CN217239371U - 分合闸机构和微型断路器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及分合闸机构和微型断路器。该分合闸机构用于微型断路器,并包括:操作机构,包括手柄、连接至所述手柄的锁扣、能与所述锁扣锁定或解锁的跳扣,以及支撑所述锁扣和跳扣的触头支架;两个动触头,各自可枢转地安装至所述触头支架;合闸致动机构,包括合闸线圈和被所述合闸线圈包围的可运动的合闸衔铁,所述合闸衔铁驱动连接至所述操作机构,所述合闸线圈具有控制电路板连接端子;分闸致动机构,包括分闸线圈和被所述分闸线圈包围的可运动的分闸衔铁,所述分闸衔铁对应于所述跳扣布置并能运动至驱动所述跳扣与所述锁扣解锁。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路保护技术领域,尤其涉及分合闸机构和微型断路器。
背景技术
现有的微型断路器(MCB)通常仅具有短路和过载保护功能,对于一些需要漏电保护或远程操作的场合,这种常规MCB无法满足使用要求。目前的解决方案是将MCB与其他功能器件(例如远程操作开关、剩余电流动作断路器RCBO)等连接在一起,组成能够满足各种功能需求的断路器。但是,这种组装在一起的断路器通常体积较大,尤其是具有较大的厚度,无法适应当前对电气元件小型化的要求。此外,组装这种断路器时,需要将各个功能器件逐一连接在一起,期间还需要注意接线顺序,如果一旦线路连接错误,对整个回路会造成无法挽回的损失。这种复杂的组装程序也比价费时费力。
因此,行业内对改进微型断路器的内部构造以使其体积更小、操作更加省时省力存在一定需求。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种至少能解决上述部分技术问题的用于微型断路器的分合闸机构。
本实用新型还旨在提供一种应用上述改进的分合闸机构的微型断路器。
根据本实用新型的一个方面,提供了一种用于微型断路器的分合闸机构,包括:操作机构,包括手柄、连接至所述手柄的锁扣、能与所述锁扣锁定或解锁的跳扣,以及支撑所述锁扣和跳扣的触头支架;两个动触头,各自可枢转地安装至所述触头支架;合闸致动机构,包括合闸线圈和被所述合闸线圈包围的可运动的合闸衔铁,所述合闸衔铁驱动连接至所述操作机构,所述合闸线圈具有控制电路板连接端子;分闸致动机构,包括分闸线圈和被所述分闸线圈包围的可运动的分闸衔铁,所述分闸衔铁对应于所述跳扣布置并能运动至驱动所述跳扣与所述锁扣解锁。
在一些实施方式中,所述两个动触头包括分别可枢转安装于所述触头支架的相对两侧的第一动触头和第二动触头,所述第一动触头的超程小于所述第二动触头的超程。
在一些实施方式中,所述触头支架在相对两侧具有同轴的第一销轴和第二销轴,其中所述第一销轴的外径大于所述第二销轴的外径,而所述第一动触头和所述第二动触头在所述触头支架的所述相对两侧同轴地可枢转连接,且所述第一动触头具有绕所述第一销轴的外周面延伸的第一弧形段,而所述第二动触头具有绕所述第二销轴的外周面延伸的第二弧形段,其中所述第一弧形段与所述第二弧形段的弧度相同。
在一些实施方式中,所述触头支架与所述两个动触头之间分别连接有动触头扭簧,所述动触头扭簧向对应的动触头施加使其沿合闸方向运动的力,且两个动触头扭簧所施加的力是不同的。
在一些实施方式中,所述分闸线圈包括围绕所述分闸衔铁的第一分闸线圈,所述第一分闸线圈具有控制电路板连接端子。
在一些实施方式中,所述分闸线圈包括围绕所述第一分闸线圈的第二分闸线圈,所述第二分闸线圈具有用于电连接至所述微型断路器的负载端子的接合部。
在一些实施方式中,所述手柄具有齿结构,所述合闸衔铁设有齿条,在所述齿结构与所述齿条之间接合有传动齿轮。
在一些实施方式中,所述传动齿轮包括相连接的第一齿轮和第二齿轮,其中所述第一齿轮与所述齿条接合,而所述第二齿轮与所述齿结构接合。
