用于机电式开关装置的支承轴以及机电式开关装置

摘要

本发明涉及一种用于机电式开关装置(100)的支承轴(1)，其具有模块化的结构，所述支承轴具有至少一个第一支承模块(10)、至少一个第二支承模块(20)和至少一个连接模块(30)，所述连接模块抗扭地布置在所述至少一个第一支承模块(10)与所述至少一个第二支承模块(20)之间，其中，所述连接模块(30)具有主体(31)和至少一个连接件(38)，并且所述连接件(38)布置在所述主体(31)、所述至少一个第一支承模块(10)和所述至少一个第二支承模块(20)内。此外，本发明还涉及一种机电式开关装置(100)，其带有根据本发明的支承轴(1)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于机电式开关装置的支承轴，其具有模块化的结构， 所述支承轴具有至少一个第一支承模块、至少一个第二支承模块和至少一个 连接模块，所述连接模块抗扭地布置在所述至少一个第一支承模块与至少一 个第二支承模块之间。此外，本发明还涉及一种带有这种支承轴的机电式开 关装置。

背景技术

在现有技术中已知用于开关电流的机电式开关装置。这种机电式开关装 置中的一类是所谓的功率开关。功率开关包括壳体，在壳体中开关电流的各 个相。电流的各个相可以安置在电极盒中，电极盒被壳体围住。在电极盒中 安置有可活动触点和固定触点，这些触点能够为了断开电流循环而相互断 开，并且能够为了闭合电流循环而形成接触。

在功率开关、例如紧凑型功率开关中，通常多个单独的电极盒联通在一 起或机械地相互连接。在电极盒中又分别在转子壳体中布置了可活动触点。 作为用于可活动触点的支承模块的相应的转子壳体同样必须机械地相互连 接，从而使活动触点能够共同联通和断开。对这种功率开关来说，当接入三 相位置或在断开过程中，有巨大的力作用在功率开关上或处于功率开关中的 支承轴上。为了避免对功率开关的损害，需要具有高刚性和高硬度的部件。

在现有技术中，为此已知旋转式支承轴用于支承用于低压保护开关的接 触臂。支承轴具有模块式结构，模块式结构沿旋转轴线至少包括一个第一支 承模块和第二支承模块以及在第一支承模块与第二支承模块之间的连接模 块。在为现有技术所知的功率开关中，连接模块通常由塑料制成，并且在支 承模块之间通过阴阳式插塞连接相互连接。然而这种由塑料制成的连接模块 不能提供在各个支承模块之间所期望的刚性。在实践中还显示，这种连接模 块相对较为迅速地损坏和磨损。

在现有技术中还已知功率开关，在功率开关中转子壳体通过金属轴机械 地相互连接。尽管这种连接实现了在各个转子壳体之间一定程度上的刚性， 然而由金属制成的抗扭转的连接对功率开关的整体重量产生不利的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，至少部分地避免上述在用于机电式开 关装置的支承轴以及带有这种支承轴的机电式开关装置中的缺点。本发明所 要解决的技术问题尤其在于，提供一种用于机电式开关装置的支承轴，其在 支承轴的高使用寿命和抗磨损强度的同时还具有较高的刚性。此外，本发明 所要解决的技术问题还在于，提供这种支承轴，其在向三相位置的接入过程 或在机电式开关装置的断开过程中具有更好的应力分布和力分布。本发明另 一个所要解决的技术问题在于，提供一种用于机电式开关装置的功率开关， 其中实现不复杂、迅速且无错误的组装。

上述技术问题通过一种用于机电式开关装置的支承轴解决，其具有模块 化的结构，所述支承轴具有至少一个第一支承模块、至少一个第二支承模块 和至少一个连接模块，所述连接模块抗扭地布置在所述至少一个第一支承模 块与所述至少一个第二支承模块之间，其中，所述连接模块具有主体和至少 一个连接件，并且所述连接件布置在所述主体、所述至少一个第一支承模块 和所述至少一个第二支承模块内。所述技术问题还通过一种机电式开关装置 解决，其具有根据上述权利要求中任一项所述的支承轴。其他的技术特征和 优点由说明书和附图给出。在此，针对支承轴所描述的技术特征和细节当然 也适用于机电式开关装置，反之亦然，从而在对各个发明方面的公开内容方 面始终可以相互交换。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于机电式开关装置的支承轴，其 带有模块化的结构，所述支承轴具有至少一个第一支承模块、至少一个第二 支承模块和至少一个连接模块，所述连接模块抗扭转地布置在所述至少一个 第一支承模块与所述至少一个第二支承模块之间，其中，所述连接模块具有 主体和至少一个连接件，并且所述连接件布置在所述主体、所述至少一个第 一支承模块和所述至少一个第二支承模块内。

