CN109148177A - 转运式电磁开关机构 - Google Patents

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邹胜勇
展振亮
王晴
张振功
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Abstract

本发明属于开关结构领域，涉及一种转运式电磁开关机构，包括动触头支架，动触头支架一端设有动触头，与动触头相互对应的位置设有静触头，静触头与开关主壳体固定连接，动触头支架的另一端通过转轴一与开关主壳体支架转动连接，动触头支架两端之间通过电磁铁的铁芯拉杆与电磁铁连接，动触头支架与铁芯拉杆之间为活动连接，电磁铁与开关主壳体固定。本发明结构设计合理、简单，极大的缩短了开关合闸时的弹跳时间，延长了开关的电气寿命。

Description

转运式电磁开关机构
技术领域
本发明涉及一种转运式电磁开关机构，属于开关结构领域。
背景技术
目前市场上电磁开关均为直运式，其主要有电磁铁、导向柱和开关触头组成，工作过程主要是电磁铁的铁芯拉杆通过导向柱带动动触头上下直运行完成与静触头的合闸和断开，这种开关不仅结构复杂，而且由于其结构的原因，在开关合闸时因触头冲击引起的开关触头弹跳严重，开关触头弹跳既影响合闸时间，又会引发合闸电弧，严重影响开关的电气寿命。
发明内容
本发明的目的在于提出一种转运式电磁开关机构，该转运式电磁开关机构结构简单，极大的缩短了开关合闸时的弹跳时间，延长了开关的电气寿命。
本发明所述的转运式电磁开关机构，包括动触头支架，动触头支架一端设有动触头，与动触头相互对应的位置设有静触头，静触头与开关主壳体固定连接，动触头支架的另一端通过转轴一与开关主壳体支架转动连接，动触头支架的两端之间通过电磁铁的铁芯拉杆与电磁铁连接，动触头支架与铁芯拉杆之间为活动连接，电磁铁与开关主壳体固定。
动触头支架、开关主壳体和开关主壳体支架均为绝缘体，静触头电连接开关的输入端，相应的动触头通过柔性导线连接开关的输出端，开关的输出端连接电网线路的负荷侧，柔性导线可以为电刷线，并且柔性导线使动触头支架在围绕转轴一转动时阻尼较小。电磁铁线圈通电后，电磁铁铁芯拉杆动作，并且铁芯拉杆带动动触头支架围绕转轴一转动，动触头支架转动从而带动动触头与其相对应位置的静触头闭合，线圈断电，然后由电磁铁内的永磁铁维持动触头与静触头的闭合状态。动触头与静触头合闸的过程中不再受多个弹簧的共同作用，因此开关闭合时，弹跳减少，弹跳时间缩短，极大地减少了合闸时弹跳引起的额电弧，延长了开关的电气寿命。
铁芯拉杆作用于动触头支架的中部位置，转轴设于动触头支架另一端的结构方式，相比于铁芯拉杆作用于动触头支架的另一端，转轴设于动触头支架的中部位置的结构方式而言，合闸时间更短。并且此机构由原来直运机构的两对动、静触头完成一相通电改为一对动、静触头完成一相通电，节约了成本。
优选的，所述的动触头支架与电磁铁的铁芯拉杆连接位置设有卡槽，卡槽内卡有电磁铁的铁芯拉杆端部的挡片。当电磁铁的铁芯拉杆推动动触头支架向上转动时，铁芯拉杆端部的挡片此时是顶住卡槽上表面；当电磁铁的铁芯拉杆拉动动触头支架向下转动时，铁芯拉杆端部的挡片此时是紧贴卡槽下表面。
优选的，所述的动触头支架与电磁铁的铁芯拉杆连接位置设有连接板，连接板与电磁铁的铁芯拉杆端部通过转轴二连接，电磁铁的铁芯拉杆通过连接板带动动触头支架上下转动。
优选的，所述的动触头支架一端设有1个动触头，与动触头相互对应的位置设有1个静触头。可以根据需要连接的电源相数选择相应数量的动触头和静触头。
