CN110729143A - 一种双轴驱动的直流开关自动断开机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双轴驱动的直流开关自动断开机构，包括开关主轴限位锁、断开机构壳体、从动齿轮、开关主轴、主动齿轮、涡卷弹簧、控制棘针、电磁铁、棘针限位弹簧、运动主轴、运动主轴限位锁、旋钮，断开机构壳体是真空的绝缘外壳，从动齿轮、主动齿轮设于断开机构壳体内，且从动齿轮、主动齿轮是非标准件，从动齿轮、主动齿轮的轮齿设于四分之一的齿根圆上，开关主轴限位锁设于从动齿轮的侧面，且设于断开机构壳体的内侧壁，开关主轴上设有键槽，且通过键与从动齿轮固定连接。本发明与现有技术相比的优点在于：本发明使得逆变器的电路系统遇到过载、短路等特殊工况时，无需人工操作即可实现远程断开逆变器系统回路的目的。
Description
技术领域
本发明涉及光伏开关电气安全领域，具体是指一种双轴驱动的直流开关自动断开机构。
背景技术
随着光伏系统在中国的广泛建设，光伏系统的安全问题也逐渐为广大群众所关注，成为近年来行业内的热点问题。光伏直流开关应用于逆变器中，控制着多个核心部件的工作状态。光伏直流开关的可靠性不仅关系到整个光伏系统的良好运行，更关系到光伏行业的稳定发展。
回顾过去几年光伏产业的发展历程，行业内逐渐制定了采用光伏开关的标准。各个大厂商也一直在研究增强开关触点灭弧能力和断开速度。但是，目前市场上使用的旋钮式光伏开关大多是手动操作的。在发现问题后需要操作人员手动断开光伏开关，这无疑增大了操作人员安全风险。在2017年发生了多起逆变器的烧毁事故，如果在逆变器工作异常时，能迅速切断电源，则能避免烧毁事故的发生，保护光伏电站的生命及财产安全。因此，在电路出现问题时，如何迅速切断直流开关成了光伏电站一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对以上问题提供一种双轴驱动的直流开关自动断开机构。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种双轴驱动的直流开关自动断开机构，包括开关主轴限位锁、断开机构壳体、从动齿轮、开关主轴、主动齿轮、涡卷弹簧、控制棘针、电磁铁、棘针限位弹簧、运动主轴、运动主轴限位锁、旋钮，所述的断开机构壳体是塑料壳体，所述的从动齿轮、主动齿轮设于断开机构壳体内，且从动齿轮、主动齿轮是非标准件，从动齿轮、主动齿轮的轮齿设于四分之一的齿根圆上，所述的开关主轴限位锁设于从动齿轮的侧面，且设于断开机构壳体的内侧壁，所述的开关主轴上设有键槽，且通过键与从动齿轮固定连接，所述的涡卷弹簧设于主动齿轮的上方，所述的控制棘针设于电磁铁内，通过电磁铁的阶梯机构限位，且控制棘针的后端设有棘针限位弹簧，所述的运动主轴是圆轴，装配在主动齿轮的中心孔中，所述的运动主轴限位锁设于主动齿轮的侧面，且设于断开机构壳体的内侧壁，所述的旋钮设于断开机构壳体的外侧，且设于运动主轴的一端，通过旋钮内的卡槽连接。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明使得逆变器的电路系统遇到过载、短路等特殊工况时，无需人工操作即可实现远程断开逆变器系统回路的目的。
作为改进，所述的断开机构壳体是塑料壳体，采用模具量产的方案制造，且以聚醚醚酮特种高分子材料制造，具有良好的韧性和刚性、优越的尺寸稳定特性、良好的电绝缘性能等优点。
作为改进，所述的动齿轮、主动齿轮是非标准件，与电磁铁、涡卷弹簧、控制棘针组成了新型双轴驱动自动断开系统，从动齿轮、主动齿轮的轮齿设于四分之一的齿根圆上，且采用设计为钢制零件，此新型的双轴机构通过涡卷弹簧、控制棘针从而实现开关的迅速断开，无需人工操作，且此发明的双轴机构产品不仅仅局限于光伏电气安全，可以和开关安装在一起，制作成具有自动断开功能的开关，也可以作为一个单独的零部件供应给开关厂家，由厂家按照需求进行安装或者改装。
