专利名称：电气开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于根据权利要求1的序言切换电力负载的开关。
背景技术：
从现有技术中的许多配置中已知打开和关闭电气连接的开关。接触器和继电器用 于切换高且非常高的电力负载。这种类型的开关包括接触室，在可能的运行温度、允许的内 部压力、电绝缘能力和耐电弧性方面对电弧室具有较高的要求。传统地，这种类型的接触室由塑性材料制造，导致在生产和组装方面的优点。例 如，塑性材料的弹性特性可用来产生压入或其他弹性连接。然而，塑性材料的热阻和电绝缘 能力受到限制。在电力负载被中断时发生的由电弧引起的火焰冲击可导致塑性材料的表面 的燃烧(氧化)，大大降低了绝缘电阻。替代的选择包括由陶瓷材料制造该开关的接触室。这种类型的材料对电弧火焰冲 击具有非常好的电阻。然而，陶瓷材料仅具有较低的弹性，这意味着不能使用成本有效的压 入或咬合连接。还难于使接触室压紧，高负载的开关通常就是这样。
发明内容
本发明的目的是要提供一种改进的用于切换电力负载的开关。该目的是通过具有 权利要求1的技术特征的开关予以实现的。优选的改进在从属权利要求中进行了限定。根据本发明，用于切换电力负载的开关包括接触室，该接触室布置有第一接触构 件、第二接触构件和可移动的接触桥。同时，接触室本身布置在安装支架中。接触室包括陶瓷材料，该安装支架包括塑性材料。在该开关中，陶瓷的接触室的高 电阻的优点与由塑性材料作成的安装支架的有利的弹性相结合。这提供了有利的电气特性 和简单的安装。对接触桥有利的是能够呈现为第一位置，在该第一位置，所述接触桥导电连接到 所述第一接触构件和所述第二接触构件；以及第二位置，在该第二位置中，所述第一接触构 件和所述第二接触构件相互电绝缘。优选地，该开关包括螺线管致动器，该螺线管致动器被配置为在所述第一位置和 所述第二位置之间切换接触桥。优选地，该类型的螺线管致动器可自动控制并且还能够施 加高的力。特别优选地，该接触桥在螺线管致动器没有电流时呈现为所述第二位置。有利地， 这样如果电源电压故障时，所述开关是安全打开的。而且，所述开关在打开时没有消耗任何 电力。在一个实施例中，在所述第二位置，接触桥与第一接触构件或者与所述第二接触 构件不是导电接触。有利地，开关的该类型的双断开配置是特别安全的。根据该开关的一个实施例，该接触室包括第一孔口和第二孔口。在此情况下，第一 接触构件延伸过第一孔口，第二接触构件延伸过第二孔口。而且，安装支架包括第一开口和第二开口。第一接触构件延伸过第一开口，第二接触构件延伸过第二开口。有利地，这样所 述接触构件能够从外部接触到。在优选的实施例中，该开关包括壳体，在该壳体中布置有安装支架和接触室。有利 地，壳体的形状适合于开关的特定目的的使用。对于金属杯子有利的是设置在壳体中。在此情况下，安装支架和接触室布置在该 杯子中。特别优选地，第一接触构件和第二接触构件使用填料固定在壳体中。有利地，这为 开关提供了结实的配置，其可成本有效地进行制造。在开关的改进中，壳体通过填料紧紧密封。有利地，在此情况下，开关能够切换高 的电力负载。根据开关的一个实施例，接触室包括底座部分和帽部。优选地，接触室的底座部分包括外围插头，接触室的帽部包括外围沟槽，该沟槽与 插头接合。有利地，这样在电力负载中断时产生的内部压力从接触室的底座部分的壁转移 到接触室的帽部上，防止接触室的壁裂开。优选地，接触室的底座部分和/或帽部通过喷射铸模形成。有利地，这使得开关的 成本有效的结构成为可能。在开关的改进中，至少一个永磁体布置在接触室和安装支架之间。有利地，该永磁 体，作为灭弧磁体，引起在中断电力负载的过程中发生的电弧被吹熄。在开关的优选结构中，至少两个永磁体布置在接触室和安装支架之间并且通过中 间壁至少部分地相互分开。有利地，这便于永磁体的插入并且提供永磁体的精确定位。在开关的另一优选配置中，安装支架包括圆盘状的底板，在该底板上放置有两个 相互平行的侧壁。在此情况下，接触室布置于在侧壁之间提供的室接收区域中。有利地，在 此情况下，接触室可通过弹性咬合连接保持在安装支架中。
在下文中，通过附图更详细地描述本发明，在附图中相同的附图标记用于相同或 功能上相似的部件中，其中图1是开关的透视图；图2是穿过开关的第一截面；图3是穿过开关的第二截面；图4是接触室的底座部分的透视图；图5是接触室的帽部的透视图；图6是安装支架的透视图；图7是安装支架和接触室的分解视图；以及图8是安装支架和接触室在组装时的透视图。
