开关系统的制作方法

1.本发明涉及一种包括低压、中压或高压开关(诸如断路器或形成断路器的一部分)和加载设备的开关系统、以及一种包括这种开关系统的低压、中压或高压开关柜。


背景技术：

2.大多数中压(mv)断路器(cb)由包含主弹簧的机械驱动器驱动，以存储并释放能量用于操作。主弹簧既可以手动加载，还可以使用电动驱动器(通常是电动机)加载。这也适用于低压断路器和高压断路器和其他开关系统。
3.电动机需要某种机构或装置来在需要为弹簧加载时将其打开并在需要为弹簧加载时将其关闭。经由检查弹簧的机械位置的机构来控制电机的开启或关断以在需要时打开电机以加载弹簧以及当加载弹簧时关闭电机。因此，经由增加cb驱动系统的复杂性并且可能潜在发生故障的附加机构来控制电机。
4.需要解决这些问题。


技术实现要素：

5.因此，拥有一种改进技术以加载诸如断路器之类的开关的主弹簧可能是有利的。
6.本发明的目的通过独立权利要求的主题解决，其中其他实施例并入从属权利要求中。
7.在第一方面中，提供了一种开关系统，其包括低压、中压或高压开关和加载设备，包括：
[0008]-开关的主弹簧；
[0009]-开关的弹簧支架；
[0010]-开关的主轴；以及
[0011]-加载设备的电机。
[0012]
主弹簧的第一端被连接到弹簧支架。主弹簧的第二端被连接到主轴。弹簧支架被配置为围绕主轴的轴线旋转。弹簧支架的圆周的至少一部分包括螺纹。电机包括蜗杆螺纹，该蜗杆螺纹被配置为与弹簧支架的螺纹接合。电机被配置为旋转蜗杆螺纹。蜗杆螺纹的旋转被配置为旋转弹簧支架以在主弹簧中储存能量。当主弹簧中存储的能量已经达到了阈值水平时，电机被配置为不旋转蜗杆螺纹。来自主弹簧的能量释放被配置为旋转主轴。
[0013]
换句话说，已经开发出一种全新且令人惊讶的机构来加载开关系统的主弹簧，其中关闭电机的电力，该电机根据主弹簧本身储存的能量为来加载弹簧。这提供了一个独立加载系统，无需其他外部复杂监测系统或设备。
[0014]
在示例中，弹簧支架包括杯。
[0015]
在示例中，弹簧支架的外圆周的至少一部分包括螺纹。
[0016]
在示例中，电机的安装件被配置为使得电机能够移动。当主弹簧中存储的能量已经达到了阈值水平时，电机被配置为当电机已经移动了阈值距离时，不旋转蜗杆螺纹。
[0017]
因此，基于由主弹簧中存储的能量达到阈值水平产生的电机的侧向移动来提供简单机构。然后，可以利用电机的这种移动来关断电机的电力。
[0018]
在示例中，电机的安装件包括弹簧，该弹簧被配置为阻止电机到阈值距离的移动。
[0019]
通过以这种方式使用弹簧，提供了简单机构来调整弹簧的抵抗力，要么通过改变弹簧，要么在例如弹簧的安装件与弹簧本身之间留出空间以使其处于张力之下。
[0020]
在示例中，电机到阈值距离的移动被配置为触发开关以阻止电机旋转蜗杆螺纹。
[0021]
因此，简易微动开关或开关可以基于电机的侧向移动来触发，然后，关闭电机。
[0022]
在示例中，电机包括至少一个电力连接。电机的至少一个电力连接被配置为与至少一个固定连接电连接以向电机提供电力以旋转蜗杆螺纹。当电机已经移动了阈值距离时，电机的至少一个电力连接被配置为与至少一个固定连接电断开。
[0023]
以这种方式，提供了实际上简单的机械系统，其中电机本身的侧向移动以完全独立方式导致电机的电力断开。
[0024]
在示例中，电机被配置为当主弹簧中存储的能量已经达到了阈值水平时，不响应于从弹簧支架向蜗杆螺纹施加阈值扭矩而旋转蜗杆螺纹。
[0025]
因此，在加载主弹簧时，在弹簧支架或弹簧杯中产生的扭矩增加，并且这实际上推抵蜗杆螺纹。例如，电机内的内部传感器可以感测到这种增加的推动力，并且当已经产生了阈值扭矩时，可以关断电机。备选地，固定电机，并且只有蜗杆螺纹自身相对于电机的本体侧向移动，并且当例如已经发生了阈值移动距离时，可以利用该移动来关闭电机。检测蜗杆螺纹的侧向移动的开关或传感器可以位于电机的壳体外部，还可以集成在电机中。
[0026]
在示例中，从弹簧支架向蜗杆螺纹施加阈值扭矩被配置为使电机移动阈值距离。
