用于箱体传感器的具有非接触能量传输的开关设备的制作方法

本发明涉及开关设备，包括填充有绝缘气体的箱体系统并且包括在箱体系统内的开关装置和至少一个电子传感器。

背景技术：

1、这样的开关设备在现有技术中通常已知。压力或温度传感器可以布置在箱体系统中，用于测量箱体系统内的绝缘气体的压力或温度。例如，绝缘气体可以由六氟化硫(sf6)组成，或者包括六氟化硫(sf6)。随着时间的推移，气体填充会从箱体系统泄漏，使得绝缘功能减弱。为了确保最低绝缘功能，例如用于布置在气体填充的系统内的开关装置，可以定义气体填充的最小压力值。一旦气体填充的压力跌至这个最小压力值以下，电开关设备的操作会变的危险。这就是为什么建议在这样的情境下停止电开关设备的操作。

2、现有技术解决方案的缺点在于，电子传感器和测量单元由穿过箱体系统的壁的电线驱动。即使这个对箱体系统的穿透被小心地密封，箱体系统的这个区段在气体泄漏的方面也尤其关键。原因在于，箱体系统、并且具体地开关设备的箱体系统得到的是应当在很多年甚至数十年内被保持在箱体系统中的寿命气体填充。例如，开关设备的一般名义寿命约30年。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是改进的开关设备的提供。具体地，应当提供解决方案，其克服上文提及的缺点并且提供在长期时间内、具体地在开关设备的全寿命内的气密性。

2、本发明的目的由如开头段落公开的开关设备解决，其另外包括具有在箱体系统外的能量发送机并且具有在箱体系统内的能量接收机的非接触能量传输系统，其中：

3、-能量发送机被设计为从电源接收电能量并且为将其转换为非导电形式的能量，

4、-能量接收机耦合至能量发送机，并且被设计为从能量发送机接收非导电形式的能量，并且被设计为将其转换为电能量，并且其中：

5、-能量接收机电连接至电子传感器并且被设计为向该电子传感器供应电能量。

6、通过发明的措施，大体上改进了箱体系统的气密性，因为可以省略用于驱动在箱体系统内的电子传感器的穿过。因此，可以大体上减少气体泄漏的风险。由此，气体填充可以在长期时间内、具体地在开关设备的全寿命内被保持在箱体系统中。

7、通常，至少一个电子传感器可以是压力传感器、温度传感器或组合的压力和温度传感器，并且由此可以被设计为测量压力和/或温度。例如，压力传感器可以被实施为电容式压力传感器。

8、应当注意，“箱体系统”可以由箱体组成，或者包括箱体。此外，“箱体系统”还可以包括管子等。因此，例如，电子传感器可以布置在箱体中但也可以在管子中。具体地，箱体系统在本发明的背景下是不透气地密封的箱体系统。箱体系统可以填充有六氟化硫(简称“sf6”)。此外，箱体系统可以由不锈钢或低碳钢制成，或者包括不锈钢或低碳钢。

9、在权利要求书和说明书以及附图中公开了另外的有利实施方式。

10、在有益实施方式中，能量发送机可以被设计为电磁能量发送机并且能量接收机可以被设计为电磁能量接收机。在此情况下，非导电形式的能量是电磁能量，并且电磁能量发送机和电磁能量接收机电磁耦合。具体地，电磁能量发送机可以包括能量发送机初级磁芯和缠绕能量发送机初级磁芯的初级能量线圈。类似地，电磁能量接收机可以包括能量发送机次级磁芯和缠绕能量发送机次级磁芯的次级能量线圈，其中，电子传感器连接至次级能量线圈。在这个实施方式中，非接触能量传输系统基本上被实施为变压器，其中，初级侧连接至在箱体系统外的电源，并且其中，次级侧布置在箱体系统内以驱动电子传感器。具体地，整流器可以布置在次级线圈和电子传感器之间。有利地，变压器是以非接触方式传输电能的非常适合的装置。

11、在本公开的背景下，“电磁耦合”具体指“感应耦合”或“大体上感应耦合”。因此，用于能量和/或数据传输的电磁场因而通常由线圈生成并接收。电磁场的频率具体地可以在hz和khz范围内。在又另一优选实施方式中，出于发明的问题的考虑，可以使用谐振感应耦合。

12、在另一有益实施方式中，能量发送机可以被设计为声能量发送机(或相应地，声音发射机)并且能量接收机可以被设计为声能量接收机(或相应地，声音接收机)。在此情况下，非导电形式的能量是声能量，并且声能量发送机和声能量接收机声耦合。有利地，声能量发送机非常适合用于由钢、并且具体地低碳钢制成的箱体系统，因为在能量传输中不牵涉会受箱体系统的材料影响的电磁场。声能量传输可以发生在可听频率范围内或有利地在超声频率范围内。后者提供没有干扰可听噪声生成和发出的能量传输。

