CN118039381A - 动触头驱动装置和开关设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种动触头驱动装置和开关设备。动触头驱动装置包括：触头支架(10)、电磁作动器(20)和驱动件(30)。驱动件(30)被配置为：在推杆(26)沿着纵向轴线移动至第一预定位置时，能够相对于推杆(26)沿第一方向旋转，使得驱动件(30)与电磁作动器(20)的一固定部分接合而将触头支架(10)锁定在与动触头(40)的合闸位置对应的位置；以及在推杆(26)沿着纵向轴线移动至第二预定位置时，能够相对于推杆(26)沿与第一方向相反的第二方向旋转，使得驱动件(30)与电磁作动器(20)的固定部分解除锁定而允许触头支架(10)移动至与动触头(40)的分闸位置对应的位置。

Description

动触头驱动装置和开关设备

技术领域

本公开的实施例总体上涉及开关设备，特别涉及开关设备的动触头驱动装置。

背景技术

诸如断路器等开关设备通常设置有用于驱动动触头移动的动触头机构，以驱动动触头选择性地与开关设备的静触头接合或分离，进而将开关设备设置在不同的开关状态。作为示例，传统断路器采用连杆致动机构来驱动动触头移动，这种驱动机构不适合智能控制。期望能够改进传统开关设备的动触头驱动装置以便于实现动触头的智能化控制。

发明内容

本公开的实施例提供了一种动触头驱动装置和开关设备，旨在解决上述问题以及其他潜在的问题中的一个或多个。

根据本公开的第一方面，提供一种动触头驱动装置。动触头驱动装置包括：触头支架，被配置为承载动触头；电磁作动器，包括：线圈；动铁芯，能够在所述线圈通电的状态下沿着纵向轴线移动；以及推杆，与所述动铁芯接合以经由所述动铁芯驱动而沿着所述纵向轴线移动；以及驱动件，沿着所述纵向轴线被布置在所述推杆和所述触头支架之间并且被配置为经由所述推杆驱动而沿着所述纵向轴线驱动所述触头支架。所述驱动件被配置为：在所述推杆沿着所述纵向轴线移动至第一预定位置时，能够相对于所述推杆沿第一方向旋转，使得所述驱动件与所述电磁作动器的一固定部分接合而将所述触头支架锁定在与所述动触头的合闸位置对应的位置；以及在所述推杆沿着所述纵向轴线移动至第二预定位置时，能够相对于所述推杆沿与所述第一方向相反的第二方向旋转，使得所述驱动件与所述电磁作动器的所述固定部分解除锁定而允许所述触头支架移动至与所述动触头的分闸位置对应的位置。

根据本公开的动触头驱动装置，通过驱动件不仅能够实现触头支架的驱动，而且还通过驱动件的旋转来实现动触头的合闸位置锁定，因此不需要通过对线圈通电来维持锁定状态，降低了能量消耗。

在一些实施例中，所述电磁作动器还可包括作为所述固定部分的用于缠绕所述线圈的线圈骨架，所述线圈骨架包括沿着所述纵向轴线延伸的腔体，所述动铁芯和所述驱动件至少部分地被布置在所述腔体内。由此，可通过简单的结构来约束沿纵向轴线布置的各部件的直线方向上的运动。

在一些实施例中，所述线圈骨架的内表面和所述推杆的外表面中的一方可包括径向突出的第一导轨，所述线圈骨架的内表面和所述推杆的外表面中的另一方包括径向凹陷的第一导槽，其中所述第一导槽与所述第一导轨配合以使得所述推杆沿着直线移动。由此，可确保推杆沿着直线运动。

在一些实施例中，所述线圈骨架的内表面和所述驱动件的外表面中的一方可包括径向突出的第二导轨，所述线圈骨架的内表面和所述驱动件的外表面中的另一方包括与所述第二导轨配合的径向凹陷的第二导槽，其中在所述推杆沿着所述纵向轴线移动至所述第一预定位置时，所述驱动件沿着直线相对于所述线圈骨架滑动并且在所述第二导轨和所述第二导槽脱离接合之后而能够相对于所述推杆旋转。由此，可确保驱动件在预定的范围内沿直线运动并且通过与线圈骨架分离而能够旋转。

在一些实施例中，所述推杆在面对所述驱动件的一侧的端面处可包括周向施力部，所述周向施力部被配置为能够对推杆施加周向力分量以使得所述驱动件旋转。由此，可通过推杆沿纵向轴线方向的运动而方便地驱动驱动件旋转。

