CN113488344A - 一种开关储能结构及旋转式电气开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关储能结构及旋转式电气开关，储能组件包括由上至下依次设置的驱动转盘、转座以及设置于转座内的储能元件，旋转式电气开关包括壳盖、设置于壳盖底部的多层壳体，多层壳体将装置内部分为多层安装腔，多层安装腔内由上至下设有储能组件、导电组件，本发明开关整体体积较小，小体积使逆变器的体积缩小或在相同体积下输出更多线路，并且每种实施方式中导电组件设置为不同的弯折方式，成为满足小体积的关键；导电转盘和动触头转动平面的投影区域和输入输出接线导体重合，节约直径；跨层布置端子，节约层高；输入侧接线、输出侧接线均在同一条直线上排列，用户可在接线平面的上下侧布置其他元器件，提高了相邻空间利用率。

Description

一种开关储能结构及旋转式电气开关

技术领域

本发明涉及开关领域，具体涉及一种开关储能结构及旋转式电气开关。

背景技术

随着光伏行业的高速发展，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。

回顾近几年光伏产业的发展历程，虽然行业内制定了采用直流开关的标准，但是现有技术研究方向主要是性能的提升和成本的下降。本发明则将为用户带来利益的研究方向聚焦于更小的体积里面实现同样的开关容量，开关的结构和布线更加适应光伏控制设备内部空间特点，进而节约用户的空间成本，并提高接线可靠性。

发明内容

本发明的目的为：对目前市场上主流的直流开关结构设计进行创新，在保持同样的导电转盘直径的前提下，通过将输入侧接线或输出侧接线置于导电转盘投影重合区域内，大幅度缩小开关的体积，同时通过优化的接线方式，更加适应光伏控制设备内部构造特点，进而为用户带来巨大的结构优化收益，并保持性能不变甚至使性能进一步提升。创新性的接线方式同时大大降低了端子接反短路、虚接起火、喷弧烧伤等问题的概率。

为此，本发明提供的技术方案具体为：一种开关储能结构，所述储能组件包括由上至下依次设置的驱动转盘、转座以及设置于转座内的储能元件，所述驱动转盘顶部设有插孔，底部一侧设有储能元件安装臂，另一侧设有转座释放块，所述导电转盘顶部设有与转座底部连接头连接的插接头，顶部一侧设有开口区，所述开口区中部设有连接臂，所述连接臂顶部向两侧环向设有释放臂，所述释放臂远离连接臂的一端为自由端；所述储能元件为储能扭簧；

所述释放臂远离连接臂的一端设有锁止臂，初始状态时，所述锁止臂与开关壳盖内底面的限位臂卡接锁定，所述驱动转盘经外力带动后带动转座释放块沿释放臂顶面移动，同时储能元件储能，所述转座释放块给释放臂顶面向下的压力，当转座释放移动至锁止臂端时，其向下的压力使锁止臂与限位臂脱离，进而使转座释放并在储能的储能元件的作用下转动，进而带动导电组件转动；。

进一步地，所述释放臂顶面为向上倾斜的弧形面，所述弧形面为渐开线面。

本申请还公开了一种旋转式电气开关，包括壳盖、设置于壳盖底部的多层壳体，所述多层壳体将装置内部分为多层安装腔，所述多层安装腔内由上至下设有储能组件、导电组件，所述储能组件上部通过贯穿壳盖的转动组件与操作组件传动连接，下部与导电组件传动连接，所述导电组件的数量为至少一组，其设置于相邻层的安装腔内并依次传动连接。

所述导电组件包括导电转盘及设置于导电转盘两侧的输入静触头、输出静触头，所述导电转盘上设有与输入静触头、输出静触头对应的动触头，所述输入静触头、输出静触头一端与导电转盘外侧接触，另一端连接输入侧接线、输出侧接线；其中，至少输入侧接线、输出侧接线中的一个与导电转盘的运动平面的投影区域全部或部分重合，以实现导电转盘和输入侧接线、输出侧接线共用同一投影区域；

进一步地，所述输入静触头、输出静触头下部还设有磁性元件。

进一步地，所述输入静触头或输出静触头从多层安装腔的侧面插入，且多层安装腔中的较上一层覆盖相邻下一层的输入侧接线或者输出侧接线，使得输入静触头及输入侧接线，或输出静触头及输出侧接线获得绝缘，以及位置得到固定。

