CN112117140A - 一种开关自动断开机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关自动断开机构，包括壳体、贯穿壳体并与开关旋钮一体化设置的机构主轴，壳体前端面设置有与机构主轴配合的孔一，后端面设置有与机构主轴配合的孔二，壳体内部设置有轴销、转动轴套、弹簧、锁定机构、锁定机构复位弹簧、触发机构，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，附带自动断开机构的开关在进行相关电寿命、机械寿命等测试时，不会受到自动断开机构的任何影响；本发明使用弹簧提供转动轴套回转扭矩，开关内部机构主轴弹簧控制开关转动扭矩，当开关因异常情况影响导致断开时，重新拧到工作位置需要更大的扭矩，实现对正常和异常情况开关断开的区分。

Description

一种开关自动断开机构

技术领域

本发明涉及电路保护技术领域，具体是指一种开关自动断开机构。

背景技术

光伏，即太阳能光伏发电系统的简称，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。随着光伏系统的广泛建设，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。光伏系统中的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。各大厂商也一直在研究以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基本是手动操作的，在发现故障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。同时不能实现遇到问题自动迅速断开，极易引起逆变器等烧毁、火灾的发生，严重威胁光伏电站的安全运行。因此，在电路出现问题时，如何迅速切断直流开关成了光伏系统技术领域技术人员一个亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种开关自动断开机构，包括壳体、贯穿壳体并与开关旋钮一体化设置的机构主轴，所述壳体前端面设置有与所述机构主轴配合的孔一，后端面设置有与机构主轴配合的孔二，所述壳体内部设置有轴销、转动轴套、弹簧、锁定机构、锁定机构复位弹簧、触发机构，所述轴销固定连接于机构主轴上，所述转动轴套套设于机构主轴上且其外圈一侧设有导销，所述转动轴套上设有与所述轴销配合的扇形孔用以实现与机构主轴的单向联动，所述弹簧套设于转动轴套与壳体之间的机构主轴上，其一端与所述壳体固定连接，另一端与所述转动轴套固定连接，所述锁定机构包括锁扣组件、触发组件、旋转组件，所述锁定机构通过锁扣组件与导销对应设置用以锁定转动轴套，通过触发组件与触发机构对应设置用以触发锁定机构，通过旋转组件带动锁定机构转动用以解锁转动轴套，其中，所述触发组件端部通过锁定机构复位弹簧与壳体连接；所述触发机构包括磁通变换器、电磁铁、马达；

当开关旋钮由OFF位置转向ON位置时，开关旋钮带动机构主轴旋转使转动轴套通过导销被锁定机构的锁扣组件锁定，此时弹簧由自由状态变为储能状态、转动轴套与主轴的联动解除，当所述触发机构击发锁定机构的触发组件时，所述触发组件驱使旋转组件转动，使锁扣组件解除对转动轴套的锁定，进而使机构主轴在弹簧的作用下带动开关旋钮由ON位置转向OFF位置；

所述转动轴套设有凹槽且转动轴套上套设有微动开关触发杆，所述轴套外侧设置与其对应的一个或多个微动开关，当转动轴套被锁定机构锁定时，所述转动轴套及微动开关触发杆促使微动开关切换信号或切换状态；所述壳体内还设有接线PCB板。

作为改进，所述转动轴套上扇形孔的角度不小于90°，所述导销为倒楔形结构，其与触发组件接触锁定的一面为平面，另一面为流线型的弧面。

作为改进，所述锁定机构的旋转组件为锁扣杆、锁扣组件为锁扣块、触发组件为触发杆，所述锁扣杆两端通过锁扣杆支架与壳体连接，其一端连接锁扣块，另一端伸出锁扣杆支架与触发杆连接，当触发机构击发触发组件时，所述旋转组件绕其中心轴带动锁扣组件转动从而解除对转动轴套的锁定。

