一种开关装置和一种用于操作降低开关触点无意地重新接触的可能性的开关装置的方法。
这些目的由独立权利要求的主题来实现。进一步的发展和实施方案在从属权利要求中描述。
除非另有说明,上述定义也适用于以下描述。
提供了一种开关装置,该开关装置包括第一固定触点和第二固定触点、接触桥、布置在接触桥处的第一活动触点和第二活动触点、至少一个接触弹簧、接触桥支架和杠杆臂。该接触桥支架是活动的并且经由该至少一个接触弹簧耦合到该接触桥。该杠杆臂连接到该接触桥或该接触桥支架,并且被配置为在短路的情况下使该接触桥相对于该接触桥支架的移动减慢。
有利地,杠杆臂获得接触桥的移动的制动的功能。通过在由高能短路电弧引起的强制接触桥打开期间减小接触桥的动能,减小了重新连接的可能性。
在一个实施方案中,开关装置被配置为在短路的情况下流经第一固定触点、第一活动触点、接触桥、第二活动触点和第二固定触点的电流在短路的情况下引起接触桥相对于接触桥支架的移动。
在一个实施方案中,开关装置包括磁驱动器组合件,该磁驱动器组合件具有电动线圈和电枢。电枢是活动的,并且直接耦合到接触桥支架。
在一个实施方案中,该开关装置被配置为使得短路情况下接触桥相对于接触桥支架的移动在电枢开始移动之前开始。
在开关装置的一个实施方案中,杠杆臂被配置为在短路的情况下朝向接触区域弯曲,使得在杠杆臂的尖端与接触区域之间产生摩擦力。例如,接触区域与杠杆臂相对,例如与杠杆臂的尖端相对。
在开关装置的一个实施方案中,接触区域具有粗糙表面、齿桩结构、槽状结构、棱纹结构,以及由橡胶或橡胶类材料制成的表面中的至少一者。
在开关装置的一个实施方案中,杠杆臂被配置为在短路的情况下通过接触桥的移动而朝向接触区域弯曲。
在一个实施方案中,开关装置包括外壳。接触区域连接到外壳/或是外壳的一部分。杠杆臂附接到接触桥支架。外壳是(固定的)开关外壳。
在开关装置的一个实施方案中,接触桥被配置为在短路的情况下,在开关装置从断开状态转变到接通状态时,以及在开关装置从接通状态转变到断开状态时执行线性移动。
在一个实施方案中,开关装置包括第一固定触点附接到其上的第一端子触点,以及第二固定触点附接到其上的第二端子触点。第一端子触点和第二端子触点均弯曲成U形或U状。
在开关装置的一个实施方案中,接触区域连接到接触桥支架。杠杆臂附接到接触桥。
在开关装置的一个实施方案中,该接触桥被配置为在短路的情况下执行旋转移动,并且在开关装置从断开状态转变到接通状态时以及在开关装置从接通状态转变到断开状态时执行线性移动。
在开关装置的一个实施方案中,接触桥被配置为C形、U形、C状或U状,并且包括第一腿端、第二腿端和中间段。第一活动触点附接到第一腿端。第二活动触点附接到第二腿端。中间段将第一腿端连接到第二腿端。
提供了一种操作开关装置的方法。开关装置包括第一固定触点和第二固定触点、接触桥、布置在该接触桥处的第一活动触点和第二活动触点、至少一个接触弹簧、活动的并且经由至少一个接触弹簧耦合到接触桥的接触桥支架,以及连接到接触桥或接触桥支架的杠杆臂。该方法包括在短路的情况下通过杠杆臂使接触桥相对于接触桥支架的移动减慢。
有利地,开关装置实现了机械系统以最小化短路开关装置中的接触回弹。由于机械回弹制动,DC开关装置获得改进的短路开关行为。制动由杠杆臂实现。
用于操作开关装置的方法可以例如通过根据上述实施方案之一的开关装置来实现。
在一个示例中,在保护开关装置的短路开关中,强动态力由于高电流而作用在接触系统上。所产生的强打开脉冲可导致系统的回弹和再接触。在短路开关装置中使接触回弹最小化的机械系统使用摩擦来降低能量,从而防止接触系统重新接触。触点的重新关闭会导致不同的问题:装置由于重新关闭而无法实现电隔离。触点的重新关闭可导致重复的触点弹跳,因为当触点关闭时短路电流可再次流动,这导致重复初始问题。灭弧时间和开关装置中的应力由于重新关闭而大大增加。此外,能量非常高的静止电弧可以熔化接触表面,这使得在重新接触期间可以发生触点的永久焊接。回弹制动使用作用在接触系统上的短路外壳的动态力。这些力确保接触系统的动态移动,该动态移动通过杠杆臂传递到塑料壁上。现在在杠杆臂和塑料壁之间产生摩擦力,这减小了系统中的动能。所产生的摩擦力可以例如通过将肋、齿或槽附接到塑料壁上而增加。
