一種自適應(yīng)大電流直流開關(guān)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)大電流直流開關(guān)，其特征在于，包括導(dǎo)電回路和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)電回路包括第一連接板8、第二連接板1、軟連接2以及觸頭裝配；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直推支架3、平行導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，梯形絲桿機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。技術(shù)效果在于多個(gè)觸頭并聯(lián)時(shí)能夠很好的保證每個(gè)觸頭的良好接觸，并且接觸壓力均等；能夠有效減小接觸電阻，增加開關(guān)的通流能力；還能有效減小開關(guān)的體積。
【專利說明】
一種自適應(yīng)大電流直流開關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于大電流直流開關(guān)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種自適應(yīng)大電流直流開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]大電流直流開關(guān)廣泛用于冶金、電解鋁、碳素和燒堿等高能耗行業(yè)，同樣，在聚變領(lǐng)域中，其磁體的電源系統(tǒng)也需要通流能力非常大的直流開關(guān)?，F(xiàn)有的大電流直流開關(guān)多為刀片式觸頭結(jié)構(gòu)，例如ITER(ITER是Internat1nal Thermonuclear ExperimentalReactor的簡(jiǎn)寫，全稱是國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆)變流器電源系統(tǒng)中現(xiàn)在采用的開關(guān)，為流通能力55kA的刀片式開關(guān)，其性能類似于美爾森(Mersen集團(tuán)，原名為Ferraz Shawmut集團(tuán))生產(chǎn)的通流能力55kA的PBD型開關(guān)。這些并聯(lián)的刀片式觸頭沒有自適應(yīng)的結(jié)構(gòu)，即為了保證多個(gè)觸頭并聯(lián)時(shí)觸頭受力均勻、分流均勻，只能在設(shè)計(jì)制造觸頭時(shí)保證觸頭接觸面的一致性，并且安裝時(shí)要保證多個(gè)觸頭接觸面在一個(gè)平面上。刀片式觸頭開關(guān)由于不能保證每個(gè)觸頭都良好接觸，一旦發(fā)生分流不均，容易導(dǎo)致部分觸頭燒蝕。因此一般設(shè)計(jì)部門選擇大電流直流開關(guān)型號(hào)時(shí)，都將額定容量放大1-2個(gè)量級(jí)，如設(shè)計(jì)容量為20kA，選用額定容量35kA。對(duì)于設(shè)計(jì)部門來說，大大增加了工程費(fèi)用。同時(shí)，刀片式大電流直流開關(guān)由于材料利用率不高，通流密度很小，因此開關(guān)體積普遍很大。而，觸頭部位的接觸電阻是減小觸頭升溫，提尚觸頭通流能力和減小開關(guān)體積的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問題，為了減小觸頭部位的接觸電阻，提高開關(guān)整體通流能力且達(dá)到受力均勻，分流均勻的目的，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)大電流直流開關(guān)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)大電流直流開關(guān)，其特征在于，包括導(dǎo)電回路和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)電回路包括第一連接板8、第二連接板1、軟連接2以及觸頭裝配；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直推支架3、平行導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，梯形絲桿機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu);第一連接板8和第二連接板I位于所述觸頭裝配前后兩側(cè)，所述第二連接板I與觸頭裝配通過軟連接2連接;所述觸頭裝配可在所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下與所述第一連接板8接觸;所述直推支架3為兩端垂直機(jī)構(gòu)，其一端與所述觸頭裝配固定連接，另一端與所述平行導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)固定連接，所述梯形絲桿機(jī)構(gòu)位于所述平行導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上，且與所述直推支架3固定連接，同時(shí)所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述梯形絲桿機(jī)構(gòu)固定連接。
