專(zhuān)利名稱(chēng)：斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種在權(quán)利要求1敘述中限定的斷路器。在第二、第三和第四方面，本發(fā)明分別涉及一種配備有此種電路斷路器的電氣設(shè)備、此種電路斷路器的用途、以及一種分?jǐn)嚯娏鞯姆椒ā?br> 這種斷路器用于電氣設(shè)備(electric plant)中，例如用于電氣開(kāi)關(guān)裝置中，以便使電流能在必要時(shí)斷開(kāi)。除了能夠斷開(kāi)和接通正常負(fù)荷電流以外，斷路器首先應(yīng)該能非常迅速地?cái)嚅_(kāi)當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)所產(chǎn)生的那些短路電流。斷路器的主要組件是斷路器室和操作元件。通過(guò)兩個(gè)置于斷路器室內(nèi)的電觸點(diǎn)，斷開(kāi)和閉合電路，其中一個(gè)觸點(diǎn)通常是靜止的而另一個(gè)是活動(dòng)的。依靠操作元件使動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)接觸或脫離。本發(fā)明主要提供對(duì)操作元件的改進(jìn)。實(shí)際的電路斷開(kāi)功能，即斷路器室的設(shè)計(jì)，可以變化。例如，所述功能可為真空開(kāi)關(guān)功能、SF6-開(kāi)關(guān)功能、或者最小油開(kāi)關(guān)功能。本發(fā)明斷路器主要用于中壓和高壓，即范圍從約1kV直到幾百kV的電壓。
然而，由彈簧操作的斷路器有許多缺點(diǎn)。動(dòng)觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)不全由彈簧的特性和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)決定。用戶(hù)不能改變動(dòng)觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)模式，因?yàn)樗瞿Ｊ绞怯裳b置的構(gòu)造預(yù)先確定的。結(jié)果，當(dāng)電路閉合彈簧或電路斷開(kāi)彈簧松開(kāi)時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)將按預(yù)先確定好的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)。而且，由操作元件結(jié)合斷路器操作運(yùn)動(dòng)所傳遞到動(dòng)觸點(diǎn)的能量將一次性地確定。因此不可能使動(dòng)觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)與各種情況中所要求的斷開(kāi)或閉合模式類(lèi)型相適應(yīng)。既不可能控制此運(yùn)動(dòng)的速度也不可能確定其加速度。
而且，由于被彈簧操作的器件包括相對(duì)較多的組件，因此，此種器件先天具有低精度。因?yàn)樗龅拇罅拷M件，所以也有必要首先去調(diào)整操作元件，這是一項(xiàng)復(fù)雜工作并比較耗時(shí)。動(dòng)觸點(diǎn)定位的低精度以及所述觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的不可控制性也意味著，有必要在電路斷開(kāi)序列或電路閉合序列末端加入阻尼裝置，以避免不受控制的機(jī)械撞擊。另一個(gè)缺點(diǎn)是，彈簧操作器件在操作過(guò)程中噪聲極大。這有必要對(duì)操作元件外殼隔聲。因?yàn)閺椈刹僮髌骷拇罅拷M件，所以也有必要定期保養(yǎng)該器件以維持器件功能并且補(bǔ)償動(dòng)觸點(diǎn)因磨損和老化而引起的變化。最后，從操作命令發(fā)出的瞬間到動(dòng)觸點(diǎn)開(kāi)始移動(dòng)的瞬間，彈簧操作器件具有相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間延遲。
構(gòu)造液壓地實(shí)現(xiàn)動(dòng)觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓操作器件也是已知的。液壓操作器件能消除與彈簧操作斷路器相關(guān)的許多缺點(diǎn)。然而，液壓操作器件具有由液態(tài)流體的存在而導(dǎo)致的其它缺點(diǎn)。流體的粘性經(jīng)常取決于溫度，這影響所述器件的功能和它的運(yùn)動(dòng)軌跡。另一個(gè)缺點(diǎn)在于液態(tài)流體向周?chē)鷿B漏的危險(xiǎn)。在液壓操作斷路器的情況中，也存在高噪聲級(jí)的問(wèn)題并且需要定期保養(yǎng)。
