CN106952755A - 锂电池储能电站用真空式电动转换开关 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池储能电站用真空式电动转换开关，包括：底座、开关单元、操纵机构、驱动机构和速断离合器，开关单元对称设置在所述操纵机构两侧，开关单元内的活动触头处设为真空，通过驱动机构带动操纵结构实现开关转换；所述速断离合器设置回位凸轮，并增加回位弹簧和回位摆杆提供回位的作用力；本发明在开关壳体内将触点处设为真空，有效地避免了开关转换时触点处电火花的产生，使开关的使用寿命显著延长；通过速断离合器可以使常开触点接通后快速断开，使得均衡电流不会因过大而产生对电路元器件和电池的损坏。

Description

锂电池储能电站用真空式电动转换开关
技术领域
本发明涉及一种转换开关，尤其涉及一种真空式电动转换开关。
背景技术
随着我国可再生能源建设的快速发展，锂电池在电网储能(电力辅助服务、可再生能源并网、削峰填谷等)、基站备用电源、家庭光储系统、电动汽车光储式充电站等领域的市场规模日益扩大；锂电储能电站容量大，需要用大量的单体电池通过串、并联组成电池组，串联可以提高电池组的电压，并联可以提高电池组的容量；而单体电池在使用过程中由于本身参数、漏电流等的差异，容易出现单体电池充放电不均衡的情况，这是制约锂电储能电站使用寿命的重要因素；而通常对单体电池或电池组进行的均衡操作都是将串联改为并联，将不同充放电程度的单体电池或电池组之间进行均衡，若单体电池或电池组之间差异较大，容易出现均衡电流较大的情况，对单体电池或电路造成损伤。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种转换可靠，能保证均衡电流稳定且使用寿命长的锂电池储能电站用真空式电动转换开关。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：锂电池储能电站用真空式电动转换开关，包括底座；开关单元，安装在所述底座上，包括密闭的开关壳体，所述开关壳体的内腔真空设置，所述开关壳体的一端固定设有开关触头，所述开关壳体的另一端安装有贯穿所述开关壳体的操纵杆，所述操纵杆上设有与所述开关触头接通或断开的活动触头，所述操纵杆上还设有触头保持弹簧；操纵机构，包括转动安装在所述底座上的凸轮轴，所述凸轮轴上固定安装有操纵凸轮，所述操纵杆的外端抵靠在所述操纵凸轮上；驱动机构，包括电动机，所述电动机连接有减速器；速断离合器，包括固定安装在所述凸轮轴上的回位凸轮，所述回位凸轮设有两最低点和两最高点且呈中心对称设置，所述回位凸轮的外周面夹持有两个回位摆杆，两个所述回位摆杆在同一侧的端部分别铰接在所述底座上，两个所述回位摆杆的另一端之间连接有回位弹簧；所述减速器的动力输出端安装有主动拨齿，所述凸轮轴的动力输入端安装有与所述主动拨齿配合的从动拨齿，所述主动拨齿设置为两个且间隔180°，所述从动拨齿也设置为两个且间隔180°。
作为优选的技术方案，所述开关单元对称设置在所述操纵机构的两侧，所述操纵凸轮设为中心对称结构。
作为优选的技术方案，所述活动触头设为十字形状，所述活动触头的两组对称的脚上分别设有动触点；所述开关触头包括两个常闭触头和两个常开触头，两个所述常闭触头和两个所述常开触头分别与两组对称的所述动触点相对应。
作为优选的技术方案，所述操纵杆的外端套装有抵靠在所述操纵凸轮上的滑块，所述底座上设有与所述滑块对应的滑道；所述滑块和所述操纵杆之间设有抵靠弹簧，所述操纵杆上设有所述抵靠弹簧抵靠的轴肩。
作为优选的技术方案，所述滑块的外端部设有抵靠在所述操纵凸轮上的操纵滚轮。
作为优选的技术方案，所述回位摆杆上设有抵靠在所述回位凸轮上的回位滚轮，所述回位凸轮上位于所述回位凸轮的最低点设有与所述回位滚轮对应的回位弧槽。
作为优选的技术方案，所述从动拨齿和所述主动拨齿均设为对称的两个。