在一些实施方式中,所述操作机构还包括指示牌,所述指示牌具有弧形槽,其中,将所述锁扣枢转连接至所述触头支架的连接销轴穿设在所述弧形槽中并能沿所述弧形槽移动。
根据本实用新型的一个方面,提供了另一种微型断路器,包括:外壳;安装于所述外壳中的两相电路,所述两相电路各自具有动触头和静触头;安装于所述外壳中的分合闸机构;所述分合闸机构为前述的分合闸机构,其中所述两个动触头各自构造为所述两相电路中的动触头。
本实用新型的其它特征和优点的一部分将会是本领域技术人员在阅读本申请后显见的,另一部分将在下文的具体实施方式中结合附图描述。
附图说明
以下,结合附图来详细说明本实用新型的实施例,其中:
图1是根据本实用新型的实施例的微型断路器的示意图;
图2是根据本实用新型的实施例的微型断路器的外壳的一个角度的分解示意图;
图3是根据本实用新型的实施例的微型断路器的外壳的另一个角度的分解示意图;
图4是根据本实用新型的实施例的外壳内部从第一相电路看过去的示意图;
图5是根据本实用新型的实施例的外壳内部从第二相电路看过去的示意图;
图6是根据本实用新型的实施例的操作机构的一个角度的示意图;
图7是根据本实用新型的实施例的操作机构的另一个角度的示意图。
附图标记说明:
1、外壳;11、第一半壳;12、第二半壳;121、支撑壁;122、枢转轴;13、中间壳体;131、第一壳体部分;133、凹部;132、第二壳体部分;2、操作机构;21、手柄;211、齿结构;212、手柄扭簧;213、孔口;22、连杆;23、锁扣;24、跳扣;241、跳扣扭簧;25、触头支架;251、触头支架弹簧;252、第一销轴;253、第二销轴;254、连接销轴;26、指示牌;261、弧形槽;3、第一相电路;31、第一动触头;311、第一动触头扭簧;312、第一弧形段;32、第一静触头;33、第一接线端子;331、导线;34、第二接线端子;341、导线;35、灭弧室;36、第一电流互感器;4、第二相电路;41、第二动触头;411、第二动触头扭簧;412、第二弧形段;42、第二静触头;43、第三接线端子;44、第四接线端子;441、导线;5、合闸致动机构;51、合闸线圈;52、合闸衔铁;521、齿条;53、传动齿轮;531、第一齿轮;532、第二齿轮;6、分闸致动机构;61、分闸衔铁;62、第一分闸线圈;63、第二分闸线圈;7、控制电路板;8、测试组件;81、按钮;82、导线;83、弹性件;84、电阻;9、第二电流互感器
具体实施方式
现参考附图,详细说明本实用新型所公开的微型断路器以及用于该微型断路器的分合闸机构的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本实用新型的一些实施方式,但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制,并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本实用新型的公开内容。附图中的部分构件可在不影响技术效果的前提下根据实际需求进行位置调整。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。
在下文中被用于描述附图的某些方向性术语,例如“内”、“外”、“上方”、“下方”和其它方向性术语,将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明,本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。
本实用新型中所使用的术语“第一”、“第一个”、“第二”、“第二个”及其类似术语,在本实用新型中并不表示任何顺序、数量或重要性,而是用于将一个部件与其它部件进行区分。