具体实施例方式图1是用于切换电力负载的开关100的透视图。开关100还可被称为继电器或接 触器。开关100包括具有圆盖610的壳体600。壳体600和圆盖610可包括塑性材料或者另一材料。第一接触构件120和第二接触构件130穿过两个孔口导引到圆盖610中。第一接 触构件120和第二接触构件130包括导电材料，例如金属，并且设置成连接到电力负载的电 触头，其中所述电力负载是要被切换的，例如电机。开关100被设置成打开和关闭第一接触构件120和第二接触构件130之间的电连 接。这样，开关100例如可用来切换电机的电源。当其关闭时，例如在电压超过850V时，超 过100A的高电流可在第一接触构件120和第二接触构件130之间流动。图2是穿过开关100的截面。在此情况下，该截面延伸过第一接触构件120和第 二接触构件130。图3是穿过开关100的另一截面，该开关在第一接触构件120和第二接触 构件130之间垂直于图3的截面的平面延伸。开关100的壳体600大致形成为中空的圆柱体并且在一侧开口。中空的圆柱形壳 体600的开口端被大致为圆盘形状的圆盖610密封。杯子620布置在壳体600内侧，并且 还形成为中空的圆柱体并且在一侧开口。杯子620因此衬着壳体600。杯子620包括导电 材料，例如金属，并且提供螺线管致动器700的电磁回流。在端面处，金属盘可布置在杯子 620和壳体600之间。壳体600内被杯子620封闭的空间在壳体600的纵向方向上被大致分成两个。螺 线管致动器700布置在下部远离壳体600的由圆盖610密封的孔口。杯子620内包括螺线 管致动器700的空间的部分通过圆盘形状的圆盘640与布置有安装支架400和接触室200 的上部分开。分开两个部分的圆盘640还可包括绝缘膜650，该绝缘膜使杯子620内的两个 部分彼此绝缘。绝缘膜650例如可布置在圆盘640面向安装支架400和接触室200的侧面 上。第一接触构件120和第二接触构件130彼此平行地延伸过圆盖610中的孔口，分 别延伸过安装支架400的底板440中的第一开口 420和第二开口 430，以及分别延伸过接触 室200的底部210中的第一孔口 240和第二孔口 250，以及终止于接触室200内部。第一 接触构件120因此从开关100的外部延伸过圆盖610中的一孔口，安装支架400中的第一 开口 420和接触室200的第一孔口 240。第二接触构件130从开关100的外部延伸过圆盖 610的第二孔口，安装支架400的第二开口 430和接触室200的第二孔口 250。接触桥140可移动地布置在接触室200中。接触桥140包括导电材料，例如，金属。 接触桥140可以是例如平面立方体的形状。接触桥140被可移动地布置成以使其能同时接 触第一接触构件120和第二接触构件130以便在第一接触构件120和第二接触构件130之 间产生电连接。接触桥140还可远离第一接触构件120和第二接触构件130移动以使第一 接触构件120和第二接触构件130之间的电连接中断。为了使接触桥140移动，接触桥140被刚性地连接到导引杆750，该导引杆形成为 大致为圆柱形并且穿过接触桥140中的孔口导引。导引杆750平行于接触构件120，130和 壳体600的延伸方向延伸并且在壳体600的纵轴上对准。导引杆750延伸过接触室200的 帽部300中的开口 320以及延伸过圆盘640中的开口以及绝缘膜650进入到螺线管致动器 700的区域中。螺线管致动器700包括具有绕线的线圈架。线圈架710的绕线能载有来自外部的 电压以在线圈架710中产生磁场。为圆柱壳形状的导引套管720布置在由线圈架710包围的区域中。衔铁730可移动地布置在导引套管720内部。衔铁730包括中心孔，导引杆750 通过该中心孔受到导引。远离接触桥140的导引杆750的端部被刚性地连接到衔铁730。形成为平坦的螺旋弹簧的复位弹簧740在圆盘640和衔铁730之间的区域围绕导 引杆750延伸。复位弹簧740的第一端支撑在圆盘640上，复位弹簧740的第二端支撑在 衔铁730上。在接触室200内的接触桥140和帽部300之间的区域中，导引杆750延伸过 还被形成为平坦的螺旋弹簧的过冲弹簧760。该过冲弹簧760的第一端支撑在接触桥140 上，该过冲弹簧760的第二端支撑在接触室200上的帽部300上。复位弹簧740和过冲弹簧760的弹力被设计为以使如果在线圈架710的绕线中没 有电流流动，即如果在螺线管致动器700中没有磁场，支撑接触桥140的导引杆750呈现为 接触桥140没有互连接触构件120，130的位置。开关100因此在没有电流流到螺线管致动 器700时打开。如果电压施加到线圈架710的绕线，并且引起电流在线圈架710的绕线中 流动，则磁场形成在螺线管致动器700内并且在导引杆750上施加一力，该力将导引杆750 推到螺线管致动器700的区域之外并且进一步进入到接触室200中抵抗由复位弹簧740施 加的力，直到接触桥140接触第一接触构件120和第二接触构件130，因此关闭开关100。