包括开关机构和至少一个辅助模块的电气开关设备的制作方法

本发明涉及电气开关设备，其包括保护壳体、至少一个开关构件、用于开关构件的控制机构以及至少一个辅助模块。

背景技术：

例如电路断路器的开关设备，常常包括一个或数个开关构件，所述开关构件被构造为在两个连接凸耳之间传输电流，并且必要时切断电流，继而使两个凸耳彼此隔离。当这种开关设备被用于多相配电网络时，开关设备通常包括用于每个相的开关构件。在这种构造中，开关构件通常由共同的控制机构控制，与开关构件分隔。此外，这种构造使得在检测到任一相上的故障时能够确保不同相的电流确实被中断。

从文件EP0591074A1中已知电路断路器，其包括模制壳体，该模制壳体包括数个能够分别接收辅助模块的外壳。所述辅助模块具有诸如发射电路断路器状态信号至远程操作员，或者甚至使控制机构跳闸的功能。当辅助模块功能要求辅助模块对电路断路器另一元件(例如控制机构)的机械动作时，则有必要在壳体中准确地定位辅助模块，以使功能被最佳地实现。

在文件EP0591074A1的情况中，接收辅助模块的外壳被形成在模制壳体的盖中。在其他构造中，辅助模块被接收在支架中，即特别设置和设置在壳体中的护套中。

然而，由于在装置的不同部分之间会留有过多的尺寸分散(dimensional dispersion)，这些用于在壳体中定位辅助模块的技术不是最优的。

技术实现要素：

因此本发明的目的为提出包括至少一个辅助模块的更可靠的开关设备。

为此目的，本发明的主题为电器开关设备，包括：

保护壳体，

设置在壳体中的至少一个开关构件并且包括输入连接凸耳和输出连接凸耳，所述开关构件适于在第一位置和第二位置之间切换，所述第一位置允许输入连接凸耳和输出连接凸耳之间的电流通过，所述第二位置防止输入连接凸耳和输出连接凸耳之间的电流通过，

用于在其第一和第二位置之间控制开关构件或每个开关构件的机构，以及

设置在壳体中的至少一个辅助模块，所述辅助模块相对于壳体可移除并且被构造为实施与控制机构相关联的电气或者机械功能，

电气开关设备进一步包括为控制机构和每个辅助模块共用的机械参照构件，用于在壳体中控制机构以及每个辅助模块的定位。

根据本发明其他有利的方面，开关设备包括一个或更多下述特征，独立地或者以所有可行的技术组合采用：

-辅助模块和机械参照构件由机械连接件机械地连结，所述机械连接件消除辅助模块和机械参照构件之间的四个自由度；

-开关设备包括在开关设备的横向方向对齐的数个开关构件以及数个间隔件，每个间隔件在横向方向分隔两个分别的开关构件，所述辅助模块机械地联接到间隔件；

-辅助模块和间隔件由机械连接件机械地连结，所述机械连接件消除辅助模块和间隔件之间的自由度；

-辅助模块直接机械地联接到控制机构；

-辅助模块和控制机构由机械连接件机械地连结，所述机械连接件消除辅助模块和控制机构之间的自由度；

-开关设备进一步包括引导构件，所述引导构件被构造为在辅助模块被插入到壳体中时或者在辅助模块从壳体抽出时相对于壳体引导辅助模块；

-电气开关设备包括数个辅助模块，每个辅助模块设置在壳体中，所述机械参照构件为控制机构和每个辅助模块共用，用于在壳体中控制机构以及每个辅助模块的定位；

-辅助模块包括弹性保持突出部，所述弹性保持突出部被构造为防止从壳体中人工移除辅助模块；

-机械参照构件为每个辅助模块、控制机构和每个开关构件共用；

-控制机构为跳闸器，所述跳闸器被构造为促动控制机构用于每个开关构件的切换；

-开关设备是电路断路器。

附图说明

在阅读下述仅作为非限制性示例给出的说明书并参照附图时，本发明的特点和优势将变得明显，其中：

-图1是开关设备的分解视图，所述开关设备包括辅助模块和带有间隔件的壳体，

-图2是从图1开关设备一侧的剖视图，其中辅助模块从壳体中部分抽出并且未机械地联接到间隔件，

-图3是图1中辅助模块的透视图，

-图4是从图1开关设备一侧的剖视图，其中辅助模块设置在壳体中并且机械地联接到间隔件，以及

-图5是另一个辅助模块的透视图。

具体实施方式

电气开关设备10包括壳体15、第一开关构件20A、第二开关构件20B、第三开关构件20C、用于每个开关构件20A、20B、20C的控制机构25、机械参照构件30和至少一个辅助模块35。