在本領(lǐng)域中電磁操作斷路器也是已知的。在電磁操作器件的情況中，觸點(diǎn)操作動(dòng)力是以洛淪茲力的形式或以電磁鐵產(chǎn)生的相互共同作用磁場(chǎng)的形式。洛淪茲力是當(dāng)導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中時(shí)作用在載流導(dǎo)體上的力。所述原理例如應(yīng)用于擴(kuò)音器線(xiàn)圈中，并且已知在斷路器操作器件如真空斷路器中應(yīng)用該原理。這樣一個(gè)擴(kuò)音器線(xiàn)圈在PCT/US96/07114中描述。然而，這種類(lèi)型斷路器的嚴(yán)重缺點(diǎn)是行程相對(duì)短。因此它操作斷路器的應(yīng)用局限于短行程的斷路器中。
磁性操作器件利用幾個(gè)電磁鐵操作或操縱斷路器的動(dòng)觸點(diǎn)。該器件的工作原理包括連接到動(dòng)觸點(diǎn)的電磁鐵在兩個(gè)端部位置之間的運(yùn)動(dòng)，由此閉合(close)或加寬磁路中的氣隙。這樣一個(gè)器件的實(shí)例在PCT/SE96/01341中描述。在此種已知器件中，斷路器的動(dòng)觸點(diǎn)連接到轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括以旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)布置的多個(gè)鐵電樞。所述旋轉(zhuǎn)器件布置在外圍靜止鐵心中，所述鐵心設(shè)置有線(xiàn)圈。當(dāng)向線(xiàn)圈供電時(shí)，轉(zhuǎn)子在兩個(gè)端部位置之間旋轉(zhuǎn)，其中，電樞的電磁極表面與鐵心的磁極表面相接觸。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，每個(gè)電樞上的臂狀物移入每個(gè)線(xiàn)圈內(nèi)，以閉合或擴(kuò)大磁極表面之間的氣隙。為了獲得足夠長(zhǎng)的行程，氣隙必須大。因?yàn)榇髿庀秾?dǎo)致大的磁能量，而驅(qū)動(dòng)電磁操作器件需要大量的能量。進(jìn)而，因?yàn)閼?yīng)該將大氣隙磁化，所以時(shí)間延遲會(huì)很長(zhǎng)。行程的長(zhǎng)度受到限制，這類(lèi)似于包括擴(kuò)音器線(xiàn)圈的斷路器操作器件。
通過(guò)操作元件傳遞到動(dòng)觸點(diǎn)的能量等于操作力乘以行程長(zhǎng)度，或者，在旋轉(zhuǎn)操作或操縱的情況下，等于轉(zhuǎn)矩乘角位移。在已知的電磁操作器件中，因?yàn)樗鲞\(yùn)動(dòng)具有端部位置，所以使行程長(zhǎng)度或者圓周位移受到預(yù)先限定。結(jié)果，為了向動(dòng)觸點(diǎn)傳遞足夠的能量，隨每次運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的力必須極大。結(jié)果，已知的電磁操作器件相對(duì)較大、笨拙而且昂貴。它們基本上應(yīng)用于當(dāng)動(dòng)觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)要求高能量的情況中，與斷路器用于高電壓時(shí)的情況一樣。
最后，構(gòu)造用旋轉(zhuǎn)電機(jī)操作的斷路器是已知的。此斷路器例如在US4913380、EP772214和WO99/60591中描述。
US4912380描述用電機(jī)操作的斷路器。電機(jī)軸的運(yùn)動(dòng)用蝸輪減速，該蝸輪具有經(jīng)轉(zhuǎn)矩限制器連接到斷路器動(dòng)觸點(diǎn)的輸出軸。實(shí)際斷路運(yùn)動(dòng)未做詳細(xì)描述，但顯然是105°的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
EP772214描述用變速控制DC電機(jī)操作的斷路器。動(dòng)觸點(diǎn)的斷路運(yùn)動(dòng)為平移運(yùn)動(dòng)。用杠桿傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)從電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到所述平移運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。
WO99/60591也描述斷路器，其中，動(dòng)觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)為平移運(yùn)動(dòng)并且斷路器用旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成平移或直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。在一種情況下，此機(jī)構(gòu)包括用于減速的齒輪、以及固定地連接到驅(qū)動(dòng)齒輪的曲柄。在另一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)軸上的齒輪和齒條共同作用，該齒條與操作桿成一體。