图1至图7示出了根据本实用新型的实施例的微型断路器。如图1所示,该微型断路器以单个外壳1限定的内部空间容纳操作机构、两相(1P+N)电路以及相应的分、合闸致动机构、控制器、电流检测器件等。如此,一个图1所示的微型断路器模块就可以实现短路、过载、漏电保护功能并可以远程操作,而该微型断路器模块的宽度H≤18毫米(即小于或等于1个模数),结构简单并大幅度降低体积。此外,该微型断路器仅有四个接线端子,优化了接线操作,也确保了安全性。
在图2和图3所示出的实施例中,外壳1由两个相对的半壳,即可拆卸连接的第一半壳11和第二半壳12,以及位于这两个相对的半壳之间的中间壳体13组成。第一半壳11、第二半壳12和中间壳体13共同围设出外壳1的内部空间,且中间壳体13将该内部空间分隔成两个隔室,以分别布置两相电路。
下面结合图4至图7所示实施例描述微型断路器内部的构造,其中图4是从第一相线路(例如P相)看过去的示意图,而图5是从第二相电路(例如N相)看过去的示意图,它们各自位于由中间壳体13隔开的一个隔室中。在所示出的实施例中,微型断路器包括操作机构2、第一相电路3、第二相电路4、合闸致动机构5、分闸致动机构6和控制电路板7。操作机构2包括手柄21和可由手柄21操作的锁扣23和跳扣24。参考图6和图7,手柄21具有孔口213,用以穿过连接在外壳1上的轴杆,由此手柄21可绕该轴杆转动,手柄21的一部分伸出外壳1,以供手动分合闸操作。手柄21与外壳1之间设置有手柄扭簧212,该手柄扭簧212始终向手柄21施加使其沿第一方向(图4所示顺时针方向,图5所示逆时针方向)转动或具有沿第一方向转动的趋势的力,而一旦该手柄21沿该第一方向转动,则意味着微型断路器分闸。
手柄21通过连杆22连接至锁扣23,锁扣23通过连接销轴254可转动地连接至触头支架25,而触头支架25可转动地连接至外壳1的枢转轴122。触头支架25与形成在外壳1的第二半壳12上的支撑壁121之间设置有触头支架弹簧251,该触头支架弹簧251始终向触头支架25施加使其沿第二方向(图4所示逆时针方向,图5所示顺时针方向)转动或具有沿该第二方向转动的趋势的力,而一旦触头支架25沿该第二方向转动,意味着微型断路器分闸。跳扣24可枢转地连接至触头支架25,在所示出的实施例中,跳扣24的枢转轴线与触头支架25的枢转轴线重合。在微型断路器合闸期间,跳扣24与锁扣23始终锁定在一起,而一旦电路中电流出线异常,例如过载、短路或漏电,跳扣24在分闸致动机构的驱动下解除与锁扣23之间的锁定,允许微型断路器分闸。跳扣扭簧241连接在触头支架25与跳扣24之间,并始终向跳扣24施加使其沿第一方向(图4所示顺时针方向,图5所示逆时针方向)转动或具有沿第一方向转动的趋势的力。借助该跳扣扭簧241,可以使与锁扣23解除锁定的跳扣24复位并与锁扣23重新锁合(复扣)。
为了向外界清楚传递微型断路器当前的分/合闸状态,操作机构2中设有指示牌26,该指示牌26可转动地连接至设于外壳1的轴杆,并在指示牌26的主体上形成有弧形槽261,其中用于连接锁扣23与触头支架25的连接销轴254穿过该弧形槽261并能沿该弧形槽261移动。由此,微型断路器分合闸期间,指示牌26被转动并以不同部位对齐形成于外壳1上的开口,该不同部位可标识有“开”、“on”、“合”、“off”等文字,或标识有不同颜色,例如蓝色和红色,借以向外界传递分合闸状态信息。
驱动操作机构2动作的合闸致动机构5安装在外壳1的内部空间中。参考图2至图3,为了便于安装合闸致动机构5,中间壳体13形成有凹部133,合闸致动机构5安装在该凹部133中。在所示出的实施例中,合闸致动机构5选用电磁合闸机构,包括设置在凹部中的合闸线圈51和被该合闸线圈51围绕的合闸衔铁52。合闸衔铁52通过传动机构驱动连接至手柄21,合闸线圈51电连接至安装在第二半壳12上的控制电路板7。通过由控制电路板7向合闸线圈51供电,驱使合闸衔铁52运动,例如向合闸线圈51内缩回,从而带动手柄21运动。