如 果来自线圈架710的绕线的电源电压被断开，S卩如果螺线管致动器700中的磁场断开，复位 弹簧740使接触桥140移动再次远离接触构件120，130并且打开开关100。图2表示壳体600内布置在壳体600的圆盖610和安装支架400的底板440之间 的区域填注有填料630。填料630例如可以是环氧树脂。填料630 —方面固定第一接触构 件120和第二接触构件130，另一方面从外部密封壳体600。在图3的图中，填料630还没 有被填入。在开关100中，接触室200和安装支架400的配置特别有利。这将在下面的描述 中进行更详细地解释。图4是接触室200的底座部分210的透视图。底座部分210近似为中空的立方体 或槽体的形状并且在一侧开口。底座部分210由陶瓷材料，例如基于氧化钛或氧化铝的材 料制造而成，并且优选通过喷射模制形成。陶瓷材料提供的优点是对高温和电弧火焰冲击 不敏感，不会被氧化，并且具有良好的电绝缘特性。底座部分210的孔口包括外围插头220。 多个凹陷230，例如在每种情况下为三个凹陷230，布置在底座部分210的两个相互平行的 较长的外壁上。凹陷230设置成接收灭弧磁体500，这将在下面进行解释。与接触室200的 底座部分210的孔口相对的底座部分210的壁包括第一孔口 240和第二孔口 250，第一接触 构件120和第二接触构件130导引过这两个孔口。这在图4中不能看到。图5是接触室200的帽部300的透视图。帽部300还可由陶瓷材料作成并且优选 通过喷射模制形成。帽部300被形成为近似矩形并且被作成一定尺寸以便能够密封接触室 200的底座部分210。为此，帽部300包括外围凹槽310，该凹槽能在帽部300放置在底座部 分210上时与底座部分210的外围插头220接合。插头220和凹槽310被形成为以使相较 于大气压力，接触室200内增加的压力在底座部分210的外壁上施加了一力，该力经由插头 220和凹槽310传送到帽部300，防止损坏底座部分210。帽部300还包括开口 320，导引杆 750穿过该开口导引。图6是安装支架400的透视图。安装支架400由塑性材料，例如传统的电气工程 塑性材料制造而成。安装支架400用于将接触室200接收和安装在开关100内。塑性材料的使用具有的优点为能利用塑性材料的弹性将接触室200固定到安装支架400并且将安装 支架400固定在开关100中。例如，这些可使用压入或咬合连接进行固定。安装支架400包括前述的近似圆形的圆盘形状的底板440，底板440中布置有第一 开口 420和第二开口 430，第一接触构件120和第二接触构件130穿过所述第一开口和所述 第二开口导引。两个侧壁450放置在底板440上以便相互平行并且近似垂直于底板440。 这产生了一室接收区域460，该区域定位在开口 420，430之上位于两个侧壁450之间。包 括底座部分210和帽部300的接触室200可插入到室接收区域460中以使接触室200的第 一孔口 240布置在安装支架400的第一开口 420之上并且接触室200的第二孔口 250布置 在安装支架400的第二开口 430之上。接触室200的底座部分210的包括凹陷230的外壁 因此面向安装支架400的侧壁450。每个侧壁450包括多个分别邻近于底座部分210的凹 陷230的磁体室410。在示出的例子中，每个侧壁450包括三个磁体室410。多个灭弧磁体 500能够插入到接触室200和安装支架400之间由磁体室410和凹陷230形成的中空空间 中。在示出的例子中，能够插入六个灭弧磁体500。图7是表示接触室200的底座部分210插入到安装支架400的室接收区域460中 的分解视图。六个灭弧磁体500被插入到安装支架400和底座部分210之间由凹陷230和 磁体室410形成的中空空间中。帽部300密封接触室200的底座部分210。图8表示组装 时的接触室200，安装支架400和灭弧磁体500。当开关100打开时，即当接触桥140从第一接触构件120和第二接触构件130移 除时，可流过开关100的较大的电流能导致电弧形成在接触室200内。这特别是在开关100 用于切换电感负载时施加。这种类型的电弧可伴有非常高的温度，例如10000K和接触室 200内的压力爆升。接触室200的陶瓷材料的使用提供的优点为接触室200没有被氧化或 者另外被电弧或高温损坏。陶瓷材料的高电阻和具有插头220和凹槽310的底座部分210 和帽部300的配置意味着接触室200还对较大的压力升高不敏感。填料630从外部密封开 关 100。灭弧磁体500形成为永磁体并且引起在开关100打开时发生的任何电弧被由灭弧 磁体500产生的磁场旋绕并且因此快速熄灭。在替代的实施例中，不是永磁体，电磁体还可 用作灭弧磁体500。
权利要求
