專利名稱：一種電力開關(guān)的柔性分流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在電力開關(guān)的可移動(dòng)接觸支架和固定導(dǎo)體之間傳導(dǎo)負(fù)載電流的柔性連接件。
在額定電流較低的電力開關(guān)中，編織銅導(dǎo)體經(jīng)常用作柔性分流器。在較高的額定電流場(chǎng)合，如中壓斷路開關(guān)，已經(jīng)使用由薄銅片疊層組成的柔性導(dǎo)體。這些疊片至少是0.003英寸(0.076毫米)厚，在一些情況下可達(dá)到0.040英寸(1.016毫米)。與打開和閉合開關(guān)所需的移動(dòng)行程相比，目前疊層導(dǎo)體已經(jīng)比較厚，并要求可觀的力來操縱。在一些應(yīng)用場(chǎng)合，疊層分流器安裝成C的形狀，這樣要求的導(dǎo)體較長(zhǎng)，在兩個(gè)尺寸方向占據(jù)了較大空間。在另一種方式中，疊層分流器設(shè)置成V形。這種形狀很有效，但還是要求有長(zhǎng)的分流器和兩個(gè)尺寸方向上要有很大的空間。
隨著具有較高額定電流的電力開關(guān)朝更小型的方向發(fā)展，需要改進(jìn)的柔性分流器。目前可以得到的柔性導(dǎo)體或分流器不是過大、價(jià)格過高、不完全可靠就是要求太大的力進(jìn)行操作，或者具有組合的這些限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種改進(jìn)的柔性分流器，可用于將電力開關(guān)的可沿直線路徑往復(fù)移動(dòng)的可移動(dòng)觸點(diǎn)支架電連接到位于直線路徑側(cè)向的靜止端接。該柔性分流器設(shè)置了包括導(dǎo)電疊層的柔性件，導(dǎo)電疊層的中間部分在固定端和移動(dòng)端之間并有預(yù)定的長(zhǎng)度。移動(dòng)支架將柔性件的移動(dòng)端固定到可移動(dòng)接觸支架，以便在沿行程一端的閉合位置和行程另一端的打開位置之間的直線路徑延伸的行程上移動(dòng)。固定支架將柔性件的固定端固定到靜止導(dǎo)體端接，固定端沿基本上正交于可移動(dòng)接觸支架的直線路徑的中性軸與移動(dòng)端間隔一偏置距離，該距離小于中間部分的預(yù)定長(zhǎng)度。可移動(dòng)接觸支架的行程至少是中間部分的預(yù)定長(zhǎng)度的大約1/3，也可以是中間部分的長(zhǎng)度的至少1/2。固定支架和移動(dòng)支架最好是固定到柔性件的各端，柔性件的疊層基本上正交于直線路徑延伸。疊層可以在端部進(jìn)行連接，也可以進(jìn)行電鍍以減少層間的界面電阻。
本發(fā)明的柔性件的疊片非常薄。具體地講，疊片厚度不會(huì)超過大約0.002英寸(大約為0.051毫米)，最好是不超過大約0.0015(大約0.038毫米)。取決于所要求的載流容量，柔性件可以至少大約100層，在某些場(chǎng)合至少是大約200層。
本發(fā)明的柔性分流器非常適合用于真空斷續(xù)器。這些斷續(xù)器的行程，包括誤差和磨損，至少大約0.6英寸(約15毫米)，甚至至少大約0.787英寸(大約20毫米)。因此柔性件的移動(dòng)端必須能夠沿直線路徑往復(fù)運(yùn)動(dòng)至少這樣大的距離。即使行程為大約0.787英寸(大約20毫米)，柔性件的中間部分的長(zhǎng)度需要不超過大約1.5英寸(約38.1毫米)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的真空斷續(xù)器的部分示意圖；圖2是圖1的放大的局部視圖；圖3是作為本發(fā)明部件的柔性件的平面圖；圖4是圖3所示柔性件的端面圖；圖5是柔性件的可選用形式的平面圖。
因此，本發(fā)明將通過應(yīng)用于具有圖1所示真空斷續(xù)器1形式的電力開關(guān)來加以介紹。這種真空斷續(xù)器1具有一組在真空容器內(nèi)的可分開的觸點(diǎn)3，包括固定觸點(diǎn)5和移動(dòng)觸點(diǎn)7。固定觸點(diǎn)5固定在固定的接觸柱11上，接觸柱從真空容器9的頂部延伸出并螺栓連接到固定的導(dǎo)體13。移動(dòng)觸點(diǎn)7固定在可移動(dòng)接觸柱15，接觸柱15可通過示意性示出的標(biāo)記為9的操縱機(jī)構(gòu)沿直線路徑17往復(fù)運(yùn)動(dòng)來打開和閉合可分開的觸點(diǎn)3。可移動(dòng)接觸柱15通過柔性分流器23電連接到靜止導(dǎo)體端接21。
