CN203966973U

CN203966973U - 电气开关装置

Info

Publication number: CN203966973U
Application number: CN201290000533.4U
Authority: CN
Inventors: 赖纳·杜尔特; 托马斯·梅耶; 克里斯蒂安·德平
Original assignee: Phoenix Electric Manufacturing Co
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG; Phoenix Electric Manufacturing Co
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2022-07-27
Also published as: WO2013017544A1; DE102011052286A1

Abstract

本实用新型涉及电气开关装置，它包括至少两个接触元件(1a、1b、1c、1e、1f)和操作元件(2)，所述接触元件在第一开关位置互相导电接触，在第二开关位置互相电隔离。操作元件(2)具有形状记忆材料，该材料使操作元件(2)在加热情况下从上述两种开关位置中的一个开关位置转换到另一个开关位置。

Description

电气开关装置

技术领域

本发明涉及电气开关装置。

背景技术

已知电气开关装置有各种各样的实施形式。一般来说，电气开关装置被设计成多个工作周期。另一方面，用于单次开关过程的开关装置也是公知的。

在此，开关装置可以以不同的方式触发。以下仅进一步考虑温度控制的开关这一方面。

对于不同的使用目的，尤其是在出于保护目的的情况下，使用热控制的开关装置。这基于例如双金属材料，并可以通过闭锁设备或卡扣设备实现单次或重复的开关过程。另一种热控制的开关装置是将触点或导线熔断，从而在一次分离之后不再可能进行其他的接通。还有另一种开关装置是利用不可逆的作用来触发开关过程的，例如过度地体积增大(膨胀)。

所有上述实施例的共同点在于，它们要求特殊的构造和/或在制造方面费时或昂贵。另外，利用所介绍的工作原理中的一些无法实现常闭触点或者转换开关，因为只可能是一次分离。此外，所有前述开关装置都不能由单个执行器直接触发多个开关功能。上述解决方案没有一个可以普遍适用，而是每个解决方案针对特定的应用，使得分别需要应用特定的匹配。

发明内容

因此本发明的目的在于，提供低成本的开关装置，它们可以在相同的工作原理基础上提供不同的开关功能。

本发明的目的根据本发明通过以下技术方案来实现：一种电气开关装置，它包括：至少两个接触元件，所述接触元件在第一开关位置互相导电接触，在第二开关位置互相电隔离，和操作元件，其特征在于，所述操作元件具有形状记忆材料，该形状记忆材料使操作元件在加热情况下从上述两种开关位置中的一个开关位置转换到另一个开关位置，其中所述操作元件围绕所述至少两个接触元件，并且所述开关过程通过操作元件的周长减小而引发。

