CN113903605A - 一种新型旁路开关 - Google Patents

Abstract

本发明属于接触器的技术领域，公开了一种新型旁路开关，其特征在于：包括相互配合的动触头和静触头，所述动触头与旋转平推机构相连，所述旋转平推机构与手柄和触发机构相连，所述触发机构采用杠杆原理，触发旋转平推机构执行合闸操作，所述旋转平推机构用于通过旋转平推动触头向靠近静触头的方向运动，实现合闸操作；通过手动转动手柄，平推动触头向远离静触头的方向运动，实现分闸操作。本发明的旁路开关具有结构简单、装配方便、吸合功率小、使用寿命长、适用范围广等优点。

Description

一种新型旁路开关

技术领域

本发明涉及接触器的技术领域，尤其涉及一种新型旁路开关。

背景技术

在高压电力电子领域，尤其是高压SVG及直流输配电领域，核心功率单元故障在自身核心元件损坏的基础上进一步会导致整体设备的停机，从而导致设备无法实现功能、威胁着上层设备的安全，因此，需要在核心功率单元故障时，借助旁路开关快速闭合，使故障功率单元退出回路，阻止故障进展，并上报故障，设备继续运行，从而大幅提高了整机的可靠性。

目前，旁路开关对电力电子半导体器件进行旁路保护，其主接点与电力电子半导体器件并联连接，正常工作时旁路开关主接点为开路，当电力电子半导体器件故障时，给旁路开关下发合闸控制信号，旁路开关主接点快速闭合，旁路电力电子半导体器件，使系统依然正常运行。

现在市场上用作旁路开关的多为电磁式、永磁真空式等等，相较于电磁式，永磁真空式具有节能、无温升、触头不振颤、寿命长、防电磁干扰能力强等优点；但与此同时，永磁真空式也具有体积大、结构复杂、安装、使用及运输不方便等缺陷。

发明内容

本发明提供了一种新型旁路开关，解决现有旁路开关体积大、结构复杂、安装、使用及运输不方便等问题。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种新型旁路开关，包括相互配合的动触头和静触头，所述动触头与旋转平推机构相连，所述旋转平推机构与手柄和触发机构相连，所述触发机构采用杠杆原理，触发旋转平推机构执行合闸操作，所述旋转平推机构用于通过旋转平推动触头向靠近静触头的方向运动，实现合闸操作；通过手动转动手柄，平推动触头向远离静触头的方向运动，实现分闸操作。这样，通过平推方式控制动触头和静触头之间的合闸和分闸，使其整体为直动式结构，并且采用杠杆原理设计触发机构，即利用较小的驱动力就能够实现机构的动作，从而最大程度地简化整体结构，降低装配难度，缩短生产周期，提升了旁路开关的可靠性，具有结构简单、装配方便、吸合功率小、使用寿命长、适用范围广等优点。

进一步，所述旋转平推机构包括导向杆，所述导向杆的一端与处于压缩状态的弹性储能件连接，另一端与动触头远离静触头的一端能够拆卸地连接，在能够拆卸的连接处横跨套装有复位杠杆，所述复位杠杆与导向杆、动触头均转动连接，其一端通过第一转轴与芯架转动连接，另一端与手柄固定连接，且与触发机构能够拆卸地连接，

所述触发机构与复位杠杆的另一端解除连接，处于压缩状态的弹性储能件平推导向杆连同动触头向靠近静触头的方向运动，同时带动复位杠杆绕第一转轴逆时针转动，实现合闸操作，并提供合闸保持力；

转动手柄，带动复位杠杆绕第一转轴顺时针转动，直至复位杠杆的另一端与触发机构连接，同时带动导向杆连同动触头向远离静触头的方向运动，实现分闸操作。

整个旋转平推机构也采用类杠杆原理，以始终处于压缩状态的弹性储能件产生的弹力作为平推作用力，带动导向杆连同动触头向静触头运动，实现合闸，在此期间，弹性储能件始终处于压缩状态，可以用于提供合闸保持力，保障了静触头和动触头的接触压力，提供了安全可靠的合闸性能，同时利用卡在导向杆、动触头之间的复位杠杆，借助它们之间转动连接，而且复位杠杆的转动中心并不是在导向杆、动触头之间，这样，通过手动转动手柄带动复位杠杆转动的同时，会对导向杆产生推力，促使弹性储能件被压缩进一步进行储能，为下一次快速合闸做准备，直至复位杠杆的另一端与触发机构连接，实现分闸。

