一种承载大电流的快速机械开关的制作方法

1.本发明应用于中压大电流的供电回路中，具体涉及一种承载大电流的快速机械开关。


背景技术：

2.在大功率中压交直流回路中，电压通常低于20kv，电流可达1～100ka。当电源出现故障或者其他需要紧急旁路的情况时，通过快速机械开关的分合闸动作，可以实现对电路的有效保护。
3.尽可能提高机械开关的动作速度和承载电流能力是其设计的主要目标。其次，也要尽量降低开关的复杂程度，减少维护成本。


技术实现要素：

4.现有的机械开关为了承载大电流，其触头部分往往较为庞大，因而导致很难提高分合闸的速度。本发明的目的在于提供一种具备承载大电流能力的快速机械开关。
5.本发明的技术方案为：一种承载大电流的快速机械开关，包括有上下平行的上电流引线和下电流引线；上电流引线包括电流引出端、以及相连的一圆形金属板，其下方一体连接设置有金属圆柱体；所述下电流引线包括电流引出端，以及相连的环形金属板，所述环形金属板中间的孔用于容纳上电流引线的金属圆柱体；
6.第一静触头和第二静触头分别与上、下电流引线连接；所述的第一静触头为圆形，第二静触头为环形；两者之间形成环形的绝缘缝隙；
7.动触头固定于底盘上，所述动触头为圆环状，安装于金属圆盘上，通过传动杆与操动机构相连。开关闭合时，动触头嵌入两段静触头之间的环形的绝缘缝隙，动、静触头之间由施加的外力保持紧密接触；
8.操作机构通过连动杆穿过底座外框的上盖与金属圆盘相连接；
9.进一步的，所述内侧绝缘支撑和外侧绝缘支撑均为环形，与上电流引线也形成密封，下电流引线还通过绝缘支撑固定于底座外框的上盖；所述绝缘支撑为环形。
10.进一步的，动、静触头和绝缘支撑及底座外框上盖、下金属板共同包围形成灭弧室。
11.进一步的，动、静触头所在的灭弧室为密封状态，灭弧室内抽真空，或者充入sf6气体、干燥氮气，从而减小触头间的气隙和运动行程。
12.进一步的，所述底座外框的上盖上设置有电磁斥力机构的驱动线圈；底座外框内部安装有所述永磁操作机构；
13.进一步的，通过传动杆与操动机构相连。开关闭合时，动触头嵌入两段静触头之间，动、静触头之间由施加的外力保持紧密接触。
14.本发明所提出的所述快速机械开关，至少包含操动机构、静触头、动触头和进出电流引线。电流引线采用高导电率的金属材料，使用水冷散热方式。动触头和静触头采用常用
的开关触头材料，比如铜铬合金等。触头依靠与电流引线的直接接触而进行热传导散热。动触头采用圆环状，接触面积大，自重较轻。灭弧室抽真空或者充入高压开关中常用的绝缘气体，可以减小触头的运动行程。操动机构采用永磁机构和电磁斥力机构的组合，可实现快速动作。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
16.本发明提供的机械开关，在满足大电路通流能力的前提下设计了质量足够小的动触头，并进一步的采用电磁斥力与永磁操动机构结合，可以实现大电流通流下5ms内的快速分合闸动作。同时，可承载上百千安的大电流，开关结构较为简单，其维护较为方便。
附图说明
17.图1为本发明的外形结构示意图；
18.图2为本发明的截面示意图。
具体实施方式
19.下面将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。
20.如图1和图2所示，一种承载大电流的快速机械开关，包含有上下平行的上电流引线1和下电流引线2。电流引线采用具备较高导电率和导热率的金属，例如，纯铝或者紫铜。上电流引线包括电流引出端、以及相连的一圆形金属板，其下方一体连接设置有金属圆柱体；所述下电流引线包括电流引出端，以及相连的环形金属板，所述环形金属板中间的孔用于容纳上电流引线的金属圆柱体；
21.上、下电流引线通过水管接口4接入外部循环冷却水路，并采用水冷散热。上、下电流引线之间通过内侧绝缘支撑5和外侧绝缘支撑6固定；所述内侧绝缘支撑5和外侧绝缘支撑6均为环形，与上电流引线也形成密封，下电流引线2还通过绝缘支撑7固定于底座外框3的上盖。所述绝缘支撑7为环形；
22.第一静触头8和第二静触头9分别与上、下电流引线连接；所述的第一静触头8为圆形，第二静触头9为环形；两者之间形成环形的绝缘缝隙；
23.所述动触头10为圆环状，安装于金属圆盘11上，通过传动杆与操动机构相连。开关闭合时，动触头嵌入两段静触头之间的环形的绝缘缝隙，动、静触头之间由施加的外力保持紧密接触。
24.12为电磁斥力机构的驱动线圈，13为连动杆，14为永磁操动机构。动、静触头和绝缘支撑及底座外框、下金属板共同包围形成灭弧室15。
25.永磁操作机构14通过连动杆13穿过底座外框3的上盖与金属圆盘11相连接；所述底座外框3的上盖上设置有电磁斥力机构的驱动线圈12；底座外框3内部安装有所述永磁操作机构14；
26.本发明的技术方案中，操动机构放置于底座之内，上、下电流引线通过绝缘支撑固定于底座之上，并采用水冷散热。静触头直接与电流引线连接固定，动触头与操动机构相连，根据额定承载电流的大小，可以设置动触头的尺寸。并且灭弧室可以根据实际需要抽真空，或者充入sf6气体、干燥氮气等，从而减小触头间的气隙和运动行程。
27.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。


