电气的触头装置和电气设备的制作方法

本实用新型涉及一种用于高压应用的电气的触头装置，其具有第一和第二接触件。

背景技术：

将两个接触件在已知的用于建立电气接触的触头装置中以合适的方式连接，从而电流可以流经接触件。

按照用于连接接触件的已知方式将两个接触件彼此螺纹连接。尤其在高压应用中，这种螺纹连接必须设计得相对坚固，因为在较高的千安范围内的高电流会流过触头装置。但这样坚固地设计的触头装置会导致在建立和分离电气接触时的高费用。例如在维护两个通过两个接触件彼此连接的部件时需要这种分离。尤其坚固的螺纹连接的松脱在此情况下是耗费和麻烦的。此外，需要将松开的固定元件、例如螺栓、螺母和垫圈安全地摆放，由此进一步增加了费用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，建议一种这样的触头装置，所述触头装置尽可能可靠地运行并且能够尽可能简单地建立和分离电气接触。

所述技术问题通过这样的触头装置按照本实用新型以如下方式解决，即，为了建立电气接触，第二接触件借助与第一接触件连接并且可转动地支承的、至少在部分区段偏心的夹紧杆的转动能够夹紧在第一接触件与夹紧杆之间。

在本实用新型的范畴内，术语“偏心的夹紧杆”应当如此理解，即，夹紧杆沿其纵向在一个或多个部位或区段上或沿整个长度具有横截面，从而夹紧杆的旋转运动能够以曲轴方式被转化为平移运动。

在此意义上，偏心的夹紧杆例如是具有椭圆形横截面的夹紧杆、单棱边或多边形的夹紧杆，其中，夹紧杆的纵棱边至少在部分区段沿夹紧杆的纵向延伸，或者偏心的夹紧杆是具有一个或多个偏心装置的夹紧杆。

因此，按照本实用新型的触头装置如此设计，使得两个接触件能够构造彼此夹紧连接，以便建立电气接触。该夹紧连接通过夹紧杆的转动实现并且因此可松脱。通过夹紧杆的反向转动可以使接触件的夹紧重新消除。

按照本实用新型的触头装置的重要优点是，降低在电气接触分离时的费用。省去对牢固的螺纹连接的松开，这降低了时间耗费。在此不使用零散的固定元件。接触件的夹紧通过夹紧杆的应简单且快速实施的转动进行。以此方式可以降低在建立和分离电气接触时的时间耗费。同时，通过接触件的夹紧连接即使在高电流通过触头装置的情况下也确保可靠的电气接触。

在接触件夹紧时达到的张紧力应当适宜地如此选择，使得该张紧力例如相当于相应的螺纹连接的力。在此得出与面积的功能相关性，因为夹紧连接在正常情况下具有比类似的螺纹连接更大的有效面。

按照本实用新型的一种实施方式，所述接触件至少部分平面地设计并且在触头装置的夹紧状态下至少在部分区段彼此贴靠，其中，夹紧杆如此布置，使得夹紧杆的纵棱边对至少在部分区段彼此贴靠的接触件施加压紧力，从而第二接触件可松脱地夹紧在第一接触件与夹紧杆之间。据此，所述夹紧杆是有棱边的夹紧杆，其具有沿夹紧杆的纵向延伸的纵棱边。据此，第二接触件可以被推入第一接触件与夹紧杆之间，以便建立电气接触，从而两个接触件至少部分地彼此重叠并且平面地彼此贴靠。随后将夹紧杆以预先确定的角度转动。在转动后，夹紧杆的纵棱边适当地指向接触件的方向并且对接触件施加压紧力。夹紧杆可以与第一接触件例如借助合适的螺栓元件连接。接触件的分离可以以简单的方式通过反向转动夹紧杆并且推出第二接触件完成。

优选地，压紧力经由弹簧元件能够向接触件传递。据此设有至少一个弹簧元件，所述弹簧元件如此布置，使得压紧力在夹紧杆的夹紧状态下经由所述至少一个弹簧元件传递至接触件。通过使用弹簧元件使得压紧力的传递特别均匀地进行。自有的研究表明，以此方式电气接触特别可靠。在此，即使通过触头装置的电流非常高，也基本上不出现接触件上的明显的电流印记(strommarken)或弱点(schwachstellen)。

特别有利的是，所述弹簧元件包括至少一个碟形弹簧。所述至少一个碟形弹簧可以布置在夹紧杆的朝向第一接触件的一侧上。在夹紧状态下，夹紧杆的纵棱边压向碟形弹簧，该碟形弹簧将压紧力传递至接触件。按照一种变型，设有多个碟形弹簧，这些碟形弹簧沿着夹紧杆布置。碟形弹簧具有特别均匀的力传递的优点。