柔性分流器23包括柔性件25，其具有固定端25f、移動(dòng)端25m、和固定端和移動(dòng)端之間的中間部分。柔性件25是由薄片疊層27組成，這將詳細(xì)加以介紹。柔性件25的移動(dòng)端25m通過移動(dòng)支架29固定到可移動(dòng)接觸柱15。移動(dòng)支架29由可移動(dòng)接觸柱15的兩部分15a、15b組成。短柱31穿過柔性件25的移動(dòng)端25m中的孔33延伸，并螺紋連接到位于可移動(dòng)接觸柱的兩個(gè)部分15a、15b端部的螺紋孔35中。旋緊該連接可將柔性件25的移動(dòng)端25m夾緊在可移動(dòng)接觸柱15的兩部分之間。
柔性件25的固定端25f通過固定支架37固定到靜止導(dǎo)體端接21。該固定支架37包括一對(duì)穿過固定端25f和靜止導(dǎo)體端接21的螺栓39(圖中只顯示出一個(gè))。壓板41在固定端25f的頂部延伸，向整個(gè)固定端25f施加夾緊力。在示例性的真空斷續(xù)器中，支承塊43提供了固定端25f相對(duì)靜止導(dǎo)體端接21的適當(dāng)定位和固定支架37的位置。該支承塊43的必要性和尺寸取決于具體的安裝情況。
柔性件25通過圖3的平面圖顯示。在圖4中用端面圖顯示。從圖3中可以看到，柔性件25的固定端25f設(shè)有一對(duì)孔45，固定支架37的螺栓39穿過孔延伸。如上所述，柔性件25由疊層27組成。各疊片以及柔性件25具有長(zhǎng)度a和寬度b。寬度b主要由多極斷續(xù)器的相位之間的空間大小和對(duì)電絕緣的考慮來決定。長(zhǎng)度a受到多種因素的影響，包括得到的空間，但是最直接地取決于可移動(dòng)接觸柱的行程。厚度c通過使用的疊片27數(shù)目來確定，并是柔性分流器的載流容量和尺寸b的函數(shù)。在固定端25f和移動(dòng)端25m的疊層27面對(duì)面對(duì)接以減少疊層間的電阻和改善電流共用(current sharing)?？梢酝ㄟ^工藝技術(shù)如壓力焊接將疊層連接到固定端25f和移動(dòng)端25m來得到界面47?；蛘撸瞬?5f和25m不進(jìn)行連接而是通過電鍍，如鍍銀或進(jìn)行其他高導(dǎo)電性材料電鍍，來實(shí)現(xiàn)界面連接。然后接頭可用螺栓夾緊。疊片27在中間部分25i不進(jìn)行連接，所以仍保持獨(dú)立性，當(dāng)柔性件彎曲時(shí)可以單獨(dú)地彎曲和相對(duì)滑動(dòng)。因此，固定端25f具有長(zhǎng)度d，移動(dòng)端25m具有選擇的長(zhǎng)度e以提供適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電性。如可以看到的，中間部分25i的長(zhǎng)度f是很重要尺寸。另一個(gè)重要的尺寸是移動(dòng)端的孔33中心到固定端25f的孔45之間的長(zhǎng)度g。
回到圖1，應(yīng)當(dāng)注意到在安裝狀態(tài)下，可移動(dòng)接觸柱15的中心線49和螺栓39的中心線51之間的距離h比孔33的中心到孔45的中心之間的距離g短，其中孔33的中心通過移動(dòng)支架29與中心線49對(duì)準(zhǔn)而孔45的中心被強(qiáng)迫與中心線51對(duì)準(zhǔn)。這樣導(dǎo)致了中間部分25i的安裝長(zhǎng)度j短于柔性分流器這部分的真實(shí)長(zhǎng)度f。這樣使中間部分25i產(chǎn)生了輕微的彎曲53，如圖1中所顯示的?？梢苿?dòng)接觸柱15的行程55，以及柔性件25的移動(dòng)端25m沿直線路徑17的尺寸為k。固定端25f的中心形成了基本上正交于直線路徑17的中性軸57。圖1所示的部件處于中性位置，其中移動(dòng)端25m中心位于中性軸57上。在此示例性實(shí)施例中，行程55使移動(dòng)端25m可沿直線路徑向上到達(dá)虛線59所示可分開的觸點(diǎn)的閉合位置，以及向下到達(dá)虛線61所示的打開位置。應(yīng)當(dāng)注意到，固定支架37和移動(dòng)支架29固定柔性件25的兩端，疊層27基本上平行于中性軸57，因此與直線路徑17正交。
本發(fā)明的主要特征在于疊片27非常薄，小于大約0.002英寸(約0.051毫米)。優(yōu)選的厚度是不超過大約0.0015英寸(約0.038毫米)。普通的銅箔具有的厚度為0.0014英寸(大約為0.0356毫米)。這種銅箔鍍銀后厚度為0.0015英寸(大約為0.038毫米)。如果箔片過薄，將不能耐久，因此箔片應(yīng)當(dāng)具有的厚度至少在大約0.001英寸(大約0.0254毫米)。
柔性件25中疊片27的數(shù)目是所要求的載流容量和溫度上限的函數(shù)。