[0027]
在示例中，电机被配置为当电源被连接到电机时，连续旋转蜗杆螺纹。
[0028]
以这种方式，提供了非常简单的加载机构，其中当未完全加载主弹簧时，加载系统不断挑战主弹簧，直至完全加载主弹簧，此时主弹簧的加载自动停止。当已经卸载了主弹簧后，电机将自动重新开启，再次继续加载。
[0029]
在示例中，电机被配置为当电源与电机断开连接时，不旋转蜗杆螺纹。
[0030]
在示例中，蜗杆螺纹被配置为与弹簧支架的螺纹接合，以当主弹簧中存储的能量已经达到了阈值水平时，阻止弹簧支架旋转。
[0031]
在示例中，电机被配置为在来自主弹簧的能量释放已经达到了阈值能量水平时，旋转蜗杆螺纹。
[0032]
在示例中，断路器包括低压、中压或高压开关。
[0033]
在第二方面中，提供一种包括根据第一方面的开关系统的低压、中压或高压开关柜。
[0034]
参考下文所描述的实施例，上述方面和示例变得显而易见并且得以阐明。
附图说明
[0035]
下文参考以下附图对示例性实施例进行描述：
[0036]
图1示出了卸载了主弹簧的开关系统的示例；
[0037]
图2示出了加载有主弹簧的图1的开关系统的示例；以及
[0038]
图3示出了加载有主弹簧的cb驱动器的闭合操作的三个实例的示意图。
具体实施方式
[0039]
图1至图2涉及一种具有低压、中压或高压开关或这种开关的至少一部分和加载设备的开关系统1，并且涉及一种具有这种开关系统的开关柜。
[0040]
开关系统1的示例包括低压、中压或高压开关和加载设备。更详细地，开关系统包括低压、中压或高压开关的主弹簧10、低压、中压或高压开关的弹簧支架20、低压、中压或高压开关的主轴30、以及加载设备的电机40。主弹簧的第一端11被连接到弹簧支架。主弹簧的第二端12被连接到主轴。弹簧支架被配置为围绕主轴的轴线旋转。弹簧支架的圆周的至少一部分包括螺纹22。在某些示例中，整个圆周可以具有螺纹。电机包括蜗杆螺纹，该蜗杆螺纹被配置为与弹簧支架的螺纹接合。电机被配置为旋转蜗杆螺纹，蜗杆螺纹的旋转被配置为旋转弹簧支架以在主弹簧中储存能量。当主弹簧中存储的能量已经达到了阈值水平时，电机被配置为不旋转蜗杆螺纹。来自主弹簧的能量释放被配置为旋转主轴。
[0041]
在示例中，弹簧支架包括杯。
[0042]
在示例中，弹簧支架的外圆周的至少一部分包括螺纹。
[0043]
在示例中，电机的安装件被配置为使得电机能够移动。当主弹簧中储存的能量已经达到了阈值水平时，电机被配置为当电机已经移动了阈值距离时，不旋转蜗杆螺纹。
[0044]
在示例中，电机的安装件包括弹簧60，该弹簧60被配置为抵抗电机到阈值距离的移动。
[0045]
在示例中，电机到阈值距离的移动被配置为触发开关以阻止电机旋转蜗杆螺纹。
[0046]
在示例中，电机包括至少一个电力连接43、44。电机的至少一个电力连接被配置为与至少一个固定连接53、54电连接以向电机提供电力以旋转蜗杆螺纹。当电机已经移动了阈值距离时，电机的至少一个电力连接被配置为与至少一个固定连接53、54电断开。
[0047]
在示例中，电机被配置为当主弹簧中储存的能量已经达到了阈值水平时，不响应从弹簧支架向蜗杆螺纹施加阈值扭矩而使蜗杆螺纹旋转。
[0048]
在示例中，从弹簧支架向蜗杆螺纹施加阈值扭矩被配置为使电机移动阈值距离。
[0049]
在示例中，电机被配置为当电力被连接到电机时，连续旋转蜗杆螺纹。
[0050]
在示例中，电机被配置为当电源与电机断开连接时，不旋转蜗杆螺纹。
[0051]
在示例中，蜗杆螺纹被配置为与弹簧支架的螺纹接合，以当主弹簧中储存的能量已经达到了阈值水平时，阻止弹簧支架旋转。
[0052]
断路器可以是或包括如上文所描述的低压、中压或高压开关。
[0053]
在示例中，电机被配置为在来自主弹簧的能量释放已经达到了阈值能量水平时，旋转蜗杆螺纹。
[0054]
以这种方式，提供了一种简单而有效的系统来加载断路器的驱动器的主弹簧，该系统例如连续加载主弹簧直至达到阈值加载水平，其中加载停止，并且在卸载主弹簧时，加载主弹簧再次开始。
