旋轉開關的製作方法

2023-11-04 12:00:52

專利名稱：旋轉開關的製作方法
技術領域：
本發明涉及旋轉開關，尤其涉及用於阻斷電流的雙極(或多極)雙斷旋轉開關。
背景技術：
具有任何適宜數目的極的雙斷旋轉開關作為斷連開關或卸載開關是公知的並且通常包括橋接組件，該橋接組件可旋轉以在其相對端與固定觸頭或母線直接物理接觸。·發明內容
本發明提供了一種改進的旋轉開關，該旋轉開關包括第一和第二極，每個極都包括可旋轉橋接組件和一對具有至少一個主要觸頭的固定母線，其中該旋轉開關適於使得流過所述第一極的電流的方向與流過所述第二極的電流的方向相反，從而在所述第一極中建立的電弧被偏轉遠離在所述第二極中建立的電弧。
當(例如，作為卸載開關)應用於設計成具有低L/R時間常數並且高功率密度是主要目標的dc配電系統時，該旋轉開關特別有用。然而，該旋轉開關實現的高電弧電壓在中斷具有顯著L/R時間常數的dc和ac電路時也將是有效的。
優選具有任何合適的構造的旋轉致動器用於在閉合位置和斷開位置之間旋轉所述可旋轉橋接組件。在閉合位置，每個可旋轉橋接組件的相對端與相關聯固定母線直接物理接觸，使得電流可以通過所述可旋轉橋接組件在母線之間流動。在斷開位置，所述可旋轉橋接組件的相對端與相關聯的母線間隔開。優選旋轉致動器能夠在兩個方向上旋轉所述可旋轉橋接組件(即，在第一方向上，從閉合位置向著斷開位置移動以斷開該旋轉開關，以及在相反的第二方向上從斷開位置向著閉合位置移動以閉合該旋轉開關)。例如，該旋轉致動器可以在任何穩壓器或諸如電子控制單元的控制裝置的控制下旋轉所述可旋轉橋接組件。 像在其它常規的旋轉開關中一樣，可以在旋轉致動器和可旋轉橋接組件之間插入彈簧制動器或者其它速動旋轉傳動耦合機制，以便在主要接觸「形成」和「斷開」時間使可旋轉橋接組件的旋轉速度最大化。
所述可旋轉橋接組件優選適於一前一後地旋轉，並且由此可以通過同一旋轉致動器旋轉。實際上，該可旋轉橋接組件可以安裝到公共傳動軸使得每個極各自的觸頭系統與公共旋轉致動器同相。
每個極的所述可旋轉橋接組件和固定母線優選在軸向上間隔開以避免極間任何可能的飛弧。
每個極的可旋轉橋接組件和固定母線之間的完全形成電弧在相應弧觸頭物理分開時開始。所產生的磁通量與流過每個極的電流迴路之間的相互作用產生將每個電弧偏轉遠離該電流迴路的中心的徑向排斥力。這增強了電弧長度並且在該過程中增加了電弧電壓。這也引起每個極的可旋轉橋接組件向著斷開位置加速遠離相關母線。這增加了相應弧觸頭之間的分離，該分離進一步使電弧長度增加。
流過兩個極的電流迴路方向相反。這可以通過將固定母線適當地連接到外部電路實現。所述電流迴路可以相互耦合，並且如果電流流動方向相反，所產生的磁通量將與電流迴路相互作用使得在電流迴路之間產生排斥力。這導致兩個極的觸頭系統中的電弧彼此排斥，由此減少了極間飛弧的風險。
優選整個旋轉開關浸沒在液體電解質中。容易理解，術語「液體電解質」不僅僅意圖覆蓋特別如此銷售的專賣液體，也意圖覆蓋具有足夠的介電耐受性的任何液體。它可以包括去離子化水、FLU0RINERT和其它等效全氟化碳流體、礦物變壓器油、矽酮變壓器油、合成油和酯、二氯甲烷等。特別優選的冷卻劑流體是專賣的變壓器絕緣流體，諸如MIDEL及其等效物。該液體電解質改善了旋轉開關的冷卻以及電弧電壓的產生，這在下文中更詳細地描述。該液體電解質可以是靜止的，或者在一些設置中，可以流過所述旋轉開關。
