專利名稱：低壓斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低壓斷路器，即操作電壓直到1000伏。
以大電流和大功率為特征的低壓工業(yè)電力系統(tǒng)通常使用專門的裝置，現(xiàn)有技術(shù)中通常稱為自動電力斷路器。
這些斷路器用于提供一系列確保插有這些斷路器的電力系統(tǒng)及與其相連接的負(fù)載的正常工作所需的特性。例如，確保不同用戶所需的額定電流，允許負(fù)載正常插入電路及與電路斷開，通過自動斷路防止負(fù)載的異常情況、例如過載和短路，允許通過電隔離或者打開適當(dāng)?shù)挠|點而斷開受保護的電路，使負(fù)載與電源完全絕緣。
目前，這些斷路器有各種各樣的工業(yè)實施方式，最常見的斷路器由復(fù)雜的動力機構(gòu)斷開觸點，動力機構(gòu)由預(yù)先存儲在特殊斷路彈簧中的機械能啟動。
在某些工作條件下，尤其是當(dāng)推測的短路電流可能很大時，使用以傳統(tǒng)方式利用存儲在斷路彈簧中的能量的裝置斷開觸點，幾乎無效，也不經(jīng)濟；在這種情況下，通常借助于專門的自動斷路器，其技術(shù)方案旨在提高其斷路能力。
在當(dāng)前使用最廣泛的技術(shù)方案中，常常結(jié)合使用兩種技術(shù)方案。特別是，第一種方法是強制電流按一定路徑流通，這樣，發(fā)生短路時，在觸點之間產(chǎn)生排斥力。這種排斥力產(chǎn)生有效的推力，有助于增大活動觸點相對于固定觸點的分離速度；這樣，干預(yù)時間縮短，防止推測的短路電流達到其最大值。
第二種方法是雙倍配置固定觸點和活動觸點。在這種情況下，電流在斷路器的每個電極上在兩個彼此進行電串聯(lián)的獨立區(qū)域中斷，這樣，每個區(qū)域承受較低的機械和熱應(yīng)力。
已知斷路器特別關(guān)鍵的一個問題是，電動排斥力的存在盡管有助于產(chǎn)生用于觸點分離的推力，但是，使活動觸點裝置高速到達其行程終端，能量較大，會對斷路器盒產(chǎn)生劇烈沖擊，因此可能需要使用附加的緩沖件，而且可能使活動觸點跳向固定觸點，導(dǎo)致不希望的電弧再觸發(fā)。
為減小這種可能性，一些已知方法采用附加系統(tǒng)將活動觸點鎖緊在斷路位置，而在其它一些已知方法中，活動觸點及其有關(guān)功能件的結(jié)構(gòu)適當(dāng)配置成，在觸點進行分離行程期間，活動觸點速度減緩。文獻EP0560697給出這方面的一個實例。
具有雙觸點的已知斷路器的另一個關(guān)鍵問題是，每個電極需要在兩個表面上具有均衡分布的機械壓力，以便在每個固定觸點和相應(yīng)的活動觸點之間進行連接。如果接觸壓力分布不均勻，斷路器的導(dǎo)電性就存在缺陷，由于位于觸點連接面上的導(dǎo)電板逐漸而無規(guī)律的磨損，斷路器的性能在整個使用期就會不斷降低。
為了解決該問題，目前采用的方法需要配置支承活動觸點并使之與操縱件相連接的裝置，這種裝置一般由一個轉(zhuǎn)動軸或桿構(gòu)成，相對于所述操縱件從而也相對于固定觸點具有一定的自由度。此外，附加彈簧與每個活動觸點的裝置相連，利用活動觸點相對于固定觸點和操縱件的移動自由度，使活動觸點表面自適應(yīng)于固定觸點表面，并使接觸壓力均勻分布。文獻EP0314540給出這方面的一個實例。在這種情況下，配置彈簧，盡管使接觸壓力均勻分布，但是，由于彈簧施加的復(fù)位作用，可能使觸點跳動，引起電弧再觸發(fā)。
本發(fā)明旨在提出一種低壓斷路器，使電開關(guān)操作的執(zhí)行最優(yōu)化，尤其可以消除或至少減少在短路情況下活動觸點跳向固定觸點、引起電弧再觸發(fā)的可能性，它采用一種簡單且有效、在斷路期間無需附加鎖緊件的結(jié)構(gòu)。