作为改进，所述触发组件的解锁力臂为锁扣组件的锁定力臂的2倍以上，所述触发组件的解锁面与锁扣组件的回转中心为错开设置。

作为改进，所述锁定机构的旋转组件为短轴、锁扣组件为止动板、触发组件为水平板，所述短轴与壳体连接，所述止动板、水平板一体设置并铰接于短轴上，当触发机构击发触发组件时，所述触发组件带动锁扣组件绕旋转组件转动从而解除对转动轴套的锁定。

作为改进，所述锁定机构的旋转组件为支轴、锁扣组件为横板、触发组件为触发圆板，所述支轴与壳体连接，所述横板可转动连接于短轴上且一端与触发圆板连接，当触发机构击发触发组件时，所述触发组件带动锁扣组件绕旋转组件转动从而解除对转动轴套的锁定。

作为改进，所述触发机构为磁通变换器时，所述触发机构设置于触发组件下部并与壳体连接，其上或一侧对应设有复位按钮，所述复位按钮一端通过复位按钮弹簧或直接与磁通变换器连接，另一端伸出壳体前端面，所述壳体前端面上设有与复位按钮伸出端对应的防护盖组件，所述防护盖组件包括套设于复位按钮外的螺纹套以及配合设置于螺纹套上的防护帽、压紧螺母，所述防护帽和壳体之间通过连接件连接。

作为改进，所述触发机构为电磁铁时，所述触发机构设置于触发组件上方或下方并与壳体连接，所述锁定机构复位弹簧设置于电磁铁一侧或套设于所述电磁铁上或设置于触发组件一侧。

作为改进，所述触发机构为马达时，所述马达上部传动连接有触发凸轮，所述触发组件下部设有顶杆，所述顶杆通过顶杆座与壳体连接，并在触发凸轮的作用下沿顶杆座上下移动，所述顶杆外部与顶杆座之间还设有顶杆复位弹簧。

作为改进，所述弹簧为套设于转动轴套内部的弹簧或拉簧或弹簧、拉簧共同使用的组合弹簧。

采用以上结构后，本发明具有如下优点：本发明结构简单，操作方便，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。同时，附带自动断开机构的开关在进行相关电寿命、机械寿命等测试时，不会受到自动断开机构的任何影响。本发明使用弹簧提供转动轴套回转扭矩，开关内部机构主轴弹簧控制开关转动扭矩，当开关因异常情况影响导致断开时，重新拧到工作位置需要更大的扭矩，实现对正常和异常情况开关断开的区分。

