[發明專利]能用于電學領域的包含操作模塊的高速繼電器、電網

在審

• 申請號: 201810140801.6
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108417464A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 方園;孫鑫波;李蒙恩
• 申請（專利權）人: 方園
• 主分類號: H01H71/24
• 分類號: H01H71/24;H01H71/04
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

1.能用于電學領域的包含操作模塊的高速繼電器，其特征在于：

包括離心器；

還包括操作模塊；

還包括指示模塊；

還包括電壓檢測模塊；

還包括交流檢測模塊；

離心器包含結構體、控制單元、電源模塊、磁鐵控制模塊、PWM控制模塊、控制電源點(5V0P)、地點(GND)、功率電源點(HVCC)；

離心器的結構體包括殼體(WK)、曲板(QB)、導電球(JSQ)、第一電極(DJ1)、第二電極(DJ2)、

第一軸承(ZC1)、第二軸承(ZC2)、絕緣體(JYT)、第一軟磁體(RCT1)、第二軟磁體(RCT2)、

第一電刷(DS1)、第二電刷(DS2)、外周電磁鐵(WZDCT)、電機(M1)、第一電磁鐵(DCT1)、

第二電磁鐵(DCT2)、轉速傳感器(ZSCGQ)、第一電學接入點(DL1)、第二電學接入點(DL2)；

離心器的結構體中：殼體(WK)的外形為圓柱形，殼體(WK)的軸線垂直水平面；

離心器的結構體中：殼體(WK)具有離心腔，殼體(WK)的離心腔為圓柱形；

離心器的結構體中：殼體(WK)的離心腔的軸線與殼體(WK)的軸線重合；

離心器的結構體中：曲板(QB)的橫截面圖形為月牙狀；

離心器的結構體中：曲板(QB)的縱截面圖形為矩形；

離心器的結構體中：曲板(QB)的數量大于等于3個；

離心器的結構體中：曲板(QB)的頂部與殼體(WK)的離心腔的上頂面連接；

離心器的結構體中：曲板(QB)的底部與殼體(WK)的離心腔的底面連接；

離心器的結構體中：曲板(QB)以殼體(WK)的軸線為圓周中心呈圓周陣列分布；

離心器的結構體中：曲板(QB)的橫截面的月牙狀圖形的內弧到殼體(WK)的軸線的最大距離大于曲板(QB)的橫截面的月牙狀圖形的外弧的到殼體(WK)的軸線的最大距離；

離心器的結構體中：所有曲板(QB)的橫截面的月牙狀圖形的內弧整體呈螺旋狀，也就是說在同一時鐘方向出發曲板(QB)的橫截面的月牙狀圖形的內弧的第一個點到殼體(WK)的軸線的距離大于曲板(QB)的橫截面的月牙狀圖形的內弧的最后一個點到殼體(WK)的軸線的距離；

離心器的結構體中：所有曲板(QB)內弧面的內側的弧面連接用平面連接后構成的腔體稱之成為內腔(NQ)；

離心器的結構體中：所有曲板(QB)的外弧面用平面連接后與殼體(WK)的離心腔側壁所構成的腔體稱之為外腔(WQ)；

離心器的結構體中：曲板(QB)與曲板(QB)之間的距離大于導電球(JSQ)的直徑，也就是說導電球(JSQ)可以穿過曲板(QB)與曲板(QB)之間的間距，自由穿越與內腔(NQ)與外腔(WQ)之間；

