一种动作机构和切换装置的制作方法

本实用新型涉及低压电器技术领域，具体而言，涉及一种动作机构和切换装置。

背景技术：

石油、化工、纤维、冶金、精加工等用电企业，由于外部供主电源络故障或异常的原因，造成非计划停电、电压大幅波动或短时断电的情况屡见不鲜，由于该类企业工艺流程的特殊性，供电的中断或异常往往会造成设备停运或空转、工艺流程中断或废品产生，有时甚至造成生产设备的报废等严重后果。

目前，在该类要求连续性供电的企业，基本上都采用低压备自投来实现两段进线电源之间的相互切换。但由于备自投的切换时间过长，切换周期长达100ms以上，导致一些重要装置跳停后形成闭锁，造成装置停车。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种动作机构和切换装置，以解决现有备自投设备切换时间长的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

本实用新型实施例的一方面，提供一种动作机构，包括：基座、动触头组件、静金属芯、动金属芯、线圈以及第一弹性件；静金属芯固定设置于基座，动金属芯与动触头组件驱动连接，第一弹性件一端与静金属芯连接、另一端与动金属芯连接；线圈绕设于动金属芯和/或静金属芯，用于在向线圈通正向电时，通过磁场力使动金属芯朝向静金属芯运动以驱动动触头组件与静触头导通；在向线圈通反向电时，通过第一弹性件的复位力使动金属芯朝向远离静金属芯的方向运动以驱动动触头组件与静触头分离。

可选的，动触头组件包括绝缘件和动触头，绝缘件的一端穿设动金属芯和静金属芯且与动触头连接，绝缘件可相对静金属芯沿穿设方向滑动。

可选的，动作机构还包括第二弹性件；第二弹性件的一端与动金属芯连接、另一端与绝缘件连接，用于在动触头和静触头导通时，通过绝缘件向动触头提供与静触头抵接的抵接力。

可选的，在动金属芯和静金属芯分别设置有相互连通的第一容腔和第二容腔；绝缘件穿设于第一容腔和第二容腔；第一弹性件和第二弹性件分别套设于绝缘件外周。

可选的，在静金属芯上设置有第一环形槽，在动金属芯上设置有与第一环形槽开口相对的第二环形槽；在动触头组件与静触头导通时，线圈位于第一环形槽和第二环形槽内。

可选的，动作机构还包括控制器，控制器与线圈电连接，用于向线圈通入正向电或反向电。

可选的，动作机构还包括手动件，手动件与动触头组件驱动连接，用于驱动动触头组件与静触头分离。

本实用新型实施例的另一方面，提供一种切换装置，包括壳体以及设置于壳体内部的静触头、第一动作机构和第二动作机构；第一动作机构的动触头组件和第二动作机构的动触头组件分别位于静触头的两侧；第一动作机构和/或第二动作机构采用上述任一种的动作机构。

可选的，切换装置还包括具有灭弧室的真空灭弧器；静触头位于灭弧室内，且静触头将灭弧室划分为第一灭弧腔和第二灭弧腔；第一动作机构的动触头组件穿设于第一灭弧腔，第二动作机构的动触头组件穿设于第二灭弧腔。

可选的，切换装置还包括闭锁联动件；闭锁联动件的一端与第一动作机构连接、另一端与第二动作机构连接，用于在第一动作机构与静触头合闸时，限制第二动作机构与静触头合闸以及在第二动作机构与静触头合闸时，限制第一动作机构与静触头合闸。

本实用新型的有益效果包括：

本实用新型提供了一种动作机构，包括：基座、动触头组件、静金属芯、动金属芯、线圈以及第一弹性件；静金属芯固定设置于基座，动金属芯与动触头组件驱动连接，第一弹性件一端与静金属芯连接、另一端与动金属芯连接；线圈绕设于动金属芯和/或静金属芯，用于在向线圈通正向电时，通过磁场力使动金属芯朝向静金属芯运动以驱动动触头组件与静触头导通；在向线圈通反向电时，通过第一弹性件的复位力使动金属芯朝向远离静金属芯的方向运动以驱动动触头组件与静触头分离。采用磁控配合第一弹性件可以进一步的提高动作机构的分合闸速度，以更短的时间实现两段进线电源之间的快速切换，保证了重要用电设备连续运行的稳定性。

