CN113421789B - 隔离开关及自动脱扣机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种隔离开关及其自动脱扣机构，自动脱扣机构用于释放隔离开关储能扣，使得储能扣在储能弹簧作用下推动隔离开关分合下扣反转来驱动隔离开关触头极分闸，自动脱扣机构包括依次连接的驱动组件、触发组件及锁扣组件，锁扣组件可结合或分离地与储能扣连接，驱动组件启动时驱使触发组件动作来取消对锁扣组件的约束，使得锁扣组件与储能扣脱离。本发明可提高隔离开关产品性能。

Description

隔离开关及自动脱扣机构

技术领域

本发明涉及电气设备技术领域，尤其涉及隔离开关及其机构及部件，更具体来说是涉及一种隔离开关及其自动脱扣机构。

背景技术

光伏逆变器通常需要配置旋转式隔离开关，其具有触头极及机构极，触头级由同轴的多组动触头和静触头构成，这些动触头和静触头相应连接至接线端子，机构级通过驱动触头旋转来与静触头离合，从而实现电路系统合闸及分闸。

目前，随着经济社会的发展，隔离开关的应用场景越来越广泛，性能也越来越好，但仍存在不足之处。例如，机构级采用马达正反转模拟手动分闸，其驱动装置均为马达，其本身的分闸时间达到0.5秒，不符合快速分断要求，更不适合远程操作。另外，触头极通过增加灭弧室和永磁体进行灭弧，但是普遍存在永磁体磁极对应不准确，灭弧室位置布置不合理等缺陷，导致灭弧效果不理想。此外，还存在触头极各层动作一直性差，动触片耐久性不够等问题。

有鉴于现有隔离开关产品存在的技术缺陷，有必要设计一种新的隔离开关及机构来至少解决上述技术问题。

发明内容

本发明目的在于至少解决现有技术的上述缺陷之一，以便提高隔离开关产品性能。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种自动脱扣机构，用于释放隔离开关储能扣，使得储能扣在储能弹簧作用下推动隔离开关分合下扣反转来驱动隔离开关触头极分闸，自动脱扣机构包括依次连接的驱动组件、触发组件及锁扣组件，锁扣组件可结合或分离地与储能扣连接，驱动组件启动时驱使触发组件动作来取消对锁扣组件的约束，使得锁扣组件与储能扣脱离。

进一步地，锁扣组件包括锁扣钩、锁扣轴及锁扣弹簧，锁扣轴固定于隔离开关壳体，锁扣钩第一端可转动地装于锁扣轴，锁扣勾第二端与触发组件连接，锁扣钩内侧设置与储能扣卡块配合的锁扣卡钩，锁扣弹簧套装于锁扣轴，且锁扣弹簧两脚分别着力于锁扣外侧及隔离开关壳体。

进一步地，锁扣组件配置有微动开关，微动开关位于储能扣近旁，微动开关的触角可接触储能扣的突出部，以便检测并输出储能扣位置信号。

进一步地，触发组件包括触发扣、触发轴及触发弹簧，触发轴固定于壳体，触发扣中部可转动地装于触发轴，触发扣第一翼设置触发扣卡块来容纳于锁扣钩第二端的锁扣卡槽，触发扣第二翼与驱动组件连接，触发弹簧套装于触发轴，且触发弹簧的两脚分别着力于触发扣及壳体。

进一步地，驱动组件包括电磁铁，电磁铁的动铁芯可以抵接于触发扣第二翼触发面。

进一步地，设置有控制电路板，控制电路板根据接收的分闸指令，控制驱动组件动作。

在此基础上，一种隔离开关包括分合闸装置，分合闸装置配置有以上所述的自动脱扣机构，以便在通过释放储能扣来进行分闸。

进一步地，分合闸装置包括分合上扣及分合弹簧，分合弹簧装于分合上扣和分合下扣之间，以便分合下扣与分合上扣进行跟随转动。

进一步地，储能扣、分合上扣及分合下扣同轴安装于主轴，其中分合下扣设置有下扣尾块，下扣尾块穿过分合上扣的尾块孔后容纳于储能扣的尾块槽中，使得储能扣、分合上扣及分合下扣关联于一体，其中在储能扣释放过程中尾块槽的一个侧壁能且仅能触碰下扣尾块。

进一步地，分合下扣配置有下扣卡钩及下扣撑脚，下扣卡钩用于锁止/解锁分合下扣，下扣撑脚用于常态下顶压/释放下扣，其中下扣卡钩及下扣撑脚可分别由分合上扣来推动与分合下扣分离。

与现有技术相比，本发明实施例可至少取得以下技术效果之一：

1、改善机构级性能。

(1)能够快速地分合闸，尤其是分闸通过自动脱扣机构实现；其中分合闸装置中的储能扣不通过上扣而直接驱动下扣分闸，比一般的储能后分闸速度更快。

(2)分闸依靠电磁铁脱扣，而电磁铁驱动的分闸时间符合毫秒级别的快速分断要求，在遇到合闸后需要立即分闸等工况都能迅速完成。

2、改善触头极性能。

(1)动触头组件具有推气块，动触头闭合时形成腔室灭弧，动触头转动过程中推动气体降温灭弧；并综合采用气体流动灭弧、灭弧栅灭弧、磁吹灭弧、以及金属网冷却灭弧降温等措施，极大地增强隔离开关的灭弧性能。

