一种矿用高压电动换相机构论文和设计-武凯洋

全文摘要

一种矿用高压电动换相机构，包括固定座、静触头、上触头板和下触头板，上触头板和下触头板互相平行且布置在固定座内部，上触头板和下触头板在相对的面上各安装有两组触头叠片，上触头板上的触头叠片和下触头板上的触头叠片之间装有4个静触头，4个静触头分别作为两相输入和两相输出，触头叠片作为静触头之间的导电装置，上触头板和下触头板上对应的两个触头叠片分别夹紧静触头，从而实现静触头之间的连接。与驱动机构连接的驱动轴带动上触头板和下触头板旋转，从而使触头叠片连接不同的静触头，最终实现换相动作，本实用新型可以实现远程操作，结构相对简单，成本较低。

主设计要求

1.一种矿用高压电动换相机构，其特征在于：包括固定座（3）、静触头（4）、上触头板（1）和下触头板（2），上触头板（1）和下触头板（2）互相平行且布置在固定座（3）内部，上触头板（1）和下触头板（2）在相对的面上各安装有两组触头叠片（15），上触头板（1）上的触头叠片（15）和下触头板（2）上的触头叠片（15）之间装有4个静触头（4），所述静触头（4）沿周向固定在固定座（3）上且一端伸出至固定座（3）外部，还包括驱动上触头板（1）和下触头板（2）旋转的驱动轴（5），驱动轴（5）穿过上触头板（1）和下触头板（2）后与驱动机构连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种矿用高压电动换相机构，其特征在于：所述上触头板（1）上的两组触头叠片（15）相互平行，下触头板（2）上的两组触头叠片（15）相互平行。

3.根据权利要求2所述的一种矿用高压电动换相机构，其特征在于：所述触头叠片（15）包含多片无氧铜板，无氧铜板表面有镀银层，触头叠片（15）靠近静触头（4）一侧的两端倒圆角，触头叠片（15）与上触头板（1）之间以及触头叠片（15）与下触头板（2）之间均安装有钢板弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种矿用高压电动换相机构，其特征在于：所述下触头板（2）上设置有定位环（201），上触头板（1）上开有可容定位环（201）插接的定位孔（101），定位环（201）内装有弹簧（7），弹簧（7）的两端分别顶在定位环（201）的内部和定位孔（101）的底面上。

5.根据权利要求4所述的一种矿用高压电动换相机构，其特征在于：所述上触头板（1）和下触头板（2）互相远离的两个面上均开有沉孔，沉孔底面有凸起的球形接触面（102），球形接触面（102）上居中开有沿沉孔径向的矩形凹槽（103），矩形凹槽（103）的底部开有供驱动轴（5）穿过的通孔，所述沉孔内各装有一套锥形轮组（6），锥形轮组（6）包括轮座（601）、转轴（602）和锥形轮（603），轮座（601）与驱动轴（5）连接，每个轮座（601）上装有两个锥形轮（603）且分别转动连接在轮座（601）两侧的转轴（602）上。

6.根据权利要求1所述的一种矿用高压电动换相机构，其特征在于：所述下触头板（2）上开有弧形的限位槽（202），固定座（3）内固接有插入限位槽（202）的限位杆。

7.根据权利要求1所述的一种矿用高压电动换相机构，其特征在于：所述驱动机构包括电机（10）、主动齿轮（11）和被动齿轮（12），主动齿轮（11）安装在电机（10）的输出轴上，被动齿轮（12）安装在驱动轴（5）上并与主动齿轮（11）啮合。

8.根据权利要求7所述的一种矿用高压电动换相机构，其特征在于：所述被动齿轮（12）底面上安装有开关碰块（14），固定座（3）内安装有与开关碰块（14）适配的限位开关（13）。

9.根据权利要求8所述的一种矿用高压电动换相机构，其特征在于：所述上触头板（1）的沉孔侧壁上开有圆弧形的卡槽（104），所述沉孔内安装的锥形轮组（6）的转轴（602）一端装有与卡槽（104）适配的碰块（604）。

10.根据权利要求1所述的一种矿用高压电动换相机构，其特征在于：所述固定座（3）外侧安装有防护外壳（9）和防护盖板（8），防护外壳（9）和防护盖板（8）将换相机构包裹在内，防护外壳（9）上开有4个可容静触头（4）伸出的槽口。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及矿用工业领域，具体是指一种矿用高压电动换相机构。