作为改进，所述的动齿轮、主动齿轮轴端长度较长，伸出断开机构壳体，且与断开机构壳体的开孔处设有橡胶油封圈。
作为改进，所述的动齿轮、主动齿轮的轮齿只有四分之一，所以在渗碳处理后，采用高温回火+淬火+深冷处理+低温回火的工艺流程，保证轮齿的强度。
作为改进，所述的涡卷弹簧采用淬火加热、油冷却、二次回火的热处理工艺，使得涡卷弹簧拥有优良的弹性、良好的韧性，以及具有高的弹性极限，且采用热处理流水线，较传统的热处理工艺方法，缩减热处理时间，从而提高了生产效率，且涡卷弹簧的储能能力较好，涡卷弹簧储能后的快速动作及动作后的减速，能够在上弦过程中实现轻松储能。
作为改进，所述的旋钮是自动断开机构的复位开关，用于自动断开机构遇到过载、短路等特殊工况断开，检修完成之后，复位继续工作。
附图说明
图1是一种双轴驱动的直流开关自动断开机构的内部结构示意图。
图2是一种双轴驱动的直流开关自动断开机构的立体外壳示意图。
如图所示：1、开关主轴限位锁，2、断开机构壳体，3、从动齿轮，4、开关主轴，5、主动齿轮，6、涡卷弹簧，7、控制棘针，8、电磁铁，9、棘针限位弹簧，10、运动主轴，11、运动主轴限位锁，12、旋钮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明在具体实施时，一种双轴驱动的直流开关自动断开机构，包括开关主轴限位锁1、断开机构壳体2、从动齿轮3、开关主轴4、主动齿轮5、涡卷弹簧6、控制棘针7、电磁铁8、棘针限位弹簧9、运动主轴10、运动主轴限位锁11、旋钮12，所述的断开机构壳体2是塑料壳体，所述的从动齿轮3、主动齿轮5设于断开机构壳体2内，且从动齿轮3、主动齿轮5是非标准件，从动齿轮3、主动齿轮5的轮齿设于四分之一的齿根圆上，所述的开关主轴限位锁1设于从动齿轮3的侧面，且设于断开机构壳体2的内侧壁，所述的开关主轴4上设有键槽，且通过键与从动齿轮3固定连接，所述的涡卷弹簧6设于主动齿轮5的上方，所述的控制棘针7设于电磁铁8内，通过电磁铁8的阶梯机构限位，且控制棘针7的后端设有棘针限位弹簧9，所述的运动主轴10是圆轴，装配在主动齿轮5的中心孔中，所述的运动主轴限位锁11设于主动齿轮5的侧面，且设于断开机构壳体2的内侧壁，所述的旋钮12设于断开机构壳体2的外侧，且设于运动主轴10的一端，通过旋钮12内的卡槽连接。
所述的断开机构壳体2是塑料壳体，采用模具量产的方案制造，且以聚醚醚酮特种高分子材料制造，具有良好的韧性和刚性、优越的尺寸稳定特性、良好的电绝缘性能等优点。
所述的动齿轮3、主动齿轮5是非标准件，与电磁铁8、涡卷弹簧6、控制棘针7组成了新型双轴驱动自动断开系统，从动齿轮3、主动齿轮5的轮齿设于四分之一的齿根圆上，且采用设计为钢制零件，此新型的双轴机构通过涡卷弹簧6、控制棘针7从而实现开关的迅速断开，无需人工操作，且此新型双轴机构产品不仅仅局限于光伏电气安全，可以和开关安装在一起，制作成具有自动断开功能的开关，也可以作为一个单独的零部件供应给开关厂家，由厂家按照需求进行安装或者改装。
所述的动齿轮3、主动齿轮5轴端长度较长，伸出断开机构壳体2，且与断开机构壳体2的开孔处设有橡胶油封圈。
所述的动齿轮3、主动齿轮5的轮齿只有四分之一，所以在渗碳处理后，采用高温回火+淬火+深冷处理+低温回火的工艺流程，保证轮齿的强度。
所述的涡卷弹簧6采用淬火加热、油冷却、二次回火的热处理工艺，使得涡卷弹簧6拥有优良的弹性、良好的韧性，以及具有高的弹性极限，且采用热处理流水线，较传统的热处理工艺方法，缩减热处理时间，从而提高了生产效率，且涡卷弹簧6的储能能力较好，储能后的快速动作及动作后的减速，能够在上弦过程中实现轻松储能。