13、在又另一有益的实施方式中，开关设备可以包括具有在箱体系统内的数据发送机并且具有在箱体系统外的数据接收机的非接触数据传输系统，以及具有微控制器输入和微控制器输出的微控制器。在此情况下，微控制器连接至电子传感器并且被设计为经由其微控制器输入从电子传感器接收测量数据。微控制器输出连接至数据发送机。微控制器被设计为经由其微控制器输出向数据发送机发送测量数据，并且数据接收机被设计为以非接触方式从数据发送机接收测量数据。微控制器可以包括处理器并且可以包括板上存储器或可以连接至外部存储器。通过建议的措施，可以进一步改进箱体系统的气密性，因为用于数据传输系统的穿过也不是必要的。因此，建议的数据传输系统不提高气体泄露的风险并且帮助在长期时间内将气体填充保持在箱体系统内。

14、如果数据发送机包括具有发送机天线的无线电数据发送机并且数据接收机包括具有接收机天线的无线电数据接收机，则是有利的。有利地，无线电数据传输是以非接触方式(即，“空中”)传输数据的非常适合的方法。

15、在本发明的背景下，“无线电数据传输”涉及经由无线电波的数据通信，其使用天线生成并接收。无线电波的频率具体地可以在mhz和ghz范围中。

16、在另一有利实施方式中，数据发送机可以被实施为电磁数据发送机，并且数据接收机可以是电磁数据接收机，其中，电磁数据发送机和电磁数据接收机电磁耦合。具体地，电磁数据发送机可以包括数据发送机初级磁芯和缠绕数据发送机初级磁芯的初级数据线圈。类似地，电磁数据接收机可以包括数据发送机次级磁芯和缠绕数据发送机次级磁芯的次级数据线圈，其中，微控制器输出连接至次级数据线圈。具体地，评估单元可以连接至次级线圈。有利地，变压器也是以非接触方式传输电子数据的非常适合的装置。

17、在又另一有利实施方式中，数据发送机可以是声数据发送机，并且数据接收机可以是声数据接收机，其中，声数据发送机和声数据接收机声耦合。有利地，声数据发送机非常适合用于由钢、并且具体地低碳钢制成的箱体系统，因为在数据传输中不牵涉会受箱体系统的材料影响的电磁场。声数据传输可以发生在可听频率范围内或有利地具体在超声频率范围内。后者提供没有干扰可听噪声生成和发出的能量传输。

18、如果开关设备包括连接至电磁能量接收机的负载调制组件、连接至电磁能量发送机的电流感测组件以及具有微控制器输入和微控制器输出的微控制器，则也是非常有利的。在这个实施方式中，微控制器连接至电子传感器并且被设计为经由其微控制器输入从电子传感器接收测量数据。微控制器输出连接至负载调制组件，并且微控制器被设计为经由其微控制器输出向负载调制组件发送测量数据。最后，电流感测组件被设计为从电磁能量接收机接收测量数据。再者，微控制器可以包括处理器并且可以包括板上存储器或可以连接至外部存储器。在一个实施方式中，负载调制组件可以由电阻器与开关的串联连接形成，或者包括电阻器与开关的串联连接，其串联连接与电磁能量接收机并联，例如与电磁能量接收机的次级能量线圈并联。在这个实施方式中，为了控制开关并且因此在次级侧的负载而设置微控制器输出。如果开关根据二进制数据断开和闭合，则也可以在初级侧由电流感测组件感测的负载波动代表所述二进制数据。以此方式，测量数据可以从电磁能量发送机的次级侧传输至其初级侧。由此，严格来讲，电磁能量发送机不仅是能量发送机，也是组合的电磁能量和数据发送机。例如，评估单元可以连接至电流感测组件的输出并且解调测量数据。

