高压或中压开关设备的制作方法

本发明涉及高压或中压开关设备，所述开关设备带有至少一个开关单元，所述开关单元具有旋转开关和用于旋转所述旋转开关的驱动单元，其中驱动单元具有驱动马达。

背景技术：

高压和中压开关设备可包括不同的开关装置，所述开关装置例如包括可处于不同的开关位置的断路器、接地开关和分离开关。断路器可接通或关断，接地开关可处于分离位置或接地位置，且分离开关可处于运行位置或接地位置。这些开关装置因此可分别处于两个开关位置。

也已知组合的分离接地开关，所述分离接地开关可处于三个不同的开关位置，即运行位置、分离位置和接地位置。此结构类型的开关装置也称为三位置开关。如五位置开关的特殊开关可处于五个开关位置，即除运行位置和分离位置外还包括不同的接地位置。在开关设备内，五位置开关可将电缆引出端接地、将汇流排接地或将电缆引出端和汇流排接地。

de102007004950a1描述了开关设备，所述开关设备包括断路器或负载分离开关、分离开关以及接地开关，其中开关形成结构单元。已知的开关单元的特征在于低的分离行程长度和特别紧凑的结构。开关单元设计为可处于五个开关位置的旋转开关。在旋转开关的一个旋转位置中，可在断路器或负载开关和接地开关的连接接触部之间产生电连接，在一个旋转位置中，可在断路器或负载开关、分离开关和接地开关的连接接触部之间中断电连接，在一个旋转位置中可在断路器或负载开关和分离开关的连接接触部之间产生电连接，在一个旋转位置中可在分离开关和接地开关的连接接触部之间产生电连接，且在一个旋转位置中，可在断路器或负载开关、接地开关和分离开关的连接接触部之间产生电连接。旋转开关具有围绕中心轴线可旋转的开关接触部设备。为可由控制中心操作此类开关单元，要求具备驱动单元。但在de102007004950a1中未描述用于旋转开关接触部设备的驱动器。

在实践中对于以上所述结构类型的电开关单元的驱动单元提出了很高的要求。驱动单元应可在长时间段中以高可靠性运行。在此，必须保证旋转开关的开关接触部设备处于规定的旋转位置，其中开关接触部设备的接触部严格地对准各开关的对应的接触部。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，提供一种带有开关单元的高压或中压开关设备，所述高压或中压开关设备具有紧凑的结构且可在尽可能长的时间段内以高可靠性在很大程度上无维护地运行，本发明要解决的技术问题特别是，提供一种用于高压或中压开关设备的开关单元的驱动单元，所述驱动单元允许开关单元在更长的时间段内以高可靠性的在很大程度上无维护地运行。

根据本发明的高压或中压开关设备包括至少一个开关单元，所述开关单元具有旋转开关和用于旋转所述旋转开关的驱动单元，其中所述驱动单元具有驱动马达。

根据本发明的驱动单元包括用于控制驱动马达的控制单元，所述控制单元设计为使得在驱动马达运行时旋转开关处于多个规定的开关位置。根据本发明的驱动单元的控制单元具有用于接通或关断驱动马达的开关机构和可旋转体，以及与可旋转体协作的用于促动开关机构的促动元件。

驱动马达优选地是电驱动马达且开关机构优选地是电开关。传动系优选地包括至少一个传动装置，使得电动马达可施加促动开关单元所要求的转矩。但作为电动马达的替代，基本上也可提供气动或液压驱动器。在此类实施方式的情况中，开关机构可以是阀。

可旋转体设计为使得在与旋转开关的规定的开关位置相对应的可旋转体的规定的旋转位置中促动元件与可旋转体接合，使得促动元件处于第一位置，在所述第一位置中开关机构处于第一开关状态；且在可旋转体的规定的旋转位置之外所述促动元件与可旋转体脱离接合，使得促动元件处于第二位置，在所述第二位置中开关机构处于第二开关状态。

优选地为电开关的开关机构可用于中断包括电动马达的电流回路。第一开关状态优选地是如下开关状态，即其中电开关断开，使得驱动马达被关断。在第二开关状态中，开关机构优选地闭合，使得驱动马达被接通。但马达控制也可规定在开关断开时马达接通而在开关闭合时马达关断。