離心器的結構體中：第一電極(DJ1)由導電材料制成外形為圓柱狀，第一軟磁體(RCT1)由軟磁材料制成外形為圓柱狀；

離心器的結構體中：第二電極(DJ2)由導電材料制成外形為圓柱狀，第二軟磁體(RCT2)由軟磁材料制成外形為圓柱狀；

離心器的結構體中：絕緣體(JYT)為圓柱狀，絕緣體(JYT)的頂面與第一電極(DJ1)的底面固定相接，絕緣體(JYT)的底面與第二電極(DJ2)的頂面固定相接；

離心器的結構體中：第一電極(DJ1)為圓柱狀、第一軟磁體(RCT1)、第二電極(DJ2)、第二軟磁體(RCT2)、絕緣體(JYT)、與殼體(WK)共軸；

離心器的結構體中：第一電磁鐵(DCT1)的鐵芯為圓柱形，第一電磁鐵(DCT1)的鐵芯靠近但不接觸第一軟磁體(RCT1)的頂端，第一電磁鐵(DCT1)的鐵芯與第一軟磁體(RCT1)共軸；

離心器的結構體中：第二電磁鐵(DCT2)的鐵芯為圓柱形，第二電磁鐵(DCT2)的鐵芯靠近但不接觸第二軟磁體(RCT2)的底端，第二電磁鐵(DCT2)的鐵芯與第二軟磁體(RCT2)共軸；

離心器的結構體中：第一軟磁體(RCT1)的直徑小于第一電極(DJ1)，第一軟磁體(RCT1)固定鑲嵌在第一電極(DJ1)內，第一軟磁體(RCT1)所傳導的磁場可以穿越第一電極(DJ1)；

離心器的結構體中：第二軟磁體(RCT2)的直徑小于第二電極(DJ2)，第二軟磁體(RCT2)固定鑲嵌在第二電極(DJ2)內；第二軟磁體(RCT2)所傳導的磁場可以穿越第二電極(DJ2)；

離心器的結構體中：第一軸承(ZC1)具有絕緣性，第一軸承(ZC1)用于將第一電極(DJ1)、第一軟磁體(RCT1)的結合體與殼體(WK)連接，第一電極(DJ1)、第一軟磁體(RCT1)的結合體可以繞自身軸線自轉；

離心器的結構體中：第二軸承(ZC2)具有絕緣鞋，第二軸承(ZC2)用于將第二電極(DJ2)、第二軟磁體(RCT2)的結合體與殼體(WK)連接，第二電極(DJ2)、第二軟磁體(RCT2)的結合體可以繞自身軸線自轉；

離心器的結構體中：第一軟磁體(RCT1)、第二軟磁體(RCT2)傳導的磁場可以吸引導電球(JSQ)并使導電球(JSQ)同時接觸第一電極(DJ1)和第二電極(DJ2)，導電球(JSQ)隨第一軟磁體(RCT1)的自轉而繞第一軟磁體(RCT1)的軸線旋轉；

離心器的結構體中：第一電刷(DS1)與第一電極(DJ1)外表面接觸，第一電極(DJ1)旋轉時依然能夠與第一電刷(DS1)構成良好的導電連接；

離心器的結構體中：第二電刷(DS2)與第二電極(DJ2)外表面接觸，第二電極(DJ2)旋轉時依然能夠與第二電刷(DS2)構成良好的導電連接；

離心器的結構體中：外周電磁鐵(WZDCT)的數量大于6，外周電磁鐵(WZDCT)的以殼體(WK)軸線為圓周陣列裝置在殼體(WK)的外表面的側面與外表面的底面相交之處，，外周電磁鐵(WZDCT)產生的磁場可以吸引導電球(JSQ)，使導電球(JSQ)穩定在外腔(WQ)內；