1.一种用于切换电力负载的开关(100)，包括接触室000)，该接触室中布置有第一接 触构件(120)，第二接触构件(130)和可移动的接触桥(140)，该接触室(200)布置在安装 支架G00)中，其特征在于，该接触室(200)包括陶瓷材料，该安装支架(400)包括塑性材 料。
2.根据权利要求1所述的开关(100)，其特征在于，该接触桥(140)能够呈现为第一位 置，在该第一位置，所述接触桥(140)导电连接所述第一接触构件(120)和所述第二接触构 件(130)，该接触桥(140)能够呈现为第二位置，在该第二位置，所述第一接触构件(120)和 所述第二接触构件(130)相互电绝缘。
3.根据权利要求2所述的开关(100)，其特征在于，该开关(100)包括螺线管致动器 (700)，该螺线管致动器被配置为在所述第一位置和所述第二位置之间切换接触桥(140)。
4.根据权利要求3所述的开关(100)，其特征在于，该接触桥(140)在没有电流流到该 螺线管致动器(700)时呈现为所述第二位置。
5.根据权利要求2到4中的任一项所述的开关(100)，其特征在于，在所述第二位置， 该接触桥(140)没有与所述第一接触构件(120)导电接触或者没有与所述第二接触构件 (130)导电接触。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的开关(100)，其特征在于，该接触室(200)包 括第一孔口 (240)和第二孔口 (250)，该第一接触构件(120)延伸过该第一孔口 (240)，该 第二接触构件(130)延伸过该第二孔口 050)，以及在于该安装支架(400)包括第一开口 (420)和第二开口 G30)，该第一接触构件(120)延伸过该第一开口(420)和该第二接触构 件(130)延伸过该第二开口 (430)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的开关(100)，其特征在于，开关(100)包括壳体 (600)，该安装支架(400)和该接触室(200)布置在该壳体(600)中。
8.根据权利要求7所述的开关(100)，其特征在于，金属杯子(620)设置在该壳体 (600)中，该安装支架(400)和该接触室(200)设置在该金属杯子(620)中。
9.根据权利要求7或8所述的开关(100)，其特征在于，所述第一接触构件(120)和所 述第二接触构件(130)使用填料(630)固定在该壳体(600)中。
10.根据权利要求9所述的开关(100)，其特征在于，所述壳体(600)通过该填料(630) 被紧紧密封。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的开关(100)，其特征在于，该接触室(200)包 括底座部分(210)和帽部(300)。
12.根据权利要求11所述的开关(100)，其特征在于，所述接触室O00)的底座部分 (210)包括外围插头(220)，该接触室(200)的帽部(300)包括与所述外围插头(220)接合 的外围凹槽(310)。
13.根据权利要求11或12所述的开关(100)，其特征在于，所述接触室O00)的底座 部分(210)和/或帽部(300)通过喷射模制形成。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的开关(100)，其特征在于，至少一个永磁体 (500)布置在所述接触室(200)和安装支架(400)之间。
15.根据权利要求14所述的开关(100)，其特征在于，至少两个永磁体(500)布置在所 述接触室(200)和所述安装支架(400)之间，所述永磁体(500)通过中间壁至少部分地相互分开。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的开关(100)，其特征在于，所述安装支架 (400)包括圆盘形状的底板G40)，在该圆盘形状的底板上放置有两个相互平行的侧壁 G50)，所述接触室(200)布置在设置于所述侧壁(450)之间的室接收区域060)中。
全文摘要
一种用于切换电力负载的开关包括接触室，该接触室中布置有第一接触构件，第二接触构件和可移动的接触桥。接触室布置在安装支架中。该接触室包括陶瓷材料，该安装支架包括塑性材料。
文档编号H01H1/20GK102074387SQ201010563580
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月24日 优先权日2009年11月24日
发明者尤多·加贝尔, 拉尔夫·霍夫曼, 马塞厄斯·克罗克 申请人:泰科电子Amp有限责任公司