移动电极和开关装置的制作方法

本发明涉及一种开关装置的移动电极。本发明还涉及一种包括至少一个这样的移动电极的开关装置。

背景技术：

文献EP0222645A1已知提供高电动态性能并且包括输入、输出、移动电极和固定电极的开关装置。

每个移动电极包括一组移动触点。

每个固定电极包括至少一个固定触点。

当移动触点与固定触点接触时，所述开关允许电流在其输入和输出之间传递。开关装置处于闭合位置。

当移动触点远离固定触点时，所述开关不允许电流在其输入和输出之间传递。开关装置处于断开位置。

现有开关装置的机械结构具有较短的使用寿命，即开关装置断开和闭合循环的数量有限。

另一方面，从更高的机械耐久级别，往返动态效应导致开关装置破损。

现在，一些行业需要能够承受增加的循环数量的开关装置结构。例如，这是风力涡轮机行业的情况。

因此，存在对适于更高的机械耐久级别的开关装置结构的需要。

技术实现要素：

为此，提出了一种开关装置的移动电极，包括电极笼，电极笼包括两个平行侧壁，两个平行侧壁中的至少一个界定至少一个限定定心轴线和内部容积的定心孔。移动电极还包括支撑腿和两个凸缘。电极笼被约束为与支撑腿一起旋转。每个凸缘适于被连接到所述电极笼的相应侧壁，每个凸缘包括固定构件，每个固定构件意图与定心孔中的相应一个配合，固定构 件中的至少一个是负载吸收(load take-up)设备，该负载吸收设备包括限定插入轴线的固定部，以及适于与固定部配合的定心部，所述定心部适于被至少部分地插入到该至少一个固定构件适于与其配合的定心孔的内部容积内，使得定心部的插入轴线与所述至少一个固定构件适于与其配合的定心孔的定心轴线对准。

根据特定实施例，移动电极单独地或者以任何技术上可能的组合具有一个或多个以下特征：

-侧壁中的至少一个界定各自限定定心轴线和内部容积的两个定心孔，适合于被连接到所讨论侧壁的凸缘包括两个负载吸收设备；

-侧壁具有在第一方向上的细长形状，两个负载吸收设备沿着平行于第一方向的直线布置；

-所述侧壁包括上端、下端和连接两端的中间部，支撑腿被连接到电极笼侧壁的下端，第一定心孔由侧壁的上端界定，第二定心孔由侧壁的中间部界定；

-侧壁没有定心突柱；

-各负载吸收设备的固定部和定心部是一体的；

-负载吸收设备中的至少一个是带肩螺钉；

-各负载吸收设备的固定部和定心部是两个分离部分；

-每个负载吸收设备的定心部是凸缘的一部分。

还提出了包括如上限定的至少一个移动电极和用于每个移动电极的固定电极的开关装置。每个移动电极适于与相应的固定电极配合。开关装置还包括适于操纵每个移动电极相对于该移动电极适于与其配合的固定电极的位置的机构。