由于采用了上述技术方案，锂电池储能电站用真空式电动转换开关，包括底座；开关单元，安装在所述底座上，包括密闭的开关壳体，所述开关壳体的内腔真空设置，所述开关壳体的一端固定设有开关触头，所述开关壳体的另一端安装有贯穿所述开关壳体的操纵杆，所述操纵杆上设有与所述开关触头接通或断开的活动触头，所述操纵杆上还设有触头保持弹簧；操纵机构，包括转动安装在所述底座上的凸轮轴，所述凸轮轴上固定安装有操纵凸轮，所述操纵杆的外端抵靠在所述操纵凸轮上；驱动机构，包括电动机，所述电动机连接有减速器；速断离合器，包括固定安装在所述凸轮轴上的回位凸轮，所述回位凸轮设有两最低点和两最高点且呈中心对称设置，所述回位凸轮的外周面夹持有两个回位摆杆，两个所述回位摆杆在同一侧的端部分别铰接在所述底座上，两个所述回位摆杆的另一端之间连接有回位弹簧；所述减速器的动力输出端安装有主动拨齿，所述凸轮轴的动力输入端安装有与所述主动拨齿配合的从动拨齿，所述主动拨齿设置为两个且间隔180°，所述从动拨齿也设置为两个且间隔180°；本发明的有益效果是：在开关壳体内将触点处设为真空，有效地避免了开关转换时触点处电火花的产生，使开关的使用寿命显著延长；通过速断离合器可以使常开触点接通后快速断开，使得均衡电流不会因过大而产生对电路元器件和电池的损坏。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是图1的A-A结构示意图；
图3是本发明实施例的整体外观结构示意图；
图4是本发明实施例的分解结构示意图；
图5是本发明实施例的触点结构示意图；
图6是本发明实施例的驱动机构和速断离合器的分解结构示意图；
图7是本发明实施例的驱动机构和速断离合器的俯视结构示意图；
图8是本发明实施例的驱动机构和速断离合器的正视结构示意图。
图中：1-底座；2-开关单元；20-开关壳体；21-真空室；22-开关触头；221-常闭触头；222-常开触头；23-操纵杆；231-滑块；232-滑道；233-抵靠弹簧；234-操纵滚轮；24-活动触头；241-动触点；25-触头保持弹簧；26-挡块；261-杆槽；27-密封盖；28-波纹管；29-密封胶；3-操纵机构；31-凸轮轴；32-操纵凸轮；33-凹槽；34-平滑面；4-驱动机构；41-电动机；42-减速器；5-速断离合器；51-回位凸轮；52-回位摆杆；53-回位弹簧；54-回位滚轮；55-回位弧槽；56-主动拨齿；57-从动拨齿。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1至图8共同所示，锂电池储能电站用真空式电动转换开关，包括底座1、开关单元2、操纵机构3、驱动机构4、速断离合器5。
所述开关单元2安装在所述底座1上，包括密闭的开关壳体20，所述开关壳体20的内腔真空设置，所述开关壳体20的一端固定设有开关触头22，所述开关壳体20的另一端安装有贯穿所述开关壳体20的操纵杆23，所述操纵杆23上设有与所述开关触头22接通或断开的活动触头24，所述操纵杆23上还设有触头保持弹簧25；本实施例所述开关壳体20在设有所述开关触头22的一端设有与所述开关壳体20一体的挡块26，所述开关触头22固定在所述挡块26上，所述开关壳体20和所述操纵杆23均采用绝缘材质，所述挡块26的内部设有所述操纵杆23能插入的杆槽261，所述杆槽261对所述操纵杆23起到支撑和导向作用；本实施例所述开关壳体20在所述操纵杆23贯穿的一端设有密封盖27，所述密封盖27和所述操纵杆23之间连接有波纹管28，所述波纹管28分别与所述操纵杆23和所述密封盖27焊接，在本实施例中所述波纹管28起到减震、导向和活动密封的作用；本实施例在所述挡块26和所述开关触头22之间、所述密封盖27和所述开关壳体20之间均灌注有密封胶29；这样所述开关壳体20、所述挡块26和所述密封盖27内构成本实施例所述活动触头24动作的真空室21；所述触头保持弹簧25设置在所述挡块26和所述活动触头24之间。