19、在开关设备的非常有利的实施方式中，

20、-能量发送机被设计为电磁能量发送机并且电磁接收机被设计为电磁能量接收机，

21、-非导电形式的能量是电磁能量，并且

22、-电磁能量发送机和电磁能量接收机电磁耦合，并且

23、a)数据发送机包括具有发送机天线的无线电数据发送机，并且数据接收机包括具有接收机天线的无线电数据接收机，或者

24、b)数据发送机是声数据发送机并且数据接收机是声数据接收机，其中，声数据发送机和声数据接收机声耦合。

25、这是使用用于能量和数据传输的基于不同物理定律的不同技术的混合实施方式的实例。由此，有利地，能量传输和数据传输不冲突。

26、在开关设备的又另一非常有利的实施方式中，

27、-能量发送机被设计为声能量发送机并且能量接收机被设计为声能量接收机，

28、-非导电形式的能量是声能量，并且

29、-声能量发送机和声能量接收机声耦合，并且

30、c)数据发送机包括具有发送机天线的无线电数据发送机，并且数据接收机包括具有接收机天线的无线电数据接收机，或者

31、d)数据发送机被实施为电磁数据发送机并且数据接收机是电磁数据接收机，其中，电磁数据发送机和电磁数据接收机电磁耦合。

32、这是混合实施方式的另一实例，在该混合实施方式中，基于不同物理定律的不同技术用于能量和数据传输。由此，有利地，能量传输和数据传输不冲突。

33、如果箱体系统在非接触能量传输系统的区域中(并且视情况在选择性的非接触数据传输系统的区域中)由塑料制成，则是尤其有利的。建议的措施基于电磁耦合来帮助增加非接触能量和/或数据传输系统的效率，因为塑料对于电磁能量和/或数据耦合而言是几乎“隐形的”，意味着塑料大体上不使电磁传输减弱。这同样适用于无线电数据传输系统。然而，当使用声能量和/或数据传输系统时也可以带来优点，因为塑料通常大体上比金属柔软，其支持经过箱体系统的壁的声能量的高效传输。

技术特征：

1.开关设备(1，1a……1g)，包括填充有绝缘气体的箱体系统(3，3g)以及在所述箱体系统(3，3g)内的开关装置(4)和至少一个电子传感器(7)，

2.根据权利要求1所述的开关设备(1，1a……1g)，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的开关设备(1，1a……1g)，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的开关设备(1，1a……1g)，其特征在于：

5.根据权利要求1至4中任一项所述的开关设备(1，1a……1g)，其特征在于，至少所述一个电子传感器(7)被设计为测量压力(p)和/或温度(t)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的开关设备(1，1a……1g)，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的开关设备(1，1a……1g)，其特征在于，所述数据发送机(13，13a……13g)包括具有发送机天线(16)的无线电数据发送机(15)，并且所述数据接收机(14，14a……14g)包括具有接收机天线(18)的无线电数据接收机(17)。

8.根据权利要求6所述的开关设备(1，1a……1g)，其特征在于，所述数据发送机(13，13a……13g)被实施为电磁数据发送机(13c)并且所述数据接收机(14，14a……14g)是电磁数据接收机(14c)，其中，所述电磁数据发送机(13c)和所述电磁数据接收机(14c)电磁耦合。

9.根据权利要求8所述的开关设备(1，1a……1g)，其特征在于：

10.根据权利要求6所述的开关设备(1，1a……1g)，其特征在于，所述数据发送机(13，13a……13g)是声数据发送机(13d、13e)并且所述数据接收机(14，14a……14g)是声数据接收机(14d、14e)，其中，所述声数据发送机(13d、13e)和所述声数据接收机(14d、14e)声耦合。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的开关设备(1，1a……1g)，其特征在于：

12.根据权利要求7或10所述的开关设备(1，1a……1g)，其特征在于：

13.根据权利要求7或8所述的开关设备(1，1a……1g)，其特征在于：

14.根据权利要求1至13中任一项所述的开关设备(1，1a……1g)，其特征在于，所述箱体系统(3，3g)由不锈钢或低碳钢制成，或者包括不锈钢或低碳钢。

15.根据权利要求14所述的开关设备(1，1a……1g)，其特征在于，所述箱体系统(3，3g)在所述非接触能量传输系统(8，8a……8g)的区域中由塑料(m2)制成。

技术总结
公开了一种开关设备(1，1a……1g)，其包括填充有绝缘气体的箱体系统(3，3g)以及在箱体系统(3，3g)内的开关装置(4)和至少一个电子传感器(7)。此外，开关设备(1，1a……1g)包括具有在箱体系统(3，3g)外的能量发送机(9，9a……9g)并且具有在箱体系统(3，3g)内的能量接收机(10，10a……10g)的非接触能量传输系统(8，8a……8g)，其中，能量接收机(10，10a……10g)耦合至能量发送机(9，9a……9g)。进一步地，能量接收机(10，10a……10g)电连接至电子传感器(7)并且被设计为向该电子传感器(7)供应电能量(P)。

技术研发人员：曼格什·平格尔,约格什·苏雷什·拉杰瓦德
受保护的技术使用者：伊顿智能动力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23