CN107039195B - 直线式永磁真空有载分接开关 - Google Patents

Abstract

一种直线式永磁真空有载分接开关，包括切换开关和选择开关两部分组成，所述选择开关包括步进电机、丝杆、丝杆副组成的动触头模块的运动机构、由动触头和多组静触头组成的档位选择机构；所述选择开关的静触头分为单数组和双数组；所述切换开关包括永磁机构和切换模块，通过设置在切换模块上的电磁线圈来快速改变主路接通或副路接通，切换模块上设置有两组真空管，其中主路上设置有主真空管，副路由主真空管和过渡电阻串联组成，档位选择机构和切换机构平行设置。它自动化程度高，结构简单，便于安装维修。它的档位数量不限，体积相对桶式分接开关更加小巧。

Description

直线式永磁真空有载分接开关

技术领域

本发明涉及一种多档位真空分接开关，特别是直线结构的永磁有载分接开关。

背景技术

在供电部门所使用的有载分接开关，大都是采用筒式结构，外形为圆柱形，它由绝缘筒、主轴、安装支架、导电环、动触头和静触头组成，绝缘筒由筒身和上下筒盖组成，绝缘筒的中心安装有主轴，绝缘筒内壁上安装有导电环和多档位的静触头及滚轮，主轴上固定有多组安装支架，安装支架分为触片支架和动触头支架，其中触片支架上的触片与导电环始终接触，主动触头和过渡动触头安装在动触头支架上，主动触头和过渡动触头之间设置有换挡电阻，触头支架上安装有一对真空管，触片与主动触头之间通过主真空管连接，触片与过渡动触头之间串联过渡真空管和换挡电阻；所述主真空管旁和过渡真空管旁各设置有一个杠杆机构，杠杆机构的支点设置支架上，杠杆的后端与真空管上的动导电杆配合；真空管的动杠杆的前端设置有梯形块，所述梯形块在随着主轴转动时，与滚轮配合，滚轮的转轴固定在绝缘筒的内壁上或固定在导电环内壁上。

它的静触头分布在绝缘筒的内壁上，由于静触头的需要有一定的长度，并且相邻的静触头之间必须保持合适的间隙，防止漏电或电弧击穿，因此绝缘筒内壁的直径及周长直接决定了该分接开关所能设置的最大档位数。档位数越多的分接开关，所需要的绝缘筒直径越大，开关的体积也越大。而且相应的内部的动触头支架及触片支架也必须相应增大，重量增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种全新结构的直线式的永磁真空有载分接开关。它不采用筒式结构，能缩小设备体积和重量，降低制造和维护成本。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种直线式永磁真空有载分接开关，由档位选择机构和切换机构所组成，档位选择机构上设置有多个静触头和与之配合的动触头；切换机构包括切换开关、永磁机构、主真空管、过渡真空管及过渡电阻；其特征在于：所述档位选择机构和切换机构平行设置。

所述档位选择机构由相互平行设置的两组静触头组和同步直线运动的动触头组组成，其中一组静触头为单数静触头，其动触头引出线为单数引出线，另一组静触头为双数静触头，其动触头引出线为双数引出线；单数静触头和双数静触头分别接入切换机构的切换开关的两个接口上；

所述档位选择机构的静触头设置在静触头支架上，静触头支架内设置有滑轨，单数动触头和双数动触头分别设置在动触头支架的两边，同时与一个单数静触头和一个双数静触头发生接触；动触头支架与推动装置相连。

所述推动装置为步进电机，步进电机与设置在动触头支架下方的丝杆相连，动触头支架上设置有丝杆副。

所述档位选择机构设置有三组完全相同，且同步运动的动触头支架，三个动触头支架之间固定连接成一体，通过一个丝杆副和步进电机所驱动的丝杆连接。该结构能够适应三相电的同步换档要求。