在一個優選的構造中，所述可旋轉橋接組件具有相對的端，每一端都包括弧觸頭。 每個所述固定母線都具有至少一個主要觸頭以及包含弧觸頭的接觸臂。於是所述可旋轉橋接組件能夠在閉合位置和斷開位置之間旋轉，在所述閉合位置，每個可旋轉橋接組件的相對端與相關聯母線的接觸臂和主要觸頭直接物理接觸，在所述斷開位置，可旋轉橋接組件的相對端與相關聯母線的接觸臂和主要觸頭間隔開。在斷開位置和閉合位置之間，所述可旋轉橋接組件將採取中間位置，在該中間位置，所述可旋轉橋接組件的相對端上的弧觸頭與相關聯母線的接觸臂上的弧觸頭直接物理接觸，但是與所述主要觸頭不再有任何直接物理接觸。
每個固定母線的接觸臂優選形成為該母線的整體部分，並且形狀和尺寸適於允許相關聯可旋轉橋接組件在閉合位置和斷開位置之間旋轉時與它滑動接觸地移動經過它。
每個極的固定母線的主要觸頭優選包括至少一個彈性接觸組件，該彈性接觸組 件在相關聯可旋轉橋接組件處於閉合位置時與該可旋轉橋接組件的相應端滑動接觸。所述主要觸頭代表當相關聯可旋轉橋接組件處於閉合位置時每個極的固定母線與該可旋轉橋接組件的相對端之間的電流的主要流動路徑。
每個極的固定母線可以包括多個主要觸頭。因此，重要的是要注意，當相關聯可旋轉橋接組件處於中間位置時，其優選與母線的所有主要觸頭間隔開，使得母線和該可旋轉橋接組件的相對端之間的電流流動路徑僅存在於仍然彼此直接物理接觸的相應弧觸頭之間。當特定母線採用多個主要觸頭時，它們優選在該母線和相關聯可旋轉橋接組件的該相應端之間形成一組並聯連接的電路。因此，該旋轉開關的不間斷電流額定值受並聯連接的電路之間的電流共享程度影響，並且有利的是觸頭磨損、腐蝕程度和所得到的接觸電阻能夠儘可能地一致。此外，該旋轉開關的「形成」(閉合)和「斷開」(斷路)電流額定值受任何對應的連續的「形成」和「斷開」行為影響。為此，每個極的可旋轉橋接組件優選具有允許所有並聯連接的電路近似同步的「形成」和「斷開」的形狀。在技術實踐允許的情況下使每一個極的可旋轉橋接組件的旋轉速度儘可能快，以使與任何不同步相關聯的佔用時間最少。 應當注意，各個弧觸頭在它們各自的「形成」和「斷開」時間也用作與所述主要觸頭平行的電路。當在使用中發生了弧觸頭磨損和腐蝕並且由此弧觸頭電阻增加時，這種同步特徵特別有益。這是因為弧觸頭電阻直接影響各個主要觸頭所經歷的「形成」和「斷開」電流。
由每一個極的可旋轉橋接組件和主要觸頭形成的觸頭系統得益於滑動或「摩擦」 接觸動作，並且可以在所述主要觸頭中採用顯著的接觸壓力以確保在相對移動期間配對的接觸表面被清理乾淨。此外，當採用並聯連接的弧觸頭時，這些配對的接觸表面不遭受極端的電腐蝕。這兩個因素導致當處於閉合位置時所述旋轉開關具有低的接觸電阻和所得到的電壓降。
該旋轉開關優選是雙極(或多極)雙斷旋轉開關。


