CN108417430A - 电气开关操作机构及旋转式电气开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电气开关操作机构及旋转式电气开关，属于电气开关技术领域，为解决现有电气开关使用寿命短等问题而设计。本发明电气开关操作机构包括底座和上盖，在底座和上盖之间设置有旋转凸轮、旋转弹簧组件和旋转驱动结构，旋转弹簧组件包括第一扭簧、第二扭簧、隔离片和联动轴，隔离片设置在第一扭簧和第二扭簧之间，联动轴依次穿过第一扭簧、隔离片和第二扭簧；第一扭簧和第二扭簧均为一端位于中部、另一端位于外边缘且扭簧主体在两端之间呈螺旋状，第一扭簧和第二扭簧的旋转方向相反。本发明旋转式电气开关包括上述的电气开关操作机构。本发明电气开关操作机构和旋转式电气开关延长了使用寿命，控制的精确度高，提高了灭弧能力。

Description

电气开关操作机构及旋转式电气开关

技术领域

本发明涉及电气开关技术领域，尤其涉及一种电气开关操作机构以及包括该操作机构的旋转式电气开关。

背景技术

随着电气行业的发展，对能够提供高容量、高精准控制的电气开关的性能要求越来越高。操作机构作为电气开关的重要部件，其性能的好坏直接影响到电气开关的性能优劣。

现有电气开关操作机构中用于提供弹性力的旋转弹簧结构简单，多次使用后弹性力明显减弱，导致操作机构精度变差，灭弧能力变差。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种使用寿命长的电气开关操作机构。

本发明的另一个目的在于提出一种灭弧能力强的旋转式电气开关。

为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种电气开关操作机构，包括底座和上盖，在所述底座和所述上盖之间设置有旋转凸轮、旋转弹簧组件和旋转驱动结构，所述旋转弹簧组件包括第一扭簧、第二扭簧、隔离片和联动轴，所述隔离片设置在所述第一扭簧和所述第二扭簧之间，所述联动轴依次穿过所述第一扭簧、所述隔离片和所述第二扭簧；所述第一扭簧和所述第二扭簧均为一端位于中部、另一端位于外边缘且扭簧主体在两端之间呈螺旋状，所述第一扭簧和所述第二扭簧的旋转方向相反。

特别是，所述联动轴在径向方向上的横截面为方形、长方形、菱形、梯形、三角形、五边形或五角星形，位于所述第一扭簧和所述第二扭簧中部的联动轴安装孔的形状与所述联动轴在径向方向上的横截面的形状相一致，所述隔离片的中部设置有圆孔，所述圆孔的直径大于等于所述联动轴安装孔对角线的长度。

特别是，所述隔离片的边缘向外凸出形成拆装把手。

特别是，所述第一扭簧和所述第二扭簧是由片状材料卷制呈平板状结构，外边缘端向外弯折。

进一步，所述第一扭簧的外边缘端和所述第二扭簧的外边缘端错位设置。

特别是，所述旋转驱动结构上设置有C形弹性件，所述C形弹性件的两个端头处均弯折形成弹性件凸起部。

特别是，在所述上盖的顶面上设有连接柱，所述连接柱的外壁上设置有螺纹。

特别是，所述旋转凸轮的边缘向外弯折延伸形成两个翼片，所述旋转凸轮上安装有芯轴。

特别是，所述旋转驱动结构的边缘向外弯折延伸形成两个卡锁部。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种旋转式电气开关，包括堆叠在一起的多个开关模块，还包括上述的电气开关操作机构；所述电气开关操作机构的外壳与所述开关模块连接在一起；每个开关模块包括旋转触点、静触点和芯轴模块，所述电气开关操作机构的旋转驱动结构上设置有芯轴连接部，所述芯轴模块和所述芯轴连接部相连接。