適當(dāng)操縱柔性件25的非常重要的設(shè)計(jì)特征是安裝長(zhǎng)度，圖1中的尺寸j。如果這個(gè)安裝長(zhǎng)度過長(zhǎng)，柔性件將粘合在一起，就需要很大的力來移動(dòng)并產(chǎn)生過多的應(yīng)力導(dǎo)致早期損壞。如果尺寸j相對(duì)尺寸g過短，柔性件將對(duì)固定處施加很大的力，使箔片過分彎曲，產(chǎn)生不令人滿意的性能，導(dǎo)致早期損壞。尺寸j與中間部分25i的實(shí)際長(zhǎng)度f和行程k相關(guān)。安裝長(zhǎng)度j或柔性件25的固定端和移動(dòng)端之間的偏置距離必須適當(dāng)，使長(zhǎng)度f足夠以容納整個(gè)行程k。本發(fā)明中，行程k可以至少是中間部分25i的長(zhǎng)度f的1/3，在示例性的實(shí)施例中所采取的行程k至少是長(zhǎng)度f的1/2。示例根據(jù)下列技術(shù)性能對(duì)根據(jù)本發(fā)明的柔性分流器進(jìn)行了測(cè)試。
1250安培的連續(xù)電流25千安對(duì)稱進(jìn)行3秒鐘峰值63千安20毫米的完整移動(dòng)(從中性軸移動(dòng)正/負(fù)10毫米)電阻要低并保持低電阻(包括連接處)生產(chǎn)和使用要經(jīng)濟(jì)在高暫態(tài)電流狀態(tài)下不能出現(xiàn)變形或損壞柔性件25的寬度b設(shè)置為2.5英寸(63.5毫米)以配合特定的真空斷續(xù)器的結(jié)構(gòu)。0.9平方英寸(5.81平方厘米)的截面積(b×c)在額定電流1250安培的條件下，其電流密度為1390安培/平方英寸(215安培/平方厘米)。寬度b是2.5英寸(63.5毫米)時(shí)，厚度c是0.36英寸(9.1毫米)。使用厚度為0.0015毫米的箔片(有電鍍)，疊成240層的疊層。
疊層的整個(gè)厚度a是3.25英寸(8.255厘米)，中間長(zhǎng)度f是1.5英寸(38.1毫米)。通過實(shí)驗(yàn)和調(diào)整可移動(dòng)接觸柱15的中心線和固定支架37之間的長(zhǎng)度h，發(fā)現(xiàn)具有所希望性能的距離h是2.22英寸(56.4毫米)。移動(dòng)端25m的孔33直徑是0.406英寸(10.31毫米)，固定端25f的孔45直徑是0.328英寸(8.33毫米)。柔性分流器的操作進(jìn)行了20000個(gè)循環(huán)，始終處于很好的工作狀態(tài)。另外，在1250安培下的升溫測(cè)試也非常成功。還進(jìn)行了暫態(tài)測(cè)試和3秒鐘測(cè)試，也取得了成功。在所有的測(cè)試中柔性分流器的性能是令人滿意的沒有出現(xiàn)問題。這些測(cè)試證明了柔性分流器的熱性能和物理性能，因?yàn)槿嵝苑至髌鳑]有出現(xiàn)過熱或變形。
對(duì)于630安培連續(xù)電流和上面所列其他要求，柔性件25的厚度c將為0.180英寸(4.6毫米)。
圖5顯示了另一可選擇的柔性件25`的結(jié)構(gòu)，其中通過設(shè)置圓形周邊63，改變了柔性件的移動(dòng)端25m`的角部。這樣不會(huì)影響上面根據(jù)圖3結(jié)構(gòu)所討論的操作參數(shù)，且提供了更緊湊的結(jié)構(gòu)，同時(shí)消除了圖3結(jié)構(gòu)中的方角所造成的電壓應(yīng)力點(diǎn)。
本發(fā)明提供了一種在類似額定電流下比通用的分流器更緊湊的柔性分流器25。具體地講，提供了一種對(duì)于行程來說是很短的分流器。另外，在斷續(xù)器觸點(diǎn)的打開和閉合位置之間操縱分流器的力非常低，一般認(rèn)為可忽略。
盡管已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的特定實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)介紹，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在所公開的技術(shù)方案的范圍內(nèi)可以對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行各種的修改和變更。因此，所顯示的特定結(jié)構(gòu)只是說明性的，并不對(duì)所附權(quán)利要求和任何及全部其等同體給出的本發(fā)明范圍形成限制。
權(quán)利要求
1.一種柔性分流器(23)，用于將電力開關(guān)的沿直線路徑(17)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的可移動(dòng)觸支架(15) 