CN108428586A - 一种小尺寸高可靠性能的断路开关结构 - Google Patents

一种小尺寸高可靠性能的断路开关结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种小尺寸高可靠性能的断路开关结构，包括：旋转组件（1）、接触组件（2）和底座组件（3），所述接触组件包含至少一个动触片和至少一个静触片，同一层接触组件的穿过静触片和旋转轴心的电路平面与外壳侧面平行，与静触片连接的接线片分别布置在电路平面的两侧；和/或，一内置桥接片，在需要桥接两层以上接触组件时，内置桥接片的一个接触片布置于一层的静触片位，另一个接触片布置于相邻层的接触片位，由此在产品内部将两层串联接通。

Description

一种小尺寸高可靠性能的断路开关结构
技术领域
本发明涉及一种小尺寸高可靠性的断路开关结构，属于电气设备。
背景技术
目前，基于旋转控制动触片和静触片开合的电气断路开关是很常见的，但在需要分断高压直流电时，因为直流电不过零点，断开时电弧拉伸较长，就要求开关具有较好的灭弧性能；特别在新能源光伏应用中，国际上已定义的下一代光伏系统直流电压是1.5KV，这样高的电压对断路开关的性能提出了很高的要求。尤其是当断路开关内置在逆变器中时，随着逆变器小型化的趋势越来越被市场要求，断路开关也需要有较小的尺寸。
目前已有一些直流的断路开关产品，通过在分断时动触片以较快的速度离开静触片以在短时间内拉长电弧，还有的产品通过使电弧进入窄缝以使电弧熄灭。
然而目前大部分断路开关应用在开断直流电时，很多都存在如下问题：
1.灭弧能力差。灭弧装置不能在很短的时间内熄灭电弧，时间过长甚至不能灭弧，导致部件烧毁、产品使用寿命短的问题。
2.发热损耗大。现有一些产品为了限制产品外尺寸和减小动静触片的摩擦，动静触片采用了较小的接触面积，还有的产品相邻接触层的接触片都在同一个位置，这样多层接触时，每层的发热位置相同，使得产品的热量相互叠加；较大的电流发热损耗不利于提供应用设备（譬如逆变器）的电能转换效率。
3.外置桥接片降低可靠性。产品应用于高电压时，多是通过增加接触层数，然后使用外置桥接片使得多层串联，外置桥接片通过接线位置的螺丝固定，这就增加了运输和安装过程中螺丝松动的风险，使得产品的稳定性降低。外置桥接片的另一个缺点是桥接片的接线位置需要暴露在产品外，使得产品的爬电距离减小，特别在电气污染或高湿度环境下不能满足高电压的爬电距离要求。
4.通过螺丝将旋转锁止结构固定在塑料外壳上导致可靠性低。现有一些产品的旋转锁止结构需要通过螺丝将锁止结构固定在外塑料壳上。这严重降低了产品的稳定性可靠性；在一些应用的高温度、高湿度环境下，塑料外壳的硬度有所下降，这时固定螺丝在受力时易松动，一些条件下甚至会使得产品无法工作。这就需要选用很耐高温的塑料外壳材料以增加在极端应用环境下与螺丝的结合强度，产品的成本也会提高。
发明内容
本发明为了缩短直流断路开关的灭弧时间，提高开关的分断电压，缩小产品尺寸，增强产品在实际应用条件下的可靠性和产品寿命，本专利提供了一种小尺寸高可靠性能的断路开关结构。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种小尺寸高可靠性能的断路开关结构，包括：旋转组件（1）、接触组件（2）和底座组件（3），所述接触组件包含至少一个动触片(203)和至少一个静触片(204)，同一层接触组件的穿过静触片和旋转轴心的电路平面与外壳侧面平行，与静触片连接的接线片分别布置在电路平面的两侧。
优选的是，所述接触组件还包括：外壳、接线片（201）、转芯（205）和动触片架（208）；所述外壳上布置有散热孔，所述接线片与静触片固定，安装在外壳中，转芯、动触片和动触片架安装在外壳中，所述转芯带动动触片旋转，与接触片接触或者分离。
优选的是，所述接触组件还包括：电极（206），和/或，永磁体（207），其安装在外壳中。
优选的是，所述接触组件的接线片，接线平面与外壳侧面平行。
优选的是，所述旋转组件（1）包括：旋杆（101）、凸轮（102）、弹簧（103）、定位片（108）、锁止弹片（104）、锁止杆（105）、主转芯（106）、旋转盖（107）、卡销（109）。
