用於低壓應用的自動開關的製作方法

2023-12-02 07:28:46 2

專利名稱：用於低壓應用的自動開關的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種自動低壓開關，具體來說，涉及一種具有多種功能同時結構極其 緊湊的自動低壓開關。
背景技術：
自動低壓開關是傳統已知的電氣設備。它們通常用在電氣設備(諸如民用、工業 用或商用設備中)，在發生故障情形時，通過打開開關本身並因此切斷供電而保證對電氣設 備的保護並保證使用者的安全。所述故障情形通常為短路、過載和接地洩漏。為了針對這些故障提供保護，一個或 多個能區別通常運行情況與故障情形的保護設備一般與實際開關本身相關聯。所述保護設 備通常包括促動器，它們在具體的故障情形發生之後介入所述開關的運動機構，從而觸發 自動釋放操作以及觸頭打開操作。最常見的傳統已知保護設備是針對短路和過載提供保護的磁熱設備和針對接地 洩漏提供保護的差動設備。有時碰到的一種缺陷在於，在特定應用中，保護設備由額外的模塊構成，用於與開 關關聯，從而實現具體的保護功能。實際上，所述開關和所述保護設備位於具有預定模塊類 型寬度(⑴訊模塊等於口』 )的單獨殼體中。然後這些殼體關聯並連接，以實現所需的 保護類型。這樣導致成本升高，因為必須提供多個殼體以容納各種設備以及相關連接裝置和 結合部以實現與所述開關的操作連接，再加上安裝過程中因此帶來的相關勞動力成本。此外，即使在保護設備與開關動作部件包含在同一殼體中的情況下，該殼體通常 體積也相當龐大(例如，寬度大於兩個標準模塊)，特別是在保護兩個極的情況下。還要強 調的是，在這種情況下，傳統已知的保護設備需要專用機構來連接到釋放運動機構，因此在 項目設計階段以及製造所述開關以及與其相關的設備過程中，導致過程複雜。從上述內容可以看出，傳統已知自動開關存在一系列缺陷，對此已經提出了一些 方案，但是並不令人完全滿意。

發明內容
基於上述考慮，本發明的主要目標是提供一種自動低壓開關，所述開關能克服上 述缺陷。針對這項任務，本發明的一個目標是提供一種自動低壓開關，所述開關允許形成 多種保護功能，而且部件數目減少。本發明的另一個目標是提供一種自動低壓開關，其中所述開關的各種部件以及所 述保護設備全部包含在單一殼體中。本發明的另一個目標是提供一種自動低壓開關，特別是雙極開關，其中兩個極都 受到保護並且所述開關的各種部件以及所述保護設備包含在單一殼體中。
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本發明進一步的目標是提供一種自動低壓開關，其中所述開關的保護設備和釋放 運動機構之間的連接得以簡化。本發明的另一個目標是提供一種自動低壓開關，其中寬度尺寸儘可能狹窄。本發明進一步的目標是提供一種自動低壓開關，所述開關的部件數目減少並且容 易組裝和安裝。本發明的另一個目標是提供一種自動低壓開關，所述開關極其可靠，相對容易制 造而且具有成本優勢。所述任務以及所述目標以及以下將會更為清楚地解釋的其他目標，通過一種自動 低壓開關來實現，所述開關包括絕緣材料製成的殼體，所述殼體包含包括能往復連接和斷開的第一觸頭和第二觸頭的第一極；包括能往復連接和斷開的第三觸頭和第四觸頭的第二極；打開/閉合運動機構，所述打開/閉合運動機構可操作地連接到所述第一和第二 極，從而在所述第一和第二觸頭之間以及所述第三和第四觸頭之間實施連接/斷開動作；第一、第二和第三保護設備，所述保護設備設計成在與所述開關關聯的電氣設備 中發生對應的第一、第二或第三故障情形時，激活所述運動機構的釋放動作以及所述觸頭 的打開動作；連接裝置，所述連接裝置將所述打開/閉合運動機構可操作地連接到所述第一、 第二和第三保護設備。藉助這種結構和功能，符合本發明的開關能顯著簡化各開關部件之間的連接件和 機構的生產過程。換句話說，與傳統已知開關不同，通過單一機構，所述連接裝置能將所述 開關的保護設備與釋放運動機構連接，減少了機械部件的數量並優化了在所述殼體中佔用 的空間。


