CN105849844B - 旁通开关 - Google Patents

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Abstract

能获得一种可实现闭合时间的缩短的旁通开关。该旁通开关使用了具有固定触点(2a)和可动触点(2b)的真空阀(1)，其包括：绝缘杆(5)，该绝缘杆(5)的一端侧与可动触点(2b)连结；闭合弹簧(14)，该闭合弹簧(14)被插入至绝缘杆(5)的另一端侧，并具有关闭触点的闭合功能和对触点施加压力的压力接触功能；以及操作部，该操作部具有对开极状态进行保持的闩锁功能，并与绝缘杆(5)的另一端侧连结，将绝缘杆(5)、闭合弹簧(14)及操作部配置成沿真空阀(1)的轴线方向排列。

Description

旁通开关
技术领域
本发明涉及一种在功率电子设备等中使用的旁通开关。
背景技术
近年来，电力领域在推进可再生能量的导入，为了实现系统稳定化，进行了STATCOM(无效电力补偿装置)等功率电子设备的导入、增强。在功率电子设备中需要电压转换器，在电压转换器内，使用了IGBT等半导体以作为电流的切换器。在转换器内需要用于在IGBT故障时保护二极管或防止系统的系统损坏的旁通开关。旁通开关在IGBT故障时通过使旁通开关自身进行短路闭合(short-circuiting and closing)来保护二极管或防止系统的系统损坏。因此，需要在二极管故障之前进行动作。但是，到二极管故障为止的时间非常短，因此，作为旁通开关所要求的功能，从接收信号开始到闭合(closing)为止的时间尽量短是重要的。
功率电子设备中使用的旁通开关需要以短路闭合(short-circuit closing)的形式在高电压、大电流下工作，因此，有时在开关主体部中采用真空阀。
作为现有的真空阀的操作机构部，例如，存在一种技术，包括：开闭杆，该开闭杆与真空阀的可动触点连结；开闭块体，该开闭块体设于开闭杆，能在轴向上移动，并以具有规定的游隙的方式进行卡合；以及盘状的开闭弹簧，该开闭弹簧根据开闭块体的移动进行变位，且相对于开闭块体具有比真空阀的真空自闭力大的反转负载，利用操作柄使开闭块体在轴向上移动，从而使开闭弹簧在开极或闭极方向上作用来进行开极或闭极(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特公昭59-8932号公报(第1－2页，图1－图4)
发明内容
发明所要解决的技术问题
在作为旁通开关使用包括专利文献1这样的操作机构的真空阀的情况下，在闭极动作中，利用驱动机构对与可动触点连结的开闭块体进行直接驱动，但存在以下技术问题：从将操作柄按压于开闭块体而开始操作起、到盘状的开闭弹簧朝闭极方向反转动作而关闭触点为止很花费时间。
另外，不用盘状的开闭弹簧、而是通过连杆机构连结操作杆和操作机构部以进行闭合动作的方法也广为人知，但在该情况下，从闭极动作的开始到结束为止还是要花费例如数十ms左右的时间。
本发明为解决上述问题而作，其目的在于获得一种能实现闭合时间的缩短的旁通开关。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的旁通开关使用了具有固定触点和可动触点的真空阀，其包括：绝缘杆，该绝缘杆的一端侧与可动触点连结；闭合弹簧，该闭合弹簧具有闭合功能和压力接触功能，并被插入至绝缘杆的另一端侧；以及操作部，该操作部具有对开极状态进行保持的闩锁功能，并与绝缘杆的另一端侧连结，绝缘杆、闭合弹簧及操作部被配置成沿真空阀的轴线方向排列。
发明效果
根据本发明的旁通开关，在构成开关主体部的真空阀的驱动侧设有与可动触点连结的绝缘杆、具有闭合功能和压力接触功能的闭合弹簧、具有对开极状态进行保持的闩锁功能的操作部，上述构件被配置成在真空阀的轴线方向上排列，因此，能将闭合弹簧的力顺利地传递至可动触点，并能实现解除闩锁的卡合而完成闭合为止的闭合时间的缩短。
另外，简化了操作部的结构，削减了可动部的零件个数，因此，能将操作部轻量化，此外，组装容易，因此，能缩短组装时间。