按照本实用新型的一种实施方式，设有复位弹簧，所述复位弹簧如此布置，使得该复位弹簧的弹簧力反作用于压紧力。复位弹簧可以布置在例如碟形弹簧的内部空间中。复位弹簧的功能是，当触头装置不处于夹紧状态时，建立夹紧杆或碟形弹簧与第一接触件之间的距离。夹紧杆或碟形弹簧与第一接触件之间的距离适宜地如此确定尺寸，使得第二接触件可以没有问题地推入第一接触件与夹紧杆或碟形弹簧之间。以此方式实现建立和分离电气接触的进一步简化。复位弹簧可以例如是螺旋弹簧。

在额定电压为数千伏的高压应用中会产生几百千安的较高的额定电流。但此外也可能出现超过1ma的峰值电流。因此，所述触头装置优选设计用于至少短时间内输送高于1ma、尤其优选高于1.5ma的电流。

优选地，所述夹紧杆的纵棱边具有倒棱。换言之，纵棱边设有整平部。这尤其防止夹紧杆在触头装置的夹紧状态下侧向滑动或扭转，从而夹紧杆不再能够施加足够的压紧力。

按照本实用新型的一种实施方式，所述夹紧杆具有多边形的横截面。例如，夹紧杆可以是四棱柱。夹紧杆的多边形的设计方式有利地使夹紧杆的可靠的转动变得容易。夹紧杆的转动可以例如借助适当的工具进行，该工具具有与夹紧杆的横截面相对应的凹空部。

此外，本实用新型还涉及一种电气设备，其具有开关模块和存储器模块，所述开关模块包括至少一个功率半导体开关。

这种电气设备例如应用在用于高压直流输电(hvdc)的设施中。在那里使用所谓的功率模块，该功率模块例如在串联电路中相互连接。此外，每个功率模块与能量存储器、适宜地与电容器连接。在功率模块发生故障时并且在功率模块的维护作业中必须尤其分离功率模块与电容器之间的连接。

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种这样的电气设备，该电气设备尽可能可靠并且易于维护。

所述技术问题在这种电气设备中通过如下方式解决，即，在开关模块与存储器模块之间能够借助按照本实用新型的触头装置建立电气连接。

按照本实用新型的电气设备的优点尤其由按照本实用新型的触头装置的前述优点得出。基于简单的建立和分离也可以尤其缩短维护时间。

按照本实用新型的触头装置的前述所有实施例和变型也可以在按照本实用新型的设备方面被实现。

如果开关模块和存储器模块通过一个以上的电气接触彼此连接，则当然可行的是，借助按照本实用新型的触头装置建立一个或多个接触。

所述开关模块可以包括多个功率半导体开关，这些功率半导体开关在半桥电路中彼此连接。按照另外的变型，开关模块作为本领域技术人员已知的全桥电路、双钳位电路或其它的合适的电路实现。开关模块的串联电路可以构成本领域技术人员已知的模块式的多级变流器的相支路，其中，相支路在多级变流器的直流极与交流端之间延伸。

此外，本实用新型还涉及一种用于建立两个至少局部扁平的接触件的电气接触的方法。

在此，本实用新型所要解决的技术问题在于，实现接触件的尽可能可靠并且同时简单地建立和分离的电气接触。

所述技术问题在这种方法中按照本实用新型通过如下方式解决，即，将接触件至少在部分区段彼此贴靠，并且将与第一接触件连接的、沿纵轴线可转动地支承的、有棱边的夹紧杆以预先确定的转角转动，从而夹紧杆的纵棱边对至少在部分区段彼此贴靠的接触件施加压紧力，其中，将第二接触件夹紧在第一接触件与夹紧杆之间。

按照本实用新型的方法的优点尤其由按照本实用新型的触头装置的应用得出。尤其在对借助按照本实用新型的方法电气接触的部件的维护中得出已经描述的关于维护时间和维护费用减小的优点。

附图说明

按照本实用新型的方法适用于按照本实用新型的触头装置的前述所有的实施方式和变型。

以下结合图1至图5进一步阐述本实用新型。

图1示出按照本实用新型的触头装置的实施例的示意图；

图2示出图1的实施例的示意性的侧视图；

图3示出触头装置的另外的实施方式的局部示意图；

图4示出图3的触头装置处于夹紧状态下的局部图；

图5示出按照本实用新型的电气设备的实施例的示意图。

具体实施方式

具体而言，在图1中示出按照本实用新型的触头装置1的实施例。触头装置1包括第一接触件2和第二接触件3。在本实施例中，第一接触件2构成在图1中未示出的存储器模块的极。第二接触件3构成用于与同样未示出的开关模块的连接的母线。两个接触件2、3至少局部扁平地构造并且在图1中在部分区段彼此重叠。

