CN104362054A - 一种用于断路器机构上的组合式辅助开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于断路器机构上的组合式辅助开关，它包括方轴、前盖板、后盖板、拉杆、第一触头盒组件和第二触头盒组件，所述第一触头盒组件与第二触头盒组件具有相同的轮廓外形、拉杆过孔及方轴过孔，但第一触头盒组件的厚度大于第二触头盒组件的厚度，第一触头盒组件内的动、静触头间的开距大于第二触头盒组件内的动、静触头间的开距；第一触头盒组件用于控制具有较大电流或较大电感分量的电气回路，第二触头盒组件用于控制信号切换回路，本发明在一个辅助开关上设置了两种触头盒组件，兼容了电磁铁动作执行的分合闸线圈回路以及位置、状态指示信号切换回路的不同需求，提高了辅助开关的可靠性和灵敏度，延长了使用寿命。

Description

一种用于断路器机构上的组合式辅助开关

技术领域

本发明涉及一种开关电器装置，具体涉及一种辅助开关（又名万能转换开关），尤其是一种高压电器设备中断路器机构上使用的组合式辅助开关，属于开关电器技术领域。

背景技术

辅助开关作为高低压电路控制系统中常用的开关电器，由于其不但能够对二次回路中较大的电流以及较大的电感分量的电气回路进行分合控制，还能在开关电气联锁及继电器保护系统中操控诸多种微小电流控制信号，故辅助开关在现有高低压电器控制系统中得到了广泛运用，现有辅助开关大多采用多层叠加结构，以实现在一个辅助开关上控制多路系统，如中国专利公告号为CN101106030的专利文献公开了一种辅助开关，它包括转轴、盖板、连接螺栓、拉杆和多层接触组件，每一层接触组件的结构都完全相同，均包括基座、动触头、触头座、静触头、弹簧、接线装置以及凸轮。转轴分为粗轴和细轴两部份，两部份均为多边形轴，在粗轴和细轴交接处的粗轴上设有限位座；接线装置是由压线框和螺钉组成。本发明的体积小、厚度薄、层数多、结构紧凑、接线方便，且能实现自动操纵。这种辅助开关用在高压开关二次控制回路中时，通过操控低压侧二次回路的电路开闭来控制高压侧一次回路的通断，其分断可靠，操控方便。但当将其使用在断路器机构上时，却易出现电气故障。这是由于断路器中主要包括两类差异较大的使用类别，一类是电磁铁动作执行的分合闸线圈回路，另一类是位置、状态指示信号切换回路。前者回路中有较大的电流以及较大的电感分量，要求辅助开关具有较大的电流分断能力和灭弧能力；后者是信号切换回路，控制的是电气信号，操控的是毫安级别的微小电流，且回路中几乎为纯电阻回路，要求辅助开关具有较高的灵敏度，其开关触点之间的接触电阻应尽可能的小，然而，现有的辅助开关均是将具有相同结构的触头盒组件层叠在一起组合而成，所有的开关触点间具有相同的分断能力，没有将断路器机构所需的两类控制回路的不同情况分别予以不同的考虑。故经常要么出现辅助开关开断容量不够、触点烧损，断路器拒分闸或者拒合闸，造成较严重的电力故障；或者出现辅助开关触点因拉弧作用或者触点材料表面氧化或者硫化作用生成高阻值的膜层，使触点之间的接触电阻较大；当信号电流通过时，回路中的电阻较大，使触点之间的电流不能够导通，而造成断路器位置信号指示错误等问题，影响断路器正常工作，甚至造成电力事故。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提出一种用于断路器机构上的组合式辅助开关，它包括方轴、前盖板、后盖板、拉杆、第一触头盒组件和第二触头盒组件，所述第一触头盒组件与第二触头盒组件具有相同的轮廓外形、拉杆过孔及方轴过孔，但第一触头盒组件的厚度大于第二触头盒组件的厚度，第一触头盒组件内的动、静触头间的开距大于第二触头盒组件内的动、静触头间的开距；第一触头盒组件用于控制具有较大电流或较大电感分量的电气回路，第二触头盒组件用于控制信号切换回路，本发明在一个辅助开关上设置了两种触头盒组件，兼容了电磁铁动作执行的分合闸线圈回路以及位置、状态指示信号切换回路的不同需求，提高了辅助开关的可靠性和灵敏度，延长了使用寿命。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案是：一种用于断路器机构上的组合式辅助开关，包括方轴、前盖板、后盖板、拉杆和触头盒组件，其触头盒组件包括触头盒和设置在触头盒内的凸轮、动触片、静触片、接线装置、触头座和复位弹簧，在动触片上设置有动触头，在静触片上设置有静触头，触头盒内设置有供凸轮转动的腔体以及供触头座往复滑行的槽结构，动触片通过复位弹簧与触头座装配在一起，其结构特点为：所述触头盒组件分为第一触头盒组件和第二触头盒组件，所述第一触头盒组件的厚度大于第二触头盒组件的厚度；第一触头盒组件和第二触头盒组件均具有相同的拉杆过孔和相同的方轴过孔，第一触头盒组件和第二触头盒组件能够通过拉杆、方轴装配成一体，第一触头盒组件内凸轮的轮廓外径大于第二触头盒组件内凸轮的轮廓外径，在第一触头盒组件内的静触头附近安装有磁灭弧装置，所述第二触头盒组件内的动触片为“W”形状的翼片结构，并采用弹性材料制成。