优选的是，所述旋杆安装在旋转盖中，凸轮套在旋杆上，弹簧安装在凸轮上，定位片安装在凸轮上，锁止弹片套在旋杆上，锁止杆套在旋杆上并压住锁止弹片，卡销将锁止弹片限定在旋杆上，主转芯安装在锁止杆上，由锁止杆带动旋转； 旋杆带动凸轮旋转，弹簧继续势能，锁止弹片被卡子锁止；凸轮旋转到动作角度推动锁止弹片离开卡子，弹簧释放势能推动锁止杆旋转，带动主转芯；主转芯带动接触部分的转芯旋转。
优选的是，所述旋转组件（1）、接触组件（2）和底座组件（3）通过卡扣或者胶水方式连接在一起；其中，动作时，主转芯带动接触部分的转芯转动，转芯带动动触片运动，与静触片接触或者分离，实现电路的接通和分断。
本结构将内部空间充分利用，合理的布局，配合精密制造，，在较高的电压下本结构也能高效分断和保持较高的电压绝缘性能。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。
图1是本发明小尺寸高可靠性能的断路开关结构的示意图；
图2是接触组件的结构示意图；
图3是接触组件的结构示意图；
图4是接触组件的实施例的示意图；
图5是接触组件的实施例的示意图；
图6是接触组件的实施例的示意图；
图7是接触组件的实施例的示意图；
图8是接触组件的实施例的示意图；
图9是接触组件的实施例的示意图；
图10是接触组件的实施例的示意图；
图11是接触组件的实施例的示意图；
图12是接触组件的实施例的示意图；
图13是旋转组件的结构示意图；
图14是旋转组件的结构示意图；
图15是旋转组件的结构示意图；
图16是旋转组件的结构示意图；
图17是底座的结构示意图；
图18是本发明小尺寸高可靠性能的断路开关结构的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细地说明。
如图1-18所示，在一个实施例中，一种小尺寸高可靠性能的断路开关结构，包括：旋转组件（1）、提供电流通路的接触组件（2）和底座组件（3），所述接触组件至少设置两层，并分别具有动触片和静触片，同一层接触组件的穿过两个静触片和旋转轴心的电路平面与外壳侧面平行，与静触片连接的接线片分别布置在电路平面的两侧；和/或，一内置桥接片，在需要桥接时，内置桥接片的一个接触片布置于一层的静触片位，另一个接触片布置于相邻层的另一层的错位接触片位，由此在产品内部将两层串联接通；通电时电流方向包括与接线平面垂直和平行两种类型。
其中，所述接触组件包括：外壳、接线片（201）、静触片（203）、动触片（204）、转芯（205）和动触片架（208）；，所述外壳上布置有散热孔其中，所述接线片与静触片固定，安装在外壳中，转芯、动触片和动触片架安装在外壳中，散热孔布置在外壳上，所述转芯带动动触片旋转，与接触片接触或者分离。
其中，在优选的实施例中，还设置有电极（206）和/或，永磁体（207），其安装在外壳中；上述部件属于可选部件。
优选的是，所述旋转组件（1）、提供电流通路的接触组件（2）和底座组件（3）通过卡扣或者胶水等方式连接在一起；其中，动作时，主转芯带动接触部分的转芯转动，转芯带动动触片运动，实现电路的接通和分断。
优选的是，所述旋转组件（1），包括：旋杆（101）、凸轮（102），用于推动锁止弹片，弹簧（103）、定位片（108）、锁止弹片（104）、锁止杆（105）、主转芯（106）、旋转盖（107）、卡销（109），用于带动接触部分的动触片运动。
优选的是，所述旋杆安装在旋转盖中，凸轮套在旋杆上，弹簧安装在凸轮上，定位片安装在凸轮上，锁止弹片套在旋杆上，锁止杆套在旋杆上并压住锁止弹片，卡销将锁止弹片限定在旋杆上，主转芯安装在锁止杆上，由锁止杆带动旋转；旋杆带动凸轮旋转，弹簧继续势能，锁止弹片被卡子锁止；凸轮旋转到动作角度推动锁止弹片离开卡子，弹簧释放势能推动锁止杆旋转，带动主转芯；主转芯带动接触部分的转芯旋转。
优选的是，所述接触组件的接线片，接线平面与外壳侧面平行。
本结构将内部空间充分利用，接线面与产品的外侧面平行，合理的布局，配合精密制造，在极小的空间内提供了动静触片之间足够的电气间隙，也提供了内部导电体之间足够的爬电距离，在较高的电压下本结构也能高效分断和保持较高的电压绝缘性能。
其中，在实施例中，旋转锁止结构采用对称的锁止弹片，在旋转锁止时，相对称的两个弹片同时锁止在外壳卡位上，这时积蓄的弹簧势能均衡地分布在锁止杆上，从而阻止了在弹性势能积蓄时锁止杆单向受理导致的变形。在旋转到达动作角度后，锁止杆在弹性势能的驱动下旋转，因为有两个对称的弹片同时接触旋转轨道，锁止杆能够保持旋转轴心与旋杆轴心一致，而不需要依靠旋杆的引导，这样锁止杆以及锁止杆带动的转芯就不会与旋杆挤压磨损，从而确保就算多次操作后锁止结构磨损也很小。
