帶有吹弧裝置的電氣安裝開關裝置的製作方法

2023-09-10 19:27:05

專利名稱：帶有吹弧裝置的電氣安裝開關裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1上位概念中所述的帶有吹弧裝 置的電氣安裝開關裝置。本發明可應用在線路保護開關和電動機保護 開關上。
背景技術：
這種電氣安裝開關裝置包括由兩個半殼組成的殼體，該殼體帶 有用於實現與母線匯流排或導線電連接的連接裝置。
這種電氣安裝開關裝置經常是起機械作用的線路保護開關，這 些保護開關用於在幹擾情況下，將載有高值過電流的電氣導線與供電 網絡斷開。為此，通常在電弧預燃室中設有固定觸點構件和活動觸點 構件，這些觸點構件與相應的接線端子連接。當斷開觸點時，即將活 動觸點構件移離固定觸點構件時，便產生斷路電弧，這一電弧在為此 設置的滅弧裝置中被熄滅。生成的電弧從觸點斷開處轉向至電弧引導 軌，以便緊接著在也被稱為滅弧室的滅弧疊板中受到分割。在那裡會 產生用於限制電流的巨大電弧電壓，從而消除電弧。
在DE 102 42 310 Al中公開了一種用於電氣安裝開關裝置的滅 弧裝置。該滅弧裝置包括一個滅弧室(在該滅弧室內，在分斷操作時， 在固定觸點構件與活動觸點構件之間產生電弧)和具有多個滅弧板組 成的滅弧疊板，電弧通過電弧引導軌被導入這一疊板裡。
為了提高電氣安裝開關裝置的開關容量，已提出了各種不同的 措施，來加速開關電弧進入滅弧裝置的進程。配置有此類提升開關容 量的裝置也被稱為大容量開關裝置。
在DE 195 18 049 Al中公開了此類配置有預燃室和與之相鄰設 置的滅弧裝置的電氣安裝開關裝置。滅弧作用是通過AC吹弧裝置來 支持，該吹弧裝置藉助鐵板產生所謂的吹弧磁場，該磁場是通過與電弧的磁性交互作用來加速電弧向滅弧裝置的運動。鐵板可安裝在預燃 室的腔室區域的一側上。
在其他的此類電氣安裝開關裝置中設有包括兩個在側向上與預 燃室鄰接的的鐵板的AC吹弧裝置。此處"鐵板"這一概念是用於描 述具有鐵磁性性質的板件。這裡除了這些鐵板之外，也可採用由其他
鐵磁性材料組成的板件，或由含有鐵磁性成分的複合材料製成的板 件，或塑料注塑包封的鐵板，或者由其他具有鐵磁性性質的材料製成 的塑料注塑包封的板件。
促進在斷開觸點時產生的電弧通向滅弧裝置這一進程的磁性相 互作用只出現在AC運行模式，也就是交流運行模式下。因此，這類
電氣安裝開關裝置也被稱為AC開關裝置，或者AC大容量開關裝置。 同樣在DC電網中或在直流運行模式下，在開關操作時也會產生 電弧，該電弧應當在滅弧裝置中儘可能迅速地被除去。在直流運行模 式下增加了這樣的困難，即不會出現經過零點的情況，因此應當通過 外部產生的吹弧磁場來促進電弧進入滅弧裝置的進程。相應的適用於 直流運行模式的開關裝置在下文也稱為DC開關裝置或者DC大容量開
關裝置。就當今技術水平現狀來看，DC開關裝置大多通常使用永磁 鐵，這一磁鐵的磁場相應作用於由電弧形成的磁場，從而使電弧被引 導至滅弧裝置中。
除了吹弧裝置外，AC/DC開關裝置在構造上基本相同。但是，由 於在在已知的DC開關裝置中，用於產生DC吹弧磁場的永磁鐵安裝在 殼體的內部，因此在裝置的製造中在總裝階段一開始就必須加以區 別是配備鐵板的AC開關裝置，還是配備永磁鐵的DC開關裝置。常
