CN114093732A - 开关、功率变换装置和供电系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种开关、功率变换装置和供电系统，供电系统包括控制单元、开关、直流源和功率变化单元，开关电连接在直流源和功率变化单元之间，控制单元用于在直流源或功率变化单元故障时发送分闸信号至开关，开关包括沿第一方向层叠设置的触头组件、自由脱扣结构和旋钮，自由脱扣结构的脱扣器用于接收分闸信号后与跳扣件脱扣，跳扣件带动连杆结构移动，以使动触头和静触头分离。本申请提供的开关在电路故障时无需手动操作，供电系统能够自动驱动开关分闸。

Description

开关、功率变换装置和供电系统

技术领域

本申请涉及供电系统技术领域，特别涉及供电系统中的开关、功率变换装置和供电系统。

背景技术

供电系统中广泛使用开关，通过控制开关的分合闸，实现电路的通断。随着供电系统的功能越来越多，安全性需求也越来越高，在使用过程中，经常出现紧急情况需要切断电路的情况，例如电路故障的情况，需要手动操作开关断电。若无法及时操作开关进行断电，则会带来安全隐患。因此，设计一种具有自由脱扣功能的开关，电路故障时，无需手动操作，系统能够自动驱动开关分闸的方案，为业界研发的方向。

发明内容

本申请实施例提供一种开关、功率变换装置和供电系统，电路故障时，无需手动操作，系统能够自动驱动开关分闸。

第一方面，本申请实施例提供了一种供电系统，包括控制单元、开关、直流源和功率变化单元，所述开关电连接在直流源和功率变化单元之间，所述控制单元用于在所述直流源或功率变化单元故障时发送分闸信号至所述开关，直流源可以是光伏组件、或光伏组串、或光伏组件和光伏组串的串并联电路，直流源也可以是一种功率变换单元。功率变换单元可以为DC/DC变换器、或DC/AC变换器。所述开关包括沿第一方向依次层叠设置的触头组件、自由脱扣结构和旋钮。触头组件包括固定部和活动部，所述活动部转动连接至所述固定部，所述固定部设有静触头，所述活动部设有动触头，所述活动部具有一个中心轴，所述中心轴沿第一方向延伸，所述活动部能够以所述中心轴为中心转动，以使所述动触头和所述静触头合闸或分闸；旋钮用于驱动所述动触头和所述静触头合闸或分闸；自由脱扣结构包括脱扣器和传动结构，所述传动结构包括连杆结构和跳扣件，所述连杆结构连接在所述跳扣件和所述活动部之间，所述跳扣件与所述脱扣器配合，所述脱扣器用于接收所述分闸信号，以实现所述脱扣器和所述跳扣件脱扣，通过所述跳扣件带动所述连杆结构移动，以使所述动触头与所述静触头分离。

本申请实施方式提供的供电系统，在电路故障的情况下，由于开关内设置了自由脱扣结构，能够实现自由脱扣，即能实现动触头和静触头之间的自动分闸的功能，使得供电系统安全性得到保障。由于本申请提供的供电系统中的开关通过脱扣器和跳扣件配合实现自由脱扣功能，脱扣器和动触头之间的连动路径为：跳扣件带动连杆结构运动，连杆结构带动动触头运动，旋钮完全可以不参与这部分的连动路径。因此，开关在脱扣的过程，旋钮即使被卡住，也不会影响连杆结构的移动，因此，本申请实施方式能够实现在旋钮被卡住或被挡住的情况下，仍然能够完成开关在故障状态下的自动断路。

一种可能的实现方式中，所述旋钮用于带动连杆结构移动，以实现带动所述跳扣件移动至与所述脱扣器再扣。本方案通过旋转旋钮的方式，实现自由脱扣后的再扣动作，旋钮不仅用于手动分合闸，还能用于再扣过程，在开关内无需要设置其它的驱动结构带动跳扣件和脱扣器再扣，有利于开关结构紧凑，和小型化的体积。其它实施方式中，也可以设置自动控制装置实现再扣，例如，设置合闸用的电磁铁带动传动结构移动，使得跳扣件和脱扣器扣合。

一种可能的实现方式中，所述自由脱扣结构包括触头转轴和旋钮转轴，所述触头转轴固定连接至所述活动部的所述中心轴位置，所述连杆结构的一端与所述触头转轴固定连接，所述旋钮转轴与所述旋钮固定连接，所述触头转轴和所述旋钮转轴的轴向延伸方向均为所述第一方向。

本方案通过限定触头转轴和旋钮转轴的延伸方向是相同的，通过旋转旋钮带动触头转轴转动，旋钮的转动方向和触头转轴的转动方向可以设计为相同的，由于动触头在装置内部，无法肉眼观察，本申请能够在操作旋钮转轴的过程中，通过旋钮可以直观地了解动触头的转动方向，可以为使用都带来较佳的体验感。而且，旋钮和动触头之间通过连杆结构实现力的传递，结构简洁巧妙，易于维护。

一种可能的实现方式中，所述自由脱扣结构包括固定架和触头转轴，所述固定架上设有跳闸限位结构，所述触头转轴转动连接至所述固定架，所述触头转轴固定连接至所述活动部的所述中心轴位置，所述连杆结构的一端与所述触头转轴固定连接，所述触头转轴的外围突设限位块，在所述脱扣器带动所述动触头和所述静触头分离的过程中，所述限位块抵持所述跳闸限位结构，以限制所述触头转轴的转轴，以使在再扣过程中所述动触头处于静止状态。

本方案通过跳闸限位结构和限位块的配合，限定在自由脱扣的过程中动触头的最大行程，若没有跳闸限位结构，动触头在自由脱扣过程中的移动行程会更大，这样，在再扣的过程中，动触头会移动，出现点头现象，如果在自由脱扣的过程不限制动触的最大行程，在再扣的过程中，动触头的点头现象，容易产生电弧，对供电系统形成安全隐患。本方案由于限定了动触头的最大的行程，能够避免再扣过程中动触头移动产生的电弧，能保证供电系统的安全。一种具体的实施方式中，触头单元中，静触头的数量为两个，两个静触头中心对称分布在动触头外围，动触头旋转的角度为90度为动触头在分闸状态的最佳位置，因此，在跳闸位置，将动触头的位置设计为旋转90度的位置，此状态下，动触头距离静触头最远。

一种可能的实现方式中，所述动触头在垂直于所述中心轴的平面上以所述中心轴为中心旋转，所述动触头的旋转角度为大于等于50度。本实施方式能够将动触头的旋转角度限制在大于等于50度的范围，使得动触头的旋转角度设计为较大，容易灭弧，保证供电系统的安全性。一种具体的实现方式中，动触头旋转的角度为度，对于每一个触头单元而言，动触头外围的静触头的数量为两个，且环绕活动部的中心轴180度分布在同一圆周上，动触头旋转90度为最合适的位置，此位置距离两个静触头等距离或等角度。

一种具体的实现方式中，在手动分合闸的过程中，旋钮的旋转角度和动触头的旋转角度一致。可以提供较好的客户体验感。

一种可能的实现方式中，所述自由脱扣结构包括传动件和弹性件，所述弹性件弹性连接在所述连杆结构和所述传动件之间，所述传动件与所述旋钮连接，以使通过旋转所述旋钮带动所述传动件摆动的过程，能够实现所述开关的手动分合闸。

一种可能的实现方式中，所述开关在手动分合闸的过程中，所述旋钮的旋转角度为大于等于50度。本方案的好处在于：旋钮旋转的角度较大，容易识别具体的开合闸位置及跳闸位置。一种具体实施方式中，旋钮的旋转角度为90度，90度的旋转角度符合常规操作习惯，能够提供使用者良好的体验。

一种可能的实现方式中，所述自由脱扣结构包括相互固定连接的固定架和安装板，所述固定架沿所述第一方向层叠设置在所述触头组件和所述安装板之间，所述传动件与所述固定架转动连接至传动转轴位置处，所述旋钮与所述安装板转动连接，所述自由脱扣结构还包括连接单元，所述连接单元与所述旋钮固定连接，所述连接单元与所述传动件配合以使得在所述旋钮转动的过程中，所述连接单元能够带动所述传动件以所述传动转轴为中心摆动。本方案通过设置连接单元在旋钮转轴和传动件之间，能够实现增加旋钮的旋转角度，具体而言，连接单元可以调节力矩，本方案也可以获得较大的分闸力。

一种可能的实现方式中，所述固定架围设形成收容空间，所述连杆结构、所述跳扣件和至少部分所述弹性件位于所述收容空间内，所述传动件包括摆臂和连接臂，部分所述摆臂沿所述第一方向层叠设置在所述固定架和所述安装板之间，所述摆臂与所述连接单元配合以使所述连接单元能够带动所述传动件移动，所述连接臂相对所述摆臂弯折，所述连接臂位于所述固定架的一侧边，至少部分所述连接臂部正对所述收容空间，所述弹性件的一端固定连接至所述连接臂，所述弹性件的另一端伸入所述收容空间且连接至所述连杆结构。本方案限定一种具体的传动结构，限定连杆结构和跳扣件及传动件之间的连接关系，此方案具有结构紧凑，体积小的优势。

一种可能的实现方式中，所述摆臂设有用于容纳部分所述连接单元的配合空间，部分所述连接单元位于所述配合空间内且能够在所述配合空间内活动，通过所述连接单元抵持所述配合空间的内表面，实现所述连接单元带动所述传动件移动。本申请通过连接单元的配合部能够在配合空间中的活动的设计，降低了设计难度及精度的要求，降低了组装精度的要求，可以节约制作成本。

