状态保持组件、操动机构、极柱装置及真空开关

技术领域

本发明属于真空开关技术领域，具体涉及一种状态保持组件、操动机构、极柱装置及真空开关。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

真空开关在正常使用中为了保证合闸状态的可靠性，都要对触头施加一定的触头压力，目前的真空开关中往往使用具有线性弹性特性的螺旋弹簧作为触头压力簧，但当触头磨损后，动触头会带动弹簧前移，降低了螺旋弹簧对动触头的压力，从而使真空开关的性能和稳定性变差。为了解决这个问题，确保触头接触压力在更加合理范围内，相关技术中通过将具有双稳态特性的膜片弹簧应用在真空开关的操动机构中，通过膜片弹簧正锥状态和反锥状态的非线性弹性特性的改变来实现真空开关的分闸状态和合闸状态的切换，以及保证合闸状态时触头的接触压力。但是，具有膜片弹簧的真空开关在维持合闸状态所需的触头压力时需要的驱动功率较大，真空开关的能耗较大。

发明内容

本发明的目的是至少解决真空开关维持合闸状态所需的触头压力时驱动功率大的问题，该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一方面提出了一种状态保持组件，用于真空开关，所述状态保持组件包括：

膜片弹簧，所述膜片弹簧具有第一形变状态和第二形变状态，所述膜片弹簧处于所述第一形变状态时能够使所述真空开关处于合闸状态，所述膜片弹簧处于所述第二形变状态时能够使所述真空开关处于分闸状态；

出力部件，所述出力部件包括出力盘，所述出力盘包括第一端和第二端，所述第一端和所述第二端相对设置，所述第二端设置开口，所述出力盘由所述第一端至所述第二端方向呈扩张状，所述第二端与所述膜片弹簧相连，所述出力盘能够在所述膜片弹簧处于所述第一形变状态时将所述膜片弹簧的载荷力输出至所述真空开关的动触头上，以对所述动触头产生触头压力。

根据本发明的状态保持组件，可优化并精简现有操动机构，当状态保持组件应用在真空开关的场景下，真空开关处于合闸状态时出力盘对处于第一形变状态下的膜片弹簧预压，产生具有负弹性特性的触头压力并形成超程，这种触头压力会在触头磨损情况下变大或保持不变，保证合闸状态稳定，并且还可通过改变出力盘在膜片弹簧上的嵌接位置来调整出力盘对膜片弹簧的压力大小和行程，可实现在较小驱动力下带来较大载荷输出，减小真空开关分合闸驱动力，提升真空开关的驱动效率。同时通过对膜片弹簧在第二形变状态时受力点的设计，使得真空开关在分闸状态时膜片弹簧处于负弹性特性载荷接近零点的极稳定微预压状态，这种状态可有效抑制分闸反弹，确保分闸状态稳定。

另外，根据本发明第一方面的状态保持组件，还可具有如下附加的技术特征：

根据本发明一示例性实施例，所述膜片弹簧包括碟簧部分和分离指部分，所述分离指部分包括多个分离指，所述多个分离指中每相邻两个分离指之间形成窗孔，所述出力部件还包括：

多个卡勾，所述多个卡勾沿所述第二端的周向方向设置，所述卡勾与所述窗孔卡接配合；

第一支承环，所述第一支承环支承在所述膜片弹簧与所述出力盘之间；

第二支承环，所述第二支承环支承在所述卡勾与所述膜片弹簧之间。

根据本发明一示例性实施例，沿所述膜片弹簧的沿面方向，所述膜片弹簧包括第一固定点和第二固定点，所述第一固定点位于所述碟簧部分，所述第二固定点位于所述分离指部分，所述第一固定点为所述碟簧部分被固定时的定位点，所述第二固定点为所述分离指部分被固定时的定位点，所述第一固定点至所述第二固定点之间的距离为L1,所述第二固定点至所述卡勾的卡接位置的距离为L2,L1/L2的取值范围为1.2～2.5。