DE3224265描述斷路器，其中，通過(guò)螺桿-螺母機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換。然而，除非采取特別措施，否則不相信在現(xiàn)有公開(kāi)中描述的這種機(jī)構(gòu)能夠在動(dòng)觸點(diǎn)的平移運(yùn)動(dòng)上產(chǎn)生充分的速度。而且，所述機(jī)構(gòu)中的螺桿還作為動(dòng)觸點(diǎn)部件是可活動(dòng)的，這限制了應(yīng)用的選擇。
針對(duì)此背景，本發(fā)明的目的是提供一種斷路器，該斷路器由電機(jī)驅(qū)動(dòng)并且包括動(dòng)觸點(diǎn)的平移運(yùn)動(dòng)，從而用最佳方式實(shí)現(xiàn)所述運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換，該方式滿(mǎn)足上述的迫切要求，主要是獲得斷路器的快速操作。
根據(jù)具有權(quán)利要求1描述所限定的這種斷路器的本發(fā)明，已達(dá)到此目的，此種斷路器具有在所述權(quán)利要求的特征條款中所提出的特征。
因?yàn)樗鲞\(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換借助于兩個(gè)主體實(shí)現(xiàn)，這兩個(gè)主體通過(guò)螺桿螺紋，即按照螺桿/螺母原理，相互共同作用，所以一個(gè)主體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可用簡(jiǎn)單的方式轉(zhuǎn)換成另一個(gè)主體的直線(xiàn)或平移運(yùn)動(dòng)?？蓸?gòu)造此運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)以獲得很小的摩擦損失。而且，此種機(jī)構(gòu)可用節(jié)省空間的方式構(gòu)造，并與電機(jī)的轉(zhuǎn)子和/或動(dòng)觸點(diǎn)操作器件部分地形成一體。通過(guò)適當(dāng)選擇螺距或?qū)С蹋瑒?dòng)觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可獲得高速度。該機(jī)構(gòu)也較好地得到保護(hù)，不受外力作用。結(jié)合所述機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，這產(chǎn)生極高的功能安全性。與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相比，平移運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡獲得較高的精度，這較好地為控制和調(diào)整平移運(yùn)動(dòng)提供可能性。該器件的簡(jiǎn)單性和它在操作中的可靠性使該器件能以低成本制造和維護(hù)。
由于螺桿的螺紋具有幾個(gè)起點(diǎn)，因此可得到足夠大的螺距或?qū)С?，從而可以不使螺紋面過(guò)載而實(shí)現(xiàn)斷路器迅速跳閘。這是因?yàn)檩S向推力分配在幾條螺紋上而得以實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，第一主體是螺桿而第二主體是螺母。相信這是用于實(shí)施所述運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器件構(gòu)造的最實(shí)用的實(shí)施例。
在某些情況下，螺母非旋轉(zhuǎn)地連接到電機(jī)轉(zhuǎn)子并把螺桿非旋轉(zhuǎn)地連接到動(dòng)觸點(diǎn)是有益的。這將方便地使電機(jī)和動(dòng)觸點(diǎn)與各自的主體形成一體?？紤]到這點(diǎn)，螺母可與轉(zhuǎn)子完全形成一體，從而轉(zhuǎn)子本身形成螺母。這有助于減少操作器件的軸向長(zhǎng)度。
然而，就某些方面而言，把螺桿非旋轉(zhuǎn)地連接到電機(jī)轉(zhuǎn)子并使螺母成為動(dòng)觸點(diǎn)是有益的。用螺母執(zhí)行平移運(yùn)動(dòng)和螺母本身作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的事實(shí)能使力矩最小化。這有助于使電機(jī)尺寸和電流源尺寸最小化。這兩個(gè)替代方案因而構(gòu)成本發(fā)明優(yōu)選的替代實(shí)施例。