进一步的，所述第一触头盒组件内设置的静触头的端部成平面结构，动触头的端部成球面结构；所述第二触头盒组件内设置的静触头和动触头的端部均成球面结构。

优选的，所述第一触头盒组件和第二触头盒组件具有相同或相似的轮廓外形；所述第一触头盒组件内的凸轮和第二触头盒组件内的凸轮也具有相同或相似的轮廓外形。

进一步的，所述磁灭弧装置包括永磁磁钢和导磁片，所述导磁片设置在永磁磁钢南北极的两端外侧。

进一步的，所述导磁片端面伸出静触头最外侧轮廓表面的距离小于动触头外轮廓表面到最近的导磁片内侧面的距离。

进一步的，所述第一触头盒组件内设置的动触片、静触片和凸轮的宽度分别大于第二触头盒组件内设置的动触片、静触片和凸轮的宽度。

优选的，所述第一触头盒组件内的动触头和静触头采用银镍合金或者银金属氧化物材料。

优选的，所述第二触头盒组件内的动触头和静触头采用镀金的银镍合金材料。

优选的，所述动触头和静触头分别通过焊接或铆接的方式固定在动触片和静触片上，所述第一触头盒组件内的动触头和静触头的接触面积大于第二触头盒组件内的动触头和静触头的接触面积。

优选的，所述第一触头盒组件的厚度是第二触头盒组件厚度的1.5倍至2.5倍，所述第一触头盒组件的内腔空间大于第二触头盒组件的内腔空间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在同一个辅助开关上分别设置了两种厚度的触头盒组件，两种触头盒组件内部的结构及形状相似但不相同，其中厚的触头盒组件连接电磁铁动作执行的分合闸线圈回路，用于控制具有较大电流或较大电感分量的电气回路；窄的触头盒组件连接信号切换回路，用于控制位置、状态等指示信号的切换。

第一触头盒组件的厚度大于第二触头盒组件的厚度，以便于在第一触头盒内设置用于分断较大电流和电感分量的凸轮、动触片、静触片、接线装置、触头座和复位弹簧，由于需要可靠的分断较大的电流和电感分量，承载较大的电荷负载容量，故所述第一触头盒组件内设置的动触片、静触片和凸轮的宽度分别大于第二触头盒组件内设置的动触片、静触片和凸轮的宽度。第一触头盒组件内凸轮的轮廓外径大于第二触头盒组件内凸轮的轮廓外径，即第一触头盒组件内的凸轮规格大于第二触头盒组件内的凸轮规格，能让第一触头盒组件内动、静触头之间的开距大于第二触头盒组件内的动、静触头之间的开距，以满足第一触头盒组件内所连接的电气回路中有较大电流或者有较大的电感分量时，第一触头盒组件中的动、静触头能够可靠的分断电弧。