根据本发明一示例性实施例，所述出力部件还包括：

出力轴，所述出力轴设置在所述第一端，所述出力轴用于与所述动触头相连。

本发明的第二方面提出了一种操动机构，所述操动机构包括：

驱动轴；

支承盘组件，所述支承盘组件包括第一支承盘和第二支承盘，所述第一支承盘和/或所述第二支承盘上设置励磁线圈盘，所述第一支承盘、所述第二支承盘和所述励磁线圈盘套设在所述驱动轴上，并与所述驱动轴滑动连接，所述第一支承盘位于所述第二支承盘的上方；

本发明第一方面所提出的状态保持组件，所述状态保持组件设置在所述第一支承盘的背离所述第二支承盘的一侧，所述膜片弹簧的分离指部分与所述驱动轴固定连接，所述膜片弹簧的碟簧部分与所述第一支承盘固定连接，所述出力盘罩设在所述驱动轴上，并可随所述驱动轴的移动而移动。

本发明的第三方面提出了一种操动机构，所述操动机构包括：

驱动轴；

支承盘组件，所述支承盘组件包括第一支承盘和第二支承盘，所述第一支承盘和/或所述第二支承盘上设置励磁线圈盘，所述第一支承盘、所述第二支承盘和所述励磁线圈盘套设在所述驱动轴上，并与所述驱动轴滑动连接，所述第一支承盘位于所述第二支承盘的上方；

本发明第一方面所提出的状态保持组件，所述状态保持组件设置在所述第二支承盘的背离所述第一支承盘的一侧，所述膜片弹簧的分离指部分与所述驱动轴固定连接，所述膜片弹簧的碟簧部分与所述第二支承盘固定连接，所述出力盘套设在所述驱动轴上并可随所述驱动轴的移动而移动。

根据本发明的电磁操动机构，当电磁操动机构应用在真空开关的场景下，通过设置状态保持组件可保证真空开关分闸状态和合闸状态的稳定，同时能有效提升真空开关的驱动效率。

根据本发明第一方面和第二方面的操动机构，还可具有如下附加的技术特征：

根据本发明一示例性实施例，所述驱动轴包括延伸部，所述延伸部位于所述驱动轴的靠近所述第二支承盘的一端，并伸出所述第二支承盘；

所述操动机构还包括手动操作部，所述手动操作部包括设置在所述延伸部上的长孔以及设置在所述长孔内的手动操作轴，所述长孔沿所述延伸部长度方向延伸，所述手动操动轴可沿所述长孔的长度方向滑动。

根据本发明一示例性实施例，所述励磁线圈盘有两个，分别为第一励磁线圈盘和第二励磁线圈盘，所述第一励磁线圈盘设置在所述第一支承盘的靠近所述第二支承盘的一侧，所述第二励磁线圈盘设置在所述第二支承盘的靠近所述第一支承盘的一侧，所述操动机构还包括：

驱动盘，所述驱动盘套设在所述驱动轴上，并与所述驱动轴固定连接，所述驱动盘位于所述第一励磁线圈盘和所述第二励磁线圈盘之间，所述驱动轴能够通过所述第二励磁线圈盘通电来驱动所述驱动盘与所述第一励磁线圈盘相接触，以使所述膜片弹簧处于所述第一形变状态，所述驱动轴能够通过所述第一励磁线圈盘通电来驱动所述驱动盘与所述第二励磁线圈盘相接触，以使所述膜片弹簧处于所述第二形变状态。

本发明第四方面提出了一种极柱装置，所述极柱装置包括极柱模块，所述极柱模块包括：

绝缘外壳，所述绝缘外壳内设置操动机构腔和真空灭弧室；

动电极，所述动电极包括动触头和动导电杆，所述动导电杆的一端位于所述真空灭弧室内，所述动触头位于设置在所述动导电杆的位于所述真空灭弧室内的一端，所述动导电杆的另一端延伸至所述操动机构腔；

静电极，所述静电极包括静触头和静导电杆，所述静导电杆的一端由所述真空灭弧室的外部伸入至所述真空灭弧室内，所述静触头设置在所述静导电杆的位于所述真空灭弧室的一端；

操动机构，所述操动机构设置在所述操动机构腔内，所述操动机构包括驱动轴；

绝缘连杆，设置在所述操动机构腔内，所述绝缘连杆与所述驱动轴相连；

权利要求1-4任意一项所述的状态保持组件，所述状态保持组件设置于所述操动机构腔内，所述膜片弹簧的分离指部分与所述绝缘连杆的远离所述驱动轴的一端固定连接，所述膜片弹簧的碟簧部分与所述操动机构腔的内壁固定连接，所述出力盘固定连接在所述动导电杆的远离所述动触头的一端，并可在所述操动机构驱动所述绝缘连杆移动时带动所述动导电杆移动，以使所述动触头与所述静触头接合或分离。