本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的螺桿和螺母通常被封裝，因此在器件使用期間不便保養(yǎng)。因而重要的是，盡管不存在維修的可能性，所述螺桿螺紋也應(yīng)能低摩擦地相互作用。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，螺母為球狀螺母。這能夠在不需外部潤(rùn)滑的同時(shí)使運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器件中的摩擦損失保持在較低的水平。
在一個(gè)替代實(shí)施例中，至少一個(gè)主體的螺桿螺紋用減少摩擦和/或減少磨損的材料涂敷。采用一種不需維修同時(shí)又不使機(jī)構(gòu)變復(fù)雜的方式，有可能減少摩擦損失和磨損。涂層優(yōu)選包含例如為molykote的或通過(guò)nedox-處理得到的滑滑清漆。這將得到非常硬且耐用的層或涂層，該涂層可承受高的表面負(fù)荷和高的滑動(dòng)速度，并且也耐磨損。根據(jù)移動(dòng)斷路器觸點(diǎn)的快速加速，此抗摩擦性質(zhì)可立刻起作用。在低溫和高溫下，即使在長(zhǎng)時(shí)間不活動(dòng)后這都仍然適用。
根據(jù)另一個(gè)替代實(shí)施例，螺母包括朝螺桿螺紋面開(kāi)口的潤(rùn)滑劑填充室。因此，如果在螺母和螺桿之間有任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)，螺紋可立刻得到徹底潤(rùn)滑。所述室在器件制造過(guò)程中填滿(mǎn)潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑劑優(yōu)選為在較寬溫度范圍內(nèi)，如在-40℃-+70℃的溫度范圍內(nèi)，保持其潤(rùn)滑能力的類(lèi)型。
在后一實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選變形中，所述室的徑向尺寸在向著所述室軸向的一端或兩端的方向上減少。例如，所述室的側(cè)面可以?xún)A斜，從而，隨著在斷路器跳閘時(shí)發(fā)生的快速加速，使?jié)櫥瑒┠嬷輻U螺紋面壓入。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，潤(rùn)滑劑為粉末狀或糊狀，由此避免潤(rùn)滑劑從所述室滲漏的危險(xiǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，潤(rùn)滑劑包含二硫化鉬微粒和/或石墨。對(duì)于具有上述所希望性質(zhì)的潤(rùn)滑劑，這是合適的選擇。
根據(jù)又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，活動(dòng)墊片或墊圈放置于所述室內(nèi)。墊片根據(jù)加速力而移動(dòng)，由此推進(jìn)潤(rùn)滑劑以進(jìn)一步提高油壓。潤(rùn)滑劑由此會(huì)更確切有效。
為獲得盡可能最快的斷開(kāi)運(yùn)動(dòng)，螺距優(yōu)選較大以便能隨電機(jī)的每次旋轉(zhuǎn)得到明顯的平移運(yùn)動(dòng)。相應(yīng)地，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)螺桿螺紋和螺母螺紋得到的導(dǎo)程至少為10mm/轉(zhuǎn)，優(yōu)選至少為30mm/轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，螺紋為梯形形狀?？焖龠\(yùn)動(dòng)和明顯的加速力的結(jié)果是使螺紋受到較大外力。梯形螺紋使螺紋面傾斜更小的角度，從而，螺紋之間接觸力的較大部分用于軸向力的轉(zhuǎn)移。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，用多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述器件，由此借助即使在一個(gè)電機(jī)出故障的情況下仍能操作斷路器的事實(shí)來(lái)增強(qiáng)可靠性。電機(jī)可并排布置并有相互平行的軸?？商鎿Q地，可軸向彼此成直線(xiàn)地布置電機(jī)，即各旋轉(zhuǎn)軸重合。通過(guò)在應(yīng)用時(shí)包括兩個(gè)或更多個(gè)的此種電機(jī)，使用幾個(gè)電機(jī)也可提高模塊概念的可能性，在該模塊概念中，同一個(gè)電機(jī)尺寸能用于不同尺寸的斷路器。
上述的本發(fā)明斷路器的有利實(shí)施例在根據(jù)權(quán)利要求1的權(quán)利要求中闡明。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的一種電氣設(shè)備，根據(jù)本發(fā)明第三方面的本發(fā)明斷路器的用途，以及根據(jù)本發(fā)明第四方面的一種分?jǐn)嚯娏鞯姆椒ǎ诟鱾€(gè)權(quán)利要求16、17和18中分別闡明。
