模块化真空断续设备的制作方法

本申请要求2014年6月9日提交的美国专利申请系列号14/299,080的优先权并且要求其权益，所述美国专利申请通过引用结合于此。

技术领域

所公开并且要求保护的概念总体上涉及配电设备，并且更具体地涉及可与其一起使用的模块化真空断续设备。

背景技术：

配电设备在现有技术中是众所周知的。已知这种配电设备包括诸如断路器、真空断续器等电流切断装置。此类切断装置目的在于在诸如过电流状态、欠压状态和其它状态的某些预定状态下全都以公知方式切断从电路通过的电流流动。

真空断续器在相关领域中被理解为在抽真空的包套内包括一对可分离的电触头，其包括动触头和静触头。当希望切断流经真空断续器的电流时，大体位于抽真空的包套的外部的联动装置或其它类型的机构使动触头远离静触头移动。抽真空的包套内缺乏空气以公知方式有利于动触头与静触头之间可能形成的任何电弧的快速熄灭。虽然此类真空断续器对于它们的预期目的而言通常是有效的，但它们并非没有局限性。因此希望进行改进。

技术实现要素：

一种改进的模块化真空断续设备包括真空断续器、第一连接模块和第二连接模块，其中第一连接模块和第二连接模块各自都能与真空断续器的一对电极连接和分离。第一连接模块是从相似却不同并且能可互换地用于形成改进的模块化真空断续设备的多种变型的多个连接模块之中选择的。第二连接模块同样是从相似却不同并且能可互换地供真空断续器使用以形成改进的模块化真空断续设备的不同变型的多个连接模块之中选择的。同样，真空断续器是从具有不同规格但能可互换地供所有第一连接模块和第二连接模块使用以形成改进的模块化真空断续设备的不同变型的多个真空断续器之中选择的。

因此，所公开并且要求保护的概念的一方面在于提供一种改进的模块化真空断续设备，其由各自单独封装在实心绝缘体内的大量可互换的构件形成。

所公开并且要求保护的概念的另一方面在于提供一种改进的模块化真空断续设备，其由能被组装在一起和拆卸以形成真空断续设备的多种变型的大量可互换的构件形成。

所公开并且要求保护的概念的另一方面在于提供许多能可互换地用于形成这种模块化真空断续设备的多种变型的构件，例如真空断续器和连接模块。

所公开并且要求保护的概念的另一方面在于提供这种具有诸如真空断续器和连接模块的构件的模块化真空断续设备的许多变型，其中每个组装好的真空断续设备的连接模块都彼此物理地分离且其最多具有物理地设置在其间的真空断续器。

所公开并且要求保护的概念的另一方面在于由可与其它构件联用以形成这种模块化真空断续设备的多种变型的构件集合提供多种构件。

所公开并且要求保护的概念的另一方面在于提供多种构件以形成可用于不同电路连接和/或可与不同电气设备一起工作和/或具备不同规格的模块化真空断续设备的多种变型。

所公开并且要求保护的概念的另一方面在于提供一种由多个可连接和分离的构件形成的模块化真空断续设备，所述构件能与其它构件互换，所述其它构件可以是对所述构件本身或对模块化真空断续设备与其电连接的电气设备的设计变更或其它变更的结果。

所公开并且要求保护的概念的这些和其它方面通过一种构造成与电路电连接并且可在断开状态与闭合状态之间移动的改进的真空断续设备来提供。该真空断续设备可大体上表述为包括：真空断续器，其具有第一电极和第二电极；第一连接模块，其具有第一绝缘体、第一连接器和第一端子，第一连接器和第一端子电连接在一起并且设置在第一绝缘体上，第一连接器与第一电极电连接，第一端子构造成与电路的线路侧导体和负载侧导体中的一者电连接；第二连接模块，其具有第二绝缘体、第二连接器和第二端子，第二连接器和第二端子电连接在一起并且设置在第二绝缘体上，所述第二连接器与第二电极电连接，第二端子构造成与电路的线路侧导体和负载侧导体中的另一者电连接，并且第一绝缘体和第二绝缘体彼此机械地分离。

所公开并且要求保护的概念的其它方面通过一种构造成与真空断续器的电极电连接的改进的连接模块来提供，所述真空断续器构造成在断开状态与闭合状态之间移动并且构造成与电路电连接。所述连接模块可大体表述为包括绝缘体、连接器和端子，连接器和端子电连接在一起并且设置在绝缘体上，连接器可与电极电连接并且可与电极电分离，端子构造成与电路的线路侧导体和负载侧导体中的一者电连接。