為此，本發(fā)明的目的通過一種低壓斷路器達到，它包括-至少一個固定觸點，與一個端子電連接，用于連接到一個電路；-一個旋轉(zhuǎn)活動觸點，包括一個中央主體，至少一個第一臂從所述中央主體伸出，在所述第一臂的端部配置一個工作面，所述工作面通過所述活動觸點的轉(zhuǎn)動相對于所述固定觸點可連接/分離，至少一個第一凸輪狀表面形成于所述中央主體上；-一個旋轉(zhuǎn)觸點支承軸，與斷路器的一個操縱機構(gòu)進行功能性連接，并且配有一個接納活動觸點中央主體的支座，使第一臂從所述支座向外伸出，至少一個第一彈簧和一個第二彈簧還布置在所述觸點支承軸上，適于當(dāng)斷路器閉合時，確保在所述工作面和固定觸點之間具有足夠的接觸壓力；其特征在于，一個第一樞軸固定在所述觸點支承軸上，并且與所述中央主體上的一個孔相配合，接合裝置和至少一個第二樞軸還在所述軸上布置在相對于第一樞軸彼此相對的側(cè)面，所述第二樞軸相對于軸和活動觸點可進行移動，所述第一和第二彈簧還錨固在第二樞軸和接合裝置上，并沿活動觸點的臂的兩個相對側(cè)面進行布置，所述第二樞軸與所述第一凸輪狀表面在功能上相互作用，以便在短路情況下，在工作面與固定觸點分離階段的至少一部分期間，產(chǎn)生一個與活動觸點的轉(zhuǎn)動方向相匹配的機械力矩。
這樣，本發(fā)明的斷路器具有很大優(yōu)越性，在短路時相互接觸的部分分離期間，產(chǎn)生一個力矩，便于活動觸點的工作面從相應(yīng)的固定觸點移開，防止其跳動，避免或減少電弧再觸發(fā)的可能性。
參照附圖和非限制性實施例，本發(fā)明斷路器的其它特征和優(yōu)點將得到更好的理解。
附圖如下

圖1是由觸點支承軸、具有一個單臂的活動觸點及一個固定觸點構(gòu)成的組件的第一實施例的平面圖，該組件可用于本發(fā)明的斷路器，處在斷路器閉合和觸點連接的位置；圖2是由觸點支承軸、具有一個單臂的活動觸點及一個固定觸點構(gòu)成的組件的第二實施例的平面圖，該組件可用于本發(fā)明的斷路器；圖3至5是圖1所示活動觸點在發(fā)生短路后、工作面與固定觸點分離期間的連續(xù)位置的平面圖；圖6是特性圖，示出在短路引起的觸點分離期間，本發(fā)明斷路器中作用于活動觸點的扭矩隨所述活動觸點相對觸點支承軸的轉(zhuǎn)動角度的變化；
圖7是用于雙觸點斷路器的由活動觸點、觸點支承軸及固定觸點構(gòu)成的組件的另一個實施例的平面圖；圖8是用于雙觸點斷路器的由活動觸點和觸點支承軸構(gòu)成的組件的另一實施例的立體圖。
為簡明起見，下文僅涉及斷路器的一個電極，這絕非限制本發(fā)明的范圍，因為這種解決方法可以用于一個具有任何數(shù)量的電極的低壓斷路器的所有電極。此外，在不同的附圖中，相同的標(biāo)號表示相同或技術(shù)上等效的構(gòu)件。
如圖所示，本發(fā)明的低壓斷路器的一個電極一般包括至少一個第一固定觸點1，第一固定觸點1通過一個適當(dāng)配置的導(dǎo)體2同用于連接到一個電路上的一個端子進行電連接，這種實施例是現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的，因此不予詳述。電極還包括一個旋轉(zhuǎn)活動觸點10和一個旋轉(zhuǎn)觸點支承軸20，為簡明起見，觸點支承軸20在圖1至5中以截面示出，觸點支承軸20與活動觸點10和一個斷路器操縱機構(gòu)進行功能性連接。所述操縱機構(gòu)一般包括一個彈簧控制的動力機構(gòu)，使觸點支承軸20與斷路器的一個手動操縱桿進行功能性連接。操縱機構(gòu)的實施、以及與手動操縱桿和觸點支承軸20的功能性連接方法是現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的，因此，在附圖中未示出。
