自动转换开关的制作方法

本发明属于低压电器技术领域，具体涉及一种自动转换开关。

背景技术：

自动转换开关（英文缩写为：atse）主要但并非绝对使用在紧急供电系统，是将负载电路从一路电源如常用电源（常用电源也称“外部供电电源”或“市电电源”）自动转换至另一路电源如备用电源（备用电源如自发电电源）的开关电器，以保障对重要负载的不间断连续供电，使重要负载得以正常可靠运行。鉴此，由于atse较多地应用于重要供电场所，因而对其自动转换的动作可靠性甚为严苛。

如业界所知：自动转换开关是由其操作机构利用电磁铁的吸合及释放，并利用惰轮（惰轮也称“主轴”〈如cn2842686y〉）的惯性来实现触头系统的转换动作的。自动转换开关包括电磁铁系统、触头系统以及连接电磁铁系统与触头系统的连杆，电磁铁系统包括线圈、动铁芯、静铁芯和设置在动、静铁芯之间的弹簧；触头系统包括可在第一位置和第二位置之间动作的动触头和分设在动触头两侧的第一静触头和第二静触头，当动触头位于第一位置时与第一静触头闭合，第一电源接通，当动触头位于第二位置时与第二静触头闭合，第二电源接通。线圈通电时，动铁芯向动静铁芯吸合位置运动并压缩弹簧，使弹簧储能，动铁芯带动连杆，连杆驱动动触头的驱动杆，使动触头与第一静触头分离，离开第一位置，当机构运动到接近机构死点位置（连杆与驱动杆呈一直线）时，驱动杆触动微动开关，线圈断电，弹簧开始对动铁芯反向施加推力，但此时动触头（或在动触头上增加的惰轮或者在驱动杆上增加的惰轮）转动的惯性作用，会将动触头的驱动杆带过机构死点位置，并通过弹簧释放力推动动铁芯，从而驱动动触头动作至第二位置，实现第一电源向第二电源的转换。

上述机构的运动过程中，线圈的断电时间必须精确控制，若线圈断电过早，惰轮还没有带动机构越过死点位置，弹簧已释放，使惰轮没有足够的能量越过死点，则动触头将向第一位置方向回落，无法完成从第一位置向第二位置的切换。若电磁铁断电过晚，惰轮会被动铁芯拉停在死点位置上而失去惯性能量，无法带动机构冲过死点。在上述操作机构中，由于连杆与动铁芯之间、连杆与触头系统的驱动杆之间都为铰接形式，动铁芯、连杆、驱动杆三者始终相互牵制，在设置线圈断电时刻时，必须考虑弹簧、动铁芯对连杆以及对驱动杆的作用力，因此对控制线圈通断的微动开关的安装要求、动作要求非常高。鉴于已有技术在这方面尚不足以达到业界期望的要求，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

技术实现要素：

本发明的任务在于提供一种既有助于降低对用于控制线圈通断电的微动开关的安装要求又有利于保障对双电源转换动作的可靠性的自动转换开关。

本发明的任务是这样来完成的，一种自动转换开关，包括电磁铁系统、触头系统以及连接电磁铁系统与触头系统的连杆系统；电磁铁系统包括线圈、动铁芯、静铁芯和用于使动铁芯复位的弹簧；触头系统包括第一静触头、第二静触头、动触头和驱动动触头在第一位置和第二位置之间动作的驱动杆，动触头位于第一位置时与第一静触头闭合，动触头位于第二位置时与第二静触头闭合；线圈通电时，动铁芯向静铁芯所在位置动作并使弹簧储能，带动驱动杆，从而驱动动触头离开第一位置，线圈断电时，弹簧释放能量带动驱动杆，从而驱动动触头动作至第二位置；所述的连杆系统包括连杆和连接装置，连接装置包括滑槽和在滑槽内动作的铰接轴，所述电磁铁系统与连杆之间和/或所述驱动杆与连杆之间通过所述连接装置连接，使得电磁铁系统与连杆两者可相对滑动及转动，和/或，驱动杆与连杆两者可相对滑动及转动。

在本发明的一个具体实施例中，所述的滑槽开设在所述连杆上并且位于连杆与所述电磁铁系统相连接的一端或者以沿着所述动铁芯动作方向状态开设在动铁芯上，其中：当所述滑槽开设在所述连杆的与所述电磁铁系统相连接的一端时，则所述的铰接轴设置在动铁芯上；而当所述滑槽以沿着动铁芯动作方向的状态开设在动铁芯上时，则所述的铰接轴设置在所述连杆的与所述电磁铁系统相连接的一端。

