用于中高压开关部件的触头单元以及相应的中高压开关部件的制作方法

本公开的实施例总体上涉及开关部件，并且更具体地，涉及用于中高压开关部件的触头单元。

背景技术：

中高压开关部件一般用于在中高压设备中接通或者断开回路，一般会承受比较大的电路和电压。在例如需要对中高压设备进行维修或者维护时，通常需要诸如接地开关的开关部件来接通接地回路，从而保证维修或者维护时人员的安全。现有的诸如接地开关的中高压开关部件的接地开关合闸操作是通过活动臂带动动触头运动并插入到静触头中来完成合闸。传统的诸如接地开关的中高压开关部件的开关触头结构由铜板靠弹簧压力压在单片的静触头上。

技术实现要素：

在传统的解决方案中，采用普通压簧结构的触头结构整体性较差，电气性能不可靠且操作力大。在合闸过程中如果短路电流过大还有被推开而瞬间断开连接的风险。这严重地影响了中高压设备的可靠性和安全性。此外，对于一些中高压开关部件，特别是户外使用的中高压开关部件，静触头和动触头并没有用于防雨雪的防护罩。这在出现雨雪等极端天气时，静触头和动触头容易结冰或存水，从而造成安全隐患。

为了解决或者至少部分解决上述以及其他潜在的问题，本公开的实施例提供了一种用于中高压开关部件的触头单元以及相应的中高压开关部件，从而实现为中高压部件安全可靠的电连接或者接地连接。

在本公开的第一方面，提供了一种用于中高压开关部件的触头单元。该触头单元包括：静触头组件，包括静触头；以及动触头组件，布置在开关部件的活动臂上以随活动臂的运动而在接通位置和断开位置之间运动，并且包括动触头，动触头包括沿周向布置的多个弹性导电片，多个弹性导电片为一体成型的结构，其中在动触头组件处于接通位置时，静触头适于同轴地插入到动触头中以与多个弹性导电片接触，从而接通开关部件，并且其中在动触头组件处于断开位置时，静触头与动触头分离。

根据本公开的实施例的触头单元，动触头包括沿周向布置的多个弹性导电片，使得在静触头插入到动触头的过程中，能够与多个弹性导电片的内表面接触，从而保证了动触头和静触头之间接触的可靠性。此外，根据本公开实施例的动触头是凹触头，而静触头是凸触头，这种设计能够进一步提高开关部件的动、热稳定性能。此外，根据本公开实施例的多个弹性导电片为一体成型的结构，这一方面使得动触头的结构更加稳固，另一方面使得装配更加简便，降低了装配成本。

在一些实施例中，动触头的内径小于静触头的外径，并且在静触头邻近动触头的自由端形成有倒角以适于插入到动触头中。通过该布置，使得静触头能够更容易地插入到动触头中，并且动触头的内径小于静触头的外径能够使触头之间保持紧密接触。

在一些实施例中，动触头组件还包括：环形槽，沿动触头的周向形成在多个弹性导电片的外表面；以及布置在环形槽中的环形弹性件，用于在静触头插入动触头时产生弹性力以防止弹性导电片过度变形。以此方式，环形弹性件能够在静触头插入动触头时进一步产生弹性力来进一步确保静触头和动触头之间的连接可靠性。

在一些实施例中，动触头组件还包括：环形凸起，沿动触头的周向形成在多个弹性导电片的内表面，并且与静触头接触。以此方式，环形凸起能够在静触头插入动触头后与动触头接触，从而避免了因加工误差等因素而导致的接触不良等现象，进一步确保了电连接的可靠性。

在一些实施例中，静触头组件还包括具有防雨雪功能的静触头座，用于至少部分地接纳静触头。以此方式，能够有效地避免雨雪等侵蚀静触头，保证静触头的接触性能不受影响。

在一些实施例中，静触头组件还包括从静触头座的开口端沿轴向突出的止挡部，用于止挡随活动臂运动的动触头组件。以此方式，能够防止动触头组件随活动臂运动的过程中由于惯性等因素而导致的偏摆，保证动触头组件能够运动到适当的位置以供静触头插入。

在一些实施例中，静触头座呈柱形，并且静触头组件还包括从止挡部沿静触头座的切线方向延伸的成对的导向部，用于引导动触头组件随活动臂运动。通过这种布置，即使在大风等恶劣条件下，动触头组件也能够运动到静触头座内。