背景技术

目前，矿用隔爆兼本质安全型组合开关在煤矿井下使用越来越广泛，该型组合开关基本配置为手动换相隔离开关带一路或者几路高压接触器，每路高压接触器单独带一路电机负载，这种配置的弊端是，如果通过操作手动隔离换相开关实现换相则该隔离开下所有接触器均换相，无法实现单独针对某一路负载进行换相操作。这种弊端导致煤矿井下接线中需要频繁倒换相序，为调试工作带来很大麻烦。通过本实用新型机构和接触器配合使用可以实现所有回路均可独立调整相序，并且配合电机控制实现远程操作。

发明内容

本实用新型提供了一种矿用高压电动换相机构，该机构能与高压接触器配合实现电动换相功能，其动作安全可靠。

本实用新型是通过如下技术方案实现的，一种矿用高压电动换相机构，包括固定座、静触头、上触头板和下触头板，上触头板和下触头板互相平行且布置在固定座内部，上触头板和下触头板在相对的面上各安装有两组触头叠片，上触头板上的触头叠片和下触头板上的触头叠片之间装有4个静触头，所述静触头沿周向固定在固定座上且一端伸出至固定座外部，还包括驱动上触头板和下触头板旋转的驱动轴，驱动轴穿过上触头板和下触头板后与驱动机构连接，本方案中4个静触头一端在固定座内部，另一端伸出至固定座外部，分别作为两相输入和两相输出，上触头板和下触头板在相对的面上各安装有两组触头叠片，触头叠片作为静触头之间的导电装置，上触头板和下触头板上对应的两个触头叠片的两端夹紧两个静触头，从而实现两个静触头之间的连接，上触头板和下触头板对应的另外两个触头叠片两端夹紧另外两个静触头，从而实现另外两个静触头之间的连接。与驱动机构连接的驱动轴带动上触头板和下触头板旋转，从而使触头叠片连接不同的静触头，从而实现换相动作。

优化的，所述上触头板上的两组触头叠片相互平行，下触头板上的两组触头叠片相互平行。本方案中上触头板上的两组触头叠片相互平行，下触头板上的两组触头叠片相互平行，可以更好的完成换相动作。

优化的，所述触头叠片包含多片无氧铜板，无氧铜板表面有镀银层，触头叠片靠近静触头一侧的两端倒圆角，触头叠片与上触头板之间以及触头叠片与下触头板之间均安装有钢板弹簧。本方案中触头叠片包含多片无氧铜板，无氧铜板表面有镀银层，可以增强触头叠片的导电性能并且使触头叠片和静触头能更好的贴合，触头叠片靠近静触头一侧的两端倒圆角，便于触头叠片旋转。本方案中设置的钢板弹簧可以将触头叠片向静触头方向压紧，从而保证触头叠片与静触头紧密接触以实现良好的导电性能。

优化的，所述下触头板上设置有定位环，上触头板上开有可容定位环插接的定位孔，定位环内装有弹簧，弹簧的两端分别顶在定位环的内部和定位孔的底面上。本方案中下触头板上设置有定位环，上触头板上开有可容定位环插接的定位孔，通过定位环与定位孔插接，可以实现上触头板和下触头板同步旋转，定位环内装有弹簧，弹簧的两端分别顶在定位环的内部和定位孔的底面上，因此弹簧的弹力可以将上触头板和下触头板向相反的两侧推动，从而驱动上触头板和下触头板上的触头碟片与静触头分离。

优化的，所述上触头板和下触头板互相远离的两个面上均开有沉孔，沉孔底面有凸起的球形接触面，球形接触面上居中开有沿沉孔径向的矩形凹槽，矩形凹槽的底部开有供驱动轴穿过的通孔，所述沉孔内各装有一套锥形轮组，锥形轮组包括轮座、转轴和锥形轮，轮座与驱动轴连接，每个轮座上装有两个锥形轮且分别转动连接在轮座两侧的转轴上。本方案中驱动轴上固接有两个锥形轮组，两个锥形轮组分别安装在上触头板和下触头板的沉孔内，通过驱动轴带动锥形轮组旋转，从而使锥形轮组分别在上触头板和下触头板的沉孔内旋转，当锥形轮组分别旋转至沉孔内的球形接触面顶端时，由于两个锥形轮组之间距离固定，而球形接触面呈凸起状，因此可以使上触头板和下触头板之间的距离变小，从而使上触头板和下触头板上的触头叠片夹紧静触头，从而接通电路。

当锥形轮组分别旋转至沉孔内的矩形凹槽时，锥形轮组分别卡入矩形凹槽中，此时弹簧推动上触头板和下触头板向两侧分开，触头叠片离开静触头，从而断开电路。此时锥形轮组卡入矩形凹槽中，弹簧的弹力将锥形轮组和矩形凹槽压紧，锥形轮组可带动上触头板和下触头板旋转。