[0005]優(yōu)選地，所述觸頭裝配包括動(dòng)觸頭基板5，彈簧自適應(yīng)機(jī)構(gòu)和多個(gè)動(dòng)觸頭7，所述彈簧自適應(yīng)機(jī)構(gòu)包括多個(gè)彈簧6，所述彈簧6安裝所述動(dòng)觸頭7上，所述動(dòng)觸頭基板5上設(shè)置有與所述動(dòng)觸頭7數(shù)目相對(duì)應(yīng)的多個(gè)通孔，所述動(dòng)觸頭7—端通過所述通孔與軟連接2連接，另一端可與所述第一連接板8接觸。
[0006]優(yōu)選地，所述動(dòng)觸頭基板5的每個(gè)通孔內(nèi)，配置有一個(gè)與通孔內(nèi)徑相同的套筒，所述套筒能夠保持所述動(dòng)觸頭7不被軟連接2的軸向力驅(qū)動(dòng)向前進(jìn)給。
[0007]優(yōu)選地，所述動(dòng)觸頭基板5與所述直推支架3—端固定連接，且兩者之間設(shè)置絕緣層或絕緣支撐板。
[0008]優(yōu)選地，所述平行導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)軌基板9、兩個(gè)導(dǎo)軌10和多個(gè)滑塊11，所述兩個(gè)導(dǎo)軌10平行固定放置于所述導(dǎo)軌基板9上，所述多個(gè)滑塊11和兩個(gè)導(dǎo)軌10相配合，所述多個(gè)滑塊11和直推支架3固定連接。
[0009 ]優(yōu)選地，梯形絲桿機(jī)構(gòu)包括梯形絲桿18、絲桿軸端支撐座15以及梯形絲桿套筒16，所述梯形絲桿18和梯形絲桿套筒16配合，所述梯形絲桿18在所述梯形絲桿套筒16內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)，使梯形絲桿套筒16軸向運(yùn)動(dòng)，所述梯形絲桿套筒16與所述直推支架3固定連接，所述絲桿軸端支撐座15用于支撐所述梯形絲桿套筒16。
[0010]優(yōu)選地，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)14，減速器13和行程開關(guān)17，所述電機(jī)14和減速器13連接，位于所述梯形絲桿機(jī)構(gòu)一端，所述行程開關(guān)17位于所述梯形絲桿機(jī)構(gòu)另一端。
[0011]優(yōu)選地，所述動(dòng)觸頭7從上至下依次包括觸頭接觸部分71，自適應(yīng)配合部分72和電連接部分73。
[0012 ]優(yōu)選地，所述觸頭接觸部分71為凸起的圓形，接觸形式為點(diǎn)接觸。
[0013]優(yōu)選地，所述觸頭接觸部分71為凸起的環(huán)狀，接觸形式為線接觸。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:1、在多個(gè)觸頭并聯(lián)時(shí)能夠很好的保證每個(gè)觸頭的良好接觸，并且接觸壓力均等;2、能夠有效減小接觸電阻，增加開關(guān)的通流能力；3、能夠有效減小開關(guān)的體積。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例主視圖；
[0016]圖2是本發(fā)明實(shí)施例俯視圖；
[0017]圖3是本發(fā)明實(shí)施例動(dòng)觸頭零件圖；
[0018]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:1_后母排，2-軟連接，3-直推支架，4-絕緣支撐板，5-動(dòng)觸頭基板，6-彈簧，7-動(dòng)觸頭，8-靜觸頭基板，9-導(dǎo)軌基板，10-導(dǎo)軌，11-滑塊，12-夾板，13-減速器，14-電機(jī)，15-絲桿軸端支撐座，16-梯形絲桿套筒，17-行程開關(guān)，18-梯形絲桿，71-觸頭接觸部分，72-自適應(yīng)配合部分，73-電連接部分。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0020]如圖1，2所示，一種多觸頭自適應(yīng)大電流直流開關(guān)包括導(dǎo)電回路和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分。