本發明進一步的特徵和優勢將從以下本發明設備優選但非排他的實施方式的描 述中更為清晰地體現出來，所述實施方式作為示例在附圖中示出，在附圖中圖1是本發明自動開關第一實施方式的透視圖；圖2是圖1所示開關的側視圖；圖3是圖1所示開關的示意性功能設計圖；圖4是圖1所示開關特定細節的第一側視圖；圖5是圖1所示開關特定細節的第二側視圖；圖6、7和8是示出本發明自動開關第一操作順序的詳細視圖；圖9和10是示出本發明自動開關第二操作順序的詳細視圖；圖11是本發明自動開關第二實施方式的透視圖；圖12是圖11所示開關的示意性功能設計圖；圖13是圖11所示開關特定細節的透視圖。
具體實施例方式參照附圖，符合本發明的自動低壓開關1，在其涉及雙極開關的最一般實施方式中，包括絕緣材料製成的殼體10，所述殼體容納第一極20和第二極30。殼體10的後部分 11適當塑形並存在用來連接DIN引導件的裝置。殼體10設計成允許通過將適當導線或匯 流條插入專用端子而進行連線。此外，殼體10的前部分構設計與圖中未示出的端蓋連接， 用來完全閉合所述開關。第一極20包括可以彼此往復連接/斷開的第一觸頭和第二觸頭21和22，而第二 極30包括可以彼此往復連接/斷開的第三和第四觸頭31和32 (在圖中未示出)。觸頭22 和32處於固定位置，而觸頭21和31可以移動，在打開位置和閉合位置之間操作，在所述打 開位置時，它們不與對應的固定觸頭連接，而在閉合位置時，它們與所述固定觸頭連接。所述開關還包括打開/閉合運動機構40，所述打開/閉合運動機構可操作地連接 到第一和第二極20、30，從而實施所述第一和第二觸頭21、22以及第三和第四觸頭31、32的 連接/斷開動作。實際上，打開/閉合運動機構40包括將由使用者控制的手柄42的運動 向所述觸頭傳遞的槓桿，以便實施打開和閉合所述開關的動作，此外，在與開關1相關的電 器設備發生故障的情況下，所述槓桿引起觸頭打開。為此，打開/閉合運動機構40優選包 括將動觸頭保持在閉合位置的的裝置和釋放所述運動機構以允許所述開關1自動打開的 裝置。根據一種實施方式，打開/閉合運動機構40包括至少一對槓桿，例如抓卡槓桿43和 釋放槓桿41，它們在彼此接合時，保持觸頭處於閉合位置。在發生故障的情況下，釋放槓桿 41通過圍繞中心418旋轉而從抓卡槓桿43脫開，釋放所述運動機構，從而允許藉助以下更 為詳述的機構來實施自動打開操作。符合本發明的開關設計成在發生第一、第二或第三故障情形之後，通過自動打開 所述開關並因此切斷電力供應而保證對電氣設備(諸如民用、工業用或商用設備)的保護 以及使用者的安全。通常，所述故障情形指的是短路、過載和接地洩漏。為此，符合本發明的自動開關1包括第一保護設備50、第二保護設備60和第三保 護設備70，它們設計成在與開關1相關的第一、第二或第三電氣設備故障情形發生之後，激 活所述打開/閉合運動機構40的釋放操作，並且激活所述觸頭21、22和31、32的打開操作。所述保護設備通常是已知的。