在一些实施例中，静触头组件还包括缓冲件，布置在导向部和止挡部的邻近静触头的一侧，在动触头组件与静触头座接触时发生变形来提供缓冲。通过该设置，避免了动触头组件在运动过程中与静触头座之间的刚性碰撞，避免了噪音以及由于碰撞而导致的紧固件松动等。

在一些实施例中，静触头是中空的，并且静触头组件还包括同轴地布置在静触头座内的安装杆，静触头套设在安装杆上。以此方式，能够进一步节约成本且保证静触头组件的连接可靠性。

在一些实施例中，静触头座上形成有安装孔，供紧固件穿过以便将静触头装配到静触头座中。以此方式，能够降低静触头组件的装配难度，提高装配效率。

在一些实施例中，动触头还包括与多个弹性导电片一体形成的耦合部，其中动触头经由耦合部而耦合至活动臂。通过这种布置，使得静触头能够更容易地被装配，提高装配效率，降低装配成本。

在一些实施例中，动触头组件还包括具有防雨雪功能的导向筒，布置在活动臂的端部以至少部分地容纳动触头。导向筒一方面能够为动触头组件随活动臂的运动提供导向，另一方面，导向筒还能够防止雨雪等侵蚀动触头，保证动触头的可靠性。

本公开的第二方面提供了一种包括上述触头单元的中高压开关设备。利用根据本公开的触头单元，可以降低成本并且使中高压开关设备更加可靠。

通过以下参照附图对示例性实施例的说明，本公开的进一步特征将变得显而易见。应当理解，实用新型内容部分并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，亦非旨在用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

通过结合附图更详细地描绘本公开的示例性实施例，本公开的上述目的和其它目的、特征和优点将变得更加明显，其中在本公开的示例性实施例中，相同的附图标记通常表示相同的部件。

图1示出了根据本公开的实施例的开关部件的静触头和动触头处于断开位置的正视图；

图2示出了根据本公开的实施例的开关部件的静触头和动触头处于接通位置的正视图；

图3示出了根据本公开的实施例的开关部件的动触头组件以及活动臂的立体图；

图4示出了根据本公开的实施例的静触头组件的立体图；

图5示出了根据本公开的实施例的静触头组件的侧视剖面图；以及

图6示出了根据本公开的实施例的静触头组件的俯视图。

贯穿附图，使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的元件。

具体实施方式

现在将参考几个示例实施例来描述本公开。应当理解，这些实施例仅为了使本领域技术人员能够更好地理解并由此实现本公开，而不是对本公开技术方案的范围提出任何限制的目的来描述。

如本文所使用的，术语“包括”及其变体将被解读为意指“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”将被解读为“至少基于部分”。术语“一个实施例”和“实施例”应被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应理解为“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同或相同的对象。在下面可能包含其他明确的和隐含的定义。除非上下文另外明确指出，否则术语的定义在整个说明书中是一致的。

传统的中高压开关部件的触头单元的静触头和动触头一般采用压簧结构。静触头一般是凹触头，而动触头一般是适于插入到凹触头中的凸触头。静触头和动触头之间的接触力一般只是有普通的压缩弹簧产生。在某些条件下，例如在接触瞬间的短路大电流，有可能会导致动静触头之间的接触被推开。这严重地影响了动触头和静触头乃至整个开关部件的连接的可靠性和安全性。

此外，对于户外设置的触头单元，动触头和静触头一般裸露在户外环境中，容易受到雨雪大风等恶劣天气的侵蚀，影响了触头单元的连接可靠性。虽然目前有的触头单元有附加的滑轨结构来进行除冰方便，但是除冰效果差，不能完全满足安全和可靠性的要求。

本公开的实施例提供了一种用于中高压开关部件的触头单元，以便解决或至少部分地解决传统触头单元的上述以及其他潜在的问题。现在将参考图1至图6来描述一些示例实施例。

总体上，根据本公开实施例的触头单元100包括静触头组件101和动触头组件102。图1示出了根据本公开的实施例的开关部件的静触头组件101和动触头组件102处于断开位置的正视图；图2示出了静触头组件101和动触头组件102处于接通位置的正视图。如图所示，静触头组件101包括静触头1011。可以看出，静触头1011是凸触头，适于插入到动触头组件102的动触头1021中。

