开关系统及包括其的组合电器柜论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了开关系统及包括其的组合电器柜。开关系统包括底座，转轴，转轴安装在底座的两端，刀闸和驱动轭固定到转轴，驱动轭包括驱动端和弹性件固定端，驱动端被驱动件的一端驱动在第一位置和第二位置之间转动，带动弹性件固定端及刀闸转动，另一端连接到一三工位开关的刀闸转轴，能够随三工位开关的刀闸在三个工位的切换而转动，弹性件固定端使弹性件在该过程中经过最大变形位置，且在该最大变形位置处，驱动端受到的力保持其运动方向不变，在经过该最大变形位置后，驱动端与驱动件的运动不相干涉。开关系统能够增大合闸位置和分闸位置的绝缘间距但不减慢合闸和分闸速度，从而提供性能良好的环保气体组合电器柜的接地开关。

主设计要求

1.一种开关系统，其特征在于，包括：底座，包括两端，转轴安装在底座的两端，能够绕轴线转动；刀闸，固定到转轴，能够由转轴带动在垂直于转轴轴线的平面内在合闸和分闸位置之间转动；驱动组件，包括驱动件和驱动轭，驱动轭固定到转轴，包括驱动端和弹性件固定端，驱动端连接到驱动件的一端，能够被驱动件驱动在第一位置和第二位置之间转动，弹性件固定端经由弹性件连接到底座，驱动件的另一端连接到一三工位开关的刀闸转轴，能够随三工位开关的刀闸在三个工位的切换而转动，从而使得驱动件的与所述驱动端连接的所述一端在与三个工位对应的三个位置之间转换，从而带动驱动端在第一位置和第二位置之间转动，其中，驱动轭的驱动端在驱动件的作用下从第一位置朝向第二位置或从第二位置朝向第一位置转动时，驱动轭的弹性件固定端随之从第三位置朝向第四位置或从第四位置朝向第四位置转动，在从第三位置朝向第四位置或从第四位置朝向第三位置过程中，弹性件固定端作用于弹性件，使弹性件在该过程中经过最大变形位置，且在该最大变形位置处，驱动端受到的力保持其运动方向不变，在经过该最大变形位置后，驱动端与驱动件的运动不相干涉。

设计方案

1.一种开关系统，其特征在于，包括：

底座，包括两端，转轴安装在底座的两端，能够绕轴线转动；

刀闸，固定到转轴，能够由转轴带动在垂直于转轴轴线的平面内在合闸和分闸位置之间转动；

驱动组件，包括驱动件和驱动轭，驱动轭固定到转轴，包括驱动端和弹性件固定端，驱动端连接到驱动件的一端，能够被驱动件驱动在第一位置和第二位置之间转动，弹性件固定端经由弹性件连接到底座，驱动件的另一端连接到一三工位开关的刀闸转轴，能够随三工位开关的刀闸在三个工位的切换而转动，从而使得驱动件的与所述驱动端连接的所述一端在与三个工位对应的三个位置之间转换，从而带动驱动端在第一位置和第二位置之间转动，

其中，驱动轭的驱动端在驱动件的作用下从第一位置朝向第二位置或从第二位置朝向第一位置转动时，驱动轭的弹性件固定端随之从第三位置朝向第四位置或从第四位置朝向第四位置转动，在从第三位置朝向第四位置或从第四位置朝向第三位置过程中，弹性件固定端作用于弹性件，使弹性件在该过程中经过最大变形位置，且在该最大变形位置处，驱动端受到的力保持其运动方向不变，在经过该最大变形位置后，驱动端与驱动件的运动不相干涉。

2.根据权利要求1所述的开关系统，其特征在于，所述驱动端通过连接杆与驱动件连接，连接杆的一端通过销连接到驱动端，连接杆的另一端与驱动件通过销和细长槽的配合相连接。