常甚至需要鋪設兩條作業線，分別用於製造交流開關裝置和直流開關 裝置。
在DEIO 2005 007 282 Al中描述了 一種電氣安裝開關裝置，在 這種開關裝置中，在總裝階段的較晚時刻才須決定是要生產直流開關 裝置還是交流開關裝置。為此，在那裡，在可從外面進入的孔中嵌入 用於製造交流開關裝置的鐵板，或者用於製造直流開關裝置的永磁 鐵。不過，這裡還是必須一開始就確定這一開關裝置是用作交流幵關裝置還是直流開關裝置，事後再將一個交流開關裝置改造成直流開 關裝置是不可行的。
雖然市場所需求的此類電氣安裝開關裝置種類大多數都是交流 開關裝置，但是電氣安裝開關裝置生產廠家必須具備同時生產交流開 關裝置和直流開關裝置的供貨能力，而為直流開關裝置提前準備分開 的生產線這一舉措意味著一個不可忽略的成本因素。
本發明的任務是實現一種電氣安裝開關裝置，該開關裝置可作 為交流開關裝置進行生產製造並在需要時通過簡單且價廉的方式轉 變成直流開關裝置，而無需更換部件或者開啟殼體。

發明內容
這一任務將通過一種帶有本發明權利要求1特徵部分中所述的 特徵的電氣安裝開關裝置來實現。
根據本發明，在此類電氣安裝開關裝置中設有一個交流吹弧裝 置，它包括兩個在側向上與預燃室鄰接的鐵板，並在交流運行模式下，
通過磁性相互作用促使電弧被引導至滅弧裝置中；以及殼體壁在鐵板 區域內設有一個開口，通過這一開口能夠在裝配完成的殼體中插入永 磁鐵，以提供一種不僅在交流運行模式下，而且在直流運行模式下也 能夠促進電弧引導的交流/直流吹弧裝置。
這裡有優勢的在於，將永磁鐵插入開口之後，形成了一條磁路， 這一磁路包括作為磁芯的永磁鐵和作為軛板的平行對置的鐵板，這樣 一來，鐵板之間便形成一個吹弧磁場。
在這裡，永磁鐵並不是必須觸碰鐵板。如果永磁鐵在插入之後 位於鐵板附近，使得永磁鐵與鐵板間的空隙非常小，這就足夠了。這 時間隙的磁阻也會很小，磁場的磁力線垂直穿過鐵板並經過鐵板之間 的空間，並在那形成直流吹弧磁場。
本發明所述電氣安裝開關裝置的優點在於，永磁鐵可以在事後 從外部裝入，而無需為此開啟殼體或者更換已裝配的部件。通過事後 將永磁鐵插入可從外部進入的開口，便可以將一個交流開關裝置轉換 成一個直流開關裝置。在開關裝置生產廠家的生產線中，不必再劃分出交流生產線分 支和直流生產線分支，而是一條唯一的組裝線就足夠了。在這條唯一 的組裝線中，交流開關裝置與直流開關裝置的生產的區別在於在制 造直流開關裝置時，在生產線上作為最後一步，插入永磁鐵。交流開 關裝置的生產，則沒有上述的最後一步。直到插入永磁鐵的這一步驟 之前，交流開關裝置與直流開關裝置生產步驟都完全一致。
本發明的電氣安裝開關裝置也可以通過如下方式在用戶那裡才 轉變為直流開關裝置用戶自己將作為備用件的由廠家提供的永磁性 構件插入開口中。設備製造廠家因此只需生產並提供交流開關裝置， 這大大簡化其生產。而用戶可根據自身需要將一個交流開關裝置轉換 成直流開關裝置。
根據本發明的一種特別有利的改進方案，吹弧裝置的鐵板是由 設置在電弧預燃室區域內的包覆有塑料的鐵製預燃室板構成。在這種 實施方式中，根據本發明設計的預燃室板實現兩種功能 一是作為預 燃室板，用於限定側界並在空間上使預燃室與滅弧板裝置的吸收電弧 的開口的尺寸相適應；二是作為吹弧裝置的組成部分。