一种具体的实施方式中，拨片包括主体部和配合部，配合部转动连接至主体部，配合部伸入配合空间的部分的外表面可以为圆柱面或圆弧面。配合部和主体部之间的转动连接结构有利于在旋转旋钮转轴带动连接单元的配合部在配合空间活动的过程更加顺畅，不会出现卡死状况。

一种可能的实现方式中，所述摆臂包括板状主体和突设于所述板状主体的表面的一对限位块，所述一对限位块之间的区域为所述配合空间。本方案有利于保证传动件的强度，传动件强度较大的情况下，不容易产生形变，更容易保证调节动触头移动的精度，有利于保证开关的使用寿命，提升开关的精确度。

一种可能的实现方式中，所述摆臂设有滑槽，此滑槽内的区域为所述配合空间。本方案通过在摆臂上设置滑槽，有利于开关整体体现的轻薄化的设计。

一种可能的实现方式中，所述连动装置包括主体部和配合部，所述主体部为一体式结构，所述主体部的一端固定连接至所述旋钮，所述主体部的另一端连接所述配合部，所述配合部位于所述配合空间内，通过所述配合部和所述配合空间的内表面抵持，实现所述连接单元带动所述传动件移动。

一种可能的实现方式中，所述连动装置包括主体部和配合部，所述主体部包括主动齿轮和传动齿轮，所述主动齿轮固定连接至所述旋钮，所述传动齿轮转动连接至所述安装板且与所述主动齿轮啮合，所述传动齿轮的外围包括传动臂，所述传动臂连接至所述配合部，所述配合部位于所述配合空间内，通过所述配合部和所述配合空间的内表面抵持，实现所述连接单元带动所述传动件移动。

一种可能的实现方式中，所述配合部转动连接至所述主体部。

一种可能的实现方式中，当所述开关处于手动合闸状态时，所述旋钮位于第一位置，当所述开关处于手动分闸状态时，所述旋钮位于第二位置；所述脱扣器带动所述动触头和所述静触头分离的状态下，所述开关处于跳闸状态，所述旋钮位于第三位置，所述第三位置在所述第一位置和所述第二位置之间。第一位置和第二位置之间的夹角为90度，本方案提供较好的用户体验。具体而言，旋钮的手柄的外表面可以设类似箭头的标识，通过箭头与第一位置、第二位置、第三位置之间的对应指示关系来指示开关的具体的状态。

一种可能的实现方式中，所述连杆结构包括上连杆、下连杆和主轴，所述上连杆的一端与所述跳扣件转动连接，所述上连杆的另一端和所述下连杆的一端之间通过第一转轴转动连接，所述下连杆的另一端转动连接至所述主轴的一端，所述主轴的另一端固定连接至所述动触头，所述弹性件的一端固定连接在所述第一转轴位置，所述跳扣件的边缘位置形成凹槽，所述开关在手动分合闸状态之间切换的过程中，所述第一转轴在所述凹槽内移动，通过所述第一转轴和所述凹槽的内壁的接触限制所述连杆结构的移动，实现将所述动触头限位在所述手动分闸状态。本方案通过去除材料的方式在跳扣件上制作限位结构，即通过设置凹槽的方式，通过第一转轴和凹槽内壁的配合将开关限位在手动分闸位置，有利于开关轻薄化的设计。

一种可能的实现方式中，所述自由脱扣结构包括固定架，所述固定架上设有合闸限位结构，当所述开关处于手动合闸状态时，所述上连杆与所述合闸限位结构接触，通过所述合闸限位结构限制所述连杆结构的移动，实现将所述动触头限位在所述手动合闸状态。本方案将合闸限位结构固定在固定架上，能够实现在较小的尺寸下，设计开关手动分闸和手动合闸的位置，能够兼顾开关的尺寸和手动分闸和手动合闸之间较大的行程，可以得到较大的旋钮的旋转角度，同时可以保证自由脱扣结构具有较小的尺寸。

一种可能的实现方式中，所述跳扣件通过跳扣转轴转动连接至所述固定架，所述合闸限位结构位于所述跳扣转轴上。本方案将合闸限位结构设计在跳扣转轴上，无需在跳扣转轴之外，再增设合闸限位结构，不但能够节约空间，还有利于开关的结构简洁巧妙。

一种可能的实现方式中，所述跳扣件包括卡扣结构，所述卡扣结构用于与所述脱扣器扣合，所述跳扣件与所述连杆结构之间通过第二转轴转动连接，所述第二转轴的中心、所述跳扣转轴的中心和所述卡扣结构上的任意一点构成锐角三角形。本方案通过所述第二转轴的中心、所述跳扣转轴的中心和所述卡扣结构上的任意一点构成锐角三角形的设计，使得跳扣件尺寸能够被控制在较小的面积内，容易获得较小尺寸的自由脱扣结构，节约开关在功率变换装置中电路板上所占的面积。

一种可能的实现方式中，所述连杆结构包括上连杆、下连杆和主轴，所述上连杆的一端与所述跳扣件转动连接，所述上连杆的另一端和所述下连杆的一端之间通过第一转轴转动连接，所述下连杆的另一端转动连接至所述主轴的一端，所述主轴的另一端固定连接至所述动触头，所述弹性件的一端固定连接在所述第一转轴位置，所述开关处于手动合闸状态下，所述下连杆与所述上连杆之间的夹角大于等于170度且小于180度。

本申请限制上连杆和下连杆之间的夹角范围的好处在于能够实现快速分闸。在手动合闸状态下，连杆结构能够快速驱动动触头移动，上连杆和下连杆的之间夹角越接近度，驱动动触头和静触头分闸的速度越快。本申请考虑到设计误差、制作工艺的公差、组装过程的误差等因素，将上连杆和下连杆之间的夹角范围设置在170度-178度之间。一种实施方式中，上连杆和下连杆之间的夹角范围为：175度-178度，可以提升开关的分闸功能。

一种可能的实现方式中，所述动触头和所述静触头接触时，所述动触头和所述静触头之间具有夹持力，所述夹持力的方向为所述第一方向，所述动触头与所述静触头分离时，所述动触头移动的方向垂直于所述第一方向，所述连杆结构包括上连杆、下连杆和主轴，所述上连杆的一端与所述跳扣件转动连接，所述上连杆的另一端和所述下连杆的一端之间通过第一转轴转动连接，所述下连杆的另一端转动连接至所述主轴的一端，所述主轴的另一端固定连接至所述动触头，所述弹性件的一端固定连接在所述第一转轴位置，所述开关在手动分闸状态下，所述弹性件的弹力方向和所述上连杆之间的夹角大于等于30度且小于等于45度。

弹性件的弹力方向指的是弹性件的两端之间的连线的方向，上连杆的延伸方向为上连杆与跳扣件之间的转轴的中心位置与下连杆与下连杆之间的转轴的中心位置之间的连线方向。本申请实施方式，通过限定手动分闸状态下所述弹性件的弹力方向和所述上连杆之间的夹角范围，能够实现较大的分闸力，弹性件和上连杆之间的夹角越大，分闸力越大，但为了兼顾开关在合闸及跳扣过程，亦能提供动触头较合适的驱动力，可以限定所述弹性件的弹力方向和所述上连杆之间的夹角大于等于35度且小于等于40度。

第二方面，本申请实施例提供一种开关，开关包括触头组件、旋钮和自由脱扣结构，触头组件包括固定部和活动部，所述固定部设置在所述活动部的外围，所述固定部设有静触头，所述活动部设有动触头，所述活动部具有一个中心轴，所述中心轴沿第一方向延伸，所述活动部能够以所述中心轴为中心转动；旋钮用于驱动所述动触头和所述静触头合闸或分闸；自由脱扣结构沿所述第一方向层叠设置在所述旋钮和所述触头组件之间，所述自由脱扣结构包括脱扣器和传动结构，所述传动结构包括连杆结构和跳扣件，所述连杆结构连接在所述跳扣件和所述活动部之间，所述跳扣件与所述脱扣器配合，所述脱扣器用于接收供电系统中的控制单元所发送的分闸信号，以实现所述脱扣器和所述跳扣件脱扣，通过所述跳扣件带动所述连杆结构移动，以使所述动触头与所述静触头分离。

第二方面所述的开关的具体的实施方式可以与第一方面所述的供电系统中的开关的具体实施方式相同，不再赘述。

第三方面，本申请实施例提供一种功率变换装置，包括外壳和第二方面任一项所述的开关，所述开关的所述旋钮位于所述外壳的外侧，所述开关的所述触头组件和所述自由脱扣结构位于所述外壳内部。

一种可能的实现方式中，功率变换装置为逆变器。

一种可能的实现方式中，功率变换装置内设电路板，外壳围设收容空间，电路板设置在收容空间中，开关的触头组件和自由脱扣结构位于收容空间内且电连接至电路板，旋钮位于外壳的外表面的一侧。电路板上设控制单元，控制单元与自由脱扣结构电连接，控制单元用于发送分闸信号给自由脱扣结构，使得自由脱扣结构能够带动触头组件进行分闸。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。