(2)一方面，触头极装配精确，各层动作一致性好；另一方面，通过优化动触片形状，并合理配置铆点位置，使得动触片更耐用。

附图说明

图1为本发明隔离开关整机示意图；

图2为图1中机构极示意图；

图3为图2中分合闸装置及其自动脱扣机构视角一示意图；

图4为图2中分合闸装置及其自动脱扣机构视角二示意图；

图5为图2中分合闸装置及其自动脱扣机构视角三示意图；

图6为图3中储能扣视角一示意图；

图7为图3中储能扣视角二示意图；

图8为图3中分合上扣示意图；

图9为图3中分合下扣视角一示意图；

图10为图3中分合下扣视角二示意图；

图11为图3中下扣撑脚示意图；

图12为图3中下扣卡钩示意图；

图13为图1中触头极示意图；

图14为图13中触头机构示意图；

图15为图14中动触头组件组合结构示意图；

图16为图14中动触头组件视角一示意图；

图17为图14中动触头组件视角二示意图；

图18为图16的主视图；

图19为图18的A-A剖视图；

图20为图16的分解图；

图21为图20中动触片组件的主视图；

图22为图21的俯视图；

图23为图13中触头机构灭弧装置示意图；

图24为图23的俯视图；

图25为图24的B-B剖视图；

图26为图23的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方案来对本发明进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明的保护范围仅限于下述实施方案。

1产品整机

参见图1，并同时参见图2及图13，示出本发明隔离开关产品的整体结构。如图1所示，该隔离开关包括机构极100和触头极200，其中机构级100设置有分合闸装置100a，用于驱动触头极200的触头机构200a。其中，分合闸操作可以手动进行，也可以自动进行：手动时，通过旋钮101转动主轴来实现；自动时，通过直接驱动分合闸零件来实现，其中分闸动作可以通过自动脱扣机构来实现。

如图1、图2及图13所示，机构级壳体11由壳体顶盖11a和壳体底座11b组装而成，触头极200的壳体由多级触头极座体21组成，各级触头极座体21卡接扣合，最顶层的触头极座体21与机构极100的壳体底座11b卡接扣合，形成完成隔离开关壳体，其中装配有关的机构及零部件。

如图1、图2及图13所示，机构级100中的分合闸装置100a作为旋转动作机构，其设置有分合下扣118来连接并驱动触头极200的触头机构200a，其中触头机构200a由多层动触头组件20及静触头26等组成，各级动轴头组件20之间同轴连接，最顶层的动触头组件20与分合闸装置100a连中的分合下扣118连接。具体而言：分合下扣118的底部设置下扣轴套1182，顶层动触头组件20中动触头上座22设置上座轴223，下扣轴套1182与上座轴223插接，这样实现分合闸装置100a与触头机构200a的轴联。当操作分合闸装置100a的分合下扣118转动时，分合下扣118驱使动触头组件20同步动作，由此使得相应动触头与静触头结合或分离，最终实现合闸与分闸操作。

本发明针对现有隔离开关产品分闸速度慢的问题，提供通过电磁自动脱扣来进行自动分闸的方案。

同时，本发明还针对现有隔离开关产品灭弧效果不好的问题，采取多种措施来进行综合灭弧。

以下针对这两大类问题，对机构级100及触头级200的有关结构进行改进，具体如下所述。

2机构极

参见图2，机构级100设置分合闸装置100a来驱动触头极200中的触头机构200a相连，其中分合下扣118与动触头组件20中动触头上座22的上座轴223相连，以驱动触头与静触头结合或分离来实现分闸及合闸。

本发明针对普通马达驱动开关分闸速度不够快、分闸动作不能快速切换、不能允许较高操作频率的缺点，改进了机构级100的分合闸装置100a，并特别地设计了自动脱扣机构进行快速分闸，实现了接到分闸信号后毫秒级断开回路的要求。以下进行详细说明。

2.1分合闸装置

本发明分合闸装置100a可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。其在进行相关电寿命、机械寿命等测试时，不会受到自动断开机构的任何影响。同时，本发明也可以在自动状态下进行合闸动作。以下结合附图对其结构及工作原理及工作过程进行说明。

参见图3-图12，并同时参见图1-图2，该分合闸装置100a及其自动脱扣机构100b包括壳体11、主轴12、储能扣13、储能弹簧14、锁钩轴15、储能锁钩16、锁钩弹簧17、触发轴18、触发弹簧19、触发扣110、电磁铁111、微动开关112、控制电路板113、下扣撑脚114、撑脚弹簧115、下扣卡钩116、卡钩弹簧117、分合下扣118、分合弹簧119、分合上扣120等零件，具体结构如下所述。