在第一触头盒组件内的静触头附近安装磁灭弧装置，所述磁灭弧装置包括永磁磁钢和导磁片，所述导磁片设置在永磁磁钢南北极的两端外侧，且所述导磁片端面伸出静触头最外侧轮廓表面的距离小于动触头外轮廓表面到最近的导磁片内侧面的距离，其有益效果是第一触头盒组件内的动、静触头在分离时电弧的熄弧点便落在动、静触头之上，而不会对导磁片造成电弧烧损。磁灭弧装置使磁场的磁力线垂直穿过动、静触头之间，当开断大电流及电感分量回路时，利用磁吹作用加速电弧熄灭，使燃弧时间大大的缩短，大幅减轻了动静触头的烧蚀程度，提高了辅助开关的电气寿命与分断的可靠性。而第二触头盒组件用于信号控制回路，其分断电流很小，该小电流回路几乎不会产生电弧，故不需设置磁灭弧装置，以降低辅助开关的成本。

所述第一触头盒组件的厚度是第二触头盒组件厚度的1.5倍至2.5倍，所述第一触头盒组件的内腔空间大于第二触头盒组件的内腔空间，以利于保证第一触头盒组件内有足够的空间，当分断较大电流及电感分量回路时，产生的电弧不会将触头盒烧损，杜绝了因绝缘件烧蚀产生的粉尘对触头间的导通性能产生影响。

所述第一触头盒组件内的动、静触头采用银镍合金或者银金属氧化物，并且将静触头端部设计成平面结构，动触头端部设计成球面，以利于抗电弧烧损，更有效的应对大电流回路的通断控制。

所述的分合信号电流回路的第二触头盒组件的动、静触头采用镀金的银镍合金触点，触点表面镀金工艺保证了触头间较小的接触电阻，进一步的是将动、静触头端部均设计成球面结构，使动、静触头接触时的接触面积较小，这样单位面积下的接触压力就被放大很多倍，大幅减小了动、静触头之间的接触电阻，保证了小电流回路分断与接通的精准性。

将所述第二触头盒组件中的动触片设置成“W”形状翼片结构，并采用弹性材料制成。当动触头与静触头接触时，由于W形翼片的弹力作用，使翼片状的动触片发生微小的变形，使动、静触头发生相对位移，这样触头表面的污染物、氧化物因摩擦力作用而被移开，保证了毫安级信号电流的可靠接触和精准导通。

第一触头盒组件和第二触头盒组件均具有相同的拉杆过孔和相同的方轴过孔，所述第一触头盒组件和第二触头盒组件具有相同或相似的外轮廓形状，是为了能通过拉杆和方轴将第一触头盒组件和第二触头盒组件装配成一体，从而在一个辅助开关上根据所控制的两种电气回路的不同特点而有针对性的实现了其分类控制，所述的第一触头盒组件和第二触头盒组件能根据实际使用类别的不同，将大电流回路、信号指示回路以及备用接点数量等因素而任意组合，按照不同回路特点采用不同分断能力的辅助开关触头盒组件，使辅助开关的可靠性大大提高，提升了辅助开关的寿命，降低了故障率。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的整体结构图

图2是本发明分合信号电流回路的第二触头盒组件的结构图

图3是本发明第二触头盒组件中的动、静触头的分合示意图

图4是本发明分合大电流回路的第一触头盒组件的结构图

图5是本发明第一触头盒组件中的动、静触头的分合示意图

图6是本发明第一触头盒组件中的磁灭弧装置的结构示意图

图1至图6中的附图标记为：1—方轴；2—安装板；3—前盖板；4—第一触头盒组件；5—第二触头盒组件；6—后盖板；7—拉杆；8—复位弹簧；9—接线装置；10—触头座；20-磁灭弧装置； 