优化的，所述下触头板上开有弧形的限位槽，固定座内固接有插入限位槽的限位杆。本方案中触头板上开有弧形的限位槽，固定座内固接有插入限位槽的限位杆，通过限位槽在限位杆上的旋转，可以限制下触头板的旋转角度，使下触头板在完成旋转换相后停止旋转。

优化的，所述驱动机构包括电机、主动齿轮和被动齿轮，主动齿轮安装在电机的输出轴上，被动齿轮安装在驱动轴上并与主动齿轮啮合。本方案中电机用于驱动换相机构旋转，主动齿轮和被动齿轮啮合用于传递动力。

优化的，所述被动齿轮底面上安装有开关碰块，固定座内安装有与开关碰块适配的限位开关。通过本方案中开关碰块和限位开关的配合来控制电机启停。

优化的，所述上触头板的沉孔侧壁上开有圆弧形的卡槽，所述沉孔内安装的锥形轮组的转轴一端装有与卡槽适配的碰块。本方案中的圆弧形卡槽用作电机停止的机械限位，当限位开关出现故障致使电机未停止时，锥形轮组一端装有的碰块旋转至圆弧形卡槽末端，从而使锥形轮组停止旋转。

优化的，所述固定座外侧安装有防护外壳和防护盖板，防护外壳和防护盖板将换相机构包裹在内，防护外壳上开有4个可容静触头伸出的槽口。本方案中在固定座外侧安装有防护外壳和防护盖板，用于保护内部机构，防护外壳上开有4个可容静触头伸出的槽口，可以允许静触头伸出至防护外壳外侧，并与外侧电路连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过上触头板和下触头板的旋转来完成三相交流电中两相相序的调整，并且使用电机作为驱动，可以实现远程操作，结构相对简单，成本较低。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的内部结构示意图；

图3为本实用新型的上触头板示意图；

图4为本实用新型的上触头板底面示意图；

图5为本实用新型的下触头板示意图；

图6为本实用新型的下触头板底面示意图；

图7为本实用新型的锥形轮组与上触头板示意图；

图8为本实用新型的换相前示意图；

图9为本实用新型的换相后示意图；

图中所示：

1、上触头板，2、下触头板，3、固定座，4、静触头，5、驱动轴，6、锥形轮组，7、弹簧，8、防护盖板， 9、防护外壳，10、电机，11、主动齿轮，12、被动齿轮，13、限位开关，14、开关碰块，15、触头叠片， 101、定位孔，102、球形接触面，103、矩形凹槽，104、卡槽， 201、定位环，202、限位槽，601、轮座，602、转轴，603、锥形轮，604、碰块。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1-9所示，一种矿用高压电动换相机构，包括固定座3、静触头4、上触头板1和下触头板2，上触头板1和下触头板2互相平行且布置在固定座3内，上触头板和1下触头板2在相对的面上各安装有两组平行的触头叠片15，上触头板1上的触头叠片15和下触头板2上的触头叠片15之间装有4个静触头4，所述静触头4沿周向固定在固定座3上且一端伸入至固定座3内部，另一端在固定座3外部用于连接线路。

每组触头叠片15由4片无氧铜板拼接组成，无氧铜板表面有镀银层，触头叠片15靠近静触头4一侧的两端倒圆角，以便换相时触头叠片15插入下一个静触头4，触头叠片15与上触头板1之间以及触头叠片15与下触头板2之间均安装有钢板弹簧，钢板弹簧可以将触头叠片15向静触头4方向压紧，从而保证触头叠片15与静触头4紧密接触以实现良好的导电性，每组触头叠片15通过2根圆柱销固定在上触头板1或下触头板2上，触头叠片15能够沿圆柱销上下浮动。

触头叠片15作为静触头4之间的导电装置，上触头板1和下触头板2上对应的两个触头叠片15的两端夹紧两个静触头4，从而实现两个静触头4之间的连接，上触头板1和下触头板2对应的另外两个触头叠片15两端夹紧另外两个静触头4，从而实现另外两个静触头4之间的连接。与驱动机构连接的驱动轴5带动上触头板1和下触头板2旋转，从而使触头叠片15连接不同的静触头4，最终实现换相动作。

下触头板2上设置有定位环201，上触头板1上开有可容定位环201插接的定位孔101，从而使上触头板1和下触头板2同步旋转，定位环201内装有弹簧7，弹簧7的两端分别顶在定位环201的内部和定位孔101的底面上，弹簧7的弹力将上触头板1和下触头板2向相反两侧推动。