在一些实施例中，所述周向施力部可包括在所述纵向轴线上倾斜的多个第一倾斜部，所述多个第一倾斜部围绕着所述纵向轴线上周向地分布在所述推杆的所述端面上。由此，可以简单的方式来实施周向施力部。

在一些实施例中，所述驱动件在面对所述推杆的端面上可包括与所述周向施力部匹配的多个周向受力部，所述周向受力部被配置为：在所述推杆沿着所述纵向轴线移动至所述第一预定位置时，与所述周向施力部相互作用以提供用于使所述驱动件沿所述第一方向旋转的周向力分量；以及在所述推杆沿着所述纵向轴线移动至所述第二预定位置时，与所述周向施力部相互作用以提供用于使所述驱动件沿所述第二方向旋转的周向力分量。由此，可以简单的结构驱动件旋转。

在一些实施例中，所述线圈骨架还可包括在其内表面上突出的周向锁定部，所述周向锁定部被配置为与所述驱动件接合以将所述驱动件和所述线圈骨架锁定在一起。由此，可以借助线圈骨架的结构来实现锁定。

在一些实施例中，所述周向锁定部可包括在周向上倾斜地延伸的周向止动斜面以及沿着所述纵向轴线延伸的周向止转面，所述周向止动斜面和所述周向止转面被配置为在周向上的不同位置处与所述驱动件作用。由此，可以实现驱动件的平滑的周向运动和周向止动。

在一些实施例中，所述驱动件在面对所述推杆的一侧的端面上可包括止动接合部，所述止动接合部包括倾斜斜面，所述倾斜斜面被配置为与所述周向锁定部接合。由此，驱动件的结构可以简化。

在一些实施例中，所述驱动件还可包括在所述纵向轴线远离所述止动接合部预定距离设置的分闸位置限位部，其中在所述驱动件朝向所述推杆复位的过程中，所述分闸位置限位部与所述周向锁定部接触以阻止所述驱动件继续直线运动。由此，可通过分闸位置限位部限定分闸位置。

在一些实施例中，所述分闸位置限位部可以是从所述驱动件径向突出的周向凸缘。由此，可以简化分闸位置限位部的结构。

在一些实施例中，动触头驱动装置还可包括被配置为至少与所述触头支架接合的所述复位弹簧，所述复位弹簧被配置为：在用于使得所述动铁芯移动的所述线圈断电之后，使得所述触头支架和/或所述驱动件返回至初始位置。由此，可通过复位弹簧来使得触头支架和/或所述驱动件自动地复位。

在一些实施例中，动触头驱动装置还可包括控制器，所述控制器被配置为接收分闸和/或合闸指令并且响应于所接收的分闸和/或合闸指令而发出向所述线圈通电的指令，以使得所述推杆沿着所述纵向轴线移动。由此，可以方便地实现动触头驱动装置的自动控制。

在一些实施例中，动触头驱动装置还可包括被配置为被安装至所述动铁芯和/或所述推杆的手动按钮，其中所述手动按钮的按压引起所述推杆沿着所述纵向轴线移动。由此，还可方便地实现动触头驱动装置的手动控制，而不需要对结构做实质改变。

根据本公开的第二方面，提供一种开关设备。开关设备包括：静触头；动触头；以及根据第一方面中任一项所述的动触头驱动装置。

在一些实施例中，所述开关设备可以是断路器、隔离开关或接触器。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开的实施例的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例而非限制性的方式示出本公开的若干实施例。

