專利名稱：非接觸式輔助開關(guān)和包含該開關(guān)的電力設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種指示電力設(shè)備的規(guī)定狀態(tài)的開關(guān)，并更具體地涉及一種包括一個無需通過該設(shè)備機(jī)械致動的傳感器的非接觸式開關(guān)，和涉及一種包含這種開關(guān)的電力設(shè)備。
背景技術(shù)：
電力設(shè)備，例如斷路器、轉(zhuǎn)接開關(guān)、(電力)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)裝置等，通常裝備有提供指示該設(shè)備內(nèi)特定狀態(tài)的信號的輔助開關(guān)。這些輔助開關(guān)包括指示觸點(diǎn)是打開還是關(guān)閉和該裝置是否已跳開的開關(guān)。由這些開關(guān)產(chǎn)生的信號可以用于將該狀態(tài)通知給遠(yuǎn)程位置。
通常，這些輔助開關(guān)一般通過與打開和關(guān)閉觸點(diǎn)的操作機(jī)構(gòu)的物理接觸或連接的機(jī)械地致動。多數(shù)電力設(shè)備在殼室內(nèi)具有足夠的空間以容納該輔助開關(guān)，或者該殼室包括一個包含該開關(guān)的隔室。一些電力設(shè)備本身體積太小或者在殼室內(nèi)不具有足夠的空間用以容納該輔助開關(guān)。在該情況下，這些機(jī)械致動的開關(guān)可以包含在它們各自的安裝在設(shè)備殼室外部的殼室內(nèi)。然而，這需要在該殼室內(nèi)有一個用于機(jī)械連接的開口。因此存在改善的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于電力設(shè)備的非接觸式輔助開關(guān)。該非接觸式輔助開關(guān)可以具有一安裝在設(shè)備殼室外部-盡管在具有足夠的內(nèi)部空間時(shí)也可以位于殼室內(nèi)部的、產(chǎn)生電輸出信號的傳感器。當(dāng)該傳感器是響應(yīng)一磁場時(shí)，無需與該設(shè)備的操作機(jī)構(gòu)的機(jī)械連接。因此，該傳感器可以安裝在該設(shè)備殼室的外部而不用設(shè)置一穿過該殼室的開口。
該磁場響應(yīng)傳感器可以是霍耳效應(yīng)裝置，其中一足夠強(qiáng)度的垂直于通過該裝置的電流的磁場改變(switch)該裝置的有效阻抗。
除了磁性傳感器以外，本發(fā)明的該輔助開關(guān)還包括一磁體和一安裝到該設(shè)備的操作機(jī)構(gòu)上或作為操作機(jī)構(gòu)的一部分的、與該觸點(diǎn)在打開和關(guān)閉位置之間運(yùn)動的活動件。所述磁體可由所述活動件支承，或可選地，所述活動件被磁化以形成所述磁體。在本發(fā)明的這些實(shí)施例中，磁場在所述活動件的一個位置垂直于通過霍耳效應(yīng)裝置的電流，并在第二位置完全不垂直于所述電流以導(dǎo)致傳感器的切換。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述活動件安裝在磁體和傳感器之間，并減弱或不減弱到達(dá)霍耳效應(yīng)裝置的磁場。
較具體地，本發(fā)明涉及一種用于電力設(shè)備的非接觸式輔助開關(guān)，該電力設(shè)備包括一包含可分開觸點(diǎn)的殼室和一在打開和關(guān)閉位置之間操作該可分開觸點(diǎn)的操作機(jī)構(gòu)。該輔助開關(guān)包括產(chǎn)生一磁場的磁體，響應(yīng)于該磁場的第一和第二狀態(tài)而產(chǎn)生第一和第二輸出信號的霍耳效應(yīng)裝置，和一與該操作機(jī)構(gòu)接合并通過該操作機(jī)構(gòu)在一關(guān)閉位置和一打開位置之間移動的活動件，在該關(guān)閉位置時(shí)，所述觸點(diǎn)被關(guān)閉以產(chǎn)生磁場的第一和第二狀態(tài)中的一個，在該打開位置時(shí)，所述觸點(diǎn)被打開以產(chǎn)生磁場的第一和第二狀態(tài)中的另一個。
作為本發(fā)明的另一方面，一種電力設(shè)備包括一殼室；在該殼室內(nèi)部的可分開觸點(diǎn)；在該殼室內(nèi)部的用于打開和關(guān)閉該可分開觸點(diǎn)并使一活動件可以與該可分開觸點(diǎn)在相應(yīng)的打開和關(guān)閉位置之間運(yùn)動的操作機(jī)構(gòu)；和設(shè)置在該殼室外部的響應(yīng)在該殼室內(nèi)的該活動件在打開和關(guān)閉位置之間的運(yùn)動以產(chǎn)生一個指示該活動件并因此指示該可分開觸點(diǎn)的打開和關(guān)閉位置的輔助信號的非接觸式傳感器。
附圖簡介通過下面結(jié)合附圖對優(yōu)選實(shí)施例的說明可以充分理解本發(fā)明，其中