導(dǎo)電回路包括后母排I，軟連接2，觸頭裝配，靜觸頭基板8。本實(shí)例中觸頭裝配包括動(dòng)觸頭基板5，彈簧6，動(dòng)觸頭7，彈簧6安裝在動(dòng)觸頭7上。靜觸頭基板8和后母排I位于動(dòng)觸頭基板5前后兩側(cè)，后母排I上有多個(gè)相互絕緣的導(dǎo)線連接座，動(dòng)觸頭基板5上設(shè)置有多個(gè)通孔，動(dòng)觸頭7—端通過通孔與軟連接2連接，軟連接2與后母排I上的導(dǎo)線連接座連接。動(dòng)觸頭基板5上的每個(gè)通孔裝配有一個(gè)內(nèi)徑相同的套筒，套筒內(nèi)徑比軟連接大，首先能保證開關(guān)在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，保證軟連接的壓縮狀態(tài)，不會(huì)讓動(dòng)觸頭7向前運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又能保證動(dòng)觸頭7與靜觸頭基板8的接觸面平行;軟連接2在開關(guān)閉合及開斷過程中保持壓縮狀態(tài);彈簧6夾在動(dòng)觸頭基板5和動(dòng)觸頭7之間，開斷狀態(tài)時(shí)，彈簧6處在自由狀態(tài);動(dòng)觸頭7通過軟連接2和彈簧6的約束作用，使動(dòng)觸頭7只具有軸向的自由度，與靜觸頭基板8接觸。本實(shí)施例中后母排和靜觸頭基板可用其他連接板替代，只要滿足相應(yīng)效果即可，同理軟連接2也可用其他導(dǎo)線替代。
[0021 ]驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直推支架3，平行導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，梯形絲桿機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。本實(shí)例中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)14，減速器13和行程開關(guān)17。直推支架3—端連接平行導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，另一端與之垂直，設(shè)置了一層絕緣支撐板4;絕緣支撐板4采用絕緣材料，用于隔離導(dǎo)電回路和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)然導(dǎo)電回路和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間也可設(shè)置絕緣層。導(dǎo)電回路和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過動(dòng)觸頭基板5連接在一起，導(dǎo)電回路和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間通過絕緣支撐4板隔離。
[0022]平行導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)軌基板9、兩個(gè)導(dǎo)軌10以及四個(gè)滑塊11，兩個(gè)導(dǎo)軌10平行放置在導(dǎo)軌基板9上，滑塊和導(dǎo)軌相配合，滑塊4與直推支架3通過螺釘螺紋孔固定連接?；瑝K數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需求配置。
[0023]梯形絲桿機(jī)構(gòu)包括梯形絲桿18、絲桿軸端支撐座15以及梯形絲桿套筒16。梯形絲桿18和梯形絲桿套筒16配合，梯形絲桿18在形絲桿套筒16內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)，使形絲桿套筒16軸向運(yùn)動(dòng)，絲桿軸端支撐座(15)用于支撐所述梯形絲桿套筒(16)。
[0024]如圖2所示，梯形絲桿套筒16與夾板12固定連接，同時(shí)夾板12兩端再與直推支架3固定連接。
[0025]如圖3所示，動(dòng)觸頭7為特殊設(shè)計(jì)的新型自適應(yīng)觸頭，其結(jié)構(gòu)包括觸頭接觸部分71、自適應(yīng)配合部分72以及電連接部分73。
[0026]當(dāng)動(dòng)觸頭接觸部分為圓弧面覆蓋的圓柱時(shí)，圓弧為接觸面，接觸形式為點(diǎn)接觸，自適應(yīng)配合部分72與彈簧6配合，其為一段直徑稍小于接觸部分71的圓柱，彈簧剛好套在這段圓柱上，底部的電連接部分連接軟連接，使觸頭在彈簧壓縮行程上自由運(yùn)動(dòng)。