图1示出根据本公开的实施例的开关设备的整体示意图。

图2示出根据本公开实施例的开关设备的局部剖视图，其中开关设备处于合闸状态。

图3示出根据本公开实施例动触头驱动装置的线圈骨架的立体图。

图4示出根据本公开实施例动触头驱动装置的线圈骨架的横截面图。

图5示出根据本公开实施例动触头驱动装置的线圈骨架的纵向截面图。

图6示出根据本公开实施例动触头驱动装置的推杆的立体图。

图7示出根据本公开实施例动触头驱动装置的驱动件的立体图。

图8示出根据本公开实施例动触头驱动装置的触头支架的立体图。

图9示出根据本公开实施例的开关设备的剖视视图，其中开关设备处于分闸状态并且示出动触头驱动装置的驱动件与线圈骨架彼此作用的结构细节。

图10示出根据本公开实施例的开关设备的另一角度的剖视视图，开关设备处于分闸状态并且示出动触头驱动装置的驱动件、推杆与线圈骨架相互作用关系的结构细节。

图11示出根据本公开实施例的开关设备的另一角度的剖视视图，其中开关设备处于合闸状态并且示出驱动件与线圈骨架彼此锁定的状态下的结构细节。

图12示出根据本公开实施例的开关设备的另一角度的剖视视图，开关设备处于合闸状态并且示出动触头驱动装置的推杆解除驱动件与线圈骨架锁定的状态下的结构细节。

在各个附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示放置或者位置关系的词汇均基于附图所示的方位或者位置关系，仅为了便于描述本公开的原理，而不是指示或者暗示所指的元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本公开的限制。

诸如断路器等开关设备广泛地用于电力系统中。随着技术的发展，开关设备越来越多的智能化。固态断路器SSMCB作为智能断路器的示例而被广泛地使用。固态断路器SSMCB包括用于控制电路开闭的固态开关以及用于物理断开电路的隔离开关。固态开关可以被控制器控制以控制固态开关的开闭，由此可实现断路器的电路的开闭。隔离开关被配置为实现动触头和静触头的物理隔离，以确保电触头之间的足够的绝缘间隙。隔离开关还包括用于驱动动触头移动的动触头驱动装置。传统的隔离开关的尺寸教导且无法实现智能控制。针对此，根据本公开实施例，提供一种隔离开关，能够方便地实施智能控制并且具有小的尺寸和快速的移动性。下面结合附图详细说明根据本公开实施例的开关设备。

图1示出根据本公开实施例的开关设备100的示意图。如图1所示，开关设备100包括壳体110，开关设备100的各种电部件(例如动触头、静触头和用于驱动动触头移动的驱动装置)可被布置在壳体110内。在一些实施例中，如图1所示，开关设备100还可包括至少部分地在壳体110的表面露出的手动按钮120，手动按钮120可被配置为用于移动动触头。在这种情况下，开关设备100不仅可以智能控制也可以通过手动来进行控制，以实现开关设备的开关状态的切换。在图示的实施例中，以断路器作为开关设备的示例进行说明；应当理解，这仅仅是示例性的，开关设备也可以是隔离开关、接触器或包括动触头驱动机构的任何其他的开关设备。

图2示出根据本公开实施例的开关设备的剖视视图，示出了动触头驱动装置的主要部件。应当理解，在图示的实施例中，为了清楚起见，仅示出了断路器中与本公开的发明构思相关的器件，而省略了断路器的其他部件。

如图2所示，动触头驱动装置包括沿着轴线方向(在图2中的竖直方向上)顺次布置的电磁作动器20、驱动件30和触头支架10。触头支架10被配置为承载或安装动触头40。电磁作动器20被配置为在纵向方向上移动驱动件30。

电磁作动器20可包括：线圈骨架24，其上缠绕着线圈；动铁芯22，能够在线圈通电的状态下沿着纵向轴线移动；以及推杆26，与动铁芯22接合以经由动铁芯22驱动而沿着纵向轴线移动。当线圈通电时，动铁芯22移动进而驱动推杆26沿着纵向轴线移动。

驱动件30沿着纵向轴线被布置在推杆26和触头支架10之间并且被配置为被推杆26推动而沿着纵向轴线移动。驱动件30沿着纵向轴线的移动进而驱动触头支架10沿着纵向轴线移动。由于动触头被安装在触头支架10上，触头支架10的纵向移动可实现开关设备的分闸位置和合闸位置之间的切换。

驱动件30除了驱动触头支架10的功能之外，驱动件30还可提供锁定功能。这特别地，通过驱动件30的旋转运动来实现；驱动件30的旋转运动可使得驱动件30与电磁作动器20上设置的固定部件(例如线圈骨架)接合和解除接合，进而实现开关设备的开关状态的锁定。

在合闸操作期间，推杆26沿着纵向轴线移动至第一预定位置(例如可与合闸位置相对应)，驱动件30能够相对于推杆26旋转，使得驱动件30与电磁作动器20的固定部分接合而将触头支架10锁定在与动触头40的合闸位置对应的位置。类似地，在分闸操作期间，推杆26沿着纵向轴线移动至第二预定位置(例如可与分闸位置相对应)，驱动件30能够与电磁作动器20的固定部分解除锁定。在解除锁定的情况下，触头支架10被允许移动至(例如，可经由复位弹簧)与动触头40的分闸位置对应的位置。