圖1是一處于關(guān)閉狀態(tài)并包含本發(fā)明的第一實(shí)施例的斷路器的縱向剖面圖；圖2是類似于圖1的示出處于打開狀態(tài)的斷路器的視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種非接觸式輔助開關(guān)的另一實(shí)施例的示意性立體圖。
優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)說明將對應(yīng)于斷路器的本發(fā)明進(jìn)行說明，但是顯然它還可以用于其它電力開關(guān)設(shè)備。參照圖1，斷路器1具有一模制的殼室3。在該殼室內(nèi)有一組由一固定觸點(diǎn)7和一活動觸點(diǎn)9形成的可分開觸點(diǎn)5。該固定觸點(diǎn)7安裝在一個延伸到殼室3外部并在該外部終止于一負(fù)載(load)端子13內(nèi)的負(fù)載導(dǎo)體11上。該活動觸點(diǎn)9安裝在一個形成一操作機(jī)構(gòu)17的一部分的活動接觸臂15上。該操作機(jī)構(gòu)17包括一個手柄19，該手柄可用于手動地使活動接觸臂15在圖1所示的可分開觸點(diǎn)5處于關(guān)閉狀態(tài)的一關(guān)閉位置和圖2所示的該可分開觸點(diǎn)處于打開狀態(tài)的一打開位置之間運(yùn)動。
該操作機(jī)構(gòu)17還可以通過一個跳閘機(jī)構(gòu)21自動地致動。在該示例性斷路器1中，該跳閘機(jī)構(gòu)21是一種響應(yīng)過電流條件的電磁裝置。該磁力跳閘機(jī)構(gòu)21包括一個具有一跳閘線圈25和一銜鐵27的跳閘螺線管23。該跳閘線圈25通過一線路導(dǎo)體31與線路端子29連接并通過一編織導(dǎo)線33與活動接觸臂15連接。因此，在可分開觸點(diǎn)5關(guān)閉時(shí)，通過斷路器1的電路包括線路端子29、線路導(dǎo)體31、跳閘線圈25、編織導(dǎo)經(jīng)線33、活動接觸臂15、該關(guān)閉的可分開觸點(diǎn)5、負(fù)載導(dǎo)體11和負(fù)載端子13。
該跳閘機(jī)構(gòu)21還包括一個在銜鐵27和操作機(jī)構(gòu)17之間的鎖閂(latch)35。一流過該跳閘線圈25的預(yù)定幅值的過電流產(chǎn)生一足夠強(qiáng)以吸引銜鐵27而致動操作機(jī)構(gòu)17的磁場，從而打開可分開觸點(diǎn)5。
根據(jù)本發(fā)明，提供一非接觸式輔助開關(guān)37用以遠(yuǎn)程指示該可分開觸點(diǎn)5的打開/關(guān)閉狀態(tài)。該非接觸式輔助開關(guān)37包括一個與操作機(jī)構(gòu)17連接并通過該操作機(jī)構(gòu)17移動的運(yùn)動件或活動觸點(diǎn)指示器39。該活動觸點(diǎn)指示器39繞一個安裝銷41在圖1所示的對應(yīng)于可分開觸點(diǎn)5的關(guān)閉位置的一個關(guān)閉位置和圖2所示的對應(yīng)于可分開觸點(diǎn)5的類似的打開位置的一個打開位置之間樞轉(zhuǎn)。
該非接觸式輔助開關(guān)37還包括一個在本發(fā)明的該示例性實(shí)施例中為霍耳效應(yīng)裝置43的磁場響應(yīng)傳感器?；舳?yīng)裝置是公知的。一垂直于通過該裝置的傳感器電流的足夠大的磁場產(chǎn)生一橫過用于產(chǎn)生一輸出信號的電流的橫向電勢差。該輔助開關(guān)37還包括一個產(chǎn)生該磁場的磁體45。該霍耳效應(yīng)裝置43包括當(dāng)該橫向電勢低于一定值時(shí)產(chǎn)生第一輸出并當(dāng)該橫向電勢高于該值時(shí)產(chǎn)生第二輸出的電路系統(tǒng)。當(dāng)作用于(入射，impinge)該霍耳效應(yīng)裝置43的磁場處于第一狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生該第一輸出，當(dāng)該作用磁場處于第二狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生該霍耳效應(yīng)裝置的第二輸出。作用于該霍耳效應(yīng)裝置43的磁場的狀態(tài)由活動觸點(diǎn)指示器39產(chǎn)生。在圖1和2所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，磁體45由活動觸點(diǎn)指示器39支承。在圖1中，磁體45由活動觸點(diǎn)指示器39定位在最接近霍耳效應(yīng)裝置43處，即，它產(chǎn)生第一和第二磁場狀態(tài)之一時(shí)的地方。