CN107910211A - 一种双稳态的操作机构及旋转式隔离开关 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一个技术方案是提供了一种双稳态的操作机构。本发明的另一个技术方案是提供了一种旋转式隔离开关，其特征在于，包括上述的双稳态的操作机构，双稳态的操作机构驱动多个上下层叠的多级联动机构。本发明的优点是：1)结构简单、零部件数量少；2)具有稳定可靠的双稳态的扭簧使力结构；3)本发明的扭簧在手柄旋转过程中，扭簧被压缩，储存能量，并且在手柄旋转过死点位置时，扭簧本身所储存能量瞬间释放，触头快速闭合；同时在手柄分闸的过程中，扭簧也同样被压缩，储存能量，并且在手柄旋转过死点位置时，扭簧本身所储存能量瞬间释放，触头快速断开。

Description

一种双稳态的操作机构及旋转式隔离开关

技术领域

本发明涉及一种转换开关的操作机构及采用该操作机构的旋转式隔离开关，属于低压电气设备领域。

背景技术

旋转开关作为一种隔离开关，在分闸位置时，动、静触头间应具有符合规定要求的绝缘距离，并且开关具有明显的断开标志；在合闸位置时，触头应能承载正常回路条件下的电流及在规定时间内异常条件下的电流。

目前已知的旋转开关都包括操作机构和通断装置，通断装置为多层结构，每个层均包括壳体、壳体承载的用于接通和分断的动、静触头，多个层的动触头绕同一旋转轴线转动，每个层的动触头与各自对应的静触头分离、闭合，同时可实现多个电路的切换，或是串联多层以提高通断性能。

公开号为CN104040662A的专利中公开了一种旋转开关操作机构，包括壳体、驱动部件和从动部件，所述的壳体侧壁上设置有与从动部件上的弹性臂相互配合的凹坑，形成第一锁止位置和第二锁止位置。在锁止位置上，从动部件上的弹性臂抵靠在壳体的凹坑内不动，旋转驱动件以使弹簧装置储能，在即将到达界定位置时，驱动件带动从动件上的弹性臂在径向位置上向内移动，迫使从动部件上的弹性臂从壳体的凹坑脱离，此时，其会在储能弹簧的作用下迅速旋转到达第二锁止位置。该种操作机构的缺点在于：由于从动部件在第一锁止位置和第二锁止位置上之间的移动都是通过弹性臂的变形来实现，因此从动部件的材料性能要求较高，且需在特定的环境条件下保证弹性臂的弹性，且需实现一定的机械寿命，而现有的塑料件很难达到，在动作一定次数后操作机构因失去弹性或断裂而失效，特别是需要使用旋转开关的一些特殊环境下，例如环境温度在-40℃或是+85℃时从动部件的材料性能无法满足要求，从而降低了整个操作机构的可靠性。

公开号为CN104040662A的专利中公开了一种旋转开关操作机构，包括有壳体，所述的壳体上设置有一个环形凹槽，所述环形凹槽的内环面上设置有至少两个档位凹槽，所述的壳体上还装设有在各档位凹槽之间进行切换的切换装置，所述的切换装置包括有转轴、扭簧、椭圆形的凸轮片、滑动片和转动片，所述的转轴穿设在壳体上，且所述转轴的内端延伸至环形凹槽中，所述转轴的内端端部上设置有一方形凸块，所述的方形凸块上还设置有一与转轴同轴心的凸柱，椭圆形的凸轮片上开设有一个与所述方形凸块相嵌配的方形凹槽，椭圆形凸轮片沿其短轴方向设置有一径向凸块，所述的径向凸块上还设置有轴向凸块，所述的转动片位于环形凹槽内，且所述环形凹槽的底面上对应开设有定位转动孔，所述转动片的下端面上对应设有与所述定位转动孔构成枢接配合的定位插柱，所述转动片的上端面上开设有一径向滑移槽，所述转动片的径向滑移槽内对应设有与所述凸柱构成枢接配合的插孔，且所述插孔与定位插柱同轴心。所述的滑动片嵌装于所述径向滑移槽内，并可沿所述径向滑移槽径向直线滑动，所述滑动片在其滑动方向的一端设置有滑动片挡块，所述转动片在所述滑动片挡块的径向外侧还设置有一转动片挡块，所述转动片挡块与滑动片挡块之间夹装有压缩弹簧，且在所述压缩弹簧的作用下，滑动片挡块与所述椭圆形凸轮片的外周面形成抵接配合，所述滑动片在其滑动方向的另一端设置有档位凸块，并当凸轮片的短轴端外周面转动至与滑动片挡块相抵接时，所述的档位凸块嵌入到档位凹槽内；当凸轮片的长轴端外周面转动至与滑动片挡块相抵接时，所述的档位凸块与档位凹槽保持分离，所述的扭簧套装于转轴的内端上，并设有两平行延伸端，所述凸轮片上的轴向凸块及滑动片上的档位凸块均被夹持在扭簧的两平行延伸端之间。所述的转轴上还设置有限制扭簧轴向窜动的凸缘。所述转轴的外端穿出壳体外，并装设有旋钮，旋钮上设有指示牌。该种操作机构结构比较复杂，零部件数量比较多且成型困难，加工制造工序比较多，因而使得整个操作机构组装困难，生产成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单且稳定性高的切换装置。本发明的另一个目的是提供一种采用上述切换开关的旋转式隔离开关。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种双稳态的操作机构，其特征在于，包括壳体，壳体中部设有圆形通孔，在圆形通孔内设有可绕自身轴线自由转动的连接部件，连接部件顶部边缘设有至少三条弧形凹槽，弧形凹槽沿周向均匀分布，连接部件上设有与其同轴的旋转部件，旋转部件底部设有与弧形凹槽数量相等的凸块结构，所有凸块结构分别设于对应的弧形凹槽内，在旋转部件转动过程中，凸块结构自弧形凹槽的一个侧壁运动至另一个侧壁，旋转部件与一对对称布置的弹簧存储部件相连，当旋转部件向一个方向转动时，在转动的前半程，弹簧存储部件存储能量，在过死点的后半程，由弹簧储能部件驱动旋转部件快速向同一个方向转动，完成合闸或是分闸动作；转部件上设有手柄连接件，手柄连接件与手柄相连，手柄通过手柄连接件驱动旋转部件转动。