根据本公开实施例的动触头驱动装置，通过驱动件30的独特运动方式，不仅能够实现动触头的自动移动，而且还能够实现动触头的合闸状态的锁定，由此不需要对线圈施加附加的维持电流而能够将动触头维持在合闸状态。

下面结合图3-图8说明根据本公开实施例的动触头驱动装置的结构细节。线圈骨架24可被固定至断路器的适当部位。

如图3所示，线圈骨架24包括沿着纵向轴线延伸的腔体。可通过腔体的内表面来限制动铁芯22、推杆26和驱动件30的移动路径。如图3所示，线圈骨架24可包括圆筒状的结构，线圈骨架24的外表面248可用于缠绕线圈。线圈骨架24的内表面可设置匹配结构，以实现限位和/或锁定的功能。

在一些实施例中，线圈骨架24的内表面可包括用于引导推杆26直线移动的结构。如图4所示，线圈骨架24的内表面可包括从内表面径向凹陷的第一导槽244。还参考图6，推杆26的外表面可包括从推杆26的外表面径向突出的第一导轨262。在推杆26沿着纵向方向移动时，通过第一导槽244和第一导轨262的形状配合，确保推杆沿着直线移动。应当理解，图3和图7所示的实施例仅仅是示例性的。在其他实施例中，可以在推杆26的外表面形成导槽，而在线圈骨架24的内表面形成突出的导轨。

在一些实施例中，线圈骨架24的内表面可包括用于引导驱动件30的移动的结构，通过该引导结构可以提供驱动件30的一段线性移动距离并且在该线性移动距离结束时，线圈骨架24可与用于引导的结构脱离以允许驱动件30进行旋转。在一些实施例中，线圈骨架24的内表面可包括第二导槽(未示出)，第二导槽可设置在纵向轴线方向上设置在与第一导槽不同的位置处(例如更朝向驱动件30设置)。还参考图7，驱动件30的外表面可包括径向突出的第二导轨36。第二导轨36可与第二导槽配合以引导驱动件30沿着纵向轴线直线移动。推杆26沿着纵向轴线移动的过程中，驱动件30可沿着直线相对于线圈骨架24滑动并且在第二导轨36和第二导槽脱离接合之后而能够相对于推杆26旋转。

在一些实施例中，如图5所示，线圈骨架24还包括设置在其内表面上的一个或多个周向锁定部245。周向锁定部245可从线圈骨架24的径向内表面上突出的设置并且被配置为与驱动件30接合以将驱动件30和线圈骨架24锁定在一起。

在一些实施例中，在开关设备的合闸操作时(即从分闸状态切换至合闸状态时)，在驱动件30与线圈骨架24彼此脱离之后，线圈骨架24解除对驱动件30的约束，驱动件可发生旋转(例如可经由推杆26的作用)。驱动件30发生旋转之后，周向锁定部245与驱动件30接合以将驱动件30和线圈骨架24锁定在一起。类似地，在开关设备的分闸操作时(即从合闸状态切换至分闸状态时)，在推杆26移动至预定位置时，推杆26可对驱动件30施加周向分力以使得驱动件在相反的方向上旋转，通过驱动件30在相反方向的旋转，周向锁定部245与驱动件30解除接合。在推杆26的周向分力的持续作用下，将驱动件30移动至线圈骨架24的导槽中，以允许驱动件30沿着线圈骨架24进行线性运动(例如可以在复位弹簧的作用下)。由此，可以实现开关设备的合闸状态的解锁，并且允许开关设备复位至分闸状态。

在一些实施例中，如图5所示，周向锁定部245包括在周向上沿着预定方向倾斜延伸的周向止动斜面247以及沿着纵向轴线延伸的周向止转面243。周向止动斜面247可被配置为与驱动件30的相应部位接合以引导驱动件30的周向运动。在这种情况下，可准许驱动件30的周向的平滑运动。周向止转面243可包括沿着纵向轴线延伸的止动面，通过该止动面可与驱动件30锁定以阻止驱动件30的在预定旋转方向上的任何移动。