[0055]
低压、中压或高压开关柜可以具有如上文所描述的开关系统。
[0056]
现在，关于断路器(cb)对开关系统进行具体详细的描述，其中再次参考图1至图2。
[0057]
图1示出了卸载了cb的主弹簧10的cb主弹簧加载设备的开关系统1。主弹簧10被安装在杯20中。主弹簧10具有连接至杯20中的销21的外端11和被连接到cb的主轴30中的凹槽31的内端12。除非cb正在操作，否则主轴30不会旋转，以使当主弹簧10的外端11逆时针旋转
时，可以加载主弹簧10。为此目的，提供加载电机40。加载电机40可左右移动。加载电机40的蜗杆螺纹42与杯20的螺纹22接合，从而提供了基于蜗杆螺纹原理的自锁功能。这样，加载完成之后，不会发生后退移动。辅助弹簧60使电机40推向图1所示的最左侧位置。当电机40操作蜗杆螺纹42时，使杯20逆时针旋转以加载主弹簧10。主弹簧10通过对应力向右推动电机40。在加载期间，该力小于辅助弹簧60的力，使得加载电机40停留在图1所示的最左侧位置。电机40的最左侧位置可以通过机械挡块(未示出)来定义。在该最左侧位置，电机40经由电触点43、53和44、54被连接到其电源，其中43和44被固定到电机40，而53和54被固定到环境。
[0058]
在图2中，示出了其中主弹簧10的加载完成的开关系统。在主弹簧10中建立的扭矩现在足够强以克服辅助弹簧60的力向右推动电机40到达电机40的最右侧位置。该最右侧位置可以使用机械挡块(未示出)定义。在该最右侧位置中，电触点43和44远离它们的固定配对物53和54，以使中断电机40的馈电电路，并且终止加载过程。
[0059]
当cb正在操作时，释放主轴30以进行旋转，因此会降低主弹簧10的扭矩。然后，使40推向左侧，关闭电触点，重新加载主弹簧10。这还适用于cb应当在加载过程期间操作的情况。
[0060]
作为电触点43、53和44、54的备选方案，可以使用通过改变电机40的位置来操作的现成开关或微动开关。
[0061]
作为实现电机40的馈电电路的双极连接/断开的两个电触点43、53和44、54的备选方案，两个电触点43、53或44、54中的一个电触点可以由牢固的电气连接(例如，电缆)更换。这会节省一个电触点，同时仍然提供电机的开关功能。
[0062]
为了调整加载扭矩，辅助弹簧60的预先负载可以例如通过改变固定板70朝向或远离辅助弹簧60的位置或通过在辅助弹簧60与固定件70之间或辅助弹簧60与电机40之间插入一定厚度的间隔板来调整。
[0063]
图3示出了利用如上文关于图1至图2所描述的主弹簧10并且其中利用主轴的旋转的用于断路器的行星驱动系统的示例。
[0064]
图3示出了闭合操作的三个瞬间，从左向右：off位置、中间位置、on位置。用于操作的能量储存在闭合弹簧或主弹簧10中。
[0065]
在off位置中，行星嵌齿轮架500和空心嵌齿轮环600两者均通过它们的相关锁定特征被示为520、620和被示为900、1000的锁定设备锁定为不能旋转。
[0066]
在卸载打开弹簧800时，闭合弹簧10被加载以驱动闭合操作。
[0067]
为了闭合，解锁锁定设备900，以使闭合弹簧10可以逆时针驱动架500。闭合弹簧10的外端21当前锁定处于所示位置。逆时针旋转500同时锁定中空嵌齿轮环600使得太阳嵌齿轮300逆时针旋转。
[0068]
太阳嵌齿轮300通过例如高螺旋螺纹200(或另一螺纹类型)连接或耦合到推杆100，以使太阳嵌齿轮300的逆时针旋转使推杆100从off位置移向on位置。由于其上端820永久锁定处于所示位置，同时800的下端被连接到推杆100，所以推杆100的这种运动加载打开弹簧800。
[0069]
太阳嵌齿轮300可以具有公螺纹，而推杆100具有母螺纹，或太阳嵌齿轮300可以具有母螺纹，而推杆100具有公螺纹。
[0070]
在图3的中心所示的中间位置中，闭合弹簧10已经使架500逆时针旋转45
°
。根据所
选取的齿数，这与太阳嵌齿轮300逆时针旋转180