附图说明

本发明的其他特征和优点将在阅读对发明仅以示例方式出的实施例的以下描述并且参考附图时变得显而易见，其中：

-图1是开关装置的一个示例的剖视图；

-图2是图1中的开关装置的驱动机构的透视图；

-图3和图4是移动电极的一个示例的透视图；

-图5是图3中的移动电极的侧视图，以及

-图6是图3中的移动电极在第一剖切面上的剖视图。

具体实施方式

开关装置10在图1中示出。

开关装置10适于中断或允许开关装置10的输入与开关装置10的输出之间的电流通路。

当输入与输出之间的电流通路被中断时，开关装置10处于断开位置。当输入与输出之间的电流通路未中断时，开关装置10处于闭合位置。

例如，开关装置10是断路器。

特别地，断路器例如是提供高电动态性能的断路器，即断路器额定值为800A或更大。断路器优选地额定为3200A或更大。

按照另一示例，开关装置10是中断器。

开关装置10包括壳体12(也被称为盖或罩)、壁14、一组移动电极16、灭弧室18、电极轴20和驱动机构22。

壳体12限定开关装置10的第一内部空间，和开关装置10的第二外部空间。

壁14主要位于一个平面中。

该平面是由图1中指定为X-X'的第一轴向方向和指定为Z-Z'的第二轴向方向限定的。

第一轴向方向X-X'处于绘图平面中。

第二轴向方向Z-Z'垂直于绘图平面。

壁14包括第一面24、第二面26和一组固定电触点28。

第一面24位于开关装置10的第一内部空间中。

第二面26位于开关装置10的第二外部空间中。

固定电触点28沿第二轴向方向Z-Z'布置。

在图1中，仅示出了一个固定电触点28。

一般来说，当元件沿着所述第二轴向方向Z-Z'布置时，只有那些元件中的一个被在图1中示出。

固定电触点28固定到第一面24。

每个固定电触点28具有焊盘的形状。

每个焊盘由导电材料制成。

例如，导电材料是镀银合金。

移动电极16沿第二轴向方向Z-Z'布置。

如在图2中可见的，开关装置10包括三个移动电极16：中心移动电极和两个侧移动电极。

移动电极16的一个示例在图3至6中示出。

如在图3至6中可见的，移动电极16包括电极笼30、轴32、一组支撑件34(未在图3和6中示出)、第一凸缘36、第二凸缘38、枢轴40和支撑腿42。

电极笼30大致沿第一轴向方向X-X'延长。

电极笼30是由耐热材料制成的。

电极笼30包括第一侧壁44、第二侧壁46、背面48和支撑件接收结构50。

第一侧壁44主要位于一个平面中。

该平面是由第一轴向方向X-X'和第三轴向方向Y-Y'限定的。

第三轴向方向Y-Y'垂直于第一轴向方向X-X'和第二轴向方向Z-Z'。

第一侧壁44具有被称为上端的第一端52、被称为下端的第二端54，以及中间部56。

根据图3至6的示例，下端54具有楔形形状。

中间部56连接第一侧壁44的两端52和54。

第一侧壁44还界定第一定心孔58和第二定心孔60。

第一定心孔位于电极笼30的上端52中。

第一定心孔58限定第一定心轴线C-C'和第一内部容积V。

第一定心轴线C-C'平行于第二轴向方向Z-Z'。

第二定心孔60位于中间部56中。

第二定心孔具有与第一定心孔58相同的性质。

根据从图3至6的具体示例，第二定心孔60与上端52和下端54大致等距离地定位。所述大致指的是该第二定心孔60与上端52之间的距离等于第二定心孔60与下端54之间的距离加或减5％。