本发明电气开关操作机构的旋转弹簧组件包括第一扭簧、第二扭簧、隔离片和联动轴，使用两个旋转方向相反的扭簧替代现有的一个旋转弹簧，两个扭簧的弹性形变方向相反，储能效率高，即使多次工作后两个扭簧的弹性力依然能保持在很高的水平，延长了使用寿命，控制的精确度高；隔离片令第一扭簧和第二扭簧不直接接触，进一步延长了装置的使用寿命。

本发明旋转式电气开关包括上述的电气开关操作机构，利用储能弹簧的工作原理使得电气开关分闸合闸更迅速，提高了灭弧能力，提高了产品寿命。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的电气开关操作机构的爆炸图；

图2是本发明具体实施方式提供的旋转弹簧组件的爆炸图；

图3是本发明具体实施方式提供的第一扭簧的主视图。

图中：

1、底座；2、上盖；3、旋转凸轮；4、旋转弹簧组件；5、旋转驱动结构；6、C形弹性件；7、芯轴；22、连接柱；23、凸台结构；31、翼片；41、第一扭簧；42、第二扭簧；43、隔离片；44、联动轴；45、联动轴安装孔；46、圆孔；47、拆装把手；48、外边缘端；51、卡锁部；61、弹性件凸起部。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明公开一种电气开关操作机构以及包括该操作机构的旋转式电气开关。旋转式电气开关是模块化开关，包括堆叠在一起的多个开关模块和操作机构，操作机构的外壳与开关模块连接在一起；在内部，每个开关模块包括旋转触点、静触点和芯轴模块，操作机构的旋转驱动结构上设置有芯轴连接部，芯轴模块和芯轴连接部相连接。

如图1所示，该操作机构包括底座1和上盖2，在底座1和上盖2之间设置有旋转凸轮3、旋转弹簧组件4和旋转驱动结构5。其中，如图2和图3所示，旋转弹簧组件4包括第一扭簧41、第二扭簧42、隔离片43和联动轴44，隔离片43设置在第一扭簧41和第二扭簧42之间，联动轴44依次穿过第一扭簧41、隔离片43和第二扭簧42的中部。第一扭簧41和第二扭簧42均为一端位于中部、另一端位于外边缘的结构，且扭簧主体在两端之间呈螺旋状，第一扭簧41和第二扭簧42的旋转方向相反(以扭簧的轴线为基准，一个顺时针旋转、另一个逆时针旋转)。

使用两个旋转方向相反的扭簧替代现有的一个旋转弹簧，两个扭簧的张紧(弹性形变)方向相反，即使多次工作后两个扭簧的弹性力依然能保持在很高的水平，延长了使用寿命；储能效率高，弹性能释放迅速，控制的精确度高。隔离片43设置在第一扭簧41和第二扭簧42之间，令第一扭簧41和第二扭簧42不直接接触、中心部位不进行直接摩擦，提高了第一扭簧41和第二扭簧42的使用寿命。

用于令第一扭簧41和第二扭簧42能同时发生弹性形变的联动轴44优选为方轴，第一扭簧41和第二扭簧42的中部的联动轴安装孔45为方孔，隔离片43的中部呈圆孔46，圆孔46的直径大于等于联动轴安装孔45对角线的长度。

联动轴44将第一扭簧41、隔离片43和第二扭簧42组合在一起，降低了人员劳动强度，提高了生产力。方轴可以使得扭簧(包括第一扭簧41和第二扭簧42)中心部位在压缩过程中保持原有形状，使得扭簧在压缩过程中保持精准的扭力，去除了由于扭簧中心压缩导致的扭力偏移；使得控制模块能精准地转动触点模块，提高了触点灭弧性能，提高了产品寿命，避免人身伤亡的危害。