图1是本申请一种实施方式提供的供电系统的示意图；

图2是本申请一种实施方式提供的功率变换装置的示意图；

图3是本申请一种实施方式提供的开关的示意图；

图4是本申请一种实施方式提供的开关的爆炸图；

图5是本申请一种实施方式提供的开关的旋钮的示意图；

图6是本申请一种实施方式提供的开关的旋钮和功率变换装置的外壳外表面的示意图；

图7是本申请一种实施方式提供的开关的触头组件的示意图；

图8是本申请一种实施方式提供的开关的触头组件中的一个触头单元的爆炸图；

图9是本申请一种实施方式提供的开关的触头组件的剖面示意图；

图10是本申请一种实施方式提供的开关的触头组件中的动触头和静触头在合闸状态下的局部剖面示意图；

图11是本申请一种实施方式提供的开关的触头组件中的动触头和静触头在分闸状态下的局部剖面示意图；

图12是本申请一种实施方式提供的开关的自由脱扣结构的示意图；

图13是本申请一种实施方式提供的开关的自由脱扣结构的另一个方向的示意图；

图14是本申请一种实施方式提供的开关的自由脱扣结构的连动结构的示意图；

图15是图14的一个方向的爆炸图；

图16是图14的另一个方向的爆炸图；

图17是本申请一种实施方式提供的开关的自由脱扣结构的连动结构中的传动件和旋钮转轴之间的连接结构的示意图；

图18是图17的另一个方向的示意图；

图19是图17的平面视图；

图20是本申请一种实施方式提供的开关的自由脱扣结构的连动结构中的传动件和旋钮转轴之间的连接结构的部分剖面图；

图21A是本申请一种实施方式提供的开关的自由脱扣结构的连动结构中的传动件和旋钮转轴之间的连接结构的示意图；

图21B是本申请一种实施方式提供的开关的自由脱扣结构的连动结构中的传动件和旋钮转轴之间的连接结构示意图；

图21C是图21B所示的实施方式中，从安装板的另一面观察的示意图；

图22是本申请一种实施方式提供的开关的自由脱扣结构的连动结构中的传动件和脱扣器连接在固定架上的示意图；

图23是图22另一个方向的示意图；

图24是本申请一种实施方式提供的开关的自由脱扣结构的连动结构中的固定架中安装了跳扣件和连杆结构的示意图；

图25是图24的一个方向的立体爆炸图；

图26是图24的另一个方向的立体爆炸图；

图27是本申请一种实施方式提供的开关的自由脱扣结构的跳扣件和连杆结构组装在一起的示意图；

图28是图27另一个方向的示意图；

图29是本申请一种实施方式提供的开关的自由脱扣结构的跳扣件和连杆结构的立体爆炸图；

图30是图29的另一个方向的立体爆炸图；

图31是本申请一种实施方式提供的开关的自由脱扣结构的连动结构部分示意图，主要表示弹性件的连接结构；

图32是本申请一种实施方式提供的开关的自由脱扣结构的连动结构部分示意图，主要表示跳扣件、连杆结构的结构；

图33是本申请一种实施方式提供的开关的自由脱扣结构在手动分闸状态的示意图；

图34是本申请一种实施方式提供的开关的自由脱扣结构在手动合闸状态的示意图；

图35是本申请一种实施方式提供的开关的自由脱扣结构在自由脱扣(即故障跳闸)状态的示意图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。

参阅图1，本申请具体实施方式提供一种供电系统及应用在供电系统中的开关。供电系统包括控制单元、开关、直流源和功率变化单元，所述开关电连接在直流源和功率变化单元之间，所述控制单元用于在所述直流源或功率变化单元故障时发送分闸信号至所述开关。直流源可以是光伏组件、或光伏组串、或光伏组件和光伏组串的串并联电路，直流源也可以是一种功率变换单元。功率变换单元可以为DC/DC变换器、或DC/AC变换器。直流源和功率变换单元均可视为供电电路，当供电电路出现故障时，例如，如果直流源或功率变换单元出现故障，控制单元侦测到此故障的发生，控制单元能够发送分闸信号至开关，此分闸信号用于触发(即驱动)开关分闸，断开电路。

一种实施方式中，控制单元可以为单独的控制器，此控制器独立于直流源和功率变换单元设置在供电系统中，通过信号线电连接至功率变换单元、直流源和开关。一种实施方式中，功率变换单元可以为独立的功率变换装置，例如，逆变器。一种实施方式中，控制单元也可以集成在其它的功能装置中，例如，控制单元可以集成在逆变器中，可以为逆变器中的主板上的控制电路或控制芯片，这样，功率变换装置作为一个独立的装置，使用在任意的场景中都可以具备自由脱扣的功能，即电路故障的情况自动跳闸。

本申请提供的开关可以为独立的开关器件设置在供电系统中，开关也可以设置在供电系统中的功能装置上，例如，一种实施方式中，开关设置在功率变换装置上。如图2所示，功率变换装置100包括外壳1、开关2和电路板3，外壳1围设收容空间11，电路板3设置在收容空间11中，开关2包括旋钮21、自由脱扣结构22和触头组件23，其中触头组件23和自由脱扣结构22位于收容空间内且电连接至电路板3，旋钮21位于外壳1的外表面的一侧。一种实施方式中，电路板3上设控制单元31，控制单元31与自由脱扣结构22电连接，控制单元31用于发送分闸信号给自由脱扣结构22，使得自由脱扣结构22能够带动触头234组件23进行分闸。

图3为本申请一种实施方式提供的开关2的立体示意图，图4为本申请一种实施方式提供的开关2的爆炸图。参阅图3和图4，开关2包括旋钮21、自由脱扣结构22和触头组件23。自由脱扣结构22沿第一方向A层叠设置在旋钮21和触头组件23之间。自由脱扣结构22包括罩体4和收容在罩体4内的连动装置5，罩体4包括上盖41和下盖42，上盖41和下盖42相互扣合且共同包围连动装置5，连动装置5包括旋钮转轴S1和触头转轴S2，旋钮转轴从上盖41伸出罩体4，旋钮转轴S1用于固定连接旋钮21，旋钮转轴S1能够相对罩体4转动，旋钮转轴S1的轴向延伸方向为第一方向A。触头转轴S2从下盖42伸出罩体4，触头转轴S2用于固定连接触头组件23，触头转轴S2的转动中心的延伸方向为第一方向A。结合参阅图2和图4，开关2组装在功率变换装置100的外壳1中的状态下，自由脱扣结构22和触头组件23收容在外壳1内，自由脱扣结构22背离触头组件23的表面与外壳1的内表面之间可以接触。外壳1上设有通孔，自由脱扣结构22上的旋钮转轴S1伸出此通孔，旋钮21从外壳1的外表面的一侧安装至旋钮转轴S1上。

本申请具体实施方式中限定触头转轴S2和旋钮转轴S1的延伸方向是相同的，通过旋转旋钮带动触头转轴转动，旋钮的转动方向和触头转轴的转动方向可以设计为相同的，由于动触头在装置内部，无法肉眼观察，本申请能够在操作旋钮转轴的过程中，通过旋钮可以直观地了解动触头的转动方向，可以为使用都带来较佳的体验感。而且，旋钮和动触头之间通过连杆结构实现力的传递，结构简洁巧妙，易于维护。

结合参阅图3和图5，一种实施方式中，旋钮21包括手柄211和座体212，所述座体212用于连接自由脱扣结构22和旋钮转轴S1，手柄211连接至座体212背离自由脱扣结构22的罩体4的一侧，手柄211用于提供使用者手动操作且用于指示开关的状态(合闸状态、分闸状态、故障状态)。如图5所示，座体212朝向自由脱扣结构22的表面设有安装孔213，自由脱扣结构22的旋钮转轴S1伸出功率变换装置的外壳且固定至此安装孔213中。安装孔213位于座体212的中心位置，座体212可以为扁圆柱状，第一方向A为座体212的轴向位置，沿座体212的径向方向，手柄211呈条状延伸，且伸出座体212的外边缘。

如图6所示，一种实施方式中，在功率变换装置的外壳1的外表面的一侧，环绕旋钮21设置三个位置，分别为第一位置P1、第二位置P2和第三位置P3。以座体212的中心位置为圆心，第一位置P1处的径向方向和第二位置P2处的径向方向夹角为90度，第三位置P3在第一位置P1和第二位置P2之间。当所述开关处于手动合闸状态时，所述旋钮21位于第一位置P1(具体而言，此状态下手柄211的边缘指向第一位置P1)；当所述开关处于手动分闸状态时，所述旋钮21位于第二位置P2(具体而言，此状态下手柄211的边缘指向第二位置P2)；电路故障时，所述开关处于跳闸状态，此时，所述旋钮位于第三位置P3(具体而言，此状态下手柄211的边缘指向第三位置P3)。具体而言，手柄211的外表面可以设类似箭头的标识，通过箭头与第一位置P1、第二位置P2、第三位置P3之间的对应指示关系来指示开关的具体的状态。

本申请实施方式通过将旋钮转轴S1设置在安装板222上，旋钮转轴S1通过拨片525连接至传动件521，这样可以增加旋钮转轴S1的旋转角度，有利于控制旋钮21的旋转角度在合适的范围。拨片525也称为连接单元，拨片525可以一体式的杆状或片状传动结构方案也可以为齿轮配合的传动方案。参阅图6，一种实施方式中，开关在手动分合闸的过程中，旋钮21的旋转角度大于等于50度，旋钮21旋转的角度较大，容易识别具体的开合闸位置及跳闸位置。一种实施方式中，旋钮21的旋转角度为90度，90度的旋转角度符合常规操作习惯，能够提供使用者良好的体验。

