[发明专利]用于中压直流系统中的超快速压电驱动机械开关及工作方法

权利要求书

1.用于中压直流系统中的超快速压电驱动机械开关，其特征在于：采用压电驱动器作为核心驱动源，使开关从接收到关断信号到完成开断动作，响应速度极快；

所述机械开关包括一个中字形的绝缘外壳(1)，所述绝缘外壳(1)的左右两边开有浅槽，在浅槽的中间安装有传动机构(16)，传动机构(16)水平方向内侧连接框架连接杆(7)、水平方向外侧以及竖直方向上下分别连接触头连接杆(6)；绝缘外壳(1)的中间开有通槽，一个竖直方向为长轴的菱形行程放大框架(8)通过顶部和底部的原件固定块(9)固定在绝缘外壳(1)的通槽中，矩形的压电驱动堆(10)固定在菱形行程放大框架(8)的中间，并通过顶部的信号引线端子(11)将控制线引出；菱形行程放大框架(8)的横轴两端分别连接框架连接杆(7)；每个传动机构(16)上的三个触头连接杆(6)分别伸出到绝缘外壳(1)之外与触头固定板(12)连接，触头固定板(12)的左右两端均安装有球形触头(13)；绝缘外壳(1)的外表面附着安装有外导体(14)，外导体(14)在通过触头固定板(12)处断开，并在断开处与触头固定板(12)上的球形触头(13)位置相对应处安装有外壳球形触头(13-1)，绝缘外壳(1)顶部的接线端子(15)引出接入电力系统中。

2.根据权利要求1所述的用于中压直流系统中的超快速压电驱动机械开关，其特征在于：通过框架连接杆(7)传动机构(16)的设计，将压电驱动堆(10)的行程放大，最终使得触头断开的间距达到开断大电压，大电流的要求。

3.根据权利要求1所述的用于中压直流系统中的超快速压电驱动机械开关，其特征在于：使用绝缘外壳(1)将整个装置覆盖，同时对压电驱动堆(10)、框架连接杆(7)和传动机构(16)起到支撑作用；同时外导体(14)安装在绝缘外壳(1)的侧面，形成多断口结构。

4.根据权利要求1所述的用于中压直流系统中的超快速压电驱动机械开关，其特征在于：所述传动机构(16)为凸轮机构或拉杆结构，所述凸轮机构包括设置在绝缘外壳(1)两边浅槽中间的凸轮中心转轴(2)，中心穿插在凸轮中心转轴(2)上的凸轮槽片(3)，凸轮槽片上开有四个凸轮通槽(4)，分别穿过凸轮通槽(4)的拉杆转轴(5)；所述拉杆结构包括两端连接在触头连接杆(6)和框架连接杆(7)上的拉杆(2-1)以及触头连接杆(6)和框架连接杆(7)上的绝缘套(3-1)。

5.根据权利要求1所述的用于中压直流系统中的超快速压电驱动机械开关，其特征在于：所述触头固定板(12)是一个近椭圆状的片状零件，在两端开孔安置球形触头(13)，球形触头(13)为一个顶部为半球状，下面连接有一个圆柱的细杆；在球形触头(13)的下端细杆上到触头固定板(12)之间安装有触头环，提供接触压力。

6.权利要求1至5任一项所述的用于中压直流系统中的超快速压电驱动机械开关的工作方法，其特征在于：

将所述机械开关通过接线端子(15)接入电力系统中，当电力系统发生短路故障时，系统开断信号传到开关控制器时，控制器通过信号引线端子(11)向所述压电驱动堆(10)发送正电压信号，所述压电驱动堆(10)在纵轴方向伸长，通过行程放大框架(8)带动横轴方向的框架连接杆(7)向内收缩，框架连接杆(7)带动所述传动机构(16)运动，带动触头连接杆(6)向内收缩，从而带动触头固定板(12)和球形触头(13)一起收缩，从而使球形触头(13)与外壳球形触头(13-1)分离，使外导体(14)形成多断口，达到开断短路电流的目的；故障排除后，系统再向控制器发送信号，控制器则向压电驱动堆(10)发送负电压信号，所述压电驱动堆(10)在纵轴方向缩短，通过菱形行程放大框架(8)带动横轴方向的框架连接杆(7)向外膨胀，框架连接杆(7)带动所述传动机构(16)运动，从而带动触头连接杆(6)向外扩张，触头固定板(12)和球形触头(13)一起动作，使得球形触头(13)与外壳球形触头(13-1)闭合，形成畅通回路。