第一触头盒组件4内设置的：41—触头盒；42—凸轮；43—动触片；44—动触头；45—静触片；46—静触头；

第二触头盒组件5内设置的：51—触头盒；52—凸轮；53—动触片；54—动触头；55—静触片；56—静触头；

磁灭弧装置20内设置的：21—永磁磁钢；22—导磁片；C—动触头外轮廓表面到最近的导磁片内侧面的距离；D—导磁片端面伸出静触头最外侧轮廓表面的距离。

具体实施方案

如图1至图6所示，本发明的第一种具体实施方式是，一种用于断路器机构上的组合式辅助开关，包括一根方轴1、一个前盖板3、一个后盖板6、两个分别安装在前盖板3和后盖板外端面的安装板2、两根拉杆7、三层第一触头盒组件4、十层第二触头盒组件5，其第一触头盒组件4连接电磁铁动作执行的分合闸线圈回路，用于控制具有较大电流或较大电感分量的电气回路，即第一触头盒组件4所分合的电流较大；第二触头盒组件5连接信号切换回路，用于控制位置、状态等指示信号的切换，即第二触头盒组件5所分合的电流较小。

所述第一触头盒组件4包括触头盒41、凸轮42、动触片43和安装在动触片43两端的动触头44，静触片45和安装在静触片45一端的静触头46，所述静触头46固定在静触片45内侧的一端，在静触片45的另一端设置有接线装置9，即接线端置9设置在静触片45外侧的一端。动触头44和静触头46均通过焊接或铆接的方式固定在动触片43和静触片45上，本实施方式采用焊接的固定方式。

在动触片43的中部设置有触头座10，在触头座10内设置有复位弹簧8，动触片43通过复位弹簧8与触头座10装配在一起，在触头盒41内设置有供凸轮42转动的腔体以及供触头座10上下往复滑行的沟槽；凸轮42的中心开设有贯穿的方孔，所述方轴1能穿过凸轮42中心的方孔并带动凸轮42旋转，通过凸轮42的顶升以及复位弹簧8的复位使动触头44与静触头46分断与闭合，构成辅助开关大电流回路的断开与接通。

所述第二触头盒组件5包括触头盒51、凸轮52、动触片53和安装在动触片53两端的动触头54，静触片55和安装在静触片55一端的静触头56，在静触片55的另一端设置有接线装置9，在动触片53的中部设置有触头座10，在触头座10内设置有复位弹簧8，动触片53通过复位弹簧8与触头座10装配在一起。动触头54和静触头56也均通过焊接或铆接的方式固定在动触片53和静触片55上，本实施方式采用铆接的固定方式，在触头盒51内设置有供凸轮52转动的腔体，以及供触头座10上下往复滑行的沟槽，动触片53通过复位弹簧8与触头座10装配在一起；凸轮52的中心开设有贯穿的方孔，所述方轴1能穿过凸轮52中心的方孔并带动凸轮52旋转，通过凸轮52的顶升与复位弹簧8的复位使动触头54与静触头56分断与闭合，构成辅助开关小电流回路的断开与接通。

所述第一触头盒组件4内设置的动触片43、静触片45和凸轮42的宽度分别是第二触头盒组件5内设置的动触片53、静触片55和凸轮52宽度的1.5倍。且第一触头盒4内的动触头44和静触头46的接触面积是第二触头盒5内的动触头54和静触头56接触面积的1.5倍。以利于第一触头盒组件4能承载更大负荷的电流分断，第二触头盒组件5能更灵敏的进行小电流分合的及时响应。