本申请实施方式通过连杆结构522的运动带触头转轴S2转动，触头转轴S2的旋转角度范围可以大于等于50度，也就是说，动触头234在垂直于触头组件的活动部的中心轴的平面上以所述中心轴为中心旋转，动触头234旋转的角度为大于等于50度，本实施方式能够将动触头234的旋转角度限制在大于等于50度的范围，使得动触头234的旋转角度设计为较大，容易灭弧，保证供电系统的安全性。参阅图7和图8，一种实施方式中，动触头234旋转的角度为90度，对于每一个触头单元而言，动触头234外围的静触头233的数量为两个，且环绕活动部的中心轴180度分布在同一圆周上，动触头234旋转90度为最合适的位置，此位置距离两个静触头233等距离或等角度。本申请实施方式提供的开关，在手动分合闸的过程中，旋钮21的旋转角度和动触头234的旋转角度一致。

参阅图7，触头组件23包括沿第一方向A层叠设置的多个触头单元230，多个触头单元230依次层叠且相互拼接形成一个整体。对于每个触头单元230而言，触头单元230包括固定部231和活动部232，活动部232转动连接至固定部231，固定部231设有静触头233，活动部232设有动触头234，活动部232具有一个中心轴X，中心轴X沿第一方向A延伸，活动部232能够以中心轴X为中心转动，以使动触头234和静触头233合闸或分闸。

参阅图8，图8所示为一个触头单元230的爆炸图，固定部231可以理解为方形底座架构，固定部231的中心位置设有中心通孔2311，静触头233安装在固定部231的边缘位置，静触头233固定至固定部231，具体可以通过卡扣固定、螺丝固定等固定方式。一种实施方式中，静触头233的数量为两个，在圆周方向上，两个静触头233对称分布在中心通孔2311的外围，两个静触头233以180度旋转对称分布的方式设置在中心通孔2311的外围。静触头233包括朝向中心通孔2311的内接部2331和位于固定部231的外边缘和内接部2331之间的外接部2332，内接部2331呈片状结构，内接部2331用于和动触头234配合实现电路的连通，外接部2332用于与功率变换装置的电路板电连接，具体而言，外接部2332用于连接电线，电线的一端电连接至外接部2332，另一端电连接至电路板。

活动部232转动连接在固定部231的中心通孔2311的位置。活动部232包括第一转动件2321和第二转动件2322。第一转动件2321包括底座23211和联轴结构23212。活动部232为中心对称结构，活动部232的中心轴为联轴结构23212的中心轴。联轴结构23212固定连接至底座23211且从底座23211的表面突出设置。底座23211用于与固定部231的中心通孔2311配合，底座23211转动连接至固定部231，通过底座23211的径向外围的尺寸和中心通孔2311的尺寸的匹配，实现底座23211转动安装在中心通孔2311内且能够在中心通孔2311内以活动部232的中心轴为旋转中心转动。在底座23211的表面上，联轴结构23212突出延伸的方向为第一方向，活动部232的中心轴的延伸方向也是第一方向。邻近自由脱扣结构22的触头单元230中的联轴结构23212用于与自由脱扣结构22的触头转轴S2固定连接，其它的触头单元230的联轴结构23212用于与相邻的触头单元230的底座23211固定连接。具体而言，联轴结构23212设固定孔23213，固定孔23213从联轴结构23212背离底座23211的端面内凹形成，固定孔23213用于与自由脱扣结构22的触头转轴S2配合。如图9所示，底座23211设固定孔23214，底座23211的固定孔23214从底座23211背离联轴结构23212的端面凹设形成，联轴结构23212插入底座23211的固定孔23214中，以实现相邻的两个触头单元230之间的活动部232的固定连接。

第二转动件2322固定连接至第一转动件2321，一种实施方式中，第二转动件2322中心位置设固定通孔23221，第二转动件2322套设在第一转动件2321的联轴结构23212上，通过固定通孔23221和联轴结构23212的配合实现第一转动件2321和第二转动件2322的固定连接。具体而言，固定通孔23221呈方形，联轴结构23212为方形柱状。第二转动件2322呈圆盘状结构，第二转动件2322包括中间区23222和边缘区23223，边缘区23223环绕设置在中间区23222的外围，固定通孔23221位于中间区23222的中心。中间区23222为板状结构，边缘区23223包括间隔设置的第一板23224和第二板23225，第一板23224和第二板23225之间形成间隙，在第二转动件2322的轴向方向(第一方向)上，第一板23224和第二板23225层叠且间隔设置，在第二转动件2322的径向方向上，中间区23222正对第一板23224和第二板23225之间的间隙的中间位置。第一板23224上设有第一缺口23226，第二板23225上设有第二缺口23227，在第二转动件2322的轴向方向上，第一缺口23226和第二缺口23227正对。动触头234固定连接至中间区23222的表面，部分动触头234伸入第一缺口23226和第二缺口23227。具体而言，动触头234包括组装部2341和配合部2342，组装部2341与第二转动件2311的中间区23111固定连接，配合部2342用于与静触头233的内接部2331配合或分离实现合闸或分闸。一种实施方式中，配合部2342为一对夹持片的架构，用于夹紧内接部2331，一对夹持片分别从第一缺口23226和第二缺口23227位置伸入第一板23224和第二板23225之间的位置，配合部2342夹紧内接部2331时，配合部2342具有弹性变形，通过弹力夹持静触头231的内接部2331。

参阅图10至图11，静触头233的内接部伸入第一板23224和第二板23225之间的间隙中，如图10所示，当活动部232转动至动触头234的配合部2342和内接部2331相遇时，配合部2342将静触头233的内接部2331夹持，且配合部2342和内接部2331之间形成电连接，此状态为开关的合闸状态。如图11所示，当活动部232转动至动触头234的配合部2342与静触头233的内接部2331分开时，内接部2331在第一板23224和第二板23225之间，且内接部2331的两个表面和第一板23224、第二板23225之间均形成间隙，此状态可以为开关的分闸状态。

结合参阅图12和图13，自由脱扣结构22的罩体4将连动装置罩设在内部。罩体4的上盖41和下盖42相互扣合，具体而言，可以通过紧固件固定连接上盖41和下盖42，也可以通过粘胶固定的方式固定连接上盖41和下盖42。连动装置5的旋钮转轴S1从上盖41伸出罩体4，连动装置5的触头转轴S2从下盖42伸出罩体4，触头转轴S2用于固定连接触头组件23的活动部232，也可以理解为触头转轴S2与动触头234固定连接的，这样触头转轴S2转动的过程可以带动动触头234围绕触头组件23的中心轴X转动(参阅图7)。

参阅图14、图15和图16，图14为连动装置5的立体图，图15和图16为连动装置5的两个立体爆炸图。连动装置5包括脱扣器51和传动结构52。脱扣器51电连接供电系统中的控制单元，用于接收控制单元发送的分闸信号。脱扣器51和传动结构52之间扣合或脱扣，脱扣器51在接受到控制单元的分闸信号时，能够与传动结构52之间脱扣，使得开关切换至跳闸状态，实现开关在故障状态下自动断路，即自由脱扣功能。

脱扣器51包括电磁铁511和锁扣件512，电磁铁511与锁扣件512之间可以设置连接件(例如类似连杆结构522，或齿轮传动结构等)，电磁铁511带动锁扣件512运动，锁扣件512用于和传动结构52扣合或脱扣。本实施方式中，控制单元发送给脱扣器51的分闸信号为电信号，用于驱动电磁铁511工作，进而带动锁扣件512运动。锁扣件512设有扣孔5122，此扣孔5122用于扣合传动结构52上的卡扣结构。

一种实施方式中，自动断路后的开关，可以通过操作旋钮实现脱扣器51和传动结构52之间的再扣，即手动操作旋钮，带动传动结构52移动至与脱扣器51扣合。本方案通过旋转旋钮的方式，实现自由脱扣后的再扣动作，旋钮不仅用于手动分合闸，还能用于再扣过程，在开关内无需要设置其它的驱动结构带动跳扣件和脱扣器再扣，有利于开关结构紧凑，和小型化的体积。其它实施方式中，也可以设置自动控制装置实现再扣，例如，设置合闸用的电磁铁511带动传动结构52移动至与脱扣器51扣合。

一种实施方式中，传动结构52包括旋钮转轴S1、传动件521、连杆结构522、跳扣件523、弹性件524和触头转轴S2。如图14和图15所示，跳扣件523包括卡扣结构5231，卡扣结构5231用于与扣孔5122扣合。连杆结构522连接在跳扣件523和触头转轴S2之间，触头转轴S2固定连接至触头组件23的活动部232。

一种实施方式中，自由脱扣结构22包括固定架221和安装板222，固定架221沿第一方向层叠设置在触头组件23和安装板222之间，固定架221用于组装传动件521、跳扣件523、连杆结构522和触头转轴S2，安装板222用于组装旋钮转轴S1，可以理解的是，本申请实施方式中，旋钮转轴S1和触头转轴S2分别设置在安装板222和固定架221上，旋钮转轴S1通过连接结构连接至传动件521，再由传动件5521带动连杆结构522运动。这样的结构设计，可以实现在旋钮21被卡住，无法旋转的情况下，脱扣器51带动跳扣件523也能够驱动连杆结构522运动，驱动动触头234和静触头233分离。