如图3-图5所示，主轴12支撑于壳体11，储能弹簧14、储能扣13、分合上扣120、分合弹簧119及分合下扣118依次同轴装于主轴12，其中分合上扣120与主轴12定位连接，分合下扣118与储能扣13可在一定角度内绕主轴12转动，储能弹簧14装于储能扣13上，分合弹簧119装于分合上扣120和分合下扣118之间，分合下扣118与隔离开关动触头极200中的动触座组件201连接以驱动触头来与静触头结合或分离，上述分合上扣120可以在主轴12带动下通过分合弹簧119推动分合下扣118正转以进行合闸，并使得储能弹簧14和分合弹簧119在合闸时进行储能，上述储能扣13可在释放时在储能弹簧14作用下推动分合下扣118反转以进行分闸，这种分闸方式的速度更快。

本发明中，分合下扣118用于驱动触头与静触头结合或分离，以进行分合闸操作。如图2及图10所示，分合下扣118的底部设置有下扣轴套1182，其中下扣轴套1182与上座轴223插接，且下扣轴套1182与上座轴223之间设置定位凸块/凹槽，以保证两者不会发生相对转动。

如图3-图5所示，储能扣13、分合上扣120及分合下扣118共同装于主轴12并非触碰地关联在一起。同时参见图6-图10，储能扣13、分合上扣120及分合下扣118的安装结构是：分合下扣118具有下扣尾块1181，其邻近分合下扣轴孔1185位置；下扣尾块118同时装于分合上扣120的尾块孔1201和储能扣13的尾块槽131，其中尾块孔1201与分合上扣轴孔1204贯通，尾块槽131与储能扣轴孔135连通，此处尾块槽131的一个侧壁能且仅能在储能扣13释放过程中触碰下扣尾块1181，尾块槽131的另一个侧壁及尾块孔1201的两侧壁均不触碰下扣尾块1181，由此保证分合闸时序准确。

此处，分合下扣118通过下扣尾块1181穿过分合上扣120的尾块孔1201来与储能扣13关联。作为替换方式之一，也可用连接件从分合上扣120外面来关联储能扣13，不再赘述。

参见图3-图7，本发明中储能弹簧14的安装方式结构是：储能扣13顶部设置有储能弹簧承台132，储能扣顶部周边设置储能弹簧推块133，储能扣13的外围设置有连接至壳体11的储能弹簧支架121，储能弹簧14套于储能弹簧承台133并承托于储能扣13顶部，储能弹簧14的两脚分别位于储能弹簧推块133和储能弹簧支架121的两侧，当储能扣13转动时，储能弹簧14的一脚着力于储能弹簧支架121，另一脚着力于储能弹簧推块133。

参见图3-图5、以及图8-图10，本发明中分合弹簧119的安装方式是：分合下扣118周边设置有分合弹簧挡块1184，分合上扣120周边设置有分合弹簧推块1203，分合弹簧119容纳于分合上扣120和分合下扣118围拢的腔室内，且分合弹簧119的两脚分别位于分合弹簧挡块1184和分合弹簧推块1203的两侧，使得分合弹簧119的两脚可在合闸及分闸时相应着力于分合弹簧挡块1184和分合弹簧推块1203。

参见图3-图5、以及图11，分合下扣118配置有下扣撑脚114，以便在分闸或合闸完成后顶压分合下扣118，以防止其窜动，其中：下扣撑脚114的第一端可转动地装于隔离开关的壳体11，下扣撑脚114的第二端内侧可顶压分合下扣的118侧壁，下扣撑脚114第二端外侧与壳体11之间装配撑脚弹簧(图中未示出)，该撑脚弹簧通过弹簧定位柱1142定位，这样使得下扣撑脚114顶压在分合下扣的118侧壁上。此处，下扣撑脚114上部设置推压条1141，可由分合上扣120的推臂1202外推来与分合下扣118脱离，之后可以进行分闸或合闸操作。

参见图3-图5、以及图12，分合下扣118配置有下扣卡钩116来在合闸完成后锁止分合下扣118，以及在分闸开始时解锁分合下扣118，其中：下扣卡钩116的第一端通过下扣卡钩轴(图未示出，可与锁钩轴15共用)可转动地装于隔离开关壳体11，下扣卡钩116的第二端内侧设置卡钩部1161来与分合下扣侧壁的勾连部1183配合，卡钩弹簧117(可与锁钩弹簧17连体)套装于下扣卡钩轴，且卡钩弹簧121的两脚着力于下扣卡钩116的外侧与隔离开关壳体11。此处，下扣卡钩116分为三级台体，卡钩部1161部设置于一级台体1162及二级台体1163上，二级台体1163上的内侧面可于分合上扣120接触，三级台体1164上的内侧面靠在储能锁钩16下部背面，这样上述下扣卡钩116与储能锁钩16关联，且下扣卡钩116可由分合上扣推臂1202外推来与分合下扣118脱离。

上述分合闸装置配置有微动开关112及控制电路板113来进行自动控制，以实现自动分闸操作。为此，本发明配置通过电磁铁11驱动的自动脱扣机构100b，通过驱动储能锁钩16与储能扣13脱离，实现储能扣13的解锁，由此通过储能扣13驱使分合下扣118反转进行分闸。以下进一步对自动脱扣机构进行说明。