在一个实施例中,合闸衔铁52通过齿轮齿条传动机构连接至手柄21。例如,合闸衔铁52上安装有齿条521,而手柄21具有沿其周向布置的齿结构211,并在齿条521与齿结构211之间设置传动齿轮53。当合闸衔铁52运动时,通过齿轮齿条传动机构驱动手柄21沿第二方向转动,而手柄21的转动通过连杆22带动锁扣23、跳扣24和触头支架25一起转动,其中触头支架25沿第一方向转动,由此借助第一动触头扭簧311驱动第一动触头31与第一静触头32合闸,并借助第二动触头扭簧411驱动第二动触头41与第二静触头42合闸。
在一个实施例中,传动齿轮53可以由连接在一起但具有不同齿数的两个齿轮,即接合至齿条521的第一齿轮531和接合至手柄21的齿结构的第二齿轮532构成。双齿轮结构可以实现在自动合闸时减小合闸致动机构所需提供的驱动力,从而减小合闸线圈的功耗。
可由操作机构2操作的两相电路在外壳1中相邻布置。按照如图4所示的实施例,第一相电路3也可以称为P相,包括第一动触头31、第一静触头32、第一接线端子33和第二接线端子34。第一接线端子33通过导线331电连接至第一静触头32以构成主电路。第一电流互感器36套设在导线331上并位于第一接线端子33与第一静触头32之间,该第一电流互感器36电连接至位于外壳1的内部空间中的控制电路板7,从而将测得的主电路的电流信息发送至控制电路板7。控制电路板7安装在第二半壳12上,并位于第二半壳12与中间壳体13之间,且中间壳体13可以形成有避让口以便于安装第一电流互感器36。在一个实施方式中,中间壳体13可以由可拆分的第一壳体部分131和第二壳体部分132组成,并且第一壳体部分131与第二壳体部分132围设出上述避让口和凹部133。
第一动触头31可枢转地连接至触头支架25,并在触头支架25与第一动触头31之间连接有第一动触头扭簧311。该第一动触头扭簧311向第一动触头31施加使其沿第一方向(图4所示顺时针方向,图5所示逆时针方向)转动或具有沿该第一方向转动的趋势的力,一旦第一动触头31沿该第一方向转动,会靠近并接合第一静触头32以实现第一相电路3合闸。
分闸致动机构6布置在第一动触头31与第二接线端子34之间。根据本实用新型的实施例,分闸致动机构6具有双重保护功能,即过载保护和短路保护。如图所示,分闸致动机构6采用电磁脱扣机构,其中用于过载保护的第一分闸线圈62围绕着分闸衔铁61,且该第一分闸线圈62电连接至控制电路板7,而用于短路保护的第二分闸线圈63围绕着第一分闸线圈62,且该第二分闸线圈63通过导线341电连接至第二接线端子34。由此,一旦第一电流互感器36检测到过载电流,则控制电路板7向第一分闸线圈62供电,驱动分闸衔铁61沿靠近跳扣24的方向运动并撞击跳扣24,促使跳扣24与锁扣23解除锁定,以允许第一动触头31与第一静触头32分闸。而一旦回路短路,例如第一相电路与第二相电路短接,则电连接至第二接线端子34的第二分闸线圈63中流过的电流使得该第二分闸线圈63产生足以驱动分闸衔铁61的磁场,使得分闸衔铁61运动撞击跳扣24,促使跳扣24与锁扣23解除锁定,以允许第一动触头31与第一静触头32分闸。
在一个实施例中,预设两个过载电流阈值或阈值范围,其中第一个阈值或阈值范围小于第二个阈值或阈值范围。当第一电流互感器36检测到的过载电流小于或等于第一个阈值,或处于第一个阈值范围,意味着该过载电流较小,此时可以延时一个预设的时间从控制电路板7向第一分闸线圈62供电,实现延时分闸功能。而一旦第一电流互感器36检测到的过载电流等于或大于第一个阈值,或处于第二个阈值范围,意味着该过载电流较大,此时可以立即几乎立即从控制电路板7向第一分闸线圈62供电,实现短时快速分闸功能。此外,通过连接至控制电路板7的第一分闸线圈62和分闸衔铁61,还可以实现远程操作分闸。
第二相电路4(例如N相)的实施例示出在图5中。如图所示,第二相电路4包括第三接线端子43、与第三接线端子43电连接的第二静触头42、第二动触头41和与第二动触头41通过导线441电连接的第四接线端子44。与第一动触头相似,第二动触头41可枢转地连接至触头支架25,且第一动触头和第二动触头分别位于触头支架的相对两侧。第二动触头扭簧411连接在第二动触头41与触头支架25之间,并始终向第二动触头41施加使其沿第一方向(图4所示顺时针方向,图5所示逆时针方向)转动或具有沿第一方向转动的趋势的力,一旦第二动触头41沿该第一方向转动,会靠近并接合第二静触头42以实现第二相电路4合闸。
