CN102439673A - 用于开关装置的梅花触头和电触头系统 - Google Patents

用于开关装置的梅花触头和电触头系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于开关装置的梅花触头以及设有该触头的用于开关装置的电触头系统，其具有导电性更好、散热性能更强、结构更牢固以及可靠性更高等优点。该梅花触头包括多个外触指(51)和内触指(51′)。外触指(51)布置成与固定触头(4)的外表面(41)相匹配的形状，使得各外触指的接触面(511)与固定触头(4)的外表面(41)相接触。内触指(51′)布置成与固定触头(4)的内表面(42)相匹配的形状，使得各内触指的接触面(511′)与固定触头(4)的内表面(42)相接触。所述各触指(51，51′)包括一用于与固定触头(4)表面(41，42)接触的第一触头凸起(512，512′)，以及一用于与套管(6)接触的第二触头凸起(513)。所述各触头凸起(512，512′)的表面设有一触头沟槽(515)。外触指(51)的第一触头凸起(512)与内触指(51′)的第一触头凸起(512′)不在同一横断面上。固定触头包括多个用于通风的开口(44)。

Description

用于开关装置的梅花触头和电触头系统
技术领域
本发明涉及电力产品和电力系统领域，尤其涉及用于开关装置的触头机构和电触头系统。
背景技术
梅花触头广泛用于中高压开关装置。触指主要用于提供触指夹与配套的触头相连从而达到切断额定电流和传送电流的目的。
如图1A所示，US4072392A公开了一种由弹簧丝形成的梅花触头，其包括一个圆柱形阳触头11和外套件12。外套件12由多个放置于圆柱形螺柱件14外圆周并沿轴向从螺柱件14向外延伸而形成阴触头套15的弹簧丝触指13构成。每个触指13相对于螺柱件14沿轴向向内弯曲，使得阴触头套15的内径小于圆柱形阳触头11的外径。触指13可通过电气和机械方式与圆柱形阳触头11接触。这种梅花触头所采用的弹簧丝价格低廉、容易获取、不易受损。此外，各弹簧丝触指可通过一次自动成型剪切机制成所需形状。但这种梅花触头的有效接触面积较小。
如图1B所示，EP0856860B1公开了一种用于高压开关装置的梅花触头。梅花触头16以管脚的形式夹持配套触头17，其触指18呈圆形设置。圆柱19轴向装有一体成型于圆环20上的沟槽。一环状物一体成型于圆柱19相对于该圆环的一端，其横截面连同圆柱19呈高尔夫球杆形状。该环状物的自由轴端设有径向环形面21，径向环形面21上安装有防腐材质的触头截面17。梅花触头16对应于配套触头的内径小于防腐材质的触头截面的内径。这种梅花触头的缺陷在于其结构不够牢固。
如图1C所示，US20070246444A1公开了一种用于开关装置的电触头系统。该系统的触头23包括设置在固定板25上的梅花触头单元。固定板25与铜质轴管26相连。触头单元包含具有内外表面的触指24。当开关装置处于闭合工况时，该内外表面与反向触头27相结合形成接触面，用于向触头27供应电流。触指的内外表面可减少触指24的数量，改善对准公差。装有梅花触头单元的固定板与轴管相连，从而降低了从梅花触头单元到轴管产生的触头过渡电阻。
除上述缺陷外，所有传统梅花触头均不具备导电性能高、发热量小以及散热性能好等重要特性。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明的主要目的在于提供一种导电性好、发热少、散热好、结构更牢固、可靠性更高的用于开关装置的梅花触头和含有该梅花触头的电触头系统。本发明所提供的梅花触头和电触头系统不但能承受较高电流，而且易于安装。
本发明的一个方面提供了一种用于开关装置的梅花触头，该梅花触头包括多个触指。这些触指分为外触指和内触指。上述多个外触指形成的横断面与固定触头外表面的横断面相匹配，从而使各外触指的接触面可与固定触头的外表面相接触。上述多个内触指形成的横断面与固定触头内表面的横断面相匹配，从而使各内触指的接触面可与固定触头的内表面相接触。
根据本发明的最佳实施例，上述各触指包含用于与固定触头的内表面或外表面相接触的第一触头凸起和用于与套管接触的第二触头凸起。
根据本发明的最佳实施例，每个触头凸起的表面设有触头沟槽。该触头沟槽用于确保触指与固定触头或套管的接触更加牢固。
根据本发明的最佳实施例，每个触指包含凹槽和夹持块。梅花触头还包含弹簧和圆盘。所述弹簧用于将触指固定在所述圆盘上。