2.2自动脱扣机构

本发明隔离开关设置自动脱扣机构100b，通过自动释放储能扣13来实现自动分闸，该储能扣13可以压缩储能弹簧14进行储能并在储能弹簧14释能时推动隔离开关分合下扣118反转，使得分合下扣118带动隔离开关动触头与静触头脱离，由此通过储能13扣直接驱动分合下扣118进行分闸，分闸速度更快。

如图3-图5所示，储能扣13是通过自动脱扣机构100b来实现的。该自动脱扣机构100b包括依次设置的驱动组件、触发组件及锁钩组件构成，其中锁钩组件可以与储能扣13结合或分离地连接，触发组件一侧连接锁钩组件，触发组另一侧连接驱动组件，驱动组件根据分闸指令驱使触发组件解除对锁钩组件的约束，使得锁钩组件与储能扣13脱离而实现分闸。

如图3-图5所示，锁钩组件具体包括储能锁钩16、锁钩轴15及锁钩弹簧17，其中锁钩轴16固定于隔离开关壳体11，储能锁钩16第一端可转动地装于锁钩轴15，储能锁钩16第二端与触发组件连接，储能锁钩16内侧设置与储能扣卡块134配合的锁钩部161，锁钩弹簧17套装于锁钩轴15，且锁钩弹簧17两脚分别着力于储能锁钩16外侧及隔离开关壳体11。特别地，锁钩组件配置有微动开关112，微动开关112位于储能扣13近旁，它的触角可接触储能扣13的突出部136，以便检测并输出储能扣13的位置信号。当然，微动开关112也可设置于其它位置来检测相关零件，如检测触发扣110、或储能锁钩16的位置，等等，不再赘述。

如图3-图5所示，触发组件具体包括触发扣110、触发轴18及触发弹簧19，触发轴18固定于壳体11，其中触发扣110成V字形，触发扣110中部可转动地装于触发轴18，触发扣110第一翼设置触发扣卡块1101来容纳于储能锁钩第二端的锁钩卡槽162，触发扣110第二翼与驱动组件连接，触发弹簧19套装于触发轴18，且触发弹簧19的两脚分别着力于触发扣110及壳体11。

如图3-图5所示，上述的驱动组件具体包括电磁铁111，其装于电磁铁支架上，电磁铁111的动铁芯可以抵接于触发扣110第二翼触发面1102，由此通过动铁芯来驱动触发扣110动作，从而解除对锁钩组件的约束，使得锁钩组件与储能扣13脱离而实现分闸。

本发明分合闸装置100a及其自动脱扣机构100b的工作过程及工作特点如下所述。

(1)合闸及储能位置能够稳定自锁。如图3-图5示出隔离开关在储能状态的位置。储能扣13在储能弹簧14的作用扭矩下有逆时针运动的趋势，但是其卡在储能锁钩16上，储能锁钩16有阻碍储能扣13运动趋势的作用；由于锁钩弹簧17的扭矩不足以阻碍储能弹簧14的扭矩，因此储能锁钩16有被储能扣13推走的趋势；触发扣110在储能锁钩16后方，并压在储能锁钩16上，阻碍储能锁钩16运动；由此，储能扣13、储能锁钩16、触发扣110三者形成封闭力学三角形，导致储能扣13、储能锁钩16、触发扣110稳定在此位置。

图3-图5示出储能扣13处于储能位置时分合下扣118所在的位置。当手动旋转旋钮101带动主轴12来使储能扣13完成储能时，主轴12带动分合上扣120、分合下扣118及储能扣13做顺时针运动。开始时，分合下扣118被下扣撑脚114顶压而不能转动，因此分合上扣120转动的同时会给分合上扣120及分合下扣118之间的分合弹簧119储存能量。当分合上扣120转动到85度位置左右，分合上扣120下方的上扣推臂1202推开下扣撑脚114，使得下扣撑脚114脱离分合下扣118，由此分合弹簧119释放能量，带动分合下扣118随分合上扣120转动，直至分合下扣118的限位槽1186被壳体底座11b上的固定点限位，最终上下扣均到达90度位置。而储能扣13继续转动一定角度，当其被推过100度位置回转时，被储能锁钩16卡住并稳定在100度位置。

(2)储能扣13能直接同时驱动上下扣分闸。当开关发生脱扣动作时，电磁铁111的动铁芯被触发，并带动其销杆来冲击触发扣110，触发扣110在电磁铁111撞击下顺时针旋转，从而取消对储能锁钩16的约束。储能锁钩16在储能扣13的压力下顺时针转动。由此，储能扣13摆脱储能锁钩16束缚而逆时针运动。逆时针转动的储能扣13可通过主轴12来驱动分合上扣120逆时针方向运动。同时，逆时针转动的储能扣13还能直接推动分合下扣118做逆时针运动。此种脱扣方式取消了一般隔离开关先使分合下扣118先储能再分闸的过程，可使分合下扣118迅速离开合闸位置，分闸速度增大10倍。

(3)具有储能指示。如图3-图5所示，在储能扣13被储能锁钩16卡住的储能位置，储能扣13的突出部136压缩微动开关112的触角，将触角压缩到微动开关闭合的位置，此时对应输出的信号为储能指示。