第一保護設備50和第二保護設備60通常聯合在一 起並形成磁熱設備，所述磁熱設備包括磁性促動器(一般包括線圈、移動芯體、固定芯體、 翼板，或者更一般地說包括銷和彈簧)，所述磁性促動器提供抗短路保護；和熱促動器(一 般由雙金屬片構成)，以提供抗過流保護。第三保護設備70通常是差動促動器，提供抗接地 洩漏電流保護，並且一般由繼電器和環形芯體構成。差動保護件根據情形檢測接地洩漏電 流，作為兩個相電路電流之間的失衡量，或者相電路與中性線之間的失衡量。符合本發明的自動開關1還包括連接裝置80，所述連接裝置可操作地將打開/閉 合運動機構40連接到所述第一保護設備50、第二保護設備60和第三保護設備70。基本上， 與傳統已知開關不同，在符合本發明的開關中，保護設備50、60和70的機械衝擊通過單一 機構傳遞到所述釋放運動機構，較之每個保護設備需要專用機械動作的傳統方案而言，顯 著簡化了所述開關的結構。符合本發明的自動開關1的第一實施方式，如圖1至5所示，設置成僅保護其中一 個極，因此形成了所謂的1P+N開關典型結構。實際上，根據該實施方式，第一保護設備50 和第二保護設備60可操作地與第一極20關聯，為該極形成磁熱保護(抗短路和過流)，而 第三設備70為該開關提供差動保護。
符合本發明的開關1第二實施方式，如圖11至13所示，為兩個極提供保護，因此 形成帶有位於兩個模塊中的兩個受保護極的開關結構(2P2M)。實際上，根據該實施方式，第一保護設備50和第二保護設備60可操作地與第一極 20關聯，從而為該極形成磁熱保護，所述開關還包括可操作地與第二極30關聯的第四保護 設備55和第五保護設備65，其中第四保護設備55提供短路保護，而第五保護設備65為第 二極30提供過流保護。同樣在這種情況下，第三設備70為開關1提供差動保護。圖6-10示出了特定實施方式，該實施方式示出了符合本發明的開關的自動打開 操作。正如前述，打開/閉合運動機構40的實施方式有利地包括第一釋放槓桿41，該釋 放槓桿設計成通過脫開第三連接槓桿43而釋放所述打開/閉合運動機構40，以允許所述觸 頭21、22和31、32自動打開。連接裝置80例如包括第一釋放軸81，所述第一釋放軸將所述 打開/閉合運動機構40可操作地連接到所述第一和第二保護機構50和60，並且如果存在 的話，也連接到第四和第五保護設備55和65。根據該實施方式，連接裝置80還包括第二幹 涉槓桿82，所述第二幹涉槓桿將打開/閉合運動機構40可操作地連接到所述第三保護設備 70。第一釋放軸81和第二幹涉槓桿82可操作地連接到所述第一釋放槓桿41。換句話說， 連接裝置80例如藉助第一釋放軸81和第二幹涉槓桿82形成僅有的機械結合部，與對應故 障情形相關的由各保護設備50、55、60、65、70產生的機械衝擊例如通過作用於釋放槓桿41 而經由該機械結合部傳遞到打開/閉合運動機構40。圖6和9示出了開關閉合且不存在故障的情形，並且打開/閉合運動機構40通過 第三連接槓桿43與第一釋放槓桿41的相互作用而保持擋在閉合位置。具體來說，根據該 實施方式，槓桿43 —端被槓桿41主體上的適當凸起接合，並且因此，阻止槓桿43沿著逆時 針方向轉動(以及釋放所述開關)。在短路導致的故障情況下，自動打開操作在圖6和7中示出。第一保護設備50 (和 第四保護設備55，如果存在的話)包括連接到移動芯體的翼板501。在正常情況下(參見 圖6)，翼板501的一部分位於第一釋放軸81第一延伸部810附近。在發生短路故障的情況下，保護設備50介入，向內部牽拉移動芯體，因此移動相 連的翼板501 (參見圖7，其中示出了翼板501向右手方向移動)。