根据本发明的极柱装置，当极柱装置应用在真空开关的场景下，通过设置状态保持组件可保证真空开关分闸状态和合闸状态的稳定，同时能有效降低真空开关合闸时的驱动功率。

本发明第五方面提出了一种真空开关，所述真空开关包括本发明第一方面所提出的状态保持组件，或包括本发明第二方面的操动机构，或包括本发明第三方面的操动机构。

根据本发明的真空开关，在真空开关处于分闸状态和合闸状态时的可靠性更高，能耗更低，真空开关的响应时间更短、更精准，应用范围广泛、灵活，可实现模块化组合，同时还减少运行维护，可以实现智能控制，可满足从快速开关到常规开关的不同性能要求。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明实施方式的状态保持组件的剖视图。

图2示意性地示出了根据本发明另一实施方式的状态保持组件的剖视图。

图3示意性地示出了根据本发明实施方式的状态保持组件爆炸图。

图4示意性地示出了根据本发明实施方式的操动机构的剖视图。

图5示意性地示出了根据本发明另一实施方式的操动机构的剖视图。

图6示意性地示出了根据本发明另一实施方式的操动机构的剖视图。

图7示意性地示出了根据本发明另一实施方式的操动机构的剖视图。

图8示意性地示出了根据本发明实施方式的取消了状态保持组件的操动机构的剖视图。

图9示意性地示出了根据本发明另一实施方式的取消了状态保持组件的操动机构的剖视图。

图10示意性地示出了根据本发明一实施方式的膜片弹簧处于零负载状态图。

图11示意性地示出了根据本发明一实施方式的膜片弹簧处于合闸状态图。

图12示意性地示出了根据本发明一实施方式的膜片弹簧处于分闸状态图。

图13示意性地示出了根据本发明实施方式的极柱装置的结构图。

附图标记如下：

10、状态保持组件；11、膜片弹簧；12、出力盘；13、出力轴；14、第一支承环；15、第二支承环；16、卡勾；111、分离指部分；112、碟簧部分；113、窗孔；1111、分离指；121、第一端；122、第二端；20、手动操作部；21、长孔；22、手动操作轴；30、绝缘外壳；31、真空灭弧室；32、操动机构腔；40、动电极；41、动触头；42、动导电杆；421、绝缘连杆；50、静电极；51、静触头；52、静导电杆；60、操动机构；61、第一励磁线圈盘；62、第二励磁线圈盘；63、第一支承盘；64、第二支承盘；65、驱动轴；651、延伸部；66、支承壁；661、台阶结构；67、驱动盘；652、凸台；70、第一固定结构；71、分离指支承环；711、第三端；712、第四端；72、分离指固定环；721、第一倒扣；80、第二固定结构；81、碟簧支承环；82、碟簧固定环；821、第二倒扣；90、紧固螺母。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

以下结合附图对本发明的技术方案进行详细阐述，在不冲突的情形下，以下实施例和实施方式可以相互结合。

根据本发明的一示例性实施方式，如图1-图3所示，本实施方式提出了一种状态保持组件10，用于真空开关，状态保持组件10包括膜片弹簧11，膜片弹簧11具有非线性正负弹性特性，本实施例的膜片弹簧11能够替代传统真空开关操动机构60中的合闸簧、分闸簧、分闸缓冲器和触头压力簧及相关组件，能极大地简化真空开关操动机构60的既有结构。膜片弹簧11包括零负载状态(参照图10中膜片弹簧所示的状态)，膜片弹簧11还具有第一形变状态和第二形变状态，当膜片弹簧11处于第一形变状态(参照图11中膜片弹簧所示的状态)时能够使真空开关处于合闸状态，当膜片弹簧11处于第二形变状态(参照图12中膜片弹簧所示的状态)时能够使真空开关处于分闸状态。