(4)采集并输出储能释放信号。当隔离开关完成自动分闸后，储能弹簧14能量释放为驱动自动分闸的能量。分合上扣120、分合下扣118、储能扣13均进入分闸位置，此时储能锁钩16被储能扣13相应部分挤开，储能扣13的突出部136不再接触微动开关112的触角，由此微动开关112输出信号来指示储能释放。

本发明的以上实施例中，分合闸装置横向布置在隔离开关上方，其自动脱扣机构的驱动组件为一个冲击力足够的电磁铁，电磁铁接受到信号时迅速冲击开关锁钩零件从而断开回路。其与直接使用马达机构驱动主轴进行分闸的区别是：采用弹簧储能后自动分闸的方案使用电磁铁推动触发扣，预先储好能量的触发弹簧带动储能锁钩动作，实现储能锁钩与储能扣脱离。通过这种自动脱扣机构做出快速分断动作，可使得整体分断时间在20ms内完成。

本发明相对于现有的采用马达正反转模拟手动分闸的马达驱动自动开关而言，具有分闸速度快、远程控制逻辑清晰、允许较高的操作频率等优点：一方面，马达开关对于分闸和合闸操作的驱动装置均为马达，其本身的分闸时间达到0.5秒，不符合快速分断要求；而本发明中，储能扣不通过上扣而直接驱动下扣分闸，比一般的储能后分闸速度更快；而电磁铁驱动的分闸时间符合毫秒级别的快速分断要求。另一方面，分闸依靠电磁铁脱扣，在遇到合闸后需要立即分闸等工况都能迅速完成。

3、触头极

参见图13，触头极200的触头机构200a包括多层动触头组件20及静触头26等，其中每层结构相同。安装时，每层动触头组件20可转动地安装于触头极座体21，相邻层动触头组件20同轴安装，每层静触头26固定于触头极座体21壳体。

一般地，各层触头机构的触头极座体21之间卡接，相邻层动触头组件20插接方式轴联，最顶层动触头组件20与机构极100中的分合下扣118轴联。具体而言，其中顶层动触头组件20中动触头上座22设置上座轴223，用以与机构级100分合闸装置100a中分合下扣118的下扣轴套插接，由此实现触头机构200a与分合闸装置100a连接。

本发明对触头极200进行如下方面的改进。

一方面，频繁的分合闸过程对动触头的安装精准性及动触片的耐久性要求较高，需要优化设计，为此本发明采取以下措施：

(1)动触头上下座之间卡扣插接，相应插槽口采用渐进紧密插入的布置，减少相对转动，有利于隔离开关各层触头机构动作的一致性。

(2)动触片轮廓优化设计，动触片的弹性形变主要区域被有效限定在动触片扩大的“肩部”区域之外，动触片的两个或四个铆接点位于该扩大区域之内，使得动触片的弹性形变不会受到铆点质量波动的影响，而铆接点也不会受到伸出的触臂影响而更加坚固。

另一方面，分闸过程中可能会引起电弧，这需要采取适当的灭弧措施。目前，增强隔离开关触头机构灭弧的主要手段是增加灭弧室和永磁体，但是普遍存在永磁体磁极对应不准确，灭弧室位置布置不合理等缺陷。这样不仅不能保证隔离开关断开过程中有效地灭弧并将热气体排出，还存在热气体离子大量附着在隔离开关内壁上而灼烧产品等问题，从而影响了产品性能。为此，本发明针对隔离开关应用中增强触头机构灭弧能力需求，在机构极提供转动速度确定的情况下主要采用如下改进措施。

(1)动触头和静触头在分离过程中，由触头本身、产品外壳、动触头上下座盘边沿形成腔室，能够在电弧发生时，将热空气暂时留在腔室中，以保持一个相对高的气压，有利于压缩弧柱、提高电弧电压；同时，在动触片旋转中，动触片下座的推气块将热空气向旋转方向推动，同时将冷空气抽入腔室；此外，推气块与外壳的对应部位配合，在停止旋转时将环形的腔室隔离为两段，避免电弧导致的离子气体不受控地反向流动，促使带电气体顺利排出。

(2)每层动触片的闭合位置都位于隔离开关中心部位，在布置了磁铁之后，可以使得上下磁铁的正负极相互影响，从而使得磁场集中在开关灭弧位置附近，有利于灭弧。

(3)开关排气通道增加金属网特征，有利于给排出的热气体降温，及有效拦截外排热空气中的带电粒子。

(4)隔离开关外壳相对增加了筋条、盖帽等，增大爬电距离。

以下对本发明的触头极200中触头机构及灭弧装置的改进点等进行详细描述。

3.1触头机构

参见图14，触头极2的触头机构100为多层，其中每一层触头机构包括动触头组件20及静动触头组件26，全部动触头组件20同轴安装触头极座体21，在组合时，各层触头机构的触头极座体21之间卡接，各层触头机构的动触座组件之间插接。

参见图15，触头机构具有多层结构相同的动触头组件20，多个动触头组件20组装为一起，形成动触头“链”，可同步动作。其中每个动触头组件20包括动触座组件201组件及动触片202，动触片202组件固定在动触座组件201上并随动触座组件201一起转动。特别地，各层触头机构20的动触头202a、202b在闭合状态下处在同一方向，且成纵向对齐布置。这种安装方式，为磁铁按照磁极相互影响的安装提供了可能性。