由於這種位置變化，翼板 501作用於軸81的第一延伸部810，所述軸圍繞其自身樞轉點815向順時針方向轉動。軸 81存在第二延伸部811，第二延伸部811適當塑形並連接到所述軸。由於軸81旋轉，所以第 二延伸部811與第一釋放槓桿41相互作用，引起圍繞其自身旋轉中心418的逆時針旋轉。 因此，釋放槓桿41從第三連接槓桿43脫開，允許其移動，並且釋放釋放打開/閉合運動機 構40使其脫扣到打開位置，將動觸頭21和31從對應的定觸頭22和32分開。圖6和8示出了在過流故障情況下的自動打開操作。保護設備60 (和第五保護設 備65，如果存在的話)包括雙金屬片，所述雙金屬片設計成在電路發生過流時彎曲。在正常 條件下(參見圖6)，金屬片60的一部分位於第一釋放軸81的第三延伸部812附近。在發生過載故障的情況下，保護設備60通過雙金屬片發生彎曲而介入(參見圖8， 圖中示出了金屬片60向下方運動)。由於金屬片60的運動作用在軸81的延伸部812上， 所以所述軸圍繞其自身樞轉點815順時針方向轉動。由於發生這種轉動，軸81的第二凸起 811與第一釋放槓桿41相互作用，引起如前所述的轉動和觸頭自動打開。
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以上針對單一極描述了磁熱保護。顯然，在保護兩個極的情況下，結構基本上對稱 設置，從而分別對應於兩個極20和30存在保護設備50、60和55、65，它們可以在連接裝置 80 (因此在軸81上)獨立操作，以引起開關1自動打開。圖9和10示出了在接地洩漏故障情況下的自動打開操作。第三保護設備70包括 活塞701，所述活塞構造成因發生接地洩漏電流因此與所述極關聯的導體之間電流失衡而 滑動。在正常條件下(參見圖9)，活塞701 —端位於第二幹涉槓桿82的臂822附近。幹 涉槓桿82適當定位成在點820樞轉，能圍繞該點旋轉，並且藉助適當彈簧保持在靜止位置。 第二幹涉槓桿82還存在與第一釋放槓桿41連接的裝置821。在附圖所示情況下，所述介入 裝置由凸起821構成，凸起821構造成與釋放槓桿41的一部分410相互作用。在發生接地洩漏故障的情況下，保護設備70介入，引起活塞701向繼電器外部移 動(參見圖10，示出了活塞701向右手方向移動)。由於這種運動，活塞701操作槓桿82 的臂822，槓桿82圍繞其自身樞轉點820逆時針方向轉動。由於這種轉動，幹涉槓桿82上 的凸起821與第一釋放槓桿41的一部分410相互作用，引起逆時針方向轉動並且觸頭自動 打開，如前所述。除了在機械角度實現顯著簡化之外，通過將各種部件以有利的方式定位在殼體10 內，符合本發明的開關可以通過極其緊湊的方式製造。例如，從前方觀察時，圖3和12示出了第一極20和第二極30有利地對稱布置在開 關1縱軸線110的左右兩側。因此，打開/閉合運動機構40相對於所述第一和第二極20、 30可以有利地布置在中部。在僅保護一個極的情況下，圖3示出了所述第一和第二保護設備50和60例如布 置在第一極20上，並放置在所述打開/閉合運動機構40附近。更具體地說，用於磁熱保護 的設備50和60通常組合成單一單元(並因此它們在圖3中顯示為單一功能塊)並且定位 在所述極附近，從開關1前方觀察時，處於靠前的位置。因此，設備50和60與極20可操作 地關聯，從而形成抗短路和抗過流保護，並且與打開/閉合運動機構40可操作地連接，以激 活自動釋放動作。