进一步，所述复位杠杆包括卡在动触头和导向杆之间的圆形部，所述圆形部与动触头和导向杆的接触面均为圆弧状，其一端与转轴部连接，另一端与转接部连接，其内部设置有供能够拆卸连接处通过的第一通道，所述转轴部设置有供第一转轴通过的第二通道，所述第一通道和第二通道的轴线相互垂直，所述转接部用于与手柄、触发机构连接，

所述新型旁路开关处于分闸状态时，所述圆形部的圆心与第一转轴的轴心处于同一直线上，所述新型旁路开关处于合闸状态时，所述圆形部的圆心处于第一转轴的轴心和动触头之间。

借助第一通道和第二通道的垂直设置以及圆形部，可以非常巧妙地将复位杠杆、动触头、导向杆连接在一起，实现套装连接的同时，在转动复位杠杆时，实现对动触头的平推运动，为后续的分合闸提供保障。

进一步，所述导向杆的另一端沿轴向设置有套管，所述动触头远离静触头的一端设置有连接杆，所述连接杆与套管采用螺纹配合，

所述弹性储能件设置为碟簧，所述导向杆的另一端的端部设置有环状凸起，其表面套装有处于压缩状态的碟簧，所述碟簧的一端卡在环状凸起的一侧，另一端固定设置在芯架上。

进一步，所述碟簧的两端均设置有垫片，其外径大于环状凸起的外径，内径与导向杆的外径配合，在所述环状凸起一侧的上方和下方各设置一个行程开关，所述新型旁路开关处于合闸状态时，所述垫片的边缘与行程开关的触发弹片接触，所述新型旁路开关处于分闸状态时，所述垫片的边缘与行程开关的触发弹片不接触，所述行程开关用于采集合闸完成信号和分闸起始信号。这样，借助行程开关采集合闸完成信号和分闸起始信号，然后反馈给电网控制器，告知旁路开关是否完成旁路功能，以便进行后续控制。

进一步，所述触发机构包括脱扣杠杆，所述脱扣杠杆通过第二转轴与芯架转动连接，其一端与复位杠杆的转接部采用勾搭方式连接，另一端正对触发杆设置，所述触发杆与驱动机构连接，

所述驱动机构用于采用电磁感应原理，带动触发杆向靠近脱扣杠杆的另一端运动，带动脱扣杠杆绕第二转轴逆时针转动，直至脱扣杠杆的一端与复位杠杆的转接部解除勾搭配合，触发旋转平推机构执行合闸操作。

该脱扣杠杆与复位杠杆的具体勾搭配合方式、第二转轴设置为脱扣杠杆的具体位置都可以根据实际情况而定，如倒扣配合的“7”型等等，电磁感应方式可以很好地接收电网控制器的指令，控制触发杆动作，进而触发旋转平推机构执行合闸操作。

进一步，所述复位杠杆的转接部表面设置有与手柄一端配合的凹槽，其内部设置有供脱扣杠杆的一端通过的第三通道，所述脱扣杠杆的一端与第三通道的内壁之间设置有折角状的复位弹片；

手动转动手柄，带动复位杠杆的转接部绕第一转轴顺时针转动，此时第三通道的内壁通过挤压复位弹片，促使脱扣杠杆的一端直向靠近转接部的方向移动，直至两者勾搭配合，同时平推导向杆连同动触头向远离静触头的方向移动，实现分闸操作。

进一步，所述脱扣杠杆一端的端部设置有直角卡口，所述复位杠杆的转接部的端部设置有与直角卡口配合的斜角凸起。

进一步，所述芯架包括第一U形腔，所述第一U形腔的竖板与第二U形腔的两个横板、一个竖板的侧面均连接，在所述第一U形腔的竖板的中心设置有碟簧配合的通孔，所述第二U形腔的腔体用于放置旋转平推机构，所述第一U形腔的腔体用于放置驱动机构；

