转子轴模块、转子轴、紧凑型功率开关以用于制造转子轴模块的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于紧凑型功率开关的转子轴的转子轴模块，该转子轴模块具有一由电绝缘的第一材料构成的模块本体，其中所述模块本体具有一用于所述紧凑型功率开关的接触元件的接纳部，并且所述转子轴模块具有至少一个用于与另一转子轴模块的配对耦合装置相连接的耦合装置。此外，本发明涉及一种用于紧凑型功率开关的转子轴，一种具有转子轴的紧凑型功率开关以及一种用于制造用于紧凑型功率开关的转子轴的转子轴模块的方法。
【背景技术】
[0002]在现代技术中，紧凑型功率开关(MCCB=Molded Case Circuit Breaker (模制盒式断路开关))为人所知并且得到广泛使用。这样的紧凑型功率开关尤其能够转换较高的电流或者功率。因为这样的紧凑型功率开关经常也设有保险装置、比如过载保护装置和/或短路保护装置，所以所熟知的紧凑型功率开关也在转换这样的电流时提高了安全性。为了提供具有较高的功率和/或较高的强度的电流，通常多相地分别用一根导线为一个相来提供所述电流。但是，在这些相中的仅仅一个相中出现故障、比如过载或者短路时，必须切断所有的通过一个共同的紧凑型功率开关来转换的相。因此，这样的紧凑型功率开关具有一根转子轴，其中所述转子轴由单个的转子轴模块所构成。为有待传导的电流的每个相设置了一个转子轴模块，其中所述转子轴模块具有接触元件，所述接触元件构造用于断开并且闭合用于相应的相的、传导的连接。所述紧凑型功率开关的整个开关机构，尤其是所述由转子轴模块所构成的、具有相应的用于各个相的接触元件的转子轴、用于每个单个的相的固定触头以及所述紧凑型功率开关的所属的机械装置形成所述紧凑型功率开关的锁扣机构。
[0003]对于紧凑型功率开关来说，通过所述锁扣机构和所出现的电力，较高的转矩作用于所述接触系统，所述接触系统通过所述固定触头和所述用于每个单个的相的接触元件来构成。所述紧凑型功率开关的相的每个接触系统都必须在彼此电绝缘的情况下相耦合。因此，按照现有技术，知道由电绝缘的材料、比如塑料来制造各个转子模块。但是，不是所有材料都能够承受在所述紧凑型功率开关断路时出现的力或者转矩并且承受由于在所述紧凑型功率开关运行的过程中出现的静态的力而产生的持久负荷。在出现较高的电流或者电的功率时也会出现热负荷，所述热负荷对所使用的材料的强度产生不好的影响。尤其对于电绝缘的并且因此用作用于转子模块的材料的塑料材料来说，所述转子模块的强度和/或刚度可能由于进入到所述塑料材料中的热量而降低。由于从中产生的压力损失而可能降低接触力并且由此可能危及所述紧凑型功率开关的运转安全性。
[0004]按照现有技术，知道尤其是通过设置耦合装置的轮廓的、较小的公差这种方式来解决这些问题，其中通过所述耦合装置来将各个转子模块连接起来。但是，由于这些尤其是为了在所述连接装置上避免由于这些较小的公差所产生的预损伤而较小的生产公差，在制造并且安装所述紧凑型功率开关的转子轴模块时有必要采取麻烦的措施。为了传递所出现的旋转力，在制造所述转子轴模块时需要部分已经如此小的公差，因而在仅仅稍许有欠缺地或者也仅仅粗心大意地将所述转子轴模块安装成转子轴时可能出现耦合装置的损坏。除此以外，由于塑料的使用而限制了在各个转子轴模块之间的、最大能够传递的旋转力。但是，这也限制了电流的强度或者可以通过所述紧凑型功率开关来转换的功率的水平。其原因在于，较高的电流或者较高的功率也随之带来较高的电流强度，其中从中产生的较高的转矩在所述紧凑型功率开关断路时在最坏的情况中再也不能可靠地通过在所述紧凑型功率开关的转子轴的各个转子模块之间的连接装置来传递。由此不能可靠地排除在较高的电流或者较高的电流功率时所述紧凑型功率开关失灵的情况。
【发明内容】