圖1是根據本發明的雙極雙斷旋轉開關的俯視圖2是圖1的旋轉開關的側視圖3是圖1的旋轉開關的端視圖4是圖1的旋轉開關的示意圖5是處於閉合位置的圖1的旋轉開關的俯視圖6是圖5的旋轉開關的示意圖7是圖1處於部分斷開位置的圖1的旋轉開關的俯視圖8是圖7的旋轉開關的示意圖9是處於閉合位置且示出了一個極中的電流迴路的圖1的旋轉開關的俯視圖10是處於中間(形成電弧前)位置且示出了一個極中的電流迴路的圖1的旋轉 開關的俯視圖11是處於部分斷開(形成電弧)位置並且示出一個極中的電流迴路的圖1的旋轉開關的俯視圖12是處於部分斷開(形成電弧)位置且示出了兩個極中的電流迴路的圖1的旋轉開關的俯視圖13是處於部分斷開(形成電弧)位置且示出了兩個極中的電流迴路的圖1的旋轉開關的端視圖；以及
圖14是示出圖1的旋轉開關如何能夠集成到外部電路中用於電壓源和負載之間的單向dc電流的示意圖。
具體實施方式
現在將參考圖1-3描述雙極雙斷旋轉開關的基本構造。具有三個極的旋轉開關可以用於三相ac電路中，本發明包含具有這種構造的旋轉開關。
圖1-3的旋轉開關意圖用於諸如dc配電架構的外部電路並且提供及其緊湊和可靠的開關設備的卸載開關。在外部電路去電時，該旋轉開關也可以用作卸載斷路器。例如， dc配電架構可以形成船舶動力裝置和推進配電系統或諸如風輪機或水下輪機的可再生能源設備的傳輸系統的一部分。在其它裝置(例如，外部電子裝置和/或折返式特徵的應用) 將電流和預期開路電壓減小到可接受水平之後，旋轉開關通常將斷開。例如，在電流和預期開路電壓已經分別減小到〈20A和〈50V之後，旋轉開關可以斷開。一旦旋轉開關中斷了電路，則預期電流和電壓可以通過其它裝置增加。優選地，在斷開和閉合旋轉開關之間允許有足夠的時間進行電弧熄滅。
這種旋轉開關能夠容易地在閉合時承載3kA，在斷開時承受300kV。所述旋轉開關的主要優點是其固有的通過液體電解質分離電弧以及因此在正斷開階段、斷開不久階段以及隨後的斷開階段期間減少極間飛弧。該旋轉開關也具有固有的高電弧電壓以及快速和完整的電弧延伸性能，這是由於電荷和觸頭系統之間的電磁排斥另外加以液體電解質的冷卻效應。
該旋轉開關包括在軸向上彼此間隔開的正極2和負極4，這在圖2和3中最清楚地不出。圖1是正極2的俯視圖，但是應當理解負極4正好具有相同的構造。
每個極2、4都包括在同一平面上間隔開的第一和第二固定母線。更具體而言，正極2包括第一和第二固定母線6a、6b，負極4包括第一和第二固定母線8a、8b。每條母線大致為L形。每條母線的第一部分10限定了電流迴路的入口或出口點，第二部分12限定了接觸臂，所述接觸臂的形狀和尺寸適合於在所述旋轉開關處於閉合位置時與所述可旋轉橋接組件(·見下文)的端部直接物理接觸。
每條母線的第一部分10可以連接到外部dc電路(外部電路)，如圖14示意性地示出並且在下文中更詳細地描述。與外部dc電路的連接可以通過任何合適的裝置實現，例如具有允許螺栓接合適於適應幾何容差的有槽孔的固定母線。或者可以採用層壓銅箔的或多股導線構造的柔性連接部件。外部母線連接可以使用絕緣套管或模製母線密封形成，其中所述連接必須穿過含有所述液體電解質的貯液器的壁，所述旋轉開關浸沒在所述液體電解質中。