当然，联动轴44在径向方向上的横截面除了为方形以外，还可以为长方形、菱形、梯形、三角形、五边形或五角星形等形状，位于第一扭簧41和第二扭簧42中部的联动轴安装孔45的形状与联动轴44在径向方向上的横截面的形状相一致。该结构的设计目的是当联动轴44转动时带动第一扭簧41(第二扭簧42)位于中部的端头跟着转动，此时如果第一扭簧41(第二扭簧42)位于外边缘的端头处于自由状态的话，第一扭簧41(第二扭簧42)跟着联动轴44一起转动；如果第一扭簧41(第二扭簧42)位于外边缘的端头处于固定状态的话，第一扭簧41(第二扭簧42)将自内而外地发生弹性形变，即，靠近中心位置处的扭簧旋紧。不论联动轴44在径向方向上的横截面为何种形状，隔离片43的中部都形成圆孔46，且圆孔46的直径大于等于联动轴44对角线的长度，避免隔离片43被联动轴44带动旋转。

隔离片43的边缘向外凸出形成拆装把手47，方便拆装。而且，拆装把手47上至少一部分结构是位于第一扭簧41和第二扭簧42之间的，也具有避免第一扭簧41和第二扭簧42直接摩擦的作用，进一步提高了第一扭簧41和第二扭簧42的使用寿命。

第一扭簧41和第二扭簧42都是由片状材料卷制呈平板状结构，内端弯折呈方形等形状，外边缘端48向外弯折，而且第一扭簧41的外边缘端48和第二扭簧42的外边缘端48错位设置，用于分别与旋转驱动结构5上的卡锁部51连接。

旋转驱动结构5上设置有C形弹性件6，C形弹性件6的两个端头处均弯折形成弹性件凸起部61。C形弹性件6的外形基本呈椭圆形，而旋转驱动结构5上的安装空间基本呈圆形，所以安装后弹性件凸起部61凸出于旋转驱动结构5的边缘。

在底座1的底面上设有连接柱22，连接柱22的外壁上设置有螺纹，用于连接旋转式电气开关上的其它结构。

旋转凸轮3的边缘向外弯折延伸形成两个翼片31，翼片31的设置位置和尺寸需要能下压C形弹性件6的弹性件凸起部61；翼片31的侧边呈斜面或倾斜的弧面，用于在靠近C形弹性件6后能越过C形弹性件6的边缘以便于压在C形弹性件6的表面上。

旋转驱动结构5的边缘向外弯折延伸形成两个卡锁部51，安装后两个卡锁部51分别接合对应的第一扭簧41的外边缘端48或第二扭簧42的外边缘端48。

安装和使用方法：在上盖2的底面上设置有四个凸台结构23，初始时C形弹性件6的两个弹性件凸起部61抱紧某个凸台结构23(例如图1中右下角的凸台结构23)的两侧。

转动芯轴7(绕芯轴7的轴线顺时针或逆时针转动均可)，旋转凸轮3和联动轴44分别跟随芯轴7转动；因为此时C形弹性件6的两个弹性件凸起部61被凸台结构23固定住、C形弹性件6安装在旋转驱动结构5上、而旋转驱动结构5的两个卡锁部51分别连接对应的第一扭簧41的外边缘端48和第二扭簧42的外边缘端48，所以此时旋转驱动结构5不能转动、第一扭簧41的外边缘端48和第二扭簧42的外边缘端48被固定、第一扭簧41和第二扭簧42自内而外地发生弹性形变(进行储能)。

芯轴7继续转动到一定位置处(例如芯轴7旋转角度达到80°左右时)，旋转凸轮3的翼片31接触到C形弹性件6的边缘处。再继续转动，翼片31切斜的侧边越过C形弹性件6的边缘，翼片31压在C形弹性件6的表面上，将C形弹性件6的弹性件凸起部61抬起(图1为了展示各部件的结构而降具体装置在竖直方向内旋转了180°，所以在正常使用时是翼片31将弹性件凸起部61下压)，令弹性件凸起部61脱离凸台结构23。此时C形弹性件6和旋转驱动结构5都处于自由状态，旋转弹簧组件4驱动旋转驱动结构5旋转，旋转驱动结构5带动C形弹性件6旋转。