图6示出根据本公开实施例动触头驱动装置的推杆的立体图。如图6所示，推杆26可以为大体圆柱形状。推杆26在纵向轴线的一端可包括轴向延伸的第一接合部263，第一接合部263可与动铁芯22(参见图2)接合以实现力传递。推杆26在纵向轴线的另一端可包括轴向延伸的第二接合部265，第二接合部265可与驱动件30(参见图2)接合以实现力传递。推杆26还可包括周向分布的多个齿状导轨262，齿状导轨262可与线圈骨架24的内表面接合以引导推杆沿着直线运动。

在一些实施例中，如图6所示，推杆26在面对驱动件30的一侧的端面处包括周向施力部264。周向施力部264被配置为能够对推杆26施加周向力分量以使得驱动件30旋转。在一些实施例中，如图6所示，周向施力部264包括在纵向轴线上沿着预定方向倾斜的多个第一倾斜部，多个第一倾斜部围绕着纵向轴线上周向地分布在推杆26的端面上。在图示的实施例中，第一倾斜部为倾斜面的形状。应当理解，这仅仅是示例性的，第一倾斜部可以为其他形状，只要能够提供用于驱动件30旋转的周向分量即可。

图7示出根据本公开实施例动触头驱动装置的驱动件30的立体图。在一些实施例中，如图7所示，驱动件30为大致筒状形状。驱动件30可包括设置在一端的孔37。孔37例如可与推杆26的第二接合部265接合。应当理解，这仅仅是示例性的。孔37可以实施为其他形式，只要能够与推杆26接合即可。

在一些实施例中，如图7所示，驱动件30还包括在周向上均匀分布的多个导轨36。导轨36可与线圈骨架24上的相应导槽接合以引导驱动件30在预定长度上做直线运动。

在一些实施例中，如图7所示，驱动件30在面对推杆26的端面上还包括与周向施力部264匹配的多个周向受力部34。周向受力部34被配置为与周向施力部264相互作用而提供用于使驱动件30旋转的周向力分量。特别地，当驱动件30的导轨36与线圈骨架24上的相应导槽脱离之后，驱动件30可以通过周向受力部34所接受的周向力分量的作用而发生旋转。

在一些实施例中，如图7所示，驱动件30在面对推杆26的一侧的端面上包括止动接合部35。止动接合部35可被配置为与线圈骨架24的相应部位进行结合以锁定驱动件30。在驱动件30被锁定的情况下，触头支架10也被锁定而无法移动。在驱动件30被解锁的情况下，触头支架10也被允许移动。在一些实施例中，如图7所示，止动接合部35包括倾斜斜面，倾斜斜面被配置为与周向锁定部245接合。如图7所示，倾斜斜面的顶点33可以作为分闸位置的限位点。在该位置处，驱动件30的顶点33与线圈骨架24卡合而不能移动；进而动触头保持与静触头的可靠接触。应当理解，图示的止动接合部35的形状仅仅是示例性的，止动接合部35也可以被形成为任何其他适当的形状。

在一些实施例中，如图7所示，驱动件30还包括在纵向轴线远离止动接合部35预定距离设置的分闸位置限位部38。在驱动件30朝向推杆26复位的过程中(即，在驱动件30被解锁之后从合闸切换至分闸的过程中，例如可通过复位弹簧的作用)，分闸位置限位部38与周向锁定部245接触以阻止驱动件30继续直线运动。可通过分闸位置限位部38与动触头驱动装置的固定部件(例如线圈骨架)的接合来阻止驱动件30继续向上移动。

在一些实施例中，如图7所示，分闸位置限位部38是从驱动件30径向突出的周向凸缘。可通过驱动件30的分闸位置限位部38与线圈骨架24的相应位置接触来限制驱动件30继续向上移动。因此，可通过分闸位置限位部38形成分闸位置的移动上限点。应当理解，这仅仅是示例性的，分闸位置限位部38可以被形成为任何其他适当的形状，只要能够与分闸位置限位部38接触或抵接以限制驱动件30向上运动即可。

在一些实施例中，动触头驱动装置还可包括复位装置。复位装置可被配置为使得触头支架10和驱动件30返回至初始位置(即分闸位置)。在一些实施例中，复位装置可包括一个或多个弹簧60。弹簧可被布置在适当的位置处以使得在驱动件30和触头支架10朝向静触头移动时被压缩从而储能，并且当驱动件30与线圈骨架24的锁定解除之后，在复位弹簧的作用下而返回至初始的分闸位置。在一些实施例中，弹簧60可包括用于推杆26复位的第一弹簧和用于使触头支架10(连同驱动件30)复位的第二弹簧。

