CN117542676A - 一种开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关，属于供配电技术领域，包括具备灭弧腔，以容纳可动触点和固定触点的灭弧室，动作前端通过所述传动组件连接至灭弧室内的可动触点的第一动作部件，内部具有筒状空间的第二动作部件，第一动作部件至少部分位于筒状空间内，其动作前端沿筒状空间中间轴线方向延伸，伸出筒状空间连接至所述传动组件，第一动作部件通过所述传动组件转移可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作，第二动作部件可通过所述第一动作部件和传动组件转移可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。本发明在不影响第一动作部件和第二动作部件的独立动作的前提下，使得整体结构更加紧凑，减小开关的体积，拓宽了应用场景。

Description

一种开关

技术领域

本发明涉及供配电技术领域，具体地说，涉及一种开关。

背景技术

断路器是一种开关装置，是一种能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。断路器可以用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，在发生严重的过载或者短路及欠压等故障时断路器能自动切断电路。

经研究发现，在电路出现故障时，通常采用上级断路器分闸以达到切除故障的效果。但是分闸动作慢，在电弧故障发生后30ms-40ms内实现分闸以切除故障，会造成电压敏感负荷停运，给用户造成重大经济损失，如变频调速装置等，同时可能对系统变压器和故障点造成大的伤害。而中压系统断路器故障情况时有发生，多数为断路器拒动，据不完全统计，2016年中压断路器故障有85％以上的现象是断路器拒动，原因包含了机构卡死，控制部分死机，控制回路短路，储能电机故障等。

为此，申请人在先申请了公告号为CN109671595B的中国专利，其中公开了一种开关，其中提出第一操作机构和第二操作机构通过传动机构串联式连接，第一操作机构再连接动触头的技术方案，从而可以通过第一操作机构和第二操作机构同时动作，而实现快速分闸，也可以在一个操作机构失效时，另一个操作机构动作，实现双保险式的分合闸。但是此种第一操作机构和第二操作机构的设置方式，需要占用较大的空间，在一些精细化的场合，如此复杂的操作机构设置明显不合时宜。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术中，具有双操作机构的开关空间占用大的问题，本发明提供一种开关，能够有效缩小双操作机构的占用体积，使得开关整体结构更加紧凑。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种开关，可使可动触点相对固定触点在闭合位置和断开位置进行转换，包括：

灭弧室，具备灭弧腔，以容纳所述可动触点和固定触点，还具备与可动触点相连接的传动组件，传动组件至少部分伸出所述灭弧腔；

第一动作部件，其动作前端通过所述传动组件连接至灭弧室内的可动触点；

第二动作部件，其内部具有筒状空间；

所述第一动作部件至少部分位于筒状空间内，其动作前端沿筒状空间中间轴线方向延伸，伸出筒状空间连接至所述传动组件，所述第一动作部件可沿筒状空间轴线方向运动，从而通过所述传动组件转移可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作；

所述第二动作部件动作前端连接所述第一动作部件，所述第二动作部件可沿所述筒状空间中间轴线方向运动，从而通过所述第一动作部件和传动组件转移可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

进一步地，所述第一动作部件完成所述可动触点在闭合位置和断开位置转换操作的时间短于第二动作部件。

进一步地，所述开关还包括控制系统，分别向所述第一动作部件和第二动作部件发送工作指令，指示所述第一动作部件和第二动作部件转移所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

进一步地，所述控制系统用于在线路正常工作时，向第二动作部件发送工作指令，所述工作指令用于指示所述第二动作部件转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

进一步地，所述控制系统用于在线路故障时，向第一动作部件发送工作指令，所述工作指令用于指示所述第一动作部件转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

进一步地，所述控制系统用于在线路故障时，依次向第一动作部件发送第一工作指令，向第二动作部件发送第二工作指令，第一工作指令用于指示所述第一动作部件转换所述可动触点，之后，第二工作指令用于指示所述第二动作部件转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

进一步地，所述开关还包括内部形成筒状内腔的机构外壳，所述第二动作部件至少部分位于所述筒状内腔内，所述第二动作部件可沿所述筒状内腔中轴线方向运动，从而使得可动触点在闭合位置和断开位置转换，所述第一动作部件的动作前端伸出所述筒状内腔。

进一步地，所述第一动作部件包括：

驱动盘，呈盘状结构，容置于所述筒状空间内；

运动杆，其自所述驱动盘的第一面沿所述筒状空间中间轴线方向延伸，其前端自所述筒状空间伸出，连接至所述传动组件；

第一驱动组件，驱动所述驱动盘沿所述筒状空间中间轴线方向运动，从而转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