所述复位杠杆的第二通道的横截面的圆心和圆形部的圆心在同一直线上，所述第一通道和第三通道的轴线相互平行，和第二通道的轴线相互垂直。

利用两个U形腔搭接的芯架，可以把旋转平推机构、驱动机构放置在对应的腔体内，而触发机构与这两个机构都有连接，可以放置在芯架的旁边，而静触头设置旋转平推机构的前面，这样，整个旁路开关的结构非常紧凑，能够最大限度地减少体积，便于实现小型化。

本发明有益的技术效果在于：

1、本发明的旁路开关是为适配所使用高压电力电子领域，特别是无功补偿装置SVG的故障功率单元，其合闸保持力由所设计的压缩状态的碟簧保证，提供了安全可靠的合闸性能。在分闸状态下，碟簧处于预压缩状态，采用一级减力脱扣系统就可以实现以较小的电磁推动力将碟簧预压缩力的释放，无需多级脱扣系统，从而使得旁路开关结构简单、操作可靠、成本低。

2、借助三个U形腔设计，将旋转平推机构和触发机构包裹在内，同时还可以与静触头单元能够拆卸地绝缘装配在一起，使得整体结构缩小，提高了整机功能的可靠性以及使用寿命；

3、利用手柄手动给旁路开关复位，使其回到分闸状态，因此本发明的旁路开关产品可以重复使用。结构设计简洁合理，降低装配难度，缩短生产周期，在提升了旁路开关可靠性的同时，最大限度的降低了成本。

附图说明

图1为本发明的总体的结构示意图；

图2为本发明的内部结构爆炸示意图；

图3为本发明的静触头单元的爆炸示意图；

图4为本发明的静触头单元的轴向剖视结构示意图；

图5为本发明的旋转平推机构和触发机构的爆炸示意图；

图6为本发明的总体结构的轴向剖视结构示意图一；

图7为本发明的总体结构的轴向剖视结构示意图二；

图8为本发明的总动触头、导向杆和复位杠杆的配合结构示意图；

图9为本发明的手柄和复位杠杆的配合结构示意图；

图10为本发明的芯架的结构示意图；

图11为本发明的复位杠杆的结构示意图；

图12为本发明的合闸、分闸和分闸过冲位置的过程示意图；

其中，1-静触头单元、101-第一绝缘板、102-静触头、103-第二绝缘板、104-触头座、105-第三绝缘板、106-螺栓杆、107-绝缘套、108-弹簧触指、109-环状导向件、110-动侧连接铝排、2-机芯总装，201-芯架，2011-第一U形腔，2012-第二U形腔，202-驱动机构，203-脱扣杠杆，204-碟簧，205-动触头，206-第三U形腔，207-导向杆，208-复位杠杆，2081-圆形部、2082-转轴部、2083-转接部、209-垫片、210-第一转轴、211-手柄、212-复位弹片、213-第二转轴、214-触发杆、215-行程开关、216-导向圈。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

如图1、2、6、7所示，本发明提供了一种新型旁路开关，包括嵌套配合的静触头单元1和机芯总装2，该机芯总装2包括芯架201，该芯架201由两个U形腔构成，第一U形腔2011的竖板与第二U形腔2012的两个横板、一个竖板的侧面均连接，从而形成两个腔体，第二U形腔2012的腔体用于放置旋转平推机构，第一U形腔2011的腔体用于放置驱动机构202，由于两个机构都与触发机构的脱扣杠杆203连接，因此，可以将脱扣杠杆203放置在芯架201的侧面，方便连接，同时，在第一U形腔2011中竖板的中心设置有与旋转平推机构中的碟簧204配合的通孔，并且将包含导电连接铝排的静触头单元1设置在旋转平推机构的前面，这样，整个旁路开关的结构非常紧凑，能够最大限度地减少体积，便于实现小型化。