所述的旋钮12是自动断开机构的复位开关，用于自动断开机构遇到过载、短路等特殊工况断开，检修完成之后，复位继续工作。
本发明的工作原理：本新型的自动断开机构和santon光伏开关安装在一起，作为光伏开关的自动断开系统。在光伏开关的旋钮由OFF位置转向ON位置以后，转动自动断开机构的上弦旋钮，使自动断开机构的涡卷弹簧由松弛状态变为拉伸状态，从而完成涡卷弹簧的储能。储能后的涡卷弹簧固定在控制轴上，控制轴上方固定着主动齿轮。当完成涡卷弹簧的储能之后，主动齿轮被棘齿控制锁卡住，固定在储能位置。当逆变器中出现过载或者短路等情况时，控制中心即可给直流开关的电磁控制机构发出一个信号，电磁控制机构中的电磁铁通电而具有磁性，电磁铁对控制棘针的吸引力大于限位弹簧对它的弹簧阻力。控制棘针随后向远离主动齿轮的方向移动，最终脱离主动齿轮。主动齿轮缺少了控制棘针的限制，在涡卷弹簧弹力的带动下顺时针转动。并最终导致主动轴的齿轮与开关主轴的齿轮在中线处相互啮合。由于涡卷弹簧储能的力矩大于开关主轴的操作力矩，涡卷弹簧所在的主动轴可以带动开关主轴从ON位置旋转到OFF位置，完成对直流开关的切断操作。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具本的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (5)
1.一种双轴驱动的直流开关自动断开机构，包括开关主轴限位锁(1)、断开机构壳体(2)、从动齿轮(3)、开关主轴(4)、主动齿轮(5)、涡卷弹簧(6)、控制棘针(7)、电磁铁(8)、棘针限位弹簧(9)、运动主轴(10)、运动主轴限位锁(11)，所述的断开机构壳体(2)是塑料壳体，所述的从动齿轮(3)、主动齿轮(5)设于断开机构壳体(2)内，且从动齿轮(3)、主动齿轮(5)是非标准件，从动齿轮(3)、主动齿轮(5)的轮齿设于四分之一的齿根圆上，所述的开关主轴限位锁(1)设于从动齿轮(3)的侧面，且设于断开机构壳体(2)的内侧壁，所述的开关主轴(4)上设有键槽，且通过键与从动齿轮(3)固定连接，所述的涡卷弹簧(6)设于主动齿轮(5)的上方，所述的控制棘针(7)设于电磁铁(8)内，通过电磁铁(8)的阶梯机构限位，且控制棘针(7)的后端设有棘针限位弹簧(9)，所述的运动主轴(10)是圆轴，装配在主动齿轮(5)的中心孔中，所述的运动主轴限位锁(11)设于主动齿轮(5)的侧面，且设于断开机构壳体(2)的内侧壁。
2.根据权利要求1所述的一种双轴驱动的直流开关自动断开机构，其特征在于：所述的断开机构壳体(2)是塑料壳体，采用模具量产的方案制造，且以聚醚醚酮特种高分子材料为主要原料制成。
3.根据权利要求1所述的一种双轴驱动的直流开关自动断开机构，其特征在于：所述的动齿轮(3)、主动齿轮(5)是非标准件，从动齿轮(3)、主动齿轮(5)的轮齿设于四分之一的齿根圆上，设计为钢制零件，此双轴机构在涡卷弹簧(6)、控制棘针(7)控制下，完成上弦动作后可以实现开关的迅速断开。
4.根据权利要求1所述的一种双轴驱动的直流开关自动断开机构，其特征在于：所述的动齿轮(3)、主动齿轮(5)的轮齿只有四分之一，所以在渗碳处理后，采用高温回火+淬火+深冷处理+低温回火的工艺流程。
5.根据权利要求1所述的一种双轴驱动的直流开关自动断开机构，其特征在于：所述的涡卷弹簧(6)采用淬火加热、油冷却、二次回火的热处理工艺。
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