3.根据权利要求1所述的开关系统，其特征在于，所述弹性件为拉簧、压簧或扭簧，相应的最大变形位置分别为拉簧在所述过程中的最大拉伸位置、压簧在所述过程中的最大压缩位置或扭簧在所述过程中的最大扭转位置。

4.根据权利要求3所述的开关系统，其特征在于，在驱动端由驱动件从第一位置朝向第二位置或从第二位置朝向第一位置驱动，使弹性件经过最大变形位置后，驱动端在弹性件的弹力作用下朝向第二位置或第一位置驱动。

5.根据权利要求3或4所述的开关系统，其特征在于，所述刀闸为细长金属片，所述弹性件为压簧，在压簧的最大压缩位置处，驱动轭的弹性件固定端与弹性件的连接到底座的端部之间的距离最短。

6.根据权利要求5所述的开关系统，其特征在于，刀闸的合闸位置和分闸位置之间夹一角度，该角度根据刀闸的纵向长度及开关系统的绝缘性能设置。

7.根据权利要求6所述的开关系统，其特征在于，还包括缓冲组件，缓冲组件包括固定到转轴沿转轴切向延伸的阻挡件，阻挡件由转轴带动在垂直于转轴轴线的平面内转动，还包括布置在该平面内的第一阻挡部和第二阻挡部，及围绕第一阻挡部和第二阻挡部布置的缓冲材料层，当刀闸在合闸位置时，阻挡件抵靠第一阻挡部和第二阻挡部中的一个，当刀闸在分闸位置时，阻挡件抵靠第一阻挡部和第二阻挡部中的另一个。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的开关系统，其特征在于，所述开关为接地开关。

9.一种组合电器柜，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的开关系统、负荷开关和熔断器，所述驱动件与负荷开关的驱动轴连接，所述负荷开关为所述三工位开关，所述开关系统为接地开关系统。

10.根据权利要求9所述的组合电器柜，其特征在于，绝缘介质为环保气体。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及开关系统及包括其的组合电器柜，更具体地，涉及合闸位置和分闸位置能够在环保气体下有效绝缘的开关系统及包括其的组合电器柜。

背景技术

目前组合电器柜中性能稳定、使用广泛的是以SF6为绝缘气体的组合电器柜。但是SF6是一种能够引起温室效应的气体，随着人们环保意识的提高，期望能够开发环保气体组合电器柜来代替SF6组合电器柜。

环保气体包括惰性气体、氮气和空气等。由于环保气体的绝缘性能较SF6差，由环保气体代替SF6带来的组合电器柜的主要技术问题是接地开关的绝缘问题。

因此需要绝缘良好的能够适用于环保气体组合电器柜的接地开关系统及包括其的环保气体组合电器柜。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决上述问题，提供符合要求的开关系统及包括其的及组合电器柜。

根据本实用新型的一方面，提供一种开关系统，包括：

底座，包括两端，转轴安装在底座的两端，能够绕轴线转动；

刀闸，固定到转轴，能够由转轴带动在垂直于转轴轴线的平面内在合闸和分闸位置之间转动；

本实用新型的原理是增大开关分闸和合闸位置之间的距离，从而满足环保气体环境下的绝缘要求，但是增大分闸和合闸位置之间的距离会延长分闸时间和合闸时间，降低电器性能，因此本实用新型还通过利用弹性件的弹力实现开关的分闸和合闸来提高分闸和合闸的速度，从而保持电器性能。

优选地，所述驱动端通过连接杆与驱动件连接，连接杆的一端通过销连接到驱动端，连接杆的另一端与驱动件通过销和细长槽的配合相连接。

优选地，所述弹性件为拉簧、压簧或扭簧，相应的最大变形位置分别为拉簧在所述过程中的最大拉伸位置、压簧在所述过程中的最大压缩位置或扭簧在所述过程中的最大扭转位置。

本实用新型的弹性件能够以多种方式实施，不限于上面所述的形式。

优选地，相应的最大变形位置分别为拉簧在所述过程中的最大拉伸位置、压簧在所述过程中的最大压缩位置或扭簧在所述过程中的最大扭转位置，在驱动端由驱动件从第一位置朝向第二位置或从第二位置朝向第一位置驱动，使弹性件经过最大变形位置后，驱动端在弹性件的弹力作用下朝向第二位置或第一位置驱动。