[0027]觸頭自適應(yīng)功能主要由卡在動(dòng)觸頭基板5和觸頭接觸部分的彈簧提供，當(dāng)動(dòng)觸頭7在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的做一下接觸并產(chǎn)生接觸壓力飛過程中，彈簧6能夠保證多個(gè)觸頭都能可靠接觸，并得到相當(dāng)?shù)慕佑|壓力，此時(shí)需要要求每個(gè)彈簧的性能保持一致性。
[0028]當(dāng)動(dòng)觸頭接觸部分設(shè)計(jì)為環(huán)形觸頭外形時(shí)，其與圓形觸頭的差別在于接觸面是一個(gè)有一定凸起半徑的環(huán)形面，接觸形式為圓形的線接觸。相比圓形觸頭的點(diǎn)接觸，環(huán)形觸頭的線接觸有更小的接觸電阻。
[0029]當(dāng)多個(gè)動(dòng)觸頭并聯(lián)時(shí)，自適應(yīng)結(jié)構(gòu)有很好的均流和均壓效果。
[0030]接下來以開關(guān)閉合的過程為例來說明開關(guān)的動(dòng)作原理。
[0031 ] 開關(guān)閉合時(shí)，電機(jī)14通過減速器13驅(qū)動(dòng)梯形絲桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作，通過夾板12驅(qū)動(dòng)平行導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)動(dòng)作，直推支架3在滑塊的帶動(dòng)下，推動(dòng)動(dòng)觸頭基板5，使動(dòng)觸頭7向靜觸頭基板8運(yùn)動(dòng)，動(dòng)靜觸頭接觸之后，直推支架3進(jìn)一步推動(dòng)動(dòng)觸頭基板5，壓縮彈簧6，使動(dòng)靜觸頭之間接觸壓力達(dá)到預(yù)先給定值(通過彈簧的壓縮量來控制)，這時(shí)行程開關(guān)17動(dòng)作，電機(jī)14鎖死，減速器輸出軸靜止，保持開關(guān)閉合狀態(tài)。在開關(guān)整個(gè)工作過程中，軟連接一直保持壓縮狀態(tài)，閉合狀態(tài)下能保證觸頭接觸壓力穩(wěn)定。
[0032]本發(fā)明的特點(diǎn)是:現(xiàn)有的刀片式觸頭開關(guān)沒有自適應(yīng)的結(jié)構(gòu)，不能保證每個(gè)觸頭都良好接觸，一旦發(fā)生分流不均，容易導(dǎo)致部分觸頭燒蝕。因此一般設(shè)計(jì)部門選擇大電流直流開關(guān)型號(hào)時(shí)，都將額定容量放大1-2個(gè)量級(jí)，如設(shè)計(jì)容量為40kA，選用額定容量75kA。對(duì)于設(shè)計(jì)部門來說，大大增加了工程費(fèi)用。同時(shí)，刀片式大電流直流開關(guān)由于材料利用率不高，通流密度很小，因此開關(guān)體積普遍很大。本發(fā)明通過設(shè)計(jì)出具有自適應(yīng)特點(diǎn)的新型觸頭結(jié)構(gòu)，在多個(gè)觸頭并聯(lián)時(shí)能夠很好的保證每個(gè)觸頭的良好接觸，并且接觸壓力均等。新型的開關(guān)觸頭接觸部分為凸起的環(huán)面與平面接觸，能夠有效減小接觸電阻，增加開關(guān)的通流能力。新型的多觸頭自適應(yīng)開關(guān)的接觸形式為正面壓接式，觸頭在前后母排間隙的內(nèi)部，能夠有效減小開關(guān)的體積。
[0033]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自適應(yīng)大電流直流開關(guān)，其特征在于，包括導(dǎo)電回路和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)電回路包括第一連接板(8)、第二連接板(1)、軟連接(2)以及觸頭裝配;所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直推支架(3)、平行導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，梯形絲桿機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu);第一連接板(8)和第二連接板(I)位于所述觸頭裝配前后兩側(cè)，所述第二連接板(I)與觸頭裝配通過軟連接(2)連接;所述觸頭裝配可在所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下與所述第一連接板(8)接觸;所述直推支架(3)為兩端垂直機(jī)構(gòu)，其一端與所述觸頭裝配固定連接，另一端與所述平行導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)固定連接，所述梯形絲桿機(jī)構(gòu)位于所述平行導