进一步地，所述输入静触头、输出静触头设置于导电转盘两侧，所述输入侧接线、输出侧接线为直线型，且至少输入侧接线或输出侧接线中的一个两端分别两次折弯形成“匚”字形，所述输入侧接线、输出侧接线末端伸出壳体外部。

进一步地，所述输入静触头设置于导电转盘一侧并位于导电转盘靠近接线出口的一端，所述输入侧接线一端两次弯折形成“Z”字型，另一端水平伸出壳体外部，所述输出静触头设置于导电转盘一侧并位于导电转盘远离接线出口的一端，所述输出侧接线一端两次弯折形成“匚”字型，另一端水平伸出壳体外部，使输入侧接线和输出侧接线伸出壳体外部的部分趋近处于导电转盘平行的同一平面上。

进一步地，所述输入静触头设置于导电转盘一侧并位于导电转盘靠近接线出口的一端，所述输入侧接线一次弯折形成“L”字型并伸出壳体外部，且多个输入侧接线伸出壳体外部的部分处于同一直线上，所述输出静触头设置于导电转盘一侧并位于导电转盘远离接线出口的一端，所述输出侧接线两端分别两次弯折形成“匚”字型，且使其伸出壳体的一端呈竖直面，且多个输出侧接线伸出壳体外部的部分处于同一直线上。

本申请还公开了一种旋转式电气开关，所述输入静触头设置于导电转盘一侧并位于导电转盘靠近接线出口的一端，所述输入侧接线一端两次弯折形成“Z”字型，另一端水平伸出壳体外部，所述输出静触头设置于导电转盘一侧并位于导电转盘远离接线出口的一端，所述输出侧接线一次折形成“L”字型并从远离输入侧接线延伸方向的一端伸出壳体外，多个输出侧接线伸出壳体外部的部分处于同一直线上。

进一步地，所述壳体外还设有与输入侧接线、输出侧接线伸出端对应的接线端子及端子盖。

采用以上方案后，本发明具有如下优点：

(1)本发明开关整体体积较小，小体积使逆变器的体积缩小或在相同体积下输出更多线路，并且每种实施方式中导电组件设置为不同的弯折方式，成为满足小体积的关键；

(2)导电转盘和动触头转动平面的投影区域和输入输出接线导体重合，节约直径；

(3)跨层布置端子，节约层高；

(4)新设计焊接引脚便于安装减少人为操作失误；

(5)新颖的设计方案使全新设计的储能组件可实现更快速的分合闸及开关使用寿命；

(6)可为逆变器厂家减少常规产品连接线的成本投入；

(7)输入侧接线、输出侧接线均在同一条直线上排列，因此在空间上占用一个平面，而不是传统的错层布置占用立体空间，因此用户可在接线平面的上下侧布置其他元器件，提高了相邻空间利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明一种旋转式电气开关的拆分结构示意图。