本实施方式将第一触头盒组件4内的静触头46的端部设置成平面结构，将动触头44的端部设置成球面结构，并采用银镍合金或者银金属氧化物材料制成，本实施方式采用银镍合金材料，这种结构在分断大电流时有利于抗电弧烧损。第二触头盒组件5内的动触头54和静触头56的端部均设置成球面结构，并采用银镍合金触点材料制作，且在其表面进行镀金处理，触头表面镀金工艺保证了触头间较小的接触电阻，进一步的是将第二触头盒5内的动触头和静触头的端部均设计成球面结构，当动、静触头接触时接触面积较小，这样单位面积下的接触压力就被放大很多倍，大幅度减小了动、静触头之间的接触电阻，从而保证了小电流回路分断与接通的精准度。

所述第一触头盒组件4的厚度是第二触头盒组件5厚度的2倍，即触头盒41的厚度是触头盒51厚度的2倍；以保证分断大电流的触头盒41内有足够的空间，当分断较大电流及电感分量回路时，产生的电弧不会将触头盒41烧损，杜绝了因触头盒41的绝缘件材料烧蚀产生的粉尘对动静触头间的导通性能产生影响。第一触头盒组件4和第二触头盒组件5均具有相同的拉杆过孔和相同的方轴过孔，即触头盒41和触头盒51上设置的拉杆过孔和方轴过孔相同，凸轮42和凸轮52的中心方孔也相同且均与方轴1相配，第一触头盒组件4能够通过拉杆7和方轴1与第二触头盒组件5装配成一体，本实施方式将第一触头盒组件4的触头盒41和第二触头盒组件5的触头盒51设置为相同的外轮廓形状，以便第一触头盒组件4和第二触头盒组件5装配在一起时能浑然一体。

第一触头盒组件4内凸轮42的轮廓外径大于第二触头盒组件5内凸轮52的轮廓外径，即第一触头盒组件4内的凸轮42的规格大于第二触头盒组件内5的凸轮52的规格，以便能让第一触头盒组件4内动、静触头之间的开距大于第二触头盒组件5内的动、静触头之间的开距，以满足第一触头盒组件4内所连接的电气回路中有较大电流或者有较大的电感分量时，第一触头盒组件4中的动、静触头能够可靠的分断电弧。

在第一触头盒组件4内的静触头46附近安装有磁灭弧装置20，所述磁灭弧装置20包括包括永磁磁钢21和导磁片22，其导磁片22呈夹持状，所述导磁片22设置在永磁磁钢21南北极的两端外侧，且所述导磁片22端面伸出静触头46最外侧轮廓表面的距离D小于动触头44外轮廓表面到最近的导磁片22内侧面的距离C。以保证第一触头盒组件4内的动、静触头在分离时电弧的熄弧点便落在动、静触头之上，而不会对导磁片22造成电弧烧损。磁灭弧装置20使磁场的磁力线垂直穿过动、静触头之间，当开断大电流及电感分量回路时，利用磁吹作用加速电弧熄灭，使燃弧时间大大的缩短，动静触头烧蚀程度减轻，提高了辅助开关的电气寿命与分断的可靠性。而第二触头盒组件5用于信号控制回路，其分断电流很小，该小电流回路几乎不会有电弧产生，故不需设置磁灭弧装置20，以降低辅助开关的成本。

本实施方式中，所述第二触头盒组件5内的动触片53为“W”形状的翼片结构，并采用弹性材料制成。当第二触头盒组件5内动触头54与静触头56接触时，由于W形翼片的弹力作用，使翼片状的动触片53发生微小的变形，使动、静触头发生相对位移，这样触头表面的污染物、氧化物因摩擦力作用而被移开，保证了毫安级信号电流的可靠接触和精准导通。

本发明根据断路器机构所控制的两种电气回路的不同特点而有针对性的在一个辅助开关上实现了其分类控制，其第一触头盒组件4和第二触头盒组件5能根据实际使用类别的不同，将大电流回路、信号指示回路以及备用接点数量等因素而任意组合，按照不同回路特点采用不同分断能力的辅助开关触头盒组件，使辅助开关的可靠性大大提高，提升了辅助开关的寿命，降低了故障率。