具体地，如图3-4所示，该静触头单元1包括依次连接的第一绝缘板101、静触头102、第二绝缘板103、触头座104、第三绝缘板105，它们通过多个螺栓杆106串联在一起，在各个螺栓杆106的外侧均套装有绝缘套107，在第三绝缘板105、触头座104、第二绝缘板103的中心均设置有供动触头205通过的通孔，在触头座104的通孔的内壁上设置有弹簧触指108、环状导向件109配合的凹槽，在触头座104上设置有动侧连接铝排110，方便动侧连接铝排110的电流传递到动触头上，在静触头102上设置有静侧连接铝排。这样，分合闸时，动触头205在触发机构、旋转平推机构的带动下，依次穿过第三绝缘板105、触头座104、第二绝缘板103内部的通孔与静触头102配合，可以在静触头102的对应位置设置与动触头205配合的凸起，提高接触效率，然后借助连接在静触头102、触头座104上的静侧连接铝排、动侧连接铝110排就可以实现对应线路的闭合，从而将故障功率单元从线路中切除，起到旁路作用。

为了实现整体结构的小型化，我们设计一个与第一U形腔2011配合的第三U形腔206，将其两个横板卡在第一U形腔2011的两个横板上，在其竖板上设置与螺母配合的多个通孔，借助螺母和螺栓的配合，将静触头单元1、机芯总装2能够拆卸地组合安装在一起，形成一个更加紧凑的结构，还可以很好地保护内部器件，同时将静触头单元1和机芯总装2设置成两个独立配合的部分，两者绝缘隔离开，使得要生产系列产品，只要更换不同通流大小的动静触头、弹簧触指、导电排即可，并且旋转平推机构中导向件和动触头的两端分别与芯架内部的通孔、静触头单元的通孔配合，其内部均设置有导向部件，采用前后双道导向设计，既保证了导向的可靠性，同时降低了对生产装配和产品调试的要求，提高了生产效率。

如图5、8-11所示，该旋转平推机构包括导向杆207，该导向杆207的一端与处于压缩状态的碟簧204连接，另一端与动触头205远离静触头102的一端能够拆卸地连接，在能够拆卸的连接处横跨套装有复位杠杆208，如在导向杆207的另一端沿轴向设置套管，该动触头205远离静触头102的一端设置连接杆，该连接杆与套管采用螺纹配合，以便为复位杠杆208留下安装空间；在导向杆207一端的端部设置有环状凸起，用于抵住碟簧204的一端，该碟簧204内径与导向杆207的外径配合，且通过导向圈216将其套装在导向杆207上，两端均设置有垫片209，其中一端固定设置在第一U形腔2011竖板的通孔内部，另一端抵在环状凸起上，这样，碟簧204被卡在第一U形腔2011的竖板和导向杆207的环状凸起之间，而第一U形腔2011的竖板位置是固定不变的，碟簧204所处的位置空间就随着导向杆207的移动而改变。

该复位杠杆208包括卡在动触头205和导向杆207之间的圆形部2081，该圆形部2081与动触头205和导向杆207的接触面均为圆弧状，方便三者之间的转动连接，在该圆形部2081的内部设置有供能够拆卸连接处通过的第一通道，方便套装，其一端与转轴部2082连接，该转轴部2082设置有供第一转轴210通过的第二通道，该第一通道和第二通道的轴线相互垂直，该圆形部2081的另一端与转接部2083连接，用于与手柄211固定连接，且与触发机构能够拆卸地连接如勾搭配合方式连接，即在该转接部2083的表面设置有与手柄211一端配合的凹槽，其内部设置有供触发机构的脱扣杠杆203的一端通过的第三通道，这样，在脱扣杠杆203一端的端部设置直角卡口，复位杠杆208的转接部2083的端部设置与直角卡口配合的斜角凸起就可以完成勾搭配合式的能够拆卸的连接，同时，该脱扣杠杆203的一端与第三通道的内壁之间还设置有折角状的复位弹片212。