離心器的結構體中：第一電學接入點(DL1)與第一電刷(DS1)之間具有電學連接，第二電學接入點(DL2)與第二電刷(DS2)之間具有電學連接；

離心器的結構體中：電機(M1)驅動第一電極(DJ1)、第二電極(DJ2)、絕緣體(JYT)、第一軟磁體(RCT1)、第二軟磁體(RCT2)的結合體旋轉；

離心器的結構體的轉速傳感器(ZSCGQ)包括單孔盤(ZXP)、發光二極管、光敏二極管、單孔盤(ZXP)上具有一個計算孔(ZXK)，單孔盤(ZXP)為圓盤狀，單孔盤(ZXP)的計算孔(ZXK)的軸線與單孔盤(ZXP)的軸線平行不重合，單孔盤(ZXP)的發光二極管、光敏二極管裝置在單孔盤(ZXP)的不同側，單孔盤(ZXP)的發光二極管、光敏二極管裝置在單孔盤(ZXP)的計算孔(ZXK)的軸線上，單孔盤(ZXP)每轉一圈單孔盤(ZXP)的光敏二極管就可以經由單孔盤(ZXP)的計算孔(ZXK)接收一次光線，根據光敏二極管的電阻變化次數可以計算單孔盤(ZXP)的旋轉次數；

離心器的結構體中：轉速傳感器(ZSCGQ)的單孔盤(ZXP)固定安裝在第二軟磁體(RCT2)的下端；轉速傳感器(ZSCGQ)的單孔盤(ZXP)與殼體(WK)共軸，轉速傳感器(ZSCGQ)用于獲取第二軟磁體(RCT2)的轉速；

離心器的電源模塊包含開關電源(U40)、第四十號電容(C40)、第四十一號電容(C41)、第四十一號二極管(D41)、穩壓芯片(U41)、第四十二號電容(C42)；

離心器的電源模塊的開關電源(U40)的輸入端接入交流電路；

離心器的電源模塊中：開關電源(U40)的輸出為直流，開關電源(U40)的輸出正極與第四十一號二極管(D41)的正極相連；

離心器的電源模塊中：第四十號電容(C40)的一端與開關電源(U40)的輸出正極相連，第四十號電容(C40)的另一端與開關電源(U40)的輸出負極相連；

離心器的電源模塊中：穩壓芯片(U41)的輸入端與開關電源(U40)的輸出正極相連，穩壓芯片(U41)的的接地端與開關電源(U40)的輸出負極相連；

離心器的電源模塊中：第四十一號電容(C41)的一端與第四十一號二極管(D41)的負極相連，第四十一號電容(C41)的另一端與開關電源(U40)的輸出負極相連；

離心器的電源模塊的穩壓芯片(U41)的的輸出端與控制電源點(5VOP)相連；

離心器的電源模塊的開關電源(U40)的輸出負極與地點(GND)相連；

離心器的電源模塊的第四十一號二極管(D41)的負極與功率電源點(HVCC)相連；

離心器的控制單元包括：單片機(U10)、第十號電容(C10)、第十一號電容(C11)；

離心器的控制單元中：第十號電容(C10)與第十一號電容(C11)并聯；

離心器的控制單元中：第十號電容(C10)的一端與單片機(U10)的電源腳相連，第十號電容(C10)的另一端與單片機(U10)的接地腳相連；

離心器的控制單元的單片機(U10)的電源腳與控制電源點(5VOP)相連；

離心器的控制單元的單片機(U10)的接地腳與地點(GND)相連；

離心器的PWM控制包括半橋驅動器(U3)、第三十號開關管(Q30)、第三十一號開關管(Q31)、第三十號電阻(U30)；

離心器的PWM控制中：第三十號開關管(Q30)具有輸入端、輸出端、控制端；

離心器的PWM控制中：第三十一號開關管(Q31)具有輸入端、輸出端、控制端；

離心器的PWM控制中：第三十號開關管(Q30)的輸出端與第三十一號開關管(Q31)的輸入端相連；

離心器的PWM控制的第三十號開關管(Q30)的輸入端與功率電源點(HVCC)相連；

離心器的PWM控制的第三十一號開關管(Q31)的輸出端與地點(GND)相連；

離心器的結構體的電機(M1)的一個端與離心器的PWM控制的第三十一號開關管(Q31)的輸入端相連，離心器的結構體的電機(M1)的另一個端與離心器的PWM控制的第三十一號開關管(Q31)的輸出端相連；