图2是本发明一种旋转式电气开关的组装结构示意图。

图3是本发明一种旋转式电气开关中储能组件的右侧结构示意图。

图4是本发明一种旋转式电气开关中储能组件的左侧结构示意图。

图5是本发明一种旋转式电气开关中转座的结构示意图。

图6是本发明一种旋转式电气开关中转座与壳盖的配合示意图。

图7是本发明一种旋转式电气开关中导电组件实施例一的结构示意图。

图8是本发明一种旋转式电气开关中导电组件实施例一的拆分结构示意图。

图9是本发明一种旋转式电气开关中导电组件实施例二的外部结构示意图。

图10是本发明一种旋转式电气开关中导电组件实施例二中导电组件的结构示意图。

图11是本发明一种旋转式电气开关中导电组件实施例二多层壳体的结构示意图。

图12是本发明一种旋转式电气开关中导电组件实施例二多层壳体中导电组件的结构示意图。

图13是本发明一种旋转式电气开关中导电组件实施例二中导电组件的结构示意图。

图14是本发明一种旋转式电气开关中导电组件实施例二多层壳体的拆分结构示意图。

图15是本发明一种旋转式电气开关中导电组件实施例四的外部结构示意图。

图16是本发明一种旋转式电气开关中导电组件实施例四中导电组件的结构示意图。

图17是本发明一种旋转式电气开关中导电组件实施例四多层壳体的结构示意图。

图18是本发明一种旋转式电气开关中导电组件实施例四多层壳体中导电组件的结构示意图。

图19是本发明一种旋转式电气开关中导电组件实施例四中导电组件的结构示意图。

图20是本发明一种旋转式电气开关中导电组件实施例四多层壳体的拆分结构示意图。

图21是本发明一种旋转式电气开关中导电组件实施例三的外部结构示意图。

图22是本发明一种旋转式电气开关中导电组件实施例三中导电组件的结构示意图。

图23是本发明一种旋转式电气开关中导电组件实施例三的拆分结构示意图。

图中：1、壳盖，2、多层壳体，3、储能组件，3.1、驱动转盘，3.1a、储能元件安装臂，3.1b、转座释放块，3.2、转座，3.2a、连接头，3.2b、连接臂，3.2c、释放臂，3.2d、锁止臂，3.3、储能元件，4、导电组件，4.1、导电转盘，4.2、输入静触头，4.3、输出静触头，4.4、输入侧接线，4.5、输出侧接线，4.6、动触头，5、转动组件，5.1、转动杆，5.2、螺母，5.3、密封垫，6、操作组件，7、磁性元件，8、端子盖。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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。

实施例一

结合附图1、2，本实施例公开了一种旋转式电气开关，包括壳盖1、设置于壳盖1底部的多层壳体2，所述多层壳体将装置内部分为多层安装腔，多层所述安装腔内由上至下设有储能组件3、导电组件4，所述储能组件3上部通过贯穿壳盖1的转动组件5与操作组件6传动连接，下部与导电组件4传动连接，所述导电组件4的数量为至少一组，其设置于相邻层的安装腔内并依次传动连接。

结合附图7、8，所述导电组件4包括导电转盘4.1及设置于导电转盘4.1两侧的输入静触头4.2、输出静触头4.3，所述导电转盘4.1上设有与输入静触头4.2、输出静触头4.3对应的动触头4.6，所述输入静触头4.2、输出静触头4.3一端与导电转盘4.1外侧接触，另一端连接输入侧接线4.4、输出侧接线4.5；且至少输入侧接线4.4及输出侧接线4.5中的一个与导电转盘4.1的运动平面的投影区域全部或部分重合，通过上述设置，以实现导电转盘4.1和输入侧接线4.4、输出侧接线4.5共用同一投影区域，实现开关体积的小型化的同时，接线的便利化；目前市场上的产品不能两者同时实现。

所述输入静触头4.2从多层安装腔的侧面插入，且多层安装腔中的较上一层覆盖相邻下一层的输入侧接线4.4，使得输入静触头4.2和输入侧接线4.4获得绝缘，以及位置得到固定；所述输出静触头4.3从多层安装腔的侧面插入，且多层安装腔中的较上一层覆盖相邻下一层的输出侧接线4.5，使得输出静触头4.3和输出侧接线4.5获得绝缘，以及位置得到固定。

本实施例中，所述转动组件5包括贯穿壳盖1并插入储能组件3中的转动杆5.1，所述转动杆5.1通过螺母5.2、密封垫5.3与壳盖1转动连接。

需要说明的是，本实施例中的储能组件3为本发明的另一个主要设计点，其不仅可以与本实施例的开关结构相结合，也结可单独应用在其他开关装置上，具体为：

本实施例中，储能组件3包括由上至下依次设置的驱动转盘3.1、转座3.2以及设置于转座3.2内的储能元件3.3，所述驱动转盘3.1顶部与转动杆5.1插接固定，底部一侧设有储能元件安装臂3.1a，另一侧设有转座释放块3.1b，所述转座3.2底部设有与导电组件4插接固定的连接头3.2a，所述导电转盘4.1顶部设有与转座3.2底部连接头3.2a连接的插接头4.1a，顶部一侧设有开口区，所述开口区中部设有连接臂3.2b，所述连接臂3.2b顶部向两侧环向设有释放臂3.2c，所述释放臂3.2c远离连接臂3.2b的一端为自由端；所述储能元件3.3为储能扭簧。