传动件521与固定架221转动连接至传动转轴S3位置处，旋钮转轴S1与安装板222转动连接，旋钮21固定在旋钮转轴S1并位于安装板222远离固定架221的一侧。自由脱扣结构22中，传动结构52还包括拨片525，拨片525亦称为连接单元，连接单元连接在旋钮转轴S1和传动件521之间实现力的传动。拨片525与旋钮转轴S1固定连接，所述拨片525与所述传动件521配合以使得在所述旋钮21转动的过程中，所述拨片525能够带动所述传动件521以所述传动转轴S3为中心摆动。

传动件521包括摆臂5211和连接臂5212，部分所述摆臂5211沿所述第一方向层叠设置在所述固定架221和所述安装板222之间，所述摆臂5211与所述拨片525配合以使所述拨片525能够带动所述传动件521移动。具体而言，摆臂5211数量为两个，分别为第一臂11A和第二臂11B，第一臂11A沿第一方向层叠设置在固定架221和安装板222之间，第二臂11B沿第一方向层叠设置在固定架221远离安装板222的一侧。第一臂11A和第二臂11B分别位于固定架221的顶面和底面。所述连接臂5212相对所述摆臂5211弯折，所述连接臂5212位于所述固定架221的一侧边(固定架221的侧边可以理解为连接在顶面和底面之间的部分)。

固定架221围设形成收容空间G，具体而言，固定架221包括相对设置的底板2211和顶板2212，底板2211和顶板2212沿第一方向间隔层叠设置，收容空间G形成在底板2211和顶板2212之间。跳扣件523和连杆结构522设置在收容空间G内且转动连接至固定架221。脱扣器51的电磁铁511安装至底板2211且位于底板2211远离顶板2212的一侧，脱扣器51的锁扣件512位于底板2211和顶板2212之间。触头转轴S2转动连接至固定架221且从底板2211远离顶板2212的一侧伸出收容空间G，旋钮转轴S2位于顶板2212远离底板2211的一侧。

至少部分所述连接臂5212正对所述收容空间G，所述弹性件524的一端固定连接至所述连接臂5212，所述弹性件524的另一端伸入所述收容空间G且连接至所述连杆结构522。连接臂5212连接在第一臂11A和第二臂11B之间，连接臂5212的一端连接至第一臂11A的边缘，连接臂5212的另一端连接至第二臂11B的边缘，第一臂11A远离连接臂5212的边缘位置与固定架221转动连接至传动转轴S3位置，第二臂11B远离连接臂的边缘位置与固定架221转动连接至传动转轴S3的位置，可以理解为，第一臂11A与固定架221之间转动连接的转轴和第二臂11B与固定架221之间的转动连接的转轴共轴，均为传动转轴S3。

参阅图17、图18、图19和图20，一种实施方式中，摆臂5211的第一臂11A设有用于容纳部分拨片525的配合空间11G，部分拨片525位于配合空间11G内且能够在配合空间11G内活动，通过拨片525抵持配合空间11G的内表面，实现拨片525带动传动件521围绕传动转轴S3摆动。具体而言，第一臂11A包括板状主体11A1和突设于板状主体11A1表面的一对限位块11A2，一对限位块11A2之间的区域为所述配合空间11G。具体而言，一种实施方式中，如图18和图20所示，第一臂11A包括板状主体11A1和限位夹11A3，限位夹11A3呈U形，限位夹11A3包括一对限位块11A2和连接块11A4，连接块11A4连接在一对限位块11A2之间。板状主体11A1上设一对通孔，一对限位块11A2分别穿过一对通孔，通过固定件将连接块11A4固定至板状主体11A1，例如可以通过螺丝固定。连接块11A4位于板状主体11A1的底面，一对限位块11A2穿过通孔后突出于板状主体11A1的顶面，在板状主体11A1顶面上形成配合空间11G。

一种实施方式中，拨片525包括第一端5251和第二端5252，第一端5251固定连接至旋钮转轴S1，第二端5252和传动件521配合，在旋钮转轴S1转动的过程中，第二端5252以旋钮转轴S1的中心轴为中心做圆周移动。拨片525用于在旋钮转轴S1的转动的过程中，施加圆周方向的驱动力至传动件521上，驱动传动件521围绕传动转轴S3的摆动。

拨片525包括主体部5253和配合部5254，主体部5253为一体式结构，呈条形片状或杆状，拨片525的第一端5251和第二端5252分别为主体部5253的相对的两端，一种实施方式中，配合部5254转动连接至主体部5253，配合部5253伸入配合空间11G的部分的外表面可以为圆柱面或圆弧面，配合部5254可以为扁圆柱状结构或球状结构。配合部5254和主体部5253之间的转动连接结构有利于在旋转旋钮转轴S1带动拨片525的配合部5254在配合空间11G活动的过程更加顺畅，不会出现卡死状况。图20可以看出，当配合部5254的一侧与配合空间11G内表面接触的状态下，配合部5254的另一侧和配合空间11G的内表面之间设有空隙，此空隙的设置能够保证拨片525在带动传动件521摆动的过程中，配合部5254位置不受限位块11A2的限制或干涉，如果限位块11A2围设形成弧形的滑动空间，意味着配合部5254需要沿着弧形滑动空间滑动，这对设计者而言，存在精度和难度的控制需求，对组装过程而言，组装的公差配合要求也需要较高的水平。因此，本申请通过配合部5254能够在配合空间11G中的活动的设计，降低了设计难度及精度的要求，降低了组装精度的要求，可以节约制作成本。

参阅图21A，其它实施方式中，也可以在摆臂5211的第一臂11A上设滑槽11A5，滑槽11A5内的区域为配合空间11G。拨片525上的配合部5254装在滑槽11A5内，并且配合部5254的尺寸小于滑槽11A5内的空间，配合部5254能够在滑槽11A5内活动。这样，旋钮转轴S1旋转的过程中，配合部5254与滑槽11A5内壁抵持，可以实现拨片525带动传动件521摆动。滑槽11A5可以为通孔状或盲孔状。

图17至图21A所示的实施方式中，连接在传动件521和旋钮转轴S1之间的连接单元为拨片式的结构，其主体部为一体式的片状或杆状结构。另一种实施方式中，连接在传动件521和旋钮转轴S1之间的连接单元为齿轮传送的方案，具体而言，参阅图21B和图21C，所述连接单元525’包括主体部5255和配合部5258，所述主体部5255包括主动齿轮5256和传动齿轮5257，所述主动齿轮5256固定连接至所述旋钮S1，所述传动齿轮5257转动连接至所述安装板222于转轴52571的位置处，且所述传动齿轮5257与所述主动齿轮5256啮合，所述传动齿轮5257的外围包括传动臂5259，所述传动臂5259连接至所述配合部5258，所述配合部5258位于所述配合空间11G内，通过所述配合部5258和所述配合空间11G的内表面抵持，实现所述连接单元525’带动所述传动件521移动。配合部5258和传动臂5259之间转动连接，即配合部5258能够相对传动臂5259以一固定转轴为中心自由转动。

参阅图22和图23，传动件521的摆臂5211的第一臂11A转动连接至固定架221的顶板2212于传动转轴S3的位置处，传动件521的摆臂5211的第二臂11B转动连接至底板2211于传动转轴S3的位置处。脱扣器51的锁扣件512通过转轴转动连接至固定架221，锁扣件512位于顶板2212和底板2211之间且转动连接至顶板2212和底板2211的边缘的位置。图22和图23中，跳扣件523和连杆结构522被顶板2212和底板2211夹设在中间，无法看到具体的连接结构。图24-图30可以清楚地展现出跳扣件523和连杆结构522的具体形态及连接关系。图25和图26为图24所示的结构的两个方向的爆炸图。图27和图28为跳扣件523和连杆结构522组装状态下的两个立体图，图29和图30是跳扣件523和连杆结构522的两个方向的爆炸图。

结合图24、图25、图26、图27、图28、图29和图30，可以清楚地了解跳扣件523、连杆结构522的具体结构形态及它们之间的连接关系。跳扣件523包括第一转接板5231、第二转接板5233和连接在二者之间的连接板5234，第一转接板5231和第二转接板5233相对设置，且二者之间形成组装空间5235，此组装空间5235用于容纳连杆结构522。连接板5234连接在第一转接板5231的边缘和第二转接板5233的边缘之间。第一转接板5231和第二转接板5233的结构形态相同。第一转接板5231通过跳扣转轴S4转动连接至固定架221的底板2211，第二转接板5233通过跳扣转轴S4转动连接至固定架221的顶板2212，底板2211上的跳扣转轴S4和顶板2212上的跳扣转轴S4共线(同轴设置)，跳扣件523相对固定架221旋转的过程中，跳扣件523以跳扣转轴S4为中心旋转。跳扣转轴S4上设有合闸限位结构5236，合闸限位结构5236用于抵持连杆结构522，当开关处于手动合闸状态时，连杆结构522和合闸限位结构5236接触，实现限制所述连杆结构522的移动，实现将所述动触头234限位在所述手动合闸状态。由于跳扣转轴S4设置在固定架221上，在手动分合闸的过程中，跳扣件523和固定架221之间相对静止，也就是说，跳扣转轴和固定架221之间相对固定的，可以理解为，本申请实施方式提供的合闸限位结构5236设置在固定架221上。