如圖1至5所示，轉(zhuǎn)動軸20具有一個支座21，一個第一樞軸22布置在所述支座21上，所述樞軸剛性固定在所述軸上。
活動觸點10具有一個呈一定構(gòu)形的中央主體11，至少一個第一臂12從中伸出。一個第一工作面13、例如一個接觸板或墊布置在所述臂的端部，隨著所述活動觸點10的轉(zhuǎn)動，可以與固定觸點1進行電連接/電分離。此外，一個孔14和至少一個第一凸輪狀表面15在中央主體11上形成。
有利的是，在本發(fā)明的斷路器中，活動觸點10布置成中央主體11接納在支座21中，臂12朝外橫向于所述支座伸出，并且通過將孔14連接到樞軸22上與軸20進行功能性連接。此外，至少一個第二樞軸24和一個接合件布置在軸20上。所述第二樞軸布置成可以相對于軸20和活動觸點10本身進行活動，并適于同第一凸輪狀表面15進行功能性相互作用，接合件最好是一個第三樞軸23，固定在軸20上，其目的將在下文予以說明。如活動觸點10的側(cè)視圖所示，所述樞軸23和24相對于樞軸22和所述活動觸點的主體布置在彼此相對的側(cè)面。
尤其是在圖1所示的實施例中，第二樞軸24連接到軸20上，并相對于所述軸20進行滑動，其端部插入到軸20上的槽25(圖1僅示出其中之一)中，在所示的實施例中，槽25具有一條直軸線26，軸線26相互平行。在變型實施例中，所述槽可以進行不同的布置和/或具有不同的構(gòu)形，例如呈一條曲線。
圖2所示的第二實施例使用一個附加的第四樞軸33，所述第四樞軸33以第一樞軸22為基準(zhǔn)，固定到軸20上相對于第三樞軸23基本對稱的位置；第二樞軸24通過兩個連接件28(圖2僅示出其中之一)連接到第四樞軸33上，連接件28沿活動觸點10的兩個彼此基本平行的相對側(cè)面布置在軸20的支座21上。
在觸點支承軸10上布置有至少兩個彈簧，所述彈簧與活動觸點10進行功能性連接，適于確保當(dāng)斷路器閉合時，在工作面13和相應(yīng)的固定觸點1之間具有足夠的接觸壓力。特別是，本發(fā)明的斷路器最好使用至少兩個拉力彈簧8(圖1至5僅示出其中之一)，每個彈簧都固定在第二樞軸24和第三樞軸23上，相對于活動觸點10的臂12布置在彼此相對的側(cè)面。
應(yīng)當(dāng)指出，在各種實施例中，固定樞軸23(或者在圖2所示的情況下，還有第四固定樞軸27)可以以完全等效的方式由接合件取代，以功能上類似于單個固定樞軸23提供的功能的方式接合彈簧8的端部；例如，可以使用兩個在結(jié)構(gòu)上彼此獨立的并固定到軸上的較小的樞軸，或者兩個與軸連接的連接件，或者兩個位于其上的適于固定彈簧8的端部的支座，或者其它構(gòu)件，只要這些構(gòu)件與本發(fā)明兼容即可。
現(xiàn)在參照圖1和3至5來說明本發(fā)明斷路器的電極在短路時、觸點分離期間的工作情況。
如圖1所示，在斷路器閉合、觸點連接的情況下，第二樞軸24在與之相連的相應(yīng)的彈簧作用下，緊靠凸輪狀表面15的壁，并且通過與之相互作用，產(chǎn)生一種由箭頭A示出的力，這種力產(chǎn)生一個力矩，使活動觸點10的工作面13與固定觸點1保持連接。這樣，工作面13緊壓在固定觸點1上。在這種情況下，作用于活動觸點10的力矩相當(dāng)于圖6中示出的點C。短路時，有電流通過的電氣部件產(chǎn)生的電動排斥力使活動觸點10在樞軸24的制約下進行轉(zhuǎn)動。