该旋转锁止结构还将锁止弹片限定在旋杆上，旋转锁止时弹片被凸轮推向远离转动轨道的方向，这时锁止弹片产生的弹力不会施加在外壳上，而是施加在旋杆上。这样就不需要使用螺丝将锁止机构与外壳做固定。
其中，本发明操作时，由操作人员用旋柄套在旋杆上，旋转旋柄带动旋杆转动，以实现接通和分断操作。
相对于现有技术，本发明的优点在于：
●灭弧能力强：
优化的窄缝能提供较小的缝隙，又不增加旋转阻力，这样动触片运动速度更快，电弧熄灭时间更短。
●电极和永磁体，能大大缩短灭弧时间，使产品具有很长的电寿命。发热损耗小：
接触发热位置错位布局，解决了多层发热位置相同导致温升高的问题。
静触片和接线片之间加长的连接片，有利于加快接触发热的散出。
优化的动静触片接触结构，降低了接触温升。
●可靠性高：
内置桥接片，不会产生运输和安装过程中的螺丝松动；而且省去了额外的接线螺丝，接线片的减少也减小了发热损耗。
与外侧面平行的接线面，加大了相邻接触层接线端子之间的爬电距离，提升了产品的可靠性能，而且能够有效缩小产品外尺寸。
旋转锁止零件不需要固定在塑料外壳上，这样产品可靠性能高，而且塑料的选材不需考虑高强度要求，利于降低产品成本。
综合如上所述的优点，本专利技术具有高性能、小尺寸、高稳定性、低成本的优势，而这些是目前市场上现有产品技术所不具备、或不全部具备的。本专利产品一个典型应用是光伏，在目前国家以及全世界大力推广绿色新能源的趋势下，本专利产品具有很强的竞争力，拥有很广阔的市场前景和经济效益。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种小尺寸高可靠性能的断路开关结构，其特征在于，包括：旋转组件（1）、接触组件（2）和底座组件（3），所述接触组件包含至少一个动触片(203)和至少一个静触片(204)，同一层接触组件的穿过静触片和旋转轴心的电路平面与外壳侧面平行，与静触片连接的接线片分别布置在电路平面的两侧。
2.根据权利要求1所述的小尺寸高可靠性能的断路开关结构，其特征在于，所述接触组件还包括：外壳、接线片（201）、转芯（205）和动触片架（208）；所述外壳上布置有散热孔，所述接线片与静触片固定，安装在外壳中，转芯、动触片和动触片架安装在外壳中，所述转芯带动动触片旋转，与接触片接触或者分离。
3.根据权利要求2所述的小尺寸高可靠性能的断路开关结构，其特征在于，所述接触组件还包括：电极（206），和/或，永磁体（207），其安装在外壳中。
4.根据权利要求3所述的小尺寸高可靠性能的断路开关结构，其特征在于，所述接触组件的接线片，接线平面与外壳侧面平行。
5.根据权利要求4所述的小尺寸高可靠性能的断路开关结构，其特征在于，所述接触组件包括内置桥接片，所述内置桥接片包含至少两个静触片和连接片，在需要桥接两层以上接触组件时，所述内置桥接片的一个接触片布置于一层的静触片位，另一个接触片布置于相邻层的接触片位，由此在产品内部将两层串联接通。
6.根据权利要求1所述的小尺寸高可靠性能的断路开关结构，其特征在于，所述旋转组件（1）包括：旋杆（101）、凸轮（102）、弹簧（103）、定位片（108）、锁止弹片（104）、锁止杆（105）、主转芯（106）、旋转盖（107）、卡销（109）。
7.根据权利要求5所述的小尺寸高可靠性能的断路开关结构，其特征在于，所述旋杆安装在旋转盖中，凸轮套在旋杆上，弹簧安装在凸轮上，定位片安装在凸轮上，锁止弹片套在旋杆上，锁止杆套在旋杆上并压住锁止弹片，卡销将锁止弹片限定在旋杆上，主转芯安装在锁止杆上，由锁止杆带动旋转； 旋杆带动凸轮旋转，弹簧继续势能，锁止弹片被卡子锁止；凸轮旋转到动作角度推动锁止弹片离开卡子，弹簧释放势能推动锁止杆旋转，带动主转芯；主转芯带动接触部分的转芯旋转。
8.根据权利要求1所述的小尺寸高可靠性能的断路开关结构，其特征在于，所述旋转组件（1）、接触组件（2）和底座组件（3）通过卡扣或者胶水方式连接在一起；其中，动作时，主转芯带动接触部分的转芯转动，转芯带动动触片运动，与静触片接触或者分离，实现电路的接通和分断。
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