第一转接板5231的边缘设凹槽5237，第二转接板5233的边缘亦设凹槽5237，这两个凹槽5237结构形态相同，且在跳扣转轴S4的轴向方向，两个凹槽5237正对设置，跳扣转轴S4的轴向方向可以理解为第一转接板5231和第二转接板5233之间垂直连线的方向。跳扣件523的凹槽5237用于与连杆结构522配合，提供开关在手动分闸状态下，对连杆结构522的限位，也就是限位动触头234的具体位置。

参阅图24，第一转接板5231和所述固定架221的底板2211接触，第二转接板5233和固定架221的顶板2212接触，以实现跳扣件523在底板2211和顶板2212之间的稳定的连接。在跳扣件523相对固定架221转动的过程中，第一转接板5231贴着底板2211在底板2211的表面滑动，第二转接板5233贴着顶板2212且在顶板2212的表面滑动，这样可以保证开关跳闸的过程中，跳扣件523运动的稳定性，也能保证连杆结构522的连接和运动的稳定性。

参阅图27和图28，跳扣件523的连接板5234包括板体52341和从板体52341的边缘弯折延伸的卡扣结构5232，板体52341用于连接第一转接板5231和第二转接板5233，以板体52341为基础，卡扣结构5232弯折的方向和第一转接板5231的弯折方向相反。连杆结构522位于第一转接板5231和第二转接板5233之间，连杆结构522和卡扣结构5232分别位于板体52341的两侧。

卡扣结构5232用于与脱扣器51的锁扣件512的扣孔5122配合，以实现跳扣件523和脱扣器51之间的配合(即扣合)，脱扣器51和跳扣件523脱扣的过程中，跳扣件523带动连杆结构522移动，可以使得动触头234和静触头233分离。本申请实施方式通过跳扣件523和连杆结构522的配合，脱扣器51和动触头234之间的连动路径为：跳扣件523带动连杆结构522运动，连杆结构522带动动触头234运动，旋钮转轴完全可以不参与这部分的连动路径。因此，开关在脱扣的过程，旋钮转轴即使被卡住，也不会影响连杆结构522的移动，因此，本申请实施方式能够实现在旋钮被卡住或被挡住的情况下，仍然能够完成开关在故障状态下的自动断路。

参阅图29和图30，连杆结构522包括上连杆5221、下连杆5222和主轴5223，所述上连杆5221的一端与所述跳扣件523转动连接，所述上连杆5221的另一端和所述下连杆5222的一端之间通过第一转轴S5转动连接，所述下连杆5222的另一端转动连接至所述主轴5223的一端。上连杆5221和跳扣件523转动连接至第二转轴S6的位置处，第二转轴S6相对跳扣件523固定连接，上连杆5221能够以第二转轴S6为支点摆动。上连杆5221和下连杆5222之间的第一转轴S5相对固定架221或跳扣件523为自由状态，即第一转轴S5与固定架221之间、第一转轴S5和跳扣件523之间均没有任何连接关系。下连杆5222和主轴5223之间通过第三转轴S7转动连接，第三转轴S7相对固定架221和跳扣件523为自由状态，即第三转轴S7与固定架221之间、第三转轴S7和跳扣件523之间均没有任何连接关系。

对于跳扣件523而言，所述第二转轴S6的中心、所述跳扣转轴S4的中心和所述卡扣结构5222上的任意一点构成锐角三角形，此方案可以获得尺寸较小的跳扣件523，在较小的空间内设置开关的内部结构，有利于实现开关的小型化。

参阅图31，第一转轴S5用于连接弹性件524，如图31所示，弹性件524的一端固定在第一转轴S5位置，弹性件524的另一端固定至传动件521上。这样可以通过传动件521的运动，带动连杆结构522移动。

如图29-图30所示，主轴5223与触头转轴S2固定连接，二者可以为一体式结构，也可以理解为，主轴5223固定连接至动触头234，主轴5223能够相对固定架221转动，从而带动动触头234转动。本申请实施方式中，触头转轴S2的外围突出设置限位块S21，也可以理为主轴5223上固定连接限位块S21。参阅图32，固定架221上设有跳闸限位结构2214，在所述脱扣器51带动所述动触头234和所述静触头233分离的过程中，所述限位块S21抵持所述跳闸限位结构2214，以限制所述触头转轴S2的转轴，以使在再扣过程中所述动触头234处于静止状态，此方案能够避免再扣过程中由于动触头234移动而产生电弧。由于本申请实施方式中，触头单元中的两个静触头233在中心轴外围围绕圆周180度分布，动触头234旋转的角度为90度为动触头234在分闸状态的最佳位置，因此，在跳闸位置，将动触头234的位置设计为旋转90度的位置，此状态下，动触头234距离静触头233最远，避免再扣过程中动触头234移动，出现点头现象，避免产生电弧。

结合参阅图33、图34和图14，通过旋转旋钮能够实现开关的手动分合闸，手动分闸和手动合闸的过程中，跳扣件523的卡扣结构5232始终保持与脱扣器51的锁扣件512上的扣孔5122配合。旋钮带动旋钮转轴S1转动，旋钮转轴S1通过拨片525带动传动件521以传动转轴S3为支点摆动，传动件521摆动的过程中，弹性件524产生弹性形变，通过弹性件524的弹力带动连杆结构522移动，连杆结构522的主轴5223带动触头234转轴转动，这样就实现了动触头234的转动，使得动触头234与静触头233分离。如图33所示，通过连杆结构522的第一转轴S5与跳扣件523的凹槽5237的内壁之间的接触限位，实现将动触头234限位在手动分闸的状态下。

本申请实施方式中，动触头234和静触头233接触时，动触头234和静触头233之间具有夹持力，夹持力的方向为第一方向，所述动触头234与所述静触头233分离时，所述动触头234移动的方向垂直于所述第一方向。由于驱动动触头234离开静触头233的力为垂直于第一方向，而且动触头234和静触头233在接触的状态下，二者之间还具有第一方向的夹持力，在手动分闸的过程，就需要较大的分闸力来驱动动触头234。一种实施方式中，在手动分闸状态下，图33所示的状态，所述弹性件524的弹力方向和所述上连杆5221之间的夹角A1大于等于30度且小于等于45度，弹性件524的弹力方向指的是弹性件524的两端之间的连线的方向，上连杆5221的延伸方向为上连杆5221与跳扣件523之间的转轴(即第二转轴S6)的中心位置与下连杆5222与下连杆5221之间的转轴(即第一转轴S5)的中心位置之间的连线方向。本申请实施方式，通过限定手动分闸状态下所述弹性件524的弹力方向和所述上连杆5221之间的夹角范围，能够实现较大的分闸力，弹性件524和上连杆5221之间的夹角A1越大，分闸力越大，但为了兼顾开关在合闸及跳扣过程，亦能提供动触头234较合适的驱动力，可以限定所述弹性件524的弹力方向和所述上连杆5221之间的夹角A1大于等于35度且小于等于40度。

手动合闸的过程亦是通过旋转旋钮，使得旋钮转轴转动，通过拨片525带动传动件以传动转轴S3为支点摆动，传动件摆动的过程中，弹性件524产生弹性形变，通过弹性件524的弹力带动连杆结构522移动，连杆结构522的主轴带动触头234转轴转动，实现动触头234移动至与静触头233接触。动触头234和静触头233接触的状态为手动合闸状态。参阅图34，本申请通过上连杆5221与合闸限位结构5236的接触，实现将连杆结构522限位在手动合闸的位置，限制动触头234的位置，使得动触头234刚好与静触头233配合，导通电路。一种实施方式中，手动合闸状态下，连杆结构522的下连杆5221与上连杆5222之间的夹角A2大于等于170度且小于180度，本申请限制上连杆5221和下连杆5222之间的夹角A2范围的好处在于能够实现快速分闸。在手动合闸状态下，连杆结构522能够快速驱动动触头234移动，上连杆5221和下连杆5222的之间夹角A2越接近180度，驱动动触头234和静触头233分闸的速度越快。上连杆5221和下连杆5222的之间夹角A2不能等于180度，当上连杆5221和下连杆5222之间的夹角A2为180度时，为死点位置。本申请考虑到设计误差、制作工艺的公差、组装过程的误差等因素，将上连杆5221和下连杆5222之间的夹角A2范围设置在170度-178度之间。一种实施方式中，上连杆5221和下连杆5222之间的夹角A2范围为：175度-178度，可以提升开关的分闸功能。

参阅图35，当供电系统的电路出现故障时，本申请实施方式通过脱扣器51接收分闸信号，脱扣器51的锁扣件512移动，使得跳扣件523的卡扣结构5232脱离锁扣件512的扣孔5122，此状态下，跳扣件523脱离了脱扣器51的约束，跳扣件523自动以跳扣转轴S4为中心转动，跳扣件523在转动的过程中，带动连杆结构522移动，连杆结构522带动触头234转轴转动，从而带动动触头移动，使得动触头234和静触头233分离，实现了自由跳扣。在自由跳扣的过程中，即使传动件521和旋钮不移动，也不会影响连杆结构522的移动，因为跳扣件523直接带动连杆结构522移动，从跳扣件523至触头转轴S2的传动路径上，只有连杆结构522。因此，即使旋钮被卡住，无法移动，开关也能实现自由跳扣。自由跳扣的状态下，通过跳闸限位结构2214和触头转轴S2上的限位块S21的接触，限制所述触头转轴S2的转轴，以使在再扣过程中所述动触头234处于静止状态。