所述开关单元2对称设置在所述操纵机构3的两侧，所述操纵凸轮32呈中心对称设置；本实施例采用所述开关单元2对称设置的设计，可以增加所述开关单元2的数量，对称的所述开关单元2成为一组，当然根据需要，可以设置多组，本实施例示意四组所述开关单元2。
所述活动触头24设为十字形状，所述活动触头24的两组对称的脚上分别设有动触点241；所述开关触头22包括两个常闭触头221和两个常开触头222，两个所述常闭触头221和两个所述常开触头222分别与两组对称的所述动触点241相对应，本实施例所述常闭触头221绕过所述活动触头24与所述活动触头24的另一侧相接触，在原始状态下，所述活动触头24在所述触点保持弹簧作用下与所述常闭触头221接通。
操纵机构3，包括转动安装在所述底座1上的凸轮轴31，所述凸轮轴31上固定安装有操纵凸轮32，所述操纵杆23的外端抵靠在所述操纵凸轮32上；本实施例所述凸轮轴31的截面设为三角形状，所述操纵凸轮32的内安装口也对应设为三角形状，保证了传动的稳定。
所述操纵杆23的外端套装有抵靠在所述操纵凸轮32上的滑块231，所述底座1上设有与所述滑块231对应的滑道232；所述滑块231和所述操纵杆23之间设有抵靠弹簧233，所述操纵杆23上设有所述抵靠弹簧233抵靠的轴肩，本实施例设置所述抵靠弹簧233用来抵消所述操纵杆23安装后产生的安装误差，使本实施例所述开关单元2在转换时同步；所述滑块231的外端部设有抵靠在所述操纵凸轮32上的操纵滚轮234，本实施例所述操纵凸轮32上设有与所述操纵滚轮234对应的凹槽33，所述凹槽33在所述滚轮初始滚动的一侧设为平滑面34。
驱动机构4，包括电动机41，所述电动机41连接有减速器42；本实施例所述电动机41选用直流减速电机，所述减速器42为一级齿轮减速器，减速比为2:1，配置所述减速器42来实现本实施例对转动角度的需求。
速断离合器5，包括固定安装在所述凸轮轴31上的回位凸轮51，所述回位凸轮51设有两最低点和两最高点且呈中心对称设置，所述回位凸轮51的外周面夹持有两个回位摆杆52，两个所述回位摆杆52在同一侧的端部分别铰接在所述底座1上，两个所述回位摆杆52的另一端之间连接有回位弹簧53；所述回位摆杆52上设有抵靠在所述回位凸轮51的上的回位滚轮54，所述回位凸轮51上位于所述回位凸轮51的最低点设有与所述回位滚轮54对应的回位弧槽55，在所述回位滚轮54转过所述回位凸轮51的最高点时，会在所述回位弹簧53的拉力作用下，带动所述回位凸轮51快速转回，直至所述回位滚轮54回到所述回位弧槽55为止，以此来实现本实施例的速断作用。
所述减速器42的动力输出端安装有主动拨齿56，所述凸轮轴31的动力输入端安装有与所述主动拨齿56配合的从动拨齿57，所述主动拨齿56设置为两个且间隔180°，所述从动拨齿57也设置为两个且间隔180°，当所述回位凸轮51出现快速回位时，所述凸轮轴31相对所述减速器42的输出轴的转速快，所述主动拨齿56和所述从动拨齿57的设置可以使速断动作不受到驱动机构4的影响。
本实施例所述电动机41连接外部电池管理系统(BMS管理系统)，所述电池管理系统为本领域技术人员所熟知的现有技术，在此不再赘述，所述电池管理系统在图中未示出；本实施例在原始状态下，所述回位滚轮54在所述回位弧槽55内，在所述回位弹簧53作用下，所述回位摆杆52夹紧所述回位凸轮51；所述活动触头24此时与所述常闭触头221接通，外部电池组接通串联电路；当所述电动机41接到所述电池管理系统给予的均衡指令时启动，在启动之后所述主动拨齿56带动所述从动拨齿57转动，当然本实施例所述主动拨齿56与转动方向上的相邻的从动拨齿57在初始状态时间隔角度应不大于90°，以此来保证所述主动拨齿56在转动180°以内时，所述从动拨齿57能转过90°，即所述回位滚轮54能经过所述回位凸轮51的最高点；所述电动机41启动后，所述操纵凸轮32和所述回位凸轮51在所述凸轮轴31带动下同步转动，在所述操纵凸轮32的作用下，因为所述平滑面34的存在，所述操纵杆23在轴向慢慢移动并最后使所述动触头与所述常开触头222接通，外部电池组接通并联电路，本实施例所述