本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序特征部分的用于借助于切換設(shè)備切換斷開(kāi)觸點(diǎn)間隙的結(jié)構(gòu)，并涉及根據(jù)權(quán)利要求10的前序特征部分的用于借助于切換設(shè)備切換斷開(kāi)觸點(diǎn)間隙的方法。

開(kāi)關(guān)在電氣工程中的使用是已知的。在電子器件中開(kāi)關(guān)在一般不會(huì)對(duì)開(kāi)關(guān)強(qiáng)加任何特定的負(fù)載或要求的電流和電壓范圍中工作。

相比之下，在中等電壓技術(shù)中開(kāi)關(guān)用于不同的任務(wù)，例如作為斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)載斷連開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)或保護(hù)開(kāi)關(guān)。由于它們的一般更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，因此廣義上它們也被稱為切換設(shè)備。

在這種情況下，給定的負(fù)載是無(wú)載切換、工作電流的切換和短路電流的切換。

例如，要求包括，切換設(shè)備旨在在閉合狀態(tài)下對(duì)工作電流和短路電流的流動(dòng)提供盡可能小的阻力。相比之下，在斷開(kāi)的狀態(tài)下斷開(kāi)觸點(diǎn)間隙必須安全地承受發(fā)生在其處的電壓。

還要求的是，當(dāng)切換設(shè)備斷開(kāi)或閉合時(shí)，所有帶電部件必須相對(duì)于地充分地絕緣且相間絕緣。

此外，切換設(shè)備旨在能夠在施加電壓時(shí)閉合電路。然而，就隔離器的情況來(lái)說(shuō)，除小的充電電流之外，僅對(duì)于斷電狀態(tài)需要這個(gè)條件。此外，切換設(shè)備旨在能夠在電流流動(dòng)時(shí)斷開(kāi)電路（這個(gè)要求不是對(duì)隔離器而作出）。

切換設(shè)備還旨在引起盡可能低的操作過(guò)電壓。

滿足這些要求的已知的切換設(shè)備采用如圖1中可見(jiàn)的真空滅弧室。例如就如圖2中可見(jiàn)的斷路器的情況來(lái)說(shuō)，這些真空滅弧室借助于絕緣體緊固到框架，并借助于柄被機(jī)械地切換。

由于高的機(jī)械載荷，取決于按照數(shù)據(jù)表的模型，這種機(jī)械的切換操作允許10000-120000次切換循環(huán)，在10000次切換循環(huán)之后給傳動(dòng)器上油并且在30000次切換循環(huán)之后不得不更換真空滅弧室。

在這種情況下，帶有跳閘元件、輔助開(kāi)關(guān)、顯示器與致動(dòng)設(shè)備的整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)被容納在傳動(dòng)箱中。

閉合彈簧被電動(dòng)或手動(dòng)地張緊。在張緊操作結(jié)束之后，其鎖住并用作機(jī)械能存儲(chǔ)。從傳動(dòng)器到開(kāi)關(guān)柱的力通過(guò)開(kāi)關(guān)桿傳遞。

為了接通，閉合彈簧在原位被機(jī)械解鎖或借助于遠(yuǎn)程致動(dòng)被電動(dòng)解鎖。在接通的操作期間，閉合彈簧張緊斷開(kāi)彈簧或觸點(diǎn)壓力彈簧。目前被卸載的閉合彈簧再次通過(guò)傳動(dòng)馬達(dá)被自動(dòng)張緊，或被手動(dòng)張緊，在這種情況下，后者具有人在場(chǎng)的缺點(diǎn)，在某些環(huán)境下，在場(chǎng)的人額外地也暴露在危險(xiǎn)中。

本發(fā)明的目標(biāo)是具體指明克服上述解決方案的缺點(diǎn)的方法和結(jié)構(gòu)。

該目標(biāo)通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的特征的用于借助于切換設(shè)備切換斷開(kāi)觸點(diǎn)間隙的結(jié)構(gòu)并且通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求10的特征的用于借助于切換設(shè)備切換斷開(kāi)觸點(diǎn)間隙的方法被實(shí)現(xiàn)。