本发明的有利实施方案在下文中给出。

在本发明的一个优选实施方案中，操作元件具有形状记忆塑料和/或形状记忆金属。

在本发明的另一个优选实施方案中，操作元件是热缩套管。

在本发明的又一个优选实施方案中，开关装置还包括光学信号元件。

在本发明的再一个优选实施方案中，开关装置包括至少一个常闭触点或常开触点或转换触点或它们的任意组合。

在本发明的另一个优选实施方案中，开关过程在没有外部作用的条件下是不可逆的。

在本发明的又一个优选实施方案中，所述操作元件固定在所述接触元件之一上，并且所述开关过程通过操作元件的长度缩短而引发。

在本发明的再一个优选实施方案中，所述电气开关装置是常闭触点，该电气开关装置包括偏转元件，它利用周长缩小使得电接触部杠杆式地分离。

附图说明

下面参照附图依据优选的实施形式来详细说明本发明。

其中

图1示出了根据本发明的第一优选实施形式的电气开关装置；

图2示出了根据本发明的第二优选实施形式的电气开关装置在第一开关位置的示意图；

图3示出了根据本发明的第二优选实施形式的电气开关装置在第二开关位置的示意图；

图4示出了根据本发明的第三优选实施形式的电气开关装置的示意图；

图5示出了根据本发明的第四优选实施形式的电气开关装置的示意图；

图6示出了根据本发明的第五优选实施形式的电气开关装置的示意图；

图7示出了根据本发明的第六优选实施形式的电气开关装置的示意图；

图8示出了根据本发明的第七优选实施形式的电气开关装置的示意图；和

图9-11示出了根据本发明的第八优选实施形式的电气开关装置在各种阶段的示意图。

具体实施方式

附图示出了电气开关装置的不同实施形式。下面参照附图标记依据实施例详细说明本发明的实质。一般来说，相似或具有相同作用的构件使用类似或者相同的附图标记。

附图1中示意性地示出了根据本发明的电气开关装置的第一实施形式。这种开关装置具有至少一个第一接触元件1a和第二接触元件1b。还可能存在其他接触元件。但对说明本发发明的构思并不重要。将接触元件1a、1b布置成具有接触区域8，在该区域内它们可以在开关位置上进行接触。

图2中展示的第一开关位置中接触元件1a、1b没有连接。在所示的接触元件1a、1b两者周围布置有操作元件2。操作元件2具有形状记忆材料，该材料使操作元件2在加热情况下从所述第一开关位置转换到第二开关位置。为了到达第二开关位置，激活也就是加热操作元件2。因为操作元件2具有形状记忆材料，操作元件2收缩，也就是其周长从所示的圆形缩小为管状的实施形式。操作元件2例如可以是热缩套管(Schrumpfschlauch)。这导致接触元件1a、1b从分离的第一开关位置转换到电连接的第二开关位置，并在接触区域8中产生导电的连接。因此可以以简单、低成本的方式实现热激活开关。

在图1的实施形式中，接触元件1a保持在第一保持元件3中，接触元件1b保持在第二保持元件3'中，使得接触元件1a和1b相对地布置。

图2和3展示了本发明的另一种实施形式。在此并不是两个接触元件1a和1c都朝向彼此移动，而是至少有一个接触元件，此处是接触元件1a在加热时相对于先前接触的另一个接触元件1c来说移开。另外，这里实现的是打开式的接触，而图1实现的是闭合式的接触。

图2在此展示的是空闲状态，也就是说具有形状记忆材料的操作元件2还没有过渡为其加热的第二状态。在该第一状态下，接触元件1a、1c在接触区域8内位于电连接的第一开关位置。与此不同，图3展示的是加热之后的状态。在这种状态下，接触元件1a、1c位于电隔离的第二开关位置。与图1中的实施方式不同的是，操作元件现在固定在固定点，例如保持元件3和保持在那里的接触元件1a上。对于操作元件2的固定重要的是，加热导致长度缩短，使得操作元件2将接触元件1a从接触元件1c处移开。

尽管目前只在接触元件之一1a上安置了操作元件2，当然还可以以同样地方式在第二接触元件1c上固定其他操作元件。该第二操作元件应固定在(另外的)固定点上，例如第二保持元件3'上，当然在此要注意，接触元件1a、1c在加热时向不同的方向移动。操作元件2可以例如是热缩套管，其通过加热时的长度缩短来触发开关过程。

如果设置多个操作元件2，则可以通过适当的措施实现热耦合，以有利于触发两个操作元件2。所述措施可以一方面提高开关安全性，另一方面也可以缩短开关时间。

图4又展示了另一种实施形式，只具有一个保持元件3。该保持元件3中保持了两个接触元件1a和1b。其他方面，在工作原理上与图1描述的常开触点(Schlieβer)没有改变。

图5中对图4的常闭触点增加了一个简单的开关位置的可显示性。为此，接触元件之一，在此是接触元件1a与光学信号元件6a、6b相连接。这样构造光学信号元件6a、6b，使得可以通过覆盖物5中的开口9看到信号元件。在此例如通过彩色或透明度来设置两种不同的编码，由此将第一开关位置对应特定的第一种颜色或特定的第一种透明度，而第二开关位置对应特定的第二种颜色或特定的第二种透明度。也就是说，通过操作元件2的激活，信号元件在开口9中的相对位置将改变，且由此状态是光学可见的。为了增强这种效应还可以设计，将光学信号元件6a、6b通过臂4连接，由于较长的杠杆可以获得更大的偏转。