优选的，所述的动触头支架一端设有3个动触头，与动触头相互对应的位置设3个静触头。
优选的，所述的电磁铁为永磁式电磁铁，为推拉式结构。
优选的，所述的电磁铁包括外壳体，外壳体内设有线圈骨架，线圈骨架轴向中间位置设有中间空腔，中间空腔下方设有永磁铁，永磁铁上方的中间空腔内设有铁芯拉杆，铁芯拉杆为软磁铁芯，线圈骨架外周缠绕有线圈。线圈通直流电，吸合时，线圈通正向电压，铁芯拉杆向下运动，动触头和静触头吸合，吸合后断电，由永磁铁维持状态；断开时，线圈通反向电压，铁芯拉杆向上运动，使动触头和静触头断开，线圈断电。
优选的，所述的电磁铁包括外壳体，外壳体内设有线圈骨架，线圈骨架轴向中间位置设有中间空腔，中间空腔中部设置具有中心通孔的环状永磁铁，环状永磁铁设有中心通孔，中间空腔内设有铁芯拉杆，线圈骨架外周缠绕有线圈。线圈通直流电，吸合时，线圈通正向电压，铁芯拉杆向下运动穿过环状永磁铁的中心通孔，动触头和静触头吸合，吸合后断电，由永磁铁维持状态；断开时，线圈通反向电压，铁芯拉杆向上运动，使动触头和静触头断开，线圈断电。铁芯拉杆上下运动的过程中不与永磁铁碰撞，有利于将铁芯拉杆和永磁铁所受损伤降到最低。
一种换相开关，包括三个含有1对动触头和静触头的转运式电磁开关机构，三个转运式电磁开关机构的输入端分别对应电网线路的A相输入端、B相输入端和C相输入端，三个转运式电磁开关机构相应的输出端分别为a相输出端、b相输出端和c相输出端，并且a相输出端、b相输出端和c相输出端连接在一起作为相L。转运式电磁开关机构的动触头作为输出端，而相对应的静触头作为输入端。当运行中的某相电需要切换时，先将该相对应的转运式电磁开关机构的动触头和静触头断开，同时将需要运行的线路对应的转运式电磁开关机构的动触头和静触头吸合，由于本机构的动触头和静触头吸合和断开速度较快，因此换相过程中对用户用电不造成影响。
一种三相开关，包括一个含有3对动触头和静触头的转运式电磁开关机构，此转运式电磁开关机构的三个输入端分别对应电网线路的A相输入端、B相输入端和C相输入端，相对应的三个输出端分别为a相输出端、b相输出端和c相输出端。A相输入端、B相输入端和C相输入端分别连接电网线路的电源侧，a1相输出端、b1相输出端和c1相输出端分别连接电网线路的负荷侧。3对动触头和静触头的每一对动触头和静触头分别为三相开关的一个输出端和输入端，电磁铁的线圈通正向电或反向电时3对动触头和静触头同时吸合或断开。
应用上述三相开关的开关系统，包括两个三相开关，一个三相开关的三个输入端分别对应电网线路一的A1相输入端、B1相输入端和C1相输入端，相对应的三个输出端分别为a1相输出端、b1相输出端和c1相输出端，另一个三相开关的三个输入端分别对应电网线路二的A2相输入端、B2相输入端和C2相输入端，相对应的三个输出端分别为a2相输出端、b2相输出端和c2相输出端，a1相输出端与a2相输出端相连接后为a相输出端，b1相输出端与b2相输出端相连接后为b相输出端，c1相输出端与c2相输入端相连接后为c相输出端。A1相输入端、B1相输入端和C1相输入端分别连接电网线路一的电源侧，A2相输入端、B2相输入端和C2相输入端分别连接电网线路二的电源侧，a相输出端、b相输出端和c相输出端分别连接电网线路的负荷侧。两个三相开关各自对应连接一个电网线路，可以成为双电源转换开关。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：
