一种具有多点接触的动触头的开关系统的制作方法

1.本公开内容涉及一种具有多点接触的动触头的开关系统。


背景技术：

2.在现有技术中，自动转换开关(ats)的电气性能主要体现在接通分断能力和icm/icw两个方面，其中额定短路接通能力(icm)是指ats在规定条件下，在额定电压值下承受的最高电流瞬时值，而短时耐受电流(icw)是指在一定的电压、短路电流、功率因数下，忍受0.05s、0.1s、0.25s、0.5s或1s等而开关不允许脱开的能力，它是对ats的电气稳定性和热稳定性的考核指标。现有的自动转换开关(ats)存在着动触头在合闸状态下支撑不稳定、短时耐受电流小以及动触头上的动触点易被烧蚀的技术缺陷。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中的一个或多个缺陷，根据本公开内容的一个方面提出一种具有多点接触的动触头的开关系统，所述开关系统包括：两个静触头和一个动触头。
4.所述静触头的其中之一连接到第一供电电源，所述静触头中的另一个能够连接到第二供电电源。
5.所述动触头包括第一动触头支架和第二动触头支架。
6.所述动触头在所述两个静触头之间切换以接通所述第一供电电源或者接通所述第二供电电源或者与所述第一供电电源和所述第二供电电源均不接通。
7.在所述第一动触头支架和所述第二动触头支架的其中一端上分别设置有公共触点凸包，第一主触点凸包和第二主触点凸包。
8.当所述动触头2接通所述第一供电电源时，所述第一动触头支架21上的第一主触点凸包212、所述第二动触头支架22上的第一主触点凸包213和所述公共触点凸包211、221与所述静触头1接触。
9.当所述动触头2接通所述第二供电电源时，所述第一动触头支架21上的第二主触点凸包222、所述第二动触头支架22上的第二主触点凸包223和所述公共触点凸包211、221与所述静触头1接触。
10.所述公共触点凸包的高度低于或等于所述第一主触点凸包和所述第二主触点凸包的高度。
11.根据本公开内容的上述一个方面，所述第一主触点凸包的高度和所述第二主触点凸包的高度是相同的。
12.根据本公开内容的上述各个方面，在所述第一动触头支架和所述第二动触头支架的另一端上设置有负载侧凸包。
13.所述负载侧凸包的高度与所述第一主触点凸包和所述第二主触点凸包的高度是相同的。
14.根据本公开内容的上述各个方面，在所述第一动触头支架和所述第二动触头支架
的横向方向(宽度方向)上，所述第一主触点凸包和所述第二主触点凸包并排设置。
15.在所述第一动触头支架和所述第二动触头支架的纵向方向(长度方向)上，所述公共触点凸包设置成相邻于所述第一主触点凸包和所述第二主触点凸包并且相较于所述第一主触点凸包和所述第二主触点凸包更靠近所述第一动触头支架和所述第二动触头支架的所述其中一端的外边缘。
16.根据本公开内容的上述各个方面，所述公共触点凸包，所述第一主触点凸包，所述第二主触点凸包和所述负载侧凸包均具有弧形外表面。
17.所述公共触点凸包的弧形外表面的最高点低于或等于所述第一主触点凸包，所述第二主触点凸包和所述负载侧凸包的弧形外表面的最高点。
18.所述公共触点凸包的弧形外表面的最高点要低于所述第一主触点凸包、所述第二主触点凸包和所述负载侧凸包的弧形外表面的最高点0.01毫米至0.05毫米，优选的是0.03毫米。
19.在所述第一动触头支架和所述第二动触头支架的横向方向(宽度方向)上，所述公共触点凸包的弧形外表面的最高点基本上位于所述第一主触点凸包的弧形外表面的最高点和所述第二主触点凸包的弧形外表面的最高点之间。
20.根据本公开内容的上述各个方面，当所述动触头与所述静触头的其中之一接触时，所述公共触点凸包和所述第一主触点凸包与所述静触头的其中之一导通。
21.当所述动触头与所述静触头中的另一个接触时，所述公共触点凸包和所述第二主触点凸包与所述静触头中的另一个导通。
22.根据本公开内容的上述各个方面，所述公共触点凸包，所述第一主触点凸包和第二主触点凸包均由导电金属材料制成；所述公共触点凸包，所述第一主触点凸包和第二主触点凸包通过焊接或电镀方法设置在所述第一动触头支架和所述第二动触头支架的所述其中一端上或者所述公共触点凸包，所述第一主触点凸包和第二主触点凸包与所述第一动触头支架和所述第二动触头支架的所述其中一端一体成型。
23.根据本公开内容的上述各个方面，所述动触头还包括动触头保持架、压力弹簧和压力弹簧保持架。
24.在所述动触头保持架、所述压力弹簧和所述压力弹簧保持架的共同作用下，所述第一动触头支架和所述第二动触头支架被保持在所述动触头保持架中。