促动元件和开关与可旋转体可靠地协作，使得马达仅在与开关单元的一定的开关位置相对应的一定的旋转位置中被接通或关断，使得可以以高精确性移到不同的开关位置。

通过以上设计可提供如下马达控制，其中只要促动元件与可旋转体接合则关断电动马达。如果促动元件与可旋转体脱离接合，则可旋转体被电动马达旋转直至促动元件又与可旋转体接合。通过可旋转体的特殊的设计，因此可限定规定的开关位置。

根据本发明的开关设备的一种优选的实施形式规定，控制单元具有用于释放开关机构的促动元件的释放单元，其中释放单元设计为使得可将促动元件从所述促动元件与可旋转体接合的位置置入所述促动元件与可旋转体脱离接合的位置。

开关单元的控制单元设计为控制释放单元以用于将旋转开关从一个开关位置旋转到另一个开关位置，因此使开关机构的促动单元与可旋转体脱离接合，使得驱动马达被接通，其中旋转开关被驱动马达旋转直至开关机构的促动元件与可旋转体接合，使得驱动马达被关断。

释放单元因此允许开关过程的启动，其中旋转开关仅可被旋转直至达到另外的规定的开关位置，在所述另外的开关位置中促动元件又与可旋转体接合，从而又将驱动马达关断。

可旋转体可不同地设计。关键仅在于使得促动元件仅在与旋转开关的开关位置相对应的规定的旋转位置才与可旋转体接合。

一种优选的实施方式规定，可旋转体是安放在驱动单元的可旋转地支承的驱动轴上的盘。在一种特别优选的实施形式中，盘在周面上具有周向分布地布置的空缺，且开关机构的促动元件设计为棘爪，所述棘爪在盘的与规定的开关位置相对应的规定的旋转位置中接合到所述空缺内。但空缺不必提供在盘的周面上，而是也可将空缺提供在一个或两个侧面上。在此方面，空缺理解为能够实现与另外的部分的接合的盘的全部设计，例如槽口、齿形、孔、钻孔等。

为检测优选地为盘的可旋转体的旋转位置，控制单元优选地具有带有多个开关位置搜寻元件的位置检测装置。可旋转体设计为使得在与旋转开关的规定的旋转位置相对应的所述可旋转体的固定的旋转位置中，取决于旋转位置地使得各搜寻元件与可旋转体接合。因此，搜寻元件允许检测对于不同的开关位置的编码，其中每个搜寻元件可识别一个二进制状态，即与盘接合或脱离接合。位置检测装置可具有能够被开关位置搜寻元件促动的电开关或按键，所述电开关或按键被搜寻元件断开或闭合，使得可以以简单的方式以评估电路实现对位置的检测。

在一种特别优选的实施形式中，盘在其端侧具有周向分布地布置的空缺，其中在与旋转开关的规定的旋转位置相对应的盘的规定的旋转位置中所述开关位置搜寻元件接合到对应的空缺内。在此方面，空缺又理解为能够实现与另外的部分的接合的盘的全部设计，例如槽口、齿形、孔、钻孔等。

为保护驱动装置不受错误操作的影响且为提高在干扰下的安全性，控制单元可具有终止位置开关装置，只要驱动单元在促动元件释放之后不停在希望的旋转位置，则所述终止位置开关装置防止旋转开关的继续旋转，使得先前被释放的促动元件又与可旋转体接合，使得驱动马达被关闭。终止位置开关装置可对于每个终止位置具有一个终止位置搜寻元件，其中，可旋转体设计为使得搜寻元件在规定的终止位置与可旋转体接合。盘优选地在侧面具有周向分布地布置的空缺，其中终止位置开关装置具有能够被终止位置搜寻元件促动的开关或按键。此开关可接入到包括电驱动器的电流回路内，使得在终止位置驱动器被关断。终止位置可沿盘的旋转方向处于与旋转开关的开关位置相对应的旋转位置的直接后方，使得马达立即被关断。

驱动单元和开关单元可在开关设备内形成空间上相互分开的组件(模块)。可旋转体到开关单元的旋转开关上的联接可使用拉力传动装置或通过铰链或杆系实现。为传输带有真空室的开关装置的开关所要求的相对高的转矩，驱动单元的驱动轴例如可通过优选为链或驱动轴的拉力传动装置与驱动轴连接，所述驱动轴与旋转开关的可围绕中心轴线旋转的开关接触部设备连接。