在一个示例中,由接触桥防止短路的情况下的不希望的再接触,该接触桥在开关驱动器仍然关闭时被短路电流力撕开,导致减慢动态接触桥打开,这显著地减小了回弹脉冲。该开关装置实现了防短路直流紧凑型开关的有效机械回弹制动装置;机械回弹制动装置可以避免在短路情况下的无意的重新连接。
在一个示例中,开关装置被实现为用于导通和开关双向DC电流的机电开关装置,特别是用于电移动性领域中的高功率电池网络。
开关装置可以是电动车辆和/或混合动力车辆的一部分。开关装置可以被实现为在空气中切换的接触器或断路器,或被实现为气密密封的开关装置。
实施方案的附图的以下描述可进一步说明和解释开关装置的各方面。具有相同结构和相同效果的部件和装置分别用相同的附图标记表示。就部件或装置在不同附图中的功能方面彼此对应而言,针对以下附图中的每一个不再重复其描述。
图1A至1C示出了开关装置的示例;并且
图2A至2E示出了开关装置的其他示例。
图1A示出了开关装置10的示例。开关装置10包括第一活动触点45、第二活动触点46、第一固定触点55、第二固定触点56和接触桥40。接触桥40被实现为长方体。接触桥40可以由铜制成。接触桥40可以被称为开关桥或开关接触桥。第一活动触点45和第二活动触点46固定在接触桥40上。开关装置10包括第一端子触点51和第二端子触点52。第一固定触点55固定在第一端子触点51上。第二固定触点56固定在第二端子触点52上。
第一端子触点51和第二端子触点52具有弯曲的形式。第一端子触点51和第二端子触点52具有U形。第一端子触点51和第二端子触点52可以由铜制成。
开关装置10包括接触桥支架30。接触桥支架30可以由塑料制成。接触桥支架30的材料具有例如高尺寸和温度稳定性以及对其表面处的电流的电阻。接触桥40插入到接触桥支架30中。此外,接触桥支架30包括阻挡件32,其布置在第一端子触点51与第二端子触点52之间的空间中。阻挡件32不与第一端子触点51和第二端子触点52接触。阻挡件32具有板的形式。阻挡件32也由塑料材料制成。接触桥支架30和阻挡件32被有利地制造为一个部件。
此外,开关装置10包括磁驱动器组合件47。磁驱动器组合件47包括电动线圈41。此外,磁驱动器组合件47包括磁芯42,所述磁芯保持电动线圈41。另外,磁驱动器组合件47包括电枢20。开关装置10包括可被命名为接触压力弹簧的接触弹簧31。接触弹簧31将接触桥40耦合到接触桥支架30。电枢20紧固到接触桥支架30。电枢20经由接触桥支架30和接触弹簧31耦合到接触桥40。接触弹簧31可以由钢制成,诸如inox钢。接触弹簧31将接触桥40压向第一端子触点51和第二端子触点52的方向。接触弹簧31将接触桥40固定在其目标位置。当开关装置10处于接通状态时,接触弹簧31确保适当的接触力。
在图1A-图1C中,示出了开关装置10的操作。开关装置10被配置为具有机械回弹制动的双向DC紧凑型开关。图1A示出了处于接通状态的开关装置10。此处,电枢20的极面和磁驱动器组合件47(也称为机电开关驱动)的磁芯42的接触与接触弹簧31一起导致接触桥40的关闭以及两个活动触点45、46与布置在它们上方并位于接触端子51、52上的两个固定触点55、56的接触,其中接触力是额定电流的永久导通所需的。
开关装置10至少包括杠杆臂,例如第一杠杆臂59和第二杠杆臂60。第一杠杆臂59和第二杠杆臂60由第一支架61和第二支架62实现。第一支架61和第二支架62实现为金属支架。第一支架61和第二支架62实施为大致刚性的可旋转金属支架。接触桥支架30包括第一引导销65和第二引导销66。第一支架61以这样的方式布置在接触桥40的下方,这使得其内侧在两个点处接触第一引导销65。类似地,第二支架62以这样的方式布置在接触桥40的下方,这使得其内侧在两个点处接触第二引导销66。
第一引导销65和第二引导销66从承载接触桥40的活动接触桥支架30突出。第一引导销65和第二引导销66一体地连接到接触桥支架30。在该情况下,引导销65、66例如由与活动接触桥支架30相同的热塑性或热固性材料制成。然而,为了增加机械强度,引导销65、66也可以在表面用金属套筒68、69加强。