概括而言，本申请提供的开关中的旋钮可以用于手动分闸及手动合闸的操作，旋钮带动连杆结构移动实现手动分合闸。本申请提供的开关具有自由脱扣的功能，通过脱扣器和跳扣件的解锁(解除卡扣结构和扣孔之间的扣合关系)，跳扣件能够带动连杆结构移动，连杆结构带动动触头移动，从而实现分闸。由于旋钮和传动件不参与自由脱扣过程的力的传动，自由脱扣的过程中，若旋钮被线缆或其它器件挡住无法转动，开关也能实现自由脱扣。旋钮也可以用于在故障状态下，自动跳闸后的再扣，可以通过旋转旋钮带动连杆结构移动，连杆结构带动跳扣件移动至与脱扣器扣合，完成再扣的过程。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (43)

1.一种供电系统，其特征在于，包括控制单元、开关、直流源和功率变化单元，所述开关电连接在所述直流源和所述功率变化单元之间，所述控制单元用于在所述直流源或所述功率变化单元故障时发送分闸信号至所述开关，所述开关包括：

触头组件，包括固定部和活动部，所述活动部转动连接至所述固定部，所述固定部设有静触头，所述活动部设有动触头，所述活动部具有一个中心轴，所述中心轴沿第一方向延伸，所述活动部能够以所述中心轴为中心转动，以使所述动触头和所述静触头合闸或分闸；

旋钮，用于驱动所述动触头和所述静触头合闸或分闸；和

自由脱扣结构，沿所述第一方向层叠设置在所述旋钮和所述触头组件之间，所述自由脱扣结构包括脱扣器和传动结构，所述传动结构包括连杆结构和跳扣件，所述连杆结构连接在所述跳扣件和所述活动部之间，所述跳扣件与所述脱扣器配合，所述脱扣器用于接收所述分闸信号，以实现所述脱扣器和所述跳扣件脱扣，通过所述跳扣件带动所述连杆结构移动，以使所述动触头与所述静触头分离，从而使所述开关分闸。

2.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述旋钮用于带动连杆结构移动，以实现带动所述跳扣件移动至与所述脱扣器再扣。

3.根据权利要求1或2所述的供电系统，其特征在于，所述自由脱扣结构包括触头转轴和旋钮转轴，所述触头转轴固定连接至所述活动部的所述中心轴位置，所述连杆结构的一端与所述触头转轴固定连接，所述旋钮转轴与所述旋钮固定连接，所述触头转轴和所述旋钮转轴的轴向延伸方向均为所述第一方向。

4.根据权利要求1或2所述的供电系统，其特征在于，所述自由脱扣结构包括固定架和触头转轴，所述固定架上设有跳闸限位结构，所述触头转轴转动连接至所述固定架，所述触头转轴固定连接至所述活动部的所述中心轴位置，所述连杆结构的一端与所述触头转轴固定连接，所述触头转轴的外围突设限位块，在所述脱扣器带动所述动触头和所述静触头分离的过程中，所述限位块抵持所述跳闸限位结构，以限制所述触头转轴的转轴，以使在再扣过程中所述动触头处于静止状态。

5.根据权利要求1-4任一项所述的供电系统，其特征在于，所述动触头在垂直于所述中心轴的平面上以所述中心轴为中心旋转，所述动触头的旋转角度为大于等于50度。

6.根据权利要求1-5任一项所述的供电系统，其特征在于，所述自由脱扣结构包括传动件和弹性件，所述弹性件弹性连接在所述连杆结构和所述传动件之间，所述传动件与所述旋钮连接，以使通过旋转所述旋钮带动所述传动件摆动的过程，能够实现所述开关的手动分合闸。

7.根据权利要求6所述的供电系统，其特征在于，所述开关在手动分合闸的过程中，所述旋钮的旋转角度为大于等于50度。

8.根据权利要求6所述的供电系统，其特征在于，所述自由脱扣结构包括相互固定连接的固定架和安装板，所述固定架沿所述第一方向层叠设置在所述触头组件和所述安装板之间，所述传动件与所述固定架转动连接至传动转轴位置处，所述旋钮与所述安装板转动连接，所述自由脱扣结构还包括连接单元，所述连接单元与所述旋钮固定连接，所述连接单元与所述传动件配合以使得在所述旋钮转动的过程中，所述连接单元能够带动所述传动件以所述传动转轴为中心摆动。

9.根据权利要求8所述的供电系统，其特征在于，所述固定架围设形成收容空间，所述连杆结构、所述跳扣件和至少部分所述弹性件位于所述收容空间内，所述传动件包括摆臂和连接臂，部分所述摆臂沿所述第一方向层叠设置在所述固定架和所述安装板之间，所述摆臂与所述连接单元配合以使所述连接单元能够带动所述传动件移动，所述连接臂相对所述摆臂弯折，所述连接臂位于所述固定架的一侧边，至少部分所述连接臂部正对所述收容空间，所述弹性件的一端固定连接至所述连接臂，所述弹性件的另一端伸入所述收容空间且连接至所述连杆结构。

10.根据权利要求9所述的供电系统，其特征在于，所述摆臂设有用于容纳部分所述连接单元的配合空间，部分所述连接单元位于所述配合空间内且能够在所述配合空间内活动，通过所述连接单元抵持所述配合空间的内表面，实现所述连接单元带动所述传动件移动。

11.根据权利要求10所述的供电系统，其特征在于，所述摆臂包括板状主体和突设于所述板状主体的表面的一对限位块，所述一对限位块之间的区域为所述配合空间；或者，所述摆臂设有滑槽，此滑槽内的区域为所述配合空间。

12.根据权利要求8-11任一项所述的供电系统，其特征在于，所述连动装置包括主体部和配合部，所述主体部为一体式结构，所述主体部的一端固定连接至所述旋钮，所述主体部的另一端连接所述配合部，所述配合部位于所述配合空间内，通过所述配合部和所述配合空间的内表面抵持，实现所述连接单元带动所述传动件移动。

13.根据权利要求8-11任一项所述的供电系统，其特征在于，所述连动装置包括主体部和配合部，所述主体部包括主动齿轮和传动齿轮，所述主动齿轮固定连接至所述旋钮，所述传动齿轮转动连接至所述安装板且与所述主动齿轮啮合，所述传动齿轮的外围包括传动臂，所述传动臂连接至所述配合部，所述配合部位于所述配合空间内，通过所述配合部和所述配合空间的内表面抵持，实现所述连接单元带动所述传动件移动。

14.根据权利要求12或13所述的供电系统，其特征在于，所述配合部转动连接至所述主体部。

15.根据权利要求6所述的供电系统，其特征在于，当所述开关处于手动合闸状态时，所述旋钮位于第一位置，当所述开关处于手动分闸状态时，所述旋钮位于第二位置；所述脱扣器带动所述动触头和所述静触头分离的状态下，所述开关处于跳闸状态，所述旋钮位于第三位置，所述第三位置在所述第一位置和所述第二位置之间。

16.根据权利要求6所述的供电系统，其特征在于，所述连杆结构包括上连杆、下连杆和主轴，所述上连杆的一端与所述跳扣件转动连接，所述上连杆的另一端和所述下连杆的一端之间通过第一转轴转动连接，所述下连杆的另一端转动连接至所述主轴的一端，所述主轴的另一端固定连接至所述动触头，所述弹性件的一端固定连接在所述第一转轴位置，所述跳扣件的边缘位置形成凹槽，所述开关在手动分合闸状态之间切换的过程中，所述第一转轴在所述凹槽内移动，通过所述第一转轴和所述凹槽的内壁的接触限制所述连杆结构的移动，实现将所述动触头限位在所述手动分闸状态。

17.根据权利要求16所述的供电系统，其特征在于，所述自由脱扣结构包括固定架，所述固定架上设有合闸限位结构，当所述开关处于手动合闸状态时，所述上连杆与所述合闸限位结构接触，通过所述合闸限位结构限制所述连杆结构的移动，实现将所述动触头限位在所述手动合闸状态。

18.根据权利要求17所述的供电系统，其特征在于，所述跳扣件通过跳扣转轴转动连接至所述固定架，所述合闸限位结构位于所述跳扣转轴上。

19.根据权利要求18所述的供电系统，其特征在于，所述跳扣件包括卡扣结构，所述卡扣结构用于与所述脱扣器扣合，所述跳扣件与所述连杆结构之间通过第二转轴转动连接，所述第二转轴的中心、所述跳扣转轴的中心和所述卡扣结构上的任意一点构成锐角三角形。

20.根据权利要求6所述的供电系统，其特征在于，所述连杆结构包括上连杆、下连杆和主轴，所述上连杆的一端与所述跳扣件转动连接，所述上连杆的另一端和所述下连杆的一端之间通过第一转轴转动连接，所述下连杆的另一端转动连接至所述主轴的一端，所述主轴的另一端固定连接至所述动触头，所述弹性件的一端固定连接在所述第一转轴位置，所述开关处于手动合闸状态下，所述下连杆与所述上连杆之间的夹角大于等于170度且小于180度。