根据本发明的驱动器可用于可具有不同的开关装置的最不同的开关单元，以在与旋转开关的规定的开关位置相对应的可旋转体的规定的旋转位置中在断路器或负载开关、分离开关的接触部和接地开关的接触部之间产生电连接。

开关单元的旋转开关可设计为使得在一个旋转位置中在断路器或负载开关和接地开关的连接接触部之间产生电连接，和/或在一个旋转位置中在断路器或负载开关、分离开关和接地开关的连接接触部之间中断电连接，和/或在一个旋转位置中在断路器或负载开关和分离开关的连接接触部之间产生电连接，和/或在一个旋转位置中在分离开关和接地开关的连接接触部之间产生电连接，和/或在一个旋转位置中在断路器或负载开关、接地开关和分离开关的连接接触部之间产生电连接。开关单元可例如是三位置开关或五位置开关。例如，可使用用于驱动电开关设备的称为“中心开关”的开关接触部设备的驱动单元，所述驱动单元在de102007004950a1中描述。

附图说明

下文中通过参考附图详细描述本发明的两个实施例。

各图为：

图1a示出了高压或中压开关设备的开关单元的第一开关位置，

图1b示出了高压或中压开关设备的开关单元的第二开关位置，

图1c示出了高压或中压开关设备的开关单元的第三开关位置，

图1d示出了高压或中压开关设备的开关单元的第四开关位置，

图1e示出了高压或中压开关设备的开关单元的第五开关位置，

图2以透视图示出了带有三个开关位置的第一实施形式的驱动单元，

图3在俯视图中示出了图2的驱动单元的控制单元的可旋转盘，

图4示出了控制单元的可旋转盘的图示，以用于解释位置检测装置和终止位置开关装置的功能，

图5在透视图示中示出了带有五个开关位置的第二实施形式的驱动单元，

图6在俯视图中示出了图5的驱动单元的控制单元的可旋转盘，和

图7示出了控制单元的可旋转盘的图示，以用于解释位置检测装置和终止位置开关装置的功能。

具体实施方式

图1a至图1e在非常简化的第一示意图中示出了电开关设备，所述电开关设备在明确地被参考的de102007004950a1中详细描述。在图1a至图1e中图示了开关单元的各开关位置。开关单元1具有旋转开关1a，所述旋转开关1a包括仅示意性地图示的断路器2或负载开关、分离开关3和接地开关4。可通过在de102007004950a1中称为中心开关的开关接触部设备5的旋转而处于各开关位置。开关接触部设备5与驱动轴6连接，所述驱动轴6围绕中心轴线以可旋转的方式支承。

图1a示出了开关位置(0°转角)，其中可在断路器2或负载开关的连接接触部2a和接地开关4的连接接触部4a之间产生电连接，以将电缆引出端8接地。

图1b示出了分离位置(45°转角)，其中在断路器2或负载开关、分离开关3和接地开关4的连接接触部2a、3a、4a之间中断电连接。

图1c示出了运行位置(旋转角：90°)，其中可在断路器2或负载开关的连接接触部2a和分离开关3的连接接触部3a之间产生电连接，以将汇流排7与电缆引出端8连接。

图1d示出了开关位置(旋转角：180°)，其中可在分离开关3和接地开关4的连接接触部3a、4a之间产生电连接，以将汇流排7接地。

图1e示出了开关位置(旋转角：270°)，其中，可在断路器2或负载开关、分离开关3和接地开关4的连接接触部2a、3a、4a之间产生电连接，以将电缆引出端8和汇流排7接地。

图2在透视图中示出了第一实施形式的用于旋转旋转开关1a的驱动单元1。此实施形式规定了图1a至图1c中所示的开关位置(三位置开关)。图3和图4示出了驱动单元10的部分视图。