状态保持组件10还包括出力部件，出力部件包括出力盘12，出力盘12包括第一端121和第二端122，第一端121和第二端122相对设置，第二端122设置开口，出力盘12由第一端121至第二端122方向呈扩张状，第二端122与膜片弹簧11相连，出力盘12的结构设计一方面在真空开关处于合闸状态时能将膜片弹簧11的载荷力输出至真空开关的动触头41上，另一方面为膜片弹簧11在第一形变状态时提供足够的超程形变空间。

本实施方式中，当状态保持组件10应用在真空开关的场景下，真空开关处于合闸状态时，通过出力盘12对处于第一形变状态下的膜片弹簧11预压，产生具有负弹性特性的触头压力并形成超程，这种压力会随着触头的磨损变大或保持不变，保证合闸状态稳定，并且还可通过改变出力盘12在膜片弹簧11上的嵌接位置来调整出力盘12对膜片弹簧11的压力大小和行程，可实现在较小驱动力下带来较大载荷输出，减小真空开关在维持合闸状态所需的触头压力的驱动力，从而减小电磁线圈盘的体积，减小通入电磁线圈盘的电流大小，降低励磁线圈盘的功耗，简化结构，满足真空开关的性能要求，无需对真空开关进行拆卸维护，解决了真空开关难以维护的问题。同时通过对膜片弹簧11在第二形变状态时受力点的设计，使得真空开关在分闸状态下时膜片弹簧11处于负弹性特性载荷接近零点的极稳定微预压状态，这种状态可有效抑制分闸反弹，确保分闸状态稳定。

在一些实施方式中，如图1-图3所示，膜片弹簧11包括碟簧部分112和分离指部分111，示例性的，膜片弹簧11的中心轴至碟簧部分112最外端的沿面距离为80mm～300mm，膜片弹簧11的中心至分离指部分111的最内端的长度为10mm～100mm，膜片弹簧11的厚度为0.5mm～5mm，膜片弹簧11处于第一形变状态或第二形变状态时，膜片弹簧11的高度与厚度比为3～3.8，膜片弹簧11的分离指1111的数量为10～30个，膜片弹簧11的材质为弹簧钢，例如为含碳量为50％的碳合金弹簧钢(50CrVA)。分离指部分111包括多个分离指1111，多个分离指1111中每相邻两个分离指1111之间形成窗孔113。出力部件还包括多个卡勾16，多个卡勾16沿第二端122的周向方向设置，卡勾16与窗孔卡接配合。在一示例中，卡勾16与窗孔113一一对应，卡勾16伸入至对应窗孔113内以将膜片弹簧11卡接固定。本实施例在不改变膜片弹簧11的结构的情况下通过卡勾16实现出力盘12与膜片弹簧11的连接，结构简单并易于装配。出力部件还包括第一支承环14和第二支承环15，第一支承环14支承在膜片弹簧11与出力盘12之间，第二支承环15支承在卡勾16与膜片弹簧11之间，本实施例通过第一支承环14和第二支承环15来实现膜片弹簧11与出力盘12之间的连接定位，从而提高膜片弹簧11与出力盘12之间的装配可靠性。需要说明的是，第一支承环14在小驱动力的场合下可省略，由出力盘第二端122与卡勾16之间的开口处来支承。

在一些实施方式中，沿膜片弹簧11的沿面方向，膜片弹簧11包括第一固定点和第二固定点，第一固定点位于碟簧部分112，第二固定点位于分离指部分111，第一固定点为碟簧部分112被固定时的定位点，参考图3-图7中的A点，第二固定点为分离指部分111被固定时的定位点，参考图3-图7中的B点。需要说明的是，本实施方式所限定的沿面方向参考图3中的A点至B点之间距离为L1的直线所在的轨迹。参考图3，第一固定点和第二固定点之间的距离为L1,第一固定点至卡勾16的卡接位置的距离为L2,L1/L2的取值范围为1.2～2.5。L1/L2在此范围内时，真空开关的分闸驱动力相较于触头压力可节省17％～60％，示例性的，当L1/L2为2时，真空开关的分闸驱动力相较于触头压力可节省50％，例如，当动触头41处需要6000N的触头压力时，通过设置状态保持组件10后，只需提供3000N的分闸驱动力即可获得真空开关合闸状态下所需的触头压力。当L1/L2为1时，真空开关的分闸驱动力等于触头压力，则可以取消出力盘12，参考图8和图9，此时真空开关维持合闸状态的力等于动触头41所需的触头压力。本实施例通过对出力盘12与膜片弹簧11的连接位置的合理设计，可以降低维持合闸状态的驱动力，同时满足多种触头压力的需求，可满足快速开关与常规开关的不同性能需求。