开关设备10适于经由输入电导体接收第一电流并且将第一电流输送至输出电导体，反之亦然。

优选地，开关设备10适于通过数个输入导体接收多个第一电流，并且将每个第一电流输送至分别的输出导体。在图1中，开关设备10是三相电路断路器。

对于开关设备10，存在限定的竖直方向Z、横向方向Y和纵向方向X。竖直方向Z、横向方向Y和纵向方向X每一个都与其他两个成直角。

壳体15适于至少部分地使每个开关构件20A、20B、20C，控制机构25和每个辅助模块35与壳体15的外部绝缘。

壳体15界定用于接收第一开关构件20A的第一腔体38A、用于接收第二开关构件20B的第二腔体38B和用于接收第三开关构件20C的第三腔体38C。

壳体15由电绝缘材料制成。例如，壳体15由塑料材料制成。

在图1中，壳体15部分地为矩形的平行六面体的形状。壳体15包括盖10、两个间隔件45和两个侧板50。

每个开关构件20A、20B、20C包括输入连接凸耳52和输出连接凸耳53。每个开关构件20A、20B、20C设置在壳体15中。优选地，每个开关构件20A、20B、20C设置在壳体的接收腔体38A、38B、38C中。每个开关构件20A、20B、20C在横向方向Y上被对应的间隔件45与另一个开关构件20A、20B、20C分隔。

每个开关构件20A、20B、20C适于在第一位置(允许输入连接凸耳52和输出连接凸耳53之间的第一电流通过)和第二位置(防止输入连接凸耳52和输出连接凸耳53之间的第一电流通过)之间切换。例如，开关构件20A、20B、20C是双向切断旋转开关构件或者甚至为本领域技术人员所知的另一类开关构件。

每个开关构件20A、20B、20C适于在输入连接凸耳52上接收第一电流。开关构件20A、20B、20C适于在其第一位置将第一电流传送至输出连接凸耳53。

控制机构25被构造为使每个开关构件20A、20B、20C在其第一位置和其第二位置之间移动。特别地，控制机构25适于通过每个开关构件20A、20B、20C控制在输入连接凸耳52和输出连接凸耳53之间的第一电流的切断。

例如，控制机构25包括穿过控制机构25和每个开关构件20A、20B、20C的控制轴55。控制机构25适于使控制轴55在初级位置和次级位置之间移动，在所述初级位置每个开关构件20A、20B、20C在其第一位置中，在所述次级位置每个开关构件20A、20B、20C在其第一位置中。

控制机构25具有两个侧部护罩60，和曲柄销65，也被称为控制杠杆。控制机构25设置在壳体15中。

在图1的示例中，控制机构25设置在壳体15中以使得开关构件20A、20B、20C的其中一个被接收在两个护罩60之间。

根据本发明，机械参照构件30适于允许在壳体15中控制机构25和每个辅助模块35二者的定位。机械参照构件30为控制机构25和每个辅助模块35共用，用于在壳体15中控制机构25以及辅助模块或者模块35的定位。更特别地，机械参照构件30使每个辅助模块35相对于控制机构25保持就位。

优选地，机械参照构件30为每个辅助模块35、控制机构25和每个开关构件20A、20B、20C共用。

机械参照构件机械地联接到控制机构25并且联接到每个辅助模块35。例如，机械参照构件30穿过控制机构25的两个护罩60。

例如，机械参照构件30为绕着与横向方向Y平行的第一轴线A1的带有圆形基部的圆柱棒形状。

在图1的示例中，机械参照构件30在横向方向Y接连穿过对应的侧板50、第一开关构件20A、对应的护罩60，第二开关构件20B、另一护罩60、第三开关构件20C和另一侧板50。