在這種配置中，通常提供抗接地洩漏保護的第三保護設備70相對於所述縱軸線 100設置在橫向位置並靠近所述打開/閉合運動機構40。換句話說，在從所述開關前方觀 察時，第三保護設備70相對於第一和第二保護設備50和60以及打開/閉合運動機構40 來說，設置在較低位置。以類似於前述情況的方式，在保護兩個極時，第一和第二保護設備50和60布置在 所述第一極20上方並靠近所述打開/閉合運動機構40，而第四和第五保護設備55和65布 置在第二極30上方並靠近打開/閉合運動機構40，相對於第一和第二保護設備50和60位 於相對一側。而且在這種情況下，所述第三保護設備70相對於所述縱軸線100設置在橫向 位置並靠近所述打開/閉合運動機構40，因此，在從所述開關前方觀察時，所述第三保護設 備相對於所述第一、第二、第三和第四保護設備處於較低位置，而且相對於所述打開/閉合 運動機構40而言，也處於較低位置。得到的結構極其合理以及緊湊。部件在殼體10內的布置方式基本上對稱，並且優 化殼體內的空間利用。因此，所述開關的尺寸可以保持非常緊湊，具體來說，寬度等於兩個標準DIN模塊(35mm)，從模塊化的角度來說，非常具有優勢。根據上述描述，顯然符合本發明的開關實現了全部目標並且像所建議的那樣完成 任務。實際上，符合本發明的開關能以較少數量的部件以及較低的成本提供大量功能。此外，在保護設備和打開/閉合運動機構40之間使用單一連接機構，能簡化所述 開關的結構，同時在一個極上或者同時在兩個極上提供完備的保護範圍(磁性、熱能和差 動)°此外，與現有技術中每種保護需要專用機構和/或使用額外模塊不同，在保護設 備和打開/閉合運動機構40之間使用單一連接機構，顯著降低了生產成本。還要注意，特別是在需要保護兩個極的配置中，可以在符合本發明的設備的單一 殼體中包含大量功能，帶來的結果是節省製造和安裝成本。此外，由於部件極其緊湊且合理 地布置在殼體內，所以顯著縮小了外部尺寸。具體來說，可以生產寬度等於兩個標準DIN模 塊且保護兩個極的開關，在模塊化和安裝合理性方面具有顯著的優勢。根據文中的描述，本領域普通技術人員可以獲知並實現進一步的特徵、變化或改 良。所述特徵、變化或改良因此應該認為是本發明整體的一部分。實際上，根據需要以及現 有技術，所採用的全部材料以及尺寸還有各種相關形式和形狀可以是任何類型。
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權利要求
一種自動低壓開關(1)，其特徵在於，所述開關包括絕緣材料製成的殼體(10)，所述殼體包含包括能往復連接和斷開的第一觸頭(21)和第二觸頭(22)的第一極(20)；包括能往復連接和斷開的第三觸頭(31)和第四觸頭(32)的第二極(30)；打開/閉合運動機構(40)，所述打開/閉合運動機構可操作地連接到所述第一和第二極(20、30)，從而實施所述第一和第二觸頭(21、22)以及所述第三和第四觸頭(31、32)的連接/斷開動作；第一、第二和第三保護設備(50、60、70)，所述第一、第二和第三保護設備設計成在與所述開關(1)關聯的電氣設備中發生對應的第一、第二或第三故障情形時，激活所述打開/閉合運動機構(40)的釋放動作以及所述觸頭(21、22；31、32)的打開動作；連接裝置(80)，所述連接裝置將所述打開/閉合運動機構(40)可操作地連接到所述第一、第二和第三保護設備(50、60、70)。
2.如權利要求1所述的自動開關(1)，其特徵在於，所述第一保護設備(50)提供抗短 路保護，所述第二保護設備(60)提供抗過流保護，所述第三保護設備(70)提供抗接地洩漏 電流保護。