所述档位选择机构的静触头为L形，两排静触头接触点位置通过设置在静触头支架顶部的触点延伸段，集中到静触头支架的一侧。该设计有利于档位触点的连续分布。

所述切换机构中，永磁机构安装在切换机构的基座的侧边上，切换机构的运动杆和切换机构的滑动块相连，基座的一侧安装有真空管缓冲器、主真空管、副真空管及过渡电阻，另一侧安装有切换开关的静触头组；所述滑动块的一侧设置有滚轮，另一侧设置有分接开关的动触头；所述滚轮与分接开关的真空管缓冲器相配合，真空管缓冲器的顶部与滚轮相接触，真空管缓冲器的底部与真空管的动导电杆固定连接。

所述切换机构的基座上设置有一个杠杆机构，杠杆机构的一端转轴设置在基座上，永磁机构的运动杆与杠杆的中部铰接，杠杆的另一端与设置在滑动块上的销轴转动连接。该杠杆机构将永磁机构的运动杆的运动行程放大，腾出空间。

所述切换机构的运动杆上的滚轮分别设置在两个水平面上，其中每组主真空管的缓冲器与第一滚轮、第二滚轮配合，过渡真空管的缓冲器与第三滚轮配合。

所述切换机构的滑动块内部设置有内滚轮，内滚轮与基座上的T形滑轨配合。

所述切换机构的基座的顶部固定安装有极限限位块，极限限位块与运动杆上的极限限位孔配合。

所述真空管缓冲器由下壳、弹性顶块和弹簧组成，下壳内设置有弹簧槽，弹簧安装在弹簧槽内，并且顶住弹性顶块，弹性顶块的上端面为圆台形，弹性顶块的底部设置有扣合点，扣合点和真空管的动导电杆的端部相配合。

所述档位选择机构的动触头，由左右两个触片及触片弹簧、第一弹簧杆以及固定销组成，动触头支架上设置有弹簧杆定位孔和触片安装槽，第一弹簧杆依次穿过第一左弹簧、第一左动触片、第一右动触片、第一右弹簧后，第一弹簧杆的两端部被固定销所固定；所述档位选择机构的静触头，横截面上倒圆角。

所述切换机构的切换开关的动触头由接触片、滑动块、导电轨、第二左动触片、第二右动触片及一对第二弹簧所组成，接触片安装在滑动片座上，滑动块与T形滑轨固定配合，滑动片座夹持在接触片底部，滑动片座上设置有动触片定位孔，第二弹簧杆穿过弹簧、滑动片座上的动触片定位孔，将两片第二动触片弹性固定；所述切换开关的静触头面，相对动触头的一侧，倒圆角。

与现有技术相比，本发明的优点在于：它采用直线式档位结构，由步进电机驱动丝杆转动，带档位动触头上的丝杆副直线移动，选择不同的档位。与常规直线式选择开关不同，它采用了单数和双数两套动触头和静触头配合，单双路同时导通并接入切换机构中。切换机构包含一套确认单数接通还是双数接头的切换开关，和一套真空管及过渡电阻，真空管用于切换档位时灭弧，过渡电阻和过渡真空管用于档位切换过程中，保持有负载的电路不断电。二者同步工作，配合完成。

本发明中的档位选择机构可以作为无载分接开关独立工作，它采用直线式结构，比筒式分接开关结构更简单，容易装配，并且无同心度的要求，加工的精度要求可以降低，利于制造，而且体积明显小于同等规格的筒式分接开关。

本发明中的切换机构也可以独立工作，它作为一种无载开关升级为有载开关的升级模块可以根据实际需求单独添加。它能够同步完成输入线路的切换过程，在档位切换的过渡阶段的过渡阶段，自动完成过渡电阻的介入，保持电路不断电。它的过渡电阻和主通路上均设置有真空管，防止动触片和静触头接触和分离时发生电弧拉弧。