参见图16-图22，对单个动触头组件20进行详细描述。每个动触头组件20包括动触头上座22、动触头下座23、上动触片24、下动触片25，其中：动触头上座22和动触头下座23组合成动触座组件201，可转动地支撑于触头极座体21；上动触片24及下动触片25组合成动触片组件202，其装于动触座组件201并跟随动触座组件201转动，其两端分别形成动触头202a、202b来与相应的两静触头26配对使用，该两静触头26固定安装于触头极座体21，每个静触头26结构相同，位置对称于触头极2的中心线。

如图16-图22所示，并同时参见图23-图26，动触座组件201由动触头上座22和动触头下座23组合而成，动触片组件202由动触片24及下动触片25组合而成，其夹装于并定位于触头上座22和动触头下座23之间，并可随动触座组件201转动，使得动触头202a、202b与对应的静触头26结合或分离。

此处，动触座组件201由动触头上座22和动触头下座23组合而成，动触头上座22与动触头下座23之间为插接式连接，具体是：同一动触头组件20中，动触头上座22的上座盘221设置上座插卡224，动触头下座23的下座盘231设置下座插槽234，上座插卡224插入下座插槽234，具体为斜角紧密插接，两者之间还定位凸块或者凹槽，这样防止它们周向相对转动。每层动触头组件20中，动触头上座22设置上座轴223，动触头下座23设置下座轴233，相邻层上座轴223插入相邻层下座轴233扣合，其中下座轴上座轴223与下座轴233之间设置定位凸块或者凹槽，这样防止它们周向相对转动。此种安装方式的效果是对插紧密配合，相互间没有转动间隙，上下层触头的动作一致性良好。

一方面，为便于灭弧，动触头组件20具有推气块232，其基本构思是：形成动触头组件气道，该气道在动触头组件旋转过程中形成气压，对含带电离子的气体有推动作用，促使带电气体顺利排出隔离开关。

如图16-图20所示，动触头上座22具有上座盘221，动触头下座23具有下座盘231，它们分别具有薄边。上座盘221与下座盘231之间设置推气块232，其大致沿动触座组件201径向分布，即从动触座组件201的中央延伸至动触座组件201的边缘，使得推气块232、上座盘221、下座盘231与触头极座体21的气道壁211形成腔室。

具体地，推气块232固定设置于动触头下座23的下座盘231，动触头上座22的上座盘221上开设推块槽222，推气块222嵌于对向动触头上座22中的推块槽222；当然，推气块232和推块槽222的位置也可颠倒。触头202a、202b处于闭合位置时与上座盘221、下座盘222及触头极座体21的气道壁211之间形成腔室，该推气块232在动触头202a、202b旋转时推动气体在隔离开关气体通道进行流动。

由此，设置推气块232后，隔离开关在闭合位置时动触头上下座之间形成气体通道。在推气块232的配合下，气道内气体流动进行推弧。

另一方面，为了改善动触片的作用寿命，本发明对动触头组20中的动触片形状等进行优化，具体如下所述。

如图21-图22所示，动触片组201由两片动触片24、25铆接而成，其中一动触片24的铆接部设置铆点来与配对的另一动触片25铆接，一动触片24的触臂部与配对的另一动触片25的触臂部形成动触头夹口，由此得到动触头202a、202b来与静触片结合或分离。此处，动触头夹口2021两侧的宽度大于中部的宽度，即外宽内窄，以方便与相应静触头结合或分离。

本发明针对动触片组件202中的上动触片24及下动触片25进行改进，以增加其强度。由于上动触片24及下动触片25的结构相同，故仅以其中之一的上动触片24进行说明。

如图21-图22所示，动触片24包括铆接部241、两过渡部242、两触臂部243：铆接部241位于中部，其中可以设置多个(如2～4个)铆点2411；两个触臂部243分别位于铆接部241的两侧，触臂部243中间设置触臂凸部2431，触臂凸部可与相应静触头的静触片接触，触臂部243的两侧缘2432成弧形，便于形成外宽内窄的动触头夹口；铆接部241与触臂部243以过渡部242进行连接，其中过渡部242具体可为铆接部241与触臂部243之间冲压形变弯折而成。

上述动触片24中，铆接部241的强度大于触臂部243的强度以及过渡部242的强度。具体是将铆接部241宽度增加来增加强度，使得铆接部241的宽度大于触臂部243的宽度以及过渡部242的宽度形成扩大的“肩部”区域；同时，过渡部242的宽度小于铆接部241的宽度和触臂部243的宽度。铆接时动触片的弹性形变主要区域被有效限定在动触片扩大的“肩部”区域之外，动触片的两个或四个铆接点位于该扩大区域之内，动触片的冲压变形区域与静触头相互配合受力时，铆点受的纵向力会被加强区域分担，从而保证了动触片的作用寿命。

以上实施例与传统触片直接冲压不同，其对铆点位置合理布置，其中动触片在铆接点的区域中做了两侧外伸的加强处理，并使得铆点位置处在加强区域的内部，由此使得动触片的弹性形变不会受到铆点质量波动的影响，而铆接点也不会受到伸出的触臂影响而更加坚固。