本發(fā)明電氣設(shè)備，本發(fā)明用途和本發(fā)明方法具有與前述本發(fā)明斷路器的優(yōu)點(diǎn)相同的優(yōu)點(diǎn)。
參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例并結(jié)合附圖，現(xiàn)在更加詳細(xì)地描本發(fā)明。
圖2為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的斷路器操作器件的縱向剖視圖。
圖3為與圖2視圖一致的剖視圖并且示出本發(fā)明的第二實(shí)施例。
圖4示出圖3所示部件的替代實(shí)施例。
圖5示出圖2實(shí)施例的部件。
圖6為示出發(fā)明開(kāi)關(guān)裝置的部件的電路圖。
圖7為替代驅(qū)動(dòng)裝置的示意圖。
圖2示出斷路器的操作器件2的第一實(shí)施例，所述斷路器具有與

圖1相似的原理結(jié)構(gòu)。操作器件2包括容納在殼體7內(nèi)的電機(jī)6。殼體7的一端緊固到安裝板8，該安裝板以某種適當(dāng)?shù)姆绞?，例如借助穿過(guò)安裝板8中孔9的緊固螺栓，用支架支撐。由陶瓷制成的中空絕緣柱9’，例如在本圖中從安裝板遠(yuǎn)離電機(jī)的一側(cè)向上延伸。法蘭或肋片10布置在絕緣柱9’的外側(cè)上以提供延伸的漏電路徑。操作桿3布置在絕緣柱之內(nèi)。絕緣柱上端(未示出)容納斷路器室，并且斷路器的動(dòng)觸點(diǎn)剛性連接到操作桿3。操作桿3、絕緣柱9’及電機(jī)6全都相互同軸。
運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)設(shè)置得用來(lái)把所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子13的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成操作桿3的平移運(yùn)動(dòng)，以便斷開(kāi)和閉合以上結(jié)合圖1所述的斷路器。接下來(lái)將更詳細(xì)地描述運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。
通過(guò)各個(gè)軸承14和15，電機(jī)轉(zhuǎn)子13的每一端安裝在電機(jī)罩殼11內(nèi)。電機(jī)定子12固定到電機(jī)罩殼11，并且電機(jī)罩殼固定到安裝板8。轉(zhuǎn)子13具有中心軸孔30，該軸孔在轉(zhuǎn)子大部分的長(zhǎng)度上延伸。安裝板8具有與電機(jī)軸同軸的開(kāi)孔，螺母16安裝在該開(kāi)孔內(nèi)，用于在雙動(dòng)式角面接觸滾珠軸承18內(nèi)旋轉(zhuǎn)。用置于孔20內(nèi)的螺栓(未示出)穿過(guò)軸承18的外環(huán)19上的法蘭，把軸承18緊固到安裝板8。軸承18的內(nèi)環(huán)21非旋轉(zhuǎn)地連接到螺母16。內(nèi)環(huán)21也非旋轉(zhuǎn)地連接到轉(zhuǎn)子13。
螺桿17，即攻有螺紋的桿，延伸過(guò)螺母。螺母16和螺桿17的螺紋相互嚙合而共同作用。因而，螺母和螺桿之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)將使螺桿相對(duì)于螺母軸向移動(dòng)。螺桿17遠(yuǎn)離電機(jī)的一端即本圖中螺桿的上端，依靠螺桿的另一端延伸進(jìn)操作桿3下端24中的孔23內(nèi)，而連接到斷路器的操作桿3。用徑向安放的銷(xiāo)子25使所述連接緊固，所述銷(xiāo)子貫穿螺桿和操作桿的端部。
環(huán)繞螺桿17的導(dǎo)向軸套26從安裝板8伸出。導(dǎo)向軸套設(shè)置有徑向相對(duì)且軸向延伸的導(dǎo)向槽或軌道27。銷(xiāo)子25穿過(guò)每個(gè)導(dǎo)向軌道27并且在銷(xiāo)子的每一端設(shè)置止動(dòng)墊圈28。導(dǎo)向軌道27的寬度與銷(xiāo)子25的直徑一致。由此螺桿17非旋轉(zhuǎn)地連接到導(dǎo)向軸套26。接著，導(dǎo)向軸套26借助孔29中裝配的螺栓(未示出)牢固連接到安裝板8，從而防止導(dǎo)向軸套26的旋轉(zhuǎn)。調(diào)整導(dǎo)向軸套26的內(nèi)徑以便能將操作桿3以小間隙推入軸套26中。
因而，由于螺母16因安裝而得到軸向固定，并且由于螺桿17借助上述布置得到固定以防止旋轉(zhuǎn)，因此，螺母的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將使螺桿在其長(zhǎng)軸方向上移動(dòng)。
圖2示出當(dāng)斷路器處于正常狀態(tài)即閉合時(shí)的斷路器操作部件。