25.所述压力弹簧保持架呈矩形状环形并且被保持在所述动触头保持架中，所述第一动触头支架、所述第二动触头支架和所述压力弹簧穿过所述压力弹簧保持架。
26.所述压力弹簧作用在所述压力弹簧保持架和所述第一动触头支架之间并且作用在所述压力弹簧保持架和所述第二动触头支架之间，从而将所述第一动触头支架和所述第二动触头支架压向彼此。
27.所述第一动触头支架和所述第二动触头支架的所述其中一端从所述动触头保持架伸出。
28.根据本公开内容的上述各个方面，所述静触头的其中一端具有渐变的倒角部分，从而便于所述静触头的静触点插入在所述第一动触头支架和所述第二动触头支架之间。
29.所述静触点设置在该渐变的倒角部分上。
30.根据本公开内容的上述各个方面，在所述静触头上设置有静触头缺口。
31.当开关分断电流时，在所述静触头的静触点与所述动触头的所述公共触点凸包、所述第一主触点凸包和第二主触点凸包之间产生的电弧能受到所述静触头缺口的引导，从而将电弧迅速转移到引弧片上，进而保护所述静触点、所述公共触点凸包、所述第一主触点凸包和所述第二主触点凸包较少地受到电弧的烧蚀。
32.根据本公开内容的上述各个方面，所述第一动触头支架和所述第二动触头支架的另一端经由所述负载侧凸包枢转地连接到出线端子。
33.所述出线端子与所述负载电连接。
34.所述静触头的另一端通过供电进线端子与所述第一供电电源和所述第二供电电源连接。
35.根据本公开内容的上述各个方面，在背对所述公共触点凸包、所述第一主触点凸包和所述第二主触点凸包的所述第一动触头支架和所述第二动触头支架的一侧上设置有压力作用区域，所述压力弹簧作用在压力作用区域上。
36.根据本公开内容的上述各个方面，所述公共触点凸包与所述静触头的接触具有第一接触电阻值，所述第一主触点凸包和第二主触点凸包与所述静触头的接触具有第二接触电阻值，其中第一接触电阻值《第二接触电阻值。因此，所述公共触点凸包相较于所述第一主触点凸包和第二主触点凸包可以承载更大的电流，进而保护所述第一主触点凸包和第二主触点凸包。
37.根据本公开内容，所述公共触点凸包作为两个供电电源的公用接触点并且所述公共触点凸包的高度低于或等于所述第一主触点凸包，所述第二主触点凸包和所述负载侧凸包的高度，这样可以在合闸时很好的保证动触头的三点支撑效果(例如图6中的粗实线三角形所示，所述第一动触头支架和所述第二动触头支架分别由相应的所述第一主触点凸包，所述公共触点凸包和所述负载侧凸包支撑)，提高接触稳定性，从而降低了短耐熔焊的风险。
38.对于所述第一动触头支架和所述第二动触头支架中的每一个来说，在合闸时由一点接触变更为两点接触，即公共触点凸包和相应的主触点凸包均参与了和所述静触头的接触。这种具有多点接触的动触头结构能够在合闸状态下承载更大的电流，从而显著地提高开关系统的短时耐受电流性能。
39.至此，为了本公开内容在此的详细描述可以得到更好的理解，以及为了本公开内容对现有技术的贡献可以更好地被认识到，本公开已经相当广泛地概述了本公开内容的内容。当然，本公开内容的实施方式将在下面进行描述并且将形成所附权利要求的主题。
40.同样地，本领域技术人员将认识到，本公开所基于的构思可以容易地用作设计其它结构、方法和系统的基础，用于实施本公开内容的数个目的。因此，重要的是，所附权利要求应当认为包括这样的等效结构，只要它们没有超出本公开内容的实质和范围。
附图说明
41.通过下面的附图本领域技术人员将对本公开内容有更好的理解，并且更能清楚地体现出本公开内容的优点。这里描述的附图仅为了所选实施例的说明目的，而不是全部可能的实施方式并且旨在不限定本公开内容的范围。
42.图1示出根据本公开内容的处于双分状态的开关系统；
43.图2示出根据本公开内容的处于合闸状态的开关系统；
44.图3示出根据本公开内容的经过简化的图2的立体示意图；
45.图4示出根据本公开内容的第一动触头支架、第二动触头支架、压力弹簧和压力弹簧保持架的装配立体示意图；
46.图5示出根据本公开内容的设置在第一动触头支架和第二动触头支架上的第一主触点凸包、第二主触点凸包、公共触点凸包和负载侧凸包；
47.图6是图5的俯视图，其中第一主触点凸包、公共触点凸包和负载侧凸包这三个点形成一个稳定面；
48.图7示出根据本公开内容的压力弹簧作用于相应的第一动触头支架和第二动触头支架的压力作用区域；
49.图8是图5的俯视图，其中当动触头处于合闸位置时，在公共触点凸包和负载侧凸包这两处受力平衡；
50.图9是图5的局部放大图，其中示出了设置在第一动触头支架和第二动触头支架上的第一主触点凸包和第二主触点凸包与所述静触头的接触具有第二接触电阻值，所述公共触点凸包与所述静触头的接触具有第一接触电阻值。
