CN104681316A - 分接开关的机电一体化整合装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于输变电领域为变压器分接开关的机电一体化整合装置，具体地讲是由其将若干碟形动触片整合成一体机构，同步跨接切换与变压器线圈各个抽头分别相连的不同两相邻定触头，导通电路，变化挡位，调整电压。其主要包括：导管、紧箍、锁件；特征结构是：导管串穿若干碟形动触片并由紧箍施以轴向预紧力，再用锁件将导管与紧箍定位，便形成碟形动触片基础切换机构，达到触头接触的同时性和挡位变化的同步性。本发明的有益效果在于：(1)利用等截面中环形最大刚度效应使各动触片接触距离均等；(2)利用电流集肤效应，获得等截面材料制件的高强导电能力；(3)利用管路冷却热学效应，降低触头温升；(4)利用穿孔径缩机械效应，完成分接开关芯体结构的装拆。

Description

分接开关的机电一体化整合装置

技术领域

本发明属于输变电领域中变压器分接开关的机电一体化整合装置，具体地讲是由其将若干碟形动触片整合为一体机构，同步跨接式切换与变压器线圈各个抽头分别相连的不同两相邻定触头，导通电路，变化挡位，调整电压。

技术背景

在变压器分接开关行业中，管形分接开关动触头切换机构的联合销是本发明的前期背景技术之一。

专利号为ZL03264292.X，专利名称为《无励磁开关的动触头机构》，请见图1所示：其中的联合销将管形分接开关的多数个动触片串联合并为一体化切换机构如图2所示，连带形成为：垒片组合、多桥并联、排点接触、联合切换、穿孔径缩、片式散热；因之功效有：定触头开距可耐高电压，动触片联合能导强电流；可见管形分接开关动触头切换机构的诸多特征都离不开这一根联合销，然而发展才是硬道理，时至今日，其所起到的作用还只是对动触片机构的联合切换，属机械性能方面，作为电器产品的分接开关，其电气性能方面的作用尚未起到，若按机电一体化整合装置的性能要求还缺失一半。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于将只具备机械性能的联合销升级为同时具备电气性能的机电一体化装置。

本发明为达到提出的这一研发课题所采取的技术方案为：“分接开关的机电一体化整合装置，其主要包括：导管(1)、紧箍(2)、锁件(3)、碟形动触片(4)，其特征在于：导管(1)为电的良导体制件，两端有螺纹并各自配备螺纹紧箍(2)或一端有螺纹并配备螺纹紧箍(2)另一端制有轴向限位凸台，当串穿于导管(1)上的被整合的若干碟形动触片(4)被紧箍(2)压缩到材料弹性变形范围内而产生的轴向预紧力时，用锁件(3)将紧箍(2)与导管(1)锁定一体。”

在以上所述技术方案中，其一要说明的是：机电一体化整合装置的导管1不但具备对被其整合的构件——碟形动触片4切换位置的导向性还同时具备对其跨接时的导电性，如图3所示，因此导管1为金属良导体构件，一般选用铜材制件，但本权利要求限定的结构形式为两端有螺纹或一端有螺纹另一端有轴向限位凸台的管状体。

在以上所述技术方案中，其二要说明的是：机电一体化整合装置的紧箍2在导管1一端旋拧能够配合另一端紧箍2旋拧或配合导管1另一端的轴向限位凸台，可将若干个碟形动触片4施以轴向预紧力，并微调至适当程度；所谓碟形动触片4的碟形是指具有一定弹性的等直径圆板式碟形制件，碟形运用立体几何学的确切描述是：去除其中心孔围成的上底面，也去除其外圆周边围成的下底面的旋转体圆锥台的侧面；或者说，也就是由与旋转轴线存在倾角的直线或折线或任意状曲线为旋转母线，绕空间旋转轴线旋转一周的轨迹就是圆锥台侧面的基础碟形，当然在此基础碟形之上还要加工有孔或筋或键槽等能成为具备所需功能的制件。

在以上所述技术方案中，其三要说明的是：机电一体化整合装置中导管1应根据分接开关的额定电流的大小计算得动触片载流能力的片数决定所需长度，还必需使其具备二项基本功能，其一是各个碟形动触片4对环周分布的各个定触头的切换的同步性，其二是各个碟形动触片4对切换在挡的相应定触头接触的同时性。其切换的同步性，因各个碟形动触片4都串穿在导管1上一同被整合且带动切换便可得以实现；其接触的同时性则是靠串穿在导管1上的这种特殊的滚动式切换的碟形动触片4实现的：试设想，当图3中各个形状完全相同的碟形动触片4在其材质的弹性范围内被轴向施以适当预紧力后，其径向便会有微量延伸，而当径向受到由于接触压力在定触头上产生的支反力的作用时，其碟形动触片4又势必产生轴向互相之间的挤压力，并且相互传递，假如某个碟形动触片4没有受到定触头支反力的作用，其结果必然是那个碟形动触片4还没与定触头接触，也即某个碟形动触片4具有的轴向力较小，根据力相等才平衡的原理，该碟形动触片4必将轴向进一步被挤压而径向延伸，达到与定触头的接触，于是接触的同时性便实现了。