在根據(jù)本發(fā)明的用于借助于切換設(shè)備切換斷開(kāi)觸點(diǎn)間隙的結(jié)構(gòu)中，射頻能量的直流隔離的能量傳輸為至少一個(gè)特別是真空滅弧室的切換設(shè)備提供致動(dòng)器能量，并且為了能量傳輸?shù)哪康那袚Q設(shè)備經(jīng)由電介質(zhì)諧振器連接到射頻源，切換設(shè)備以這樣的方式配置使得其具有將傳輸?shù)哪芰哭D(zhuǎn)換為致動(dòng)器能量的裝置。

傳輸和提供射頻能量的做法省去了對(duì)于切換的人工介入。此外，該解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)并支持這樣的事實(shí)，即：機(jī)械部件以及機(jī)械操作的使用被最小化，結(jié)果磨損相當(dāng)大地減少。此外，射頻能量傳輸與在同一路徑上以雙向方式發(fā)送信息的可能性有關(guān)。

為了能量傳輸?shù)哪康那袚Q設(shè)備被連接到電介質(zhì)諧振器，電介質(zhì)諧振器用于能量傳輸?shù)氖褂檬共僮髂軌蚴褂迷趍hz范圍內(nèi)的低頻，這相應(yīng)地引起更高的能量效率。在這種情況下，切換設(shè)備被以這樣的方式配置使得它具有將傳輸?shù)哪芰哭D(zhuǎn)換為致動(dòng)器能量的裝置。除了用于切換所需的能量的傳輸（在技術(shù)行話中也稱為功率的傳輸）之外，如果電介質(zhì)波導(dǎo)被包括，則進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)的絕緣和穩(wěn)定。此外，產(chǎn)生的熱可通過(guò)諧振器耗散。

在這種情況下，本發(fā)明優(yōu)選地以如下的方式構(gòu)建，即電介質(zhì)諧振器采用高品質(zhì)的電介質(zhì)諧振器的形式。

如果電介質(zhì)諧振器采用盤(pán)的形式并且被布置并形成在切換設(shè)備的切換柄的那側(cè)，特別是真空管的螺栓的那側(cè)，以這樣的方式使得它以導(dǎo)向的方式穩(wěn)定切換柄的運(yùn)動(dòng)，那么它可穩(wěn)定整個(gè)切換設(shè)備。在這種情況下，因?yàn)楸诒P(pán)的形成件中或穿過(guò)盤(pán)的形成件被導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)更加緊湊。

結(jié)構(gòu)可以以如下的方式有利地構(gòu)建為切換柄由金屬或電介質(zhì)材料形成。如果它是電介質(zhì)的，這允許進(jìn)一步的優(yōu)化。例如，它也可采用純金屬的形式，并可被用作磁性開(kāi)關(guān)的部件，并因此可進(jìn)一步提高緊湊度。

如果結(jié)構(gòu)以如下的方式構(gòu)建，即轉(zhuǎn)換裝置采用至少一個(gè)整流結(jié)構(gòu)的形式，則射頻能量被變換成適合于能量存儲(chǔ)或適合于如在改進(jìn)方案中提供的電動(dòng)操作開(kāi)關(guān)的電氣變量，在改進(jìn)方案中，特別是繼電器開(kāi)關(guān)的電動(dòng)操作開(kāi)關(guān)被連接在能量傳輸?shù)南掠巫鳛橹聞?dòng)器。

如果轉(zhuǎn)換裝置由至少兩個(gè)并聯(lián)的整流結(jié)構(gòu)形成，則可以傳輸更高的射頻（rf）功率。

在一個(gè)優(yōu)選的改進(jìn)方案中，諧振器包括固體電介質(zhì)材料，比如氧化鋁或具有高εr的別的電介質(zhì)材料，例如二氧化鈦，鋯，碳化硅。例如，由于它的較高的導(dǎo)熱性，碳化硅有助于結(jié)構(gòu)的更好的散熱。

替代地或另外地，結(jié)構(gòu)可以以如下的方式構(gòu)建為波導(dǎo)由填充有電介質(zhì)液體的柔性材料形成。例如，這使形成幾何構(gòu)造成為可能，這反過(guò)來(lái)可有助于優(yōu)化結(jié)構(gòu)。