优选地，所述旋转部件顶部设有凸块机构，所述手柄连接件通过凸块机构卡在所述旋转部件上。

优选地，每个所述弹簧存储部件包括带有两个力臂的扭簧，扭簧的一个力臂与设有所述旋转部件上的扭簧连接件相连，扭簧的另一个力臂与固定在所述壳体上的弹簧支架相连。

优选地，在每个所述扭簧的附近设有防止扭簧在受力时卡死的结构，结构固定在所述壳体上。

本发明的另一个技术方案是提供了一种旋转式隔离开关，其特征在于，包括上述的双稳态的操作机构，双稳态的操作机构驱动多个上下层叠的多级联动机构，每个多级联动机构包括本体，本体具有一个上部结构及一个下部结构，上部结构设有位于同一直线上的限位槽一及限位槽二，动触头放置在限位槽一及限位槽二内，在限位槽一及限位槽二的左、右两侧分别设有插槽一及插槽二；

所述多级联动机构与位于最上层的本体之间，以及相邻两个本体之间均通过连接机构相连，连接机构包括设于当前本体的下部结构或所述连接部件上的压紧块一、压紧块二、限位块一及限位块二；

压紧块一及压紧块二分别与相邻本体的限位槽一及限位槽二相配合，当前本体或所述连接部件的压紧块一及压紧块二插入相邻本体的限位槽一及限位槽二后，将执行机构的动触头压紧，在压紧块一及压紧块二之间设有限位块一及限位块二，限位块一与限位块二之间的间隙大于动触头的宽度，当前本体或所述连接部件的限位块一与限位块二插入相邻本体的上部结构后，将动触头位于限位槽一及限位槽二之间的部分限位在限位块一与限位块二之间，且限位块一与限位块二的端部紧贴相邻本体的插槽一及插槽二。

优选地，所述执行机构包括动触头及位于动触头前、后两端的接线板，动触头的材质为高导电率铜材，动触头及接线板均经过镀银处理，动触头的前、后两端分别设有一个用于提供触头压力的弹片，弹片与各自的接线板铆接，弹片与动触头相接部分的侧边形成有引弧机构，引弧机构具有先接触后断开的功能。

优选地，在动触头中间设有至少两个凸台，凸台嵌入用于放置动触头的多级联动机构的凹槽内，此凹槽和凸台结构一起起到限位动触头的作用。

优选地，所述接线板和外接线缆采用提篮式接线端子结构，可以更好的保证电接触的牢固可靠，有效降低接触电阻。

本发明的优点是：

1)结构简单、零部件数量少；

2)具有稳定可靠的双稳态的扭簧使力结构；

3)本发明的扭簧在手柄旋转合闸的过程中，扭簧被压缩，储存能量，并且在手柄旋转过死点位置时，扭簧本身所储存能量瞬间释放，触头快速闭合；同时在手柄分闸的过程中，扭簧也同样被压缩，储存能量，并且在手柄旋转过死点位置时，扭簧本身所储存能量瞬间释放，触头快速断开。