通常在弹性件的弹力作用下驱动端的运动速度快于在驱动件的作用下驱动端的运动速度，因此为了提高分闸和合闸速度，必须使在弹力作用下驱动端的运动与驱动件的运动分离，不与驱动件的运动相干涉。

优选地，所述刀闸为细长金属片，所述弹性件为压簧，在压簧的最大压缩位置处，驱动轭的弹性件固定端与弹性件的连接到底座的端部之间的距离最短。

优选地，刀闸的合闸位置和分闸位置之间夹一角度，该角度根据刀闸的纵向长度及开关系统的绝缘性能设置。

优选地，本实用新型的开关还包括缓冲组件，缓冲组件包括固定到转轴沿转轴切向延伸的阻挡件，阻挡件由转轴带动在垂直于转轴轴线的平面内转动，还包括布置在该平面内的第一阻挡部和第二阻挡部，及围绕第一阻挡部和第二阻挡部布置的缓冲材料层，当刀闸在合闸位置时，阻挡件抵靠第一阻挡部和第二阻挡部中的一个，当刀闸在分闸位置时，阻挡件抵靠第一阻挡部和第二阻挡部中的另一个。

优选地，所述开关系统为接地开关系统。

上面所述为根据本实用新型的开关系统的优选实施方式，但是本实用新型不限于此，符合本实用新型原理的所有实施方式都在本实用新型的范围内。

根据本实用新型的另一方面，提供一种组合电器开关柜，包括根据上面所述的开关系统、负荷开关和熔断器，所述驱动件与负荷开关的驱动轴连接，所述负荷开关为所述三工位开关，所述开关为接地开关。

优选地，所述组合电器开关柜的绝缘介质为环保气体。

通过本实用新型，能够提供一种合闸位置和分闸位置间距增大但不减慢合闸和分闸速度的开关系统，该开关因此能够适用于环保气体下正常接地时组合电器柜的绝缘要求，从而能够提供性能良好的环保气体组合电器柜。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的开关及包括开关的开关系统的局部分解立体视图，其中驱动件与开关局部分解，电极位置示意性显示，开关的刀闸处于分闸位置；