下文中仅描述驱动单元10的对于本发明关键的部分。驱动单元10具有驱动马达9，所述驱动马达9在本实施形式中是电动马达。传动系包括：第一传动装置11，所述第一传动装置11的纵向轴线在水平平面内处在马达9的轴线上；第二传动装置12，所述第二传动装置12的纵向轴线在垂直平面内垂直于第一传动装置11的轴线走向；和第三传动装置13，所述第三传动装置13的纵向轴线在水平平面内垂直于第二传动装置12的轴线走向。以此方式，当处在48vdc和220vdc或ac之间的马达电压情况时，在传动装置输出侧可产生使旋转开关旋转所要求的相对高的直至600nm的转矩。在第一传动装置11的轴11a上提供用于手摇柄的固定件14，以使手动操作能够实现。

开关单元1和驱动单元10是空间上相互邻近布置的分开的结构单元。第三传动装置13的驱动轴13a驱动驱动开关单元1的中心驱动轴6。在本实施例中，第三传动装置13的驱动轴13a与开关单元1的驱动轴6通过拉力传动装置15、尤其是链传动器相连接，所述拉力传动装置15优选地具有1:1的传动比(图4)。

驱动单元10具有用于控制驱动马达9的控制单元，所述控制单元具有可旋转体16，所述可旋转体16与驱动单元1的驱动轴13a连接。在本实施例中，可旋转体是盘16。如果驱动马达9将驱动轴13a连同盘16转过360°，则在传动比为1:1的情况下开关单元1的驱动轴6也转过360°，使得开关接触设备6也转过360°。因此，盘16的位置严格地对应于旋转开关的开关位置。

驱动单元1的控制单元具有开关机构17，所述开关机构17在本实施例中是用于接通和关断电动马达9的电开关17。在开关17闭合时，驱动马达9被接通，且在开关断开时驱动马达被关断。可作为带有多个接触对的三相开关的开关17被促动元件18促动，所述促动元件18设计为棘爪，所述棘爪接合到空缺19a至19c内，所述空缺19a至19c在规定的开关位置中周向均布地提供在盘16的周面上。促动元件18的前部分具有接合到空缺19a至19c内的突部18a，且后部分具有突件18b。促动元件18的中间部分围绕水平轴线20以可枢转的方式支承。

空缺19a至19c在盘16的周部上的位置对应于开关单元1的开关接触部设备5的各旋转位置，即对应于开关单元的开关位置。因此，例如空缺19a和19b形成45°的角度，且空缺19b和19c形成45°的角度。

此外，控制单元具有释放单元21，以所述释放单元21可将促动元件18从前突部18a与盘16接合的位置围绕轴线20枢转到前突部18a与盘16脱离接合的位置，即，将棘爪释放。释放单元21具有用于可沿纵向方向移动地被导引的销21b的电磁驱动的驱动器21a，所述销21b接合到促动元件18的后突部18b上，使得促动元件可从接合位置被枢转到释放位置，以促动开关17。在接合位置中，开关17被打开，使得包括电动马达9的电路中断，而开关17在释放位置中被闭合，使得将马达9接通。

此外，控制单元具有未图示的控制电路，所述控制电路可具有电部件和电子部件，例如半导体或继电器。为将开关单元1从一个开关位置切换到另一个开关位置，例如从运行位置切换到分离位置，控制单元在规定的时间间隔控制释放单元21，使得促动元件18被释放且将开关闭合，使得电动马达9被接通。驱动单元10的盘16和开关单元1的开关接触部设备5取决于马达9的运行方向顺时针或逆时针同步旋转，直至促动元件18的前突部18a又接合到下一个空缺19a至19c内。此时马达9停止，因为已达到希望的开关位置。

用于释放促动元件18的规定的时间间隔设定为使得销21b被拉回，然后促动元件18的突部18a接合到下一个开关位置的空缺19a至19c内。但也可提供如下控制，即使得时间间隔被设定为更长，例如在达到下一个空缺时促动元件18仍保持在释放位置，使得马达9仅在达到再下一个位置时才停止。因此，可越过各开关位置。