根据本发明的另一最佳实施例，弹簧片的一端嵌入各触指的凹槽。对于外触指而言，弹簧片的另一端沿轴向向内推动圆盘上的外触指；对于内触指而言，弹簧片的另一端沿轴向向外推动圆盘上的内触指。
根据本发明的最佳实施例，环形弹簧嵌入外触指的凹槽并围绕外触指。第二环形弹簧嵌入内触指的凹槽并围绕内触指。
根据本发明的最佳实施例，外触指的多个第一触头凸起所处的虚构平面与内触指的多个第一触头凸起所处的虚构平面不重叠。
本发明的另一方面提供了一个用于开关装置的电触头系统，该电触头系统包括固定触头和上述与该固定触头相接触的前述梅花触头。
根据本发明的最佳实施例，所述固定触头包括多个用于通风的开口。
根据本发明的最佳实施例，所述固定触头与梅花触头相接触的一端设有径向环形面。
根据本发明的最佳实施例，该电触头系统还包括套管和环形螺母。该环形螺母用于将圆盘和所有触指固定于套管上。
附图说明
下面结合附图中的最佳实施例更详细地阐述本发明的内容，其中：
图1是现有的梅花触头的示意图；其中，图1A是由弹簧丝形成的梅花触头的结构示意图；图1B是设有外触指的梅花触头的结构示意图；图1C是用于电开关装置的采用对接嵌入式梅花触头设计的触头系统；
图2是根据本发明的最佳实施例提供的梅花触头的结构示意图；其中，图2A是该梅花触头的爆炸图；图2B是该梅花触头的立体图；图2C是该梅花触头的侧视图；
图3是该梅花触头与固定触头相接的示意图；
图4是梅花触头的触指示意图；其中，图4A是触指的立体图；图4B是触指的触指沟槽示意图；
图5是触指的触头沟槽放大图；其中，图5A是根据本发明的最佳实施例提供的触头沟槽的结构示意图；图5B是另一种形式的触头沟槽示意图；
图6是梅花触头的弹簧片示意图；
图7是弹簧片将外触指和内触指固定于圆盘的放大图；
图8是外触指的第一触头凸起与内触指的第一触头凸起不在同一横截面时的示意图；
图9是根据本发明另一最佳实施例提供的包含环形弹簧的梅花触头的结构示意图；
图10是根据本发明的最佳实施例提供的用于开关装置的设有梅花触头的电触头系统的结构示意图；
图11是该电触头系统的剖面图。
具体实施方式
下面结合上述附图对本发明的最佳实施例加以描述。
图2是根据本发明的最佳实施例提供的梅花触头结构示意图；其中，图2A是该梅花触头的爆炸图；图2B是该梅花触头的立体图。用于开关装置的梅花触头包括多个外触指51和内触指51′。每个触指包括凹槽514和夹持块516。如图2和图3所示，弹簧片522嵌入每个外触指51的凹槽514内，并将外触指51固定在圆盘53上。外触指51呈圆形布置，使得每个触指的接触面511与固定触头4的外表面41相接触。如图2C和图3所示，由外触指51形成的圆环的内径501略小于固定触头的外径401，从而使外触指51可牢固夹持该固定触头4。一弹簧片522嵌入每个内触指51′的凹槽514，并将内触指51′固定在所述圆盘53上。内触指51′呈圆形布置，使得每个触指的接触面511′与固定触头4的内表面42相接触。由内触指51′形成的圆环的外径502略大于固定触头的内径402，因此确保内触指51′与固定触头4的内表面42牢固接触。图3是梅花触头5与固定触头4相连的示意图。
图4是梅花触头5的触指结构示意图。外触指51包括设置在接触面511上用于接触固定触头4的表面41的第一触头凸起512，以及用于接触套管6的第二触头凸起513。同样，内触指51′包括设置在接触面511′上用于接触固定触头4的表面42的第一触头凸起512′，以及用于接触套管6的第二触头凸起513。这种设计可使梅花触头5更加牢固的夹持固定触头4，同时允许梅花触头5和固定触头4之间存在更大的对准误差。
如图4和图5所示，每个触指51、51′包括设置于触头凸起表面的触头沟槽515。该触头沟槽515可增大触指与固定触头4表面的接触面积，从而提高梅花触头5的导电和散热性能。图5A是根据本发明的最佳实施例提供的触头沟槽的结构示意图，图5B是在触指上设置的另一形式的触头沟槽示意图。触头凸起上可设置多个形状不一的触头沟槽515。
触指51、51′采用导电性能高、抗腐蚀能力强的铜或铜钨烧结合金制成。为了获得更好的导电性能，还进一步对触指51、51′进行了镀银处理。该触指51、51′易于拆装及更换。这种设计可确保触指51、51′与固定触头4接触良好，甚至在固定触头4上产生压力。