在一些实施例中，动触头驱动装置可以被远程地控制。为此，动触头驱动装置还包括控制器。控制器被配置为接收分闸和/或合闸指令并且响应于所接收的分闸和/或合闸指令而发出向线圈通电的指令。在线圈通电之后，动磁体带动推杆26沿着纵向轴线向下移动。

在一些实施例中，动触头驱动装置可以被手动地控制。为此，动触头驱动装置还包括手动按钮120，手动按钮120可被安装至动铁芯22。手动按钮120可沿着纵向轴线设置并且可被手动地按压以手动地驱动动铁芯22沿着纵向轴线直线运动。进而引起述推杆26沿着纵向轴线移动，以实现相应的分闸和合闸操作。在其他实施例中，手动按钮120可被安装至推杆26。

图8示出根据本公开实施例动触头驱动装置的触头支架的立体图。触头支架10被配置为承载动触头。触头支架10可经由驱动件30驱动而沿着直线移动。在触头支架10处于第一位置时，触头支架10上的动触头可与开关设备内的静触头接触以实现合闸。在触头支架10处于第二位置时，触头支架10上的动触头与开关设备内的静触头分离预定间隙以实现分闸。

触头支架10在轴向一端可与驱动件30耦合。作为示例，触头支架10可包括轴安装部15。相应地，驱动件30可包括安装孔37(参考图7)。轴安装部15与驱动件30的安装孔37可耦合。应当理解这仅仅是示例性的。此外，为了确保触头支架10的直线运动，触头支架10还可包括引导槽和/或导轨13。引导槽和/或导轨可与开关设备中的框架中的相应的引导部件进行配合以确保触头支架沿着直线移动。在一些实施例中，触头支架还可包括动触头超程调节装置(例如弹簧17，请参考图9)，可通过弹簧17来调节动触头的紧固位置，进而可以调节动触头和静触头之间的接触力的大小。

下面结合图2、图9-12来详细说明根据本公开实施例的动触头驱动装置的工作过程。

如图9所示，开关设备处于分闸状态，图9的右侧还示出圆圈部分的局部放大图。从图中可以看出，触头支架10处于上侧位置。设置在触头支架10上的动触头40与静触头70相隔开一间隔，以物理地隔断电路。在图9所示的状态下，在复位弹簧的作用下，驱动件30与线圈骨架24抵接，由此动触头被维持在分闸状态。在图9所示的实施例中，驱动件30的分闸位置限位部38(即周向凸缘)与线圈骨架24的相应部位抵接。在图示的实施例中，线圈骨架24的相应部位可以是线圈骨架24的周向锁定部的最下侧的部位，例如周向止动面247的最顶端249。根据本公开实施例的动触头驱动装置，不需要对线圈通电而方便地维持开关设备的分闸状态。

图10示出处于分闸状态的开关设备另一个视角的剖视视图。图10示出了动触头驱动装置的触头支架10、驱动件30、推杆26、线圈骨架24、动铁芯22、手动按钮120的结构细节。如图10所示，在复位弹簧的作用下，沿着纵向轴线顺次布置的触头支架10、驱动件30、推杆26、动铁芯22、手动按钮120被维持在预定的分闸位置。

从图9和图10的状态起，当线圈被通电时，动铁芯22带动推杆26沿着直线往下运动，推杆26按压驱动件30沿着直线向下运动。由于驱动件30和线圈骨架24经由导轨和导槽的接合而沿着直线运动，当驱动件30和线圈骨架24移动至预定距离之后，驱动件30与线圈骨架24的导轨脱离。在脱离后，伴随着推杆26继续往下运动。由于推杆26和驱动件30彼此相互作用，推杆26例如经由斜面而对驱动件30提供周向力分量。在该周向力分量的作用下，在驱动件30在向下移动的同时产生周向旋转。通过驱动件30的周向旋转，驱动件30开始与线圈骨架配合并且旋转预定角度之后彼此锁定在一起。锁定位置由线圈骨架的相应锁定点(例如周向止转面)限定。此时，开关设备处于图2和图11所示的合闸状态。