技术特征：
1.一种承载大电流的快速机械开关，其特征在于：包括有上下平行的上电流引线和下电流引线；上电流引线包括电流引出端、以及相连的一圆形金属板，其下方一体连接设置有金属圆柱体；所述下电流引线包括电流引出端，以及相连的环形金属板，所述环形金属板中间的孔用于容纳上电流引线的金属圆柱体；第一静触头和第二静触头分别与上、下电流引线连接；所述的第一静触头为圆形，第二静触头为环形；两者之间形成环形的绝缘缝隙；动触头固定于底盘上，所述动触头为圆环状，安装于金属圆盘上，通过传动杆与操动机构相连。开关闭合时，动触头嵌入两段静触头之间的环形的绝缘缝隙，动、静触头之间由施加的外力保持紧密接触；操作机构通过连动杆穿过底座外框的上盖与金属圆盘相连接。2.根据权利要求1所述的一种承载大电流的快速机械开关，其特征在于：所述内侧绝缘支撑和外侧绝缘支撑均为环形，与上电流引线也形成密封，下电流引线还通过绝缘支撑固定于底座外框的上盖；所述绝缘支撑为环形。3.根据权利要求1所述的一种承载大电流的快速机械开关，其特征在于：动、静触头和绝缘支撑及底座外框上盖、下金属板共同包围形成灭弧室。4.根据权利要求1所述的一种承载大电流的快速机械开关，其特征在于：动触头、静触头所在的灭弧室为密封状态，灭弧室内抽真空，或者充入sf6气体、干燥氮气。5.根据权利要求1所述的一种承载大电流的快速机械开关，其特征在于：所述底座外框的上盖上设置有电磁斥力机构的驱动线圈；底座外框内部安装有所述永磁操作机构。6.根据权利要求1所述的一种承载大电流的快速机械开关，其特征在于：通过传动杆与操动机构相连。开关闭合时，动触头嵌入两段静触头之间，动、静触头之间由施加的外力保持紧密接触。

技术总结
本发明涉及一种承载大电流的快速机械开关，包括有上下平行的上电流引线和下电流引线；上电流引线包括电流引出端、以及相连的一圆形金属板，其下方一体连接设置有金属圆柱体；所述下电流引线包括电流引出端，以及相连的环形金属板，所述环形金属板中间的孔用于容纳上电流引线的金属圆柱体；所述的第一静触头为圆形，第二静触头为环形；两者之间形成环形的绝缘缝隙；动触头固定于底盘上，所述动触头为圆环状，安装于金属圆盘上，通过传动杆与操动机构相连；开关闭合时，动触头嵌入两段静触头之间的环形的绝缘缝隙，动、静触头之间由施加的外力保持紧密接触；操作机构通过连动杆穿过底座外框的上盖与金属圆盘相连接。过底座外框的上盖与金属圆盘相连接。过底座外框的上盖与金属圆盘相连接。


技术研发人员：李华 胡星光 宋执权 徐猛 张杰
受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院
技术研发日：2021.07.27
技术公布日：2021/11/4