在一个示例中,第一支架61和第二支架62各自呈装配在第一引导销65和第二引导销66上的双曲杠杆的形式。第一支架61和第二支架62的内表面在上弯曲点61a、62a处搁置在第一引导销65和第二引导销66的上外边缘上。
此外,开关装置10包括连接到第一端子触点51的第一电弧流道25。此外,开关装置10包括在第一活动触点45附近连接到接触桥40的第二电弧流道26。另外,开关装置10包括连接到第二端子触点52的第三电弧流道27。此外,开关装置10包括在第二活动触点46附近连接到接触桥40的第四电弧流道28。
开关装置10的第一电弧室21连接到第一电弧流道25。开关装置10的第二电弧室22连接到第三电弧流道27。第一电弧室21和第二电弧室22包括多个分流板(未示出)。此外,开关装置10包括具有永磁体以及第一极板和第二极板的永磁体系统(未示出)。接触桥40、第一端子触点51和第二端子触点52以及第一电弧室21和第二电弧室22布置在第一极板和第二极板之间。
开关装置10被配置成设置在接通状态或断开状态。接通状态如图1A所示。开关装置10通过接触桥40在垂直于接触桥40的方向上的移动被设置从断开状态进入接通状态。接触桥40具有第一主表面和第二主表面。活动触点45、46位于接触桥40的第一主表面。该移动垂直于接触桥40的中心线、接触桥40的纵轴或接触桥40的第一主表面中的至少一者。磁驱动器组合件47通过接触桥支架30和接触弹簧31朝向第一端子触点51和第二端子触点52移动接触桥40。因此,负载电流I可以从第一端子触点51通过第一固定触点55、第一活动触点45、接触桥40、第二活动触点46和第二固定触点56流到第二端子触点52。
图1B示出了图1A所示的开关装置10处于断开状态的示例。在断开状态下,第一固定触点55和第二固定触点56不与第一活动触点45和第二活动触点46接触。因此,经由接触桥40从第一端子触点51到第二端子触点52的负载电流I的流动得到抑制。开关装置10通过接触桥40的移动被设置从接通状态进入断开状态,该移动使接触桥40与第一端子触点51和第二端子触点52分离。在负载电流I在开关之前流动的情况下,第一电弧可以在第一固定触点55与第一活动触点45之间产生,而第二电弧可以在第二活动触点46与第二固定触点56之间产生。
在接通状态与断开状态之间的转变时,电枢20拉动接触桥支架30和接触桥40远离第一端子触点51和第二端子触点52。
图1C示出了图1A和1B中所示的开关装置10在短路情况下的示例。词语“在短路的情况下”可以例如由词语“如果短路的话”代替。
作为第一支架61和第二支架62实现的第一杠杆臂59和第二杠杆臂60操作如下:如果力被施加到第一支架61的面向接触桥40的腿的上端,则经由第一支架61的杠杆功能以使得力被偏转90°到下弯曲点61b的方式引起旋转移动。这导致第一支架61在弯曲点处与接触区域71(可以称为接触区域、接触表面或止挡表面)的磨削接触。类似地,如果力施加到第二支架62的面向接触桥40的腿的上端,则经由第二支架62的杠杆功能以使得力偏转90°到下弯曲点62b的方式引起旋转移动。这导致第二支架62在弯曲点处与另一接触区域72的磨削接触。接触区域71、72被包括在开关装置10的外壳35中。外壳35例如包括两个包括接触区域71、72的销或杆。可替代地,接触区域71、72连接到外壳35。
在一个示例中,接触区域71、72具有粗糙表面。因此,研磨接触例如与摩擦效应相关联。在另一个示例中,接触区域71、72由橡胶或类似橡胶的材料制成,或者在其表面上具有槽状结构或棱纹结构。
在图1A所示的接通状态中,在接触桥40和支架61、62的上端之间没有接触,因此没有力施加到接触区域71、72。类似地,在图1B所示的常规断开期间,在接触桥40和支架61、62之间没有接触。在这种状态下,磁芯42和电枢20的极面彼此分离,固定触点和活动触点45和、46、55、56打开并且接触弹簧31被释放。