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上，且與所述直推支架(3)固定連接，同時(shí)所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述梯形絲桿機(jī)構(gòu)固定連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)大電流直流開關(guān)，其特征在于，所述觸頭裝配包括動(dòng)觸頭基板(5)，彈簧自適應(yīng)機(jī)構(gòu)和多個(gè)動(dòng)觸頭(7)，所述彈簧自適應(yīng)機(jī)構(gòu)包括多個(gè)彈簧(6)，所述彈簧(6)設(shè)置所述動(dòng)觸頭(7)上，所述動(dòng)觸頭基板(5)上設(shè)置有與所述動(dòng)觸頭(7)數(shù)目相對(duì)應(yīng)的多個(gè)通孔，所述動(dòng)觸頭(7)—端通過所述通孔與軟連接(2)連接，另一端可與所述第一連接板(8)接觸。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)大電流直流開關(guān)，其特征在于，所述動(dòng)觸頭基板(5)的每個(gè)通孔內(nèi)，配置有一個(gè)與通孔內(nèi)徑相同的套筒，所述套筒能夠保持所述動(dòng)觸頭(7)不被導(dǎo)線(2)的軸向力驅(qū)動(dòng)向前進(jìn)給。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的自適應(yīng)大電流直流開關(guān)，其特征在于，所述動(dòng)觸頭基板(5)與所述直推支架(3)—端固定連接，且兩者之間設(shè)置絕緣層或絕緣支撐板(4)。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的自適應(yīng)大電流直流開關(guān)，其特征在于，所述平行導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)軌基板(9)、兩個(gè)導(dǎo)軌(10)和多個(gè)滑塊(11)，所述兩個(gè)導(dǎo)軌(10)平行固定放置于所述導(dǎo)軌基板(9)上，所述多個(gè)滑塊(11)和兩個(gè)導(dǎo)軌(10)相配合，所述多個(gè)滑塊(11)和直推支架(3)固定連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)大電流直流開關(guān)，其特征在于，梯形絲桿機(jī)構(gòu)包括梯形絲桿(18)、絲桿軸端支撐座(15)以及梯形絲桿套筒(16)，所述梯形絲桿(18)和梯形絲桿套筒(16)配合，所述梯形絲桿(18)在所述梯形絲桿套筒(16)內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)，使梯形絲桿套筒(16)軸向運(yùn)動(dòng)，所述梯形絲桿套筒(16)與所述直推支架(3)固定連接，所述絲桿軸端支撐座(15)用于支撐所述梯形絲桿套筒(16)。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的自適應(yīng)大電流直流開關(guān)，其特征在于，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)(14)，減速器(13)和行程開關(guān)(17)，所述電機(jī)(14)和減速器(13)連接，位于所述梯形絲桿機(jī)構(gòu)一端，所述行程開關(guān)(17)位于所述梯形絲桿機(jī)構(gòu)另一端。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)大電流直流開關(guān)，其特征在于，所述動(dòng)觸頭(7)從上至下依次包括觸頭接觸部分(71)，自適應(yīng)配合部分(72)和電連接部分(73)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自適應(yīng)大電流直流開關(guān)，其特征在于，所述觸頭接觸部分(71)為凸起的圓形，接觸形式為點(diǎn)接觸。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自適應(yīng)大電流直流開關(guān)，其特征在于，所述觸頭接觸部分(71)為凸起的環(huán)狀，接觸形式為線接觸。
【文檔編號(hào)】H01H1/58GK105826094SQ201610325151
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月17日
【發(fā)明人】張明, 鄭攀峰
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)