在本发明的另一个具体实施例中，所述的滑槽开设在所述连杆上并且位于连杆与所述驱动杆相连接的一端或者开设在所述驱动杆上，其中：当所述滑槽开设在所述连杆的与所述驱动杆相连接的一端时，则所述的铰接轴设置在所述的驱动杆上；而当所述滑槽开设在所述驱动杆上时，则所述铰接轴设置在连杆上并且位于连杆与驱动杆相连接的一端。

在本发明的又一个具体实施例中，所述的动触头设有一沿动触头的径向开设的自锁长槽，所述驱动杆上设有驱动杆铰接轴，该驱动杆铰接轴在自锁长槽内动作，当动触头位于所述的第一位置或第二位置时，自锁长槽与驱动杆的夹角呈90°。

在本发明的再一个具体实施例中，所述的电磁铁系统还包括气隙垫块，该气隙垫块设置在所述动、静铁芯之间，当所述线圈通电时，动铁芯向静铁芯所在位置动作直至静铁芯、气隙垫块以及动铁芯三者紧靠。

在本发明的还有一个具体实施例中，所述的气隙垫块固定在静铁芯上或者固定在所述的动铁芯上。

本发明提供的技术方案的技术效果在于：通过在连杆系统内设置连接装置，连杆系统包括连杆和连接装置，连接装置包括滑槽和在滑槽内动作的铰接轴，电磁铁系统和连杆之间或者驱动杆和连杆之间通过连接装置相连接，使得电磁铁系统与连杆两者可相对滑动及转动，和/或，驱动杆与连杆两者可相对滑动及转动。将电磁铁系统和连杆的铰接轴设置为可滑动，或者将连杆和驱动杆的铰接轴设置为可滑动，使得开关操作机构在线圈断电后，弹簧开始释放时，由于铰接轴在滑槽内运动的空行程，连杆及驱动杆在转动惯量的作用下越过死点位置的时，不再受到弹簧和动铁芯的作用力，使得机构能顺利越过死点位置，从而减小了对微动开关的安装要求和动作要求，提高了操作机构动作可靠性。此外，在动静铁芯之间设置气隙垫块，实现了无需微动开关而仅通过时间控制线圈断电的控制方式。

附图说明

图1为本申请的自动转换开关实施例1结构示意图。

图2为本申请实施例2示意图。

图3为本申请实施例3示意图。

图4为本申请实施例4示意图。

图5a为实施例1的动触头处于第一位置示意图。

图5b为实施例1的线圈通电后示意图。

图5c为实施例1的动铁芯、连杆、驱动杆第一驱动臂运动至死点位置示意图。

图5d为实施例1的通过死点后，线圈断电，弹簧释放示意图。

图5e为实施例1的弹簧释放推动动铁芯，使得动触头最终到达第二位置示意图。

图6为本申请实施例5示意图。

图7为本申请实施例6示意图。

图8为本申请实施例7示意图。

图9a为实施例5的动触头处于第一位置示意图。

图9b为实施例5的线圈通电后示意图。

图9c为实施例5的动铁芯、连杆、驱动杆第一驱动臂运动至死点位置示意图。

图9d为实施例1的动铁芯、连杆、驱动杆第一驱动臂越过死点位置示意图。

图9e为实施例1的通过死点后，线圈断电，弹簧释放示意图。

图9f为实施例1的弹簧释放推动动铁芯，使得动触头最终到达第二位置示意图。

图10为实施例8的示意图。

具体实施方式

请参见图1至图4以及图5a至5e，一种自动转换开关，包括电磁铁系统1、触头系统3以及连接电磁铁系统1与触头系统3的连杆系统；电磁铁系统1包括线圈11、动铁芯12、静铁芯13和用于使动铁芯12复位的弹簧14；触头系统3包括第一静触头33、第二静触头34、动触头31和驱动动触头31在第一位置和第二位置之间动作的驱动杆32，当动触头31位于第一位置时，动触头31与第一静触头33接触闭合，第一电源接通，当动触头31位于第二位置时，动触头31与第二静触头34接触闭合，第二电源接通；线圈11通电时，动铁芯12在电磁场的作用下向静铁芯13所在的位置动作并使弹簧14储能，带动驱动杆32，从而驱动动触头31离开第一位置，线圈11断电时，弹簧14释放能量带动驱动杆32，从而驱动动触头31动作至第二位置。

由于上述第一位置和第二位置的概念属于公知常识并且在本申请的背景技术栏中已有表述，故申请人不再赘述。

作为本发明提供的技术方案的技术要点：前述的连杆系统包括连杆2和连接装置4，连接装置4包括滑槽41和在滑槽内动作的铰接轴42，电磁铁系统1与连杆2之间和/或驱动杆32与连杆2之间通过连接装置4相连接，使得电磁铁系统1与连杆2两者可相对滑动及转动，和/或，驱动杆32与连杆2两者可相对滑动及转动。