附图说明

从以下结合附图阅读的说明，可以获得对所公开并且要求保护的概念的进一步理解，在附图中：

图1是根据所公开并且要求保护的概念的改进的真空断续设备的第一变型的正视图；

图2是包括可采用多种变型组装和拆卸以形成模块化真空断续设备的不同变型的多种构件的构件集合的示意性图示；

图3是图1的真空断续设备变型的部分剖视的分解正视图；

图4是改进的真空断续设备的第二变型的部分剖视的正视图；

图5是改进的真空断续设备的第三变型的部分剖视的正视图；以及

图6是改进的真空断续设备的第四变型的部分剖视的正视图。

在本说明书全文中，同样的附图标记表示同样的部件。

具体实施方式

改进的模块化真空断续设备4的第一变型在图1和3中被示出。真空断续设备4的第一变型可表述为包括真空断续器8A、第一连接模块12和第二连接模块16。真空断续设备4可与一台电气设备20连接以完成包括设置在该台电气设备20的壳体32上的线路侧导体24和负载侧导体28的电路22的一部分。真空断续设备4可与电路22连接以完成电路22的至少一部分并且可操作以在断开状态与闭合状态之间切换电路22。

形成真空断续设备4的第一变型的构件——即，真空断续器8A、第一连接模块12和第二连接模块16——是从共同形成构件集合36的多个不同构件之中选择的。即，示例性构件集合36包括第一连接模块12，但还包括以下将更详细地描述的一对其它第一连接模块112和212。虽然第一连接模块12、112和212相似，但它们也不同。

在图1和3中示出的真空断续器8A是还包括在此可单独或共同地以标号8指代的真空断续器8B、真空断续器8C和真空断续器8C的多个真空断续器之一。在所示的示例性实施例中，真空断续器8各自都具有相同的外部物理尺寸但具有不同规格，例如，通过示例的方式，不同的切断额定值。

除第二连接模块16以外，构件集合36还包括另一第二连接模块316。第二连接模块16和316同样相似却不同。

应理解，所示的构件集合36在性质上仅为示例性的且并非旨在对组成构件几何36的各种构件的数量或变化加以限制。如以下将更详细地阐述的，构件集合36的各种构件可以可互换地和替换地互相连接和互相分离以形成构件的多个变型，所述构件在组装在一起时形成模块化并且与所公开并且要求保护的概念一致的真空断续设备的多种变型。真空断续设备4仅仅是构件集合36中选定的构件子集的第一示例性变型。虽然改进的真空断续设备的又三个示例性变型在图4、5和6中被示出并且分别用数字104、204和304标示，但应理解，构件集合36的构件可采用各种方式中的任何方式组合以形成可能在文中被清楚地示出或未示出的真空断续设备的多种变型中的任何变型。

真空断续器8A包括切断元件40、第一电极4和第二电极48。切断元件40包括抽真空的包套，在该抽真空的包套内设置有这里未清楚地示出但包括静触头和动触头的一组触头。第一电极44与静触头电连接，而第二电极48与动触头电连接电连接。如图1所示，第二电极48以公知方式包括往复元件50，其可移动以在断开状态与闭合状态之间切换真空断续器8A，两种状态均在图1中示出，其中一者以虚线示出。由于使本公开简单的原因，真空断续器8A被图示为用于所有真空断续设备变型4、104、204和304中，不过应理解，真空断续器8B、8C和8D可替换地用于真空断续设备的任何上述变型或其它变型中。

第一连接模块12包括第一绝缘体52，经由第一导电元件64电连接在一起的第一连接器56和第一端子60设置在该第一绝缘体52上。第一连接器56可与第一电极44机械地连接和电连接和分离。第一端子60同样可与设备20的线路侧导体24机械地和电连接和分离。第一连接器56和第一端子60大部分被封装在形成第一绝缘体52的实心绝缘材料内，除了第一连接器56的可与第一电极44连接的部位和第一端子60的可与线路侧导体24连接的部位未被封装而是露出。

