CN115692050B - 一种脉冲大电流开关装置的开关机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种脉冲大电流开关装置的开关机构，由开关机构底座、U形支架、下压块组件、上压块组件、液压缸和弹簧构成。下压块组件安装在U形支架的底部。液压缸固定在U形支架的上部，上压块组件与活塞杆连接。U形支架连同液压缸、上压块组件和下压块组件安装在开关机构底座上，只能在开关机构底座上上下滑动。弹簧一端连接在U形支架上，另一端连接在开关机构底座上。液压缸可驱动上压块组件接通和断开输入、输出阳极板，驱动下压块组件接通和断开输入、输出阴极板。本发明只用一个开关机构能同时实现输入、输出阳极板的接通以及输入、输出阴极板的接通。

Description

一种脉冲大电流开关装置的开关机构

技术领域

本发明属于脉冲大电流放电领域，具体涉及一种脉冲大电流开关装置的开关机构。

背景技术

在脉冲大电流放电过程中，电源***作为储能***，经过调制后输出兆安级脉冲大电流，对负载进行供电。根据不同负载的通流要求，需要对相应的负载通路进行接通和断开。为满足上述要求，需要采用一种脉冲大电流回路通断转换装置，实现相应负载通路的接通和断开。脉冲大电流回路通断转换装置的核心机构是输入阳极板和输出阳极板以及输入阴极板和输出阴极板的接通和断开机构，即脉冲大电流开关装置的开关机构。

在脉冲大电流开关装置的开关机构中，接通输入、输出阳极板的压块以及接通输入、输出阴极板的压块，在通流时要承受较大的电磁斥力，会使压块脱离极板，因此开关机构必须能对压块施加压紧力，以抵抗压块所受的电磁斥力，使压块不脱离极板。当要断开输入、输出阳极板以及断开输入、输出阴极板时，开关机构又要使压块脱离和这些极板的接触。

在以往的应用中，接通输入、输出阳极板的压块以及接通输入、输出阴极板的压块，采用两个独立的开关机构进行接通和断开，两个独立的开关机构分别固定在脉冲大电流开关装置的主体结构上，两个独立的开关机构对压块施加的压紧力的反作用力作用在脉冲大电流开关装置的主体结构上，为了承受这些反作用力，脉冲大电流开关装置的主体结构就要采用粗壮的结构以增加强度和刚度。以上原因，造成了脉冲大电流开关装置的结构复杂，重量增加。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种脉冲大电流开关装置的开关机构，采用该机构的脉冲大电流开关装置，只用一个开关机构能同时实现输入、输出阳极板的接通以及输入、输出阴极板的接通，而且开关机构对压块施加的压紧力的反作用力只作用在开关机构的内部，不作用在脉冲大电流开关装置的其他部件上，简化了大电流开关的结构，降低了大电流开关的重量。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种脉冲大电流开关装置的开关机构，包括开关机构底座、U形支架、下压块组件、上压块组件、液压缸和弹簧；所述下压块组件位于U形支架内，安装在U形支架的底部；上压块组件与液压缸的活塞杆连接，液压缸通过液压缸缸体固定在U形支架的上部，并使上压块组件位于U形支架内；U形支架连同液压缸、下压块组件、上压块组件安装在开关机构底座上，U形支架只有在开关机构底座上上下滑动的自由度；在U形支架及开关机构底座的两侧各设有一个弹簧，弹簧的一端与U形支架连接，另一端与开关机构底座连接。

进一步地，开关机构底座呈“U”形结构，在开关机构底座的左右两侧均加工有导轨；在U形支架的左右两侧各加工有一个凹槽；U形支架左右两侧的凹槽与开关机构底座左右两侧的导轨配合形成只能上下滑动的滑动副。

进一步地，下压块组件由一个铜压块、一个绝缘盒和一个下压块钢垫板构成，铜压块位于绝缘盒外与绝缘盒固连，下压块钢垫板位于绝缘盒内与绝缘盒固连；上压块组件由一个铜压块、一个绝缘盒和一个上压块钢垫板构成，铜压块位于绝缘盒外与绝缘盒固连，上压块钢垫板位于绝缘盒内与绝缘盒固连。