附图说明

图1为本发明的斜向下俯视立体图。

图2为本发明的斜向上仰视立体图。

图3为档位选择机构的结构图（隐藏静触点安装板）。

图4为档位选择机构的动触头相关部分结构图。

图5为档位选择机构的动触头的零件爆炸图。

图6为档位选择机构的动触头的组件图。

图7为切换机构的立体图。

图8为切换机构的侧视图。

图9为切换机构中真空管和过渡电阻一侧的零件爆炸图。

图10为切换机构中单数档位时真空管一侧的状态图。

图11为切换机构中单数档位时切换开关一侧的状态图。

图12为切换机构中过渡状态时真空管一侧的状态图。

图13为切换机构中过渡状态时切换开关一侧的状态图。

图14为切换机构中双数状态时真空管一侧的状态图。

图15为切换机构中双数状态时切换开关一侧的状态图。

图16为图10中A-A剖视图。

图17为图10中B-B剖视图。

其中1为档位选择机构，3为切换机构，5为安装底座。

11为步进电机，12为转向器，13为丝杆，14为丝杆副，15为联动杆，16为导电滑轨，17为档位选择机构的滑片，18为动触片座，19为竖直支架，20为档位选择机构的静触头的安装板，21为单数静触头，22为双数静触头，23为第一弹簧杆，24为第一弹簧，25为固定片。

31为永磁机构，32为滑动块，33为T形滑轨，34为杠杆机构，35为第一滚轮，36为第二滚轮，37为第三滚轮，38为缓冲器，39为缓冲器的弹性顶块，40为真空管，41为真空管的动导电杆，42为过渡电阻，43为限位块，44为缓冲器的下壳，45为内滚轮，46为缓冲器的内弹簧，47为切换开关的动触头，48为切换开关的导电轨，49为切换开关的静触头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述。

如图1所示，本发明所述的直线式永磁真空有载分接开关，由外壳、切换机构和档位选择机构组成，为展示内部结构，外壳仅保留了安装底座5，其余部分未在附图中展示。

档位选择机构设置在图1的右侧，切换开关设置在图1的左侧，档位选择机构为直线式，实现了三相电同步切换的功能。如图3所示，档位选择机构的动力部分由步进电机11和丝杆13组成，为了节约空间，将步进电机垂直安装，丝杆水平设置，二者通过转向器12相连。丝杆13和丝杆副14相连，丝杆副上安装有联动杆15。安装底板5和竖直支架19相互垂直，联动杆15穿过竖直支架19上的通孔，与丝杆平行。

图4为档位选择机构的运动部分结构图，联动杆15上设置有动触片座18，本实施例用于三相电，采用了三组同步工作的动触片座。竖直支架19的中心还设置有导电轨16，导电轨有三根，分别对应三相电。动触片座上的滑片17下端始终与导电滑轨16连接。竖直支架的顶部固定有档位选择机构的静触头的安装板20。

与常规的档位开关不同，本发明采用了单数档位和双数档位平行分离设置的结构，来实现档位的切换。因此导电滑轨16有两根，分别对应单数档位和双数档位。而静触头为L形结构设置，单数档位的静触头21短，双数档位的静触头22长，因而形成两列交替的静触头。

18为动触片座安装在联动杆上，并且也是分为两组动触头，一组和单数档位的静触头21发生接触，另一组和双数档位的静触头22发生接触。如图3所示，两个动触头，按照12、23、34……的模式，交替与静触头发生接触。

图5提供了动触头安装座的零件爆炸图，图6为动触头安装座的结构图。动触头安装座的基座上设置有左右两套滑片，每片动触片通过第一弹簧夹持在基座上，第一弹簧杆穿过第一弹簧、第一动触片后，被固定片所固定。因此两个动触片17均为弹性接触静触头的一侧。

档位选择机构的滑片17为凸字形，较窄的一端位于下方，与导电滑轨16接触，较宽的一端位于上方，与静触头发生接触。静触头设置有圆弧倒角，两个滑片和静触头的两侧发生接触时，滑片会在弹簧的作用下发生退让，然后牢牢贴合在静触头上。弹簧也能避免静触头和滑片发生直接碰撞，避免滑片变形，延长分接开关的使用寿命。

动触头接触片长度远大于静触头的宽度，因此动触头在连动杆的推动下滑动时，两个动触头能够确保静触头和动触头实现提前接触和延迟分离，该设计能够防止档位切换时，在档位开关的动触头和静触头之间发生电弧放电，损害触头和触片的接触可靠性。它本身只有两个静态，但结构简单，切换速度快。能相应高速档位切换。