第二连接模块16包括第二绝缘体68，经由第二导电元件80电连接在一起的第二连接器72和第二端子76设置在该第二绝缘体68上。第二连接器72可与第二电极48机械地和电连接和分离。第二端子76同样可与设备20的线路侧导体28机械地和电连接和分离。第二连接器72和第二端子76大部分被封装在形成第二绝缘体68的实心绝缘材料内，除了第二连接器72的可与第二电极48连接的部位和第二端子76的可与线路侧导体28连接的部位未被封装而是露出。

第一连接器72和第一端子56在第一绝缘体60中的大部分封装以及第二连接器72和第二端子76在第二绝缘体68中的大部分封装使得设备20的相邻电极能够比在这些导电构件露出的情况下将可以实现的靠拢程度更靠拢地定位。

第二连接模块16还包括与往复元件50并与这里未清楚地示出的设备20的其它设备操作性地连接的驱动机构84。驱动机构84可操作成使往复元件50在其与真空断续器8A的断开状态和闭合状态对应的两个位置之间移动。

当第一连接模块12和第二连接模块16与真空断续器8A连接以形成如图1中大体示出的真空断续设备第一变型4时，第一端子60和第二端子76可被表述为以通过图1中的第一距离88表示的端子距离间隔开。第一距离88是沿轴线90测定的。第一距离88等于线路侧导体24与负载侧导体28之间的距离。因此可见第一端子60和第二端子76关于彼此定位成容许它们与电气设备20的电气连接和机械连接。

从图1还可见，第二绝缘体68的外表面96以同样沿轴线90测定的第二距离92与第二端子76间隔开。第二绝缘体68、更具体地外表面96构造成使得第二连接模块16能够收纳在壳体32的横档98附近。即，示例性壳体32或影响电气设备20的物理尺寸的其它因素通过横档98表示，并且外表面96有利地构造成使得真空断续设备4和横档98不会彼此干涉。此外，在这方面应理解，真空断续设备4的各种构件构造成使其能够配合在电气设备20存在的物理界限或限制内。

当组装真空断续设备4时，第一绝缘体52和第二绝缘体68互相直接物理地分离，并且在所示的示例性实施例中，互相间隔开。更具体地，真空断续器8通常可被表述为设置在第一绝缘体52与第二绝缘体68之间，尽管实际上第一连接模块12和第二连接模块16经由或至少能经由切断元件40电连接在一起。换句话说，虽然第一连接模块12和第二连接模块16可经由真空断续器8电连接在一起并且可由于它们均与真空断续器8物理地连接而间接地物理连接在一起，但认为第一连接模块12和第二连接模块16互相分离，因为当组装真空断续设备4时它们之间不存在直接的物理连接。

因此应理解，真空断续器8A、第一连接模块12和第二连接模块16均为可机械地和电连接在一起并且可互相分离的分散构件。即，第一连接模块12和第二连接模块16可与真空断续器8A机械地和电连接，尽管重申第一连接模块12和第二连接模块16未直接连接在一起而是最多由于真空断续器8A位于第一连接模块12和第二连接模块16的中间而仅间接地连接在一起。

当真空断续设备4的构件连接在一起时，组装好的真空断续设备4可与电路22电连接和机械地连接并且可操作以在断开状态与闭合状态之间切换电路的被连接部分。如果真空断续设备4会由于任何原因而失效，则它可与设备20分离，并且第一连接模块12和第二连接模块16可与真空断续器8A分离。然后可分别测试各种构件以判断例如其中一个构件是否有故障，并且因此应当更换。通过由可互相单独地连接和分离并且可与其它此类构件互换的多个构件形成属于模块化构型的真空断续设备4，在其仅一个构件不工作的情况下不必废弃整个真空断续设备4。这理想地节省了成本。

此外，可理解真空断续设备4的模块化性质使得其各种构件能够与相似却不同的其它构件互换以便使得不同形式的真空断续设备能够用于不同应用中。例如，并且如图4中大体所示，第一连接模块12可用另一第一连接模块112替换，所述另一第一连接模块112与真空断续器8A和第二连接模块1相结合地共同形成真空断续设备104的另一示例性变型。在所示的示例性实施例中，真空断续设备104的示例性第二变型旨在说明可如何将工程设计变更或其它变更加入第一连接模块112中。因此，第一连接模块12可由第一连接模块112替换，由此整个改造后的真空断续设备104仍可与电气设备20连接。即，可通过在可与其它构件模块化地连接的单个构件中加入该变更以在真空断续设备104中实现工程设计变更，这降低了实现工程设计变更的成本。