动触头组件102通过适当的方式而布置到中高压开关部件的活动臂201的端部，以随活动臂201在至少两个位置之间运动。为了便于讨论，该至少两个位置分别称为接通位置和断开位置。在动触头组件102从断开位置运动到接通位置的过程中，活动臂201能够旋转或者平移并使动触头组件102朝向静触头组件101运动。以此方式，在动触头组件102处于接通位置时，静触头1011被插入到动触头1021中。

不同于传统的触头单元，根据本公开实施例的触头单元100的动触头1021包括沿周向布置的多个弹性导电片1022，其中多个弹性导电片1022具有一体成型的结构，如图2和图3所示。与此相反，传统的具有弹性导电片的触头单元中的每个弹性导电片都是单个部件，并且分别通过紧固件紧固到活动臂或者静触头座中。相比于传统的触头单元，根据本公开实施例的一体成型的多个弹性导电片1022，一方面使得弹性导电片1022不容易松动或者变形，提高了动触头1021和静触头1011的接触性能。另一方面，一体成型的多个弹性导电片1022显著地简化了动触头1021的装配过程，使得只需要一次操作就能将动触头1021牢靠地紧固活动臂201上，这进而能够降低装配成本。

此外，多个弹性导电片1022围绕成类似于梅花形状。在静触头1011被插入到动触头1021的情况下，静触头1011能够与这些弹性导电片1022接触，如图2所示。这保证了静触头1011在任何情况下都能够与动触头1021的弹性导电片1022保持接触，从而保证了触头单元100的连接可靠性。例如，即使在大风或者大电流等情况下，弹性导电片1022都能够紧紧地包围并接触静触头1011。

根据本公开实施例的触头单元100与传统触头单元不同之处还在于，动触头1021是凹触头而静触头1011是凸触头。这能够有效地确保触头单元的动、热稳定性。其中动稳定是电路及元件能否承受短路时最大电动力的能力，热稳定是指衡量电路及元件在例如短路电流发生的很短的时间里，能否承受短路时巨大热量的能力。

为了进一步提高热稳定性，动触头1021和静触头1011一般采用铜制成，因为铜有较好的电流导通能力。但是应当理解的是，这只是示例性的，并不旨在限制本公开的范围。触头1021和静触头1011可以采用其他任意适当的能够导电的材料制成，例如铝或者银等。

在一些实施例中，动触头1021的内径小于静触头1011的外径并且在静触头1011邻近动触头1021的自由端1019形成有圆弧倒角或者斜倒角。倒角的存在能够在自由端1019处形成尺寸减缩，如图2和图4所示，从而有利于静触头1011沿着该倒角而插入到动触头1021中。插入到动触头1021后的静触头1011的较大外径能够是弹性导电片1022产生变形。弹性变形所产生的力能够紧紧包围静触头1011从而保证了静触头1011和弹性导电片1022之间的连接可靠性。

当然，应当理解的是，为了便于插入以及保证触头之间的电连接，上述采用不同直径的内外径以及倒角的方式只是示例性的，并不旨在限制本公开的保护范围。其他任意适当的结构或者布置都是可能的。例如，在一些替代的实施例中，静触头1011可以形成为锥形，锥形静触头的小径端的外径可以小于动触头1021的内径，大径端的外径可以大于动触头1021的内径。以此方式，来保证触头之间的电连接。

为了进一步保证静触头1011和动触头1021在任何情况下都能具有较好的连接可靠性，在一些实施例中，沿动触头1021的周向、在多个弹性导电片1022靠近动触头1021的自由端的外表面上形成有环形槽1023。该环形槽1023能够用来容纳环形弹性件1024，环形弹性件1024能够紧密环绕多个弹性导电片1022。在静触头1011插入到动触头1021的过程中，静触头1011使弹性导电片1022产生扩径变形。该扩径变形会使环形弹性件1024扩张从而产生弹性力。该弹性力使得环形弹性件1024进一步产生变形，并且保证了静触头1011和弹性导电片1022之间的接触力。