本发明结构设计合理，通过带动动触头支架旋转实现动触头与静触头闭合，闭合的过程中不再受多个弹簧的共同作用，因此闭合时弹跳减少，弹跳时间缩短，极大地减少了合闸时弹跳引起的电弧，延长了开关的电气寿命，并且此机构由原来直运机构的两对动、静触头完成一相通电改为一对动、静触头完成一相通电，节约了成本；应用此机构的换相开关，由于动触头和静触头吸合和断开速度较快，所以换相过程中对用户用电不造成影响；应用此机构的三相开关能够实现3对动触头和静触头同时吸合或断开，而应用此三相开关的开关系统可以实现两个供电电源的迅速切换。
附图说明
图1、转运式电磁开关机构结构示意图一(动触头与静触头断开)；
图2、转运式电磁开关机构结构示意图二(动触头与静触头闭合)；
图3、转运式电磁开关机构结构示意图三；
图4、1对动触头和静触头结构示意图；
图5、3对动触头和静触头结构示意图；
图6、换相开关原理图；
图7、三相开关原理图；
图8、开关系统原理图；
图9、转运式电磁开关机构结构示意图四。
图中：1、电磁铁；2、铁芯拉杆；3、开关主壳体支架；4、转轴一；5、动触头支架；6、动触头；7、静触头；8、卡槽；9、挡片；10、转轴二；11、线圈；12、线圈骨架；13、永磁铁；14、柔性导线；15、中间空腔；16、中心通孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述：
本发明所述的转运式电磁开关机构，如图1-图5所示，包括动触头支架5，动触头支架5一端设有动触头6，与动触头6相互对应的位置设有静触头7，静触头7与开关主壳体固定连接，动触头支架5的另一端通过转轴一4与开关主壳体支架3转动连接，动触头支架5的两端之间通过电磁铁1的铁芯拉杆2与电磁铁1连接，动触头支架5与铁芯拉杆2之间为活动连接，电磁铁1与开关主壳体固定。
动触头支架5与电磁铁1的铁芯拉杆2连接方式有两种方案：
方案一：如图1和图2，动触头支架5与电磁铁1的铁芯拉杆2连接位置设有卡槽8，卡槽8内卡有电磁铁1的铁芯拉杆2端部的挡片9。当电磁铁1的铁芯拉杆2推动动触头支架5向上转动时，铁芯拉杆2端部的挡片9此时是顶住卡槽8上表面；当电磁铁1的铁芯拉杆2拉动动触头支架5向下转动时，铁芯拉杆2端部的挡片9此时是紧贴卡槽8下表面。
方案二：如图3，动触头支架5与电磁铁1的铁芯拉杆2连接位置设有连接板，连接板与电磁铁1的铁芯拉杆2端部通过转轴二10连接，电磁铁1的铁芯拉杆2通过连接板带动动触头支架5上下转动。
在两种方案的基础上，根据开关的具体安装需要可以选择动触头支架5一端设有1个动触头6，与动触头6相互对应的位置设有1个静触头7(如图4所示)；或者动触头支架5一端设有3个动触头5，与动触头5相互对应的位置设3个静触头7(如图5所示)等。
电磁铁1为永磁式电磁铁，为推拉式结构。
在以上所述的基础上，电磁铁具有两种不同结构；
电磁铁结构一：如图1，电磁铁1包括外壳体，外壳体内设有线圈骨架12，线圈骨12架轴向中间位置设有中间空腔15，中间空腔15下方设有永磁铁13，永磁铁13上方的中间空腔15内设有铁芯拉杆2，铁芯拉杆2为软磁铁芯，线圈骨架12外周缠绕有线圈11。线圈11通直流电，吸合时，线圈11通正向电压，铁芯拉杆2向下运动，动触头6和静触头7吸合，吸合后断电，由永磁铁13维持状态；断开时，线圈11通反向电压，铁芯拉杆2向上运动，动触头6和静触头7断开，线圈11断电。
电磁铁结构二：如图9，电磁铁1包括外壳体，外壳体内设有线圈骨架12，线圈骨12架轴向中间位置设有中间空腔15，中间空腔15中部设置具有中心通孔的环状永磁铁13，环状永磁铁13设有中心通孔16，中间空腔15内设有铁芯拉杆2，线圈骨架12外周缠绕有线圈11。线圈11通直流电，吸合时，线圈11通正向电压，铁芯拉杆2向下运动穿过环状永磁铁13的中心通孔16，动触头6和静触头7吸合，吸合后断电，由永磁铁13维持状态；断开时，线圈通反向电压，铁芯拉杆2向上运动，使动触头6和静触头7断开，线圈断电。铁芯拉杆2上下运动的过程中不与永磁铁13碰撞，有利于将铁芯拉杆2和永磁铁13所受损伤降到最低。