每條母線的第二部分或接觸臂12略微有角度(B卩，它的自由端比它與所述第一部分10的接合處更厚)或者具有其它形式的輪廓，使得當可旋轉橋接組件24移動經過所述接觸臂時有足夠的空隙來容納可旋轉橋接組件24的相對端，可旋轉橋接組件24移動經過所述接觸臂時的首要要求是當觸頭14正與相關極的可旋轉橋接組件24 「形成」或「斷開」接觸時，對應的弧觸頭28、30應當在中間位置滑動接觸。
如圖3中最清楚地示出，每條固定母線都包括具有一對彈性接觸組件(卡規)16的觸頭14，這對彈性接觸組件16在軸向上被隔離物18間隔開並且被板簧20向內偏壓。接觸組件16的端部22設計成與可旋轉橋接組件24滑動接觸，並且可以由鍍銀或包銀的銅或者銅鎢合金製成以便提供對滑動接觸磨損和腐蝕的耐受性。這又在旋轉開關的整個工作壽命期間提供了低且穩定的接觸電阻。儘管通常優選每個觸頭14包括一對接觸組件16，但是容易理解也可以使用單個接觸組件。每條固定母線也可以包括多個在同一位置的觸頭(每個觸頭具有一個或兩個彈性接觸組件)，這些觸頭可以並聯連接在一起以允許實現旋轉開關的期望熱極限電流額定值。
通過螺栓接合將組裝形成觸頭14的部件固定到固定母線6a、6b中的每一條的第一部分10。每個觸頭14的固定端處的間隙孔在圖1中示出，並且這些可以包括使用在它們被固定到固定母線時保持觸頭的精確對準的組裝夾具或其它組裝方法。
為了提高圖3的清晰度，省略了傳動軸26的部分以及第二固定母線6b、8b。
每個極2、4也包括可旋轉橋接組件(移動葉片)24。可旋轉橋接組件24以在可旋轉橋接組件和公共旋轉致動器之間提供電絕緣的方式安裝到傳動軸26，並且通過所述公共旋轉致動器(未不出)一前一後地機械旋轉使得它們一直與它們各自的固定母線保持相同的物理關係。可旋轉橋接組件24可以在閉合位置和斷開位置之間旋轉。
可旋轉橋接組件24在可旋轉橋接組件處於閉合位置時面對相關母線的第一部分 10的邊緣處包括一對凹口 24a、24b。凹口 24a、24b設計成允許在每條固定母線包括多個觸頭14的情況下所有並聯連接的電路近似同步地「形成」和「斷開」。
所述母線和可旋轉橋接組件24通常由銅製成。所述母線可以用防腐金屬電鍍，並且所述可旋轉橋接組件可以是鍍銀的以便提供低且穩定的接觸電阻。
在圖4中示意性地示出了所述雙極雙斷旋轉開關的固定母線和可旋轉橋接組件 24的一般布置。
當可旋轉橋接組件24處於閉合位置時，每個可旋轉橋接組件24的相對端與相應固定母線的弧觸頭28直接物理接觸，也與相應觸頭14的彈性接觸組件16直接物理接觸。 這在圖5和6中示出。
當可旋轉橋接組件24處於斷開位置時，每個可旋轉橋接組件的相對端不再與相應固定母線的弧觸頭28或不再與相應觸頭14的彈性接觸組件16直接物理接觸。這在圖 7和8中示出。當旋轉開關完全斷開時，可旋轉橋接組件24將通常經歷從其閉合位置開始的基本90度的旋轉。然而，本文中對「斷開位置」的任何提及並不必然意味著完全斷開位置，而是包括可旋轉橋接組件和相應固定母線之間沒有直接物理接觸的任何位置。
也存在中間位置(或形成電弧前)位置，在該位置處每個可旋轉橋接組件24的相對端與相應固定母線的弧觸頭直接物理接觸但是不與相應觸頭14的彈性接觸組件16直接接觸。
每個可旋轉橋接組件24的相對端包括設計成在可旋轉橋接組件處於中間位置時與相應固定母線的弧觸頭28直接接觸的弧觸頭30。固定母線的弧觸頭28和可旋轉橋接組件的弧觸頭30位於當旋轉開關從閉合位置移動到斷開位置時可能預期有形成電弧的那些末端。通過使用適當的犧牲弧組件或消弧角可以使弧觸頭的腐蝕最小化。