附图说明

图1是本发明一种开关自动断开机构实施例一的结构示意图。

图2是本发明一种开关自动断开机构实施例一中转动轴套的示意图。

图3是本发明一种开关自动断开机构实施例一的内部结构示意图。

图4是本发明一种开关自动断开机构实施例一壳体前部的示意图。

图5是本发明一种开关自动断开机构实施例一壳体后部的示意图。

图6是本发明一种开关自动断开机构实施例一中防护盖组件的示意图。

图7是本发明一种开关自动断开机构实施例一中防护盖组件打开状态的示意图。

图8是本发明一种开关自动断开机构中使用多个微动开关时的示意图。

图9是本发明一种开关自动断开机构中使用拉簧时的示意图。

图10是本发明一种开关自动断开机构实施例二的结构示意图。

图11是本发明一种开关自动断开机构实施例二的内部结构示意图。

图12是本发明一种开关自动断开机构实施例二壳体前部的示意图。

图13是本发明一种开关自动断开机构实施例三的结构示意图。

图14是本发明一种开关自动断开机构实施例三的内部结构示意图。

图15是本发明一种开关自动断开机构实施例三壳体前部的示意图。

图16是本发明一种开关自动断开机构实施例四的结构示意图。

图17是本发明一种开关自动断开机构实施例四壳体前部的示意图。

图18是本发明一种开关自动断开机构实施例五的结构示意图。

图19是本发明一种开关自动断开机构实施例五壳体前部的示意图。

图20是本发明一种开关自动断开机构实施例六的结构示意图。

图21是本发明一种开关自动断开机构实施例六壳体前部的示意图。

图22是本发明一种开关自动断开机构实施例七的结构示意图。

图23是本发明一种开关自动断开机构实施例七壳体前部的示意图。

如图所示：1、壳体，1.1、孔一，1.2、孔二，2、机构主轴，3、轴销，4、转动轴套，4.1、扇形孔，5、弹簧，6、锁定机构，6.1、锁扣杆，6.2、锁扣块，6.3、触发杆，6.4、触发板，6.5、短轴，6.6、止动板，6.7、水平板，6.8、支轴，6.9、横板，6.10、触发圆板，7、锁定机构复位弹簧，8、触发机构，8.1、磁通变换器，8.2、复位按钮，8.3、电磁铁，8.4、马达，8.5、触发凸轮，9、导销，10、微动开关触发杆，11、微动开关，12、接线PCB板，13、锁扣杆支架，14、磁通压板，15、触发轴，16、顶杆，17、顶杆座，18、顶杆复位弹簧，19、短轴二，20、复位按钮弹簧，21、防护盖组件，21.1、螺纹套，21.2、防护帽，21.3、压紧螺母，21.4、连接件，22、拉簧。

具体实施方式

实施例一，结合图1-图9

一种开关自动断开机构，包括壳体1、贯穿壳体1并与开关旋钮一体化设置的机构主轴2，所述壳体1前端面设置有与所述机构主轴2配合的孔一1.1，后端面设置有与机构主轴2配合的孔二1.2，所述壳体1内部设置有轴销3、转动轴套4、弹簧5、锁定机构6、锁定机构复位弹簧7、触发机构8，所述轴销3固定连接于机构主轴2上，所述转动轴套4套设于机构主轴上2且其外圈一侧设有导销9，所述转动轴套4上设有与所述轴销3配合的扇形孔4.1用以实现与机构主轴2的单向联动，所述弹簧5套设于转动轴套4与壳体1之间的机构主轴2上，其一端与所述壳体1固定连接，另一端与所述转动轴套4固定连接，所述锁定机构6包括锁扣组件、触发组件、旋转组件，所述锁定机构6通过锁扣组件与导销9对应设置用以锁定转动轴套4，通过触发组件与触发机构8对应设置用以触发锁定机构6，通过旋转组件带动锁定机构6转动用以解锁转动轴套4，其中，所述触发组件端部通过锁定机构复位弹簧7与壳体1连接；所述触发机构8包括磁通变换器、电磁铁、马达；

当开关旋钮由OFF位置转向ON位置时，开关旋钮带动机构主轴2旋转使转动轴套4通过导销9被锁定机构6的锁扣组件锁定，此时弹簧5由自由状态变为储能状态、转动轴套4与机构主轴2的联动解除，当所述触发机构8击发锁定机构6的触发组件时，所述触发组件驱使旋转组件转动，使锁扣组件解除对转动轴套4的锁定，进而使机构主轴2在弹簧5的作用下带动开关旋钮由ON位置转向OFF位置；

所述转动轴套4设有凹槽且转动轴套4上套设有微动开关触发杆10，所述轴套4外侧设置与其对应的一个或多个微动开关11(多个微动开关示意图如图8所示)，当转动轴套4被锁定机构6锁定时，所述转动轴套4及微动开关触发杆10促使微动开关11切换信号或切换状态；所述壳体1内还设有接线PCB板12；

所述转动轴套4上扇形孔4.1的角度不小于90°，所述导销9为倒楔形结构，其与触发组件接触锁定的一面为平面，另一面为流线型的弧面；

在本实施例中，所述锁定机构6的旋转组件为锁扣杆6.1、锁扣组件为锁扣块6.2、触发组件为触发杆6.3，所述锁扣杆6.1两端通过锁扣杆支架13与壳体1连接，其一端连接锁扣块6.2，另一端伸出锁扣杆支架13与触发杆6.3连接，触发杆6.3与触发机构8对应设置，当触发机构8击发触发杆6.3时，所述锁扣杆6.1绕其中心轴带动锁扣块6.2转动从而解除对转动轴套4的锁定。