3.2灭弧装置

本发明针对市场上已有隔离开关灭弧效果不佳的问题，综合采用气体流动灭弧、灭弧栅灭弧、磁吹灭弧、以及金属网冷却灭弧降温等措施，极大地增强隔离开关的灭弧性能，具体如下所述。

参见图23-图26，并同时参见图16-图22，单层触头机构中的灭弧装置包括上述触头极座体21、动触头组件20(包括动触头上座22、动触头下座23、上动触片24、下动触片25组成)、两静触头26及两灭弧室27、两灭弧栅28、两金属网29、两磁铁30等零件，以便形成气体流动灭弧、灭弧栅灭弧、磁吹灭弧、以及金属网冷却灭弧降温等结构，其中气体流动灭弧区域Z1、灭弧栅灭弧域Z2、磁吹灭弧区域Z3、以及金属网冷却灭弧降温区域Z4分布位置如图24、25所示所示，其各自灭弧效果体现在如下方面。

其一，气体流动灭弧。在动触头组件20上设置推气块223，即上座盘221与下座盘231之间设置推气块232来形成腔室，其结构具体如前文所述，在此不再赘述。在动触头和静触头在分离过程中，形成了上述腔室，由此能够在电弧发生时，将热空气暂时留在该大致腔室中，由此可以保持一个相对高的气压，有利于压缩弧柱、提高电弧电压。在动触片旋转中，动触头下座上的推气块在该腔室中像“风箱”一样，能够将热空气向旋转方向推动，同时将冷空气抽入腔室，使得气体降温，有利于消除电弧。此外，推气块可与触头极座体的气道壁配合，在停止旋转时将环形的腔室隔离为两段，避免电弧导致的离子气体不受控的反向流动，促使带电气体顺利排出隔离开关腔室。

其二，上述隔离开关气体通道设置灭弧室27，其中分别配置有灭弧栅28，这些灭弧栅28会将动静触头脱离产生的电弧切割、冷却。当接到机构分闸命令后，在机构极分合闸装置的驱动下，动触头组件会进行逆时针方向转动。此时推气块逆时针转动而将气体推动。在气体逆时针方向运动的路径上，动触头组件刚刚与静触头分离，其产生的热气体被推气块推过来的气体排挤出这个位置，进入到灭弧栅区域，由此被灭弧栅切割成多块，从而实现灭弧栅灭弧。

其三，隔离开关气体通道设置有排气道，其中排气道位置配置有金属网29，以便有效拦截外排热空气中的带电粒子，在辅助灭弧同时有利于给排出的热气体降温。在灭弧栅外的排气通道上增加了金属网，好处在于：首先，对于灭弧栅没有完全消除的电弧，其会在金属网的间隙中运动，受金属网冷却作用，加强了去游离作用；其次，电弧被金属网拉长，电弧直径减小，电阻增大，促使电弧熄灭；再次，对于掺杂着带电离子的气体被向外推出至导流通道位置处时，导流通道的金属网会将导出的气体温度进一步降低，并将部分发热的金属离子吸附在金属网上，从而降低排出气体对隔离开关外部的危害。

其四，本发明在触头极座体21内设置磁铁210，它们优选为永磁铁或磁钢，分别设置于202a、202b闭合位置的上方和下方。当动触头处于闭合位置时，相应动触头与静触头紧密接触。而触头极座体21内，磁铁的正极朝上，负极朝下布置；这样，下层磁铁正极与上层磁铁负极就会形成一个密集的磁场，这个密集的磁场对分闸操作时的灭弧有促进作用。分闸动作时，动静触头的相对移动会产生电弧，此时磁铁提供的密集磁场产生吹弧作用。其中，对于触头极而言，其触头机构具有多层动触头组，此时因各层触头机构的触头极座体之间卡接，各层触头机构的动触座之间插接。特别地，各层触头机构的动触头在闭合状态下处在同一方向，且成纵向对齐布置。这种安装方式，对磁铁按照磁极相互影响的安装提供了可能性。

本发明上述方案针对触头机构的灭弧装置进行改进，该触头机构在机构级开始转动时，以最快的速度响应，伴随机构极一起转动，从而使隔离开关的动触头与静触头脱离，并通过多种手段形成气推、磁吹、灭弧栅、金属网联合灭弧，由此显著改善隔离开关的灭弧效果，具体而言：

(1)动触头上座和动触头下座之间设置推气块，其会与上下座组合成为气吹灭弧装置，上下座转动形成的气体压力一方面将游离气体推出，另一方面将电弧导向灭弧栅部位；

(2)此时因触头极内部具有上下布置的电磁铁，它们之间形成的磁场较强，磁感线较为密集，磁损耗较小，由此在强大的磁场作用下，电弧向灭弧栅方向转移并被磁场拉长；

(3)对应位置灭弧栅会将动静触头脱离产生的电弧切割、冷却，从而降低开关内部的温度；

(4)在气体被向外推出至导流通道位置处时，导流通道的金属网格栅会将导出的气体温度进一步降低，并将部分发热的金属离子吸附在网格上，从而降低排出气体对开关外部的危害。