可以通過將可旋轉橋接組件24從斷開位置旋轉到閉合位置來閉合旋轉開關。這可以通過公共旋轉致動器(未示出)實現，所述公共旋轉致動器適於在第一方向上旋轉傳動軸26以將可旋轉橋接組件24從閉合位置移動到斷開位置，以及在第二方向上旋轉傳動軸 26以將可旋轉橋接組件從斷開位置旋轉到閉合位置。當旋轉開關移動到閉合位置時，每個可旋轉橋接組件24的相對端32、34與彈性接觸組件16的端部22接觸並且可能逆著板簧 20的向內偏壓將接觸組件略微推分開。(容易理解，當可旋轉橋接組件24從閉合位置移向斷開位置時，與每個可旋轉橋接組件24的相應端的滑動接觸消失，接觸組件16可能在板簧 20的向內偏壓下略微向著彼此移動)
當旋轉開關閉合時，在觸頭14與可旋轉橋接組件24接觸之前，對應的弧觸頭28、 30將彼此接觸。因此，在具有高浪湧電流的一些應用中，例如在電容系統中，在弧觸頭28、 30之間可能發生形成電弧。在旋轉開關的閉合過程中，目標是任何浪湧電流和相關的形成電弧減弱而弧觸頭28、30彼此緊緊靠近。
現在將參考圖9更詳細地描述當旋轉開關閉合時dc電流的流動路徑。當旋轉開關閉合時，可旋轉橋接組件24處於閉合位置並且dc電流可以在正極2的母線6a、6b之間流動，如箭頭所指示。更具體而言，在正極2的情況下，dc電流可以從限定電流迴路的入口點的母線6b 的第一部分IOb流入觸頭14b。在觸頭14b內，dc電流沿著接觸組件16通過與可旋轉橋接組件24的第一端32滑動接觸的接觸組件的端部22流入該第一端32。dc電流沿著可旋轉橋接組件24通過與可旋轉橋接組件的第二端34滑動接觸的接觸組件16的端部22流入觸頭14a。最後，dc電流從觸頭14a流到限定該電流迴路的出口點的母線6a 的第一部分10a。實際上，一些dc電流也可以直接在母線的接觸臂12a、12b與可旋轉組件24之間流動，但該dc電流將遠小於流過相應觸頭14a、14b的dc電流，這是因為固定母線和可旋轉橋接組件之間的接觸電阻相對高。在負極4的母線8a、8b之間有類似的電流迴路， 但是電流的方向是相反的，這在下面更詳細地描述。
現在將參考圖10更詳細地描述當旋轉開關處於中間(或形成電弧前)位置時的dc 電流流動路徑。當旋轉開關處於中間位置時，觸頭14a、14b與可旋轉橋接組件24之間不再有任何直接物理接觸。然而，dc電流將繼續如箭頭所指示在正極2的母線6a、6b之間流動。更具體地，在正極2的情況下，dc電流可以沿著接觸臂12b從限定電流迴路的入口點的母線6b的第一部分IOb流到固定弧觸頭28b，然後經過弧觸頭28b和移動弧觸頭30b之間的滑動接觸電阻進入弧觸頭30b，隨後進入可旋轉橋接組件24的第一端32。(容易理解，當旋轉開關處於中間位置時，弧觸頭28、30在可旋轉橋接組件24的相對端處直接物理接觸。) 該dc電流沿可旋轉橋接組件24通過固定的弧觸頭28a和移動的弧觸頭30a之間的滑動接觸電阻進入接觸臂12a。最後，該dc電流沿著接觸臂12a流到限定該電流迴路的出口點的母線6a的第一部分10a。母線6a、6b之間的dc電流的流動由旋轉開關所控制的外部電路決定，並且如果弧觸頭28a、30a、28b和30b不是嚴重磨損，28a和30a這對弧觸頭以及28b 和30b這對弧觸頭仍然彼此直接物理接觸時28a和30a這對弧觸頭之間的電壓降和28b和 30b這對弧觸頭之間的電壓降對外部電路中的電路的影響極小。在負極4的母線8a、8b之間有類似的電流迴路，但是電流的方向相反，這在下文中更詳細地描述。