本实施例中，触发机构8为磁通变换器8.1，磁通变换器8.1设置于触发杆6.3下部，并通过磁通压板14与壳体1连接，其上对应设有复位按钮8.2，所述复位按钮8.2直接与磁通变换器8.1连接，另一端伸出壳体1前端面，所述壳体1前端面上设有与复位按钮8.2伸出端对应的防护盖组件21，所述防护盖组件21包括套设于复位按钮8.2外的螺纹套21.1以及配合设置于螺纹套21.1上的防护帽21.2、压紧螺母21.3，所述防护帽21.2和壳体1之间通过连接件21.4连接。

另外，复位按钮8.2一端设有触发轴15，所述触发轴15设置于触发杆6.3下部，所述触发杆6.3远离锁扣杆6.1的一端通过锁定机构复位弹簧7与壳体1连接。

所述触发组件的解锁力臂为锁扣组件的锁定力臂的2倍以上，所述触发组件的解锁面与锁扣组件的回转中心为错开设置，通过增加解锁面的旋转半径，实现更快的运动。

所述弹簧5为套设于转动轴套4内部的弹簧5或拉簧22或弹簧5、拉簧22共同使用的组合弹簧(使用拉簧示意图如图9所示)。

实施例二，结合图10-图12

本实施例与实施例一的不同之处在于：

本实施例中，触发机构8为电磁铁8.3，所述触发机构8设置于触发组件即触发杆6.3的上方或下方并与壳体1连接，所述锁定机构复位弹簧7设置于电磁铁8.3一侧或套设于所述电磁铁8.3上，所述触发杆6.3上还设有延伸至电磁铁8.3上部的触发板6.4。

实施三，结合图13-图15

本实施例与实施例一的不同之处在于：

本实施例中，触发机构8为马达8.4，所述马达8.4上部传动连接有触发凸轮8.5，所述触发组件下部设有顶杆16，所述顶杆16通过顶杆座17与壳体1连接，并在触发凸轮8.5的作用下沿顶杆座17上下移动，所述顶杆16外部与顶杆座17之间还设有顶杆复位弹簧18。

实施例四，结合图16-图17

本实施例与实施例一的不同之处在于：

本实施例中，锁定机构6的旋转组件为短轴6.5、锁扣组件为止动板6.6、触发组件为水平板6.7，所述短轴6.5与壳体1连接，当触发机构8击发水平板6.7时，所述水平板6.7带动止动板6.6绕短轴6.5转动从而解除对转动轴套4的锁定，其中，止动板6.6、水平板6.7之间设有夹角。

本实施例中，所述触发机构8为磁通变换器8.1，所述磁通变换器8设置于水平板6.7下方，其与所述壳体1固定连接，所述锁定机构复位弹簧7设置于所述水平板6.7下方所述磁通变换器5的一侧，其一端与壳体1固定连接，另一端与水平板6.7远离所述止动板6.6的一端固定连接，复位按钮8.2设置于所述水平板6.7上方，其与壳体1固定连接的短轴二19滑动连接，复位按钮弹簧20套设于短轴二19上。

实施例五，结合图18-图19

本实施例与实施例四的不同之处在于：

本实施例中，触发机构8为电磁铁8.3，所述触发机构8设置于水平板6.7上方或下方并与壳体1连接，所述锁定机构复位弹簧7设置于水平板6.7下方，其一端与壳体1固定连接，另一端与水平板6.7远离所述止动板6.6的一端固定连接。