在以上所述技术方案中，其四要说明的是：机电一体化整合装置的锁件3，其功能要求是当紧箍2对碟形动触片4所施加的轴向预紧力达到适当时，用锁件3将紧箍2与导管1锁定位置，目的是保持碟形动触片4所受预紧力的恒定性。

在以上所述技术方案中，其五要说明的是：机电一体化整合装置中，“……当串穿于导管(1)上的被整合的各个碟形动触片(4)被紧箍(2)压缩到材料弹性变形范围内而产生的轴向预紧力时，……”所说的“材料弹性变形范围内而产生的轴向预紧力”是指当碟形动触片4之间靠紧，并因彼此已产生初始弹性变形而具有的相互作用力，达到这一轴向作用力在碟形动触片4的片与片之间能够相互传递为适度；其一不应超出选定的电流良导体金属弹性范围，其二不应超出各个碟形动触片4允许的径向变形公差区间；

在以上所述技术方案中，其六要说明的是：机电一体化整合装置的独立权利要求的末尾文字叙述为“……用锁件(3)将紧箍(2)与导管(1)锁定一体。”的锁件3是指能将紧箍2与导管1锁定为一体，具有使它们二者相对位置不转动功能的一切构件，诸如可采用配钻后穿销的方法，例如圆柱销、弹性销、圆锥销、开口销、带槽销等等；或可在紧箍2与相邻接触的那个碟形动触片4之间采用垫圈将紧箍2与导管1锁定的方法，例如：单耳或双耳止动垫圈、有舌止动垫圈、各种弹性垫圈；或还可干脆不要锁件3，将紧箍2制成锁紧螺母式构造，当若干片碟形动触片4被箍紧到位时与导管1自我锁定，使碟形动触片4之间的轴向预紧力保持恒定，例如紧箍2可以制成六角(或多角)全金属锁紧螺母式构件、有非金属嵌件锁紧螺母式构件、又如扣紧螺母式构件；

总之，本段专利权要保护的是将紧箍2与导管1锁定的结构。

在以上所述技术方案中，其七要说明的是：机电一体化整合装置虽然只有简单的四种构件组成，但其在分接开关结构中所处位置是中心位置，所起作用是核心作用：分接开关的主要功能是通过动触片对定触头的挡位切换完成对变压器输出电压的调整，在分接开关中唯有动触片切换机构是运动部件，其余皆是静定部件，这犹如人的心脏结构也并不复杂，不过只有左、右心室和左、右心房四部分构成，却负担整个身体血液的运行以维系人的生命活力。此喻可鉴，机电一体化整合装置在分接开关中之重要性。

在以上所述技术方案中，其八要说明的是：机电一体化整合装置之所以这样称谓是因为其整合机械性能与电气性能四方面于一体：之一是利用材料的等截面效应：即截面积相同的材料，圆管抗弯强度最大且周向抗弯强度相等的机械性能，故机电一体化整合装置制有的导管1乃用其刚度以平衡串穿之上的所有碟形动触片4在周向转动切换中对定触头均等的接触半径距离；

之二是利用导电件的电流集肤效应，即电流经过导电件时，电子流在其外表皮密集而在其内芯部稀疏的电气性能，故机电一体化整合装置制有的导管1乃是将其内芯部材料转移增至外表皮制成管状，利用等截面的材料导电能力更强；

之三是利用管路冷却的热学效应，即本发明涉及的动、定触头接触电阻会使碟形动触片4产生温升，需要冷却，故机电一体化整合装置制件的导管1能够畅通循环的变压器油，进行高效冷却，因为导管1串穿于碟形动触片4的芯部温升之高点，起到所谓透心凉之效；

之四是利用穿孔径缩的机械效应，即采用一根与二孔直径公称尺寸相同滑动配合的刚钎串穿一个是位置固定的校正孔，一个是位置可移的功能孔时，迫使二孔趋于同轴，带有功能孔的制件必向校正孔径向收缩；本发明涉及的带有碟形动触片机构是分接开关芯体结构最凸出的结构，欲从分接开关的外壳中抽出分接开关的芯体结构以便维修或保养或欲在外部精细的组装好芯体结构后推入分接开关的壳体中，以方便组装，就可以在碟形动触片机构的侧板上制备校正孔，而将机电一体化整合装置的导管1当做功能孔，请再次观察图3，这样只需采用一根长刚钎串穿校正孔与导管1即功能孔，芯体结构便可于分接开关的外壳抽出或装入。

通过对机电一体化整合装置以上四方面机电效应的利用探究，揭示了发明创造的效果大小并不以其结构的繁简而见著，正如艾迪生发明的灯泡，不过只有灯丝(合金电阻)、灯罩(真空玻璃泡)、灯尾(接电装置)三构件组成而已，但却照亮了整个世界之夜。