現在將參考圖11更詳細地描述當旋轉開關處於部分斷開(或形成電弧)位置時dc 電流的流動路徑。當旋轉開關處於部分斷開位置時，在觸頭14a、14b和可旋轉橋接組件24 之間不再有任何直接物理接觸。每條母線6a、6b的接觸部分12a、12b與可旋轉橋接組件24 的端部之間(或者，更具體地，在28a、30a這對弧觸頭之間以及28b、30b這對弧觸頭之間)也沒有任何直接物理接觸。然而，dc電流將繼續在 正極2的母線6a、6b之間流動，如箭頭所指示。更具體地，在正極2的情況下，dc電流可以從限定電流迴路的入口點的母線6b的第一部分IOb沿著接觸臂12b到達弧觸頭28b。該dc電流作為電弧從固定弧觸頭28b流到可旋轉橋接組件24的第一端32上的弧觸頭30b。該dc電流沿著可旋轉橋接組件24流到可旋轉橋接組件24的第二端34上的弧觸頭30a。該dc作為電弧從弧觸頭30a流到母線6a 的接觸臂12a上固定弧觸頭28b。最後,該dc電流沿著接觸臂12a流到限定電流迴路的出口點的母線6a的第一部分10a。dc電流在母線6a、6b之間的流動現在僅部分地由旋轉開關所控制的外部電路決定，並且隨著弧觸頭28a、30a、28b和30b的電弧長度隨著這些弧觸頭的分離而增加，dc電流在母線6a、6b之間的流動越來越多地由在面對的28a和30a這對弧觸頭以及28b和30b這對弧觸頭之間形成的弧電壓決定。在負極4的母線8a、8b之間有類似的電路迴路，但是電流方向相反，這在下文中更詳細地描述。
對於正電極2，電流迴路的入口點IOa和出口點IOb由母線6a、6b的相對靠近地間隔開的相鄰的端部以及與外部電路的對應母線連接限定。它們對母線6a的弧觸頭28a與可旋轉橋接組件24的弧觸頭30a之間以及母線6b的弧觸頭28b與可旋轉橋接組件24的弧觸頭30b之間的形成電弧區域(圖11-13中標記為「形成電弧」)中的磁通量密度貢獻極小。這意味著每個形成電弧區中的磁通量密度主要是在包括母線6a、6b、弧觸頭28a、28b和 30a、30b、形成電弧區域和可旋轉橋接組件24的局部電流迴路中流動的dc電流產生的磁通量密度。該磁通量密度與電弧中的dc電流相互作用從而產生徑向排斥力，由於電弧內相對低的質量以及圍繞電弧的液體電解質的性質，該排斥力將每個電弧偏轉遠離電流迴路的中心。這使電弧變長並且增加了該過程中的電弧電壓。相同的電磁行為引起可旋轉橋接組件 24的相對端32、34被固定母線6a、6b排斥，由此幫助旋轉致動器將可旋轉橋接組件向著完全斷開位置移動並且仍然進一步增加電弧長度和電弧電壓。電弧電壓將迅速變得足以中斷 dc電路中的電流。旋轉開關的電流中斷性能因此得到改善，並且旋轉開關可以製作地在物理上更小並且更緊湊。因此，旋轉開關可以具有非常高的功率密度(伏特X安培/尺寸)。