本实用新型提供了一种切换装置，在切换装置的壳体内设置有静触头，同时，在静触头的两侧分别设置有第一动作机构和第二动作机构，其中，在需要时，第一动作机构的动触头组件可以在静触头的一侧完成分闸或合闸，第二动作机构的动触头组件可以在静触头的另一侧完成分闸或合闸。即形成两个动作机构共用一个静触头的结构形式，该种结构形式可以有效的提高壳体的内部空间的利用率，便于实现小型化的切换装置。当第一动作机构和/或第二动作机构采用前述实施例中的动作机构时，可以进一步的减小体积，同时可控精度高，寿命长，切换速度快。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种动作机构的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的一种动作机构的结构爆炸图；

图3为本实用新型实施例提供的一种动作机构的结构示意图之二；

图4为本实用新型实施例提供的一种切换装置的结构示意图之一；

图5为本实用新型实施例提供的一种切换装置的结构示意图之二；

图6为本实用新型实施例提供的一种切换装置的结构示意图之三。

图标：100-基座；210-静金属芯；211-第一环形槽；220-动金属芯；221-第二环形槽；230-线圈；310-绝缘件；311-第二弹性件；312-第一弹性件；313-限位件；320-动触头；400-静触头；500-微动开关；600-手动件；700-接线板；710-闭锁联动件；720-凸起；800-壳体；810-真空灭弧器；811-第一灭弧腔；812-第二灭弧腔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的各个特征可以相互结合，结合后的实施例依然在本实用新型的保护范围内。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例的一方面，提供一种动作机构，包括：基座100、动触头320组件、静金属芯210、动金属芯220、线圈230以及第一弹性件312；静金属芯210固定设置于基座100，动金属芯220与动触头320组件驱动连接，第一弹性件312一端与静金属芯210连接、另一端与动金属芯220连接；线圈230绕设于动金属芯220和/或静金属芯210，用于在向线圈230通正向电时，通过磁场力使动金属芯220朝向静金属芯210运动以驱动动触头320组件与静触头400导通；在向线圈230通反向电时，通过第一弹性件312的复位力使动金属芯220朝向远离静金属芯210的方向运动以驱动动触头320组件与静触头400分离。

示例的，如图1、图2和图3所示，静金属芯210固定设置在基座100上，其与基座100的连接方式可以是可拆卸，也可以是不可拆卸。动金属芯220则和动触头320组件驱动连接，在本实施例中，驱动连接的方式可以是固定连接，也可以是通过弹性件连接等等多种方式。在静金属芯210和动金属芯220之间连接有第一弹性件312，其可以处于压缩状态，以便于第一弹性件312在自复位的特性下能够时刻向静金属芯210和动金属芯220提供相互远离的作用力，该作用力可以作为动触头320组件分闸时的驱动力。为了使得动金属芯220能够在需要时驱动动触头320组件进行合闸，还可以在静金属芯210、或动金属芯220、或静金属芯210和动金属芯220上绕设线圈230，以便于在合闸时，使得静金属芯210和动金属芯220能够在被磁化后产生磁场的作用力下同时克服第一弹性件312的复位力后发生相互靠近的运动，进而驱动或带动动触头320组件完成与静触头400的合闸。当需要分闸时，则可以向线圈230通入反向电消除磁场后，由第一弹性件312的复位力进行作用使得静金属芯210和动金属芯220相互远离，同时带动动触头320组件完成分闸。采用磁控配合第一弹性件312可以进一步的提高动作机构的分合闸速度，以更短的时间实现两段进线电源之间的快速切换，保证了重要用电设备连续运行的稳定性。