如果切換結(jié)構(gòu)的至少部分的元件設(shè)置有傳感器，則涉及滅弧室的例如機(jī)械致動(dòng)器的部件的操作信息可在與能量傳輸相反的方向上或以雙向的方式通過(guò)波導(dǎo)被另外傳輸。這可有助于滅弧室的維修的便易，并可適時(shí)地指示可能的故障，并有可能能夠防止失效。

在根據(jù)本發(fā)明的用于借助于切換設(shè)備切換斷開(kāi)觸點(diǎn)間隙的方法中，射頻能量的直流隔離的能量傳輸為至少一個(gè)特別是真空滅弧室的切換設(shè)備提供致動(dòng)器能量，并且為了能量傳輸?shù)哪康模袚Q設(shè)備經(jīng)由電介質(zhì)諧振器連接到射頻源，切換設(shè)備以這樣的方式配置使得它具有將傳輸?shù)哪芰哭D(zhuǎn)換為致動(dòng)器能量的裝置。通過(guò)它的特征，根據(jù)本發(fā)明的方法為利用借助于根據(jù)本發(fā)明及其的改進(jìn)方案的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)奠定基礎(chǔ)。

從圖1到2中所示的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)開(kāi)始并基于圖3和4中圖示的示例性實(shí)施例，下面更加詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明和進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。在圖中：

圖1示出借助于真空滅弧室形成的切換設(shè)備，

圖2示出真空管切換設(shè)備作為斷路器的典型使用，

圖3以側(cè)視圖示出根據(jù)本發(fā)明的帶有電介質(zhì)切換螺栓的第一示例性實(shí)施例，

圖4以側(cè)視圖示出根據(jù)本發(fā)明的帶有金屬切換螺栓的第二示例性實(shí)施例。

圖1圖示借助于真空滅弧室形成的切換設(shè)備?？梢钥吹降湫偷慕Y(jié)構(gòu)，以傳動(dòng)和連接螺栓開(kāi)始、用于螺栓的導(dǎo)向件、以被折疊波紋管包圍的方式安裝在由絕緣體包住的切換室中的動(dòng)觸點(diǎn)件，并且在所述切換室中與動(dòng)觸點(diǎn)件相對(duì)地還安裝了靜觸點(diǎn)件且靜觸點(diǎn)件在連接盤(pán)中終止。

圖2以安裝在斷路器結(jié)構(gòu)中的形式圖示多個(gè)在先前的圖中圖示的切換設(shè)備。在這種情況下，在圖示的左手部分還可以看到柄，所述柄在切換操作期間移動(dòng)傳動(dòng)和連接螺栓，并將兩個(gè)觸點(diǎn)件帶到一起或使兩個(gè)觸點(diǎn)件分離并因此閉合或斷開(kāi)電路。

為了圖示本發(fā)明，在圖3中可以看到以側(cè)面圖示的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例修改的斷路器的這些元件之一。可以看到在斷路器結(jié)構(gòu)中真空滅弧室“真空管”怎樣被固定在上載體“端口1”和下滅弧室載體“端口2”之間。

起因于示出的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在示例性實(shí)施例從現(xiàn)有技術(shù)中脫穎而出，特別是憑借如下事實(shí)：下絕緣體“絕緣體”被省去，并且替代地借助于電介質(zhì)諧振器“高dc電介質(zhì)諧振器”實(shí)現(xiàn)絕緣，所述電介質(zhì)諧振器采用盤(pán)的形式且會(huì)支撐在真空滅弧室“真空管”下面并且為整個(gè)結(jié)構(gòu)提供額外的穩(wěn)定性。

在這種情況下，特別是由電介質(zhì)諧振器“高dc電介質(zhì)諧振器”產(chǎn)生的改進(jìn)是基于射頻能量作為用于致動(dòng)真空滅弧室“真空管”的開(kāi)關(guān)的致動(dòng)器能量的使用，因?yàn)闉榇四康倪@被傳輸?shù)介_(kāi)關(guān)，也就是波被導(dǎo)向到開(kāi)關(guān)。

因此，與電介質(zhì)波導(dǎo)的使用相比，變化成在mhz范圍中的較低頻率且因此實(shí)現(xiàn)更高的能量效率是可能的。

機(jī)械致動(dòng)器可采用電磁體的形式。

在圖示的示例性實(shí)施例中，致動(dòng)器是由電介質(zhì)材料制成的螺栓“電介質(zhì)曲柄”，例如圖示的，真空滅弧室“真空管”借助于繼電器“繼電器”電動(dòng)地切換。