此外，在图3至6中的情况下，第一侧壁44优选地不具有从电极笼30突出的突柱。

第一侧壁44和第二侧壁46是关于对称平面对称的。

该对称平面是由第一轴向方向X-X'和第三轴向方向Y-Y'限定的。

关于第一侧壁44的相同标记因此也同样适用于第二侧壁46。这些标记不再重复。

背面48主要位于一个平面中。

该平面是由第一轴向方向X-X'和第二轴向方向Z-Z'限定的。

第一侧壁44、第二侧壁46和背面48限定电极笼30的内部空间。

在后文中，术语“电极笼30的正面”指的是与背面48相对定位的区域。

由第一定心孔58和第二定心孔60限定的直线段大致平行于所述第一轴向方向X-X'并且位于电极笼30的背面48附近。

支撑件接收结构50适于容纳支撑件34。

支撑件接收结构50包括一组板62。

板62沿第二轴向方向Z-Z'规律地布置。

板62与平面平行并且规律地隔开。

板62位于其上的平面是由第一轴向方向X-X'和第三轴向方向Y-Y'限定的。

轴32沿第二轴向方向Z-Z'延伸。

轴32穿过第一侧壁44和第二侧壁46。

轴32被连接到移动电极16。

支撑件34沿第二轴向方向Z-Z'布置。

支撑件34被铰接以绕轴32在电极笼30内旋转。

每个支撑件34具有大致沿第一轴向方向X-X'定向的细长形状。

每个支撑件34包括移动电触点64和弹簧构件66。

支撑件34的移动电触点64朝向磁极笼30的正面定位。

每个固定电触点28有对应的移动电触点64。

固定电接触28和对应的移动电触点64适于在开关装置10闭合时接触。

每个移动电触点64具有焊盘的形状。

每个焊盘由导电材料制成。例如，导电材料是镀银合金。

弹簧构件66沿第二轴向方向Z-Z'布置。

弹簧构件66适于弹簧加载移动电触点64，使得移动电触点64从电极笼30突出。

弹簧构件66例如是一个或多个接触压力弹簧。

每个弹簧构件66具有第一端和第二端。

所述第一端被固定到支撑件34。

所述第二端被固定到电极笼30。

所述第一凸缘36适于被连接到第一侧壁44。

第一凸缘36具有基本平坦的结构，其形状类似于第一侧壁44的形状。

因此，在说明书的其余部分使用术语第一凸缘36的下端54。

第一凸缘36包括第一固定构件68和第二固定构件70。

每个固定构件68、70意图与各自的定心孔58、60配合。

在从图3至图6的特定示例中，第一固定构件68和第二固定构件70是相同的。

关于第一固定构件68的相同标记因此也同样适用于第二固定构件70。后文仅对第一固定构件68进行说明。

所述第一固定构件68是负载吸收设备。

所述第一固定构件68包括限定第一插入轴线I-I'的固定部72，以及适于与固定部72配合的定心部76。

将第一凸缘36定心在第一侧壁44上指的是保持第一插入轴线I-I'与第一定心轴线C-C'的对准。将第二凸缘38定心在第二侧壁46上被以类似的方式来定义。

将凸缘36、38定心在电极笼30上的表达在下文中普遍地使用。

定心部76适于被至少部分地插入到第一内部容积V内，使得定心部的第一插入轴线I-I'与所述第一定心轴线C-C'对准。

按照图3至6所示的特定实施例，第一固定构件68的固定部72是螺钉，而第一固定构件68的定心部76是定心环。

螺钉是由金属制成的，并包括螺钉体。

螺钉体是螺纹杆。

螺钉体具有19毫米至21毫米之间的长度，以及5.5毫米至6.5毫米之间的直径。

螺钉包括螺钉头78。

该螺钉头78具有的直径大于螺钉体的直径。

定心环具有圆筒形状，螺顶被插入定心环。

定心环的内径比螺钉体的直径大，并且小于螺钉头78的直径。

定心环具有7.5毫米至8.5毫米之间的长度。

第一凸缘36还界定第一插入孔80和第二插入孔82。

第一插入孔80适于接收第一固定构件68。

第一插入孔80与第一定心孔58重合。

第二插入孔82适于接收第二固定构件70。

第二插入孔82与第二定心孔60重合。

第一凸缘36和第二凸缘38是关于对称平面对称的。

该对称平面是由第一轴向方向X-X'和第三轴向方向Y-Y'限定的。

关于第一凸缘36的相同标记因此也同样适用于第二凸缘38。这些标记不再重复。

枢轴40沿第二轴向方向Z-Z'延伸。

枢轴40适于将支撑腿42连接到第一凸缘36的下端54并且连接到第二凸缘38的下端54。

支撑腿42安装为绕枢轴40枢转。

支撑腿42包括承载表面84。

承载表面84固定到壁14的第一面24。

灭弧室18适于熄灭在断开开关装置10的阶段当移动电触点64移动远离固定电触点28时所形成的电弧。

灭弧室18的数量与移动电极16相同。