此外，通过使用环形弹性件1024，使得开关部件能够适用于各种性能要求不同的场合，从而提高开关部件的适用性。也就是说，用户也可以根据应用的需要来选择不同刚度的环形弹性件1024。例如，在开关部件上的电流或者电压相对较高的情况下，选择刚度较高的环形弹性件1024。其中环形弹性件的刚度是指载荷增量与变形增量之比，即产生单位变形所需的载荷。所选择的环形弹性件1024的刚度越高，所提供的接触力越高，使得静触头1011和弹性导电片1022能够更紧密地接触，由此开关部件能适用于开关电流或电压更高的场合。在开关部件上的电流或者电压相对较小的情况下，用户可以选择刚度较低的环形弹性件1024或者不选择环形弹性件1024，来进一步降低成本。

通过这种布置，静触头1011和弹性导电片1022之间在任何情况下都能够保持紧密的接触，提高了触头单元100乃至整个开关部件的可靠性。环形弹性件1024可以是环形弹簧。但只是示例性的，环形弹性件1024可以采用其他任意适当的部件，例如O型圈等。应当理解的是，这种设置环形弹性件1024的实施例只是示例性的，并不旨在限制本公开的保护范围。其他任意适当的结构或者布置也是可能的。例如，在一些替代的实施例中，也可以通过加厚弹性导电片1022来提高静触头1011和弹性导电片1022的连接可靠性。弹性导电片1022可以通过适当的方式耦合到活动臂201上。例如，在一些实施例中，弹性导电片1022可以通过一体形成的耦合部1027而耦合至活动臂201的内部。为了确保连接强度，在耦合部1027内部可以设置有连接件以便于将耦合部1027固定在活动臂201的内侧，如图1和图2所示。在一些实施例中，可以在沿周向的多个位置对筒状件进行切割轴向上的预定长度而形成弹性导电片1022，未切割的部分形成耦合部1027。在一些替代的实施例中，弹性导电片1022和耦合部1027可以通过模制等的方式一体地形成。

在一些实施例中，弹性导电片1022和耦合部1027也可以采用分体式构造，即一体成型的多个弹性导电片1022通过适当的紧固方式连接至耦合部1027上。将弹性导电片1022至少部分地布置在活动臂201内侧能够在一定程度上防止雨雪侵袭弹性导电片1022。弹性导电片1022可以从活动臂201伸出预定距离。

在活动臂201的外侧，可以设置导向筒1026，如图3所示。导向筒1026具有防雨雪的功能，可以至少部分地接纳从活动臂201伸出的弹性导电片1022。导向筒1026能够防止动触头1021受到雨雪的侵袭。例如，在一些实施例中，当动触头组件102处于断开位置时，活动臂201和动触头组件102处于水平状态，如图3所示。从图中可以看出，动触头1021位于导向筒1206之中，从而能够避免雨雪等的侵袭。此外，导向筒1026在开口处可以具有倒角，这一方面能够为静触头1011在插入动触头1021的过程中提供导向。另一方面，该倒角可以使得动触头1021相对于开口位于更靠里的位置，进一步提高了防雨雪性能。

在一些实施例中，导向筒1026可以采用诸如橡胶或者硅胶等的弹性的材料制成，以能够在导向筒1026接触静触头组件101时提供缓冲。当然，这只是示例性的，并不旨在限制本公开的保护范围。导向筒1026也可以采用塑料等材料制成。

在一些实施例中，如图1所示，沿动触头1021的周向、在多个弹性导电片1022的内表面上形成有环形凸起1025。环形凸起1025的每一段形成在每个弹性导电片1022上。当静触头1011插入到动触头1021中后，静触头1011能够与环形凸起1025保持接触。这保证了即使在由于加工误差或者使用过程中弹性导电片1022产生变形的情况下，静触头1011都能够与弹性导电片1022的环形凸起1025在基本相同的位置保持接触，这确保了随着动触头1021的插入而不会引起动触头1021和静触头1011之间的接触力的变化，进一步提高了开关部件的电连接稳定性。

在一些实施例中，环形凸起1025可以与外部设置的环形槽1023在径向上对齐。在这些实施例中，环形凸起1025和环形槽1023可以通过对弹性导电片1022进行冲压而形成。也就是说，通过在弹性导电片1022的适当位置形成弯折部而同时形成环形凸起1025和环形槽1023。当然这种形成方式只是示例性的，并不旨在限制本公开的保护范围。其他任意适当的方式也是可能的。例如，在一些实施例中，环形凸起1025可以通过局部变厚的方式、而环形槽1023可以通过局部变薄的方式形成在径向上的不同的位置。在一些实施例中，环形凸起1025可以由形成在每个弹性导电片1022上的凸点周向地排布而形成。