°
相对应。由于高螺旋螺纹200，推杆从off到on向上移动一半。打开弹簧通过移动推杆加载。在图3右侧所示的on位置中，闭合弹簧10已经使行星架500逆时针旋转90
°
。根据所选取的齿数，这与太阳嵌齿轮300逆时针旋转360
°
相对应。由于高螺旋螺纹200(或其他螺纹类型)，推杆从off到on完全向上移动。完全加载打开弹簧。现在，下一锁定特征520处于锁定设备900可以推动由弹簧驱动的引脚进入锁定特征520，从而停止并闩锁闭合操作。备选地，黑色操作还可以通过单独设备停止并闩锁。
[0071]
在其中示出了关闭操作的图3中，锁定特征520不仅设置在嵌齿轮行星架500的off位置和on位置，而且还设置在中间位置。
[0072]
应当注意的是，在未示出的不同实施例中，推杆100再次带有螺纹但未连接或耦合到太阳嵌齿轮300。相反，中空嵌齿轮环600具有顶盖，该顶盖可以为例如盘，并且该盘的中心带有螺纹。因此，参看图3，该示例中的太阳嵌齿轮300和行星嵌齿轮400位于嵌齿轮环600的顶盖下方。然后，闭合弹簧10可以再次围绕太阳嵌齿轮300的轴线驱动架500和行星嵌齿轮400。然而，太阳嵌齿轮300然后可以锁定就位并且不旋转，并且空心嵌齿轮环600然后沿顺时针方向旋转。然后，推杆100可以在与上文所描述的方向相反的方向上带有螺纹，并且推杆再次从off位置移向on位置。不是推杆100在相反方向上具有螺纹，而是闭合弹簧10可以有效旋转180
°
，能量释放可以沿与上文所描述的方向相反的方向旋转架，并且现在再次沿逆时针方向旋转嵌齿轮环600导致推杆从相对位置移动到on位置。
[0073]
嵌齿轮环600可以具有公螺纹，而推杆100具有母螺纹，或齿环600可以具有母螺纹，而推杆100具有公螺纹。
[0074]
此外，在不同的实施例中，推杆100再次具有螺纹并且连接或耦合到太阳嵌齿轮300。然而，现在，闭合弹簧10耦合到嵌齿轮环600，并且现在驱动嵌齿轮环600旋转而非驱动行星嵌齿轮400的架500旋转。然后，行星嵌齿轮400的架500保持处于固定位置，并且不会旋转，但是各个行星嵌齿轮400然后随着嵌齿轮环600的旋转而围绕它们的轴线旋转，然后旋转太阳嵌齿轮300，该太阳嵌齿轮300然后驱动推杆100。
[0075]
虽然在附图和前面描述中已经对本发明进行了说明和详细描述，但是这种说明和描述被认为是说明性的或示例性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和从属权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现对所公开的实施例的其他变化。
[0076]
附图标记列表
[0077]
1带有cb主弹簧和加载设备的开关系统
[0078]
10主弹簧
[0079]
11 10的外端
[0080]
12 10的内端
[0081]
20杯
[0082]
21安全锁具(pin in)20
[0083]
22 20外部的螺纹
[0084]
30cb的主轴
[0085]
31 30中的凹槽
[0086]
40电动加载电机
[0087]
42 40的螺纹
[0088]
43、44被连接到40的电触点
[0089]
53、54固定电触点
[0090]
60辅助弹簧
[0091]
70固定板
[0092]
100包括接触压力弹簧的推杆
[0093]
200高螺旋螺纹
[0094]
300太阳嵌齿轮
[0095]
400行星嵌齿轮
[0096]
500 400的架
[0097]
520 500中的锁定特征
[0098]
600空心嵌齿轮环
[0099]
620 600中的锁定特征
[0100]
800开口弹簧
[0101]
820 800的上端
[0102]
840 800的下端
[0103]
900 500的锁定设备
[0104]
1000 600的锁定设备

技术特征：