进一步地，下压块组件的下压块钢垫板上加工有内凹的下压块钢垫板球面；上压块组件的上压块钢垫板加工有内凹的上压块钢垫板球面。

进一步地，下压块组件通过下压块钢垫板球面与球面件上的球面形成的球面副与球面件进行连接，并通过球面件固定在U形支架的底部；上压块组件通过上压块钢垫板球面与活塞杆球面形成的球面副与活塞杆进行连接。

有益效果：

本发明的脉冲大电流开关装置的开关机构只采用一个液压缸实现了驱动上压块组件接通和断开输入阳极板与输出阳极板，驱动下压块组件接通和断开输入阴极板与输出阴极板，简化了开关机构的结构。并且液压缸对压块组件施加的压紧力的反作用力只作用在最终只作用在液压缸缸体和U形支架上，不作用在脉冲大电流开关装置的其他部件上，U形支架承受拉力，较轻的U形支架就可所承受较大拉力，可以有效降低采用本开关机构的大电流开关的重量。

附图说明

图1为本发明实施例的脉冲大电流开关装置的开关机构示意图；

图2为本发明实施例的脉冲大电流开关装置的开关机构底座示意图；

图3为本发明实施例的脉冲大电流开关装置的U形支架示意图；

图4为本发明实施例的脉冲大电流开关装置的开关机构的下压块组件结构示意图；

图5为本发明实施例的脉冲大电流开关装置的开关机构的球面件示意图；

图6为本发明实施例的脉冲大电流开关装置的开关机构的下压块组件与球面件装配示意图；

图7为本发明实施例的脉冲大电流开关装置的开关机构的绝缘防护盒结构示意图；

图8为本发明实施例的脉冲大电流开关装置的开关机构的下绝缘组件与U形支架，以及U形支架与开关机构底座装配示意图；

图9为本发明实施例的脉冲大电流开关装置的开关机构的液压缸示意图；

图10为本发明实施例的脉冲大电流开关装置的开关机构的上压块组件结构示意图；

图11为本发明实施例的脉冲大电流开关装置的开关机构的上压块组件与液压缸连接示意图；

图12为采用本发明实施例的大电流开关装置结构示意图，输入阳极板和输出阳极板输之间、入阴极板和输出阴极板之间处于断开状态；

图13为采用本发明实施例的大电流开关装置结构示意图，输入阳极板和输出阳极板输之间、入阴极板和输出阴极板之间处于接通状态。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明的一种大电流开关装置的开关机构，包括一个开关机构底座1、一个U形支架2、一个下压块组件3、一个上压块组件4、一个液压缸5和两个弹簧6。所述液压缸5连同上压块组件4通过液压缸缸体5-4固定在U形支架2的上部，并使上压块组件4位于U形支架2内。所述U形支架2连同液压缸5、上压块组件4和下压块组件3一起安装在开关机构底座1上，所述开关机构底座1呈“U”形结构，如图2所示，在U形支架1的左右两侧均加工有导轨1-1。U形支架2的结构如图3所示，在U形支架2的左右两侧各加工有一个与U形支架2的左右两侧导轨1-1相配合的凹槽2-1。如图2，图3所示，U形支架2左右两侧的凹槽2-1与开关机构底座1左右两侧的导轨1-1配合形成滑动副，保证U形支架2只有一个沿开关机构底座1上左右两侧的导轨1-1上下滑动的自由度。在U形支架2的左右两侧各固定有一个弹簧上挂钩10，在开关机构底座1的左右两侧各固定有一个弹簧下挂钩11。在U形支架2及开关机构底座1左右两侧各固定有一个弹簧6，弹簧6的一端连接在弹簧上挂钩10上，另一端连接在弹簧下挂钩11上。

如图8所示，图7所示的绝缘防护盒9分别位于U形支架2内部的左右两侧，并紧贴U形支架2左右两侧内壁进行安装。下压块组件3在U形支架2内通过球面件7安装在U形支架2的底部。