弹簧片522的结构如图6所示。弹簧片522采用高强度不锈钢板制成，包括用于嵌入触指凹槽514的卷边523，两个缺口525，以及两个有一定间隔526的弯脚524。该间隔526较触指略宽，因此两个弯脚524可卡住触指。如图7所示，该两个缺口525用于将触指51、51′固定在圆盘53上。采用高强度不锈钢制成的弹簧片522可减少涡流产生的热量。弹簧片522可确保触指51、51′承压均匀并与固定触头4可靠连接。
如图3所示，当固定触头4插入梅花触头5时，其内表面首先与内触指51′相接触。由于内触指51′构成的圆环的外径502略大于固定触头的内径402，内触指51′受到向内的压力，从而克服弹簧片522产生的压力。同样，当固定触头4插入梅花触头5时，其可以克服弹簧片522产生的压力，从而撑开外触指51。在固定触头4插入梅花触头5后，梅花触头5可通过弹簧片522的作用力牢固夹持固定触头4。
如果固定触头4同时遇到上述两种阻力，那么固定触头4就难以插入梅花触头5了。因此，如图8所示的两条虚线，根据本发明的最佳实施例，外触指51的多个第一触头凸起512所处的虚构平面P1和内触指51′的多个第一触头凸起512′所处的虚构平面P2不重叠。当固定触头4插入梅花触头5时，固定触头4依次遇到来自内触指51′和外触指51的阻力。这种设计可确保固定触头4易于插入梅花触头5。
如图9所示，根据本发明的第二最佳实施例提供的用于开关装置的梅花触头包括环形弹簧。四个环形弹簧521嵌入外触指51的凹槽，围绕外触指51，并将外触指51固定在圆盘53上。外触指51呈圆形布置，使得每个触指的接触面511与固定触头4的外表面41相接触。外触指51组成的圆环的内径501略小于固定触头的外径401，使得外触指51可牢固夹持固定触头4。如此图所示，内触指51′通过弹簧片522固定在圆盘53上。内触指51′还可通过产生向外作用力的环形弹簧固定在圆盘53上。内触指51′呈圆形布置，使得每个触指的接触面511′与固定触头4的内表面42相接触。内触指51′形成的圆环的外径502略大于固定触头的内径401，使得内触指51′与固定触头4的内表面42紧密接触。
本发明还提供用于开关装置的电触头系统。图10和图11是根据本发明的最佳实施例提供的用于开关装置的带有梅花触头的电触头系统的结构图；其中，图10是该电触头系统的爆炸图，图11是该电触头系统的剖面图。如图所示，该电触头系统包括一固定触头4，梅花触头5和套管6。梅花触头5已在上文做过详细描述。固定触头4具有一中空结构43和多个设置在圆柱体47上用于通风的开口44。固定触头的外径401略大于外触指51构成的圆环的内径501，使得外触指51牢固夹持该固定触头4。同时，固定触头的内径401略小于内触指51′构成的圆环的外径502，使得内触指51′与固定触头4的内表面42紧密接触。
如图11所示，环形螺母55通过拧紧螺钉551将梅花触头5固定在套管6的一端。第二触头凸起513与套管6相接触。套管6的另一端与开关(接地开关、隔离开关或断路器)相连。当与固定触头4相连时，梅花触头5可将较大电流传导至接触面。夹持块516可防止梅花触头过度插入套管内，并将梅花触头5牢牢固定在套管6上。
如图11所示，所述固定触头4与梅花触头相接触的一端设有可使固定触头4易于插入梅花触头5的径向环形面45。固定触头4的另一端与开关装置内的铜排相连。
为了提高导电性能，还对固定触头4和套管6进行了镀银处理。
根据本发明的另一最佳实施例，用于开关装置的电触头系统内的梅花触头5是采用上述环形弹簧的最佳实施例。这里不作详细描述。
与传统触头相比，本发明的梅花触头可承受更大的额定电流，散热性能更好。根据模拟实验的结果，由于具备较好的散热性能，本发明的用于开关装置的带梅花触头的电触头系统的升温幅度较仅设有外触指的梅花触头减少了25％。
尽管本发明是基于一些最佳实施例进行说明，但精通技术的人员理解那些实施例绝不应限制本发明的范围。这些实施例还可以有多种更改和改进。在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，可作各种替换、变化和润饰。因此，本发明不应局限于较佳实施例和附图所公开的内容，本发明的保护范围以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (15)

1.一种用于开关装置的梅花触头，包括多个触指(51，51′)，其特征在于：