整個旋轉開關浸沒在諸如MIDEL的液體電解質中。更具體地，旋轉開關可以位於包括一些形式的減壓系統、電解質監測儀器和其它相關控制系統的液體電解質罐或容器 (未示出)中，該減壓系統用於適應旋轉開關的斷開產生的壓力波。一串旋轉開關可以位於同一罐中，插入的絕緣壘用於使相鄰旋轉開關之間飛弧的風險最小化。
旋轉開關浸沒在液體電解質中增強了金屬導體的冷卻，更特別地，增強了電弧的冷卻、消除電離和消弧性能。
參考圖12和13進一步解釋當旋轉開關處於部分斷開(或形成電弧)位置時在兩個極2、4中dc電流的流動路徑。為了提高圖13的清晰度，省略了傳動軸26以及第二固定母線 6b、8b。
可以看出，對於正極2，dc電流如上所述並且如實箭頭所示從第二母線6b到第一母線6a。然而，對於負極4，dc電流從第一母線8a到第二母線8b，如虛箭頭所示。因此，兩個極中的dc電流在平行的平面中在相反的方向上流動。磁通量密度和在電流迴路中流動的dc電流之間的電磁相互作用產生了平行於旋轉開關的旋轉軸的排斥力，該排斥力偏轉正電極2和負電極4的各自的形成電弧區域中的電弧使它們彼此遠離。該偏轉與否則可能導致電極2、4之間飛弧的靜電吸引相反。
沒有實際的原因使得對於正極2，dc電流不能從第一母線6a到第二母線6b，以及使得對於負極4，dc電流不能從 第二母線8b到第一母線8a。極2、4中的dc電流的方向將取決於母線如何連接到外部電路。
所有電流迴路在極2、4之間相互耦合，並且如果軸向排斥力要提供有效的有益效果，則它們必須分開足夠的距離。如果要避免飛弧，由於靜電原因，在任何情況下都需要一定程度的分離。
圖14示出了用於電壓源V和負載L之間的單向電流的dc電路。在該電路中由四個分開的開關代表所述雙極雙斷旋轉開關。容易理解，開關A和B —般對應於正極2的母線6a、6b，開關C和D —般對應於負極4的母線8a、8b。當公共旋轉致動器(未示出)旋轉可旋轉橋接組件24時，所有四個開關將同時斷開並且中斷在dc電路的每個臂中流動的dc電流。實際上，對於圖14所示類型的dc電路，旋轉開關僅需要具有一個極(即，開關A和B，或開關C和D)，使得僅在該dc電路的一個臂中中斷電流，但是由於四個弧電壓的總和，具有兩個極提供了更好的性能。具有適當構造的旋轉開關也可以用於雙向電流或ac工作。
權利要求
1.一種旋轉開關，包括第一極和第二極(2，4)，每個極都包括可旋轉橋接組件(24)和一對具有至少一個主要觸頭(14)的固定母線(6a，6b ;8a，8b)，其中該旋轉開關適於使得流過所述第一極(2)的電流的方向與流過所述第二極(4)的電流的方向相反，從而在所述第一極(2)中建立的電弧被偏轉遠離在所述第二極(4)中建立的電弧。
2.根據權利要求1的旋轉開關，還包括用於在斷開位置和閉合位置之間旋轉所述可旋轉橋接組件(24)的旋轉致動器。
3.根據權利要求2的旋轉開關，其中所述可旋轉橋接組件(24)適於一前一後地旋轉。
4.根據權利要求2或權利要求3的旋轉開關，其中所述可旋轉橋接組件(24)安裝到公共傳動軸(26)。
5.根據前述權利要求任何之一的旋轉開關，其中在所述第一極(2)的所述可旋轉橋接組件(24)和相關聯的固定母線(6a，6b)之間建立的電弧被偏轉遠離在所述第二極(4)的所述可旋轉橋接組件(24)和相關聯的固定母線(8a，8b)之間建立的電弧。