附图说明
图1是表示本发明实施方式一的旁通开关的开极状态的侧视图。
图2是表示本发明实施方式一的旁通开关的闭极状态的侧视图。
图3是从图1的A－A线观察到的操作部的剖视图。
图4是从图1的B－B线观察到的操作部的剖视图。
图5是对图1的旁通开关的开极动作进行说明的说明图。
图6是本发明实施方式二的旁通开关的侧视图。
具体实施方式
实施方式一
以下，根据附图进行说明。图1及图2是本发明实施方式一的旁通开关(BypassSwitch)的侧视图，图1示出了开极状态，图2示出了闭极状态。在图1及图2中，为了简便，将左侧称为正面侧。
在旁通开关的开关主体部，使用真空阀。首先，利用图1由整体的结构进行说明。另外，在图1及图2中，为了便于了解内部结构，将一部分切除来显示截面。
真空阀1的固定触点2a和可动触点2b以能接触、分离的方式配置于真空容器内，固定触点2a经由固定侧电极棒3a与固定侧导体4a连接，可动触点2b与可动侧电极棒3b连接，可动侧电极棒3b的另一端被引出至真空容器的外部，并与绝缘杆5连结。另外，可动侧电极棒3b经由可挠导体6与可动侧导体4b连接。
在绝缘杆5的与可动侧电极棒3b连接一侧的相反侧的前端部连结有连结配件7，连结配件7利用连结销9与柄8结合。
固定侧导体4a固定于上部的横框架10，横框架10由纵框架11支承，纵框架11的下端侧固定于底座12。此外，在纵框架11的中间部设有中间横框架13，中间横框架13的下部侧为操作部。
在绝缘杆5的正下方，朝绝缘杆5插入线圈状的闭合弹簧14，以在绝缘杆5与中间横框架13之间对可动触点2b朝闭极方向进行施力。
另外，闭合弹簧14朝闭合方向驱动可动触点2b，并在触点闭合状态下将可动触点2b朝固定触点2a一侧进行施力。
图3是从图1的A－A线观察到的主剖图。另外，图4是从图1的B－B线观察到的主剖图。参照图3及图4，对操作部的结构进行说明。
对操作部进行支承的支承构件15利用螺栓固定于底座12。如图3所示，支承构件15由从正面侧观察时呈L字状的两个板状构件构成，并以使垂直面相向且隔着规定的间隔的方式固定于底座12。
柄8的一端侧利用柄固定销16以能自由转动的方式支承于支承构件15的从正面侧观察时的里侧。在柄8的前侧配置有能用形成于柄8的另一端侧的卡合部C(参照图1)进行卡合的闩锁17，该闩锁17以能自由转动的方式设于支承构件15。闩锁17是由圆棒状的构件构成、将长边方向的一部分切除而使该部分的截面形成为半月状的所谓半月闩锁，半月状的角部为卡合部C。这样，闩锁是机械式闩锁。
设于绝缘杆5的前端侧的连结配件7在作为柄8的转动支点的柄固定销16与前端侧的卡定部的中间部处由连结销9结合。
闩锁驱动片18朝与闩锁17的轴向正交的方向固接于闩锁17。此外，如图4所示，在闩锁17与支承构件15之间设有例如由螺旋弹簧构成的回复弹簧19，闩锁17被回复弹簧19朝从图1的方向观察时的逆时针方向施力。
另外，在闩锁驱动片18的相对位置配置有直动式的螺线管20，虽未图示，但该螺线管20固定于纵框架11侧或支承构件15侧。通过对螺线管20的线圈进行励磁，从而按压闩锁驱动片18以使闩锁17在图1中朝顺时针方向转动。
另外，如图3所示，在柄固定销16的一端侧(本实施方式中为从正面侧观察时的右侧)具有比支承构件15朝外侧突出的突出部16a。同样地，对连结配件7进行扣住的连结销9的一端侧(与突出部16a相同的一侧)是比支承构件15朝外侧突出的突出部9a。如图1所示，在突出部9a贯穿支承构件15的部分形成有避让孔，支承构件15不会对突出部9a的上下动作进行限制。在后面说明两突出部9a、16a的用途。
接着，对各部分的动作进行说明。首先，由真空阀1的闭合动作进行说明。
在图1这样的开极状态下，螺线管20未被励磁，闩锁17由回复弹簧19施力而朝逆时针方向转动，半月状的闩锁17和柄8如图1所示由卡合部C进行卡合，藉此，柄8不能朝顺时针方向转动，从而保持了开极状态。此时，闭合弹簧14蓄能。