第一连接模块112与第一连接模块12相似并且包括第一绝缘体152，经由第一传导元件164电连接在一起的第一连接器156和第一端子160设置在该第一绝缘体152上。第一连接器156与第一电极44连接。虽然第一绝缘体152属于与第一绝缘体52稍微不同的构型，但可见在第一端子160与第二端子76之间示出的端子距离是与真空断续设备4中相同的第一距离88。因此，真空断续设备104无疑地可与电气设备20的电路22连接。因此，同样可理解，构件集合36的各种构件可被选择成适合各种应用的各种需求。

例如，图5以数字204示出真空断续设备，其包括与第一连接模块12和112相似却不同并且使得真空断续设备204能够与另一设备220连接的又一第一连接模块212。即，设备220包括电路222，该电路222包括具有与设备20的线路侧导体24和负载侧导体28不同的间距的线路侧导体224和负载侧导体228。

第一连接模块212构造成包括第一绝缘体252，在该第一绝缘体252上配置有经由第一导电元件268电连接在一起的第一连接器256和第一端子260。第一连接模块212构造成使得第一端子260与第二端子76之间的端子距离为另一第一距离288，在所示的示例性实施例中，该另一第一距离288比第一距离88稍短。

重申处于其第三变型中的真空断续设备204仍包括真空断续器8A和第二连接模块16，并且第一连接器256与真空断续器8的第一电极44连接以形成真空断续设备204。因此，可仅通过设置第一连接模块212(即，从构件集合36选择)代替第一连接模块12和112来连同真空断续设备204一起适应与电气设备20不同的电气设备220。因此可理解，形成可适应电气设备220的真空断续设备的成本仅为设置第一连接模块212的成本。这远低于将整个真空断续设备配置成适应电气设备220的成本。

真空断续设备304的又一示例性第四变型在图6中大体示出。真空断续设备304与真空断续设备204相似，但包括代替第二连接模块16的不同第二连接模块316。真空断续设备304构造成与包括电路322的另一电气设备320连接，所述电路322具有端子间距288与电气设备220相同的线路侧导体324和负载侧导体328。然而，电气设备320包括具有不同构型的壳体332并且特别是具有属于与电气设备220不同的构型的横档398。

第二连接模块316包括第二绝缘体368，在该第二绝缘体368上配置有经由第二导电元件380电连接在一起的第二连接器372和第二端子376。第二连接模块316还包括可与真空断续器8A配合以在其断开状态与闭合状态之间切换它的另一驱动机构384。第一端子260与第二端子376之间的端子距离与真空断续设备204的第一距离288相同。然而，由于横档398与负载侧导体328隔开相对较大的距离，所以第二绝缘体398的外表面396可构造成为第二绝缘体368提供如沿轴向90在第二端子376与外表面396之间测定的另一物理尺寸，该物理尺寸相对大于第二距离92。虽然具有第二连接模块16的真空断续设备204可潜在地与电气设备320连接，但负载侧导体328与横档398之间的相对较大的距离容许在需要的情况下采用第二连接模块316代替第二连接模块16。例如，相对大于第二连接模块16的第二连接模块316可较廉价地制造或可由于其扩大的尺寸而具有更大的散热性或其它期望的特性。再或者，电气设备320可构造成使得真空断续设备304旨在物理地接合横档398，由此外表面396构造成容许这种接合。

因此从上文可见，任何真空断续器8可以任意组合与任何第一连接模块12、112和212以及任何第二连接模块16和316组合以引起适合任何特定电气设备中的任何特定应用的变型。在这方面，应理解，通过使真空断续设备的性质是模块化的，可采用不同组合组装数量较少的构件，例如在图2中的构件集合36中示出的构件，以形成具有不同物理尺寸和/或规格和/或特性的数量很大的不同真空断续设备，这里示出了其中四个。因此有利地减少了在任何特定操作中必须维持库存的设备的数量。此外，通过设置单个新构件而不是整个新真空断续设备，通常可以适应新应用。通过如以标号4、104、204和304例示的真空断续设备的模块化性质提供的通用性因此以许多方式节省了成本。

虽然已详细描述了所公开的概念的特定实施例，但本领域的技术人员应理解，可借鉴公开内容的整体教导发展这些细节的各种改型和变型。因此，所公开的具体装置仅为说明性的而非限制所公开的概念的范围，所述范围由所附权利要求及其任何和全部等同方案的全部涵盖内容给出。