机械参照构件30具有2毫米(mm)到10mm之间的第一直径D1。例如第一直径D1为2mm到4mm之间。

每个辅助模块35相对于壳体15可移除。辅助模块35设计为从壳体15中被操作员移除至抽出位置，在所述抽出位置中辅助模块35不再适于实施其有关控制机构25的功能。例如，辅助模块35通过在竖直方向Z上的平移相对于壳体可移除。

每个辅助模块35机械地联接到机械参照构件30。也就是说，每个辅助模块35和机械参照构件30通过机械连接件机械地连结。

优选地，机械参照构件30和对应的辅助模块35之间的机械连接件为消除辅助模块35和机械参照构件30之间四个自由度的机械连接件。机械参照构件30和辅助模块35之间的机械连接件因而允许辅助模块35和机械参照构件30之间的两个自由度。

例如，对应的辅助模块35和机械参照构件30通过绕横向方向Y的“滑动枢转”类型的机械连接件机械地连结。辅助模块35和机械参照构件30之间的机械连接件允许在辅助模块35和机械参照构件30之间的分别的运动，绕横向方向Y旋转或在横向方向Y上平移。

每个辅助模块35机械地联接到对应的间隔件45。优选地，辅助模块35和间隔件由机械连接件机械地连结，所述机械连接件消除辅助模块35和间隔件45之间的自由度。例如，辅助模块35和间隔件通过“点连接件”类型的机械连接件机械地连结。优选地，辅助模块35和间隔件45之间的机械连接件防止辅助模块35和机械参照构件30之间的绕着横向方向Y的分别的旋转运动。辅助模块35和间隔件45之间的机械连接件因而允许辅助模块35和间隔件45之间的五个自由度。

此外，每个辅助模块35直接机械地联接到控制机构25。例如，辅助模块35的包围件70与控制机构25对应的护罩60接触。优选地，辅助模块35和控制机构25由机械连接件机械地连结，所述机械连接件消除辅助模块35和控制机构25之间的自由度。例如，辅助模块35和控制机构25之间的机械连接件为“点连接件”类型的连接件。优选地，辅助模块35和控制机构25之间的机械连接件防止在横向方向Y的分别的平移运动。

辅助模块35和控制机构25之间的机械连接件因而允许辅助模块35和控制机构25之间的五个自由度。每个辅助模块35包括包围件70、跳闸机构(未示出)、第一机械联接部件75、第二机械联接部件80、至少一个引导构件85A、85B和支承构件87，在图2中可见。根据图2的示例，辅助模块35包括第一引导构件85A和第二引导构件85B。

每个辅助模块35具有在纵向方向X测量的长度，在横向方向Y测量的宽度和在竖直方向Z测量的整体高度。例如，辅助模块35的长度等于60mm。例如，辅助模块35的宽度等于15mm。例如，辅助模块35的高度等于55mm。

每个辅助模块35被构造为与控制机构25相关联实施机械功能。

例如，控制机构35为跳闸器，所述跳闸器被构造为促动控制机构以切换每个开关构件20A、20B、20C。辅助模块35因而适于通过控制机构25将每个开关构件20A、20B、20C从其第一位置移动到第二位置。

辅助模块35因而优选地是基于伏特米(volt metre-based)的跳闸器。辅助模块35因而被构造为测量关于第一电流的至少一个量，并且在被测量位于预定的值的范围外时促动控制机构25。

根据另一个示例，辅助模块35是断电到跳闸(de-energize-to-trip)类型的跳闸器，也就是说辅助模块35被构造为在对应第一电流的电压低于第一预定值时促动控制机构25。作为变型例，辅助模块35为通电到跳闸(energize-to-trip)类型的跳闸器。这意味着辅助模块35被构造为在被测电压高于第二预定值时促动控制机构25。

作为变型例，辅助模块35为电子跳闸器，所述电子跳闸器适于在第一电流上探测电气故障并且如果探测到电气故障则促动控制机构25。电气故障是例如短路电流，过载电流或者甚至绝缘故障。

作为再一个变型例，辅助模块35为信号发射模块，所述信号发射模块适于在控制机构25被例如另一个辅助模块35促动时，向远程电子设备传播跳闸信号以中断第一电流。

每个接收腔体38A、38B、38C被构造为允许开关构件25被设置在接收腔体38A、38B、38C中。每个间隔件45继而在横向方向Y两个分别的开关构件20A、20B、20C。