此处，当根据闭极指令对螺线管20进行励磁时，闩锁驱动片18被按压，闩锁17朝顺时针方向转动。通过该动作使闩锁17和柄8的卡合脱离，闭合弹簧14释放蓄能，可动触点2b与绝缘杆5、可动侧电极棒3b一起瞬间朝固定触点2a侧移动，并与固定触点2a接触而停止移动，从而形成图2这样的闭极状态。即便在闭极状态下，闭合弹簧14也被设定为收缩至比自然长度小的长度的状态，因此，在闭极状态下，两触点2a、2b以一定的接触压力负载进行接触。此外，即便解除了螺线管20的励磁，也可保持其接触状态。
接着，对开极动作进行说明。
图5是说明开极动作的说明图。开极动作是使用操作手柄21通过手动进行的。若如图5那样使设于操作手柄21的一端的孔与柄固定销16的突出部16a嵌合，使形成于操作手柄21的侧面的卡合凹部与连结销9的突出部9a卡合，以闭合弹簧14的作用力以上的力朝粗箭头方向下压操作手柄21的另一端侧，则连结销9朝下方移动，并连动地使绝缘杆5朝下方移动，从而解除接触压力负载以开始开极。当进一步下压，使柄8的卡合部越过闩锁17朝下方移动而解除干涉时，利用回复弹簧19使闩锁17朝逆时针方向转动，闩锁17和柄8能以卡合部C进行卡合而形成图1的状态。
这样，由于采用了使配置于绝缘杆5的正下方的闭合弹簧14通过配置于其下方的操作部的操作来释放蓄能的结构，因此，能在闭合动作开始后以高速进行动作，并能缩短闭合时间。另外，与使用连杆的结构、使用专利文献1这样的盘簧的结构相比较，能简化结构，并能实现轻量化。
另外，通过在闩锁中采用半月闩锁，能以闩锁的微小的转动进行卡合部的卡合和解除，并能有助于闭合动作的高速化。
如上所述，根据实施方式一的旁通开关，该旁通开关使用了具有固定触点和可动触点的真空阀，该旁通开关包括：绝缘杆，该绝缘杆的一端侧与可动触点连结；闭合弹簧，该闭合弹簧具有闭合功能和压力接触功能，并被插入至绝缘杆的另一端侧；以及操作部，该操作部具有对开极状态进行保持的闩锁功能，并与绝缘杆的另一端侧连结，绝缘杆、闭合弹簧及操作部被配置成沿真空阀的轴线方向排列，因此，能将闭合弹簧的力顺利地传递至可动触点，并能实现解除闩锁的卡合而使闭合结束为止的闭合时间的缩短。
另外，简化了操作部的结构，削减了可动部的零件个数，因此，能将操作部轻量化，此外，组装容易，因此，能缩短组装时间。
另外，操作部包括：柄，该柄的一端侧以能自由转动的方式支承于支承构件，并在另一端侧形成有卡合部，柄的中间部与绝缘杆的另一端侧连结；闩锁，该闩锁能与柄的卡合部卡合；以及螺线管，该螺线管对闩锁进行驱动，使闩锁与柄的卡合部卡合以保持开极状态，通过螺线管的励磁来解除卡合，从而使闭合弹簧释放蓄能来进行闭极，因此，能以简单的结构进行开极状态的保持和快速的闭极动作。
实施方式二
图6是实施方式二的旁通开关的侧视图。对于与实施方式一的图1相同的部分标注相同的符号而省略说明，并以不同的部分为中心进行说明。不同点是比闭合弹簧14靠下部的操作部的结构。另外，在图6中，为了便于了解内部结构，将一部分切除来显示截面。
如图6所示，在操作部的结构中，除去了图1的柄8，并在设于绝缘杆5的前端部的连结配件7上直接设有能与闩锁17卡合的卡合部。
闩锁17的形状和固接于该闩锁17的闩锁驱动片18的形状与实施方式一相同。将该闩锁17配置于能在转动位置与连结配件7的卡合部卡合的位置，并以能转动的方式安装于支承构件15。对闩锁驱动片18进行按压的螺线管20固定于支承构件15侧。
图6是开极状态，闩锁17利用回复弹簧19朝逆时针方向转动，从而由卡合部C卡合而保持了开极状态。当在该状态下接收到闭极指令而使螺线管20进行励磁时，闩锁驱动片18被按压而使闩锁17朝顺时针方向转动，解除卡合，闭合弹簧14释放蓄能而使触点处于闭极状态。开极动作与实施方式一相同，是利用操作手柄21进行的。
根据上述结构，通过使闩锁17直接与连结配件7卡合，与实施方式一相比较，除去了柄8，能实现可动部的小型化和轻量化，此外，还能缩短闭合时间。
另外，在图6中，将闩锁17及螺线管20仅配置于连结配件7的一侧，但也可将闩锁17及螺线管20分别配置于两侧。这样，力均等地作用于中心轴，能获得更稳定的动作。