具体实施方式
51.下面结合各个附图，具体说明根据本公开内容的具体实施方式。
52.图1示出根据本公开内容的一个实施例的处于分闸状态的开关系统，该开关系统具有多点接触的动触头。图2示出根据本公开内容的上述实施例的处于合闸状态的开关系统。
53.在图1和图2中，所述开关系统包括两个静触头1和一个动触头2，所述静触头1的其中之一能够连接到第一供电电源(未示出)，所述静触头1中的另一个能够连接到第二供电电源(未示出)，所述动触头2能够连接到负载(未示出)。
54.在图1中，所述动触头2处于双分位置，从而所述动触头2不与各个所述静触头1接触。在图2和图3中，所述动触头2处于合闸位置，所述动触头2与所述静触头1的其中之一接触，所述第一供电电源向所述负载供电。
55.所述动触头2可以在所述两个静触头1之间切换。
56.当所述动触头2与所述静触头1中的另一个接触时，所述第二供电电源向所述负载供电。
57.如图4所示，所述动触头2呈夹持式结构，其包括第一动触头支架21和第二动触头支架22。
58.所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22相对于彼此面对面设置并且在它们的其中一端相对于彼此分开。
59.如图5所示，在所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22的所述其中一端上分别设置有公共触点凸包211、221，第一主触点凸包212、222、第二主触点凸包213、223，在所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22的另一端上设置有负载侧凸包214、224。
60.在所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22的横向方向(宽度方向)上，所
述第一主触点凸包212、222和所述第二主触点凸包213、223并排设置。
61.在所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22的纵向方向(长度方向)上，所述公共触点凸包211、221设置成相邻于所述第一主触点凸包212、222和所述第二主触点凸包213、223并且相较于所述第一主触点凸包212、222和所述第二主触点凸包213、223更靠近所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22的所述其中一端的外边缘。
62.如图5和图9所示，所述公共触点凸包211、221，所述第一主触点凸包212、222，所述第二主触点凸包213、223和所述负载侧凸包214、224均具有弧形外表面，例如球形外表面。
63.所述公共触点凸包211、221的弧形外表面的最高点要低于或等于所述第一主触点凸包212、222、所述第二主触点凸包213、223和所述负载侧凸包214、224的弧形外表面的最高点，例如低0.01毫米至0.05毫米，优选地低0.03毫米。
64.所述第一主触点凸包212、222的弧形外表面的最高点、所述第二主触点凸包213、223的弧形外表面的最高点和所述负载侧凸包214、224的弧形外表面的弧形外表面的最高点具有相同的高度。
65.在所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22的横向方向(宽度方向)上，所述公共触点凸包211、221的弧形外表面的最高点基本上位于所述第一主触点凸包212、222的弧形外表面的最高点和所述第二主触点凸包213、223的弧形外表面的最高点之间。
66.所述公共触点凸包211、221、所述第一主触点凸包212、222和第二主触点凸包213、223均设置成用于电流的导通，其中当所述动触头2与所述静触头1的其中之一接触时(如图3所示)，所述公共触点凸包211、221、所述第一主触点凸包212、222与所述静触头1的其中之一导通，当所述动触头2与所述静触头1中的另一个接触时(未示出)，所述公共触点凸包211、221和所述第二主触点凸包213、223与所述静触头1中的另一个导通。