如图4，6所示，下压块组件3由一个铜压块3-1和一个绝缘盒3-2、一个下压块钢垫板3-3构成，铜压块3-2位于下压块组件3的上部，绝缘盒3-2位于铜压块3-1的下部与铜压块3-1固连，下压块钢垫板3-3位于绝缘盒3-2内与绝缘盒3-2固连。下压块钢垫板3-3下部加工有一个内凹的下压块钢垫板球面3-4。

如图5，6所示，球面件7上部加工有外凸的球面7-1，在球面件7的圆柱面上加工有两个凹槽7-2。下压块组件3通过下压块钢垫板球面3-4与球面件7上的球面7-1形成的球面副与球面件7进行连接。两个下压块限位板8***球面件7圆柱面上的凹槽7-2内并固定在下压块钢垫板3-3的底部。

如图9，11所示，液压缸5的活塞杆5-1的下部加工有外凸的活塞杆球面5-2，在活塞杆球面5-2的上部加工环形槽5-3。

如图10所示，上压块组件4由一个铜压块3-1和一个绝缘盒3-2以及一个上压块钢垫板4-1构成，铜压块3-1位于下部，绝缘盒3-2位于铜压块3-1的上部与铜压块3-1固连，上压块钢垫板4-1位于绝缘盒3-2内与绝缘盒3-2固连。上压块钢垫板4-1上部加工有与活塞杆球面5-2半径相同的内凹的上压块钢垫板球面4-2。

如图11所示，上压块组件4通过上压块钢垫板球面4-2与活塞杆球面5-2形成的球面副与活塞杆5-1进行连接，两个上压块限位板12***液压缸5的活塞杆5-1下部的环形槽5-2内，并与上压块钢垫板4-1固连。

如图12所示，所述开关机构底座1固定在脉冲大电流开关装置的底座13上，脉冲大电流开关装置的开关机构位于底座13的中部。在开关机构的左右两侧，在下压块组件3的上部设置有输入阴极板15、输出阴极板17，输入阴极板15、输出阴极板17通过下绝缘板18安装在底座13上；在输入阴极板15上设有输入阳极板14，输入阳极板14位于上压块组件4的下部，输入阳极板14通过一个中间绝缘板19与输入阴极板15绝缘，输入阳极板14上部设有上绝缘板20。在输出阴极板17上设有输出阳极板16，输出阳极板16位于上压块组件4的下部，输出阳极板16通过一个中间绝缘板19与输出阴极板17绝缘，输出阳极板16上部设有上绝缘板20。这样，输入阴极板15、输入阳极板14以及输出阴极板17、输出阳极板16位于上压块组件4和下压块组件3之间。输入阳极板14、输出阳极板16与上压块组件4有上下重叠的部分，并留有绝缘间隙；输入阴极板15、输出阴极板17与下压块组件3有上下重叠的部分，并留有绝缘间隙；输入阳极板14和输出阳极板16之间、输入阴极板15和输出阴极板17之间互不导通，脉冲大电流开关装置处于断开状态。

如图13所示，当要接通输入阳极板14和输出阳极板16以及接通输入阴极板15、输出阴极板17时，液压缸5的活塞杆5-1伸出，带动上压块组件4向下移动，当上压块组件4接触到输入阳极板14、输出阳极板16时，上压块组件4不再向下移动；当液压缸5的活塞杆5-1继续伸出时，液压缸缸体5-4相对于上压块组件4向上移动，液压缸缸体5-4带动U形支架2连同下压块组件3沿开关机构底座1左右两侧的导轨1-1向上移动，直到下压块组件3接触到输入阴极板15、输出阴极板17，这时两个弹簧6被拉伸；然后液压缸5内的压力继续上升，使上压块组件4对输入阳极板14、输出阳极板16的压紧力，以及下压块组件3对输入阴极板15、输出阴极板17的压紧力进一步增加，直到达到脉冲大电流通流所需要的压紧力，以抵抗大电流通流时施加在上压块组件4和下压块组件3上的电磁斥力。这时，上压块组件4接通输入阳极板14、输出阳极板16，下压块组件3接通输入阴极板15、输出阴极板17。这时脉冲大电流开关装置处于接通状态，为脉冲大电流的通过提供了条件。