在一个实施例中,第一相电路3和第二相电路4的分闸不是同步的,通过使第一动触头31的超程小于第二动触头41的超程,可以实现第一动触头31与第一静触头32的分闸先于第二动触头41与第二静触头42的分闸而发生。
第一动触头31的超程小于第二动触头41的超程可以通过合理设计触头支架25与第一动触头31和第二动触头41之间的配合关系来实现。在所示出的实施例中,触头支架25在安装第一动触头31的侧面设有第一销轴252,并在安装第二动触头41的侧面设有第二销轴253,且第一销轴252的外径大于第二销轴253的外径。第一动触头31与第二动触头41的枢转轴线重合。第一动触头31具有围绕第一销轴252的外周面延伸的第一弧形段312,而第二动触头41具有围绕第二销轴253的外周面延伸的第二弧形段412,且第一弧形段312和第二弧形段412的弧度基本相同。由此,第一动触头31的超程小于第二动触头41的超程,能够实现第一动触头31与第一静触头32先分闸,之后第二动触头41才与第二静触头42分闸。
除了合理设计触头支架25与第一动触头31和第二动触头41之间的配合关系之外,本领域技术人员还可以想到其他方式实现第一动触头31的超程小于第二动触头41的超程。例如,在一个未示出的实施例中,可以通过设计第一动触头扭簧311向第一动触头31施加的力不同于第二动触头扭簧411向第二动触头41施加的力,来实现第一动触头31的超程小于第二动触头41的超程。
基于第二相电路4相对于第一相电路3后分闸,可以仅针对第一相电路3布置灭弧室35。如图4所示,灭弧室35布置在第一静触头32的正下方。还可以在第一静触头32的相对两侧布置向灭弧室延伸挡板(图中未示出),进一步确保将电弧引向灭弧室35。
参考图4和图5,第一相电路3和第二相电路4设有漏电保护的第二电流互感器9。连接第二接线端子34与分闸致动机构6的导线341以及连接第四接线端子44与第二动触头41的导线441均穿过该第二电流互感器9。第二电流互感器9电连接至控制电路板7,以在检测到漏电电流时向控制电路板7发送信号,控制电路板7基于该信号控制分闸致动机构6驱动跳扣24脱扣。
根据本实施例的微型断路器还设有用于漏电测试的测试组件8。如图4和图5所示,测试组件8的按钮81穿设于外壳1的开口中并能够相对于外壳1运动,按钮81的朝向外壳1的一侧设有电连接至第四接线端子44的导电结构。导线82在外壳1的内部空间中延伸并电连接至控制电路板7,同时导线82电连接至导线331/第一接线端子33,在导线82的朝向按钮81的端部设有电阻84,电阻84在外壳1的内部空间中并在常态下与按钮81以及导电机构存在一定间隔。通过按压按钮81,使按钮81带动导电结构短接于电阻84和导线82,由于导电结构通过导线电连接至第四接线端子44,因此会产生漏电电流,控制电路板7检测到漏电信号,则控制电路板7向第一分闸线圈62供电,驱动分闸衔铁61沿靠近跳扣24的方向运动并撞击跳扣24,促使跳扣24与锁扣23解除锁定,以允许第一动触头31与第一静触头32分闸,完成漏电测试。
在所示出的实施例中,弹性件83(例如扭簧)设置在外壳1上并支撑按钮81,该弹性件83始终向按钮81施加使其沿远离外壳1的方向运动或具有沿远离外壳1的方向运动的趋势的力。由此,只有向外壳1内按压按钮81时,按钮81才会带动导电结构短接于电阻84并导通电路,而一旦按压力消失,按钮81在弹性件83作用下立即运动离开电阻,切断电路。在一个实施例中,由弹性件83通过导线电连接至第四接线端子44,实现导电结构的功能。