切换机构3设置在安装底座5的另一侧。它由永磁机构控制，在两个档位以及一个过渡档位之间来回切换。

图7、图8和图9分别展示了切换机构的内部结构即内部分解结构。T形滑轨33和安装底座5固定连接。

切换机构的运动部分，由永磁机构31提供动力，永磁机构本身为一个带有复位弹簧的电磁开关，线圈通电，产生磁场，吸引永磁铁，克服复位弹簧的弹力，将永磁机构的运动杆拉向一侧；线圈失电，永磁机构的运动杆则在复位弹簧的作用下，回到初始位置。

永磁机构的运动杆的端部连接有一个杠杆结构34， 杠杆机构的转动轴设置在T形滑轨33上，杠杆的中段和永磁机构的运动杆连接，杠杆的顶部与切换机构的滑动块32转动连接。杠杆机构将永磁机构的运动杆的运动行程放大，有利于设置切换开关、真空管和过渡电阻，解决它们之间位置相互冲突。

图9和图10分别展示了切换机构的两侧的结构，其中图9一侧为真空管以及过渡电阻组成的灭弧部分，图10一侧为切换开关部分，二者同步工作。

T形滑轨的顶部固定设置有限位块43，滑动块32顶部开有限位槽，限位块和限位槽配合，限制了二者相对移动的最大距离。避免损坏永磁机构和杠杆机构。

从图8可以看到，滑动块32的内部还设置有内滚轮45，减少运动摩擦。

图9和图10为切换开关的静止状态之一，即当单数档位接通时，完成档位切换后的状态。图9中有三组完全相同的结构，每组包括一个主真空管、一个过渡真空管、两个真空管缓冲器以及过渡电阻，它们均固定设置在T形滑轨的一侧。主真空管位于右侧，中间的为过渡电阻，左侧为过渡真空管，过渡真空管和过渡电阻串联。

滑动块32上安装有三个滑轮，即第一滑轮35、第二滑轮36和第三滑轮37，其中第一滑轮和第二滑轮高度相同，二者间距较大，第三滑轮位置偏下一些。它离第二滑轮之间间距较小。

真空管缓冲器38由下壳44、弹性顶块39和弹簧46组成，下壳内设置有弹簧槽，弹簧安装在弹簧槽内，并且顶住弹性顶块，弹性顶块的上端面为圆台形，弹簧顶块39的底部设置有扣合点，扣合点和真空管的动导电杆41的端部相配合。缓冲器的内部结构如图15所示，缓冲器的内弹簧46将弹性顶块向上顶起，当弹性顶块不受压时，内弹簧46足以将真空管的动导电杆41向上抬起，实现真空管断开的功能。

如图9所示，当处于单数档位时，第一滑轮35压住主真空管的缓冲器，主真空管接通，而过渡真空管的缓冲器的弹性顶块比主真空管的缓冲器弹性顶块要薄要低，所以过渡真空管处于分离状态，过渡电阻不起作用。电流经过主真空管流过。

图11为换档过程中，此时主真空管位于第一滑轮35和第二滑轮36之间，主真空管在缓冲器的弹性作用下分离，而第三滑轮压住了过渡真空管的缓冲器，过渡真空管接通，过渡电阻接通。

由于缓冲器的弹性顶块被滚轮压住，真空管就开始接通，所以可以做到当主真空管断开之前，过渡真空管先接通；然后主真空管断开，电流通过过渡真空管和过渡电阻再有载情况下保持接通；滑动块继续右移，主真空管的缓冲器弹性顶块接触到第二滑轮36，并被压下，此时主真空管再次接通，而另一侧的换档开关，已经由单数档位换为双数档位了。

滑动块继续右移，并达到极限位置，如图13所示，过渡真空管的缓冲器退出第三滑轮37的下方，在内部弹簧作用下实现复位，过渡真空管断开，此时主真空管接通，档位由单数档位切换成双数档位。

过渡真空管的缓冲器，其弹性顶块的厚度要小于主真空管缓冲器，其厚度差大于过渡真空管的分离行程，所以它即使处于第一滚轮下方，也不会被第一滚轮压住，能继续保持完全分离的状态。

相应地，切换开关部分依次如图10、图12和图14所示。切换开关的动触头固定在滑动块32上，切换开关的静触头49只有两档，图中靠左的一档接通档位选择开关的单数档位导电轨，靠右的一档接通双数档位导电轨；两档之间存在一个过渡的空档位，处于该档位时，电流过渡真空管和过渡电阻导通。

