开关装置和相关联的开关的制作方法

本公开的各个实施方式涉及开关装置和与其相关联的开关。

背景技术：

电源自动切换开关常用于配电系统中，以用于检测和监测电源质量并在正常电源和备用电源之间切换供电。根据应用场景，双电源自动切换开关一般分为两类，即两个工作位置开关(或简称为两工位开关)和三个工作位置开关(或简称为三工位开关)。对于三工位开关，触点可以停在与任何电源都没有建立连接的关断位置。对于两工位开关，触点只能在两个电源之间切换而不停止。

此外，即使在没有电气(或自动)操作的情况下，自动切换开关总是配备有手柄以允许用户在手动操作模式下操作开关。对于两工位开关，在手动操作中使用的手柄只有两个位置，这使得手柄简单且容易操作。然而，对于三工位开关，手柄具有三个位置。因此，如果用户直接操作开关以将手柄位置从一个电源(例如，电源i)切换到另一个电源(例如，电源ii)而在中间的关断位置不停止，则可能是危险的。这对于有电流存在的情况下仍在使用手柄的人来说，是尤其危险的。

技术实现要素：

本公开的各个实施方式提供了一种解决方案，用于防止手柄从一个工作位置被直接操作到另一个工作位置，而在中间不停止。

本公开的第一方面提供了一种开关装置。该开关装置包括：手柄轴，联接到手柄并被布置为响应于对手柄的操作而可沿周向方向旋转；以及锁定板，能够与手柄轴的旋转相关联地在第一方向上运动，其中手柄轴和锁定板可操作为，当手柄轴到达开关装置的关断位置时，限制手柄轴的旋转。

在手动操作下的从一个电源位置传送到另一电源位置时，该装置将锁定手柄轴，从而有效地防止手动操作中从电源i直接到电源ii，而没有停在中间的关断位置。换句话说，当手柄轴首次从一个电源位置到达关断位置时，形成自锁结构以限制手柄轴的进一步旋转。只有当手柄拉回一点时，自锁结构才将自动释放。这样，在下一个操作中，手柄将被允许前进到电源ii。

此外，根据本公开的各种实现的开关装置可以安装在开关的开关致动器内部，以实现简单且节省空间的结构。

在一些实施方式中，手柄轴包括第一销，并且锁定板包括第一槽，以及其中当手柄轴到达关断位置时，第一销被第一槽接纳，以防止第一销在正周向方向上进一步旋转。

在一些实施方式中，开关装置还包括联接到锁定板的钩，其中钩包括在纵向方向上定向的端部，端部穿过锁定板上的孔。

在一些实施方式中，手柄轴包括凸轮，凸轮在周向方向与第一销上间隔以第一距离，并在纵向方向上与第一销间隔以第二距离；并且当第一销被第一槽接纳时，凸轮与钩的端部不接触。

具体地，当第一销被第一槽接收时，第一槽限制手柄轴的进一步移动。此外，由于凸轮不与钩接触，所以除非由施加在手柄轴上的大的外力引起的锁定板被损坏或破坏，否则凸轮不能推动钩子释放。

在一些实施方式中，开关装置还包括：输出轴，与手柄轴同轴布置；滑块，与输出轴联接并且能够与输出轴的旋转相关联地在第一方向上移动；和适于向锁定板施加力的扭转弹簧，扭转弹簧具有联接到锁定板的第一端和联接到滑块的第二端。这里，滑块的位置可以用于反映触点的状态，因为输出轴与触点直接连接，并且滑动器耦合到输出轴。

在一些实施方式中，滑块包括具有底部和顶部的槽，并且扭转弹簧的第二端经由槽联接到滑块。

在一些实施方式中，当第一销被第一槽接纳时，扭转弹簧的第二端联接到槽的顶部，以使得扭转弹簧向锁定板在远离输出轴的方向上施加力。然而，由于第一销接收到第一槽中，因此锁定板不能移开。

滑块的槽与扭转弹簧的结合能够实现一种致动锁定板的简单且成本有效的方式。同时，还可以实现锁定板的快速可靠的运动。

在一些实施方式中，锁定板包括第二槽，第二槽布置成在周向方向上接纳第一销，并且其中当第一销从第一槽沿着负周向方向被释放时，扭转弹簧施加力，以使得锁定板运动远离输出轴，以便第一销与第二槽在周向方向上对准。

在一些实施方式中，当第一销被第二槽接纳时，凸轮适于在远离输出轴的方向上推动钩的端部，以允许所示手柄轴到达第二工作位置。

在一些实施方式中，手柄轴包括第二销，并且锁定板还包括第三槽，第三槽被布置成在周向方向上接纳第二销，并且其中第三槽被布置成与第二槽相对于第一方向基本对称。

在一些实施方式中，当第二销被第三槽接纳时，锁定板远离输出轴，并且手柄轴处于第一工作位置。

本公开的第二方面提供了一种开关，包括根据本公开第一方面所述的开关装置。

附图说明

通过结合附图更详细地描述本公开所描述的技术方案的示例性实施方式，本公开所描述的技术方案的上述和其它目的、特征和优点将变得更加明显，其中在本公开的技术方案的实施方式中，相同附图标记通常表示相同的部件。