如果输入阳极板14、输出阳极板16以及输入阴极板15、输出阴极板17之间存微小的不平面度，由于上压块组件4和液压缸5的活塞杆5-1之间，以及下压块组件3和球面件7之间存在球面副连接，因此可以补偿这些不平面度，保证上压块组件4与输入阳极板14、输出阳极板16，以及下压块组件3与输入阴极板15、输出阴极板17的充分接触。

当要断开输入阳极板14、输出阳极板16，以及断开输入阴极板15、输出阴极板17时，活塞杆5-1缩回到液压缸缸体5-4内，上压块组件4从输入、输出阳极板14、16上抬起，液压缸5、上压块组件4、下压块组件3以及U形支架2在重力和两个弹簧6的拉力作用下，沿开关机构底座1左右两侧的导轨1-1下落，这时上压块组件4和输入阳极板14、输出阳极板16之间、下压块组件3和输入阴极板15、输出阴极板117之间又恢复接通之前的间隙，脉冲大电流开关装置处于断开状态。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种脉冲大电流开关装置的开关机构，其特征在于：包括开关机构底座（1）、U形支架（2）、下压块组件（3）、上压块组件（4）、液压缸（5）、弹簧（6）、输入阴极板（15）、输入阳极板（14）、输出阴极板（17）和输出阳极板（16）；所述下压块组件（3）位于U形支架（2）内，安装在U形支架（2）的底部；上压块组件（4）与液压缸（5）的活塞杆（5-1）连接，液压缸（5）通过液压缸缸体（5-4）固定在U形支架（2）的上部，并使上压块组件（4）位于U形支架（2）内；U形支架（2）连同液压缸（5）、下压块组件（3）、上压块组件（4）安装在开关机构底座（1）上，U形支架（2）只有在开关机构底座（1）上上下滑动的自由度；在U形支架（2）及开关机构底座（1）的两侧各设有一个弹簧（6），弹簧（6）的一端与U形支架（2）连接，另一端与开关机构底座（1）连接；输入阴极板（15）、输入阳极板（14）以及输出阴极板（17）、输出阳极板（16）位于上压块组件（4）和下压块组件（3）之间。

2.如权利要求1所述的脉冲大电流开关装置的开关机构，其特征在于，开关机构底座（1）呈U形结构，在开关机构底座（1）的左右两侧均加工有导轨（1-1）；在U形支架（2）的左右两侧各加工有一个凹槽（2-1）；U形支架（2）左右两侧的凹槽（2-1）与开关机构底座（1）左右两侧的导轨（1-1）配合形成只能上下滑动的滑动副。

3.如权利要求1所述的脉冲大电流开关装置的开关机构，其特征在于，下压块组件（3）由一个第一铜压块（3-1）、一个第一绝缘盒（3-2）和一个下压块钢垫板（3-3）构成，第一铜压块（3-1）位于第一绝缘盒（3-2）外与第一绝缘盒（3-2）固连，下压块钢垫板（3-3）位于第一绝缘盒（3-2）内与第一绝缘盒（3-2）固连；上压块组件（4）由一个第二铜压块（3-1）、一个第二绝缘盒（3-2）和一个上压块钢垫板（4-1）构成，第二铜压块（3-1）位于第二绝缘盒（3-2）外与第二绝缘盒（3-2）固连，上压块钢垫板（4-1）位于第二绝缘盒（3-2）内与第二绝缘盒（3-2）固连。

4.如权利要求3所述的脉冲大电流开关装置的开关机构，其特征在于，下压块组件（3）的下压块钢垫板（3-3）上加工有内凹的下压块钢垫板球面（3-4）；上压块组件（4）的上压块钢垫板（4-1）加工有内凹的上压块钢垫板球面（4-2）。

5.如权利要求4所述的脉冲大电流开关装置的开关机构，其特征在于，下压块组件（3）通过下压块钢垫板球面（3-4）与球面件（7）上的球面（7-1）形成的球面副与球面件（7）进行连接，并通过球面件（7）固定在U形支架（2）的底部；上压块组件（4）通过上压块钢垫板球面（4-2）与活塞杆球面（5-2）形成的球面副与活塞杆（5-1）进行连接。