进一步地，还包括复位组件，用于在所述第一动作部件和第二动作部件均位于分闸状态时，驱动所述第一动作部件复位至合闸位置。

进一步地，所述第一驱动组件用于在所述第一动作部件和第二动作部件均位于分闸状态时，驱动所述第一动作部件复位至合闸位置。

进一步地，所述第一动作部件还包括：

第一保持组件，容置于所述筒状空间内，用于保持所述第一动作部件的分、合闸状态。

进一步地，所述第二动作部件包括：

动铁芯，容置于所述筒状内腔，前端开设有所述筒状空间；

第二驱动组件，驱动所述动铁芯沿所述筒状内腔中间轴线方向运动，从而转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

进一步地，所述第二动作部件还包括：

第二保持组件，容置于所述筒状内腔内，用于保持所述第二动作部件的分、合闸状态。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明提供的开关，将第一操作机构和第二操作机构中的第一动作部件和第二动作部件结合为一体，在不影响第一动作部件和第二动作部件的独立动作的前提下，使得整体结构更加紧凑，减小开关的体积，拓宽了应用场景。

附图说明

图1为本实施例1中开关的结构示意图；

图2为本实施例1中开关的结构示意图；

图3为本实施例1中开关的结构示意图；

图4为本实施例1中开关的结构示意图。

图中：

1、灭弧室；2、传动组件；3、第一动作部件；301、驱动盘；302、运动杆；303、第一驱动组件；304、第一保持组件；4、第二动作部件；401、筒状空间；402、动铁芯；403、第二驱动组件；404、第二保持组件；5、机构外壳；501、筒状内腔。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于了解，下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

在实际应用中，断路器分为快速断路器和普通断路器，普通断路器多采用永磁机构进行驱动，其分闸动作比较慢，而快速断路器多采用电磁斥力机构进行驱动，为了通过一个断路器实现两种分闸方式，通常会将两个操作机构结合在一个断路器上，其中两个操作机构之间可以采用如公告号为CN109671595B的中国专利中公开的直动式的连接方式，也可以采用公开号为CN113284769A的中国专利中公开的卧式的布置连接方式，而不管是以上哪种布置方式，两个操作机构分体设置，均需要占用较大的空间，在一些精细化的场合，如此复杂的操作机构设置明显不合时宜。

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，本发明实施例提供了一种开关，可使可动触点相对固定触点在闭合位置和断开位置进行转换，其包括：具备灭弧腔的灭弧室1，以容纳可动触点和固定触点，还具备与可动触点相连接的传动组件2，传动组件2至少部分伸出灭弧腔；以及相组合连接的第一动作部件3和第二动作部件4。

其中第一动作部件3的动作前端通过传动组件2连接至灭弧室1内的可动触点，第二动作部件4的内部具有筒状空间401；二者之间的布置关系为：第一动作部件3至少部分位于筒状空间401内，其动作前端沿筒状空间401中间轴线方向延伸，伸出筒状空间401连接至传动组件2，第一动作部件3可沿筒状空间401轴线方向运动，从而通过传动组件2转移可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作；第二动作部件4动作前端连接第一动作部件3，第二动作部件4可沿筒状空间401中间轴线方向运动，从而通过第一动作部件3和传动组件2转移可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。如此，将第一动作部件3融入到第二动作部件4中，在不影响二者的独立运作的前提下，可以使得开关整体结构更加紧凑，减小开关的体积，扩宽应用场景。

其中第一动作部件3完成可动触点在闭合位置和断开位置转换操作的时间与第二动作部件4不同。优选地，第一动作部件3完成可动触点在闭合位置和断开位置转换操作的时间短于第二动作部件4。

开关还包括控制系统，分别向第一动作部件3和第二动作部件4发送工作指令，指示第一动作部件3和第二动作部件4转移所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

具体的，控制系统用于在线路正常工作时，向第二动作部件4发送工作指令，工作指令用于指示第二动作部件4转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。此时，第一动作部件3不动作，通过第二动作部件4实现常速分合闸。

在线路故障时，控制系统向第一动作部件3发送工作指令，工作指令用于指示第一动作部件3转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。此时，第二动作部件4不动作，通过第一动作部件3实现快速分合闸。

在另一种可能的实施例中，在线路故障时，控制系统依次向第一动作部件3发送第一工作指令，向第二动作部件4发送第二工作指令，第一工作指令用于指示第一动作部件3转换可动触点，之后，第二工作指令用于指示第二动作部件4转换可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。如此，在需要进行快速分闸时，可以先通过第一动作部件3实现快速分闸，再通过第二动作部件4实现进一步分闸，如此即使某一动作部件发生故障，也可以通过另一动作部件实现分闸，提升了系统的安全性能。