另一方面,在具有高短路电流的短路情况下,发生开关触点的动态断开。在图1C所示的这种情况下,接触桥40向下移动,同时螺线管驱动器和电枢20仍然关闭,同时接触弹簧31被另外压缩。这结合作用在接触区域71、72上的力,导致接触桥40和两个支架61、62之间的接触。与此相关联的摩擦移动从动态触点打开过程中去除动能,并且因此当接触弹簧31以使得活动触点45、46不与固定触点55、56重新接触的方式释放时,在早期阶段减轻接触桥40的回弹效应。
图2A示出了作为图1A至图1C所示实施方案的进一步发展的开关装置10的另一个示例。在图2A至图2E中,在具有不同几何形状的接触桥140的开关装置10上呈现了用于短路外壳的机械回弹制动的另一个实施方案。与图1A-1C所示的具有长方体桥触点的开关装置10不同,该开关装置10具有C状接触桥几何形状(图2A)。接触桥140具有C形或U形。第一活动触点145和第二活动触点146位于接触桥140的第一腿端141和第二腿端142。接触桥140的中间段将第一腿端141连接到第二腿端142。开关装置10包括接触弹簧131和另一接触弹簧132。接触弹簧131、132布置在活动触点145、146上方。在常规断开操作的情况下,接触桥140在螺线管驱动器的电枢20的移动方向上以纯粹平移的方式移动,如在图1A-1C中所示的开关装置10(其配备有金属支架制动)的情况下。
另一方面,在具有高短路电流的短路的情况下,活动触点145、146的偏心布置导致旋转动态触点打开(图2E)。桥触点140的这种旋转移动相应地传递到偏心杠杆臂161,该偏心杠杆臂161直接连接到接触桥140并且相对于活动触点145、146布置在接触桥140的旋转轴线的另一侧上。杠杆臂161用作制动指。杠杆臂161固定到接触桥140。杠杆臂161附接到接触桥140的中间段。在动态打开过程中的其旋转移动期间,杠杆臂161的尖端161a(制动指的尖端)沿着接触区域171a执行接触移动。接触桥支架130包括接触区域171a。接触区域171a被塑料拱171或塑料片包括,该塑料拱171或塑料片一体地连接到接触桥支架130并且例如优选地由与接触桥支架130相同的热塑性或热固性材料制成。接触区域171a是弯曲的。
在一个示例中,接触区域171a全部或部分地由摩擦增强材料,诸如橡胶或类似橡胶的材料制成。有利地,杠杆臂161可以包括热塑性或热固性材料。然而,杠杆臂161也可包括合适的其他材料,例如金属材料或包括金属尖端。塑料拱171的轮廓是这样的,即在短路的情况下在接触桥140的旋转移动期间,在杠杆臂161的尖端161a与塑料拱171的接触区域171a之间存在永久接触。这种接触可以以这样的方式实现,即塑料拱171在接触区域171a中具有近似圆形的轮廓,该塑料拱跟随尖端161a的旋转移动。只有小的旋转角度才能让尖端161a与塑料拱171的接触产生小的摩擦力。当旋转角度增加时,传递的摩擦力也增加。这可以有利地以这样的方式实现,即随着旋转角度的增加,表面轮廓的曲率半径变得小于由杠杆臂161的尖端161a描述的圆周运动的半径。
在另一个实施方案中,接触区域171a也可以具有随旋转角度而变化的表面结构,而不是具有取决于旋转角度的曲率半径,诸如在较大旋转角度的区域中的接触区域171a中的波纹或锯齿。接触区域171a例如是粗糙的或有齿的区域。
结果,在短路的情况下由动态电流力引起的接触桥140的旋转移动导致摩擦力,该摩擦力随着旋转角度的增加而增加,并且该摩擦力以这样的方式减小旋转的接触桥140的动态移动,这使得在开关驱动的紧随的(线性)断开移动的过程中,随着两个接触弹簧131、132的松弛,不发生开关触点的重新接触。
在图2C-图2E中使用具有形成接触区域171a的一部分的部分槽结构的圆形弯曲塑料部件(由塑料拱171实现)的示例针对不同的开关状态描述了旋转回弹制动的操作模式。
图2C至2E示出了图2A和图2B的开关装置10的横截面。横截面在不同平面中显示:在虚线的左侧,横截面示出杠杆臂161,而在虚线的右侧,横截面示出腿端142(腿端141在腿端142的“后面”)。因此,虚线的左侧的平面比虚线的右侧的平面“更深”。
在图2C中,示出了具有常规电流流动的接通状态。在该情况下,接触弹簧131、132与断开状态相比被稍微压缩以施加永久电流所需的接触力。在该情况下,接触桥140的位置相对于两个端子触点151、152的位置略微旋转。因此,尖端161a还在无齿桩区域中接触塑料拱171。