電連接到位于所述直線路徑側(cè)向的靜止導(dǎo)體端接(21)，所述柔性分流器包括柔性件(25)，包括導(dǎo)電疊層(27)，其設(shè)有固定端(25f)、移動(dòng)端(25m)和在所述固定端和移動(dòng)端(25m)之間的中間部分(25i)，所述中間部分具有預(yù)定長(zhǎng)度(f)；移動(dòng)支架(29)，可將所述柔性件(25)的移動(dòng)端(25m)固定到所述可移動(dòng)接觸支架(15)，以便隨其沿行程(55)移動(dòng)，所述行程沿所述行程一端的閉合位置和所述行程另一端的打開位置之間的所述直線路徑(17)延伸；和固定支架(37)，可將所述柔性件(25)的固定端(25f)固定到所述靜止導(dǎo)體端接(21)，所述固定端(25f)沿基本上正交于所述直線路徑(17)的中性軸與所述移動(dòng)端(25m)間隔開偏距(j)，所述偏距小于所述柔性件的所述中間部分(25i)的所述預(yù)定長(zhǎng)度，所述行程(55)可以達(dá)到所述柔性件(25)的所述中間部分(25i)的所述預(yù)定長(zhǎng)度的至少約1/3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述行程(55)至少大約為所述柔性件(25)的所述中間部分(25i)的所述預(yù)定距離(f)的1/2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述固定支架(37)固定所述柔性件(25)的所述固定端，所述柔性件具有基本上正交于所述直線路徑(17)延伸的所述疊層(27)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述移動(dòng)支架(29)將所述柔性件(25)的所述移動(dòng)端(25m)固定到所述可移動(dòng)接觸支架(15)，此時(shí)所述疊層(27)基本上正交于所述直線路徑(17)延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求(4)所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述固定支架(37)固定所述柔性件(25)的所述固定端(25f)，所述柔性件具有有基本上正交于所述直線路徑(17)延伸的所述疊層(27)。
6.根據(jù)權(quán)利要求(1)所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述柔性件(25)的所述固定端(25f)和所述移動(dòng)端(25m)部分的所述疊層(27)是連接的，但所述柔性件的所述中間部分(25i)的所述疊層(27)是未連接的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性分流器(23)，其特征在于，至少所述柔性件(25)的所述固定端(25f)和所述移動(dòng)端(25m)部分的所述疊層(27)進(jìn)行了電鍍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述疊片(27)的厚度不大于約0.002英寸(約為0.051毫米)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述疊片(27)的厚度不大于約0.0015英寸(約為0.038毫米)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述疊層(27)至少包括大約一百層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述疊層(27)至少包括大約二百層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述疊片(27)的厚度不大于約0.002英寸(約為0.051毫米)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述疊片(27)的厚度不大于約0.0015英寸(約為0.038毫米)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述疊片(27)的厚度至少約為0.001英寸(約為0.0254毫米)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述可移動(dòng)接觸支架(15)包括真空斷續(xù)器的可移動(dòng)接觸柱。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述可移動(dòng)接觸柱的行程(55)為至少大約0.6英寸(約15毫米)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述可移動(dòng)接觸柱的行程(55)為至少大約0.787英寸(約20毫米)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述柔性件(25)的所述中間部分的所述長(zhǎng)度(f)不超過大約1.5英寸(約38.1毫米)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述疊片(27)的厚度不大于約0.002英寸(約為0.051毫米)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述疊片(27)的厚度不大于約0.0015英寸(約為0.038毫米)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述疊層(27)至少包括大約一百層。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述疊層(27)至少包括大約二百層。