串联和并联电路均为本领域技术人员所熟知的现有技术，在此不再赘述，所述串联和并联电路在图中未示出；所述凸轮轴31转过90°的时候，所述活动触头24与所述常开触头222接通时间较短，同时所述回位滚轮54经过了所述回位凸轮51的最高点，在所述回位弹簧53的作用下，所述回位凸轮51产生迅速回位的作用力，此作用力使得所述凸轮轴31迅速转动，直至所述回位滚轮54快速回落到所述回位弧槽55内为止，这样使得所述动触头可以与所述常开触头222在接通后迅速分开，保证了均衡电流不至于过大，在此速断过程中所述凸轮轴31的转速会大于所述减速器42输出轴的转速，本实施例所述从动拨齿57也会脱离所述主动拨齿56出现超前转动，以此来消除所述驱动机构4的影响，使速断动作顺利实现；在这一整个开关转换动作过程中，所述电动机41的输出轴转动一圈，所述减速器42的输出轴转动半圈，因为本实施例所述主动拨齿56与转动方向上的相邻的从动拨齿57在初始状态时间隔角度不大于90°，所以所述主动拨齿56必定带动所述从动拨齿57使所述回位滚轮54经过所述回位凸轮51的最高点，从而保证速断动作的实现；所述减速电机之后接收到均衡指令，均重复上述动作。
本实施例通过所述活动触头24与所述常开触头222之间晚接通、快断开的动作，有效地避免了均衡电流过大导致的电器元件或单体电池损伤的现象，显著提高了电器元件和单体电池的使用寿命，而所述真空室21的设置，可以有效地避免在接通和断开过程中电火花的产生，使得触头寿命显著提高；综上所述，本实施例开关转换可靠，均衡电流稳定且开关使用寿命长。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.锂电池储能电站用真空式电动转换开关，其特征在于，包括：
底座；
开关单元，安装在所述底座上，包括密闭的开关壳体，所述开关壳体的内腔真空设置，所述开关壳体的一端固定设有开关触头，所述开关壳体的另一端安装有贯穿所述开关壳体的操纵杆，所述操纵杆上设有与所述开关触头接通或断开的活动触头，所述操纵杆上还设有触头保持弹簧；
操纵机构，包括转动安装在所述底座上的凸轮轴，所述凸轮轴上固定安装有操纵凸轮，所述操纵杆的外端抵靠在所述操纵凸轮上；
驱动机构，包括电动机，所述电动机连接有减速器；
速断离合器，包括固定安装在所述凸轮轴上的回位凸轮，所述回位凸轮设有两最低点和两最高点且呈中心对称设置，所述回位凸轮的外周面夹持有两个回位摆杆，两个所述回位摆杆在同一侧的端部分别铰接在所述底座上，两个所述回位摆杆的另一端之间连接有回位弹簧；所述减速器的动力输出端安装有主动拨齿，所述凸轮轴的动力输入端安装有与所述主动拨齿配合的从动拨齿，所述主动拨齿设置为两个且间隔180°，所述从动拨齿也设置为两个且间隔180°。
2.如权利要求1所述的锂电池储能电站用真空式电动转换开关，其特征在于：所述开关单元对称设置在所述操纵机构的两侧，所述操纵凸轮呈中心对称设置。
3.如权利要求1所述的锂电池储能电站用真空式电动转换开关，其特征在于：所述活动触头设为十字形状，所述活动触头的两组对称的脚上分别设有动触点；所述开关触头包括两个常闭触头和两个常开触头，两个所述常闭触头和两个所述常开触头分别与两组对称的所述动触点相对应。
4.如权利要求1所述的锂电池储能电站用真空式电动转换开关，其特征在于：所述操纵杆的外端套装有抵靠在所述操纵凸轮上的滑块，所述底座上设有与所述滑块对应的滑道；所述滑块和所述操纵杆之间设有抵靠弹簧，所述操纵杆上设有所述抵靠弹簧抵靠的轴肩。
5.如权利要求4所述的锂电池储能电站用真空式电动转换开关，其特征在于：所述滑块的外端部设有抵靠在所述操纵凸轮上的操纵滚轮。
6.如权利要求1至5任一权利要求所述的锂电池储能电站用真空式电动转换开关，其特征在于：所述回位摆杆上设有抵靠在所述回位凸轮上的回位滚轮，所述回位凸轮上位于所述回位凸轮的最低点设有与所述回位滚轮对应的回位弧槽。
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