图2是与图1不同视角的分解立体视图，其中开关的刀闸处于分闸位置；

图3是根据本实用新型的实施例的开关及包括开关的开关系统的刀闸处于分闸位置的正面视图，其中驱动件与开关组装在一起；

图4是沿图3的垂直于转轴穿过连接杆的平面截取的剖视图，其中电极的位置示意性示出，并且示出了弹性件的位置及状态；

图5是图1和图2中所示的开关及包括开关的开关系统的装配立体视图，其中驱动件与开关组装在一起，电极位置示意性显示，开关的刀闸处于合闸位置；

图6是与图5不同视角的开关及包括开关的开关系统的装配立体视图；

图7是根据本实用新型的开关的弹性件处于最大变形位置的正面视图；

图8是图7中所示的开关的弹性件处于最大变形位置时的沿垂直于转轴并且穿过弹性件的横截面截取的左视剖视图，显示了弹性件的最大变形位置及状态；

图9是沿图3中所示的开关及包括开关的开关系统的垂直于轴线且穿过所述开关的缓冲组件的截面截取的剖视图；

图10是根据本实用新型的实施例的开关及包括开关的开关系统在组合电器柜中的应用的局部立体视图，其中根据本实用新型的实施例的开关处于分闸位置。

具体实施方式

下面将参照附图描述根据本实用新型的实施例，描述中使用的方向性术语，仅用于针对图中所示方向进行描述，并不用于限定。

图1是根据本实用新型一个实施例的开关2及包括开关2的开关系统1 的分解立体视图，图2是与图1不同视角的分解立体视图，其中开关2的刀闸8处于分闸位置，电极11仅用于显示位置，与电极11相关的其它部件被省略。开关2包括底座5，底座5的底部安装到框架平面，例如电器柜的柜体上，底座5包括远离框架平面的端部，开关2还包括转轴6，安装在底座 5的远离框架平面的端部之间，能够绕转轴轴线旋转，开关2还包括刀闸8 和驱动轭7，刀闸8和驱动轭7固定连接到转轴6的侧部，驱动轭7包括驱动端71和弹性件固定端72。驱动轭7的驱动端71连接到驱动件3，能够被驱动件3驱动转动，驱动轭7的弹性件固定端72经由弹性件9连接到底座5。图中电极11以三相示出，沿大致平行于转轴6轴线的方向排列。

从附图1和附图2中可看出，刀闸8处于直立位置，与电极11断开，因此开关2处于分闸位置。驱动轭7的驱动端71与连接杆4的一端通过销连接，连接杆4的另一端上设置有直线槽41，连接杆4的该另一端通过直线槽41与驱动件3的驱动销31的配合而连接在一起。驱动件3能够绕轴线旋转，通过驱动销31带动连接杆4大致上下运动，随着连接杆4的上下运动，与连接杆4的一端连接的驱动轭7的驱动端71绕转轴6的轴线转动，从而带动转轴6以及连接到转轴6侧部的刀闸8转动，由此将刀闸8从图1-4中所示的分闸位置转动到与电极11接触的合闸位置(参见图5和图6中的刀闸8和电极11的位置)。

图3是根据本实用新型的实施例的开关2及包括开关2的开关系统1的刀闸8处于分闸位置的正面视图，其中驱动件3与开关2组装在一起；图4 是沿图3的垂直于转轴6穿过连接杆4的平面截取的剖视图，其中电极11 的位置示意性示出，并且示出了弹性件9的位置及状态。结合图3和图4可以看出，刀闸8与电极11分离，驱动件3处于使开关2分闸的位置，此时弹性件9处于一长度，并且处于压缩状态。

图5是图1和图2中所示的开关2及包括开关2的开关系统1的装配立体视图，其中驱动件3与开关2组装在一起，开关2的刀闸8处于合闸位置；

图6是与图5不同视角的开关2及包括开关2的开关系统1的装配立体视图。从图5和图6可以看出，驱动件3旋转，带动驱动件的销31旋向上，由此带动连接杆4向上移动，与连接杆4的下端连接的驱动轭7的驱动端71也向上转动，由此将驱动轭7的弹性件固定端72向下转动，再参照图4，当弹性件固定端72从图4所示的位置向下转动时，弹性件9将会由图4中所示的长度被压缩，随着驱动轭7的驱动端71进一步向上转动，弹性件固定端 72会沿大致弧形的轨迹转动，当弹性件9与该弧形轨迹垂直时，弹性件9 的与弹性件固定端72相连的端部与弹性件9的连接到底座5的端部之间的长度最小，即达到了该过程中的最大压缩点，也就是最大变形点。

图7是根据本实用新型的开关2的弹性件9处于最大变形位置的正面视图；图8是图7中所示的开关2的弹性件9处于最大变形位置时的沿垂直于转轴6并且穿过弹性件9的横截面截取的左视剖视图，显示了弹性件9的最大变形位置及状态。从图8中可以详细看出，随着驱动轭7的驱动端71由驱动件3带动旋转，驱动端71带动转轴6旋转，转轴6带动刀闸8转动到分闸位置与合闸位置的中间位置，此时弹性件9处于其在刀闸8从分闸到合闸的整个行程中的最大压缩位置，即最大变形位置，此时，弹性件固定端72 的运动轨迹使得在该最大压缩位置，弹性件固定端72距离弹性件9的连接到底座5的端部的距离最小。