四棱边的夹紧杆4通过连接件51、52与第一接触件2连接。在夹紧杆4与第一接触件2之间布置有两个碟形弹簧61和62。

第二接触件3具有两个凹空部71和72。凹空部71和72的开口宽度分别略大于柱形的连接件51或52的直径，但小于碟形弹簧61或62的直径。以此方式可以将第二接触件3推入碟形弹簧61、62与第一接触件2之间，从而两个接触件在部分区段彼此贴靠。

在图2中示出图1中的装置的侧视图。为了清楚起见，因此在图1和图2中，相同的部件设有相同的附图标记。

可以看出，连接件51具备固定底座8，该固定底座8产生与第一接触件2的固定的闭锁(例如通过螺栓连接)。

在图1和图2中，触头装置1处于夹紧状态。在这种情况下，两个接触件2、3彼此夹紧，从而建立接触件2、3之间的可靠的电气接触，用于输送数千安的高电流。为此，夹紧杆4处于这样的位置，在该位置中，夹紧杆4的纵棱边(在本例中四个纵棱边之一)指向第二接触件3的方向。在该位置中，夹紧杆4对碟形弹簧61施加压紧力。碟形弹簧61将该压紧力传递至两个接触件2和3并且引起接触件2和3的夹紧。此外，碟形弹簧61能够实现将力平面地均匀地分布到接触件2、3上。

建立电气接触的基本工作原理在图3和图4中依照按照本实用新型的触头装置10的例子详细示出。为清楚起见，在图3和图4中仅示出四棱边的夹紧杆11以及碟形弹簧12。在此，触头装置10的其余的实施方式与按照图1和图2的实施方式相一致。

在图3中，夹紧杆11处于碟形弹簧12松弛的位置中。夹紧杆的边长l用双箭头示出。夹紧杆11相对纵轴线可转动地支承。在此，该纵轴线垂直于图平面延伸。

为了在接触件之间建立电气接触，将夹紧杆11转动预先确定的角度。具体地，一直转动夹紧杆11，直至纵棱边13指向接触件或碟形弹簧12的方向。夹紧杆11的转动在图4中由箭头w示出并且在示例中夹紧杆11转动45°的角度。夹紧杆11的对角线直径用双箭头d标注。

夹紧杆11的中心点与第一接触件之间的距离是恒定的，从而夹紧杆11在图4中所示的位置中对碟形弹簧12施加压紧力。碟形弹簧12由于压紧力变形并且将该压紧力平面地传递至接触件，从而将第二接触件夹紧在夹紧杆11与第一接触件之间。在碟形弹簧12的内部空间中布置有复位弹簧14。复位弹簧14是螺纹弹簧。如果触头装置10不处于夹紧状态下，则复位弹簧14是松弛的。复位弹簧14提供第一接触件与夹紧杆11之间的距离并且因此使第二接触件推入第一接触件与夹紧杆11之间变得容易。在触头装置10的如图4中所示的夹紧状态下，复位弹簧被压缩。在此，复位弹簧的弹簧力反作用于压紧力。

夹紧杆11的纵棱边13具有倒棱131。据此，纵棱边13不是呈尖角地汇聚，而是具有整平部。在触头装置10的夹紧状态下，倒棱131使得夹紧杆11不从其(如图4中的)位置滑出并且因此提高接触件之间的电气接触的可靠性。

在图5中示出按照本实用新型的电气设备的实施例。电气设备15包括开关模块16，开关模块16具备两个外部的连接端17和18。开关模块16可以借助连接端17和18与另外的结构相同的开关模块例如在构造串联电路的情况下连接。开关模块16包括两个功率半导体开关单元19、20，它们分别包括igbt(绝缘栅双极型晶体管)开关(191、192)和反并联二极管。功率半导体开关单元19、20彼此以本领域技术人员已知的方式连接为半桥电路。此外，开关模块16包括两个用于与存储器模块23连接的端子21和22。

存储器模块23包括电容器。此外，存储器模块23包括两个用于与开关模块16连接的端子24和25。

开关模块16的端子21与存储器模块23的端子24的连接借助触头装置1实现，该触头装置1具有按照图1和图2的实施例的结构。相应地，开关模块16的端子22与存储器模块23的端子25的连接借助另外的、结构相同的触头装置1实现。