动触头支架5、开关主壳体和开关主壳体支架3均为绝缘体，静触头7电连接开关的输入端，相应的动触头6通过柔性导线14电连接开关的输出端，开关的输出端连接电网线路的负荷侧，柔性导线14可以为电刷线，并且柔性导线14使动触头支架5在围绕转轴一4转动时阻尼较小。电磁铁1线圈11通正向电后，电磁铁1铁芯拉杆2动作，并且铁芯拉杆2带动动触头支架5围绕转轴一4转动，动触头支架5转动从而带动动触头6与其相对应位置的静触头7闭合，线圈11断电，然后由电磁铁1内的永磁铁13维持动触头6与静触头7的闭合状态。动触头6与静触头7合闸的过程中不再受多个弹簧的共同作用，因此开关闭合时，弹跳减少，弹跳时间缩短，极大地减少了合闸时弹跳引起的电弧，延长了开关的电气寿命。铁芯拉杆2作用于动触头支架5的中部位置，转轴设于动触头支架5另一端的结构方式，相比于铁芯拉杆2作用于动触头支架5的另一端，转轴设于动触头支架5的中部位置的结构方式而言，合闸时间更短。并且此机构由原来直运机构的两对动、静触头7完成一相通电改为一对动、静触头7完成一相通电，节约了成本。
本发明所述的换相开关，如图6所示，包括三个含有1对动触头和静触头的转运式电磁开关机构，三个转运式电磁开关机构的输入端分别对应电网线路的A相输入端、B相输入端和C相输入端，三个转运式电磁开关机构相应的输出端分别为a相输出端、b相输出端和c相输出端，并且a相输出端、b相输出端和c相输出端连接在一起作为相L。转运式电磁开关机构的动触头作为输出端，而相对应的静触头作为输入端。当运行中的某相电需要切换时，先将该相对应的转运式电磁开关机构的动触头和静触头断开，同时将需要运行的线路对应的转运式电磁开关机构的动触头和静触头吸合，由于本机构的动触头和静触头吸合和断开速度较快，因此换相过程中对用户用电不造成影响。
本发明所述的三相开关，如图7所示，包括一个含有3对动触头和静触头的转运式电磁开关机构，此转运式电磁开关机构的三个输入端分别对应电网线路的A相输入端、B相输入端和C相输入端，相对应的三个输出端分别为a相输出端、b相输出端和c相输出端。A相输入端、B相输入端和C相输入端分别连接电网线路的电源侧，a1相输出端、b1相输出端和c1相输出端分别连接电网线路的负荷侧。3对动触头和静触头的每一对动触头和静触头分别为三相开关的一个输出端和输入端，电磁铁的线圈通正向电或反向电时3对动触头和静触头同时吸合或断开。
本发明所述的应用上述三相开关的开关系统，如图8所示，包括两个三相开关，一个三相开关的三个输入端分别对应电网线路一的A1相输入端、B1相输入端和C1相输入端，相对应的三个输出端分别为a1相输出端、b1相输出端和c1相输出端，另一个三相开关的三个输入端分别对应电网线路二的A2相输入端、B2相输入端和C2相输入端，相对应的三个输出端分别为a2相输出端、b2相输出端和c2相输出端，a1相输出端与a2相输出端相连接后为a相输出端，b1相输出端与b2相输出端相连接后为b相输出端，c1相输出端与c2相输入端相连接后为c相输出端。A1相输入端、B1相输入端和C1相输入端分别连接电网线路一的电源侧，A2相输入端、B2相输入端和C2相输入端分别连接电网线路二的电源侧，a相输出端、b相输出端和c相输出端分别连接电网线路的负荷侧。两个三相开关各自对应连接一个电网线路，可以成为双电源转换开关。