3.如權利要求2所述的自動開關(1)，其特徵在於，所述第一和第二保護設備(50、60) 與所述第一極(20)可操作地關聯。
4.如前述權利要求一項或多項所述的自動開關(1)，其特徵在於，所述打開/閉合運動 機構(40)包括第一釋放槓桿(40)，所述第一釋放槓桿設計成脫開所述打開/閉合運動機構 (40)，以允許所述觸頭(21、22;31、32)自動打開。
5.如前述權利要求一項或多項所述的自動開關(1)，其特徵在於，所述連接裝置(80) 包括第一釋放軸(81)，所述第一釋放軸將所述打開/閉合運動機構(40)可操作地連接到 所述第一和第二保護設備(50、60)；和第二幹涉槓桿(82)，所述第二幹涉槓桿將所述打開/ 閉合運動機構(40)可操作地連接到所述第三保護設備(70)。
6.如權利要求4和5所述的自動開關(1)，其特徵在於，所述第一釋放軸(81)和所述 第二幹涉槓桿(82)可操作地連接到所述第一釋放槓桿(41)。
7.如權利要求3至6—項或多項所述的自動開關(1)，其特徵在於，所述自動開關包括 與所述第二極(30)可操作地關聯的第四和第五保護設備(55、65)，所述第四保護設備(55) 提供抗短路保護，而所述第五保護設備(65)提供抗過流保護。
8.如前述權利要求一項或多項所述的自動開關(1)，其特徵在於，從所述開關(1)前方 觀察時，所述第一和第二極(20、30)對稱布置在所述開關(1)縱軸線(100)的左右兩側，所 述打開/閉合運動機構(40)相對於所述第一和第二極(20、30)定位於中部。
9.如權利要求3和8所述的自動開關(1)，其特徵在於，所述第一和第二保護設備(50、 60)布置在所述第一極(20)上方，並靠近所述打開/閉合運動機構(40)放置。
10.如權利要求9所述的自動開關(1)，其特徵在於，所述第三保護設備(70)放置在橫 向於所述縱軸線(100)的位置，並靠近所述打開/閉合運動機構(40)。
11.如權利要求7和8所述的自動開關(1)，其特徵在於，所述第一和第二保護設備 (50,60)布置在所述第一極(20)上方並靠近所述打開/閉合運動機構(40)，並且所述第 四和第五保護設備(55、65)布置在所述第二極(30)上方並靠近所述打開/閉合運動機構(40)。
12.如權利要求11所述的自動開關(1)，其特徵在於，所述第三保護設備(70)放置在 橫向於所述縱軸線(100)的位置並靠近所述打開/閉合運動機構(40)。
13.如前述權利要求一項或多項所述的自動開關(1)，其特徵在於，所述開關具有與兩 個標準模塊相同的寬度。
全文摘要
一種自動低壓開關，包括殼體，所述殼體包含一對極，每一個極包括能彼此往復連接和斷開的第一觸頭和第二觸頭；打開/閉合運動機構，所述打開/閉合運動機構可操作地連接到所述第一和第二極，從而實施所述觸頭的連接/斷開動作；第一、第二和第三保護設備，所述保護設備設計成在與所述開關關聯的電氣設備中發生對應的第一、第二或第三故障情形時，激活所述運動機構的釋放動作以及所述觸頭的打開動作；連接裝置，所述連接裝置將所述打開/閉合運動機構可操作地連接到所述第一、第二和第三保護設備。
文檔編號H01H83/22GK101884082SQ200880119121
公開日2010年11月10日 申請日期2008年12月2日 優先權日2007年12月4日
發明者A·安東尼亞奇, A·維拉尼, I·帕萊亞裡, M·基亞拉瓦利, M·蒂內利, T·阿巴蒂斯塔 申請人:Abb股份公司