所述释放臂3.2c顶面为向上倾斜的弧形面，所述释放臂3.2c远离连接臂3.2b的一端设有锁止臂3.2d，初始状态时，所述锁止臂3.2d与壳盖1内底面的限位臂1.1卡接锁定，所述驱动转盘3.1在转动组件5的带动下带动转座3.2释放块沿释放臂3.2c顶面移动，同时储能元件3.3储能，所述转座释放块3.1b给释放臂3.2c顶面向下的压力，当转座3.2释放移动至锁止臂3.2d端时，其向下的压力使锁止臂3.2d与限位臂1.1脱离，进而使转座3.2释放并在储能的储能元件3.3的作用下转动，进而带动导电组件4转动。

优选地，所述弧形面为渐开线面。

特别地，本实施例中，所述输入静触头4.2、输出静触头4.3设置于导电转盘4.1两侧，所述输入侧接线4.4、输出侧接线4.5为直线型，且至少输入侧接线4.4或输出侧接线4.5中的一个两端分别两次折弯形成“匚”字形，其末端伸出壳体外部。

实施例二

结合附图9-14，作为本实施例较佳实施方案的是，所述输入静触头4.2设置于导电转盘4.1一侧并位于导电转盘4.1靠近接线出口的一端，所述输入侧接线4.4一端两次弯折形成“Z”字型，另一端水平伸出壳体外部，所述输出静触头4.3设置于导电转盘4.1一侧并位于导电转盘4.1远离接线出口的一端，所述输出侧接线4.5一端两次弯折形成“匚”字型，另一端水平伸出壳体外部，且使输入侧接线4.4和输出侧接线4.5伸出壳体2外部的部分趋近处于导电转盘4.1平行的同一平面上；其中，图12-14中，其壳体设置为多层。

实施例三

结合附图21-23，作为本实施例较佳实施方案的是，所述输入静触头4.2设置于导电转盘4.1一侧并位于导电转盘4.1靠近接线出口的一端，所述输入侧接线4.4一次弯折形成“L”字型并伸出壳体外部，且多个输入侧接线4.2伸出壳体2外部的部分处于同一直线上，所述输出静触头4.3设置于导电转盘4.1一侧并位于导电转盘4.1远离接线出口的一端，所述输出侧接线4.5两端分别两次弯折形成“匚”字型，且使其伸出壳体的一端呈竖直面，且多个输出侧接线4.2伸出壳体外部的部分处于同一直线上；

所述壳体外还设有与输入侧接线4.4、输出侧接线4.5伸出端对应的接线端子及端子盖8；其中，图18-20中，其壳体设置为多层。

实施例四

结合附图15-20，本实施例与实施例一至实施例三中“接线和导电转盘处于同一投影区域”的设计要点不同，本实施例为开关缩小尺寸的一个独立设计，可以单独实现缩小尺寸的功能，具体为：

所述输入静触头4.2设置于导电转盘4.1一侧并位于导电转盘4.1靠近接线出口的一端，所述输入侧接线4.4一端两次弯折形成“Z”字型，另一端水平伸出壳体外部，所述输出静触头4.3设置于导电转盘4.1一侧并位于导电转盘4.1远离接线出口的一端，所述输出侧接线4.5一次折形成“L”字型并从远离输入侧接线4.4延伸方向的一端伸出壳体外，多个输出侧接线4.5伸出壳体2外部的部分处于同一直线上；所述壳体外还设有与其对应的接线端子及端子盖。

本发明在使用时，当开关旋转操作组件时，转动组件带动驱动转盘瞬时针或逆时针旋转，储能元件开始进行储能，此时转座在壳盖的限位下保持锁定，当转动件带动驱动转盘转约85°时，转座释放块转动至锁止臂端并向下按压释放臂，对转座进行解锁，转座通过扭簧的扭力瞬间使导电转盘进行顺时针或逆时针转动从而完成合闸或分闸动作；本发明采用全新的渐开线设计的储能组件，结构紧凑、重量小巧，从而实现更快速的分合闸及开关使用寿命。

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)

1.一种开关储能结构，其特征在于，所述储能组件包括由上至下依次设置的驱动转盘、转座以及设置于转座内的储能元件，所述驱动转盘顶部设有插孔，底部一侧设有储能元件安装臂，另一侧设有转座释放块，所述导电转盘顶部设有与转座底部连接头连接的插接头，顶部一侧设有开口区，所述开口区中部设有连接臂，所述连接臂顶部向两侧环向设有释放臂，所述释放臂远离连接臂的一端为自由端；所述储能元件为储能扭簧；