实施例六，结合图20-图21

本实施例与实施例一的不同之处在于：

本实施例中，所述锁定机构6的旋转组件为支轴6.8、锁扣组件为横板6.9、触发组件为触发圆板6.10，所述支轴6.8与壳体1连接，所述6.9可转动连接于支轴6.8上且一端与触发圆板6.10连接，当触发机构8击发触发圆板6.10时，所述触发圆板6.10带动横板6.9绕支轴6.8转动从而解除对转动轴套4的锁定。

本实施例中，触发机构8为磁通变换器8.1，磁通变换器8.1设置于所述圆板6.10与壳体1之间，其与壳体1固定连接，所述锁定机构复位弹簧7套设于所述磁通变换器8.1上，所述复位按钮8.2设置于圆板6.10上方，其与壳体1固定连接的短轴二19滑动连接，所述复位按钮弹簧20套设于所述短轴二19上。

实施例七，结合图22-图23

本实施例与实施例六的不同之处在于：

本实施例中，触发机构8为电磁铁8.3，所述电磁铁8.3设置于所述触发圆板6.10与壳体1之间，所述电磁铁8.3与所述壳体1固定连接，所述锁定机构复位弹簧7套设于所述电磁铁8.3上，其一端与所述壳体1固定连接，另一端与所述圆板6.10固定连接。

本发明在具体实施时：当首次将开关的旋钮由OFF位置转向ON位置时，机构主轴通过轴套控制弹簧，使弹簧由松弛状态变为工作状态，从而在开关首次合闸的同时完成弹簧的储能，转动结束时与机构主轴联动的转动轴套被锁定机构固定锁止，防止其在弹簧巨大的扭力下回转释能。

当完成弹簧的储能之后，转动轴套被锁定机构卡住，固定在储能位置。而此时开关主轴仍然可以在轴套内部旋转，即开关可以手动自由通断。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磁通变换器或者电磁铁或马达发出一个信号，磁通变换器或者电磁铁得电后瞬间产生击发动作撞击锁定机构使其向远离转动轴套方向移动或转动最终脱离轴套。轴套缺少了锁定机构的限制，在弹簧弹力的带动下逆时针转动。弹簧储能的力矩大于开关主轴的操作力矩，因此可以带动开关的旋钮从ON位置旋转到OFF位置，完成对直流开关的断开操作，完成断开操作后轴套将机构主轴卡在断开位置。

当排除故障后要重新恢复供电时，应当用力将开关的旋钮从OFF位置转动到ON位置，这个过程对开关来说是重新通电的过程，对自动断开机构来说是储能的过程。可以提醒操作者，当需要用力转动旋钮时，一定是发生了某种故障。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种开关自动断开机构，其特征在于，包括壳体、贯穿壳体并与开关旋钮一体化设置的机构主轴，所述壳体前端面设置有与所述机构主轴配合的孔一，后端面设置有与机构主轴配合的孔二，所述壳体内部设置有轴销、转动轴套、弹簧、锁定机构、锁定机构复位弹簧、触发机构，所述轴销固定连接于机构主轴上，所述转动轴套套设于机构主轴上且其外圈一侧设有导销，所述转动轴套上设有与所述轴销配合的扇形孔用以实现与机构主轴的单向联动，所述弹簧套设于转动轴套与壳体之间的机构主轴上，其一端与所述壳体固定连接，另一端与所述转动轴套固定连接，所述锁定机构包括锁扣组件、触发组件、旋转组件，所述锁定机构通过锁扣组件与导销对应设置用以锁定转动轴套，通过触发组件与触发机构对应设置用以触发锁定机构，通过旋转组件带动锁定机构转动用以解锁转动轴套，其中，所述触发组件端部通过锁定机构复位弹簧与壳体连接；所述触发机构包括磁通变换器、电磁铁、马达；