如图15所示，滑动块上设置有凹槽，为切换开关的动触头接触片的弹簧片留出移动的空间。切换开关的动触头移动时，动触头接触片在两个静触头49之间切换。动触头接触片也位于一对弹簧夹持状态中。它接触静触头时，弹簧可以吸收缓冲振动，延长触点的使用寿命。

随着滑动块32的移动，切换机构的切换开关部分和灭弧部分同时移动，在单双档位进行切换的同时，同步完成有载电路的真空灭弧过程。

本发明将档位开关和切换开关平行设置，所谓平行设置，是指档位开关和切换开关的运动机构的运动方向相同，相互通讯，并且可以集成在一个长方体空间内，相比于筒式分接开关体积紧凑，显著缩小了安装体积。

Claims (9)

1.一种直线式永磁真空有载分接开关，由档位选择机构和切换机构所组成，档位选择机构上设置有多个静触头和与之配合的动触头；切换机构包括切换开关、永磁机构、主真空管、过渡真空管及过渡电阻；其特征在于：所述档位选择机构和切换机构平行设置；所述档位选择机构的静触头设置在静触头支架上，静触头支架内设置有滑轨，单数动触头和双数动触头分别设置在动触头支架的两边，同时与一个单数静触头和一个双数静触头发生接触；动触头支架与推动装置相连；所述推动装置为步进电机，步进电机与设置在动触头支架下方的丝杆相连，动触头支架上设置有丝杆副。

2.根据权利要求1所述的直线式永磁真空有载分接开关，其特征在于：所述档位选择机构设置有三组完全相同，且同步运动的动触头支架，三个动触头支架之间固定连接成一体，通过一个丝杆副和步进电机所驱动的丝杆连接。

3.根据权利要求1所述的直线式永磁真空有载分接开关，其特征在于：所述档位选择机构的静触头为L形，两排静触头接触点位置通过设置在静触头支架顶部的触点延伸段，集中到静触头支架的一侧。

4.根据权利要求1所述的直线式永磁真空有载分接开关，其特征在于：所述切换机构中，永磁机构安装在切换机构的基座的侧边上，切换机构的运动杆和切换机构的滑动块相连，基座的一侧安装有真空管缓冲器、主真空管、副真空管及过渡电阻，另一侧安装有切换开关的静触头组和切换开关的动触头。

5.根据权利要求1所述的直线式永磁真空有载分接开关，其特征在于：所述切换机构的基座上设置有一个杠杆机构，杠杆机构的一端转轴设置在基座上，永磁机构的运动杆与杠杆的中部铰接，杠杆的另一端与设置在滑动块上的销轴转动连接。

6.根据权利要求1所述的直线式永磁真空有载分接开关，其特征在于：所述切换机构的的滑动块内部设置有内滚轮，内滚轮与基座上的T形滑轨配合。

7.根据权利要求1所述的直线式永磁真空有载分接开关，其特征在于：所述切换机构基座的顶部固定安装有极限限位块，极限限位块与运动杆上的极限限位孔配合。

8.根据权利要求1所述的直线式永磁真空有载分接开关，其特征在于：所述档位选择机构的动触头，由左右两个触片及触片弹簧、第一弹簧杆以及固定销组成，动触头支架上设置有弹簧杆定位孔和触片安装槽，第一弹簧杆依次穿过第一左弹簧、第一左动触片、第一右动触片、第一右弹簧后，第一弹簧杆的两端部被固定销所固定；所述档位选择机构的静触头，横截面上倒圆角。

9.根据权利要求1所述的直线式永磁真空有载分接开关，其特征在于：所述切换机构的切换开关的动触头由接触片、滑动块、导电轨、第二左动触片、第二右动触片及一对第二弹簧所组成，接触片安装在滑动片座上，滑动块与T形滑轨固定配合，滑动片座夹持在接触片底部，滑动片座上设置有动触片定位孔，第二弹簧杆穿过弹簧、滑动片座上的动触片定位孔，将两片第二动触片弹性固定；所述切换开关的静触头面，相对动触头的一侧，倒圆角。

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