尽管目前的效果是作用在光学信号元件6a、6b上的，但是以相同的方式还可以替代地或额外地在覆盖物5中移动开口5，例如将其与接触元件1b相连。前面描述的光学信号元件6a、6b可以应用在此提出的所有实施形式。

图6展示了另一种例如实现了转换触点(Wechselkontakt)的实施形式。在第一开关位置，接触元件1a和1c相互连接，而接触元件1a和1b相互分离。在操作元件2激活的情况下，其如图1中所示作为管状物或环状物包围接触元件1a和1b，则接触元件1a和1c之间的接触分离并形成接触元件1a和1b之间的接触。因此，可以以简单的方式和方法关于接触元件1a形成转换触点。

在此没有详细进一步描述，但也当然应理解，即使在这里也可以增加如图5中所示的可显示性。这样，当然还可以如图2和图3中所示来布置操作元件2，使得操作元件2仅作用于接触元件，例如接触元件1a。另外还可以在其他接触元件1c和1b上替代地或额外地布置操作元件2。

图7再次示出，可以如何借助于径向收缩的操作元件2实现常闭触点。这里在接触元件1a和1c之间插入偏转元件7，使得在操作元件激活情况下，接触元件1a、1c的下部区域收缩(周长减小)导致在接触区域8内的杆状分叉，从而在常闭触点意义上实现电隔离。

图8展示了另一种方案，其中借助径向收缩的操作元件2可实现常闭触点。在此设计接触元件1a和1c交叉错移，使得它们只在接触区域8内接触。在操作元件激活的情况下，由于接触元件1a和1c在接触区域8相对立地布置，接触元件1a、1c的下部区域的收缩(周长减小)导致接触元件1a和1c在上部区域形成杠杆状分叉，从而在常闭触点意义上实现电隔离。

图9至11中是传统的开关装置10，例如微型开关(例如来自Cherry)，它具有执行器，以此对操作元件2进行补充，使得操作元件2可以触发开关元件10的执行器11。开关装置10具有触点1e、1f，它们例如代表待闭合的、待断开的、待转换的触点。如果如图11所示激活操作元件2，操作激发器并因此实现接通。在此根据所使用的开关装置10可以实现不同的电路，例如转换触点、常闭触点和/或常开触点。就此而言，使用形状记忆材料可以完成如图1至8说明的直接作用开关或图9至11所示的间接作用开关的简单制造。

另外在图9至11展示了，还可以事后将形状记忆塑料或形状记忆材料用于操作开关，方法是对传统的开关10添加操作元件2。

操作元件2优选具有形状记忆塑料和/或形状记忆金属。所述形状记忆材料例如可以是可热激活的。

可热激活的形状记忆塑料的示例是热缩套管。热缩套管在激活时不仅直径减小，而且长度也缩短，热缩套管由此可以用在根据图1或图2的实施形式中的操作元件。

尽管只描述了热激活的形状记忆材料，其他结构类型也是可能的。因此现在公知的是，通过光学效应可以引起特定材料(例如丙烯酸丁基酯)中的形状记忆材料。另外，最近公知的还有磁性触发的形状记忆材料(例如具有磁性纳米粒子的聚氨酯，Ni₂MnGa-Heusler-合金等)。

因此，根据本发明的结构类型在应用这种材料时也对其他的(光学、磁性)事件发生反应。由于操作元件2的布置，使得从一个开关位置到另一个开关装置的开关过程在没有外部作用的情况下一般来说是不可逆的。

但是，适当地选择材料和/或适当的布置，开关装置完全可以返回到操作元件2被激活之前的开关位置。这可以通过外力的作用(外部双向记忆效应)，还可以通消除激活作用，例如进行冷却(内部双向记忆效应)来实现。

虽然上述个别实施形式中就单一的开关类型(常闭触点、常开触点、转换触点)进行了描述，本发明却不局限于此，而是可以与各种开关装置组合，所述开关装置包括至少一个常闭触点或常开触点或转换触点，或它们的任意组合。