当开关旋钮由OFF位置转向ON位置时，开关旋钮带动机构主轴旋转使转动轴套通过导销被锁定机构的锁扣组件锁定，此时弹簧由自由状态变为储能状态、转动轴套与主轴的联动解除，当所述触发机构击发锁定机构的触发组件时，所述触发组件驱使旋转组件转动，使锁扣组件解除对转动轴套的锁定，进而使机构主轴在弹簧的作用下带动开关旋钮由ON位置转向OFF位置；

所述转动轴套设有凹槽且转动轴套上套设有微动开关触发杆，所述轴套外侧设置与其对应的一个或多个微动开关，当转动轴套被锁定机构锁定时，所述转动轴套及微动开关触发杆促使微动开关切换信号或切换状态；所述壳体内还设有接线PCB板。

2.根据权利要求1所述的一种开关自动断开机构，其特征在于，所述转动轴套上扇形孔的角度不小于90°，所述导销为倒楔形结构，其与触发组件接触锁定的一面为平面，另一面为流线型的弧面。

3.根据权利要求1所述的一种开关自动断开机构，其特征在于，所述锁定机构的旋转组件为锁扣杆、锁扣组件为锁扣块、触发组件为触发杆，所述锁扣杆两端通过锁扣杆支架与壳体连接，其一端连接锁扣块，另一端伸出锁扣杆支架与触发杆连接，当触发机构击发触发组件时，所述旋转组件绕其中心轴带动锁扣组件转动从而解除对转动轴套的锁定。

4.根据权利要求3所述的一种开关自动断开机构，其特征在于，所述触发组件的解锁力臂为锁扣组件的锁定力臂的2倍以上，所述触发组件的解锁面与锁扣组件的回转中心为错开设置。

5.根据权利要求1所述的一种开关自动断开机构，其特征在于，所述锁定机构的旋转组件为短轴、锁扣组件为止动板、触发组件为水平板，所述短轴与壳体连接，所述止动板、水平板一体设置并铰接于短轴上，当触发机构击发触发组件时，所述触发组件带动锁扣组件绕旋转组件转动从而解除对转动轴套的锁定。

6.根据权利要求1所述的一种开关自动断开机构，其特征在于，所述锁定机构的旋转组件为支轴、锁扣组件为横板、触发组件为触发圆板，所述支轴与壳体连接，所述横板可转动连接于短轴上且一端与触发圆板连接，当触发机构击发触发组件时，所述触发组件带动锁扣组件绕旋转组件转动从而解除对转动轴套的锁定。

7.根据权利要求3-6任一项权利要求所述的一种开关自动断开机构，其特征在于，所述触发机构为磁通变换器时，所述触发机构设置于触发组件下部并与壳体连接，其上或一侧对应设有复位按钮，所述复位按钮一端通过复位按钮弹簧或直接与磁通变换器连接，另一端伸出壳体前端面，所述壳体前端面上设有与复位按钮伸出端对应的防护盖组件，所述防护盖组件包括套设于复位按钮外的螺纹套以及配合设置于螺纹套上的防护帽、压紧螺母，所述防护帽和壳体之间通过连接件连接。

8.根据权利要求3-6任一项权利要求所述的一种开关自动断开机构，其特征在于，所述触发机构为电磁铁时，所述触发机构设置于触发组件上方或下方并与壳体连接，所述锁定机构复位弹簧设置于电磁铁一侧或套设于所述电磁铁上或设置于触发组件一侧。

9.根据权利要求3-6任一项权利要求所述的一种开关自动断开机构，其特征在于，所述触发机构为马达时，所述马达上部传动连接有触发凸轮，所述触发组件下部设有顶杆，所述顶杆通过顶杆座与壳体连接，并在触发凸轮的作用下沿顶杆座上下移动，所述顶杆外部与顶杆座之间还设有顶杆复位弹簧。

10.根据权利要求1所述的一种开关自动断开机构，其特征在于，所述弹簧为套设于转动轴套内部的弹簧或拉簧或弹簧、拉簧共同使用的组合弹簧。

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