在本發明的另一種有利的實施方式中設計了與開口相接的容納 永磁鐵的導向通道，該導向通道伸向殼體內部並且帶有絕緣壁。在本 發明的一種特別有利的改進方案中，該導向通道在與開口相對的一側 上封閉。例如，這一通道可以終止於在與開口相對的殼體壁，該殼體 壁沒有開口從而以這種方式封閉了該通道。這一導向通道包圍永磁 鐵，並有助於提高永磁鐵相對於鐵板的位置穩定性。該通道的壁如此 之薄並由這樣的材料組成，以致通道壁幾乎不影響永磁鐵的磁場，如 由熱固塑料或者熱塑性塑料製成。
在永磁鐵已插入的情況下可通過一個蓋件封閉開口本身。這樣 設置的優勢在於在封閉開口之後，已使永磁鐵在開關裝置的內部中 固定在位，而無需將永磁鐵粘接。
當然這一蓋件也可以不需要，但這就要求通過其他方式在開口 中使永磁鐵固定在位，比如說通過粘接，或者基於壓配合。
本發明的其他有利的設計方案和改進方案及其其他優點可以由從屬權利要求中得到。
藉助示出本發明的實施例的附圖，詳細說明和描述本發明以及 本發明的其他有利的設計方案和改進方案。


圖1示出了本發明的電氣安裝開關裝置的側視圖2示出了打開的本發明的電氣安裝開關裝置的局部內視圖3示出了電氣安裝開關裝置的局部剖視圖4示出了帶有插入的永磁鐵的如圖3所示的局部剖視圖。
附圖標記說明.-1.殼體2.窄面3.窄面4.開關鈕5.前正面6.電弧預燃室7.滅弧裝置8.緊固面9.安裝構件11.第一個半殼
IS-第二個半殼IS.接縫14.安裝空間15.接線空間16.後正面17.寬面18.寬面19.滅弧板20.V型切口21.預燃室板22. 預燃室板
23. 塑料包覆
24. 鐵板
25. 電弧
26. 開口
27. 導向通道
28. 絕緣壁
29. 永磁鐵
30. 蓋板
31. 磁力線
32. 北極
33. 南極
34. 電弧引導軌
35. 熱雙金屬片
具體實施例方式
首先結合圖1觀察圖3。圖3中示出了的剖視圖。對於此類可裝 配在U型安裝導軌上的電氣安裝開關裝置的結構可參見在上文提到 的DE 102 42 310 Al。所述電氣安裝幵關裝置具有一個狹長的長方 六面體狀的殼體1，包括前正面5和後正面16，兩個窄面2， 3，緊 固面8以及連接窄面的寬面17， 18，該開關裝置還具有設在至少 一個窄面2， 3上用於連接母線匯流排和/或導線的連接裝置，即所謂 輸入一輸出接線； 一個用於切斷短路電流的電磁脫扣器； 一個用於切 斷過電流的熱脫扣器； 一個開關鎖； 一個設在殼體的前正面5上的開 關鈕4;至少一個開關觸點，該開關觸點包括至少一個固定觸點構件 和至少一個活動觸點構件；用於引導電弧的電弧引導軌，電弧用圓圈
25表示，該電弧從電弧預燃室6被引至限流的滅弧裝置；以及設在 殼體緊固面8上的用於將開關裝置固定在U型安裝導軌上的安裝構件 9。安裝構件9例如是一個固定凸耳，該凸耳與一個對置的活動凸耳 一起嚙合地卡在U型安裝導軌的自由臂的後面。如果設有不止一個開關觸點，當然也相應設有多個滅弧裝置包括多個電弧引導軌。
電氣安裝開關裝置(即一線路保護開關或一電動機保護開關) 具有通常由兩個半殼ll， 12組成的絕緣材料殼體1，這兩個半殼在