实施例1：

如图1，连接装置4设置在连杆2与电磁铁系统1之间，滑槽41开设在连杆2的与电磁铁系统1连接的一端上，铰接轴42设置在动铁芯12上。铰接轴42可通过铆接等方式固定在动铁芯12上，铰接轴42可以为轴承。

在本实施例中，第一静触头33和第二静触头34分设在动触头31两侧。驱动杆32可设置成盘状，其两个不同的径向位置上分别铰接连杆2和动触头31，与连杆2的铰接点至盘状的驱动杆32的驱动杆转动中心o1构成第一驱动臂322a，与动触头31的铰接点至盘状驱动杆32的驱动杆转动中心o1构成第二驱动臂322b。可在驱动杆32上设置与驱动杆32相同的驱动杆转动中心o1的惰轮，从而增加转动惯量；动触头31也可设置成盘状，或者在动触头31上设置与动触头31相同的动触头转动中心o2的惰轮，从而增加转动惯量。动触头31或者惰轮上沿径向位置开设自锁长槽312，在本实施例中，动触点311与自锁长槽312分设在动触头转动中心o2的两侧，第二驱动臂322b上有驱动杆铰接轴321，驱动杆铰接轴321在自锁长槽312内动作，当动触头31位于第一位置或第二位置时，自锁长槽312与驱动杆32的第二驱动臂322b的夹角呈90°。当然，动触点311与自锁长槽312也可设在动触头转动中心o2的同一侧，只要当动触头31位于第一位置或第二位置时，自锁长槽312对驱动杆铰接轴321的作用力经过驱动杆32的驱动杆转动中心o1，使得动触头31能够保持在第一位置或第二位置，实现自锁。

第一静触头33连接第一电源，第二静触头34连接第二电源，动触头31连接负载，动触头31与第一静触头33闭合，第一电源接通，动触头31与第二静触头34闭合，第二电源接通，动触头31在第一位置和第二位置之间动作，从而实现自动转换开关在第一电源和第二电源之间的转换。

实施例2：

见图2，连接装置4设置在连杆2与电磁铁系统1之间，滑槽41开设在动铁芯12上并沿动铁芯12的动作方向延伸，铰接轴42设置在连杆2的与电磁铁系统1连接的一端上。

实施例3：

见图3，连接装置设置在连杆2与触头系统3之间，滑槽41开设在连杆2的与驱动杆32连接的一端上，铰接轴42设置在驱动杆32上。

实施例4：

见图4，连接装置设置在连杆2与触头系统3之间，滑槽41开设在驱动杆32上，铰接轴42设置在连杆2的与驱动杆32连接的一端上。

实施例1的动作过程如下：开关初始位置处于常用合闸位置，如图5a，当常用电源出现故障时，控制器控制电磁铁线圈通电，线圈控制微动开关处于闭合状态，动铁芯12在电磁铁磁场作用下向左移动，弹簧14开始储能，铰接轴42沿着滑槽41向左滑动，此时，由于自锁长槽312对驱动杆铰接轴321的作用力经过驱动杆32的驱动杆转动中心o1，呈垂直状态，没有切向力，动触头31和驱动杆32均不动作，开关仍处于常用合闸状态。当铰接轴42运动到滑槽41的左端后，动铁芯12继续在电磁铁磁场作用下向左移动，动铁芯12上的铰接轴42开始带动连杆2动作，从而带动驱动杆32开始逆时针旋转，动触点311和第一静触头33开始分离。动铁芯12继续在电磁铁磁场作用下向左移动，带动连杆2动作，在驱动杆32运动到接近死点位置（连杆2与触头系统的驱动杆的第一驱动臂322a在一直线）前，如图5b，驱动杆32触动线圈控制微动开关，使其断开，从而使线圈11断电，此时，动铁芯12运动至吸合行程的最终位置（在本实施例中，该最终位置的动铁芯12与静铁芯13之间并未接触），线圈11断电后，弹簧14开始释放，推动动铁芯12向外伸出，使铰接轴42沿着滑槽41向右滑动，而在此过程中，由于驱动杆32及动触头31的转动惯量较大，该惯性力将继续带动驱动杆32逆时针转动，并在铰接轴42向右运动到滑槽41的右端前，利用连杆2上设置的滑槽41，使连杆2可相对动铁芯12而自由运动，从而通过惯性带动驱动杆32、连杆2顺利的到达死点，如图5c，并继续运动越过死点，如图5d。当驱动杆32、连杆2转过死点后，铰接轴42向右运动到滑槽41的端部，如图5e，并在弹簧14释放力的作用下使驱动杆32继续逆时针转动，带动触头31顺时针转动，最终使动触点311与第二静触头34接触闭合，第二电源接通，实现自动转换开关备用合闸，此时驱动杆32上的第二驱动臂322b与动触头形成接近90°，实现自锁角。线圈再次通电时，动铁芯12会带动驱动杆32进行备分常合操作，动作原理与上述相同。