如果上述技术方案，即本发明的机电一体化整合装置被采用在动触头切换机构上制作成定触头的排布与变压器线圈抽头不同联接结构的接线方式，则可实现分接开关的I线性调压，II单桥跨接、IIIY-Δ转换、IV双桥跨接、V串并联转换、VI正反调压、VII粗细调压等各种调压方式，若未允制作将触犯专利权。

如果上述技术方案，即本发明的分接开关的机电一体化整合装置被应用在一相或二相或三相中则可分别构成单相或两相或三相分接开关，而未许应用将触犯专利权。

上述技术方案，即本发明的分接开关的机电一体化整合装置，适用于所有动触头以主轴中心线为轴作周向旋转切换定触头实现换挡调压的分接开关，诸如其基本结构皆是各个定触头环列于封闭的外筒壁内部的管形分接开关，鼓形分接开关，柱形分接开关，筒形分接开关，以及各个定触头环列于间开的绝缘板条内侧的笼形分接开关，还有定触头被环列固定在绝缘盘上的盘形分接开关，乃至可以改制成该切换方式的其它形分接开关，未获允许，也将涉入侵权范围。

本发明的有益效果在于：

1、该装置利用导管的环形截面在等截面中的最大刚度效应以平衡串穿之上的所有碟形动触片在周向转动切换中对定触头均等的接触半径距离；

2、该装置利用导电件电流的集肤效应，采用等截面的材料用量制成导电能力更强构件；

3、该装置利用管路冷却的热学效应，以降低碟形动触片芯部温升之高点，起到所谓透心凉之效；

4、该装置利用穿孔径缩的机械效应，采用一根长刚钎串穿预制在芯体结构上的校正孔与本发明的导管孔，分接开关芯体结构便可于其外壳抽出或装入。

附图说明

以下附图中图1、图3和图4，无论分接开关为一相、二相或三相，因为各相结构都相同，所以图中只绘制一相详图，其余各相图形从略。

在附图3中，采用序号标示的都是本发明分接开关机电一体化整合装置所包括的部件构造，而采用文字标示的则是与这些部件构造息息相关，说明中分接开关的与机电一体化整合装置有关构造，特此解释序号与文字的混标方式。

图1是技术背景中引用的管形分接开关示意图；

图2是技术背景中引用的管形分接开关的动触片机构采取联合销构造连带形成的六项功能示意图；

图3是本发明应用于分接开关的创新型接触切换机构上的结构示意图，也是实施例示意图；

图4是本发明应用到研发的竹形分接开关上与其各项新技术构造的位置关系示意图。

实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的实施例：

本发明的实施例如图3所示，是将本发明应用在一台无励磁三相线性调压方式额定电压为110KV，额定电流为I 000A的鼓形分接开关上。图中的机电一体化整合装置，1为导管，选定为铜制件，一端有轴向限位凸台，另端挑有M1.5螺纹；2为紧箍，也选做铜制件，内孔制有M1.5螺纹与导管一端螺纹相配合；3为锁件，是选自GB/T879.2-2000标准的弹性圆柱销，为直槽轻型，4为碟形动触片，因为鼓形分接开关的额定电流为1000A，根据分接开关的国家标准GB/T10230.1规定，其最大通过电流为1.2倍额定电流，应为1200A，所有按其整合的碟形动触片4每片设计载流能力为100A，则需12片；两两对合为6对碟形动触片4串穿在导管1上，再用紧箍2旋拧使产生轴向预紧力，并注意控制在碟形动触片4之所选定铜材的弹性变形范围的69％以下，进而将导管1与紧箍2配作钻孔穿入锁件3——弹性圆柱销锁定，最后再将该已配置好碟形动触片的机电一体化整合装置安装在鼓形分接开关的切换机构的所在位置。只需操作者转动鼓形分接开关主轴，机电一体化整合装置便可带动碟形动触片4切换各挡位定触头直至目标挡位而止，完成鼓形分接开关的调压任务。

如果将图4所示的分接开关的创新型接触切换机构中的整合销置换成图3中的机电一体化整合装置，加之再与分接开关的可调传动、分接开关的装拆板闸、分接开关的胀固装置、分接开关的缆头联接、分接开关的芯体结构等共六部分新技术构造组合，则诞生一种从未有过的《竹形分接开关》；但如果未与以上六部分新技术构造组合则可构成前述任意其它形分接开关。

Claims (1)

1.分接开关的机电一体化整合装置，其主要包括：导管(1)、紧箍(2)、锁件(3)、碟形动触片(4)，其特征在于：导管(1)为电的良导体制件，两端有螺纹并各自配备螺纹紧箍(2)或一端有螺纹并配备螺纹紧箍(2)另一端制有轴向限位凸台，当串穿于导管(1)上的被整合的若干碟形动触片(4)被紧箍(2)压缩到材料弹性变形范围内而产生的轴向预紧力时，用锁件(3)将紧箍(2)与导管(1)锁定一体。