图2D示出了处于规则脱离状态的情况。接触桥140精确地平行于两个端子触点151、152,在该情况下,杠杆臂161的尖端161a也几乎无摩擦地接触塑料拱171的无齿桩区域。
图2E示出了在短路情况下的情况。在高短路电流的情况下,与接触桥140的旋转相结合,活动触点145、146被动态电流力撕开。由于旋转移动,接触弹簧131、132以比常规接通情况中更强的程度被压缩,并且在横向方向上略微移位,并且同时杠杆臂161的尖端161a或多或少深入地穿入塑料拱171的接触区域171a的齿桩区域中,这取决于短路电流的水平。为此目的而消耗的摩擦能量引起防止不希望的再接触所需的接触桥140的移动的制动。
如所述的图1A至2E所示的实施方案表示改进的开关装置10和方法的示例;因此,它们不构成根据改进的开关装置和方法的所有实施方案的完整列表。例如,实际的开关装置和方法可以在部件、结构和形状方面与所示的实施方案不同。
附图标记
10 开关装置
20 电枢
21 第一电弧室
22 第二电弧室
25至28 电弧流道
30、130 接触桥支架
31、131、132 接触弹簧
32 阻挡件
35 外壳
40、140 接触桥
41 电动线圈
42 磁芯
45、145 第一活动触点
46、146 第二活动触点
47 磁驱动器组合件
51、151 第一端子触点
52、152 第二端子触点
55、155 第一固定触点
56、156 第二固定触点
59、60 杠杆臂
61、62 支架
61a、62a 上弯曲点
61b、62b 下弯曲点
65、66 引导销
68、69 金属套筒
71、72 接触区域
141、142 腿端
161 杠杆臂
161a 尖端
171 塑料拱
171a 接触区域

Claims (14)

1.一种开关装置(10),所述开关装置包括:
-第一固定触点和第二固定触点(55,56,155,156),
-接触桥(40,140),
-第一活动触点和第二活动触点(45,46,145,146),所述第一活动触点和所述第二活动触点布置在所述接触桥(40,140)处,-至少一个接触弹簧(31,131,132),
-接触桥支架(30,130),所述接触桥支架是活动的并且经由所述至少一个接触弹簧(31,131,132)耦合到所述接触桥(40,140),和
-杠杆臂(59,60,161),所述杠杆臂连接到所述接触桥(40,140)或所述接触桥支架(30,130),并且被配置为在短路的情况下使所述接触桥(40,140)相对于所述接触桥支架(30,130)的移动减慢。
2.根据权利要求1所述的开关装置(10),
其中所述开关装置(10)被配置为使得在短路的情况下流经所述第一固定触点(55,155)、所述第一活动触点(45,145)、所述接触桥(40,140)、所述第二活动触点(46,146)和所述第二固定触点(56,156)的电流导致短路情况下所述接触桥(40,140)相对于所述接触桥支架(30,130)的所述移动。
3.根据权利要求1或2所述的开关装置(10),
其中所述开关装置(10)包括磁驱动器组合件(47),所述磁驱动器组合件具有电动线圈(41)和电枢(20),并且
其中所述电枢(20)是活动的,并且耦合到所述接触桥支架(30,130)。
4.根据权利要求3所述的开关装置(10),
其中所述开关装置(10)被配置为使得短路情况下所述接触桥(40,140)相对于所述接触桥支架(30,130)的所述移动在所述电枢(20)开始移动之前开始。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的开关装置(10),
其中所述杠杆臂(59,60,161)被配置为在短路的情况下朝向接触区域(71,72,171a)弯曲,使得所述杠杆臂(59,60,161)的尖端(161a)与所述接触区域(71,72,171a)之间产生摩擦力。
6.根据权利要求5所述的开关装置(10),
其中所述接触区域(71,72,171a)具有以下中的至少一者:
-粗糙表面,
-齿桩结构,
-槽状结构,
-棱纹结构,以及
-由橡胶或橡胶类材料制成的表面。
7.根据权利要求5或6所述的开关装置(10),