當(dāng)可分開觸點(diǎn)5如圖2所示被打開時(shí)，活動觸點(diǎn)指示器39被轉(zhuǎn)動以使得磁體45偏離最接近霍耳效應(yīng)裝置43處并產(chǎn)生作用于該霍耳效應(yīng)裝置的磁場的第二狀態(tài)?；舳?yīng)裝置的輸出的切換可以通過活動觸點(diǎn)指示器39轉(zhuǎn)動一至少約15°的角度α而產(chǎn)生。一個90°的角度α提供了在作用于該霍耳效應(yīng)裝置43的磁場的第一和第二狀態(tài)之間的最大差別，但是需要觸點(diǎn)指示器39的較大的物理運(yùn)動。α的一可行值平衡了這兩個因素，以通過觸點(diǎn)指示器39的物理運(yùn)動獲得第一和第二磁場狀態(tài)之間的良好區(qū)別。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，α為約50°?？蛇x地，可以磁化該活動觸點(diǎn)指示器39以形成磁體45。
在圖3中示意性地示出的根據(jù)本發(fā)明的一開關(guān)37’的另一實(shí)施例中，磁體45固定安裝并與霍耳效應(yīng)裝置43隔開對齊。在該布置中，活動觸點(diǎn)指示器39在一在磁體45和霍耳效應(yīng)裝置43之間的基本上垂直于線49的平面47內(nèi)運(yùn)動。當(dāng)磁透性活動觸點(diǎn)指示器39阻擋在磁體45和霍耳效應(yīng)裝置43之間的直接路徑時(shí)，如圖3中實(shí)線所示，可產(chǎn)生一個其中作用于霍耳效應(yīng)裝置的磁場減弱的磁場狀態(tài)。當(dāng)該活動觸點(diǎn)指示器39例如通過繞銷41如箭頭49所示旋轉(zhuǎn)而從磁體45和霍耳效應(yīng)裝置43之間的直接路徑中移出時(shí)，可產(chǎn)生其中磁場強(qiáng)度增大的第二磁場狀態(tài)。該布置需要比其中磁場定向改變的上述實(shí)施例更靈敏并因此更貴的霍耳效應(yīng)裝置。
在本發(fā)明的所有實(shí)施例中，不需要機(jī)械連接來致動傳感器43，并由于磁場可以穿透斷路器1的樹脂殼室3，霍耳效應(yīng)裝置43可以安裝在該殼室的外部而不用在該殼室中設(shè)置用于一機(jī)械連接的開口。當(dāng)有足夠的空間時(shí)，也可以使用具有設(shè)置在殼室內(nèi)部的霍耳效應(yīng)裝置43的非接觸式輔助開關(guān)。如果需要，可以在安裝在斷路器殼室3外部的霍耳效應(yīng)裝置43上設(shè)置一個蓋(未示出)。
權(quán)利要求
1.一種電力設(shè)備(1)，它包括一殼室(3)；在該殼室內(nèi)部的可分開觸點(diǎn)(5)；一在該殼室(3)內(nèi)部的用于打開和關(guān)閉該可分開觸點(diǎn)(5)的操作機(jī)構(gòu)(17)；和一輔助開關(guān)(37)，該輔助開關(guān)包括一可以與該可分開觸點(diǎn)(5)在相應(yīng)的打開和關(guān)閉位置之間運(yùn)動的活動件(39)；和設(shè)置在該殼室外部的響應(yīng)在該殼室(3)內(nèi)的該活動件(39)在打開和關(guān)閉位置之間的運(yùn)動以產(chǎn)生一個指示該活動件(39)并因此指示該可分開觸點(diǎn)(5)的打開和關(guān)閉位置的輔助信號的非接觸式傳感器(43)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力設(shè)備(1)，其特征在于，該輔助開關(guān)(37)還包括一個產(chǎn)生一磁場的磁體(45)，并且該非接觸式傳感器(43)包括響應(yīng)于該磁場的第一和第二狀態(tài)而產(chǎn)生第一和第二輸出的磁場響應(yīng)裝置；所述活動件(39)當(dāng)位于打開位置時(shí)產(chǎn)生磁場的第一和第二狀態(tài)中的一個并在關(guān)閉位置時(shí)產(chǎn)生磁場的第一和第二狀態(tài)中的另一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力設(shè)備(1)，其特征在于，所述磁場響應(yīng)裝置(43)是霍耳效應(yīng)裝置(43)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力設(shè)備(1)，其特征在于，所述磁體(45)由所述活動件(39)支承。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力設(shè)備(1)，其特征在于，所述活動件(39)被磁化以形成所述磁體(45)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力設(shè)備(1)，其特征在于，所述活動件(39)在一在磁體(45)和霍耳效應(yīng)裝置(43)之間的基本上垂直于磁場的平面(47)內(nèi)在打開和關(guān)閉位置之間運(yùn)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力設(shè)備(1)，其特征在于，所述活動件(39)在關(guān)閉和打開位置之間轉(zhuǎn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力設(shè)備(1)，其特征在于，所述活動件(39)在關(guān)閉和打開位置之間轉(zhuǎn)動至少約15°。