如图2和图11所示，驱动件30在周向旋转预定角度之后，驱动件30开始与线圈骨架24的周向锁定部245接合，以将驱动件30和线圈骨架24锁定在一起。特别地，周向锁定部245的周向止动斜面247可首先与驱动件30的顶端表面接触以引导驱动件30的周向移动。伴随着驱动件30的周向移动，驱动件30最终与周向止转面243接合而不能进行任何周向移动。在这种情况下，通过驱动件30与线圈骨架24的相互作用，驱动件30可被保持在合闸状态。根据本公开实施例的动触头驱动装置，不需要对线圈通电而方便地维持开关设备的合闸状态。

分闸过程和合闸过程类似。从图2和图11的状态起，当线圈被通电时，动铁芯22带动推杆26沿着直线往下运动。当推杆26移动至分闸位置限位部38的位置时，由于推杆26和驱动杆30的彼此配合面的相互作用，驱动杆30在直线运动的同时产生周向旋转，在该周向旋转的作用下，驱动杆30与线圈骨架24解锁。

图12示出了驱动杆30与线圈骨架24解锁后驱动杆30即将向上移动的状态图；图12的右侧示出了图中圆圈部分的局部放大图。伴随着驱动杆30的周向移动，线圈骨架24的导轨与驱动杆的导槽重新接合。此时，当线圈断电后，推杆26在推杆复位弹簧作用下回到原位，同时触头复位弹簧推动触头和驱动杆向上移动，由此动触头和静触头分离。触头支架10、驱动杆30向上移动的速度可通过触头复位弹簧的参数来进行调节。伴随着驱动杆30持续上下运动，当驱动杆30与线圈骨架24再次接触时，驱动杆30被保持在分闸位置。

上面描述了动触头驱动装置的自动分闸和合闸的操作原理。针对手动合闸的操作过程类似，与自动操作相比，区别仅在于推杆的移动是经由动铁芯自动驱动还是经由按钮手动操作来驱动。针对手动分闸和合闸而言，用户只需要手动操作按钮120即可实现开关设备的分闸和合闸操作。

根据本公开实施例的动触头驱动装置，利用一套机构可以实现动触头的手动和自动控制。此外，动触头驱动装置采用机械方式实现分闸和合闸状态的保持，因此不需要对线圈进行通电，可以降低能耗。此外，动触头驱动装置的驱动机构简单并且体积小，便于实施。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行，或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (17)

1.一种动触头驱动装置，包括

触头支架(10)，被配置为承载动触头(40)；

电磁作动器(20)，包括：线圈；动铁芯(22)，能够在所述线圈通电的状态下沿着纵向轴线移动；以及推杆(26)，与所述动铁芯(22)接合以经由所述动铁芯(22)驱动而沿着所述纵向轴线移动；以及

驱动件(30)，沿着所述纵向轴线被布置在所述推杆(26)和所述触头支架(10)之间并且被配置为经由所述推杆(26)驱动而沿着所述纵向轴线驱动所述触头支架(10)，

其中所述驱动件(30)被配置为：在所述推杆(26)沿着所述纵向轴线移动至第一预定位置时，能够相对于所述推杆(26)沿第一方向旋转，使得所述驱动件(30)与所述电磁作动器(20)的一固定部分接合而将所述触头支架(10)锁定在与所述动触头(40)的合闸位置对应的位置；以及在所述推杆(26)沿着所述纵向轴线移动至第二预定位置时，能够相对于所述推杆(26)沿与所述第一方向相反的第二方向旋转，使得所述驱动件(30)与所述电磁作动器(20)的所述固定部分解除锁定而允许所述触头支架(10)移动至与所述动触头(40)的分闸位置对应的位置。

2.根据权利要求1所述的动触头驱动装置，其中所述电磁作动器(20)还包括作为所述固定部分的用于缠绕所述线圈的线圈骨架(24)，所述线圈骨架(24)包括沿着所述纵向轴线延伸的腔体，所述动铁芯(22)和所述驱动件(30)至少部分地被布置在所述腔体内。

3.根据权利要求2所述的动触头驱动装置，其中所述线圈骨架(24)的内表面和所述推杆(26)的外表面中的一方包括径向突出的第一导轨(262)，所述线圈骨架(24)的内表面和所述推杆(26)的外表面中的另一方包括径向凹陷的第一导槽(244)，其中所述第一导槽(244)与所述第一导轨(262)配合以使得所述推杆(26)沿着直线移动。