比较图4和图8可以发现，驱动轭7的驱动端71的运动轨迹为大致弧形，且在垂直于转轴6的平面内，因此连接杆4的与驱动端71相连接的端部的运动轨迹也应是在垂直于转轴6的平面内，而连接杆4的具有直线槽41 的端部又受到驱动件3的驱动销31的旋转驱动，因此连接杆4的上面所述的上下移动实际上为空间运动，其运动结果是带动驱动端71在垂直于转轴6 的平面内转动而使弹性件9在其运动过程中具有最大变形点。

从图8还可以看出，在经过图8中所示的弹性件9的最大变形位置之后，在刀闸8进一步朝向合闸位置运动过程中，驱动轭7的驱动端7会进一步向上旋转，即逆时针旋转，该驱动端7在刀闸8从图3和4中所示的分闸位置到图5和6中所示的合闸位置的过程中始终逆时针旋转，驱动件3的驱动销 31始终向上转动，也就是说，驱动端71在达到图8中所示的弹性件9的最大变形位置之前、达到弹性件9的最大变形位置时和经过弹性件9的最大变形位置之后受到的驱动力保持其运动方向不变，因此刀闸8在经过弹性件9 的最大变形位置之后会继续转动到合闸位置而不会返回到分闸位置。

从图3可知，连接杆4的上端设置有直线槽41，连接杆4通过直线槽 41与驱动件3的驱动销31配合，当刀闸8处于分闸位置时，驱动销31处于直线槽41中部的位置。驱动销31也可以处于直线槽41的下端处(如图10 中所示的位置)。结合图1-8还可知，在在经过图8中所示的弹性件9的最大变形位置之后，弹性件9开始伸长以释放弹性势能，此时，随着驱动件3朝向图5-6中所示的位置转动，驱动销31和直线槽41的下端存在一距离，当弹性件9释放弹性势能时，弹性件9施加的弹力会将驱动端71向上转动，带动连接杆4向上运动，由于驱动销31和直线槽41的下端存在的所述距离，连接杆4由弹性件9释放弹性势能施加的力驱动而进行的向上运动不受驱动销31的干涉，由于弹性势能的瞬间释放，连接杆4被快速向上运动，从而带动转轴6快速转动，由此将刀闸8快速转动到合闸位置。

由于如上所述，驱动件3的驱动销31处于图3中所示位置之下的位置，即靠近直线槽41的下端部位置时(如图10中所示)也能实现上面所述的由弹性件9的弹力驱动刀闸8快速到达合闸位置，因此驱动件3除了图3和图 5或图6中所示的位置外，还可以处于第三位置(即，使得驱动销31在直线槽41下端的位置，如图10所示)，因此根据本实用新型的开关2能够与三工位的驱动件3配合使用，例如三工位负荷开关。

刀闸8从合闸位置到分闸位置的运动过程与上面所述的过程相似，只是方向相反，因此不再详细描述。

本实用新型的开关2的原理是，通过提供细长刀闸8，在刀闸的合闸位置和分闸位置之间提供更大的绝缘距离，由此使得该开关能够适用于绝缘性能较差的绝缘介质中，但是由于绝缘距离增大，又会造成开关刀闸的接触点合闸和分闸的速度减慢，不能满足开关的性能要求。而通过设计刀闸的接触点的部分行程通过弹性件的弹力触发，能够提供开关刀闸的接触点的合闸和分闸速度，从而满足开关的要求，例如所述开关能够适用于环保气体组合电器柜中的接地开关。

需要注意的是，直线槽41的长度不能设计过短，否则在刀闸8从分闸位置运动到合闸位置过程中，连接杆41向上运动期间，驱动件3的销31会接触直线槽41的下端，并且作用于直线槽41的下端，从而与连接杆41的运动相干涉，阻碍驱动端3受到弹性件9的弹力的驱动。刀闸8从分闸位置运动到合闸位置过程也一样，这里不再详细描述。