由于所述连接模块具有主体和至少一个连接件，也即优选多件式地构 成，并且所述连接件布置在所述主体、所述至少一个第一支承模块和所述至 少一个第二支承模块内，而非仅仅布置在其上，由此提供了一种用于机电式 开关装置的支承轴，其在支承轴的高使用寿命好抗磨损强度的同时还具有更 高的刚性。尤其通过提供单独的主体和额外的至少一个连接件，可以在向三 相位置的接入过程中或在机电式开关装置的断开过程中提供特别好的应力 分布和力分布，因为所出现的力有利地传递给多个部件。

由此能够通过有利的方式提供尺寸更小的支承轴和由此相应构造得更 小的开关装置。

支承轴具有模块化的结构，这表示所述支承轴优选多件式地构成。所述 支承模块例如适用于承载和支承机电式开关装置的触点。支承轴可以例如承 载或支承一个第一支承模块和两个第二支承模块或两个第一支承模块和两 个第二支承模块。所述至少一个第一支承模块与所述至少一个第二支承模块 之间的抗扭转是通过至少一个连接件提供的，从而使所述至少一个第一支承 模块在支承轴或机电式开关装置运行时相对于至少一个第二支承模块不能 或基本上不能发生相对运动或转动。也就是说，所述连接件优选布置在所述 至少一个第一支承模块与所述至少一个第二支承模块之间，从而能够阻止或 基本上阻止所述至少一个第一支承模块相对于所述至少一个第二支承模块 的相对转动。

连接模块具有主体和至少一个连接件，这表示所述连接件优选多件式地 构成。所述连接件具有尤其多个可松脱地相互连接的部件。可松脱是指，多 个不同的相互连接的部件能够无损伤地或基本上无损伤地组合并且重新相 互分开。这样例如可以考虑的是，所述连接件穿进或穿过所述主体，也就是 说不是仅仅固定在所述主体上，而且还从所述主体中伸出。

所述至少一个连接件优选被设计为一个或多个连接销。在一种优选的设 计方式中，提供了两个连接销作为所述至少一个连接件，其中，所述连接销 被布置为分别延伸穿过所述主体并且利用连接销的两个端部支承、优选配合 地支承在至少一个第一支承模块以及至少一个第二支承模块中。然而还可以 设想的是，所述至少一个连接件被设计为一个连接销或多个连接销，所述连 接销分别布置在主体的侧面上并且布置在主体的仅仅一个侧面上。这样例如 可以设想的是，提供四个连接销，其中，一对连接销布置或配合在所述主体 的侧面之上或之中以及至少一个第一支承模块的侧面之上或之中，而另一对 连接销布置或配合在所述主体的另一个侧面、优选相互对置的侧面之上或之 中以及所述至少一个第二支承模块的侧面之上或之中。所述连接销能够例如 借助压配合而配合在主体和/或支承模块中。

根据本发明还具有优点的是，连接件和主体具有具备不同刚度的不同的 材料。例如特别有利的是，至少一个连接件或者说连接件的材料具有比主体 或者说主体的材料更高的刚度。然而还可行的是，主体或者说主体的材料具 有比至少一个连接件或者说该连接件的材料更高的刚度。

根据本发明的一种优选的改进方式，连接件具有金属或主要具有金属、 例如钢。优选地，所述连接件完全由金属制成。由金属制成的连接件实现了 特别高的膨胀刚度、弯曲刚度和扭转刚度。此外，由金属制成的连接件、例 如连接销还能够简单且成本低廉地制成。

在根据本发明的支承轴中，根据一种改进方式，主体能够具有塑料或主 要具有塑料。优选地，所述主体完全由塑料制成、尤其由高强度的热塑性塑 料制成。特别优选的是，主体具有具备相对较高刚度的塑料、例如热塑性塑 料，或由具备相对较高刚度的塑料、例如热塑性塑料制成。由塑料制成的主 体具有的优点在于，力在支承轴或机电式开关装置运行时能够特别好地被吸 收，并且所述主体由此有助于支承轴或机电开关装置的抗磨损强度。此外， 由塑料制成的主体还能够成本低廉地制成而且具有较低的重量。主体在此并 不局限于热塑性塑料。根据本发明还可以考虑的是，主体例如具有纤维增强 塑料或主要具有纤维增强塑料或完全由纤维增强塑料制成。此外还可行的 是，主体仅部分地具有塑料、例如热塑性塑料和/或热固性塑料和/或纤维增 强塑料，并且另一部分由另一种材料制成。例如还可行的是，主体具有金属 塑料复合物或由金属塑料复合物制成。