當(dāng)應(yīng)該觸發(fā)斷路器以切斷電流時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)6，從而，它的轉(zhuǎn)子13沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，如本圖上部所示。這迫使螺桿向下移動(dòng)，從而使所述動(dòng)觸點(diǎn)5移動(dòng)(見(jiàn)圖1)，脫開(kāi)與靜觸點(diǎn)的接觸。中心軸孔30的長(zhǎng)度足以使螺桿移動(dòng)完成電流斷開(kāi)所需的距離。在此電流斷開(kāi)過(guò)程中，操作桿3的下部向下滑入導(dǎo)向軸套26中。
當(dāng)電流斷開(kāi)完成時(shí)電機(jī)停止，螺桿17的底端位于靠近軸孔30底部的位置。接著，銷(xiāo)子26置于各個(gè)導(dǎo)向軌道27的下端。當(dāng)稍后重置斷路器時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)并且沿相反方向旋轉(zhuǎn)，螺桿17和操作桿向上移動(dòng)直到動(dòng)觸點(diǎn)5又與靜觸點(diǎn)接觸，所述組件再次位于圖2所示位置。
關(guān)鍵在于，電路斷開(kāi)過(guò)程要非常迅速。因此電機(jī)具有高轉(zhuǎn)速和對(duì)平移運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的大幅度傳動(dòng)是合乎需要的。因此，從圖2顯而易見(jiàn)，螺桿具有大螺距。而且，也可獲得大的加速力和減速力。因此產(chǎn)生慣性力的組件具有盡可能最小的質(zhì)量是重要的。這就是為什么操作桿3是中空的原因。
從本圖可看到，螺桿上的螺紋具有幾個(gè)起點(diǎn)。這能使螺紋得到大螺距而不使螺紋過(guò)載。就導(dǎo)程s＝3mm/轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō)，隨著電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一次，獲得斷路器3mm的平移運(yùn)動(dòng)。若采用8個(gè)起點(diǎn)和相應(yīng)較大的導(dǎo)程(螺距)，平移運(yùn)動(dòng)為24mm/轉(zhuǎn)并且在有12個(gè)起點(diǎn)時(shí)為36mm/轉(zhuǎn)。結(jié)果，12個(gè)起點(diǎn)要求電機(jī)3.33轉(zhuǎn)以獲得120mm行程的斷路器運(yùn)動(dòng)。
圖3示出運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的替代實(shí)施例。圖2所示實(shí)施例和圖3所示實(shí)施例之間的最大差別在于圖2實(shí)施例中螺母旋轉(zhuǎn)而螺桿的運(yùn)動(dòng)是平移的，然而在圖3實(shí)施例中，螺桿旋轉(zhuǎn)而螺母的運(yùn)動(dòng)是平移的。在后一情況下，螺桿117非旋轉(zhuǎn)地連接到轉(zhuǎn)子113的上樞軸132。為此，螺桿下端設(shè)置有其直徑與轉(zhuǎn)子軸徑相應(yīng)的中心軸孔131。樞軸132插入到軸孔131中并且借助栓或類(lèi)似的銷(xiāo)子使所述樞軸牢固以防止旋轉(zhuǎn)。
在此實(shí)施例中，電機(jī)也安裝在聯(lián)接板108的一側(cè)上，容納操作桿103和斷路器室的絕緣柱109從聯(lián)接板的相反側(cè)延伸。螺桿117安裝在置于電機(jī)罩殼111內(nèi)的兩個(gè)角面接觸滾珠軸承118a、118b中。螺桿在此軸向固定。因此，螺桿117布置得與電機(jī)轉(zhuǎn)子113一同旋轉(zhuǎn)但在其軸向上不可移動(dòng)。
螺母116與螺桿117上的螺紋共同作用。分別借助螺母和操作桿上的聯(lián)接法蘭133、134，螺母116非旋轉(zhuǎn)地連接到操作桿103。操作桿103是中空的并且具有為螺桿117提供充足空間的內(nèi)徑。
螺母116還包括防止螺母旋轉(zhuǎn)的器件。此器件包括兩個(gè)臂狀物135，其中每一個(gè)都具有安裝在臂端的滾輪136。在與各個(gè)滾輪相同的徑向位置上，設(shè)置軸向延伸的軌道137。軌道可具有開(kāi)槽管的形狀。每個(gè)滾輪136用于沿各個(gè)軌道137滾動(dòng)。當(dāng)允許螺母軸向移動(dòng)時(shí)，該布置使螺母116能牢固地支撐以防止旋轉(zhuǎn)。
因而，由于螺桿117安裝為使得在軸向上不可移動(dòng)而且螺母116借助所述布置被固定以防止旋轉(zhuǎn)，因此，螺桿117的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)迫使螺母116軸向移動(dòng)。