该触发机构包括脱扣杠杆203，该脱扣杠杆203通过第二转轴213与芯架201转动连接，其一端与复位杠杆208的转接部2083采用勾搭方式连接，另一端正对触发杆214设置，该触发杆214与驱动机构202连接，该驱动机构202用于采用电磁感应原理，带动触发杆214向靠近脱扣杠杆203的另一端运动，带动脱扣杠杆203绕第二转轴213逆时针转动，直至脱扣杠杆203的一端与复位杠杆208的转接部2083解除勾搭配合，触发旋转平推机构执行合闸操作。

这样，执行合闸操作时，如图12(b)所示，该触发机构中脱扣杠杆203的一端与复位杠杆208的转接部解除勾搭配合，处于压缩状态的碟簧204被释放，平推导向杆207连同动触头205向靠近静触头102的方向运动，同时导向杆207推动与之转动连接的复位杠杆208绕第一转轴210逆时针转动，实现合闸操作即依次穿过第三绝缘板105、触头座104、第二绝缘板103内部的通孔与静触头102接触，而此时碟簧204依然处于压缩状态即合闸状态的最小压缩量，便于提供合闸保持力，提供了安全可靠的合闸性能；

为了提供分合闸反馈信号，我们可以在第二U形腔2012的两个横板上各设置一个与行程开关215配合的开口，用于装载行程开关，该行程开关215设置在导向杆207的一端的上方和下方，由于碟簧204被卡在第一U形腔2011的竖板和导向杆207的环状凸起之间，而第一U形腔2011的竖板位置是固定不变的，碟簧204所处的位置空间就随着导向杆207的移动而改变，并且碟簧204的外径大于环状凸起的外径，合闸时，压缩状态的碟簧204被释放，逐渐伸长直至完成合闸，此时碟簧204端部的垫片正好接触行程开关215的触发弹片，完成合闸信号采集，同时，在分闸时，导向杆207在旋转平推机构的带动下，压缩碟簧204，使得碟簧204端部的垫片逐渐脱离与行程开关215的触发弹片的接触，即可完成分闸信号的采集，便于反馈给电网控制器，告知旁路开关是否完成旁路功能，以便进行后续控制。

执行分闸操作时，如图12(a)所示，转动手柄211，带动复位杠杆208绕第一转轴210顺时针转动，此时第三通道的内壁通过挤压复位弹片212，促使脱扣杠杆203的一端直向靠近转接部的方向移动，直至两者勾搭配合，同时转动的复位杠杆208带动导向杆连同动触头205向远离静触头102的方向运动，此时碟簧204被逐渐压缩直至达到分闸状态的最大压缩量，实现分闸操作。

在进行手动分闸时，由于操作者的力量控制不准确，有时会出现过转的现象即动触头205已经过了分闸位置即分闸过冲位置，如图12(c)所示，此时复位杠杆208被过度转动，碟簧204也会被进一步压缩，超过分闸状态设定的最大压缩量，同时脱扣杠杆203的一端会超过复位杠杆208的转接部，两者之间复位弹片212也会被过度压缩，然后操作者就会松开手柄211，这样，施加的外力一旦消失，过度压缩的碟簧204和复位弹片212会被释放，推动复位杠杆208、脱扣杠杆203向反向运动，直至两者之间勾搭配合在一起，此时碟簧204回复到分闸状态设定的最大压缩量，从而达到最终的稳定状态。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种新型旁路开关，其特征在于：包括相互配合的动触头和静触头，所述动触头与旋转平推机构相连，所述旋转平推机构与手柄和触发机构相连，所述触发机构采用杠杆原理，触发旋转平推机构执行合闸操作，所述旋转平推机构用于通过旋转平推动触头向靠近静触头的方向运动，实现合闸操作；通过手动转动手柄，平推动触头向远离静触头的方向运动，实现分闸操作。

2.根据权利要求1所述的新型旁路开关，其特征在于：所述旋转平推机构包括导向杆，所述导向杆的一端与处于压缩状态的弹性储能件连接，另一端与动触头远离静触头的一端能够拆卸地连接，在能够拆卸的连接处横跨套装有复位杠杆，所述复位杠杆与导向杆、动触头均转动连接，其一端通过第一转轴与芯架转动连接，另一端与手柄固定连接，且与触发机构能够拆卸地连接，