在一些实施方式中，如图2所示，出力部件还包括出力轴13，出力轴13设置在出力盘12的第三端711，出力轴13用于与动触头41相连。在一示例中，出力盘12的第三端711设置通孔，出力轴13为由通孔穿出出力盘12的螺杆。本实施方式中，膜片弹簧11的荷载力通过出力盘12输出至出力轴13上，最终由出力轴13输出至真空开关的动触头41上。

根据本发明的一示例性实施方式，如图4-图6所示，本实施方式提出了一种操动机构60，操动机构60包括驱动轴65、支承盘组件和上述实施方式中的状态保持组件10。支承盘组件包括第一支承盘63和第二支承盘64，第一支承盘63和/或第二支承盘64上设置励磁线圈盘，第一支承盘63、第二支承盘64和励磁线圈盘套设在驱动轴65上，并与驱动轴65滑动连接，第一支承盘63靠近驱动轴65的动触头41连接端。励磁线圈盘例如采用扁铜漆包线绕制而成，其置于第一支承盘63和/或第二支承盘64上时通过耐高温阻燃绝缘的环氧树脂胶灌封或浇注，并引出端子。驱动轴65能够通过励磁线圈盘通电来驱动膜片弹簧11在第一形变状态和第二形变状态之间切换。状态保持组件10设置在第一支承盘63的背离第二支承盘64的一侧，分离指部分111与驱动轴65固定连接，碟簧部分112与第一支承盘63固定连接，出力盘12罩设在驱动轴65上，并可随驱动轴65的移动而移动。第一支承盘63的形状可设置为与膜片弹簧11处于第一形变状态时的形状相适配，既为膜片弹簧11的碟簧部分112提供支承，又为膜片弹簧11处于第二形变状态时提供足够的形变空间。

本实施方式中，膜片弹簧11、第一支承盘63和第二支承盘64依次套设在驱动轴65上，且关于驱动轴65同轴串联，操动机构60在开闸和合闸过程中呈直线运动，响应快、磨损小、故障率低，整个操动机构60结构简单，同时，驱动轴65上设置第一固定结构70，第一支承盘63上设置第二固定结构80，第一固定结构70用于固定分离指部分111，第二固定结构80用于固定碟簧部分112，从而保证了膜片弹簧11的可靠性，进而保证操动机构60的分闸动作和合闸动作的精准可靠。

第一固定结构70固定碟簧部分112的方式没有限定，在一示例中，参照图4-图6，第一固定结构70包括分离指支承环71和分离指固定环72，分离指支承环71套设在驱动轴65上，并与驱动轴65固定连接，第一支承盘63套设在分离指支承环71上，并与分离指支承环71滑动连接，分离指支承环71包括第三端711和第四端712，第三端711远离第二支承盘64，第四端712靠近第二支承盘64。分离指固定环72设置在驱动轴65的与第三端711对应的位置，分离指固定环72的外侧边缘设置第一倒扣721，第一倒扣721与第三端711配合将分离指部分111限位固定，此时，膜片弹簧11的第二固定点即为第一倒扣721与膜片弹簧11相接触的B点位置。分离指支承环71例如通过螺纹螺孔配合的方式与驱动轴65固定，分离指固定环72可以独立于驱动轴65设置，并以卡接、粘接、连接件连接或焊接等方式与驱动轴65相连，分离指固定环72也可以与驱动轴65一体成型。本实施例的第一固定结构70的结构简单，膜片弹簧11与驱动轴65之间的装配简单，便于膜片弹簧11的装配与更换。