尤其是，在圖1和3至5所示的實施例中，樞軸24在槽25中滑動，與之相連的彈簧8伸長。而在圖2所示的實施例中，與彈簧8相連的樞軸24在使之與相應(yīng)的樞軸27相連的一對連接件28的制約下沿圓弧進行移動。在這兩種情況下，在圖3所示的該初始階段，樞軸24在彈簧作用下與凸輪狀表面15相互作用，在其上保持直接接觸，接觸的部件彼此滑動。這導(dǎo)致力A的方向變化，其桿臂30相對于樞軸22逐漸降低，因此，如圖6所示，作用于活動觸點10的阻止其轉(zhuǎn)動的力矩減小。隨著轉(zhuǎn)動繼續(xù)進行，力A的作用線通過樞軸，使相應(yīng)的桿臂30降為零，從而使施加在觸點10上的力矩降為零，這種情況如圖6中點D所示。因此，如圖4和5所示，樞軸-凸輪的相互作用使力A的作用線相對于樞軸22位于中心之下，因此，桿臂30相對于初始階段具有相反的符號。因此，在該第二區(qū)域，即圖6中點D和點E之間的部分，存在一個與觸點10的轉(zhuǎn)動方向一致的力矩。
這提供了很大的優(yōu)越性，使至少一部分觸點分離操縱機構(gòu)上具有一個力矩，使活動觸點的工作面與固定觸點脫離接觸，阻止所述活動觸點跳動，防止發(fā)生電弧再觸發(fā)。此外，該力矩有助于始終保持觸點10處于其所到達的位置，如圖5所示，不必采用附加的鎖緊系統(tǒng)。
上述用于單觸點斷路器的方法很容易用于雙觸點斷路器，且同樣有效。在這種情況下，實際上基本足以相對于轉(zhuǎn)動軸對稱地重復(fù)實施本發(fā)明的形狀和功能部件。
圖7和8示出這方面的實施例。如圖7所示，斷路器配有一個第一固定觸點1和一個第二固定觸點3，這兩個固定觸點通過適當(dāng)配置的導(dǎo)體2連接到用于與一個電路相連接的端子上?；顒佑|點10具有一個呈一定構(gòu)形的中央主體11，兩個臂12從所述中央主體11伸出。所述臂相對于所述中央主體因而相對于轉(zhuǎn)動軸基本對稱，兩個工作面13布置在所述臂的端部，位于彼此相對的側(cè)面。所述工作面可以隨著所述活動觸點10的轉(zhuǎn)動相對于相應(yīng)的固定觸點1和3進行連接/分離。在該實施例中，在具有一定構(gòu)形的中央主體11上最好布置兩個凸輪狀表面15，所述凸輪狀表面15位于彼此相對的側(cè)面，相對于轉(zhuǎn)動軸因而相對于孔14基本對稱。因此，相對于單觸點方法來說，兩個附加的樞軸還布置在軸20上以樞軸22為基準(zhǔn)，一個第四樞軸33在相對于第三樞軸23基本對稱的位置固定到軸20上，一個第五樞軸34相對于第二樞軸24基本對稱地加以布置，并且可以相對于所述軸20和所述活動觸點10進行移動。兩個附加的彈簧8固定到兩個樞軸33和34上，也布置在相對于第二臂12彼此相對的側(cè)面。第五樞軸34與軸20連接成可以相對于軸20進行滑動，其端部插入到槽25中，通過與第二凸輪狀表面15的相互作用，也有助于以同上述在樞軸24和第一凸輪狀表面15之間的相互作用完全相同的方式，產(chǎn)生一個與活動觸點的轉(zhuǎn)動方向一致的力矩。
可以進行類似的改動，從單觸點斷路器變成圖2所示的雙觸點斷路器。在這種情況下，如圖8所示，第五樞軸34實際上相對于樞軸22同第二樞軸24基本對稱地進行布置，通過一對附加的連接件28連接到第三樞軸23上。此外，兩個附加的拉力彈簧8固定到第四樞軸33和所述第五樞軸34上，沿活動觸點10的兩個相對的側(cè)面加以布置。在這種情況下，第五樞軸34與相應(yīng)的凸輪狀表面15相互作用，有助于以同上述在樞軸24和第一凸輪狀表面15之間的相互作用完全相同的方式，產(chǎn)生一個與活動觸點的轉(zhuǎn)動方向一致的力矩。