離心器的PWM控制的半橋驅動器(U3)的信號輸入腳(IN)經由第三十號電阻(U30)連接到控制模塊的單片機(U10)的一個IO腳，用于作為限流電阻；

離心器的PWM控制的半橋驅動器(U3)驅動第三十號開關管(Q30)、第三十一號開關管(Q31)，進而控制電機(M1)的轉速；

離心器中：轉速控制模塊(ZSKZMK)的電源腳與控制電源點(5VOP)相連，轉速控制模塊(ZSKZMK)的接地腳與地點(GND)相連，轉速控制模塊(ZSKZMK)的輸出腳經由一個電阻(R31)連接到控制單元的單片機(U10)的一個具有AD轉換功能的IO腳上，控制單元用轉速控制模塊(ZSKZMK)的數據作為控制單元的單片機(U10)輸出的PWM的占空比的調速參考；

離心器的磁鐵控制模塊包括第二十號電阻(R20)、第二十號二極管(D20)、第二十號繼電器(K20)、第二十號開關管(Q20)、反相器(U21)、第二十一號電阻(R21)、第二十一號二極管(D21)、第二十一號開關管(Q21)、第二十一號繼電器(K21)；

離心器的磁鐵控制模塊中：第二十號開關管(Q20)具有輸入端、輸出端、控制端；

離心器的磁鐵控制模塊中：第二十號電阻(R20)具有第一端、第二端；

離心器的磁鐵控制模塊中：第二十號二極管(D20)的正極與第二十號開關管(Q20)的輸入端相連；

離心器的磁鐵控制模塊中：第二十號開關管(Q20)的輸入端經由第二十號繼電器(K20)的電磁線圈連接到第二十號二極管(D20)的負極；

離心器的磁鐵控制模塊中：第二十號開關管(Q20)的控制端與第二十號電阻(R20)的第二端相連；

離心器的磁鐵控制模塊的第二十號繼電器(K20)的觸點的一端與功率電源點(HVCC)相連，

離心器的磁鐵控制模塊的第二十號繼電器(K20)的觸點的另一端依次經由第一電磁鐵(DCT1)的線圈、第二電磁鐵(DCT2)的線圈連接到地點(GND)；

離心器的磁鐵控制模塊中：第二十一號開關管(Q21)具有輸入端、輸出端、控制端；

離心器的磁鐵控制模塊中：第二十一號二極管(D21)的正極與第二十一號開關管(Q21)的輸入端相連，第二十一號二極管(D21)的負極經由第二十一號繼電器(K21)的電磁線圈連接到第二十一號開關管(Q21)的輸入端；

離心器的磁鐵控制模塊中：第二十一號開關管(Q21)的控制端經由第二十一號電阻(R21)連接到反相器(U21)的輸出端；

離心器的磁鐵控制模塊的反相器(U21)的輸入端與離心器的磁鐵控制模塊的第二十號電阻(R20)的輸入端相連，所以離心器的第一電磁鐵(DTC1)、第二電磁鐵(DTC2)同步工作，離心器的第一電磁鐵(DTC1)與外周電磁鐵(WZDCT)異步工作，當反相器(U21)輸入端的信號為高電平的時候第二十號繼電器(K20)接通，使第一電磁鐵(DTC1)、第二電磁鐵(DTC2)工作，導電球(JSQ)被吸引接觸到第一電極(DJ1)、第二電極(DJ2)使第一電學接入點(DL1)、第二電學接入點(DL2)之間接通，當反相器(U21)輸入端的信號為低電平的時候第二十號繼電器(K20)停止工作關閉，第二十一號繼電器(K21)開始工作外周電磁鐵(WZDCT)將導電球(JSQ)吸引到外腔(WQ)，使得使第一電學接入點(DL1)、第二電學接入點(DL2)之間斷開，在第一電磁鐵(DCT1)、第二電磁鐵(DCT2)吸引了導電球(JSQ)且有第一電極(DJ1)有轉速的情況下關斷第一電磁鐵(DCT1)、第二電磁鐵(DCT2)，開啟外周電磁鐵(WZDCT)，由于導電球(JSQ)在脫開之前已經具有速度，所以能夠導電球(JSQ)能夠迅速的脫離第一電極(DJ1)，達到加快脫離速度的效果，達到了增加開關斷開速度減少開關斷開時間的效果；離心器的磁鐵控制模塊的第二十一號繼電器(K21)的觸點的一端與功率電源點(HVCC)相連，離心器的磁鐵控制模塊的第二十一號繼電器(K21)的觸點的另一端依次經由外周電磁鐵(WWDCT)的線圈連接到地點(GND)；