第二固定结构80固定碟簧部分112的方式没有限定，在一示例中，参照图4-图6，操动机构60包括支承壁66，支承壁66设置在第二支承盘64上，并沿第二支承盘64的周向方向延伸，支承壁66套设在第一支承盘63外，第二固定结构80包括碟簧支承环81和碟簧固定环82，碟簧支承环81设置在第一支承盘63的远离驱动轴65的一端，碟簧支承环81搭接在支承壁66上，碟簧固定环82套设在支承壁66的外部，碟簧固定环82的与碟簧支承环81对应的位置设置第二倒扣821，第二倒扣821与碟簧支承环81配合将碟簧部分112限位固定，此时，膜片弹簧11的第一固定点即为第二倒扣821与膜片弹簧11相接触的A点位置。碟簧支承环81可以独立于第一支承盘63设置，并以卡接、粘接、连接件连接或焊接等方式与第一支承盘63相连，碟簧支承环81也可以与第一支承盘63一体成型。碟簧固定环82可以采用卡接、粘接、连接件连接或焊接等方式套设在支承壁66上。在一示例中，如图4-图6所示，支承壁66上设置台阶结构661，碟簧固定环82套在台阶结构661上，并通过多颗紧固螺杆旋紧定位。

根据本发明的一示例性实施方式，如图7所示，本实施方式提出了一种操动机构60，操动机构60包驱动轴65、支承盘组件和上述实施方式中的状态保持组件10。支承盘组件包括第一支承盘63和第二支承盘64，第一支承盘63和/或第二支承盘64上设置励磁线圈盘，第一支承盘63、第二支承盘64和励磁线圈盘套设在驱动轴65上，并与驱动轴65滑动连接，第一支承盘63靠近驱动轴65的动触头41连接端。励磁线圈盘例如采用扁铜漆包线绕制而成，其置于第一支承盘63和/或第二支承盘64上时通过耐高温阻燃绝缘的环氧树脂胶灌封或浇注，并引出端子。驱动轴65能够通过励磁线圈盘通电来驱动膜片弹簧11在第一形变状态和第二形变状态之间切换。状态保持组件10设置在第二支承盘64的背离第一支承盘63的一侧，分离指部分111与驱动轴65固定连接，碟簧部分112与第二支承盘64固定连接，出力盘12套设在驱动轴65上，并可随驱动轴65的移动而移动。第二支承盘64的形状可设置为与膜片弹簧11处于第一形变状态时的形状相适配，既为膜片弹簧11的碟簧部分112提供支承，又为膜片弹簧11处于第二形变状态时提供足够的形变空间。驱动轴65的靠近出力盘12的一端沿驱动轴65的周向延伸形成凸台652，凸台652用于防止出力盘12从驱动轴65上脱离。

本实施方式中，第一支承盘63、第二支承盘64和膜片弹簧11依次套设在驱动轴65上，且关于驱动轴65同轴串联，操动机构60在开闸和合闸过程中呈直线运动，响应快、磨损小、故障率低，整个操动机构60结构简单，同时，驱动轴65上设置第三固定结构，第二支承盘64上设置第四固定结构，第三固定结构用于固定分离指部分111，第四固定结构用于固定碟簧部分112，从而保证了膜片弹簧11的可靠性，进而保证操动机构60的分闸动作和合闸动作的精准可靠。本实施例的第三固定结构和第四固定结构分别固定碟簧部分112和分离指部分111的方式没有限定，可参照第一固定结构70和第二固定结构80的固定方式，也可以参照图7中膜片弹簧11的固定方式，通过对第一支承盘63、第二支撑盘64进行合理设计，或通过增加其他的辅助部件以实现对膜片弹簧11的固定，在此不再赘述。

根据本发明一示例性实施方式，操动机构60还包括手动操作部20，手动操动结构用于手动使驱动轴65运动，以使膜片弹簧11在第一形变状态和第二形变状态之间切换。本实施例通过设置手动操动结构可在断电情况下仍能实现真空开关的分闸操作和合闸操作，满足不同场景下的分闸操作和合闸操作需求。在一些实施方式中，如图4所示，驱动轴65包括延伸部651，延伸部651位于驱动轴65的靠近第二支承盘64的一端，并伸出第二支承盘64，手动操作部20包括设置在延伸部651上的长孔21，以及设置在长孔21内的手动操作轴22，长孔21沿延伸部651长度方向延伸，手动操动轴可沿长孔21长度方向滑动。本实施例通过手动操作轴22来对驱动轴65施力，从而代替电磁力驱动或电斥力驱动，使用手动操作轴22使驱动轴65运动的过程中，膜片弹簧11分离指1111将产生形变至翻转，在膜片弹簧11翻转后，由于驱动轴65仍将继续运动，为防止误伤操作人员，通过使驱动轴65在长孔21内移动，当膜片弹簧11翻转后，手动操动轴在长孔21内将不再随之运动以减少对操作人员的伤害。