在实际使用中，动金属芯220相对静金属芯210远离，即两者之间具有一定的开距，关于开距的大小可以根据实际使用需求综合分合闸时的安全性进行合理设定。此时，与动金属芯220驱动连接的动触头320组件处于分闸位置。当需要进行合闸时，向线圈230通正向电，使得动金属芯220和静金属芯210被磁化产生磁场，由于两者相对的两端为异性磁极，故，在两者之间会产生吸引力，由于静金属芯210被固定设置于基座100，所以动金属芯220在磁场力的作用下逐渐靠近静金属芯210并同步压缩第一弹性件312，同时，也驱动与动金属芯220驱动连接的动触头320组件靠近静触头400直至两者完成合闸，此时电路导通，并保持该种状态。当需要进行分闸时，向线圈230通反向电，从而消除通正向电后产生的磁场，以使动金属芯220和静金属芯210保持中性，进而使得动金属芯220能够在第一弹性件312被压缩后的复位力下快速驱动动金属芯220远离静金属芯210，同时带动动触头320组件完成分闸。静金属芯210和动金属芯220可以是采用相同材质，也可以是不相同材质。例如采用铁、钢等材质。

可选的，动触头320组件包括绝缘件310和动触头320，绝缘件310的一端穿设动金属芯220和静金属芯210且与动触头320连接，绝缘件310与动金属芯220滑动连接以使绝缘件310可相对静金属芯210沿穿设方向滑动。

示例的，如图2所示，动触头320具有配合静触头400导电的特性，而绝缘件310则可以在动金属芯220动作下带动动触头320运动的同时起到绝缘的作用，提高采用该动作机构的设备的安全性。为了实现动金属芯220驱动动触头320组件的效果，还可以使得绝缘件310的一端沿动金属芯220的运动方向依次穿过动金属芯220和静金属芯210(可互换)后与动触头320固定连接，以便于通过绝缘件310建立动金属芯220和静金属芯210之间的间接连接，实现动金属芯220的运动可控。绝缘件310和动金属芯220可以是固定连接，也可以滑动连接(后续超程时)等等。同时，绝缘件310和静金属芯210滑动连接，且滑动的方向可以是沿着穿设的方向，以便于实现动金属芯220、绝缘件310和动触头320的直上直下的运动方式，有利于实现动作机构和切换装置的小型化。

在实际动作：当合闸时，动金属芯220带动绝缘件310沿着绝缘杆穿设静金属芯210的方向运动，绝缘件310带动动触头320朝向静触头400运动直至完成合闸。当分闸时，动金属芯220带动绝缘件310反向(与合闸时运动方向相反)运动，直至绝缘件310带动动触头320分闸。

可选的，动作机构还包括第二弹性件311；第二弹性件311的一端与动金属芯220连接、另一端与绝缘件310连接，用于在动触头320和静触头400导通时，通过绝缘件310向动触头320提供与静触头400抵接的抵接力。

示例的，如图2和图3所示，为了进一步的提高动触头320和静触头400在合闸时导通的稳定性，可以在动金属芯220和绝缘件310之间设置第二弹性件311，即第二弹性件311的一端与动金属芯220连接、另一端与绝缘件310连接。此时，可以设置动触头320处于分闸状态下与静触头400之间的距离m小于动金属芯220处于分闸状态下与静金属芯210之间的距离n，且距离n与距离m之间的差值为h，以便于在需要合闸时，动金属芯220先运动m距离，此时，动金属芯220会通过第二弹性件311带动绝缘件310运动使得动触头320和静触头400接触。此时，动金属芯220在磁力的作用下继续运动距离h或小于h的距离，由于动触头320已与静触头400抵接，故，会压缩第二弹性件311。通过压缩第二弹性件311可以向动触头320提供压紧静触头400的抵接力，实现超程，从而保证回路的可靠导通。

可选的，在动金属芯220和静金属芯210分别设置有相互连通的第一容腔和第二容腔；绝缘件310穿设于第一容腔和第二容腔；第一弹性件312和第二弹性件311分别套设于绝缘件310外周。

示例的，如图3所示，在动金属芯220内可以设置有第一容腔，同时在静金属芯210内可以设置有第二容腔，第一容腔和第二容腔相对的一侧开口相对应，以便于使得绝缘件310能够依次穿过第一容腔和第二容腔与动触头320连接。即绝缘件310部分容置于第一容腔和第二容腔。第二弹性件311可以是套设于绝缘件310外周，形成一端和动金属芯220连接或抵接，另一端和绝缘件310连接或抵接的结构。第一弹性件312则可以在套设于绝缘件310的同时，套设于第二弹性件311的外周，以便于在实现各自功能的同时，简化结构，节省布设空间。同时，由于第一弹性件312和第二弹性件311均位于动金属芯220和静金属芯210的内容的容腔中，故在动作时，可以有效的避免外部结构对其的干涉，进一步的提高动作机构动作的稳定性和可靠性。