控制单元对于开关设备的正常运行不仅保证精确地调节单独的开关位置，而且防止处于不允许的开关位置。

此外，控制单元具有位置检测装置22，以可检测各开关位置。位置检测装置22具有多个开关位置搜寻元件22a、22b、22c。在本实施例中，在盘16的侧面上在水平平面内三个开关位置搜寻元件22a、22b、22c并排布置。为所述开关位置搜寻元件22a、22b、22c对应配设空缺23a、23b、23c，所述空缺23a、23b、23c在盘16的对置的侧上提供在对应的半径上，使得开关位置搜寻元件22a、22b、22c在盘旋转时可与空缺23a、23b、23c接合或脱离接合。开关位置搜寻元件22a、22b、22c可具有弹性预紧的滚子，所述滚子可在该盘上滚动。搜寻元件22a、22b、22c促动电开关或设计为电开关。每个搜寻元件22a、22b、22c也可具有多个按键或开关22a、22b，以提高冗余度，使得即使在按键或开关故障时也可检测盘16的旋转位置。在本实施例中，搜寻元件22a、22b、22c分别具有两个开关22a、22b或按键，在两个开关或按键接合到空缺23a、23b、23c内时所述开关22a、22b或按键闭合，否则开关断开。但也可提供如下马达控制，即在两个开关或按键接合到空缺23a、23b、23c内时将开关22a、22b断开且其他情况下使所述开关22a、22b闭合。

用于开关位置搜寻元件22a、22b、22c的空缺23a、23b、23c布置在盘16上，使得在开关17将马达回路在运行位置、分离位置或“电缆引出端接地”位置中断时，开关(按键)22a、22b的位置描述了所属的开关位置(运行位置、分离位置、“电缆引出端接地”位置)。开关(按键)22a、22b的位置(断开或闭合)对应于用于盘16的旋转位置或开关单元1的开关位置的编码。控制回路构造为评估开关(按键)的位置，以检测盘16的位置。

为保护驱动装置不受到错误操作且在控制受到干扰时保护驱动装置，提供了马达回路的强制中断。在盘16要旋转到希望的开关位置上时，因为促动元件18不应到达与盘16的接合，电动马达9在刚越过希望的开关位置时就自动关闭。为此，控制单元具有终止位置开关装置24。

终止位置开关装置24在本实施例中具有两个终止位置搜寻元件24a、24b，所述终止位置搜寻元件24a、24b在水平平面内布置在开关位置搜寻元件22a、22b、22c旁。促动电开关(按键)或设计为电开关的终止位置搜寻元件24a、24b可接合到空缺25a、25b内，所述空缺25a、25b在盘16的对置的侧面上提供在对应的半径上。用于终止位置搜寻元件24a、24b的空缺25a、25b布置为使得刚越过希望的开关位置之后马上促动相应的开关。在本实施例中，在终止位置搜寻元件24a、24b不接合到对应的空缺25a、25b内时将开关闭合，且在终止位置搜寻元件24a、24b接合到空缺25a、25b内时将开关断开。开关在实施例中布置在包括电动马达9的电流回路内，使得在终止位置搜寻元件24a、24b在越过希望的开关位置后要接合到所属的空缺25a、25b内时中断电流回路且关闭马达。

图5在透视图中示出了用于旋转旋转开关的第二实施形式的驱动单元10。此实施形式除在图1a至图1c中所示的开关位置外还提供了在图1d和图1e中所示的开关位置(五位置开关)。图6和图7示出了驱动单元10的部分视图。对应于参考图2至图4所描述的实施例的部分的替代的实施形式的部分提供有相同的附图标号。

替代的实施形式与图2至图4的实施例的区别在于作为盘16的周面上的用于三个开关位置的三个空缺19a、19b、19c的替代提供了两个另外的空缺19d、19e，以可描绘五个开关位置。此外，为检测附加的开关位置提供了两个另外的开关位置搜寻元件22d、22e，所述开关位置搜寻元件22d、22e分别可包括两个开关22a、22b(按键)。

在已到达“汇流排和电缆引出端接地”位置时，促动元件18落入到空缺19e内。如果到达“汇流排接地”位置，则促动元件落入到空缺19d内。用于两个附加的位置的信息的检测以与三位置开关中通过开关位置搜寻元件22d对于“汇流排和电缆引出端接地”位置检测类似的方式和开关位置搜寻元件22e对于“汇流排接地”位置检测类似地进行。开关位置搜寻元件在此如同在三位置开关中的情况被空缺23a、23b、23c促动或释放以给出位置信息。空缺23a、23b、23c和开关位置搜寻元件22a、22b布置为使得对于全部开关位置的编码在盘16的侧面上布置三位置开关的三个空缺23a、23b、23c足矣。三位置开关的基本功能性和过程保持不变。