本实施方式的操动机构60可通过电斥力使驱动轴65运动，也可以通过电磁力来使驱动轴65运动，进而实现膜片弹簧11在第一形变状态和第二形变状态之间的切换。

在一些实施方式中，操动机构60采用电斥力来使驱动轴65运动。如图4、图5和图7所示，励磁线圈盘有两个，分别为第一励磁线圈盘61和第二励磁线圈盘62，第一励磁线圈盘61设置在第一支承盘63的靠近第二支承盘64的一侧，第二励磁线圈盘62设置在第二支承盘64的靠近第一支承盘63的一侧，操动机构60还包括驱动盘67，驱动盘67套设在驱动轴65上，并与驱动轴65固定连接，驱动盘67位于第一励磁线圈盘61和第二励磁线圈盘62之间，驱动盘67与驱动轴65可以采用卡接、连接件连接、粘接或焊接等方式固定在驱动轴65上。在一示例中，驱动盘67套在驱动轴65上，驱动盘67背离第一支承盘63的一侧设置紧固螺母90，驱动轴65上与紧固螺母90对应的位置设置与紧固螺母90适配的螺纹，通过将紧固螺母90旋拧在驱动轴65上可以将驱动盘67固定在驱动轴65。

在第一励磁线圈盘61通电的情况下，第一励磁线圈盘61与驱动盘67之间产生电斥力，驱动盘67在电斥力的作用下快速朝分闸方向推动，进而带动与驱动轴65相连的真空开关的动触头41向分闸方向移动，真空开关的动触头41与真空开关的静触头51分离，同时膜片弹簧11的分离指1111发生轴向形变，膜片弹簧11的碟簧部分112随之形变，当形变量超过膜片弹簧11的平衡点时，膜片弹簧11将由正锥状态(第一形变状态)快速翻转至反锥状态(第二形变状态)，从而阻止动触头41继续运动和弹振，抑制分闸状态的反弹，进入负弹性特性的膜片弹簧11将驱动盘67缓冲并压紧在第二励磁线圈盘62上使得操动机构60保持在极稳定的分闸位置。并且，此时驱动盘67与第二励磁线圈盘62之间无间隙，第二励磁线圈盘62通电时将获得最大电斥力。在第二励磁线圈盘62通电的情况下，第二励磁线圈盘62与驱动盘67之间产生电斥力，驱动盘67在电斥力的作用下快速向合闸方向推动，进而带动与驱动轴65相连的真空开关的动触头41向合闸方向移动，直至与真空开关的静触头51相接触，同时膜片弹簧11的分离指1111发生轴向形变，膜片弹簧11的碟簧部分112随之形变，当形变量超过膜片弹簧11的平衡点时，膜片弹簧11将由反锥状态(第二形变状态)快速翻转至正锥状态(第一形变状态)，此时处于负弹性特性曲线峰值附近的膜片弹簧11一方面为动触头41提供额定的触头压力以保证动触头41与静触头51的接触可靠性，使得操动机构60保持在极稳定的合闸位置，另一方面将驱动盘67缓冲并压紧在第一励磁线圈盘61上。并且，此时驱动盘67与第一励磁线圈盘61之间无间隙，第一励磁线圈盘61通电时将获得最大电斥力。

在一些实施方式中，如图6所示，操动机构60通过电磁力来使驱动轴65运动。第一支承盘63和/或第二支承盘64上设置励磁线圈盘，在一示例中，参照图6，励磁线圈盘有两个，分别为第一励磁线圈盘61和第二励磁线圈盘62，第一励磁线圈盘61设置在第一支承盘63的靠近第二支承盘64的一侧，第二励磁线圈盘62设置在第二支承盘64的靠近第一支承盘63的一侧。驱动轴65采用磁性材料制成，磁性材料例如为电工纯铁。励磁线圈盘通电的情况下，励磁线圈盘产生磁场，磁场将吸引驱动轴65使驱动轴65产生驱动力，当励磁线圈盘断电时，励磁线圈盘的磁场消失，驱动轴65的驱动力消失。励磁线圈盘在通入不同方向的电流的情况下可以使驱动轴65产生不同方向的驱动力，从而使驱动轴65朝分闸方向或合闸方向运动。