附图说明

图1为本发明提供的一种双稳态的操作机构的爆炸图；

图2为本发明提供的一种双稳态的操作机构的俯视图；

图3为本发明提供的一种双稳态的操作机构的侧视图及一极多级联动机构；

图4及图5为多级联动机构的结构示意图；

图6为执行机构示意图；

图7为动触头示意图。

图8本发明提供的一种旋转式隔离开关的主视图；

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

结合图1及图2，本发明提供的一种双稳态的操作机构，包括壳体1，壳体1中部设有圆形通孔11，在圆形通孔11内设有可绕自身轴线自由转动的连接部件2。连接部件2顶部边缘设有至少三条弧形凹槽21，弧形凹槽21沿周向均匀分布。连接部件2上设有与其同轴的旋转部件3。旋转部件3底部设有与弧形凹槽21数量相等的凸块结构33，所有凸块结构33分别设于对应的弧形凹槽21内。在旋转部件3转动过程中，凸块结构33自弧形凹槽21的一个侧壁运动至另一个侧壁，旋转部件3与一对对称布置的弹簧存储部件相连，当旋转部件3向一个方向转动时，弹簧存储部件同时存储能量，且弹簧存储部件同时驱动旋转部件3向另一个方向转动。旋转部件3上设有顶部设有凸块机构32，手柄连接件4通过凸块机构32卡在所述旋转部件3上，手柄连接件4与手柄相连，手柄通过手柄连接件4驱动旋转部件3转动。

每个弹簧存储部件包括带有两个力臂的扭簧5，扭簧5的一个力臂与设有旋转部件3上的扭簧连接件31相连，扭簧5的另一个力臂与固定在壳体1上的弹簧支架6相连。在每个扭簧5的附近设有防止扭簧5在受力时卡死的部件7，部件7固定在所述壳体1上。

结合图3，本发明公开的一种旋转式隔离开关主要包括双稳态的操作机构8、多个层叠的多级联动机构9以及由多级联动机构9固定限位的执行机构，由双稳态的操作机构8驱动多个上下层叠的多级联动机构9。

如图4及图5所示，本发明中的多级联动机构，包括本体，本体的总体形状为圆形。本体具有一个上部结构及一个下部结构。上部结构可以定义为一个桥形触头支架，用于支撑执行机构的动触头10。上部结构包括位于同一直线上的限位槽一91及限位槽二92，动触头放置在限位槽一91及限位槽二92内，在限位槽一91及限位槽二92的左、右两侧分别设有插槽一93及插槽二94。

本体的下部结构用于压紧动触头10。将当前本体的上部结构与相邻本体的下部结构连接在一起后，传递各级旋转的动力的作用，这样一个零件就具备了三个功能，结构紧凑，稳定可靠。

当前本体的下部结构设有分别与相邻本体的限位槽一91及限位槽二92相配合的压紧块一95及压紧块二96。当前本体的压紧块一95及压紧块二96插入相邻本体的限位槽一91及限位槽二92后，将位于限位槽一91及限位槽二92内的动触头压紧。在压紧块一95及压紧块二96之间设有限位块一97及限位块二98，限位块一97与限位块二98之间的间隙大于动触头10的宽度。当前本体的限位块一97与限位块二98插入相邻本体的上部结构内，将动触头位于限位槽一91及限位槽二92之间的部分限位在限位块一97与限位块二98之间，且限位块一97与限位块二98的端部紧贴相邻本体的插槽一93及插槽二94。

结合图3，限位槽一91及限位槽二92提供动触头的支撑作用，其中两侧内边和动触头接触，起到限位动触头，这样在旋转中，动触头10不会左右移动。插槽一93及插槽二94的两侧边起到提供级间扭力的作用。压紧块一95及压紧块二96起到压紧动触头的作用。限位块一97及限位块二98与插槽一93及插槽二94贴合，传递级间扭力的作用。

手柄连接件4底部也设有与本体的下部结构相同的压紧块一95、压紧块二96、限位块一97与限位块二98，使得手柄连接件4可以与位于最上层的本体的上部结构相结合，从而将力矩往下传递。

如图6所示，本发明的执行机构主要由以下部件构成：触头弹片12、接线板11、动触头10等。动触头10和接线板11做镀银处理，其中动触头10本身材料为紫铜，这样电阻更低，导电会更可靠，温升更低。结合图7，动触头10中间有两个小凸台14，重要作用是限位。动触头10在安装到多级联动机构9的本体上以后，保证动触头10能够在旋转过程中不移动，位置相对可靠固定。接线板11上有一触头弹片12，通过两个铆接位置牢固地铆接在接线板11上。触头弹片12提供触头压力，触头弹片12上有一引弧机构13。在旋转开关断开时，通过引弧机构13引导电弧进入灭弧室，起到快速熄灭电弧的作用，同时设置有先接触后断开的结构(同样是如图7中的引弧机构13)，提高机械电气寿命。同时接线板11和外接线缆采用提篮式接线端子结构，这样接触电阻更低，终端温升更低，功耗更低。