上面以弹性件9为压簧的形式描述了根据本实用新型的实施例，但是该弹性件不限于压簧，也可以是拉簧或扭簧，相应的最大变形位置分别为拉簧在所述过程中的最大拉伸位置、压簧在所述过程中的最大压缩位置或扭簧在所述过程中的最大扭转位置。在驱动轭7的驱动端71由驱动件3从对应于刀闸8的分闸位置的位置朝向对应于刀闸8的合闸位置的位置或从对应于刀闸8的合闸位置的位置朝向对应于刀闸8的分闸位置的位置驱动，使弹性件 9经过最大拉伸、压缩或扭转位置后，驱动端71在拉簧、压簧或扭簧的拉力、推力或扭力作用下将刀闸8朝向合闸位置或分闸位置驱动。

在本实用新型所示的实施例中，刀闸8的合闸位置和分闸位置夹约90 度的角度，该角度可根据刀闸8的长度、所用绝缘介质来改变，只要能满足绝缘要求即可，都在本实用新型的范围内。

图9是沿图3中所示的开关2及包括开关2的开关系统1的垂直于轴线且穿过所述开关2的缓冲组件的截面截取的剖视图。缓冲组件包括止挡件 12、第一止挡部10和第二止挡部13。第一止挡部10和第二止挡部13周围环绕有缓冲材料层。当刀闸8如图中所示处于与电极11接触的合闸位置时，止挡件12与第一止挡部10接触，以防止刀闸8与电极11相接触时的力或位移过大，同样，当刀闸8处于与电极分开的分闸位置时，止挡件12与第二止挡部13接触，以防止刀闸8移动超出分闸位置过多。

图10是根据本实用新型的实施例的开关2及包括开关2的开关系统1 在组合电器柜中的应用的局部立体视图，其中组合电器柜的负荷开关未示出，仅示出与其同轴安装的驱动件3，根据本实用新型的实施例的开关2处于分闸位置；本实用新型的开关2、开关系统1与组合电器柜结合使用，用作接地开关。其中驱动件3安装到安装件14上，与负荷开关(未示出)的驱动轴同轴布置，负荷开关为三工位开关，负荷开关的三个工位分别对应于驱动件3的驱动销31在图3、4、图5、6和图10中所示的位置，与负荷开关组合使用的熔断器由附图标记15表示，驱动件3的驱动销31在从图10 中的位置移动到图3、4中所示的位置时(刀闸8处于分闸位置)，由驱动件 3的驱动销31驱动的驱动轭7的驱动端71还没有带动驱动轭7的弹性件固定端72使弹性件7变形到达最大变形位置，而驱动件3的驱动销31从图3、 4的位置(刀闸8处于分闸位置)移动到图5、6的位置(刀闸8处于合闸位置)过程中，驱动轭7的弹性件固定端72使弹性件7变形达到最大变形位置，并在使驱动轭7的驱动端71的运动方向不变的驱动力的作用下经过最大变形位置，然后通过弹性件9的弹性势能的释放将刀闸8快速驱动到合闸位置，反之亦然。

本实用新型所示的实施例中，驱动件3和连接杆4不限于图中所示，其配合也不限于销和直线槽的配合连接，其可以是形状相互配合的凸轮，只要其能实现在分闸和合闸过程中，在弹性件最大变形位置处，驱动端受到的力保持其运动方向不变，且在经过最大变形位置处之后，使得驱动端与驱动件的运动不相干涉。

本实用新型中提到的各个技术特征可在不同的实施例中组合而不偏离本实用新型的保护范围。

虽然已经详细描述了用于实现本实用新型的最佳模式，但是本实用新型相关领域的技术人员将意识到用于实践所附权利要求范围内的本实用新型的多种替代设计和实施方式。

设计图

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