本实施方式中，当电磁操动机构60应用在真空开关的场景下，通过设置状态保持组件10可保证真空开关分闸状态和合闸状态的稳定，可优化并精简现有操动机构，能提升真空开关的驱动效率，保证真空开关分闸状态和合闸状态稳定。

本实施方式的操动机构60的零部件少，所有的运动元件均为同轴串联、直线运动，操动机构60响应快、磨损小，故障率低，可靠性高，能够满足从快速开关、户内断路器、柱上开关、内驱动型真空开关极柱、充气柜到单极开关等各类开关的性能要求。

根据本发明一示例性实施方式，本实施方式提出了一种极柱装置，如图13所示，极柱装置包括极柱模块，极柱模块包括绝缘外壳30，动电极40、静电极50、操动机构60、绝缘连杆421和上述实施方式中所提出的状态保持组件10，其中，绝缘外壳30内设置操动机构腔32和真空灭弧室31，动电极40包括动触头41和动导电杆42，动导电杆42的一端位于真空灭弧室31内，动触头41位于设置在动导电杆42的位于真空灭弧室31内的一端，动导电杆42的另一端延伸至操动机构腔32。静电极50包括静触头51和静导电杆52，静导电杆52的一端由真空灭弧室31的外部伸入至真空灭弧室31内，静触头51设置在静导电杆52的位于真空灭弧室31的一端。操动机构60设置在操动机构腔32内，操动机构60包括驱动轴65。操动机构60的结构没有限定，在一示例中，操动机构60包括第一励磁线圈盘61、第二励磁线圈盘62、驱动盘67和驱动轴65，驱动盘67设置于第一励磁线圈盘61与第二励磁线圈盘62之间，驱动盘67与驱动轴65固定连接，与第二励磁线圈盘62滑动连接。绝缘连杆421设置在操动机构腔32内，绝缘连杆421与驱动轴65相连。状态保持组件10设置于操动机构腔32内，分离指部分111与绝缘连杆421的远离驱动轴65的一端固定连接，碟簧部分112与操动机构腔32的内壁固定连接，出力盘12固定连接在动导电杆42的远离动触头41的一端，并可在操动机构60驱动绝缘连杆421移动时带动动导电杆42移动，以使动触头41与静触头51接合或分离。具体的，在第一励磁线圈盘61通电的情况下，第一励磁线圈盘61与驱动盘67之间产生斥力，从而驱使驱动盘67朝第二励磁线圈盘62方向移动，驱动盘67移动依次带动驱动轴65、绝缘连杆421、出力盘12、以及动导电杆42移动，动触头41与静触头51接合，真空开关处于合闸状态。在第二励磁线圈盘62通电的情况下，第二励磁线圈盘62与驱动盘67之间产生斥力，从而驱使驱动盘67朝第一励磁线圈盘61方向移动，驱动盘67移动依次带动驱动轴65、绝缘连杆421、出力盘12、以及动导电杆42移动，动触头41与静触头51分离，真空开关处于分闸状态。

本实施方式中，当极柱装置应用在真空开关的场景下，通过设置状态保持组件10使操动机构的保持部分与驱动部分分离，使真空灭弧室能够独自拥有分合闸的工作保持状态，操动机构被简化成为驱动机构，它可更加灵活地被布置极柱底部或可由一台驱动机构同时驱动三相真空灭弧室。

根据本发明一示例性实施方式，本实施例提出了一种真空开关(图中未示出)，真空开关包括以上实施方式所提出状态保持组件10、操动机构60或极柱装置。本实施例的真空开关可靠性更高，可减少运行维护，真空开关的响应时间更短、更精准，应用范围广泛，灵活，可实现模块化组合，同时还可以实现智能控制，可满足从快速开关到常规开关的不同性能要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。