67.所述公共触点凸包211、221作为两个供电电源的公用接触点并且所述公共触点凸包211、221的高度低于或等于所述第一主触点凸包212、222，所述第二主触点凸包213、223和所述负载侧凸包214、224的高度，这样可以在合闸时很好的保证动触头的三点支撑效果(例如图6中的粗实线三角形所示，所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22分别由相应的所述第一主触点凸包212、222，所述公共触点凸包211、221和所述负载侧凸包214、224支撑)，提高了接触稳定性，从而降低了短耐熔焊的风险。
68.所述公共触点凸包211、221在用于icw试验时起关键作用。在寿命试验中，所述公共触点凸包211、221的操作循环次数是第一主触点凸包212、222，所述第二主触点凸包213、223的操作循环次数两倍。
69.所述公共触点凸包211、221、所述第一主触点凸包212、222和第二主触点凸包213、223均由导电金属材料制成。
70.所述公共触点凸包211、221、所述第一主触点凸包212、222和第二主触点凸包213、223通过焊接、电镀等方法设置在所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22的所述其中一端上或者所述公共触点凸包211、221、所述第一主触点凸包212、222和第二主触点凸包213、223与所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22的所述其中一端一体成型。
71.如图3所示，所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22的另一端经由所述负载侧凸包214、224枢转地连接到出线端子3。
72.所述出线端子3与所述负载电连接。
73.如图1、图2和图4所示，所述动触头2还包括动触头保持架4、压力弹簧5和压力弹簧保持架6。
74.在所述动触头保持架4、所述压力弹簧5和所述压力弹簧保持架6的共同作用下，所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22被保持在所述动触头保持架4中，所述压力弹簧保持架6呈矩形状环形并且被保持在所述动触头保持架4中，所述第一动触头支架21、所述第二动触头支架22和所述压力弹簧5穿过所述压力弹簧保持架6，其中所述压力弹簧5作用在所述压力弹簧保持架6和所述第一动触头支架21之间并且作用在所述压力弹簧保持架6和所述第二动触头支架22之间，从而将所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22压向彼此，其中所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22的所述其中一端从所述动触头保持架4伸出。
75.在所述第一动触头支架21的公共触点凸包211、第一主触点凸包212和第二主触点凸包213和所述第二动触头支架22的公共触点凸包221、第一主触点凸包222和第二主触点凸包223之间分别存在触点间隙。
76.当所述动触头2处于合闸位置时(与所述静触头1的其中之一接触时)，如图2和图3所示，所述静触头1的静触点11能够位于所述触点间隙中并且能够与所述第一动触头支架21的公共触点凸包211、第一主触点凸包212接触并且能够与所述第二动触头支架22的公共触点凸包221、第一主触点凸包222接触。
77.当所述动触头2处于合闸位置时(与所述静触头1中的另一个接触时，未示出)，所述静触头1的静触点11能够位于所述触点间隙中并且能够与所述第一动触头支架21的公共触点凸包211、第二主触点凸包213接触并且能够与所述第二动触头支架22的公共触点凸包221、第二主触点凸包223接触。
78.对于所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22中的每一个来说，在合闸时由一点接触变更为两点接触，即公共触点凸包和相应的主触点凸包均参与了和所述静触头1的接触。这种具有多点接触的动触头结构能够在合闸状态下承载更大的电流，从而显著地提高开关系统的短时耐受电流性能。
79.如图7所示，在背对所述公共触点凸包211、221、所述第一主触点凸包212、222和所述第二主触点凸包213、223的所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22的一侧上设置有压力作用区域215、225，所述压力弹簧5作用在压力作用区域215、225上。