图1是典型的三工位开关的立体图；

图2示出了根据本公开的实施方式的用于三工位开关的开关装置；

图3a-3b示出了根据本公开的实施方式的在三工位开关中使用的开关装置的截面图，其中开关装置处于第一工作位置(功率i)；

图4示出了根据本公开的实施方式的在三工位开关中使用的开关装置的截面图，其中开关装置正在第一工作位置和关断位置之间切换；

图5a-5b示出了根据本公开的实施方式的在三工位开关中使用的开关装置的截面图，其中开关装置处于关断位置；

图6a-6b示出了根据本公开的实施方式的在三工位开关中使用的开关装置的截面图，其中开关装置从如图5a-5b所示的关断位置释放；

图7a-7b示出了根据本公开的实施方式的在三工位开关中使用的开关装置的截面图，其中开关装置处于第二工作位置(功率ii)。

具体实施方式

现在将参考几个实施方式来讨论本公开所描述的技术方案。应当理解，这些实施方式仅为了使本领域技术人员能够更好地理解并因此实现本公开所描述的技术方案而进行讨论，而不是暗示对技术方案范围的任何限制。

如本公开所使用的，术语“包括”及其变体将被视为公开术语，其表示“包括但不限于”。术语“基于”应被视为“至少基于”，术语“一个实施方式”和“实施方式”应被视为“至少一个实施方式”。术语“另一个实施方式”应被视为“至少一个其他实施方式”。术语“第一”、“第二”等可以指不同的或相同的对象。下面还包括其他定义、显式和隐含特征。术语的定义在整个描述中是一致的，除非上下文另有明确指出。

图1是根据本公开的各种实施方式的三工位开关的立体图。在一些传统设计中，三个位置(电源i、电源ii、和关断位置)可能没有排列成如图1所示的一条直线，这妨碍了在不同模式之间进行简单切换操作。在其它一些传统设计中，三个位置可以被布置在一条线上，这使得能够进行简单的操作。然而，仍然难以精确地控制手柄的操作，以使得手柄可以恰好在关断位置停止。

在许多情况下，操作者可能需要尽可能快地操作手柄。因此，在具有成单线排列的三个位置的传统设计中，手柄可能很容易进入到另一位置而在关断位置不停止。这是与操作者的意愿相违背的，而且这可能会导致事故，特别是当电流还没有被切断时。对于操作手柄的操作员以及下游服务人员来说，这是危险的。

图2示出了根据本公开的实施方式用于三工位开关的开关装置。如图所示，开关装置容纳在三工位开关的壳体3中。在这个例子中，将开关装置放置在开关致动器2的内部，以简化整个结构并节约安装空间。如图2进一步所示，手柄1从外部联接到(例如，插入到)开关装置的手柄轴4，并用于在手动模式下接纳操作者的切换操作。

图3a-7b示出了根据本公开的实施方式的不同操作位置处的开关装置的各种横截面图。如图所示，开关装置总体上包括手柄轴4和锁定板6。手柄轴4联接到手柄1并且响应于对手柄1的操作而沿周向c可旋转地布置。锁定板6可以与手柄轴4的旋转相关联地在第一方向x上移动。在该示例中，第一方向x被定义为水平方向。

根据本公开的各种实施方式，当手柄轴4首次从一个电源位置到达开关装置的关断位置时，手柄轴4和锁定板6可操作以限制手柄轴4的旋转。换句话说，可以形成自锁结构以限制手柄轴的进一步旋转。

现参考图3a-3b，在一些实施方式中，手柄轴4包括销41(以下也称为第一销)，并且锁定板6包括槽61(以下也称为第一槽)。当手柄轴4首次从一个电源位置到达关断位置时，第一销41可以被第一槽61接纳，以防止第一销41沿正周向方向(标识为“c+”)的进一步旋转。在该示例中，正周方向c+被定义为顺时针方向。

在一些实施方式中，开关装置还可以包括联接到锁定板6的钩9。钩9可以包括沿纵向方向l定向的端部，并且该端部穿过锁定件上的孔64。相应地，手柄轴4可以包括凸轮43，该凸轮43与第一销41在周方向c上分开第一距离，并且与第一销41在在纵向方向l上分开第二距离。这样，当第一销41被第一槽61接纳时，凸轮43将被限制为与钩9的端部不接触。

在一些实施方案中，手柄轴4还包括销42(以下也称为第二销)，并且锁定板6还包括槽63(以下也称为第三槽)，槽63布置成在周方向c上接纳第二销42。如图3所示，第三槽63可以布置成与第二槽62相对于第一方向x基本对称。

在一些实施方式中，开关装置还包括输出轴5、滑块8和扭转弹簧7。输出轴5与手柄轴4同轴布置。滑动器8联接到输出轴5并布置为与能够输出轴5的旋转相关联地在第一方向x上移动。这里，滑块8的位置可以用于反映接触状态，因为输出轴5直接与触点相连，并且滑块8耦合到输出轴5。在如图3a所示的一些实现方式中，滑块8与输出轴5可以通过滑块8上的齿结构82和输出轴5上的齿结构51相连。还应当理解，滑块8和输出轴5之间的现在已知或稍后开发的其它耦合技术轴也是可能的。