需要说明的是，对于线路状态可以由控制系统自行监测，也可以由其他设备进行监测，之后将监测结果发送给控制系统，也就是说此处对于控制系统如何获得线路状态的方式不做具体限定。

下面结合说明书附图对本发明提供的各个实施例作进一步地详细描述，其中第一动作部件3采用电磁斥力机构，第二动作部件4采用永磁机构。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

图1为本发明实施例提供的一种开关的结构示意图，由图中可知，开关还包括内部形成筒状内腔501的机构外壳5，第二动作部件4至少部分位于所述筒状内腔501内，第二动作部件4可沿所述筒状内腔501中轴线方向运动，从而使得可动触点在闭合位置和断开位置转换，第一动作部件3的动作前端伸出筒状内腔501。如此，将第一动作部件3和第二动作部件4均容置在机构外壳5形成的筒状内腔501中，可以进一步提升开关操作机构的集成化程度。

由图1可知，其中第一动作部件3和第二动作部件4均处于合闸状态，第一动作部件3包括：呈盘状结构，容置于筒状空间401内的驱动盘301；自驱动盘301的第一面沿筒状空间401中间轴线方向延伸，其前端自筒状空间401伸出，连接至传动组件2的运动杆302；驱动驱动盘301沿筒状空间401中间轴线方向运动，从而转换可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作的第一驱动组件303。其中第一驱动组件303可以是设置在筒状空间401中的分闸线圈和合闸线圈，通过电磁斥力作用，驱动驱动盘301运动。另外设置第一保持组件304，容置于筒状空间401内，用于保持第一动作部件3的分、合闸状态。具体的，第一保持组件304可以是设置在筒状空间401内的保持磁体。

如图2所示，在线路故障时，由电磁斥力机构构成的第一动作部件3实现快速分闸，驱动盘301由第一驱动组件303驱动至分闸位置，即驱动盘301位于筒状空间401的底部，并通过第一保持组件304对其进行保持，此时第二动作部件4仍位于合闸状态。合闸即对驱动盘301进行相反方向的驱动。

第二动作部件4包括：容置于筒状内腔501，前端开设有筒状空间401的动铁芯402；驱动动铁芯402沿筒状内腔501中间轴线方向运动，从而转换可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作的第二驱动组件403。其中第二驱动组件403可以是设置在筒状内腔501中的分闸线圈和合闸线圈，驱动动铁芯402运动。另外设置第二保持组件404，容置于筒状内腔501内，用于保持第二动作部件4的分、合闸状态。具体的，第二保持组件404可以是设置在筒状内腔501内的保持磁体。

如图3所示，在线路正常工作时，由永磁机构构成的第二动作部件4实现常速分闸，动铁芯402由第二驱动组件403驱动至分闸位置，即动铁芯402位于筒状内腔501的底部，并通过第二保持组件404对其进行保持，此时第一动作部件3仍位于合闸状态，即正常动作时，第一动作部件3可视为刚体连杆，由第二动作部件4驱动可动触点动作，实现开关的正常开合。合闸即对动铁芯402进行相反方向的驱动。

在另外一种可能的实施例中，如图4所示，在线路故障时，可以先通过第一动作部件3实现快速分闸，再通过第二动作部件4实现进一步分闸，如此即使某一动作部件发生故障，也可以通过另一动作部件实现分闸，提升了系统的安全性能。具体的，先通过第一驱动组件303驱动驱动盘301至分闸位置，通过第一保持组件304对其进行保持，再通过第二驱动组件403驱动动铁芯402至分闸位置，通过第二保持组件404对其进行保持。

另外由于采用电磁斥力机构进行驱动时，在分合闸时本身的运动强度较大，长时间使用会导致疲劳损坏，降低整个装置使用寿命及智能电网系统的安全性。为此，本实施例另外针对于第一动作部件3设置复位组件，用于在第一动作部件3和第二动作部件4均位于分闸状态时，驱动第一动作部件3复位至合闸位置，即在开关处于图4状态之后，通过复位组件将驱动盘301驱动回合闸位置，如此可以提升第一动作部件3的使用寿命。在一种具体的实施方式中，可以通过第一驱动组件303在第一动作部件3和第二动作部件4均位于分闸状态时，驱动第一动作部件3复位至合闸位置，如此便不需设置额外的动力结构作为复位部件，节省成本和空间。