应当理解,虽然本说明书是按照各个实施例描述的,但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式,并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员,在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合,均应属于本实用新型保护的范围。
Claims (10)
1.一种用于微型断路器的分合闸机构,其特征在于,包括:
操作机构(2),包括手柄(21)、连接至所述手柄(21)的锁扣(23)、能与所述锁扣(23)锁定或解锁的跳扣(24),以及支撑所述锁扣(23)和跳扣(24)的触头支架(25);
两个动触头,各自可枢转地安装至所述触头支架(25);
合闸致动机构(5),包括合闸线圈(51)和被所述合闸线圈(51)包围的可运动的合闸衔铁(52),所述合闸衔铁(52)驱动连接至所述操作机构(2),所述合闸线圈具有控制电路板连接端子;
分闸致动机构(6),包括分闸线圈和被所述分闸线圈包围的可运动的分闸衔铁(61),所述分闸衔铁(61)对应于所述跳扣(24)布置并能运动至驱动所述跳扣(24)与所述锁扣(23)解锁。
2.根据权利要求1所述的分合闸机构,其特征在于,所述两个动触头包括分别可枢转安装于所述触头支架(25)的相对两侧的第一动触头(31)和第二动触头(41),所述第一动触头(31)的超程小于所述第二动触头(41)的超程。
3.根据权利要求2所述的分合闸机构,其特征在于,所述触头支架(25)在相对两侧具有同轴的第一销轴(252)和第二销轴(253),其中所述第一销轴(252)的外径大于所述第二销轴(253)的外径,而所述第一动触头(31)和所述第二动触头(41)在所述触头支架(25)的所述相对两侧同轴地可枢转连接,且所述第一动触头(31)具有绕所述第一销轴(252)的外周面延伸的第一弧形段(312),而所述第二动触头(41)具有绕所述第二销轴(253)的外周面延伸的第二弧形段(412),其中所述第一弧形段(312)与所述第二弧形段(412)的弧度相同。
4.根据权利要求2所述的分合闸机构,其特征在于,所述触头支架(25)与所述两个动触头之间分别连接有动触头扭簧,所述动触头扭簧向对应的动触头施加使其沿合闸方向运动的力,且两个动触头扭簧所施加的力是不同的。
5.根据权利要求1所述的分合闸机构,其特征在于,所述分闸线圈包括围绕所述分闸衔铁(61)的第一分闸线圈(62),所述第一分闸线圈(62)具有控制电路板连接端子。
6.根据权利要求5所述的分合闸机构,其特征在于,所述分闸线圈包括围绕所述第一分闸线圈(62)的第二分闸线圈(63),所述第二分闸线圈(63)具有用于电连接至所述微型断路器的负载端子的接合部。
7.根据权利要求1所述的分合闸机构,其特征在于,所述手柄(21)具有齿结构(211),所述合闸衔铁(52)设有齿条(521),在所述齿结构(211)与所述齿条(521)之间接合有传动齿轮(53)。
8.根据权利要求7所述的分合闸机构,其特征在于,所述传动齿轮(53)包括相连接的第一齿轮(531)和第二齿轮(532),其中所述第一齿轮(531)与所述齿条(521)接合,而所述第二齿轮(532)与所述齿结构(211)接合。
9.根据权利要求1所述的分合闸机构,其特征在于,所述操作机构(2)还包括指示牌(26),所述指示牌(26)具有弧形槽(261),其中,将所述锁扣(23)枢转连接至所述触头支架(25)的连接销轴(254)穿设在所述弧形槽(261)中并能沿所述弧形槽(261)移动。
10.一种微型断路器,包括:
外壳(1);
安装于所述外壳(1)中的两相电路,所述两相电路各自具有动触头和静触头;
安装于所述外壳(1)中的分合闸机构;
其特征在于,所述分合闸机构为权利要求1至9中任一项所述的分合闸机构,其中所述两个动触头各自构造为所述两相电路中的动触头。
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