接縫13處接合。這兩個半殼11， 12互相疊放，使得由這兩個殼形的 半殼圍出一個安裝空間14，用於安裝電氣分斷組件，即用於電磁脫 扣器和熱脫扣器， 一個用於容納接線端子的接線空間15，以及電弧 預燃室6和一個用於容納限流的滅弧裝置7的空間。殼形半殼11， 12的分界面用接縫13來表示。
滅弧裝置7是鐵磁性滅弧板19的堆疊裝置，參見圖2，這些滅 弧板通過保持裝置彼此保持一定距離，並且它們在電弧的進入側具有 一個V型切口 20。
在電弧預燃室6的兩個寬面17， 18上這樣設置預燃室板21，22， 使得預燃室6的空間延伸與V型切口的開口幾何形狀相適應。這樣促 使電弧2 5從其換向點被引導至滅弧裝置7的進入側。
預燃室板是包覆有塑料包覆23的鐵板24。這樣的設置可謂一箭 雙鵰。第一，電弧預燃室6朝向電弧25的內側由絕緣材料製成，這 對於電弧25的引導是非常必要。第二，可以通過在電弧25 (交流電 弧)與鐵板24之間的磁性交互作用產生吹弧磁場，該吹弧磁場有助 於加快電弧25被引導至滅弧裝置7的速度。
殼體寬面18在鐵板24區域內具有開口 26。該開口 26設有一個 通向殼體內部的導向通道27。導向通道27有絕緣壁28，該絕緣壁賦 予該通道圓形的內橫截面。在相對的寬面17上，導向通道27被封閉， 在那裡，絕緣壁28在殼體寬面17上豎起。導向通道27的絕緣壁28 和半殼ll， 12都由相同的絕緣材料製成；絕緣壁可在一個注塑過程 中，在製造殼體或半殼時製成。當然它們也可以是後期置入的，並與 半殼以材料連接的方式連接。
通過開口 26在導向通道27中可以嵌入一塊圓柱形永磁鐵29。 該永磁鐵的外形尺寸與導向通道27的內徑相對應，從而使該磁鐵可 以被保持在導向通道27內。當永磁鐵29已經插入導向通道27時， 開口 26便可通過蓋板30封閉，參見圖4，永磁鐵29便不再能從導向通道27脫離並被固定在導向通道中。同時蓋板30也保護永磁鐵 29免受到幹擾性的環境影響，如灰塵或者溼氣的影響。
現參見圖4，該圖示出帶有永磁鐵29的電氣安裝開關裝置的剖 視圖。永磁鐵29和鐵板24構成了磁路。導向通道27設置得如此靠 近鐵板，以致永磁鐵29與鐵板間的空隙足夠小，以確保不會產生數 值值得一提的磁阻。磁力線31從永磁鐵29的北極32起穿越與該北 極相鄰的鐵板24和電弧預燃室6，到相對的鐵板24及到永磁鐵的南 極33。這就在電弧預燃室6中產生由永磁鐵29外部激發的吹弧磁場， 該吹弧磁場促進了電弧25的移動。可以看到，磁力線密度進而磁場 強度朝著滅弧裝置7的V型切口的方向減小。作用在電弧上的力朝著 磁場強度減弱的方向，也就是朝著滅弧裝置7的方向作用。
由此可看出本發明裝置的優點。如圖3所示，如果沒有置入永 磁鐵，那麼這一電氣安裝開關裝置就是一個交流大容量開關，因為只 在交流運行模式下產生交流電弧的情況下，才在兩個鐵板24間形成 吹弧磁場。在直流運行模式下，兩個鐵板24間不會產生吹弧磁場，
在斷開開關點時產生的直流電弧只會以"正常"的速度到達滅弧裝置 中。在直流運行模式下，如圖3所示的電氣安裝開關裝置只是一種普
通開關。
通過永磁鐵29的置入，見圖4，使得交流大容量開關變成了一 種UC(Universal Current)大容量開關(所謂通用電流大容量開關)， 該開關不僅在交流模式下，而且在直流運行模式下也可通過吹弧磁場 加速地將電弧驅趕至滅弧裝置7。另外，這一裝置無需開啟外殼，也 不必更換部件，而只需要通過開口 26將永磁鐵29插入導向通道27 並通過蓋板30將永磁鐵固定在其內即可。