为了提高动作机构在分闸时的性能，如图2所示，还可以在绝缘件310上固定设置有挡板等限位件313，限位件313位于动金属芯220相对远离静金属芯210的一侧，在分闸时，动金属芯220可以通过第二弹性件311的拉动以及推动限位件313带动绝缘件310运动的方式使得动触头320分闸。在合闸时，通过第二弹性件311实现超程时，动金属芯220会与限位件313脱离。

第一弹性件312和第二弹性件311可以是压簧、拉簧、弹片等等多种形式。

可选的，如图2和图3所示，还可以在静金属芯210上设置有第一环形槽211，在动金属芯220上设置有与第一环形槽211开口相对的第二环形槽221；在动触头320组件与静触头400导通时，线圈230位于第一环形槽211和第二环形槽221内可以包括以下几种形式：

第一种：在分闸状态下，线圈230仅绕设于静金属芯210，即线圈230仅位于第一环形槽211内。第二种：在分闸状态下，线圈230仅绕设于动金属芯220，即线圈230仅位于第二环形槽221内。第三种：在分闸状态下，线圈230均部分位于第一环形槽211和第二环形槽221内。需要说明的是，线圈230沿动金属芯220到静金属芯210方向的高度应小于或等于第一环形槽211和第二环形槽221沿同方向上的高度之和，以避免在动金属芯220运动时，由于线圈230产生干涉。

可选的，动作机构还包括控制器，控制器与线圈230电连接，用于向线圈230通入正向电流或反向电流。

示例的，控制器可以和线圈230电连接，即通过控制器控制向线圈230通入电的方向。控制器的控制可以是根据人工操作，也可以是通过一定的预设程序，根据触发条件控制何时向线圈230通入何种方向的电。

当上述的动作机构被应用于切换装置中时，在常态下，用电设备通过切换装置正常与主电源连接。当主电源故障时，控制器获取到故障信号，同时，控制与主电源连接的动作机构分闸(即向动金属芯220通入反向电流使其完成分闸)，然后控制与备用电源连接的动作机构进行合闸(即向动金属芯220通入正向电流使其完成合闸)。为了便于操作人员对动作机构所处的分合闸状态进行安全有效的监控，可以在基座100或壳体800的合适位置设置有微动开关500(如图1所示)或压力、光电等等传感器，对动金属芯220到位置进行监控。当为微动开关500时，对应的可以在动金属芯220上设置有推杆，通过动金属芯220的运动，实现推杆推动微动开关500从而表示动作机构所处的状态。

可选的，动作机构还包括手动件600，手动件600与动触头320组件驱动连接，用于驱动动触头320组件与静触头400分离。

示例的，还可以在壳体800上设置有手动件600，例如图4所示，设置手动转杆，手动转杆分别和每相动作机构的绝缘件310驱动连接(可以是在手动转杆上沿轴向依次设置有挂钩，在绝缘件310上设置有通孔，挂钩穿设于通孔中)，通过转动手动转杆，可以在紧急时刻带动绝缘件310拉动动触头320完成分闸。通过手动件600的设置，可以有效的提高动作机构的安全性。

本实用新型实施例的另一方面，提供一种切换装置，包括壳体800以及设置于壳体800内部的静触头400、第一动作机构和第二动作机构；第一动作机构的动触头320组件和第二动作机构的动触头320组件分别位于静触头400的两侧；第一动作机构和/或第二动作机构采用上述任一种的动作机构。

示例的，如图4、图5和图6所示，在切换装置的壳体800内设置有静触头400，同时，在静触头400的两侧分别设置有第一动作机构和第二动作机构，其中，在需要时，第一动作机构的动触头320组件可以在静触头400的一侧完成分闸或合闸，第二动作机构的动触头320组件可以在静触头400的另一侧完成分闸或合闸。即形成两个动作机构共用一个静触头400的结构形式，该种结构形式可以有效的提高壳体800的内部空间的利用率，便于实现小型化的切换装置。当第一动作机构和/或第二动作机构采用前述实施例中的动作机构时，可以进一步的减小体积，同时可控精度高，寿命长，切换速度快，分闸速度可达5ms内，合闸速度可达10ms内。