上触头板1和下触头板2互相远离的两个面上均开有沉孔，沉孔底面有凸起的球形接触面102，球形接触面102上居中开有沿沉孔径向的矩形凹槽103，矩形凹槽103的底部开有供驱动轴5穿过的通孔，所述沉孔内各装有一套锥形轮组6，锥形轮组6包括轮座601、转轴602和锥形轮603，轮座601与驱动轴5连接，每个轮座601上装有两个锥形轮603且分别转动连接在轮座601两侧的转轴602上。

驱动轴5带动锥形轮组6旋转，从而使锥形轮组6分别在上触头板1和下触头板2的沉孔内旋转，当锥形轮组6分别旋转至沉孔内的球形接触面102上时，由于两个锥形轮组6之间的距离是固定的，且球形接触面102为凸起状，因此锥形轮603将球形接触面102向远离锥形轮603的方向压，可以使上触头板1和下触头板2之间的距离变小，从而使上触头板1和下触头板2上的触头叠片15夹紧静触头4，从而接通电路。

当锥形轮组6分别旋转至矩形凹槽103时，锥形轮603分别卡入矩形凹槽103中，此时弹簧7的弹力推动上触头板1和下触头板2向相反两侧移动一定距离，从而使上触头板1和下触头板2上的触头叠片15脱离静触头4，此时电路断开，可以进行换相操作，同时由于锥形轮组6卡入矩形凹槽103中，弹簧7的弹力将锥形轮组6和矩形凹槽103压紧，锥形轮组6可以分别带动上触头板1和下触头板2旋转。

下触头板2上开有弧形的限位槽202，限位槽202开在球形接触面102一侧，限位槽202的弧形角度为90度，固定座3内固接有插入限位槽202的限位杆，限位杆限制下触头板2的旋转角度为90度。

固定座3内安装有电机10、电机10的输出轴上安装有主动齿轮11，驱动轴5上安装的被动齿轮12与主动齿轮2啮合。主动齿轮11的直径小于被动齿轮12的直径，因此可以增大输出扭矩，固定座3内安装有两个限位开关13，被动齿轮3上固接有开关碰块14，当开关碰块14分别碰到两个限位开关13时，可以控制电机10在正反两个方向的停止。

上触头板1的沉孔侧壁上开有圆弧形卡槽104，卡槽104的半径大于原沉孔侧壁的半径且圆心角为200度，沉孔内安装的锥形轮组6的转轴602一端装有碰块604，当限位开关13出现故障时，碰块604跟随锥形轮组6旋转至卡槽104末端，从而阻止锥形轮组6继续旋转，防止因锥形轮组6一直旋转导致触头叠片15与静触头4无法保持贴合状态。

固定座3外侧安装有防护外壳9和防护盖板8，防护外壳9和防护盖板8通过螺栓连接在固定座3上并将所有部件包围在内，防护外壳9上开有4个可容静触头4伸出的槽口，可以允许静触头4伸出至防护外壳9外侧，从而与外侧电路连接。

本实用新型的使用方法：如图8、图9所示，左侧静触头4为A相输入端，右侧静触头4为B相输入端，下方静触头4为A相输出端，上方静触头4为B相输出端。

换相前，如图8所示，电流从A相输入端通过触头叠片15流向A相输出端，B相输入端通过触头叠片15流向B相输出端。

换相时，电机10的输出轴带动主动齿轮11转动，经被动齿轮12减速，然后带动驱动轴5旋转。驱动轴5带动两个锥形轮组6分别沿上触头板1和下触头板2上的球形接触面102旋转，旋转90度时，锥形轮组6分别卡入矩形凹槽103中，此时上触头板1和下触头板2在弹簧7的弹力作用下向两侧分开，上触头板1和下触头板2的触头叠片15之间的间隙增大，做好啮合下一组静触头4的准备。

驱动轴5继续旋转90度，卡入矩形凹槽103中的锥形轮组6带动上触头板1和下触头板2旋转90度，从而使触头叠片15对应另外两个相应的静触头4，下触头板2底面的弧形的限位槽202碰到固定座3上的限位杆，使下触头板2停止转动，由于上触头板1与下触头板2通过定位孔101与定位环201插接，因此上触头板1也停止转动。

驱动轴5继续带动锥形轮组6旋转90度，此时上触头板1和下触头板2不再转动，锥形轮组6克服弹簧7的弹力从矩形凹槽103中脱出，并旋转至球形接触面102上，锥形轮组6对球形接触面102施加压力，使上触头板1和下触头板2向中间移动，上触头板1和下触头板2的触头叠片15之间的间隙减小，从而压紧静触头4，换相过程完成。

换相后，如图9所示，电流从A相输入端通过触头叠片15流向B相输出端，B相输入端通过触头叠片15流向A相输出端，从而完成换相操作。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，参照优选的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。

设计图

一种矿用高压电动换相机构论文和设计

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