1.一种开关系统(1)，包括低压、中压或高压开关和加载设备，包括：-所述开关的主弹簧(10)；-所述开关的弹簧支架(20)；-所述开关的主轴(30)；以及-所述加载设备的电机(40)；其中所述主弹簧的第一端(11)被连接到所述弹簧支架；其中所述主弹簧的第二端(12)被连接到所述主轴；其中所述弹簧支架被配置为围绕所述主轴的轴线旋转；其中所述弹簧支架的圆周的至少一部分包括螺纹(22)；其中所述电机包括蜗杆螺纹，所述蜗杆螺纹被配置为与所述弹簧支架的所述螺纹接合；其中所述电机被配置为旋转所述蜗杆螺纹；并且其中所述蜗杆螺纹的旋转被配置为旋转所述弹簧支架以在所述主弹簧中储存能量；其中当所述主弹簧中存储的所述能量已经达到了阈值水平时，所述电机被配置为不旋转所述蜗杆螺纹；并且其中来自所述主弹簧的能量释放被配置为旋转所述主轴。2.根据权利要求1所述的开关系统，其中所述弹簧支架包括杯。3.根据权利要求1至2中任一项所述的开关系统，其中所述弹簧支架的外圆周的至少一部分包括所述螺纹。4.根据权利要求1至3中任一项所述的开关系统，其中所述电机的安装件被配置为使得所述电机能够移动；并且其中当所述主弹簧中存储的所述能量已经达到了所述阈值水平时，所述电机被配置为当所述电机已经移动了阈值距离时，不旋转所述蜗杆螺纹。5.根据权利要求4所述的开关系统，其中所述电机的所述安装件包括弹簧(60)，所述弹簧(60)被配置为抵抗所述电机到所述阈值距离的所述移动。6.根据权利要求4至5中任一项所述的开关系统，其中所述电机到所述阈值距离的移动被配置为触发开关以阻止所述电机旋转所述蜗杆螺纹。7.根据权利要求4至5中任一项所述的开关系统，其中所述电机包括至少一个电力连接(43、44)，其中所述电机的所述至少一个电力连接被配置为与至少一个固定连接(53、54)电连接以向所述电机提供电力以旋转所述蜗杆螺纹；并且其中当所述电机已经移动了阈值距离时，所述电机的所述至少一个电力连接被配置为与所述至少一个固定连接(53、54)电断开。8.根据权利要求1至7中任一项所述的开关系统，其中所述电机被配置为当所述主弹簧中存储的所述能量已经达到了所述阈值水平时，不响应于从所述弹簧支架向所述蜗杆螺纹施加阈值扭矩而旋转所述蜗杆螺纹。9.根据从属于权利要求4至7中任一项时的权利要求8所述的开关系统，其中从所述弹簧支架向所述蜗杆螺纹施加所述阈值扭矩被配置为使所述电机移动所述阈值距离。10.根据权利要求1至9中任一项所述的开关系统，其中所述电机被配置为当电源被连接到所述电机时，连续旋转所述蜗杆螺纹。11.根据权利要求10所述的开关系统，其中所述电机被配置为当所述电源与所述电机
断开连接时，不旋转所述蜗杆螺纹。12.根据权利要求1至11中任一项所述的开关系统，其中所述蜗杆螺纹被配置为与所述弹簧支架的所述螺纹接合，以当所述主弹簧中存储的所述能量已经达到了所述阈值水平时，阻止所述弹簧支架旋转。13.根据权利要求1至12中任一项所述的开关系统，其中断路器包括所述低压、中压或高压开关。14.根据权利要求1至13中任一项所述的开关系统，其中所述电机被配置为在从所述主弹簧释放能量时，旋转所述蜗杆螺纹，所述主弹簧已经达到所述阈值能量水平。15.一种低压、中压或高压开关柜，包括根据权利要求1至14中任一项所述的开关系统。

技术总结
本公开的各实施例涉及开关系统。本发明涉及一种包括低压、中压或高压开关和加载设备的开关系统，包括：开关的主弹簧；开关的弹簧支架；开关的主轴；以及加载设备的电机；其中主弹簧的第一端被连接到弹簧支架；其中主弹簧的第二端被连接到主轴；其中弹簧支架被配置为围绕主轴的轴线旋转；其中弹簧支架圆周的至少一部分包括螺纹；其中电机包括蜗杆螺纹，蜗杆螺纹被配置为与弹簧支架的螺纹接合；其中电机被配置为旋转蜗杆螺纹；并且其中蜗杆螺纹的旋转被配置为旋转弹簧支架以在主弹簧中储存能量；其中当主弹簧中存储的能量达到阈值水平时，电机被配置为不旋转蜗杆螺纹；并且其中来自主弹簧的能量释放被配置为旋转主轴。的能量释放被配置为旋转主轴。的能量释放被配置为旋转主轴。


技术研发人员：迪特马尔
受保护的技术使用者：ABB瑞士股份有限公司
技术研发日：2021.09.06
技术公布日：2022/3/8