[0005]由此，本发明的任务是，至少部分地消除转子轴模块、转子轴或者紧凑型功率开关的、上面所描述的缺点。尤其本发明的任务是，提供一种转子轴模块、一种转子轴、一种紧凑型功率开关或者一种用于制造转子轴模块的方法，其中可以以特别简单的并且成本低廉的方式方法来保证在相邻的转子轴模块之间进行特别好的旋转力传递。
[0006]该任务通过一种具有独立权利要求1的特征的、用于紧凑型功率开关的转子轴的转子轴模块、通过一种具有权利要求10的特征的、用于紧凑型功率开关的转子轴、通过一种具有权利要求11的特征的、拥有转子轴的紧凑型功率开关并且通过一种具有权利要求12的特征的、用于制造用于紧凑型功率开关的转子轴的转子轴模块的方法得到解决。在此，结合所述按本发明的转子轴模块所描述的特征和细节当然也结合所述按本发明的转子轴、所述按本发明的紧凑型功率开关以及所述按本发明的方法而适用，并且相应地反之亦可，从而关于有关各个发明方面的公开内容始终相互参照或者可以相互参照。
[0007]在本发明的第一方面，所述任务通过一种用于紧凑型功率开关的转子轴的转子轴模块得到解决，所述转子轴模块具有一由电绝缘的第一材料构成的模块本体，其中所述模块本体具有用于所述紧凑型功率开关的接触元件的接纳部，并且所述转子轴模块具有至少一个用于与另一转子轴模块的配对耦合装置相连接的耦合装置。按本发明的转子轴模块的特征在于，所述转子轴模块具有一被固定在所述模块本体上的嵌入元件，其中所述嵌入元件包括第二材料，所述第二材料具有比所述第一材料高的强度，其中所述嵌入元件通过所述模块本体的电绝缘的第一材料完全与所述接纳部隔开，并且其中所述至少一个耦合装置通过所述嵌入元件来构成。
[0008]按照本发明的转子轴模块被设置用于用在紧凑型功率开关的转子轴中。在所述转子轴模块的模块本体中有一接纳部，在该接纳部中可以布置所述紧凑型功率开关的接触元件，其中所述处于紧凑型功率开关中的接触元件可以构造用于与所述固定触头一起形成所述紧凑型功率开关的接触系统的、用于有待传导的电流的相的活动触头。所述转子轴模块在此具有至少一个耦合装置，所述耦合装置构造用于与另一转子轴模块的配对耦合装置相连接，由此多个转子轴模块能够组合成所述紧凑型功率开关的转子轴。
[0009]按照本发明来规定，所述转子轴模块除了所述模块本体之外还具有一嵌入元件，该嵌入元件被固定在所述模块本体上。所述嵌入元件在此包括第二材料，所述第二材料尤其有别于所述模块本体的、电绝缘的第一材料。当然，在此所述嵌入元件可以完全由所述第二材料构成。在此，所述第一与第二材料的显著区别是，所述第二材料具有较高的强度。这样的较高的强度在此尤其相对于旋转负荷尤其可以表现在较高的刚度。所述第二材料也可以如此构成，从而即使在像比如在紧凑型功率开关运行时在出现较高的电流和/或电的功率的情况下可能出现的那样的较高的热量输入时也仍然存在这种较高的强度。此外，按照本发明来规定，所述转子轴模块的耦合装置通过所述嵌入元件来构成。由此，结合将所述嵌入元件固定在所述模块本体上这种情况，尤其可以通过所述嵌入元件的第二材料的较高的刚度在所述紧凑型功率开关的转子轴中的各个转子模块之间传递较高的旋转力。这种情况一方面具有以下优点:所述紧凑型功率开关可以被设置用于较高的电流，因为通过所述传递较高的旋转力的能力也可以克服较高的电流转换力(Stroms cha 11kr jif t e )，由此即使对于这些较高的电流来说也可以保证所述紧凑型功率开关的可靠的断路。除此以外，也可以在制造所述耦合装置时降低对配合精度或者公差的要求，而不必在关于所述在其中装有转子轴模块的紧凑型功率开关的功能方面担心安全性的损失。由此可以实现这一点:在制造并且安装所述按本发明的转子轴模块时产生较少的次品。除此以外，通过所述尤其在热量输入的情况下没有或者仅仅微不足道地降低其强度的第二材料，可以保证可靠地转换具有较高的废热的、较高的电流。
[0010]在所述接纳部中能够布置所述紧凑型功率开关的接触元件，由于通过所述模块本体的电绝缘的第一材料将所述嵌入元件完全与所述接纳部隔开，所以除此以外可以保证，在组装的状态中在所述嵌入元件与所述接触元件之间不进行