脱离了翼片31的C形弹性件6恢复到初始高度，弹性件凸起部61沿着两个凸台结构23之间的上盖2边沿滑动，直至抵达第一个凸台结构23边缘处(弹性件凸起部61是滑动到图1中左下角处的凸台结构23边缘处还是滑动到图1中右上角处的凸台结构23边缘处是根据芯轴7顺时针还是逆时针转动而定的)。因为转动惯性力的存在，两个弹性件凸起部61中靠近凸台结构23的那个弹性件凸起部61会沿着凸台结构23的外侧面继续滑动、进而越过凸台结构23，而惯性力不足以支撑另一个弹性件凸起部61越过该凸台结构23，于是两个弹性件凸起部61分别位于该凸台结构23的两侧，凸台结构23起到了固定C形弹性件6的作用。当上盖2上均匀地设置四个凸台结构23时，能实现开关每90°步进旋转。

C形弹性件6将其相对较突然和迅速的旋转施加给相连接的一个或多个旋转触点上的开关芯轴部分，以允许在两个分开触点之间的快速切换，起电弧时间相对较短。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电气开关操作机构，包括底座(1)和上盖(2)，在所述底座(1)和所述上盖(2)之间设置有旋转凸轮(3)、旋转弹簧组件(4)和旋转驱动结构(5)，其特征在于，所述旋转弹簧组件(4)包括第一扭簧(41)、第二扭簧(42)、隔离片(43)和联动轴(44)，所述隔离片(43)设置在所述第一扭簧(41)和所述第二扭簧(42)之间，所述联动轴(44)依次穿过所述第一扭簧(41)、所述隔离片(43)和所述第二扭簧(42)；所述第一扭簧(41)和所述第二扭簧(42)均为一端位于中部、另一端位于外边缘且扭簧主体在两端之间呈螺旋状，所述第一扭簧(41)和所述第二扭簧(42)的旋转方向相反。

2.根据权利要求1所述的电气开关操作机构，其特征在于，所述联动轴(44)在径向方向上的横截面为方形、长方形、菱形、梯形、三角形、五边形或五角星形，位于所述第一扭簧(41)和所述第二扭簧(42)中部的联动轴安装孔(45)的形状与所述联动轴(44)在径向方向上的横截面的形状相一致，所述隔离片(43)的中部设置有圆孔(46)，所述圆孔(46)的直径大于等于所述联动轴(44)在径向方向上的对角线的长度。

3.根据权利要求1所述的电气开关操作机构，其特征在于，所述隔离片(43)的边缘向外凸出形成拆装把手(47)。

4.根据权利要求1所述的电气开关操作机构，其特征在于，所述第一扭簧(41)和所述第二扭簧(42)是由片状材料卷制呈平板状结构，外边缘端(48)向外弯折。

5.根据权利要求4所述的电气开关操作机构，其特征在于，所述第一扭簧(41)的外边缘端(48)和所述第二扭簧(42)的外边缘端(48)错位设置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电气开关操作机构，其特征在于，所述旋转驱动结构(5)上设置有C形弹性件(6)，所述C形弹性件(6)的两个端头处均弯折形成弹性件凸起部(61)。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的电气开关操作机构，其特征在于，在所述上盖(2)的顶面上设有连接柱(22)，所述连接柱(22)的外壁上设置有螺纹。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的电气开关操作机构，其特征在于，所述旋转凸轮(3)的边缘向外弯折延伸形成两个翼片(31)，所述旋转凸轮(3)上安装有芯轴(7)。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的电气开关操作机构，其特征在于，所述旋转驱动结构(5)的边缘向外弯折延伸形成两个卡锁部(51)。

10.一种旋转式电气开关，包括堆叠在一起的多个开关模块，其特征在于，还包括如权利要求1至9中任一项所述的电气开关操作机构；所述电气开关操作机构的外壳与所述开关模块连接在一起；每个开关模块包括旋转触点、静触点和芯轴模块，所述电气开关操作机构的旋转驱动结构(5)上设置有芯轴连接部，所述芯轴模块和所述芯轴连接部相连接。