如上所述，根据实施方式二的旁通开关，操作部包括：闩锁，该闩锁能与和绝缘杆的另一端侧连结的连结配件的卡合部卡合；以及螺线管，该螺线管对闩锁进行驱动，使闩锁与连结配件的卡合部卡合以保持开极状态，通过螺线管的励磁来解除卡合，从而使闭合弹簧释放蓄能而进行闭极，因此，能简化操作部的结构，并能实现可动部的小型化和轻量化。
另外，本发明在其发明的范围内能将各实施方式自由组合，或是将各实施方式适当变形、省略。
(符号说明)
1 真空阀
2a 固定触点
2b 可动触点
3a 固定侧电极棒
3b 可动侧电极棒
4a 固定侧导体
4b 可动侧导体
5 绝缘杆
6 可挠导体
7 连结配件
8 柄
9 连结销
9a 突出部
10 横框架
11 纵框架
12 底座
13 中间横框架
14 闭合弹簧(closing spring)
15 支承构件
16 柄固定销
16a 突出部
17 闩锁
18 闩锁驱动片
19 回复弹簧
20 螺线管
21 操作手柄。

Claims (4)

1.一种旁通开关，其特征在于，包括：
真空阀，该真空阀具有固定触点和可动触点，且经由固定侧电极棒与所述真空阀的所述固定触点连接的固定侧导体固定于上部的横框架；
绝缘杆，该绝缘杆的一端侧与所述可动触点连结；
闭合弹簧，该闭合弹簧具有闭合功能和压力接触功能，并被插入至所述绝缘杆的另一端侧与中间横框架之间；
柄，该柄的一端侧通过柄固定销以能自由转动的方式支承于支承构件，并在另一端侧形成有卡合部，所述柄的中间部通过连结销与所述绝缘杆的另一端侧连结，其中，所述支承构件利用螺栓固定于底座；
棒状的闩锁，该闩锁具有以截面呈半月状的方式将长边方向的一部分切除而成的缺口部，所述闩锁以能自由转动的方式支承于所述支承构件，并能通过以所述长边方向的轴心为中心的转动与所述柄的所述卡合部卡合、分离；
螺线管，该螺线管驱动棒状的所述闩锁绕着轴心转动；以及
纵框架，该纵框架对上部的所述横框架进行支承，所述纵框架的下端侧固定于所述底座，并且所述中间横框架设置于所述纵框架的中间部，
将所述柄、所述闩锁及所述螺线管组合在一起而作为操作部，
所述绝缘杆、所述闭合弹簧及所述操作部被配置成沿所述真空阀的轴线方向排列，
并且，所述闩锁与所述柄的所述卡合部卡合以保持开极状态，通过所述螺线管的励磁来解除所述卡合，从而使所述闭合弹簧释放蓄能而进行闭极。
2.如权利要求1所述的旁通开关，其特征在于，
所述柄固定销和所述闩锁的两端被所述支承构件支承。
3.如权利要求1所述的旁通开关，其特征在于，
所述绝缘杆的另一端侧和所述柄的所述中间部利用连结销以连结配件横跨所述柄的形式连结，所述连结配件安装于所述绝缘杆的另一端侧，且截面呈U字状。
4.一种旁通开关，其特征在于，包括：
真空阀，该真空阀具有固定触点和可动触点，且经由固定侧电极棒与所述真空阀的所述固定触点连接的固定侧导体固定于上部的横框架；
绝缘杆，该绝缘杆的一端侧与所述可动触点连结；
闭合弹簧，该闭合弹簧具有闭合功能和压力接触功能，并被插入至所述绝缘杆的另一端侧与中间横框架之间；
连结配件，该连结配件在所述绝缘杆的另一端侧通过连结销与利用螺栓固定于底座的支承构件连结，并在与连结方向正交的方向上的侧部具有卡合部；
棒状的闩锁，该闩锁具有以截面呈半月状的方式将长边方向的一部分切除而成的缺口部，所述闩锁以能自由转动的方式支承于所述支承构件，并能通过以所述长边方向的轴心为中心的转动与所述连结配件的侧部的所述卡合部卡合、分离；
螺线管，该螺线管驱动棒状的所述闩锁绕着轴心转动；以及
纵框架，该纵框架对上部的所述横框架进行支承，所述纵框架的下端侧固定于所述底座，并且所述中间横框架设置于所述纵框架的中间部，
将所述连结配件、所述闩锁及所述螺线管组合在一起而作为操作部，
所述绝缘杆、所述闭合弹簧及所述操作部被配置成沿所述真空阀的轴线方向排列，
并且，所述闩锁与所述连结配件的所述卡合部卡合以保持开极状态，通过所述螺线管的励磁来解除所述卡合，从而使所述闭合弹簧释放蓄能而进行闭极。
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