以上所述的仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明的内容，凡是在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于断路器机构上的组合式辅助开关，包括方轴（1）、前盖板（3）、后盖板（6）、拉杆（7）和触头盒组件，其触头盒组件包括触头盒（41、51）和设置在触头盒（41、51）内的凸轮（42、52）、动触片（43、53）、静触片（45、55）、接线装置（9）、触头座（10）和复位弹簧（8），在动触片（43、53）上设置有动触头（44、54），在静触片（45、55）上设置有静触头（46、56），触头盒（41、51）内设置有供凸轮（42、52）转动的腔体以及供触头座（10）往复滑行的槽结构，动触片（43、53）通过复位弹簧（8）与触头座（10）装配在一起，其特征在于：所述触头盒组件分为第一触头盒组件（4）和第二触头盒组件（5），所述第一触头盒组件（4）的厚度大于第二触头盒组件（5）的厚度；第一触头盒组件（4）和第二触头盒组件（5）具有相同的拉杆过孔和相同的方轴过孔，第一触头盒组件（4）和第二触头盒组件（5）能够通过拉杆（7）与方轴（1）装配成一体，第一触头盒组件（4）内凸轮（42）的轮廓外径大于第二触头盒组件（5）内凸轮（52）的轮廓外径，在第一触头盒组件（4）内的静触头（46）附近安装有磁灭弧装置（20），所述第二触头盒组件（5）内的动触片（53）为“W”形状的翼片结构，并采用弹性材料制成。

2.根据权利要求1所述的一种组合式辅助开关，其特征在于：所述第一触头盒组件（4）内设置的静触头（46）的端部成平面结构，动触头（44）的端部成球面结构；所述第二触头盒组件（5）内设置的静触头（56）和动触头（54）的端部均成球面结构。

3.根据权利要求1所述的一种组合式辅助开关，其特征在于：所述第一触头盒组件（4）和第二触头盒组件（5）具有相同或相似的轮廓外形；所述第一触头盒组件（4）内的凸轮（42）和第二触头盒组件（5）内的凸轮（52）也具有相同或相似的轮廓外形。

4.根据权利要求1所述的一种组合式辅助开关，其特征在于：所述磁灭弧装置（20）包括永磁磁钢（21）和导磁片（22），所述导磁片（22）设置在永磁磁钢（21）南北极的两端外侧。

5.根据权利要求4所述的一种组合式辅助开关，其特征在于：所述导磁片（22）端面伸出静触头（46）最外侧轮廓表面的距离（D）小于动触头（44）外轮廓表面到最近的导磁片（22）内侧面的距离（C）。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种组合式辅助开关，其特征在于：所述第一触头盒组件（4）内设置的动触片（43）、静触片（45）和凸轮（42）的宽度分别大于第二触头盒组件（5）内设置的动触片（53）、静触片（55）和凸轮（52）的宽度。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的一种组合式辅助开关，其特征在于：所述第一触头盒组件（4）内的动触头（44）和静触头（46）采用银镍合金或者银金属氧化物材料。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的一种组合式辅助开关，其特征在于：所述第二触头盒组件（5）内的动触头（54）和静触头（56）采用镀金的银镍合金材料。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的一种组合式辅助开关，其特征在于：所述动触头（44、54）和静触头（46、56）分别通过焊接或铆接的方式固定在动触片（43、53）和静触片（45、55）上，所述第一触头盒组件（4）内的动触头（44）和静触头（46）的接触面积大于第二触头盒组件（5）内的动触头（54）和静触头（56）的接触面积。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的一种组合式辅助开关，其特征在于：所述第一触头盒组件（4）的厚度是第二触头盒组件（5）厚度的1.5倍至2.5倍，所述第一触头盒组件（4）的内腔空间大于第二触头盒组件（5）的内腔空间。