在這些實施例中，固定樞軸23和33基本起彈簧8的接合件的作用，可以用功能上等效的接合件加以取代。
實際上，本發(fā)明的斷路器完全達到預(yù)期的目的，相對于現(xiàn)有技術(shù)具有一系列顯著優(yōu)點。
除了上述一些優(yōu)越性之外，本發(fā)明的斷路器還具有簡單但在功能上有效的結(jié)構(gòu)，既可以用作標(biāo)準(zhǔn)的斷路器，也可以用作限流器。特別是，從結(jié)構(gòu)角度來看，選用一種穿孔的活動觸點10，將相應(yīng)的樞軸22固定到轉(zhuǎn)動軸20上，這在生產(chǎn)及裝配方面都具有優(yōu)越性。另外，無需間置任何附加組件，根據(jù)一種在功能上理想的方法，使活動樞軸25(及34)直接與凸輪狀表面相互作用，還可以進一步大大簡化結(jié)構(gòu)。作為變型，也可以采用一種結(jié)構(gòu)方案，即在一個活動樞軸和相應(yīng)的凸輪型面之間間置一個組件、例如一個小滾輪。
最后，如果一個活動觸點具有兩個臂，則通過有間隙地連接孔14和樞軸22，將觸點10裝配在軸20上。這樣，可以限制所述活動觸點的徑向行程，通過樞軸和彈簧的特殊布置，使觸點10自適應(yīng)于固定觸點，使活動觸點的工作面施加在相應(yīng)的固定觸點上的機械壓力均衡分布。這樣，可以有效地補償觸點的不均勻磨損，在斷路器的導(dǎo)電性方面以及在耐用性和可靠性方面都具有優(yōu)越性。
如此設(shè)計的斷路器可以進行許多修改和變化，而這些均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。所有零件還可以用技術(shù)上等效的其它零件加以替代。實踐中，所采用的材料及尺寸可以根據(jù)需要和現(xiàn)有技術(shù)加以確定。
權(quán)利要求
1.一種低壓斷路器，它包括-至少一個固定觸點，與一個端子電連接，用于連接到一個電路；-一個旋轉(zhuǎn)活動觸點，包括一個中央主體，至少一個第一臂從所述中央主體伸出，在所述第一臂的端部配置一個工作面，所述工作面通過所述活動觸點的轉(zhuǎn)動相對于所述固定觸點可連接/分離，至少一個第一凸輪狀表面形成于所述中央主體上；-一個旋轉(zhuǎn)觸點支承軸，與斷路器的一個操縱機構(gòu)進行功能性連接，并且配有一個接納活動觸點中央主體的支座，使第一臂從所述支座向外伸出，至少一個第一彈簧和一個第二彈簧還布置在所述觸點支承軸上，適于當(dāng)斷路器閉合時，確保在所述工作面和固定觸點之間具有足夠的接觸壓力；其特征在于，一個第一樞軸固定在所述觸點支承軸上，并且與所述中央主體上的一個孔相配合，接合裝置和至少一個第二樞軸還在所述軸上布置在相對于第一樞軸彼此相對的側(cè)面，所述第二樞軸相對于軸和活動觸點可進行移動，所述第一和第二彈簧還錨固在第二樞軸和接合裝置上，并沿活動觸點的臂的兩個相對側(cè)面進行布置，所述第二樞軸與所述第一凸輪狀表面在功能上相互作用，以便在短路情況下，在工作面與固定觸點分離階段的至少一部分期間，產(chǎn)生一個與活動觸點的轉(zhuǎn)動方向相匹配的機械力矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器，其特征在于，所述第二樞軸與相應(yīng)的凸輪狀表面在功能上相互作用，以便在短路情況下、在活動觸點的工作面與固定觸點分離期間產(chǎn)生一個機械力矩，在所述分離階段的第一部分期間，機械力矩反向于活動觸點的轉(zhuǎn)動方向，在所述分離階段的第二部分期間，機械力矩與活動觸點的轉(zhuǎn)動方向相匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的斷路器，其特征在于，所述第二樞軸直接頂靠在凸輪狀表面上。