圖3示出處于斷開(kāi)狀態(tài)的斷路器。通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)子113沿一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)，使斷路器閉合，從而，使螺母116向上移動(dòng)并且隨之向上推動(dòng)與動(dòng)觸點(diǎn)連接的操作桿103。通過(guò)轉(zhuǎn)子113的反向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電流斷開(kāi)。
圖4示出圖3實(shí)施例部件的替代實(shí)施例。因而，此替代實(shí)施例是螺桿117旋轉(zhuǎn)而螺母116平移運(yùn)動(dòng)的類(lèi)型。螺母116分成兩個(gè)部分，即連接到操作桿103的上部116a、以及下部116b。這兩部分用某種適當(dāng)?shù)姆绞椒切D(zhuǎn)地相互連接。螺母的每個(gè)部分在它的內(nèi)側(cè)上，即在面向另一部分的一側(cè)上，具有環(huán)繞中心孔放置的切開(kāi)處或凹進(jìn)處138a、138b。在圖示情況中，各個(gè)凹進(jìn)處138a、138b為截錐形，該錐形的錐點(diǎn)指向遠(yuǎn)離所述另一部分的方向。在兩部分螺母116中，凹進(jìn)處在其之間確定腔室139。腔室139圍繞穿過(guò)螺母116的螺桿117并且填充潤(rùn)滑劑140，潤(rùn)滑劑140例如包含二硫化鉬和/或石墨顆粒的粉末或者漿糊。所述潤(rùn)滑劑具有潤(rùn)滑螺桿螺紋的功能。由于隨著電路閉合或斷開(kāi)而使螺母沿螺桿螺旋向上或向下，因此，在每次斷路器操作時(shí)可使這些螺紋得到潤(rùn)滑。
由于壁面的錐度，因此，采用強(qiáng)勁的加速，在朝著一個(gè)錐頂點(diǎn)的方向上把潤(rùn)滑劑壓緊，這可達(dá)到500m2，從而有效滲入螺紋?；顒?dòng)墊圈或墊片141也置于空腔139內(nèi)。該墊圈進(jìn)一步用于促使?jié)櫥瑒?40擠出到螺紋。
圖5是圖2實(shí)施例部件的放大剖視圖，即螺桿17和螺母16相互共同作用的螺紋。這些螺紋是梯形的。螺桿螺紋面42和/或螺母螺紋面43用約10-20mμ厚的molykoteR層涂敷。在這摩擦系數(shù)為約0.05。
圖7示出一個(gè)實(shí)施例，其中，兩個(gè)電機(jī)6a、6b用以驅(qū)動(dòng)斷路器。每個(gè)電機(jī)通過(guò)各自的齒輪50a、50b驅(qū)動(dòng)輸出軸52上的齒輪51。輸出軸連接到圖2或圖3所示類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明斷路器可用于單極斷路和三極斷路。可從電容器組、電池、或從電網(wǎng)給電機(jī)供電。
圖6示出包括電氣開(kāi)關(guān)裝置部件的電氣設(shè)備。輸入導(dǎo)體200經(jīng)變壓器206和第一斷路器201連接到集電支路202。用電線(xiàn)路從集電支路202經(jīng)由各自的斷路器205延伸到各自的負(fù)荷204。每個(gè)斷路器201和205根據(jù)本發(fā)明建造。
權(quán)利要求
1. 一種電路斷路器，其包括至少一個(gè)連接到操作器件(2)的動(dòng)觸點(diǎn)(5)，所述操作器件包括至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(6)；其中，運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置(16、17；116、117)適用于把電機(jī)(6)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成用于移動(dòng)所述動(dòng)觸點(diǎn)(5)的平移運(yùn)動(dòng)；其中，運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置(16、17；116、117)包括具有一般為圓柱的外表面且有至少一條螺旋狀螺紋的第一主體(17；117)，和具有一般為圓柱的孔且有至少一條螺旋狀螺紋的第二主體(16；116)，其中，第一和第二主體的螺紋相互嚙合共同作用；并且其中斷路器的特征在于各個(gè)主體(16、17；116、117)的螺紋具有多個(gè)起點(diǎn)。
2. 如權(quán)利要求1所述的電路斷路器，其特征在于第一主體是螺桿(17；117)而第二主體是螺母(16；116)，其中，螺桿具有比螺母更長(zhǎng)的軸向長(zhǎng)度。
3. 如權(quán)利要求2所述的電路斷路器，其特征在于螺母(16)非旋轉(zhuǎn)地連接到電機(jī)轉(zhuǎn)子(13)，并且螺桿(17)非旋轉(zhuǎn)地連接到動(dòng)觸點(diǎn)(5)。
4. 如權(quán)利要求2所述的電路斷路器，其特征在于螺桿(117)非旋轉(zhuǎn)地連接到電機(jī)轉(zhuǎn)子(113)，并且螺母(116)非旋轉(zhuǎn)地連接到動(dòng)觸點(diǎn)(5)。