所述触发机构与复位杠杆的另一端解除连接，处于压缩状态的弹性储能件平推导向杆连同动触头向靠近静触头的方向运动，同时带动复位杠杆绕第一转轴逆时针转动，实现合闸操作，并提供合闸保持力；

转动手柄，带动复位杠杆绕第一转轴顺时针转动，直至复位杠杆的另一端与触发机构连接，同时带动导向杆连同动触头向远离静触头的方向运动，实现分闸操作。

3.根据权利要求2所述的新型旁路开关，其特征在于：所述复位杠杆包括卡在动触头和导向杆之间的圆形部，所述圆形部与动触头和导向杆的接触面均为圆弧状，其一端与转轴部连接，另一端与转接部连接，其内部设置有供能够拆卸连接处通过的第一通道，所述转轴部设置有供第一转轴通过的第二通道，所述第一通道和第二通道的轴线相互垂直，所述转接部用于与手柄、触发机构连接，

所述新型旁路开关处于分闸状态时，所述圆形部的圆心与第一转轴的轴心处于同一直线上，所述新型旁路开关处于合闸状态时，所述圆形部的圆心处于第一转轴的轴心和动触头之间。

4.根据权利要求2所述的新型旁路开关，其特征在于：所述导向杆的另一端沿轴向设置有套管，所述动触头远离静触头的一端设置有连接杆，所述连接杆与套管采用螺纹配合，

所述弹性储能件设置为碟簧，所述导向杆另一端的端部设置有环状凸起，其表面套装有处于压缩状态的碟簧，所述碟簧的一端卡在环状凸起的一侧，另一端固定设置在芯架上。

5.根据权利要求4所述的新型旁路开关，其特征在于：所述碟簧的两端均设置有垫片，其外径大于环状凸起的外径，内径与导向杆的外径配合，在所述环状凸起一侧的上方和下方各设置一个行程开关，所述新型旁路开关处于合闸状态时，所述垫片的边缘与行程开关的触发弹片接触，所述新型旁路开关处于分闸状态时，所述垫片的边缘与行程开关的触发弹片不接触，所述行程开关用于采集合闸完成信号和分闸起始信号。

6.根据权利要求3所述的新型旁路开关，其特征在于：所述触发机构包括脱扣杠杆，所述脱扣杠杆通过第二转轴与芯架转动连接，其一端与复位杠杆的转接部采用勾搭方式连接，另一端正对触发杆设置，所述触发杆与驱动机构连接，

所述驱动机构用于采用电磁感应原理，带动触发杆向靠近脱扣杠杆的另一端运动，带动脱扣杠杆绕第二转轴逆时针转动，直至脱扣杠杆的一端与复位杠杆的转接部解除勾搭配合，触发旋转平推机构执行合闸操作。

7.根据权利要求6所述的新型旁路开关，其特征在于：所述复位杠杆的转接部表面设置有与手柄一端配合的凹槽，其内部设置有供脱扣杠杆的一端通过的第三通道，所述脱扣杠杆的一端与第三通道的内壁之间设置有折角状的复位弹片；

手动转动手柄，带动复位杠杆的转接部绕第一转轴顺时针转动，此时第三通道的内壁通过挤压复位弹片，促使脱扣杠杆的一端直向靠近转接部的方向移动，直至两者勾搭配合，同时平推导向杆连同动触头向远离静触头的方向移动，实现分闸操作。

8.根据权利要求7所述的新型旁路开关，其特征在于：所述脱扣杠杆一端的端部设置有直角卡口，所述复位杠杆的转接部的端部设置有与直角卡口配合的斜角凸起。

9.根据权利要求7所述的新型旁路开关，其特征在于：所述芯架包括第一U形腔，所述第一U形腔的竖板与第二U形腔的两个横板、一个竖板的侧面均连接，在所述第一U形腔的竖板的中心设置有碟簧配合的通孔，所述第二U形腔的腔体用于放置旋转平推机构，所述第一U形腔的腔体用于放置驱动机构；

所述复位杠杆的第二通道的横截面的圆心和圆形部的圆心在同一直线上，所述第一通道和第三通道的轴线相互平行，和第二通道的轴线相互垂直。

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