其中所述杠杆臂(59,60,161)被配置为在短路的情况下通过所述接触桥(40,140)的移动而朝向所述接触区域(71,72,171a)弯曲。
8.根据权利要求5至7中的一项所述的开关装置(10),
其中所述开关装置(10)包括外壳(35),
其中所述接触区域(71,72)连接到所述外壳(35)或者是所述外壳(35)的一部分,并且
其中所述杠杆臂(59,60)附接到所述接触桥支架(30)。
9.根据权利要求8所述的开关装置(10),
其中所述接触桥(40)被配置为在以下情况下执行线性移动:
-在短路的情况下,
-在所述开关装置(10)从断开状态转变到接通状态时,以及
-在所述开关装置(10)从所述接通状态转变到所述断开状态时。
10.根据权利要求9所述的开关装置(10),
所述开关装置(10)包括:
第一端子触点(51),所述第一固定触点(55)附接在所述第一端子触点处,以及
第二端子触点(52),所述第二固定触点(56)附接在所述第二端子触点处,
并且其中所述第一端子触点和所述第二端子触点(51,52)均弯曲成U形或U状。
11.根据权利要求5至7中的一项所述的开关装置(10),
其中所述接触区域(171a)连接到所述接触桥支架(130),并且
其中所述杠杆臂(161)附接到所述接触桥(140)。
12.根据权利要求11所述的开关装置(10),
其中所述接触桥(140)被配置为在短路的情况下执行旋转移动并且在以下情况下执行线性移动,
-在所述开关装置(10)从断开状态转变到接通状态时,以及
-在所述开关装置(10)从接通状态转变到断开状态时。
13.根据权利要求11或12所述的开关装置(10),
其中所述接触桥(140)被配置为C形或U形,并且包括第一腿端(141)、第二腿端(142)和中间段,
其中所述第一活动触点附接到所述第一腿端(141),
其中所述第二活动触点附接到所述第二腿端(142),并且
其中所述中间段将所述第一腿端(141)连接到所述第二腿端(142)。
14.一种用于操作开关装置(10)的方法,
其中所述开关装置(10)包括第一固定触点和第二固定触点(55,56,155,156)、接触桥(40,140)、布置在所述接触桥(40,140)处的第一活动触点和第二活动触点(45,46,145,146)、至少一个接触弹簧(31,131,132)、活动的并且经由所述至少一个接触弹簧(31,131,132)耦合到所述接触桥(40,140)的接触桥支架(30,130)、以及连接到所述接触桥(40,140)或所述接触桥支架(30,130)的杠杆臂(59,60,161),并且
其中所述方法包括:
在短路的情况下通过所述杠杆臂(59,60,161)使所述接触桥(40,140)相对于所述接触桥支架(30,130)的移动减慢。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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DE102010017900A1 (de) * 2010-04-21 2011-10-27 Abb Ag Installationsschaltgerät mit einer Doppelunterbrechung
GB2576338A (en) 2018-08-15 2020-02-19 Eaton Intelligent Power Ltd Switching device and method for operating a switching device
GB201820592D0 (en) * 2018-12-18 2019-01-30 Eaton Intelligent Power Ltd Switching device for guiding and switching of load currents
CN112331526A (zh) * 2020-11-02 2021-02-05 深圳市凯合达智能设备有限公司 棘齿条式阻尼回位自锁通断开关机械臂

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