为了防止雨雪等的侵袭，在一些实施例中，静触头1011可以被至少部分地接纳在具有防雨雪功能的静触头座1012中，如图4所示。在一些实施例中，静触头座1012为静触头1011提供支撑结构，使得静触头1011能够竖直地安装在开关部件中。在这种状态下，静触头座1012开口朝下。因此，一方面，静触头座1012能够把静触头1011包围在其中，为静触头1011提供防雨雪的功能。另一方面，在动触头1021随活动臂201从水平状态运动到竖直状态并最终达到接通位置的情况下，该静触头座1012也能够把动触头1021包围在其中，如图2所示，同时为接通状态的静触头1011和动触头1021提供防雨雪的功能。

在一些实施例中，静触头座1012可以呈柱形。但这只是示例性的，静触头座1012可以采用其他任意适当的结构或者形状。在一些实施例中，静触头1011可以是中空的，并且在静触头座1012中同轴地布置有用于套设静触头1011的安装杆1017，如图4至图6所示。以此方式，能够有效地保证静触头1011和静触头座1012之间的连接强度。此外，采用中空静触头1011也能够进一步降低材料成本。

为了便于静触头1011安装到安装杆1017上，在一些实施例中，在静触头座1012上可以设置有安装孔1018。安装孔1018能够供诸如螺栓等的紧固件1010穿过来将静触头1011安装到静触头座1012，即安装杆1017上。

当然，上述关于静触头1011和安装杆1017的实施例只是示例性的，并不旨在限制本公开的保护范围。其他任意适当的结构或者布置也是可能的。例如，在一些实施例中，静触头1011也可以是实心的，并通过适当的方式安装在静触头座1012内。在一些替代的实施例中，静触头1011和静触头座1012可以是一体成型的。

在有些情况下，动触头组件102在从断开位置到接通位置运动的过程中会随活动臂201旋转一定角度。为了防止在这种情况下动触头组件102由于惯性等因素运动过度而偏离静触头1011和动触头1021的对齐位置，在一些实施例中，静触头座1012的开口端可以设置有轴向突出的止挡部1014。

止挡部1014可以遵循开口端的弧形形状而齐平地从开口端突出。止挡部1014沿周向的延伸可以小于半个圆弧。在一些实施例中，在止挡部1014沿静触头座1012的切线方向延伸的成对的导向部1015，如图4、图5和图6所示。导向部1015从靠近止挡部1014的位置到远离止挡部1014的位置逐渐扩大，从而形成敞口部。该导向部1015能够在动触头组件102运动到接通位置的过程中防止动触头组件102由于大风等因素而导致的偏摆。这确保了动触头组件102能够运动到适当的位置以便于静触头1011插入。

在一些实施例中，在导向部1105和止挡部1014的内侧，也即邻近静触头1011的一侧上设置有缓冲件1016。缓冲件1016能够在动触头组件102与静触头座1012接触时变形来提供缓冲。缓冲件1016由此能够有效地避免动触头组件102和静触头座1012接触时的刚性碰撞，降低了噪音的同时还能够防止由于撞击振动而导致的紧固件松动。缓冲件1016可以采用适当的材料制成，例如具有一定弹性的橡胶或者硅胶等。在一些实施例中，缓冲件1016可以是弹簧或者弹片等。

从上述内容可以看出，根据本公开的实施例的触头单元100的动触头1021由于采用了梅花形状的凹触头，能够在任何情况下保证与静触头1011的可靠连接。并且在静触头1011和动触头1021外可以设置罩体来防止静触头1011和动触头1021受到雨雪或者大风的侵袭，进一步保证了连接的可靠性。通过设置导向部1015、止挡部1014和其上的缓冲件1016，确保了动触头组件102和静触头组件101在连接过程中的可靠性。此外，根据本公开的实施例的触头单元100装配简单，材料和装配成本都能有效地降低，从而提高了产品的性价比。

应该理解的是，本公开的以上详细实施例仅仅是为了举例说明或解释本公开的原理，而不是限制本公开。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替代、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。同时，本公开所附的权利要求旨在覆盖落入权利要求的范围和边界或范围和边界的等同物内的所有变化和修改。