在這種情況下，螺栓在電介質(zhì)諧振器“高dc電介質(zhì)諧振器”中有利地被導(dǎo)向，在示例實(shí)施例中，為此，例如在中心，所述電介質(zhì)諧振器具有凹槽，特別是孔。

圖4示出另一示例性實(shí)施例，其與圖3中示出的示例性實(shí)施例的區(qū)別僅在于它具有金屬螺栓“金屬曲柄”。

因此，下面討論的優(yōu)點(diǎn)和示例性實(shí)施例的與螺栓不相關(guān)的部分不僅涉及此示例，而且還適用于圖3中示出的示例。

示出的示例性實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，諧振器同時(shí)隔離、穩(wěn)定并允許用于切換操作所需的功率的傳輸。此外，任何可能產(chǎn)生的熱可通過(guò)該諧振器“高dc電介質(zhì)諧振器”耗散。

還可以看到信號(hào)發(fā)生器“微波信號(hào)發(fā)生器”，其采用功率放大器“微波功率放大器”來(lái)產(chǎn)生所需的rf功率信號(hào)（例如在微波或mhz范圍中），然后所述rf功率信號(hào)在電介質(zhì)波導(dǎo)“高dc電介質(zhì)諧振器”的另一端處借助于整流設(shè)備“微波整流器”整流并被提供給繼電器“繼電器”。

在這種情況下，作為替代的改進(jìn)方案，多個(gè)整流器可以以并聯(lián)的方式工作，用于更高的射頻功率。整流器可包括一個(gè)或多個(gè)二極管。二極管可以是肖特基二極管或其它二極管或別的改型晶體管。半導(dǎo)體可基于gaas或gan技術(shù)或別的技術(shù)。

整流器還可通過(guò)借助于相應(yīng)的電路措施被緩沖或穩(wěn)定而有利地構(gòu)建。例如，直流電源可在電容器中被緩沖，然后可使之對(duì)致動(dòng)器，這里也就是說(shuō)對(duì)繼電器“繼電器”，是可利用的，用于致動(dòng)真空開(kāi)關(guān)“真空管”。

電介質(zhì)諧振器“高dc電介質(zhì)諧振器”是高品質(zhì)的諧振器（高介電常數(shù)“高dc”），而金屬板“低dc基底”具有低的介電常數(shù)（“低dc”）。

這同樣適用于在金屬板“低dc基底”對(duì)面的保持件“低dc懸置件”。其同樣由具有低的介電常數(shù)的金屬制成。

整個(gè)組件可被鑄造，這可能優(yōu)于切換連桿。其進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)可以是避免火花放電、避免受氣候影響的封裝或改進(jìn)的冷卻。

例如，一個(gè)或多個(gè)管可在組件內(nèi)以并行的方式操作，這可引起經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)使用簡(jiǎn)單的機(jī)電措施來(lái)實(shí)現(xiàn)高度的切換同步性的可能性促進(jìn)了并行或串行操作。通過(guò)能夠?qū)鬏斈芰康纳漕l信號(hào)添加合適的觸發(fā)信號(hào)可實(shí)現(xiàn)這種切換的同步性。

在滅弧室或整個(gè)結(jié)構(gòu)上的機(jī)械致動(dòng)器或其它部件可裝備有測(cè)量相關(guān)操作信息的傳感器。在功率傳輸期間，信息可通過(guò)諧振器“高dc電介質(zhì)諧振器”同時(shí)被傳回。

同樣可設(shè)想在沒(méi)有用于致動(dòng)開(kāi)關(guān)的整流器情況下的能量轉(zhuǎn)換的其它形式。例如，可設(shè)想這樣的操作，在該操作中rf能量被用來(lái)加熱氣體體積。該氣體體積由于加熱而膨脹并因此驅(qū)動(dòng)連接到管的活塞。這允許緩慢的切換操作。取代氣體，還可設(shè)想水的使用，水由rf能量加熱、蒸發(fā)并因此驅(qū)動(dòng)活塞。