接收腔体38A、38B、38C在横向方向Y对齐。每个接收腔体38A、38B、38C在横向方向Y的正交投影是重叠的。也就是说，每个接收腔体38A、38B、38C可以通过在横向方向Y的平移与其他接收腔体38A、38B、38C重叠。

盖40在打开位置和关闭位置之间相对于侧板50是可动的，在所述打开位置每个开关构件20A、20B、20C，控制机构25和每个辅助模块35对于操作员是可接取的，在所述关闭位置每个开关构件20A、20B、20C，控制机构25和每个辅助模块35至少部分地与壳体15的外部隔离。

当盖40处于关闭位置时，盖40整体与开关设备10的竖直方向Z成直角。盖40是矩形的。

盖40具有进入开口90，所述进入开口90在盖处于关闭位置时允许对曲柄销65的进入。

每个间隔件45被构造为部分地界定至少一个接收腔体38A、38B、38C。每个间隔件45包括主壁95和次壁100。

每个侧板50包括侧壁105和底壁110。

两个间隔件45和两个侧板50基本上在开关设备的横向方向Y对齐。

每个连接凸耳52、53适于电连接到输入导体或者输出电导体。例如，每个连接凸耳52、53被制备成与竖直方向Z成直角延伸的平行六面体的舌片的形状。

每个护罩60都是平的。每个护罩60与横向方向Y成直角。开关机构25由两个护罩60在横向方向Y界定。

曲柄销65被构造为允许操作员经由控制机构25将每个开关构件20A、20B、20C从其第一位置移动到第二位置。例如，在盖40处于关闭位置时，通过形成在盖40中的开口90曲柄销65从壳体15的外部是可接取的。

每个包围件70被构造为将跳闸机构从包围件70的外部隔离。例如，包围件70由塑料材料制成。

每个包围件70具有第一侧面115A、第二侧面115B、顶面120、底面125和两个端面130。

每个第一机械联接部件75被构造为机械地联接分别的辅助模块35和机械参照元件30。在图3的示例中，每个第一机械联接部件75被构造为通过卡扣配合(snap-fitting)机械地联接分别的辅助模块35和机械参照元件30。

第一机械联接部件75被构造为形成在机械参照构件30和辅助模块35之间带有两个自由度的连接件。机械参照构件30和辅助模块35之间的机械连接件因而消除机械参照构件30和辅助模块35之间的四个自由度。

每个第一机械联接部件75包括两个弹性联接元件135。

每个第二机械联接部件80被构造为机械地联接辅助模块35和间隔件45。在图4的示例中，第二机械联接部件80被构造为通过卡扣配合机械地联接分别的辅助模块35和间隔件45。

每个第二机械联接部件80被构造为形成在间隔件45和辅助模块35之间带有五个自由度的连接件。每个第二机械联接部件形成的机械连接件因而消除辅助模块35和间隔件45之间的一个自由度。

每个第二机械联接部件80由底面125承载。每个第二机械联接部件80包括两个弹性臂140。

每个引导构件85A、85B被构造为在辅助模块35相对于壳体15位移时相对于壳体15引导辅助模块35。

每个引导构件85A、85B与包围件70整体地形成。

第一引导构件85A由底面125承载。第一引导构件85A为在竖直方向Z从底面125延伸的龙头(tap)的形状。第一引导构件被构造为与壳体15的支承表面协作相对于壳体15引导辅助模块35。

第二引导构件85A由端面承载。第二引导构件85B为与纵向方向X成直角的平的舌片形状。第二引导构件85B被构造为被插入到壳体15互补的狭缝(未示出)中。

支承构件87被包围件70的顶面120承载。支承构件87被构造为使得当盖从打开位置移动到关闭位置，辅助模块35被部分地插入到壳体15中时，盖40向支承构件87施加位移力，所述位移力倾向于在竖直方向Z朝向壳体15内部移动辅助模块35。