Claims (8)

1.一种双稳态的操作机构，其特征在于，包括壳体(1)，壳体(1)中部设有圆形通孔(11)，在圆形通孔(11)内设有可绕自身轴线自由转动的连接部件(2)，连接部件(2)顶部边缘设有至少三条弧形凹槽(21)，弧形凹槽(21)沿周向均匀分布，连接部件(2)上设有与其同轴的旋转部件(3)，旋转部件(3)底部设有与弧形凹槽(21)数量相等的凸块结构(33)，所有凸块结构(33)分别设于对应的弧形凹槽(21)内，在旋转部件(3)转动过程中，凸块结构(33)自弧形凹槽(21)的一个侧壁运动至另一个侧壁，旋转部件(3)与一对对称布置的弹簧存储部件相连，当旋转部件(3)向一个方向转动时，在转动的前半程，弹簧存储部件存储能量，在过死点的后半程，由弹簧储能部件驱动旋转部件(3)快速向同一个方向转动，完成合闸或是分闸动作；旋转部件(3)上设有手柄连接件(4)，手柄连接件(4)与手柄相连，手柄通过手柄连接件(4)驱动旋转部件(3)转动。

2.如权利要求1所述的一种双稳态的操作机构，其特征在于，所述旋转部件(3)顶部设有凸块机构(32)，所述手柄连接件(4)通过凸块机构(32)卡在所述旋转部件(3)上。

3.如权利要求1所述的一种双稳态的操作机构，其特征在于，每个所述弹簧存储部件包括带有两个力臂的扭簧(5)，扭簧(5)的一个力臂与设有所述旋转部件(3)上的扭簧连接件(31)相连，扭簧(5)的另一个力臂与固定在所述壳体(1)上的弹簧支架(6)相连。

4.如权利要求3所述的一种双稳态的操作机构，其特征在于，在每个所述扭簧(5)的附近设有防止扭簧(5)在受力时卡死的结构(7)，结构(7)固定在所述壳体(1)上。

5.一种旋转式隔离开关，其特征在于，包括如权利要求1所述的双稳态的操作机构(8)，双稳态的操作机构(8)驱动多个上下层叠的多级联动机构(9)，每个多级联动机构(9)包括本体，本体具有一个上部结构及一个下部结构，上部结构设有位于同一直线上的限位槽一(91)及限位槽二(92)，动触头(10)放置在限位槽一(91)及限位槽二(92)内，在限位槽一(91)及限位槽二(92)的左、右两侧分别设有插槽一(93)及插槽二(94)；

所述多级联动机构(9)与位于最上层的本体之间，以及相邻两个本体之间均通过连接机构相连，连接机构包括设于当前本体的下部结构或所述连接部件(2)上的压紧块一(95)、压紧块二(96)、限位块一(97)及限位块二(98)；

压紧块一(95)及压紧块二(96)分别与相邻本体的限位槽一(91)及限位槽二(2)相配合，当前本体或所述连接部件(2)的压紧块一(95)及压紧块二(96)插入相邻本体的限位槽一(91)及限位槽二(92)后，将执行机构的动触头(10)压紧，在压紧块一(95)及压紧块二(96)之间设有限位块一(97)及限位块二(98)，限位块一(97)与限位块二(98)之间的间隙大于动触头(10)的宽度，当前本体或所述连接部件(2)的限位块一(97)与限位块二(98)插入相邻本体的上部结构后，将动触头(10)位于限位槽一(91)及限位槽二(92)之间的部分限位在限位块一(97)与限位块二(98)之间，且限位块一(97)与限位块二(98)的端部紧贴相邻本体的插槽一(93)及插槽二(94)。

6.如权利要求5所述的一种旋转式隔离开关，其特征在于，所述执行机构包括动触头(10)及位于动触头(10)前、后两端的接线板(11)，动触头(10)的材质为高导电率铜材，动触头(10)及接线板(11)均经过镀银处理，动触头(10)的前、后两端分别设有一个用于提供触头压力的弹片(12)，弹片(12)与各自的接线板(11)铆接，弹片(12)与动触头(10)相接部分的侧边形成有引弧机构(13)，引弧机构(13)具有先接触后断开的功能。

7.如权利要求6所述的一种旋转式隔离开关，其特征在于，在动触头(10)中间设有至少两个凸台(14)，凸台(14)嵌入用于放置动触头(10)的多级联动机构(9)的凹槽内。

8.如权利要求6所述的一种旋转式隔离开关，其特征在于，所述接线板(11)和外接线缆采用提篮式接线端子结构。