在以上结构中，可以在动铁芯402上开设穿线孔，从而将电流引入筒状空间401，向复位组件和第一驱动组件303提供动力。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的普通技术人员应当了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都应落入要求保护的本发明内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (13)

1.一种开关，可使可动触点相对固定触点在闭合位置和断开位置进行转换，其特征在于，包括：

灭弧室(1)，具备灭弧腔，以容纳所述可动触点和固定触点，还具备与可动触点相连接的传动组件(2)，传动组件(2)至少部分伸出所述灭弧腔；

第一动作部件(3)，其动作前端通过所述传动组件(2)连接至灭弧室(1)内的可动触点；

第二动作部件(4)，其内部具有筒状空间(401)；

所述第一动作部件(3)至少部分位于筒状空间(401)内，其动作前端沿筒状空间(401)中间轴线方向延伸，伸出筒状空间(401)连接至所述传动组件(2)，所述第一动作部件(3)可沿筒状空间(401)轴线方向运动，从而通过所述传动组件(2)转移可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作；

所述第二动作部件(4)动作前端连接所述第一动作部件(3)，所述第二动作部件(4)可沿所述筒状空间(401)中间轴线方向运动，从而通过所述第一动作部件(3)和传动组件(2)转移可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

2.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述第一动作部件(3)完成所述可动触点在闭合位置和断开位置转换操作的时间短于第二动作部件(4)。

3.根据权利要求1或2所述的开关，其特征在于，所述开关还包括控制系统，分别向所述第一动作部件(3)和第二动作部件(4)发送工作指令，指示所述第一动作部件(3)和第二动作部件(4)转移所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

4.根据权利要求3所述的开关，其特征在于，所述控制系统用于在线路正常工作时，向第二动作部件(4)发送工作指令，所述工作指令用于指示所述第二动作部件(4)转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

5.根据权利要求3所述的开关，其特征在于，所述控制系统用于在线路故障时，向第一动作部件(3)发送工作指令，所述工作指令用于指示所述第一动作部件(3)转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

6.根据权利要求3所述的开关，其特征在于，所述控制系统用于在线路故障时，依次向第一动作部件(3)发送第一工作指令，向第二动作部件(4)发送第二工作指令，第一工作指令用于指示所述第一动作部件(3)转换所述可动触点，之后，第二工作指令用于指示所述第二动作部件(4)转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

7.根据权利要求1或2所述的开关，其特征在于，所述开关还包括内部形成筒状内腔(501)的机构外壳(5)，所述第二动作部件(4)至少部分位于所述筒状内腔(501)内，所述第二动作部件(4)可沿所述筒状内腔(501)中轴线方向运动，从而使得可动触点在闭合位置和断开位置转换，所述第一动作部件(3)的动作前端伸出所述筒状内腔(501)。

8.根据权利要求7所述的开关，其特征在于，所述第一动作部件(3)包括：

驱动盘(301)，呈盘状结构，容置于所述筒状空间(401)内；

运动杆(302)，其自所述驱动盘(301)的第一面沿所述筒状空间(401)中间轴线方向延伸，其前端自所述筒状空间(401)伸出，连接至所述传动组件(2)；

第一驱动组件(303)，驱动所述驱动盘(301)沿所述筒状空间(401)中间轴线方向运动，从而转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

9.根据权利要求8所述的开关，其特征在于，还包括复位组件，用于在所述第一动作部件(3)和第二动作部件(4)均位于分闸状态时，驱动所述第一动作部件(3)复位至合闸位置。

10.根据权利要求8所述的开关，其特征在于，所述第一驱动组件(303)用于在所述第一动作部件(3)和第二动作部件(4)均位于分闸状态时，驱动所述第一动作部件(3)复位至合闸位置。

11.根据权利要求8所述的开关，其特征在于，所述第一动作部件(3)还包括：

第一保持组件(304)，容置于所述筒状空间(401)内，用于保持所述第一动作部件(3)的分、合闸状态。

12.根据权利要求7所述的开关，其特征在于，所述第二动作部件(4)包括：

动铁芯(402)，容置于所述筒状内腔(501)，前端开设有所述筒状空间(401)；

第二驱动组件(403)，驱动所述动铁芯(401)沿所述筒状内腔(501)中间轴线方向运动，从而转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

13.根据权利要求12所述的开关，其特征在于，所述第二动作部件(4)还包括：

第二保持组件(404)，容置于所述筒状内腔(501)内，用于保持所述第二动作部件(4)的分、合闸状态。