21.根据权利要求6所述的供电系统，其特征在于，所述动触头和所述静触头接触时，所述动触头和所述静触头之间具有夹持力，所述夹持力的方向为所述第一方向，所述动触头与所述静触头分离时，所述动触头移动的方向垂直于所述第一方向，所述连杆结构包括上连杆、下连杆和主轴，所述上连杆的一端与所述跳扣件转动连接，所述上连杆的另一端和所述下连杆的一端之间通过第一转轴转动连接，所述下连杆的另一端转动连接至所述主轴的一端，所述主轴的另一端固定连接至所述动触头，所述弹性件的一端固定连接在所述第一转轴位置，所述开关在手动分闸状态下，所述弹性件的弹力方向和所述上连杆之间的夹角大于等于30度且小于等于45度。

22.一种开关，其特征在于，包括：

触头组件，包括固定部和活动部，所述固定部设置在所述活动部的外围，所述固定部设有静触头，所述活动部设有动触头，所述活动部具有一个中心轴，所述中心轴沿第一方向延伸，所述活动部能够以所述中心轴为中心转动；

旋钮，用于驱动所述动触头和所述静触头合闸或分闸；和

自由脱扣结构，沿所述第一方向层叠设置在所述旋钮和所述触头组件之间，所述自由脱扣结构包括脱扣器和传动结构，所述传动结构包括连杆结构和跳扣件，所述连杆结构连接在所述跳扣件和所述活动部之间，所述跳扣件与所述脱扣器配合，所述脱扣器用于接收供电系统中的控制单元所发送的分闸信号，以实现所述脱扣器和所述跳扣件脱扣，通过所述跳扣件带动所述连杆结构移动，以使所述动触头与所述静触头分离。

23.根据权利要求22所述的开关，其特征在于，所述旋钮用于带动连杆结构移动，以实现带动所述跳扣件移动至与所述脱扣器再扣。

24.根据权利要求22或23所述的开关，其特征在于，所述自由脱扣结构包括触头转轴和旋钮转轴，所述触头转轴固定连接至所述活动部的所述中心轴位置，所述连杆结构的一端与所述触头转轴固定连接，所述旋钮转轴与所述旋钮固定连接，所述触头转轴和所述旋钮转轴的轴向延伸方向均为所述第一方向。

25.根据权利要求22或23所述的开关，其特征在于，所述自由脱扣结构包括固定架和触头转轴，所述固定架上设有跳闸限位结构，所述触头转轴转动连接至所述固定架，所述触头转轴固定连接至所述活动部的所述中心轴位置，所述连杆结构的一端与所述触头转轴固定连接，所述触头转轴的外围突设限位块，在所述脱扣器带动所述动触头和所述静触头分离的过程中，所述限位块抵持所述跳闸限位结构，以限制所述触头转轴的转轴，以使在再扣过程中所述动触头处于静止状态。

26.根据权利要求22-25任一项所述的开关，其特征在于，所述动触头在垂直于所述中心轴的平面上以所述中心轴为中心旋转，所述动触头的旋转角度为大于等于50度。

27.根据权利要求22-26任一项所述的开关，其特征在于，所述自由脱扣结构包括传动件和弹性件，所述弹性件弹性连接在所述连杆结构和所述传动件之间，所述传动件与所述旋钮连接，以使通过旋转所述旋钮带动所述传动件摆动的过程，能够实现所述开关的手动分合闸。

28.根据权利要求27所述的开关，其特征在于，所述开关在手动分合闸的过程中，所述旋钮的旋转角度为大于等于50度。

29.根据权利要求27所述的开关，其特征在于，所述自由脱扣结构包括相互固定连接的固定架和安装板，所述固定架沿所述第一方向层叠设置在所述触头组件和所述安装板之间，所述传动件与所述固定架转动连接至传动转轴位置处，所述旋钮与所述安装板转动连接，所述自由脱扣结构还包括连接单元，所述连接单元与所述旋钮固定连接，所述连接单元与所述传动件配合以使得在所述旋钮转动的过程中，所述连接单元能够带动所述传动件以所述传动转轴为中心摆动。

30.根据权利要求29所述的开关，其特征在于，所述固定架围设形成收容空间，所述连杆结构、所述跳扣件和至少部分所述弹性件位于所述收容空间内，所述传动件包括摆臂和连接臂，部分所述摆臂沿所述第一方向层叠设置在所述固定架和所述安装板之间，所述摆臂与所述连接单元配合以使所述连接单元能够带动所述传动件移动，所述连接臂相对所述摆臂弯折，所述连接臂位于所述固定架的一侧边，至少部分所述连接臂正对所述收容空间，所述弹性件的一端固定连接至所述连接臂，所述弹性件的另一端伸入所述收容空间且连接至所述连杆结构。

31.根据权利要求30所述的开关，其特征在于，所述摆臂设有用于容纳部分所述连接单元的配合空间，部分所述连接单元位于所述配合空间内且能够在所述配合空间内活动，通过所述连接单元抵持所述配合空间的内表面，实现所述连接单元带动所述传动件移动。

32.根据权利要求31所述的开关，其特征在于，所述摆臂包括板状主体和突设于所述板状主体的表面的一对限位块，所述一对限位块之间的区域为所述配合空间；或者，所述摆臂设有滑槽，此滑槽内的区域为所述配合空间。

33.根据权利要求29-32任一项所述的供电系统，其特征在于，所述连动装置包括主体部和配合部，所述主体部为一体式结构，所述主体部的一端固定连接至所述旋钮，所述主体部的另一端连接所述配合部，所述配合部位于所述配合空间内，通过所述配合部和所述配合空间的内表面抵持，实现所述连接单元带动所述传动件移动。

34.根据权利要求29-32任一项所述的供电系统，其特征在于，所述连动装置包括主体部和配合部，所述主体部包括主动齿轮和传动齿轮，所述主动齿轮固定连接至所述旋钮，所述传动齿轮转动连接至所述安装板且与所述主动齿轮啮合，所述传动齿轮的外围包括传动臂，所述传动臂连接至所述配合部，所述配合部位于所述配合空间内，通过所述配合部和所述配合空间的内表面抵持，实现所述连接单元带动所述传动件移动。

35.根据权利要求33或34所述的供电系统，其特征在于，所述配合部转动连接至所述主体部。

36.根据权利要求27所述的开关，其特征在于，当所述开关处于手动合闸状态时，所述旋钮位于第一位置，当所述开关处于手动分闸状态时，所述旋钮位于第二位置；所述脱扣器带动所述动触头和所述静触头分离的状态下，所述开关处于跳闸状态，所述旋钮位于第三位置，所述第三位置在所述第一位置和所述第二位置之间。

37.根据权利要求27所述的开关，其特征在于，所述连杆结构包括上连杆、下连杆和主轴，所述上连杆的一端与所述跳扣件转动连接，所述上连杆的另一端和所述下连杆的一端之间通过第一转轴转动连接，所述下连杆的另一端转动连接至所述主轴的一端，所述主轴的另一端固定连接至所述动触头，所述弹性件的一端固定连接在所述第一转轴位置，所述跳扣件的边缘位置形成凹槽，所述开关在手动分合闸状态之间切换的过程中，所述第一转轴在所述凹槽内移动，通过所述第一转轴和所述凹槽的内壁的接触限制所述连杆结构的移动，实现将所述动触头限位在所述手动分闸状态。

38.根据权利要求37所述的开关，其特征在于，所述自由脱扣结构包括固定架，所述固定架上设有合闸限位结构，当所述开关处于手动合闸状态时，所述上连杆与所述合闸限位结构接触，通过所述合闸限位结构限制所述连杆结构的移动，实现将所述动触头限位在所述手动合闸状态。

39.根据权利要求38所述的开关，其特征在于，所述跳扣件通过跳扣转轴转动连接至所述固定架，所述合闸限位结构位于所述跳扣转轴上。

40.根据权利要求39所述的开关，其特征在于，所述跳扣件包括卡扣结构，所述卡扣结构用于与所述脱扣器扣合，所述跳扣件与所述连杆结构之间通过第二转轴转动连接，所述第二转轴的中心、所述跳扣转轴的中心和所述卡扣结构上的任意一点构成锐角三角形。

41.根据权利要求27所述的开关，其特征在于，所述连杆结构包括上连杆、下连杆和主轴，所述上连杆的一端与所述跳扣件转动连接，所述上连杆的另一端和所述下连杆的一端之间通过第一转轴转动连接，所述下连杆的另一端转动连接至所述主轴的一端，所述主轴的另一端固定连接至所述动触头，所述弹性件的一端固定连接在所述第一转轴位置，所述开关处于手动合闸状态下，所述下连杆与所述上连杆之间的夹角大于等于170度且小于180度。

42.根据权利要求27所述的开关，其特征在于，所述动触头和所述静触头接触时，所述动触头和所述静触头之间具有夹持力，所述夹持力的方向为所述第一方向，所述动触头与所述静触头分离时，所述动触头移动的方向垂直于所述第一方向，所述连杆结构包括上连杆、下连杆和主轴，所述上连杆的一端与所述跳扣件转动连接，所述上连杆的另一端和所述下连杆的一端之间通过第一转轴转动连接，所述下连杆的另一端转动连接至所述主轴的一端，所述主轴的另一端固定连接至所述动触头，所述弹性件的一端固定连接在所述第一转轴位置，所述开关在手动分闸状态下，所述弹性件的弹力方向和所述上连杆之间的夹角大于等于30度且小于等于45度。

43.一种功率变换装置，其特征在于，包括外壳和权利要求22-42任一项所述的开关，所述开关的所述旋钮位于所述外壳的外侧，所述开关的所述触头组件和所述自由脱扣结构位于所述外壳内部。

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