此外根据本发明具有优点的是，主体具有至少一个第一通孔，至少一个 第一支承模块的至少一个支承模块凸出部和/或至少一个第二支承模块的至 少一个支承模块凸出部延伸穿过所述第一通孔。由此能够提供一种在至少一 个第一支承模块与至少一个第二支承模块之间的稳定的抗扭固定。所述至少 一个第一通孔优选被设计为长孔。特别优选地，所述至少一个第一通孔在纵 向上具有均匀的曲率或者说半径，所述曲率或者说半径同心于支承轴的外周 的半径或基本上同心于支承轴或者说至少一个第一支承模块和至少一个第 二支承模块的外周的半径。所述至少一个支承模块凸出部相对适配地设计， 也即使得所述支承模块凸出部能够无缝隙或基本上无缝隙地延伸穿过主体 的至少一个第一通孔。这获得了在至少一个第一支承模块与至少一个第二支 承模块之间的特别稳定的抗扭固定。作为备选，不论至少一个第一通孔还是 至少一个支承模块凸出部都可以具有不同于长孔的横截面形状。所述横截面 形状还可以例如是圆形或椭圆或多边形的。关键在于，所述主体的至少一个 第一通孔的横截面形状和至少一个支承模块凸出部的横截面形状这样相互 适配，从而使至少一个支承模块凸出部能够无缝隙地或基本上无缝隙地移动 或延伸穿过所述至少一个第一通孔。

此外，根据本发明具有优点的是，主体具有至少一个第二通孔，连接件 形状配合地布置在所述第二通孔中。通过所述至少一个第二通孔和形状配合 地布置在所述第二通孔中的连接件，能够提供在至少一个第一支承模块与至 少一个第二支承模块之间的还算稳定的抗扭固定。所述至少一个第二通孔优 选被设计为圆形或椭圆、特别优选为圆形，然而还可以具有多边形的横截面。 如在至少一个第一通孔中一样关键的是，主体的至少一个第二通孔的横截面 形状和至少一个连接件的横截面形状相互适配，从而使至少一个连接件能够 无缝隙或基本上无缝隙地移动或延伸穿过所述至少一个第二通孔。

根据本发明的另一有利的设计方式，至少一个第一支承模块的至少一个 支承轴凸出部形状配合地布置在至少一个第二支承模块的至少一个第一凹 部中，和/或至少一个第二支承模块的至少一个支承模块凸出部形状配合地布 置在至少一个第一支承模块的至少一个第一凹部中。由此能够进一步改进抗 扭的稳定性。所述至少一个第一凹部例如被设计为盲孔，用于形状配合地容 纳所述至少一个支承模块凸出部。在一种优选的设计方式中设有两个支承模 块凸出部，所述两个支承模块凸出部布置在相配属的两个第一凹部中。所述 至少一个第一凹部优选分别设计在支承模块的至少另一个凸出部中。所述至 少一个第一凹部优选被设计为长孔，所述长孔的形状或横截面与至少一个第 一通孔相当或基本上相当。特别优选地，至少一个第一凹部沿纵向、也即沿 支承轴或第一和第二支承模块的周向方向具有均匀的曲率或者说半径，所述 曲率或者说半径同心于支承轴的外周的半径或基本上同心于支承轴或至少 各第一支承模块和至少一个第二支承模块的外周的半径。至少一个支承模块 凸出部相应适配地设计，从而使所述支承模块凸出部形状配合地或者说无缝 隙地或者基本上无缝隙地布置在至少一个第一凹部中。

此外，根据本发明，至少一个第一支承模块和至少一个第二支承模块分 别具有至少一个第二凹部，连接件形状配合地布置在所述第二凹部中。这有 利于在所述至少一个第一支承模块与至少一个第二支承模块之间的抗扭的 更好的稳定化。在此特别有利的是，至少一个连接件和/或至少一个支承模块 凸出部在其端部区段中被设计变窄。由此能够提供定心功能或穿引功能，通 过所述定心功能或穿引功能够实现对支承轴特别简单、迅速和无错误的组 装。至少一个第一凹部和/或至少一个第二凹部相应适配地设计。