4.根据权利要求2所述的动触头驱动装置，其中所述线圈骨架(24)的内表面和所述驱动件(30)的外表面中的一方包括径向突出的第二导轨(36)，所述线圈骨架(24)的内表面和所述驱动件(30)的外表面中的另一方包括与所述第二导轨(36)配合的径向凹陷的第二导槽，其中在所述推杆(26)沿着所述纵向轴线移动至所述第一预定位置时，所述驱动件(30)沿着直线相对于所述线圈骨架(24)滑动并且在所述第二导轨(36)和所述第二导槽脱离接合之后而能够相对于所述推杆(26)旋转。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的动触头驱动装置，其中所述推杆(26)在面对所述驱动件(30)的一侧的端面处包括周向施力部(264)，所述周向施力部(264)被配置为能够对推杆(26)施加周向力分量以使得所述驱动件(30)旋转。

6.根据权利要求5所述的动触头驱动装置，其中所述周向施力部(264)包括在所述纵向轴线上倾斜的多个第一倾斜部，所述多个第一倾斜部围绕着所述纵向轴线上周向地分布在所述推杆(26)的所述端面上。

7.根据权利要求5所述的动触头驱动装置，其中所述驱动件(30)在面对所述推杆(26)的端面上包括与所述周向施力部(264)匹配的多个周向受力部(34)，所述周向受力部(34)被配置为：

在所述推杆(26)沿着所述纵向轴线移动至所述第一预定位置时，与所述周向施力部(264)相互作用以提供用于使所述驱动件(30)沿所述第一方向旋转的周向力分量；以及

在所述推杆(26)沿着所述纵向轴线移动至所述第二预定位置时，与所述周向施力部(264)相互作用以提供用于使所述驱动件(30)沿所述第二方向旋转的周向力分量。

8.根据权利要求5所述的动触头驱动装置，其中所述线圈骨架(24)还包括在其内表面上突出的周向锁定部(245)，所述周向锁定部(245)被配置为与所述驱动件(30)接合以将所述驱动件(30)和所述线圈骨架(24)锁定在一起。

9.根据权利要求8所述的动触头驱动装置，其中所述周向锁定部(245)包括在周向上倾斜地延伸的周向止动斜面(247)以及沿着所述纵向轴线延伸的周向止转面(243)，所述周向止动斜面(247)和所述周向止转面(243)被配置为在周向上的不同位置处与所述驱动件(30)作用。

10.根据权利要求8或9所述的动触头驱动装置，其中所述驱动件(30)在面对所述推杆(26)的一侧的端面上包括止动接合部(35)，所述止动接合部(35)包括倾斜斜面，所述倾斜斜面被配置为与所述周向锁定部(245)接合。

11.根据权利要求10所述的动触头驱动装置，其中所述驱动件(30)还包括在所述纵向轴线远离所述止动接合部预定距离设置的分闸位置限位部(38)，其中在所述驱动件(30)朝向所述推杆(26)复位的过程中，所述分闸位置限位部(38)与所述周向锁定部(245)接触以阻止所述驱动件(30)继续直线运动。

12.根据权利要求11所述的动触头驱动装置，其中所述分闸位置限位部(38)是从所述驱动件(30)径向突出的周向凸缘。

13.根据权利要求1-4、6-9、11、12中任一项所述的动触头驱动装置，还包括被配置为至少与所述触头支架(10)接合的所述复位弹簧(60)，所述复位弹簧(60)被配置为：在用于使得所述动铁芯(22)移动的所述线圈断电之后，使得所述触头支架(10)和所述驱动件(30)返回至初始位置。

14.根据权利要求1-4、6-9、11、12中任一项所述的动触头驱动装置，还包括控制器，所述控制器被配置为接收分闸和/或合闸指令并且响应于所接收的分闸和/或合闸指令而发出向所述线圈通电的指令，以使得所述推杆(26)沿着所述纵向轴线移动。

15.根据权利要求1-4、6-9、11、12中任一项所述的动触头驱动装置，还包括被配置为被安装至所述动铁芯(22)和/或所述推杆(26)的手动按钮(120)，其中所述手动按钮的按压引起所述推杆(26)沿着所述纵向轴线移动。

16.一种开关设备，包括：

静触头(70)；

动触头(40)；以及

根据权利要求1-15中任一项所述的动触头驱动装置。

17.根据权利要求16所述的开关设备，其中所述开关设备是断路器、隔离开关或接触器。