“部分地插入”的表述应该被理解为意味着辅助模块35在壳体15中部分地被接收但并非机械地联接到机械参照构件30。

例如，支承构件87为具有平的表面的突出部形状，当盖处于关闭位置并且辅助模块35部分地插入到壳体15中时，所述平面拟与盖40接触。

主壁95是平面的。主壁95与横向方向Y成直角。

每个主壁95具有第一端部E1和第二端部E2。第一端部E1和第二端部E2在竖直方向Z彼此相对。当盖40处于关闭位置时第二端部E2与盖40相对。第一端部E1包括捕获部145，在图2中可见。

次壁100与竖直方向Z成直角。主壁95和次壁100与彼此整体地形成。次壁100在竖直方向Z界定主壁95。次壁100设置在主壁95的第二端部。

侧壁105是平面的。侧壁105与横向方向Y成直角。底壁110与竖直方向Z成直角。侧壁105和底壁100与彼此整体地形成。底壁110在竖直方向Z界定侧壁105。底壁110设置在底壁105在盖40处于关闭位置时与盖40相对的一个端部。

每个间隔件45的次壁100在横向方向Y通过侧板50的底壁110并且通过另一间隔件45的次壁100界定。在横向方向Y穿过壳体15的部分继而接连穿过对应的侧板50、两个间隔件45、继而另一个侧板50。

第一接收腔体38A和第三接收腔体38C在横向方向Y通过对应的主壁95并且通过对应的侧板50界定，同时第二接收腔体38B在横向方向Y通过两个主壁95界定。

次壁100和底壁110被构造为与彼此协作形成壳体15的底部。壳体15的底部适于在竖直方向Z上将开关构件25与壳体的外部隔离。

侧面115A、115B在横向方向Y相对。侧面115A、115B在横向方向Y界定包围件70。每个侧面115A、115B都是平的。每个侧面115A、115B与横向方向Y成直角。

优选地，第一侧面115A支承抵靠在控制机构25上。例如，第一侧面115A具有突出部150，所述突出部被构造为支承抵靠在控制机构25对应的护罩60上。

顶面120和底面125在竖直方向Z上是相对的。底面125被限定为朝向壳体15底部的面。

端面130在纵向方向X上是相对的。端面130在纵向方向X界定包围件70。

跳闸机构设置在壳体70中。跳闸机构适于促动控制机构25用于每个开关构件20A、20B、20C的切换。跳闸机构本身是已知的。

每个弹性联接元件135设计为通过卡扣配合与机械参照构件30协作。弹性联接元件135在横向方向Y上是对齐的。

每个弹性联接元件135由底面125承载。

每个弹性联接元件135包括两个弹性分支部155，所述两个弹性分支部155界定用于接收机械参照构件30的第一空腔160。

弹性臂140界定用于接收榫145的第二空腔165以及用于将榫145引入第二接收空腔145的第二开口170。每个弹性臂140与包围件70整体地形成。

每个弹性臂140具有在横向方向Y上测量的小于或等于6mm的宽度。由于其灵活性和其小宽度，弹性臂140不会因此防止辅助模块35和间隔件45之间绕着纵向方向X或者竖直方向Z的旋转。

榫145与主壁95整体地形成。榫145具有带有圆形基部的绕着横向方向Y的圆柱形。比如，榫145具有平行六面体的基部175以及带有圆形基部的绕着与横向方向Y平行的轴线的圆柱头部180。

例如，突出部150为带有圆形基部的绕着横向方向Y的圆柱形。突出部150具有等于64mm(在与横向方向Y成直角的平面上测量)的第二直径D2。突出部150具有在横向方向Y上测量的高度。例如，突出部的高度等于0.5mm。

突出部150与控制机构25形成“点连接件”类型的机械连接件。实际上，突出部150的第二直径D2比辅助模块的尺寸小得多。特别地，护罩60和突出部150的接触表面面积小于第一侧面115A表面面积的1/15。突出部150和控制机构25之间的机械连接件因而消除控制机构25和辅助模块35之间的单个自由度。突出部150和控制机构25之间的机械连接件因而允许控制机构25和辅助模块35之间的五个自由度。

每个弹性分支部155与包围件70整体地形成。弹性分支部155界定用于将机械参照构件30引入第一接收空腔160的第一开口。第一开口具有第一内部宽度Li1，所述第一内部宽度Li1被限定为弹性分支部155两点之间的最小距离。第一内部宽度Li1严格地小于机械参照构件30的第一直径D1。