此外根据本发明，主体还可以在一个区段上具有至少一个第二通孔，主 体在所述区段中具有比在主体的其他区段中更大的厚度。由此主体在发生较 大力传递的区段中尽可能抗破裂地构造。此外，由此还可以确保连接件的特 别好的安置或者说可靠的支承。优选地，主体在一个区段中具有第二通孔， 主体在所述区段中沿支承轴的轴向观察具有最大的厚度。相对较大的厚度例 如可以通过主体凸出部实现，或通过主体具有楔形或基本上具有楔形而实 现。

根据本发明具有优点的是，至少一个第一支承模块、至少一个第二支承 模块和至少一个连接件形状配合或基本上形状配合地形成相互连接。在此优 选的是，至少一个第一支承模块、至少一个第二支承模块和至少一个连接模 块直接形成相互连接。

根据本发明的另一个方面，提供了一种机电式开关装置，其带有具有相 应优选的技术特征的上述支承轴。

附图说明

本发明其他改进措施由以下对本发明实施例的说明得出，该实施例在附 图中示意地表示。所有由说明书或附图得出的特征和/或优点包括设计细节、 空间布局，可以单独地也可以通过各种组合体现本发明的实质。

在附图中分别示意性示出：

图1示出根据本发明的一种实施方式的支承轴的部分视图；

图2示出根据本发明的一种实施方式的支承轴的剖视图；

图3示出根据本发明的一种实施方式的支承轴的拆解图；

图4示出根据本发明的一种实施方式的支承轴的连接模块的剖视图；和

图5示出根据本发明的带有支承装置1的机电式开关装置的剖视图。

具有相同功能和作用方式的元件在图1至图5中标注以的相同附图标 记。

具体实施方式

图1示出根据本发明的一种实施方式的用于机电式开关装置100的支承 轴1。图1所示的支承轴1具有一个第一支承模块10和两个第二支承模块 20连同支承在所述第一支承模块和所述第二支承模块内的接触臂40。在所 述两个第二支承模块20与一个第一支承模块10之间分别布置了连接模块 30。如图1所示，支承轴不是均匀的圆柱形的轴，而是具有不同横截面的模 块化的轴。

图2示出根据本发明的一个示例性实施方式的支承轴的横截面。在基本 上被设计为转子壳体的支承模块10、20上支承有接触臂40、弹簧件50和轴 承销60。

图3示出根据本发明的一种实施方式的支承轴1的拆解图。如图3所示， 支承轴1具有第一支承模块10、第二支承模块20和连接模块30，所述连接 模块抗扭地布置在所述第一支承模块10与第二支承模块20之间。如图3所 示，连接模块30具有主体31和呈两个连接销的形式的连接件38，所述连接 销布置在主体31、至少一个第一支承模块10和至少一个第二支承模块20 之中，而非仅仅布置在其之上。更确切地说，这两个连接销根据该示例性的 实施方式布置，从而使连接销延伸穿过主体31。所述连接销根据该实施方式 由钢制成，并且主体31由热塑性塑料制成。由此，主体31的材料原则上具 有比连接销38的材料更高的刚度。

此外还如图3所示，主体31具有两个第一通孔32，第二支承模块20 的两个支承模块凸出部22延伸穿过所述第一通孔。此外，主体31还具有两 个第二通孔34，两个连接销延伸穿过所述第二通孔，并且在此形状配合地布 置在所述第二通孔中。所述第二支承模块20的两个支承模块凸出部22形状 配合地布置在第一支承模块10的两个第一凹部12中。第一支承模块10和 第二支承模块20分别具有两个第二凹部14，呈两个连接销形式的连接件38 形状配合地布置在所述第二凹部14中。为了简单的组装，连接销在其端部 上变窄地设计，从而使连接销能够轻易地导引至仅为连接销所设置的第二凹 部14中，并且用以提高导引长度并且由此降低在该处所出现的力。第二凹 部14相应适配地设计。

如图4所示，支承模块10、20和相应的带有主体31和连接件38的连 接模块30形状配合地形成直接连接。主体31在一个区段中具有两个第二通 孔34，在所述区段中主体31由于主体凸出部36而沿支承轴1的轴向方向具 有比主体31的其他区段更大的厚度。

图5示意性示出机电式开关装置100的剖视图，其带有根据本发明的支 承装置1。

附图标记清单

1支承轴

10第一支承模块

12第一凹部

14第二凹部

20第二支承模块

22支承模块凸出部

30连接模块

31主体

32第一通孔

34第二通孔

36主体凸出部

38连接件

40接触臂

50弹簧件

60支承销

100机电式开关装置