扭转弹簧7适于向锁定板6施加力。在图3所示的示例中，扭转弹簧7具有联接到锁定板6的第一端(或端子)以及联接到滑块8的第二端(或端子)。尽管在上述示例性实施方式中描述了扭转弹簧7，但本领域技术人员应该理解的是，为了控制锁定板6的运动，可以采用以被动的方式或以主动的方式施加力的任何其它类型的部件。

在一些实施方案中，滑块8包括具有底部部分和顶部部分的槽81。在图3所示的实现方式中，扭转弹簧7的第二端经由槽81与滑块8连接。还应当理解，槽的其它构造或形状也是可能的。

以下将参考从电源i到电源ii的切换过程来描述开关装置的操作机制。仍然参考图3，开始时，接触处于电源i位置(以下也称为第一工作位置)，滑块8位于右侧。扭转弹簧7的端子现在位于槽81的底部，这导致弹簧力指向输出轴5。然而，当手柄轴4的销42被容纳在锁定板6的槽63内时，锁定板6被止动。

一旦手柄1开始操作(在该示例中，手柄1开始顺时针旋转，即沿正周方向c+旋转)，手柄轴4将旋转并使连杆10运动(如图3b所示)以对主弹簧(未示出)进行储能。销42随后从槽63中移出，并且由于指向输出轴5的弹簧力，使得锁定板6朝输出轴5滑动(如图4所示)。在主弹簧储能完成之前，触点保持闭合，并且滑块8保持不动，以允许扭转弹簧7将锁定板6持续地推到更靠近输出轴5的位置。

现参考图5a和5b，随着手柄轴4的继续移动，销41首先进入槽61中，然后主弹簧完成储能以开始驱动极断开。一旦触点到达关断位置，即当第一销41被第一槽61接纳时，滑块8移动到中间位置，并且扭转弹簧7的端子位于槽81的顶部。以这种方式，扭转弹簧7向锁定板6在远离输出轴5的方向上施加力。然而，由于第一销41接纳到第一槽61中，使得锁定板6无法移开。

上述与扭转弹簧7结合的槽81能够实现一种用于致动锁定板6的简单和成本有效的方式。同时，可以实现锁定板6的快速可靠的运动。

现在，因为第一槽61限制手柄轴4进一步移动，所以凸轮43不能与钩9接触，除非锁定板6被施加在手柄轴4上的大的外力所损坏或破坏。然而，在存在一些公差或变形的情况下，凸轮43也可能与钩9接触。在这种情况下，假设外力继续在朝c+方向上施加在手柄轴4上，则手柄轴4会试图将钩子9推离输出轴5，这样的结果是，钩子9的端部会试图将锁定板6推开。然而，由于手柄轴4的销41深入到第一槽61中，因此锁定板6的运动同样受到限制。这样，手柄轴4、锁定板6和钩9共同形成一种自锁结构，以防止手柄轴4从关断位置释放。

现在参考图6a-6b所示，由于在远离输出轴5的方向上施加如图5a-5b所示的弹簧力，一旦手柄轴4沿着(由“c-”表示的)负周向方向(在本例中为逆时针方向)稍微移回一点以允许销41从槽61出来，则锁定板6将由于由扭转弹簧7引起的力而移动远离输出轴5，然后自锁结构得以释放。

如图6a-6b中进一步所示，锁定板6还包括第二槽62，第二槽62沿周方向c接纳第一销41。在第一销41从第一槽61释放之后，扭转弹簧7施加力使得锁定板6移动离开输出轴5，以使第一销41与第二槽62沿周方向c对齐。以这种方式，在下一个操作中，当外力施加在手柄1上时，第一销41将被容纳在第二槽62中，因此手柄轴4可以移动到电源ii位置。

现在参考图7a-7b，当第一销41被容纳在第二槽62中时，钩9现在可以被凸轮43推开以允许触点闭合。也就是说，如图7a-7b所示的手柄轴4到达电源ii位置。

虽然根据本发明的实施方式的开关装置的操作过程参考从电源i到电源ii的切换过程来描述，但是本领域技术人员应当理解，从电源ii到电源i的操作过程与从电源i到电源ii的切换过程相同。

例如，锁定板6还可包括的第四槽，第四槽布置成在周方向上容纳第二销42。第四槽可以与第一槽61相对于第一方向x布置成基本对称。以这种方式，在从电源ii到电源i的操作过程中，由于上述基本对称的布置，使得第四槽的作用可以与第一槽61的作用类似，并且第三槽63的作用可以与第二槽62的作用类似。

此外，在图1所示的一些实现中，如图7b所示，手柄轴4还可以包括第二凸轮44，其以与凸轮43起作用的方式类似。在从电源ii到电源i的操作过程中，当第二销42被接纳在第三槽63中时(如图3所示)，第二凸轮44可类似地推动钩9释放。