如图4所示，切换装置可以包括平行排列的四组，每一组均采用第一动作机构和第二动作机构与静触头400共用的结构形式，从而实现连接四相电源的目的。当然在其它实施例中，可以是一组、两组、三组、五组等等的形式，从而现实连接单相、双相或多相电源的目的。切换装置的第一动作机构中的动触头320组件可以连接有接线板700，其可以与主电源连接；第二动作机构中的动触头320组件也可以连接有另一接线板700，其可以与备用电源连接。该种切换装置的使用可以包括三种状态：分闸状态下，与主电源连接的动触头320和静触头400断开，与备用电源连接的动触头320与静触头400断开，在该种状态下可以实现维修、计划停电等等；主用端投运下，可以控制与主电源连接的动触头320和静触头400导通，与备用电源连接的动触头320与静触头400断开，实现用电设备常态下的运转；备用端投运状态下，可以控制与主电源连接的动触头320和静触头400断开，与备用电源连接的动触头320与静触头400导通，实现用电设备在主电源故障时快速自动切换至备用电源供电的模式。接线板700穿出真空灭弧器810用于和外部的用电设备连接，为避免接线板700对动触头320的运动形成干涉，还可以使得接线板700和动触头320的连接为软连接，例如采用形变能力较好且具有导电性的铜等等完成连接。切换装置还可以根据现场需求设计成每段的级数(3级或4级)。

可选的，如图5所示，切换装置还包括具有灭弧室的真空灭弧器810；静触头400位于灭弧室内，且静触头400将灭弧室划分为第一灭弧腔811和第二灭弧腔812；第一动作机构的动触头320组件穿设于第一灭弧腔811，第二动作机构的动触头320组件穿设于第二灭弧腔812。

示例的，为了提高动触头320和静触头400的分合闸性能，减少电弧对动触头320和静触头400的电气磨损，还可以设置有真空灭弧器810。在真灭弧器内设置有一个整体的真空状态的灭弧室，如图6所示，两个动触头320配合共用静触头400的结构形式，可以由静触头400配合密封件将整个灭弧室划分为第一灭弧腔811和第二灭弧腔812。第一灭弧腔811内包括静触头400的一侧面以及第一动作机构的动触头320，第二灭弧腔812内包括静触头400的另一侧面以及第二动作机构的动触头320，即形成双断口，有利于切换装置的小型化。

可选的，切换装置还包括闭锁联动件710；闭锁联动件710的一端与第一动作机构连接、另一端与第二动作机构连接，用于在第一动作机构与静触头400合闸时，限制第二动作机构与静触头400合闸以及在第二动作机构与静触头400合闸时，限制第一动作机构与静触头400合闸。

示例的，为了进一步的提高切换装置的安全性，还可以设置有闭锁联动件710，其一端和第一动作机构连接、另一端与第二动作机构连接，从而在第一动作机构和第二动作机构中的一者与静触头400合闸时，限制另一者无法与静触头400合闸。其设置形式可以是如图4所示，闭锁联动件710的两端的开孔或开槽分别套设于上下两个动作机构中的动金属芯220或绝缘件310上的凸起720(为提高连接的可靠性，在凸起720的端部设置有挡板或挡块等定位件，避免闭锁联动件710脱离凸起720)，且闭锁联动件710的一端与位于上面的凸起720抵接时，其可相对位于下面的凸起720的滑动距离y，上下动金属芯220合闸时的运动距离为x。距离y应大于或等于距离x且小于距离2x，以便于实现避免两个动作机构同时合闸的情况，从根本上杜绝双电源环流的可能，避免切换失败。在另一种实施例中，距离y应当大于距离x且小于距离2x，在该种实施例中，当上面的动作机构合闸后，闭锁联动件710与下面的动作机构还可以实现距离y减去距离x的差值距离z的滑动，通过设置有差值距离z，可以有效的缩短切换主电源和备用电源时的切换时间。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。