灭弧室18沿第二轴向方向Z-Z'布置。

灭弧室被固定在开关装置10内，并放置在固定电触点28和移动电触点64之上。

电极轴20适于向移动电极16发送断开或闭合开关装置10的指令。

电极轴20包括管道100、曲柄102、保持闩锁104、断开弹簧106和连接连杆108。

管道100横向于第二轴向方向Z-Z'延伸，并适于绕所述第二轴向方向Z-Z'枢转。

管道100是所有移动电极16共用的。

曲柄102的数量与移动电极16相同。

每个曲柄102适于与移动电极16配合。

单个曲柄102适于与驱动机构22配合。

如图2所示，在开关装置包括中心移动电极和两个侧移动电极的情况下，适于与驱动机构22配合的曲柄102是适于与中心移动电极配合的曲柄102。

曲柄102被连接到管道100。

曲柄适于在闭合位置与断开位置之间移动。

闭合位置对应于开关装置10的闭合位置。

断开位置对应于开关装置10的断开位置。

保持闩锁104是固定的，并且适合于保持断开弹簧106。

断开弹簧106适合于朝其断开位置弹簧加载曲柄102。

断开弹簧106有两个端部。

断开弹簧106的第一端部被连接到曲轴102的一个端部。

断开弹簧106的第二端部被连接到保持闩锁104。

连接连杆108沿第二轴向方向Z-Z'布置。

连接连杆108的数量与曲柄102相同。每个连接连杆108适于与曲柄102配合。

连接连杆108有两个端部。

每个连接连杆108被安装为在其第一端部与移动电极16的电极笼30的背面48一起枢转。

每个连接连杆108被安装为在其第二端部与移动电极16的曲柄102一起枢转。

引导机构22适于向电极轴20发送断开或闭合开关装置10的指令。

驱动机构22包括触发构件110、驱动构件112、断开闩锁114、闭合构件116及臂构件118。

触发构件110适于经由电极轴20触发开关装置10的断开或闭合。

触发构件110包括固定轴120、触发钩122、第一连杆124和第二连杆126。

触发构件110的固定轴120沿第二轴向方向Z-Z'延伸。

触发钩122被铰接以绕触发构件110的固定轴120旋转。

第一连杆124被铰接以绕触发钩122旋转。

第二连杆126安装为绕第一连杆124枢转。

第二连杆126适于被机械地联接到电极轴20的曲柄102。

驱动构件112适于经由第一连杆124驱动触发构件110。

断开闩锁114适合于将开关装置10保持在断开位置。

闭合构件116适合于将开关装置10保持在闭合位置。

臂构件118适于移动所述驱动构件112。驱动构件112的移动适合于将开关装置10置于闭合位置。

接下来描述开关装置10的操作。

开关装置的一般操作，特别是驱动机构22的操作，被假定为是已知的。它们因此不在后文进行说明。

移动电极16的断开和闭合阶段在电极笼30的高度处产生负载。

负载朝向由第一轴向方向X-X'和第三轴向方向Y-Y'限定的平面。

每个凸缘的固定构件的定心部使得能够吸收这些负载。

许多其他实施例是可能的。

在其他实施例中，固定部72和定心部76是一体的。

第一固定构件68例如是带肩螺钉。

带肩螺钉的固定部72具有螺纹形状。

定心部76具有圆筒形状和光滑外部。

根据另一实施例，定心部76是第一凸缘36的一部分。

第一凸缘的第一插入孔80则界定具有类似于第一实施例的定心环的圆筒形状的定心环。

在其他变体中，除了上述的凸缘固定构件外，每个侧壁包括突柱。然后，凸缘适于嵌合这样的突柱。

在其他变体中，一个或多个凸缘的固定构件是普通螺钉，其他固定构件如上所述。

在现有技术文献中已知的开关装置在一定机械使用寿命后不再工作。

申请人已注意到，这种失效的原因是一个或多个移动电极破损的结果。

更加精确地说，在充分的机械使用寿命后，电极笼破损，并且使得不 再有可能获得移动电触点在固定电触点上的良好接触压力。

调查移动电极破损的原因使得能够确认适于将凸缘连接到电极笼的装置。

在现有技术中，凸缘在电极笼上的定心是通过位于电极笼下端的突柱提供的。

按照根据本发明的移动电极16的结构，负载由用于将凸缘36、38固定到电极笼30的构件68、70吸收。

关于根据本发明的移动电极16的结构进行的测试显示出比现有技术更长的机械寿命。能够在移动电极16未破损的情况下执行的循环数量比现有技术的移动电极可以实现而不破损的循环数量高得多。

此外，所提出的移动电极16具有不显著改变电极笼30和凸缘36、38的结构的优点。例如，在电极笼30的高度处未增加材料，以保证负载吸收最好的适应往返动态效果。

只要在技术上是可能的，上面描述的所有实施例和所有变体可被组合，以获得本发明的新的实施例。