弹性分支部155两点之间在横向方向Y测量的最大距离等于15mm。弹性分支部155因而防止辅助模块35相对于机械参照构件30绕着竖直方向Z以及绕着纵向方向X枢转，但允许绕着横向方向Y的旋转。

弹性分支部155被构造为弹性地变形使得允许机械参照构件30穿过第一引入开口被引入到第一接收空腔160。

第一接收空腔160为带有圆形基部的绕着第二轴线A2的圆柱形。当辅助模块35设置在壳体15中时，第二轴线A2与第一轴线A1重合。第二轴线A2因而与横向方向Y平行。

第一接收空腔160具有大于或等于机械参照构件30的第一直径D1的第一内部直径D3。

第二接收空腔165为绕着第三轴线A3的圆柱形。第三轴线A3与横向方向Y平行。第二接收空腔165具有在竖直方向Z与第二引入开口150相对的平面182。

第二接收空腔165具有大于或等于榫145的头部直径的第二内部直径D4。第二接收空腔165被构造为使得当头部145被接收在第二接收空腔165中时，头部145支承在第二接收空腔165的平面182上。

第二开口170具有弹性臂140两点之间的最小距离，所述最小距离严格少于榫145的头部180的直径。弹性臂140两点之间的最小距离在纵向方向X测量。

基部175为平行六面体。基部175具有在与纵向方向Z成直角的平面中测量的宽度，所述宽度严格少于弹性臂140两点之间的最小距离。头部180具有严格大于基部175的宽度Lb的直径。

因此，通过控制机构25和每个辅助模块35共用的机械参照构件，机械参照构件开关设备10允许每个辅助模块35相对于控制机构25的准确定位。

此外，开关设备10通过其构造允许每个开关构件20A、20B、20C相对于控制机构25的准确定位。实际上，机械参照构件30还为每个开关构件20A、20B、20C共用。

此外，辅助模块35与间隔件45和控制机构25的直接机械联接允许辅助模块35在壳体15中包含很少部分的简便布置。辅助模块35和控制机构25之间机械连接件的数量因而被减少。通过辅助模块35促动控制机构25因而更加可靠。

通过在开关设备10的辅助模块35和其他部件与壳体15之间形成三个机械连接件分别消除四个自由度，一个自由度和一个自由度，辅助模块35的安装是均衡(isostatic)的。辅助模块35和控制机构25之间的尺寸分散因而被减少。通过辅助模块35促动控制机构25因而同样地更加可靠。

辅助模块35的另一个实施例被示出在图5中。与图2到4的辅助模块的第一示例性实施例的元件相同的元件未被再次描述。只强调了差异。

辅助模块35为跳闸器，在检测到第一电流的电气故障后、或者在检测到第一电流的电气故障的情况下适于促动控制机构25的故意的命令后，所述跳闸器被控制。

辅助模块35未包括任何第二引导构件85B。

辅助模块35包括至少一个弹性保持突出部185。在图5中，辅助模块35包括两个弹性保持突出部185。

每个弹性保持突出部185被构造为防止辅助模块35从壳体15中移动。每个弹性保持突出部185适于通过卡扣配合与壳体15的空腔协作。

每个弹性保持突出部185被包围件70的侧面115A、115B承载。每个弹性保持突出部185与包围件70整体地形成。每个弹性保持突出部185具有凸轮表面190和邻接表面195。

凸轮表面190相对于竖直方向Z倾斜，并且朝着壳体15的底部取向。凸轮表面190适于与壳体15协作使得侧面115A、115B在将辅助模块35引入壳体15时朝着包围件70的内部变形。

邻接表面195与竖直方向Z成直角，并且朝着盖40取向。邻接表面195被构造为当在竖直方向Z指向的力被操作员施加以从壳体15中抽取辅助模块35时，抵靠在壳体15的阻挡表面(未示出)上。

辅助模块35不能被操作员手动地从壳体中移除。开关设备10因而更加安全。它在适于探测电气故障的跳闸器的情况中是特别重要的，所述跳闸器被设计为设置在工厂里于壳体15中，并且在开关设备10的整个寿命期间保持就位。