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電力設(shè)備(1)，其特征在于，所述活動件(39)在關(guān)閉和打開位置之間轉(zhuǎn)動至少約50°。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電力設(shè)備(1)，其特征在于，所述活動件(39)在關(guān)閉和打開位置之間轉(zhuǎn)動約50°。
11.一種用于電力設(shè)備(1)的非接觸式輔助開關(guān)(37)，該電力設(shè)備包括一包含可分開觸點(diǎn)(5)和一在打開和關(guān)閉位置之間操作該可分開觸點(diǎn)(5)的操作機(jī)構(gòu)(17)的殼室(3)，該輔助開關(guān)(37)包括一產(chǎn)生一磁場的磁體(45)；一響應(yīng)于該磁場的第一和第二狀態(tài)而產(chǎn)生第一和第二輸出信號的霍耳效應(yīng)裝置(43)；和一與該操作機(jī)構(gòu)(17)接合并通過該操作機(jī)構(gòu)在一關(guān)閉位置和一打開位置之間移動的活動件(39)，在該關(guān)閉位置時(shí)，所述可分開觸點(diǎn)(5)被關(guān)閉以產(chǎn)生磁場的第一和第二狀態(tài)中的一個，在該打開位置時(shí)，所述可分開觸點(diǎn)(5)被打開以產(chǎn)生磁場的第一和第二狀態(tài)中的另一個。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的輔助開關(guān)(37)，其特征在于，所述磁體(45)由所述活動件(39)支承。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的輔助開關(guān)(37)，其特征在于，所述活動件(39)被磁化以形成所述磁體(45)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的輔助開關(guān)(37)，其特征在于，所述磁體(45)與霍耳效應(yīng)裝置(43)隔開，所述活動件(39)運(yùn)動以與在該磁體(45)和霍耳效應(yīng)裝置(43)之間的一線(49)對齊或脫離該對齊狀態(tài)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的輔助開關(guān)(37)，其特征在于，所述霍耳效應(yīng)裝置(43)安裝在殼室(3)外部。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的輔助開關(guān)(37)，其特征在于，所述霍耳效應(yīng)裝置(43)安裝在殼室(3)外部。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的輔助開關(guān)(37)，其特征在于，所述霍耳效應(yīng)裝置(43)安裝在殼室(3)外部。
全文摘要
一種輔助開關(guān)(37)，它包括一通過磁場的狀態(tài)而切換的非接觸式傳感器，例如霍耳效應(yīng)裝置(43)。該磁場狀態(tài)通過一個與電力設(shè)備(1)的可分開觸點(diǎn)(5)在打開和關(guān)閉位置之間運(yùn)動的活動觸點(diǎn)指示器(39)而產(chǎn)生。一磁體(45)可以安裝在活動觸點(diǎn)指示器(39)上，或者該活動觸點(diǎn)指示器(39)可以被磁化以形成該磁體(45)?？蛇x地，活動觸點(diǎn)指示器(39)可以或不可以截?cái)嘤梢慌c該傳感器隔開的固定磁體所產(chǎn)生的磁場?；舳?yīng)裝置(43)可以安裝在電力設(shè)備(1)的非磁導(dǎo)殼室(3)外部，或者在具有足夠的空間時(shí)安裝在內(nèi)部。在任一情況下，該傳感器均不需要機(jī)械連接。
文檔編號H03K17/97GK1516210SQ20031012422
公開日2004年7月28日 申請日期2003年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月2日
發(fā)明者P·K·莫爾多萬, E·L·維爾納, M·R·拉森, P·J·羅爾曼, X·周, J·R·斯基賓斯基, R·D·加茲德基, P K 莫爾多萬, 加茲德基, 拉森, 斯基賓斯基, 維爾納, 羅爾曼 申請人:伊頓公司