23.一種電力開關(guān)(1)，連接于第一和第二靜止導(dǎo)體(13，21)之間，其包括可分開的觸點(diǎn)(3)，包括固定觸點(diǎn)(5)和移動(dòng)觸點(diǎn)(7)；固定觸點(diǎn)支架(11)，所述固定觸點(diǎn)(5)安裝其上以連接到所述第一靜止導(dǎo)體(13)；可移動(dòng)觸點(diǎn)支架(15)，所述移動(dòng)觸點(diǎn)(7)安裝其上；操縱機(jī)構(gòu)(19)，可沿直線路徑(17)往復(fù)移動(dòng)所述可移動(dòng)觸點(diǎn)支架(15)來打開和閉合所述可分開的觸點(diǎn)(3)；和柔性分流器(23)，其包括柔性件(25)，包括導(dǎo)電疊層(27)，其設(shè)有固定端(25f)、移動(dòng)端(25m)和在所述固定端和移動(dòng)端(25m)之間的中間部分(25i)，所述中間部分具有預(yù)定的長(zhǎng)度(f)；移動(dòng)支架(29)，可將所述柔性件(25)的移動(dòng)端(25m)固定到所述可移動(dòng)接觸支架(15)，以便隨其沿行程(55)移動(dòng)，所述行程沿所述行程一端的閉合位置和所述行程另一端的打開位置之間的所述直線路徑(17)延伸；和固定支架(37)，可將所述柔性件(25)的所述固定端(25f)固定到所述第二靜止導(dǎo)體端接(21)，所述固定端(25f)沿基本上正交于所述直線路徑(17)的中性軸與所述移動(dòng)端(25m)間隔開偏距(j)，所述偏距小于所述柔性件的所述中間部分(25i)的所述預(yù)定長(zhǎng)度，所述行程(55)可以達(dá)到所述柔性件(25)的所述中間部分(25i)的所述預(yù)定長(zhǎng)度的至少約1/3。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電力開關(guān)，其特征在于，所述柔性件(25)的所述固定端(25f)和所述移動(dòng)端(25m)部分的所述疊層(27)是連接的，但所述柔性件的所述中間部分(25i)的所述疊層(27)是未連接的。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電力開關(guān)，其特征在于，至少所述柔性件(25)的所述固定端(25f)和所述移動(dòng)端(25m)部分的所述疊層(27)進(jìn)行了電鍍。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電力開關(guān)，其特征在于，所述疊片(27)的厚度不大于約0.002英寸(約為0.051毫米)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電力開關(guān)，其特征在于，所述可移動(dòng)接觸柱的所述行程(55)至少為大約0.6英寸(約15毫米)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的電力開關(guān)，其特征在于，所述柔性件(25)的所述中間部分(25i)的所述長(zhǎng)度(f)不超過大約1.5英寸(約38.1毫米)。
全文摘要
一種具有導(dǎo)電疊層組成的柔性件(25)形式的柔性分流器(23)設(shè)置了通過移動(dòng)支架(29)固定到電力開關(guān)的可移動(dòng)接觸支架以便沿直線路徑(17)移動(dòng)的移動(dòng)端(25m)，其中各疊片的厚度不超過大約0.002英寸(0.051毫米)。固定支架(37)將柔性件(25)的固定端(25f)固定到靜止導(dǎo)體端接，導(dǎo)體端接沿正交于移動(dòng)端(25m)直線路徑(17)的中性軸與移動(dòng)端(25m)橫向間隔開偏置距離(j)，使固定端和移動(dòng)端之間的中間部分(25i)的安裝長(zhǎng)度(f)小于中間部分(25i)的自由長(zhǎng)度(f)。通過這種設(shè)置，移動(dòng)端的沿直線路徑(17)的行程(55)可以達(dá)到柔性件(25)中間部分(25i)的自由長(zhǎng)度的至少1/3，甚至為1/2，并只需非常小的操縱力。
文檔編號(hào)H01H1/58GK1427997SQ01809124
公開日2003年7月2日 申請(qǐng)日期2001年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月9日
發(fā)明者R·W·克羅克斯頓, J·J·赫格勒, P·T·博特加爾, W·O·詹金斯, F·J·馬錢德 申請(qǐng)人:易通公司