Claims (10)

1.一种转运式电磁开关机构，其特征在于：包括动触头支架(5)，动触头支架(5)一端设有动触头(6)，与动触头(6)相互对应的位置设有静触头(7)，静触头(7)与开关主壳体固定连接，动触头支架(5)的另一端通过转轴一(4)与开关主壳体支架(3)转动连接，动触头支架(5)的两端之间通过电磁铁(1)的铁芯拉杆(2)与电磁铁(1)连接，动触头支架(5)与铁芯拉杆(2)之间为活动连接，电磁铁(1)与开关主壳体固定。
2.根据权利要求1所述的转运式电磁开关机构，其特征在于：动触头支架(5)与电磁铁(1)的铁芯拉杆(2)连接位置设有卡槽(8)，卡槽(8)内卡有电磁铁(1)的铁芯拉杆(2)端部的挡片(9)。
3.根据权利要求1所述的转运式电磁开关机构，其特征在于：动触头支架(5)与电磁铁(1)的铁芯拉杆(2)连接位置设有连接板，连接板与电磁铁(1)的铁芯拉杆(2)端部通过转轴二(10)连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的转运式电磁开关机构，其特征在于：动触头支架(5)一端设有1个动触头(6)，与动触头(6)相互对应的位置设有1个静触头(7)。
5.根据权利要求1或2或3所述的转运式电磁开关机构，其特征在于：动触头支架(5)一端设有3个动触头(6)，与动触头(6)相互对应的位置设3个静触头(7)。
6.根据权利要求1所述的转运式电磁开关机构，其特征在于：电磁铁(1)包括外壳体，外壳体内设有线圈骨架(12)，线圈骨架(12)轴向中间位置设有中间空腔(15)，中间空腔(15)下方设有永磁铁(13)，永磁铁(13)上方的中间空腔(15)内设有铁芯拉杆(2)，线圈骨架(12)外周缠绕有线圈(11)。
7.根据权利要求1所述的转运式电磁开关机构，其特征在于：电磁铁(1)包括外壳体，外壳体内设有线圈骨架(12)，线圈骨架(12)轴向中间位置设有中间空腔(15)，中间空腔(15)中部设置具有中心通孔(16)的环状永磁铁(13)，中间空腔(15)内设有铁芯拉杆(2)，线圈骨架(12)外周缠绕有线圈(11)。
8.一种应用权利要求4所述的转运式电磁开关机构的换相开关，其特征在于：包括三个含有1对动触头和静触头的转运式电磁开关机构，三个转运式电磁开关机构的输入端分别对应电网线路的A相输入端、B相输入端和C相输入端，三个转运式电磁开关机构相应的输出端分别为a相输出端、b相输出端和c相输出端，并且a相输出端、b相输出端和c相输出端连接在一起作为相L。
9.一种应用权利要求5所述的转运式电磁开关机构的三相开关，其特征在于：包括一个含有3对动触头和静触头的转运式电磁开关机构，此转运式电磁开关机构的三个输入端分别对应电网线路的A相输入端、B相输入端和C相输入端，相对应的三个输出端分别为a相输出端、b相输出端和c相输出端。
10.一种应用权利要求9所述的三相开关的开关系统，其特征在于：包括两个三相开关，一个三相开关的三个输入端分别对应电网线路一的A1相输入端、B1相输入端和C1相输入端，相对应的三个输出端分别为a1相输出端、b1相输出端和c1相输出端，另一个三相开关的三个输入端分别对应电网线路二的A2相输入端、B2相输入端和C2相输入端，相对应的三个输出端分别为a2相输出端、b2相输出端和c2相输出端，a1相输出端与a2相输出端相连接后为a相输出端，b1相输出端与b2相输出端相连接后为b相输出端，c1相输出端与c2相输入端相连接后为c相输出端。
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