此外，本发明中触头极座体21的外壁在静触头侧边设置筋条212，另外还在触头极座体21外壁在静触头上方设置塔帽213，这样通过设置筋条212及帽塔213来增大爬电距离。具体而言，在隔离开关外壁上增加了筋条212以及塔帽213之后，电子从一极爬到另外一极时需要经过两条筋212、一个塔帽213，即使得隔离开关同一层的正负极之间爬电距离明显增加，这样在不影响开关拆装等性能的基础上极大地增大了爬电距离，对于改善开关灭弧性能也是比较有利的。

本发明虽然以较佳公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种自动脱扣机构，用于释放隔离开关储能扣，使得储能扣在储能弹簧作用下推动隔离开关分合下扣反转来驱动隔离开关触头极分闸，其中隔离开关包括沿主轴从上到下依次安装的储能弹簧、储能扣、分合上扣、分合弹簧和分合下扣，分合上扣定位连接主轴，分合下扣与储能扣可在一定角度绕主轴转动，使得储能扣、分合上扣及分合下扣共同装于主轴并非触碰地关联在一起，以便在储能释放过程中分合下扣能且仅能被储能扣触碰而进行转动；储能弹簧装于储能扣；分合弹簧装于分合上扣和分合下扣之间，来使分合下扣与分合上扣进行跟随转动；分合下扣用于驱动隔离开关的动触头，该分合下扣配置有下扣卡钩及下扣撑脚，下扣卡钩用于锁止/解锁分合下扣，下扣撑脚用于常态下顶压/释放下扣，其中下扣卡钩及下扣撑脚可分别由分合上扣来推动与分合下扣分离；上述分合上扣可以在主轴带动下通过分合弹簧来推动分合下扣正转以进行合闸，并使得储能弹簧和分合弹簧在合闸时以进行储能，上述储能扣可在释放时在储能弹簧作用下推动分合下扣反转以进行分闸；使得储能时，主轴与储能扣的驱动力自主轴向储能扣传递，主轴与分合上扣的驱动力自主轴向分合上扣传递，分合上扣与分合下扣的驱动力通过分合弹簧自分合下扣向分合上扣传递；释能时，主轴与储能扣的驱动力自储能扣向主轴传递，主轴与分合上扣的驱动力自主轴向分合上扣传递，分合上扣与分合下扣的驱动力通过分合弹簧自分合上扣向分合下扣传递，同时储能扣与分合下扣的驱动力自储能扣向分合下扣传递,其特征在于，自动脱扣机构包括依次连接的驱动组件、触发组件及锁扣组件，锁扣组件可结合或分离地与储能扣连接，驱动组件启动时驱使触发组件动作来取消对锁扣组件的约束，使得锁扣组件与储能扣脱离。

2.权利要求1所述的自动脱扣机构，其特征在于，锁扣组件包括锁扣钩、锁扣轴及锁扣弹簧，锁扣轴固定于隔离开关壳体，锁扣钩第一端可转动地装于锁扣轴，锁扣勾第二端与触发组件连接，锁扣钩内侧设置与储能扣卡块配合的锁扣卡钩，锁扣弹簧套装于锁扣轴，且锁扣弹簧两脚分别着力于锁扣外侧及隔离开关壳体。

3.如权利要求2所述自动脱扣机构，其特征在于，锁扣组件配置有微动开关，微动开关位于储能扣近旁，微动开关的触角可接触储能扣的突出部，以便检测并输出储能扣位置信号。

4.如权利要求2所述的自动脱扣机构，其特征在于，触发组件包括触发扣、触发轴及触发弹簧，触发轴固定于壳体，触发扣中部可转动地装于触发轴，触发扣第一翼设置触发扣卡块来容纳于锁扣钩第二端的锁扣卡槽，触发扣第二翼与驱动组件连接，触发弹簧套装于触发轴，且触发弹簧的两脚分别着力于触发扣及壳体。

5.如权利要求4所述的自动脱扣机构，其特征在于，驱动组件包括电磁铁，电磁铁的动铁芯可以抵接于触发扣第二翼触发面。

6.如权利要求1-5任一项所述的自动脱扣机构，其特征在于，设置有控制电路板，控制电路板根据接收的分闸指令，控制驱动组件动作。

7.一种隔离开关，包括分合闸装置，其特征在于，分合闸装置配置有如权利要求1-6任一项所述的自动脱扣机构，以便在通过释放储能扣来进行分闸。

8.如权利要求7所述的隔离开关，其特征在于，储能扣、分合上扣及分合下扣同轴安装于主轴，其中分合下扣设置有下扣尾块，下扣尾块穿过分合上扣的尾块孔后容纳于储能扣的尾块槽中，使得储能扣、分合上扣及分合下扣关联于一体，其中在储能扣释放过程中尾块槽的一个侧壁能且仅能触碰下扣尾块；分合下扣配置有下扣卡钩及下扣撑脚，下扣卡钩用于锁止/解锁分合下扣，下扣撑脚用于常态下顶压/释放下扣，其中下扣卡钩及下扣撑脚可分别由分合上扣来推动与分合下扣分离。