所述触指分为外触指(51)和内触指(51′)；
所述多个外触指(51)形成的横断面与固定触头(4)外表面(41)的横断面相匹配，从而使各外触指的接触面(511)可与固定触头(4)的外表面(41)相接触；且
所述多个内触指(51′)形成的横断面与固定触头(4)内表面(42)的横断面相匹配，从而使各内触指的接触面(511′)可与固定触头(4)的内表面(42)相接触。
2.根据权利要求1所述的梅花触头，其特征在于：所述每个触指(51，51′)包括用于与固定触头(4)表面(41，42)接触的第一触头凸起(512，512′)，以及用于与套管(6)接触的第二触头凸起(513)。
3.根据权利要求2所述的梅花触头，其特征在于：所述每个触头凸起(512，512’和513)的表面设有触头沟槽(515)。
4.根据权利要求1所述的梅花触头，其特征在于：所述每个触指(51，51′)包含凹槽(514)和夹持块(516)；梅花触头(5)还包含弹簧(52)和圆盘(53)；所述弹簧(52)将触指(51，51′)固定在所述圆盘(53)上。
5.根据权利要求4所述的梅花触头，其特征在于：所述弹簧为用于各触指的弹簧片(522)，弹簧片的一端(523)嵌入各触指(51，51′)的凹槽(514)；对于外触指(51)而言，弹簧片的另一端(524)沿轴向向内推动圆盘(53)上的外触指(51)，对于内触指(51′)而言，弹簧片的另一端(524)沿轴向向外推动圆盘(53)上的内触指(51′)。
6.根据权利要求4所述的梅花触头，其特征在于：所述弹簧(52)为环形弹簧(521)；环形弹簧(521)嵌入外触指(51)的凹槽(514)并围绕外触指；第二环形弹簧嵌入内触指(51′)的凹槽(514)并围绕内触指。
7.根据权利要求2所述的梅花触头，其特征在于：外触指(51)的多个第一触头凸起(512)所处的虚构平面(P1)与内触指(51′)的多个第一触头凸起(512′)所处的虚构平面(P2)不重叠。
8.一种用于开关装置的电触头系统，包括固定触头(4)和梅花触头(5)，其特征在于：
所述固定触头(4)具有一中空结构(43)；
所述梅花触头(5)包括多个外触指(51)和内触指(51′)；
所述多个外触指(51)形成的横断面与固定触头(4)外表面(41)的横断面相匹配，因此各外触指的接触面(511)可与固定触头(4)的外表面(41)相接触；且
所述多个内触指(51′)形成的横断面与固定触头(4)内表面(42)的横断面相匹配，因此各内触指的接触面(511′)可与固定触头(4)的内表面(42)相接触。
9.根据权利要求8所述的电触头系统，其特征在于：所述每个触指(51，51′)包含用于与固定触头(4)的表面(41，42)相接触的第一触头凸起(512，512′)和用于与套管(6)接触的第二触头凸起(513)。
10.根据权利要求9所述的电触头系统，其特征在于：所述每个触头凸起(512，512’和513)的表面设有触头沟槽(515)。
11.根据权利要求8所述的电触头系统，其特征在于：所述每个触指(51，51′)包含凹槽(514)和夹持块(516)；梅花触头(5)还包含弹簧(52)和圆盘(53)；所述弹簧(52)将触指(51，51′)固定在所述圆盘(53)上。
12.根据权利要求11所述的电触头系统，其特征在于：
所述弹簧(52)为环形弹簧(521，521′)；环形弹簧(521)嵌入外触指(51)的凹槽(514)并围绕外触指；第二环形弹簧(521′)嵌入内触指(51′)的凹槽(514)并围绕内触指；或
所述弹簧为用于各触指的弹簧片(522)，弹簧片的一端(523)嵌入各触指(51，51′)的凹槽(514)，对于外触指(51)而言，弹簧片的另一端(524)沿轴向向内推动圆盘(53)上的外触指(51)；对于内触指(51′)而言，弹簧片的另一端(524)沿轴向向外推动圆盘(53)上的内触指(51′)。
13.根据权利要求8所述的电触头系统，其特征在于：所述固定触头(4)包括多个用于通风的开口(44)。
14.根据权利要求8所述的电触头系统，其特征在于：所述固定触头(4)与梅花触头相接触的一端设有径向环形面(45)。
15.根据权利要求8所述的电触头系统，其特征在于：所述电触头系统还包括环形螺母(55)，该环形螺母(55)用于将梅花触头(5)固定于套管(6)上。
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