80.如果所述公共触点凸包211、221高于所述第一主触点凸包212、222和所述第二主触点凸包213、223，那么当所述动触头2处于合闸位置时，如图8所示，在所述公共触点凸包211、221和所述负载侧凸包214、224两处受力平衡(即在图8中的两个实心圆圈处)，所述第一主触点凸包212、222，所述第二主触点凸包213、223处于悬空状态而无法与所述静触头1接触。因此，所述公共触点凸包211、221的高度应低于或等于所述第一主触点凸包212、222，所述第二主触点凸包213、223和所述负载侧凸包214、224的高度。
81.如图1和图2所示，在所述动触头保持架4的外部设置有保持架驱动部41。一动触头驱动机构(未示出)通过驱动所述保持架驱动部41致动所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22在所述分闸位置和所述合闸位置之间转动。
82.所述保持架驱动部41基本上呈扁圆柱形状。在所述保持架驱动部41的外圆周处设置有保持架缺口411，在所述保持架驱动部41的顶部表面的中心设置有呈花键形状的保持
架凹陷412。
83.在所述动触头保持架4的内部还可以设置保持架隔板(未示出)。在所述压力弹簧5的作用下，所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22分别抵靠在所述保持架隔板的两侧。
84.图3示出根据本公开内容的上述实施例的静触头1。
85.所述静触头1的其中一端具有渐变的倒角部分14，从而便于所述静触头1的静触点11插入在所述触点间隙中。静触点11设置在该渐变的倒角部分14上。
86.在所述静触头1上设置有静触头缺口12，当开关分断电流时，在所述静触头1的静触点11与所述动触头2的所述公共触点凸包211、221、所述第一主触点凸包212、222和第二主触点凸包213、223之间产生的电弧能受到所述静触头缺口12的引导，从而将电弧迅速转移到引弧片(未示出)上，进而保护所述静触点11、所述公共触点凸包211、221、所述第一主触点凸包212、222和所述第二主触点凸包213、223较少地受到电弧的烧蚀。
87.所述静触头1的另一端通过供电进线端子7与所述第一供电电源(未示出)连接。
88.图9是图5的局部放大图，其中示出了设置在第一动触头支架21和第二动触头支架22上的第一主触点凸包和第二主触点凸包与所述静触头的接触具有第二接触电阻值，所述公共触点凸包与所述静触头的接触具有第一接触电阻值，其中第一接触电阻值《第二接触电阻值，因此所述公共触点凸包相较于所述第一主触点凸包和第二主触点凸包可以承载更大的电流，进而保护所述第一主触点凸包和第二主触点凸包，防止它们被电流过度的烧蚀。
89.在图3中，所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22可以分别由两种不同的材料制成，从而使得在动触头合闸的瞬间，所述第一动触头支架21和所述第二动触头支架22的弹跳的幅度和频率有偏差，避免同时弹跳拉弧的现象出现，所而提高了接通分断性能。
90.前述公开内容提供了说明和描述，但并不旨在穷举或将实施方式限制为所公开的精确形式。可以根据以上公开内容进行修改和变化，或者可以从实施方式的实践中获得修改和变化。
91.即使在权利要求中叙述和/或在说明书中公开了特征的特定组合，但这些组合并不旨在限制各种实施方式的公开。实际上，许多这些特征可以以权利要求中未具体叙述和/或说明书中未具体公开的方式组合。尽管下面列出的每个从属权利要求可能仅直接依赖于一个权利要求，但各种实施方式的公开包括与权利要求集中的每个其他权利要求相结合的每个从属权利要求。
92.除非明确说明，否则本文中使用的任何元件、动作或指令都不应解释为关键或必要的。另外，如本文所用，冠词“一”和“一个”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如本文所用，冠词“该”旨在包括结合冠词“该”引用的一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如本文所用，术语“集”旨在包括一个或多个项目(例如相关项目、不相关项目、相关和不相关项目的组合等)，并且可以与“一个或多个”互换使用。在仅意图一项的情况下，使用短语“仅一项”或类似语言。另外，如本文所用，术语“具有”及其变体等旨在是开放式术语。此外，短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”，除非另有明确说明。另外，如在本文所用，术语“或”在被串联使用时意图是包括性的，并且可以与“和/或”互换使用，除非另有明确说明(例如，如果与“或者”或“仅其中之一”结合使用)。