6.根據前述權利要求任何之一的旋轉開關，其中所述可旋轉橋接組件(24)具有相對的端(32，34)，每一端都包括弧觸頭(30)。
7.根據權利要求6的旋轉開關，其中每個固定母線(6a，6b;8a，8b)都包括具有弧觸頭(28)的接觸臂(12)。
8.根據權利要求7的旋轉開關，其中在第一極(2)中在所述可旋轉橋接組件(24)的弧觸頭(30 )與相關聯的固定母線(6a，6b )的接觸臂(12a，12b )的弧觸頭(28a，28b )之間建立的電弧，被偏轉遠離在第二極(4)中在所述可旋轉橋接組件(24)的弧觸頭與相關聯的固定母線(8a，8b )的接觸臂的弧觸頭之間建立的電弧。
9.根據前述權利要求任何之一的旋轉開關，其中所產生的磁通量與流過每個極(2，4)的電流迴路之間的相互作用產生徑向排斥力，該徑向排斥力將在所述第一極(2)的可旋轉橋接組件(24)與相關聯的固定母線(6a，6b)之間建立的電弧偏轉遠離流過所述第一極(2)的電流迴路的中心，以加速所述可旋轉橋接組件(24)向著斷開位置遠離相關聯的固定母線(6a,6b)ο
10.根據權利要求9的旋轉開關，其中所產生的磁通量與流過每個極(2，4)的電流迴路之間的相互作用產生徑向排斥力，該徑向排斥力將在所述第二極(4)的可旋轉橋接組件(24)與相關聯的固定母線(8a，8b)之間建立的電弧偏轉遠離流過所述第二極(4)的電流迴路的中心，以加速所述可旋轉橋接組件(24)向著斷開位置遠離相關聯的固定母線(8a，8b) ο
11.根據前述權利要求任何之一的旋轉開關，浸沒在液體電解質中。
12.根據前述權利要求任何之一的旋轉開關，是雙極雙斷旋轉開關。
13.一種使用前述權利要求任何之一的旋轉開關中斷電路中的電流的方法，該方法包括如下步驟保持所述可旋轉橋接組件(24)處於閉合位置使得電流在所述第一極(2)的相關固定母線(6a，6b)與所述第二極(4)的相關固定母線(8a，8b)之間流動；以及當要中斷電流時，通過向著斷開位置旋轉所述可旋轉橋接組件(24)斷開所述旋轉開關。
14.根據權利要求13的方法，還包括如下步驟在斷開所述旋轉開關之前將電路中的電流減小到可接受的水平。
15.根據權利要求13或權利要求14的方法，還包括如下步驟一旦電流已中斷，就通過向著閉合位置旋轉所述可旋轉橋接組件(24)閉合所述旋轉開關。
全文摘要
一種改進的旋轉開關(例如雙極雙斷開關)包括第一極和第二極(2,4)。每個極都包括可旋轉橋接組件(24)和一對固定母線(6a,6b;8a,8b)。每條母線都具有至少一個主要觸頭(14)並且也可以包括具有弧觸頭(28)的接觸臂(12)。該旋轉開關適於使得流過所述第一極(2)的電流的方向與流過所述第二極(4)的電流的方向相反。由此，在所述第一極(2)中建立的電弧被偏轉遠離在所述第二極(4)中建立的電弧。
文檔編號H01H9/00GK103026440SQ201180013299
公開日2013年4月3日 申請日期2011年3月1日 優先權日2010年3月10日
發明者艾倫·戴維·克蘭 申請人:Ge能源能量變換技術有限公司