附图标记列表

接触元件 1a,1b,1c,1e,1f

操作元件 2

保持元件 3,3′

臂 4

覆盖物 5

信号元件 6a,6b

偏转元件 7

接触区域 8

观察窗 9

开关装置 10

执行器 11 。

Claims

1.一种电气开关装置，它包括：

至少两个接触元件(1a、1b、1c、1e、1f)，所述接触元件在第一开关位置互相导电接触，在第二开关位置互相电隔离，和

操作元件(2)，

其特征在于，所述操作元件(2)具有形状记忆材料，该形状记忆材料使操作元件(2)在加热情况下从上述两种开关位置中的一个开关位置转换到另一个开关位置，

其中所述操作元件(2)围绕所述至少两个接触元件(1a、1b、1c、1e、1f)，并且所述开关过程通过操作元件(2)的周长减小而引发。

2.根据权利要求1的电气开关装置，其中所述操作元件(2)具有形状记忆塑料和/或形状记忆金属。

3.根据权利要求1的电气开关装置，其中所述操作元件(2)是热缩套管。

4.根据权利要求2的电气开关装置，其中所述操作元件(2)是热缩套管。

5.根据权利要求1至4中任一项的电气开关装置，其中所述开关装置还包括光学信号元件(4,5)。

6.根据权利要求1至4中任一项的电气开关装置，其中所述开关装置包括至少一个常闭触点或常开触点或转换触点或它们的任意组合。

7.根据权利要求5的电气开关装置，其中所述开关装置包括至少一个常闭触点或常开触点或转换触点或它们的任意组合。

8.根据权利要求1至4中任一项的电气开关装置，其中开关过程在没有外部作用的条件下是不可逆的。

9.根据权利要求5的电气开关装置，其中开关过程在没有外部作用的条件下是不可逆的。

10.根据权利要求6的电气开关装置，其中开关过程在没有外部作用的条件下是不可逆的。

11.根据权利要求7的电气开关装置，其中开关过程在没有外部作用的条件下是不可逆的。

12.根据权利要求1至4中任一项的电气开关装置，其中所述操作元件(2)固定在所述接触元件(1a、1b、1c、1e)、1f之一上，并且所述开关过程通过操作元件(2)的长度缩短而引发。

13.根据权利要求5的电气开关装置，其中所述操作元件(2)固定在所述接触元件(1a、1b、1c、1e)、1f之一上，并且所述开关过程通过操作元件(2)的长度缩短而引发。

14.根据权利要求6的电气开关装置，其中所述操作元件(2)固定在所述接触元件(1a、1b、1c、1e)、1f之一上，并且所述开关过程通过操作元件(2)的长度缩短而引发。

15.根据权利要求7的电气开关装置，其中所述操作元件(2)固定在所述接触元件(1a、1b、1c、1e)、1f之一上，并且所述开关过程通过操作元件(2)的长度缩短而引发。

16.根据权利要求8的电气开关装置，其中所述操作元件(2)固定在所述接触元件(1a、1b、1c、1e)、1f之一上，并且所述开关过程通过操作元件(2)的长度缩短而引发。

17.根据权利要求9的电气开关装置，其中所述操作元件(2)固定在所述接触元件(1a、1b、1c、1e)、1f之一上，并且所述开关过程通过操作元件(2)的长度缩短而引发。

18.根据权利要求10的电气开关装置，其中所述操作元件(2)固定在所述接触元件(1a、1b、1c、1e)、1f之一上，并且所述开关过程通过操作元件(2)的长度缩短而引发。

19.根据权利要求11的电气开关装置，其中所述操作元件(2)固定在所述接触元件(1a、1b、1c、1e)、1f之一上，并且所述开关过程通过操作元件(2)的长度缩短而引发。

20.根据权利要求1的电气开关装置，其中所述电气开关装置是常闭触点，该电气开关装置包括偏转元件(7)，它利用周长缩小使得电接触部杠杆式地分离。