離心器的磁鐵控制模塊的反相器(U21)的輸入端與離心器的控制單元的單片機(U10)的一個IO腳相連，控制模塊的單片機(U10)可以控制離心器的電磁鐵從而控制磁場的變化；

操作模塊包括第十四電阻(R14)、第一電位器(VR1)、第八電容(C8)；

操作模塊中：第一電位器(VR1)具有第一端、第二端、輸出端；第十四電阻(R14)具有第一端、第二端；

第八電容(C8)具有第一端、第二端；

操作模塊中：第一電位器(VR1)的第一端與第十四電阻(R14)的第二端相連，第一電位器(VR1)的第二端與第八電容(C8)的第二端相連；

操作模塊中：第八電容(C8)的第一端與第一電位器(VR1)的輸出端相連；

操作模塊的第十四電阻(R14)的第一端與離心器的控制電源點(5VOP)相連，操作模塊的第一電位器(VR1)的第二端與離心器的地點(GND)相連，操作模塊的第一電位器(VR1)的輸出端與離心器的控制單元的單片機(U10)的一個具有AD采樣功能的IO腳相連；指示模塊包含第二十號電阻(R20)、第二十一號電阻(R21)、第四號發光二極管(D4)、第五號發光二極管(D5)；

指示模塊的第四號發光二極管(D4)的負極與離心器的地點(GND)相連；

指示模塊的第五號發光二極管(D5)的負極與離心器的地點(GND)相連；

指示模塊的第四號發光二極管(D4)的正極經由第二十號電阻(R20)連接到離心器的控制單元的單片機(U10)的一個IO腳；

指示模塊的第五號發光二極管(D5)的正極經由第二十一號電阻(R21)連接到離心器的控制單元的單片機(U10)的一個IO腳；

指示模塊用于指示離心器的控制單元的運行狀況；

電壓檢測模塊包含第一百一十一號電阻(R111)、第一百一十二號電阻(R112)、第一百一十一號電容(C111)；

電壓檢測模塊中：第一百一十一號電阻(R111)具有接入端、采樣端，第一百一十二號電阻(R112)具有采樣端、接地端；

電壓檢測模塊中：第一百一十一號電阻(R111)的采樣端與第一百一十二號電阻(R112)的采樣端相連；

電壓檢測模塊中：第一百一十一號電容(C111)與第一百一十二號電阻(R112)并聯；

電壓檢測模塊的第一百一十一號電阻(R111)的接入端與離心器的功率電源點(HVCC)相連；

電壓檢測模塊的第一百一十二號電阻(R112)的接地端與離心器的地點(GND)相連；

電壓檢測模塊的第一百一十一號電阻(R111)的采樣端與離心器的控制單元的單片機(U10)的一個具有AD采樣功能的IO腳相連，為控制單元的單片機(U10)提供電壓參考數據；

交流檢測模塊包含霍爾電流傳感器(HR40)、輸入電阻(R40)；

交流檢測模塊的霍爾電流傳感器(HR40)的輸出端經由輸入電阻(R40)連接到離心器的控制單元的單片機(U10)的一個具有AD采樣功能的IO腳上；

交流檢測模塊的霍爾電流傳感器(HR40)的用于感應離心器的電源模塊的開關電源(U40)的交流輸入的狀態；

離心器的控制單元的單片機(U10)可以通過交流檢測模塊獲取交流的輸入參數。