5. 如權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的電路斷路器，其特征在于螺母(16；116)為球狀螺母。
6. 如權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的電路斷路器，其特征在于至少一個(gè)所述主體(16、17；116、117)的螺紋用具有減少磨損和/或減少摩擦性質(zhì)的涂層(42、43)涂敷。
7. 如權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的電路斷路器，其特征在于螺母(16；116)包括腔室(139)，該腔室朝著螺桿(117)的螺紋面敞開(kāi)并且容納有潤(rùn)滑劑。
8. 如權(quán)利要求7所述的電路斷路器，其特征在于腔室(139)的徑向尺寸在朝著腔室(139)軸向的一端或兩端的方向上減少。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的電路斷路器，其特征在于潤(rùn)滑劑(140)為粉末狀或糊狀。
10.如權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的電路斷路器，其特征在于潤(rùn)滑劑(140)包含二硫化鉬顆粒和/或石墨。
11.如權(quán)利要求7-10中任一項(xiàng)所述的電路斷路器，其特征在于活動(dòng)墊片或墊圈(141)放置在腔室(140)內(nèi)。
12.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的電路斷路器，其特征在于各個(gè)主體(16、17；116、117)的螺紋導(dǎo)程至少等于10mm/轉(zhuǎn)，優(yōu)選為30mm/轉(zhuǎn)。
13.如權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的電路斷路器，其特征在于螺紋為梯形形狀。
14.如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的電路斷路器，其特征在于斷路器操作裝置包括多個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(6a、6b)。
15.一種包括至少一個(gè)電路斷路器(201、205)的電氣設(shè)備(200-205)，其中特征在于至少一個(gè)電路斷路器(201、205)是權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所限定類(lèi)型的電路斷路器。
16.一種如權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述斷路器的用途，用于斷開(kāi)電流的目的。
17.一種斷開(kāi)電流的方法，其中特征在于借助在權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所限定的電路斷路器來(lái)斷開(kāi)電流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括至少一個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)的電路斷路器。此觸點(diǎn)連接到包括電機(jī)(6)的操作裝置。設(shè)置運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置(16、17)，用于把電機(jī)(6)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成動(dòng)觸點(diǎn)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的平移運(yùn)動(dòng)。目的是提供一種改進(jìn)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置。根據(jù)本發(fā)明，運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置包括第一主體，如螺桿(17)，和第二主體，如螺母(16)。螺桿(17)和螺母(16)的螺紋相互嚙合共同作用。本發(fā)明還涉及一種裝備有此種斷路器的電氣設(shè)備，用于斷開(kāi)電流的所述斷路器的用途，以及一種借助于本發(fā)明斷路器斷開(kāi)電流的方法。
文檔編號(hào)H01H3/26GK1398417SQ01804490
公開(kāi)日2003年2月19日 申請(qǐng)日期2001年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月3日
發(fā)明者佩－沃洛夫·瑟里森, 拉斯·赫曼森, 托馬斯·洛尼寧, 斯特芬·瓦爾登瑪森, 斯蒂格·諾斯洛姆 申請(qǐng)人:Abb股份公司