圖2所示的是永磁鐵29與預燃室板21或鐵板24的互相配合關 系詳圖。可以看到，除了構成滅弧裝置的滅弧板19外，還有下部的 電弧引導軌34以及熱雙金屬片35的末端。
如圖l外部視圖所示，置於殼體內部的預燃室板24是通過虛線 標示其輪廓，這樣該視圖也使永磁鐵29與預燃室板24之間的相對位 置更為清晰。當然，永磁鐵29也可設置在預燃室板24的任何其他位置的附近，來實現本發明的功能。永磁鐵29的位置是由電氣安裝開 關裝置內部的其他元件和部件的布局來決定的，因為永磁鐵只能放置 於電氣安裝開關裝置內部的未被佔用的空閒處。
權利要求
1.電氣安裝開關裝置，特別是線路保護開關，電動機保護開關或類似裝置，該開關裝置具有一個由兩個半殼組成的殼體，該殼體帶有用於實現與母線匯流排和/或導線電連接的連接裝置；該開關裝置還具有至少一個開關觸點，在該開關觸點處，在斷開電氣觸點時在電弧預燃室內產生電弧，其中，與該預燃室相鄰地設有用於滅弧的滅弧裝置，其特徵在於設有AC交流吹弧裝置，該吹弧裝置包括兩個在側向上與預燃室鄰接的鐵板，並在交流運行模式下，通過磁性交互作用促使電弧被引導至滅弧裝置內；以及殼體壁在鐵板區域內設有一個開口，通過這一開口能夠在裝配完成的殼體插入永磁鐵，以提供一種不僅在交流運行模式下，而且在直流運行模式下也能夠促進電弧引導的AC/DC吹弧裝置。
2. 根據權利要求1所述的電氣安裝開關裝置，其特徵在於，吹 弧裝置的鐵板是由設置在電弧預燃室區域內的包覆有塑料的鐵製預 燃室板構成。
3. 根據權利要求2所述的電氣安裝開關裝置，其特徵在於，所 述開口設有永磁鐵的導向通道，該導向通道伸向殼體內部並帶有絕緣壁。
4. 根據權利要求3所述的電氣安裝開關裝置，其特徵在於，所 述導向通道在與開口相對的一側是封閉的。
5. 根據權利要求3所述的電氣安裝開關裝置，其特徵在於，所 述開口在置入永磁鐵後可通過一個蓋件封閉。
6. 根據前述權利要求中任一項所述的電氣安裝開關裝置，其特 徵在於，在將永磁鐵插入開口之後形成一條磁路，這樣在鐵板之間受永磁鐵作用而感應生成一個吹弧磁場
全文摘要
本發明涉及一種電氣安裝開關裝置，特別是用於線路保護開關，電動機保護開關或類似裝置，該開關裝置包括一個由兩個半殼組成的殼體，該殼體帶有用於與母線匯流排和/或饋電線電連接的連接裝置；還包括至少一個開關觸點，在該開關觸點處，在斷開電觸點構件時在預燃室中產生電弧，其中，與該預燃室相鄰地設有用於滅弧的滅弧裝置。設有AC吹弧裝置，該吹弧裝置包括兩個在側向與預燃室鄰接的鐵板，並在交流運行模式下，通過磁性交互作用將電弧引導至滅弧裝置內。殼體壁在鐵板區域內設有一個開口，通過這一開口能夠在裝配完成的殼體插入永磁鐵，以提供一種不僅在交流運行環境下，而且在直流運行環境下也能夠將電弧引導至滅弧裝置的AC/DC吹弧裝置。
文檔編號H01H9/30GK101315838SQ200810085748
公開日2008年12月3日 申請日期2008年3月20日 優先權日2007年5月31日
發明者伯恩哈德·舒爾茨, 安德烈·迪克吉賽爾 申請人:Abb股份有限公司