所述释放臂远离连接臂的一端设有锁止臂，初始状态时，所述锁止臂与开关壳盖内底面的限位臂卡接锁定，所述驱动转盘经外力带动后带动转座释放块沿释放臂顶面移动，同时储能元件储能，所述转座释放块给释放臂顶面向下的压力，当转座释放移动至锁止臂端时，其向下的压力使锁止臂与限位臂脱离，进而使转座释放并在储能的储能元件的作用下转动，进而带动导电组件转动；。

2.根据权利要求1所述的一种开关储能结构，其特征在于，所述释放臂顶面为向上倾斜的弧形面，所述弧形面为渐开线面。

3.一种旋转式电气开关，其特征在于，包括壳盖、设置于壳盖底部的多层壳体，所述多层壳体将装置内部分为多层安装腔，所述多层安装腔内由上至下设有储能组件、导电组件，所述储能组件上部通过贯穿壳盖的转动组件与操作组件传动连接，下部与导电组件传动连接，所述导电组件的数量为至少一组，其设置于相邻层的安装腔内并依次传动连接。

所述导电组件包括导电转盘及设置于导电转盘两侧的输入静触头、输出静触头，所述导电转盘上设有与输入静触头、输出静触头对应的动触头，所述输入静触头、输出静触头一端与导电转盘外侧接触，另一端连接输入侧接线、输出侧接线；其中，至少输入侧接线、输出侧接线中的一个与导电转盘的运动平面的投影区域全部或部分重合，以实现导电转盘和输入侧接线、输出侧接线共用同一投影区域。

4.根据权利要求3所述的一种旋转式电气开关，其特征在于，所述输入静触头、输出静触头下部还设有磁性元件。

5.根据权利要求3所述的一种旋转式电气开关，其特征在于，所述输入静触头或输出静触头从多层安装腔的侧面插入，且多层安装腔中的较上一层覆盖相邻下一层的输入侧接线或者输出侧接线，使得输入静触头及输入侧接线，或输出静触头及输出侧接线获得绝缘，以及位置得到固定。

6.根据权利要求3所述的一种旋转式电气开关，其特征在于，所述输入静触头、输出静触头设置于导电转盘两侧，所述输入侧接线、输出侧接线为直线型，且至少输入侧接线或输出侧接线中的一个两端分别两次折弯形成“匚”字形，所述输入侧接线、输出侧接线末端伸出壳体外部。

7.根据权利要求3所述的一种旋转式电气开关，其特征在于，所述输入静触头设置于导电转盘一侧并位于导电转盘靠近接线出口的一端，所述输入侧接线一端两次弯折形成“Z”字型，另一端水平伸出壳体外部，所述输出静触头设置于导电转盘一侧并位于导电转盘远离接线出口的一端，所述输出侧接线一端两次弯折形成“匚”字型，另一端水平伸出壳体外部。

8.根据权利要求3所述的一种旋转式电气开关，其特征在于，所述输入静触头设置于导电转盘一侧并位于导电转盘靠近接线出口的一端，所述输入侧接线一次弯折形成“L”字型并伸出壳体外部，且多个输入侧接线伸出壳体外部的部分处于同一直线上，所述输出静触头设置于导电转盘一侧并位于导电转盘远离接线出口的一端，所述输出侧接线两端分别两次弯折形成“匚”字型，且使其伸出壳体的一端呈竖直面，且多个输出侧接线伸出壳体外部的部分处于同一直线上。

9.一种旋转式电气开关，其特征在于，所述输入静触头设置于导电转盘一侧并位于导电转盘靠近接线出口的一端，所述输入侧接线一端两次弯折形成“Z”字型，另一端水平伸出壳体外部，所述输出静触头设置于导电转盘一侧并位于导电转盘远离接线出口的一端，所述输出侧接线一次折形成“L”字型并从远离输入侧接线延伸方向的一端伸出壳体外，多个输出侧接线伸出壳体外部的部分处于同一直线上。

10.根据权利要求3或9任一权利要求所述的一种旋转式电气开关，其特征在于，所述壳体外还设有与输入侧接线、输出侧接线伸出端对应的接线端子及端子盖。

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