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的斷路器，其特征在于，所述第二樞軸連接到觸點支承軸，使其可以在所述軸上的槽中滑動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項或多項所述的斷路器，其特征在于，所述接合裝置包括一個第三樞軸，固定在所述軸上，它還包括至少一個第四樞軸，相對于第一樞軸以與第三樞軸基本對稱的位置固定到所述軸上，所述第二和第四樞軸通過一個第一連接件和一個第二連接件相互連接，所述連接件沿活動觸點的兩個相對側(cè)面布置在軸的所述支座上。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的斷路器，其特征在于，它包括一個第二固定觸點，與一個相應(yīng)端子進行電連接，用于連接到一個電路，所述旋轉(zhuǎn)活動觸點包括一個第二臂，所述第二臂從中央主體伸出，相對于轉(zhuǎn)動軸線與第一臂基本對稱，一個第二工作面布置在所述第二臂的端部，所述第二工作面通過所述活動觸點的轉(zhuǎn)動相對于所述第二固定觸點可進行連接/分離，一個第二凸輪狀表面還布置在所述中央主體上，相對于所述轉(zhuǎn)動軸線與第一凸輪狀表面基本對稱地加以布置，一個第五樞軸相對于第一樞軸同第二樞軸基本對稱地加以布置，并且相對于所述軸和所述活動觸點可進行移動，一個第三彈簧和一個第四彈簧錨固在第四和第五樞軸上，并沿活動觸點的兩個相對側(cè)面進行布置，第五樞軸與第二凸輪狀表面在功能上相互作用，以便在短路情況下、在工作面與相應(yīng)固定觸點分離階段的至少一個最后部分期間，幫助產(chǎn)生一個與活動觸點的轉(zhuǎn)動方向相匹配的機械力矩。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的斷路器，其特征在于，所述第三和第五樞軸通過一個第三連接件和一個第四連接件相互連接，所述連接件沿活動觸點的所述兩個相對側(cè)面布置在軸的所述支座上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的斷路器，其特征在于，所述第五樞軸連接到觸點支承軸上，使其可以在所述軸上的槽中進行滑動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低壓斷路器，它包括一個旋轉(zhuǎn)觸點支承軸，配有接納一個活動觸點的中央主體的支座，第一臂從支座向外伸出，至少一個第一彈簧和一個第二彈簧布置在觸點支承軸上，適于當(dāng)斷路器閉合時，確保在工作面和固定觸點之間具有足夠的接觸壓力；其特征在于，一個第一樞軸固定在觸點支承軸上，并與中央主體上的一個孔相配合，接合裝置和至少一個第二樞軸在所述軸上布置在第一樞軸的相對側(cè)面，第二樞軸相對于軸和活動觸點可進行移動，第一和第二彈簧還錨固在第二樞軸和接合裝置上，并沿活動觸點的臂的兩個相對側(cè)面進行布置，第二樞軸與第一凸輪狀表面相互作用，以便在短路情況下，在工作面與固定觸點分離階段的至少一部分期間，產(chǎn)生一個與活動觸點的轉(zhuǎn)動方向相匹配的機械力矩。
文檔編號H01H77/10GK1596455SQ02823889
公開日2005年3月16日 申請日期2002年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月6日
發(fā)明者尼古拉·布雷夏尼, 羅伯托·羅塔·馬蒂爾 申請人:Abb服務(wù)有限公司