前述的电磁铁为螺管式电磁铁。

实施例5：

见图6，电磁铁系统1还包括气隙垫块15，所述的气隙垫块15设置在动、静铁芯12、13之间，当线圈11通电时，动铁芯12向静铁芯所在位置运动，直至静铁芯13、气隙垫块15、动铁芯12三者依次接触紧靠。在本实施例中气隙垫块15固定在动铁芯12上。气隙垫块15为非导磁材料，可以消除电磁铁系统的弹簧释放时动静铁芯之间的剩磁影响。

实施例6：

见图7，气隙垫块15固定在静铁芯13上。

实施例7：

见图8，动铁芯12加长，或者调整动静铁芯之间的距离，当线圈11通电时，动铁芯12向静铁芯所在位置动作，直至静铁芯13、动铁芯12吸合紧靠。

请参见9a至9f，实施例6的开关的动作过程如下：开关初始位置处于常用合闸位置，如图9a，当常用电源出现故障时，控制器控制电磁铁线圈通电，动铁芯12在电磁铁磁场作用下向左移动，弹簧14开始储能，铰接轴42沿着滑槽41向左滑动，此时开关由于自锁作用，仍处于常用合闸状态。当铰接轴42运动到滑槽41的最左端后，通过连杆2带动驱动杆32开始逆时针旋转，并通过驱动杆32上的第二驱动臂322b带动触头31一起转动，常用触头开始分闸。当动铁芯12拉动连杆2运动到接近死点位置前，如图9b，动铁芯12与气隙垫块15相接触，动铁芯12运动至吸合行程的最终位置（在本实施例中，该最终位置的动铁芯12、气隙垫块15和静铁芯13之间依次接触），由于电磁铁线圈保持通电，使动铁芯12一直吸合抵靠在气隙垫块15上，静止不动，弹簧14保持在储能状态。驱动杆32由于惯性轮及动触头31的转动惯量较大，该惯性力将继续带动驱动杆32逆时针转动，动铁芯12、连杆2、驱动杆32的第一驱动臂322a在一直线上，到达死点位置，如图9c，利用连杆2上设置的滑槽41，使连杆2在惯性力作用下可相对动铁芯12滑动而自由运动，从而通过惯性带动驱动杆32、连杆2顺利的越过死点位置，如图9d。当驱动杆32的第一驱动臂322a、连杆2转过死点后，控制器控制电磁铁线圈断电，此时，弹簧14开始释放，推动动铁芯12向外伸出，使铰接轴42将沿着滑槽41向右滑动，当铰接轴42向右运动到滑槽41的最右端后，如图9e，动铁芯12在弹簧14的作用下使驱动杆32继续逆时针转动，带动触头31顺时针转动，最终实现开关备用合闸，如图9f，此时驱动杆32上的第二驱动臂与动触头31形成接近90°自锁角。线圈再次通电时，动铁芯12会带动驱动杆32进行备分常合操作，动作原理与上述相同。

在自动转换开关的电磁铁系统1中设置气隙垫块15或加长动铁芯12或调整动静铁芯之间的距离，使得当线圈通电后，动铁芯12向动静铁芯所在位置动作，动铁芯12运动至吸合行程的最终位置时，静铁芯13、气隙垫块15、动铁芯12三者紧靠，或者动静铁芯吸合。在该优选实施例中，气隙垫块15的厚度或者动铁芯12加长的程度或者动静铁芯之间的距离设置与滑槽41的长度设置具有如下配合关系：当动铁芯12运动至吸合行程的最终位置时，即静铁芯13、气隙垫块15、动铁芯12三者紧靠，或者动静铁芯吸合时，滑槽41的长度应该能保证铰接轴42在其内部滑动使得机构能够到达死点位置（连杆2和驱动杆32的第一驱动臂322a位于一直线）。在本实施例中，电磁铁线圈控制方式为时间控制，即控制器控制线圈通电一段时间，保证驱动杆32的第一驱动臂322a越过死点位置后控制线圈断电，该线圈通电时间通过计算、测试得出，此时就无需使用微动开关。所述的电磁铁线圈控制方式也可为：控制器控制线圈通电，当驱动杆即将越过死点，并且此时线圈断电后仍能保证驱动杆32在转动惯量的作用下越过死点的机构第一断电位置，至，连杆和驱动杆越过死点位置后，连杆2在转动惯量的作用下动作，使得动铁芯12上的轴销21即将到达滑槽41的最左端时候的机构的第二断电位置，只要在机构的第一断点位置和机构的第二断点位置之间的任一位置触动微动开关切断电磁电线圈，极大降低了微动开关的安装精度。

本发明不限于上述实施例，连杆2的两端也可同时设置连接装置4，即连接装置4设置在连杆2和动铁芯12之间或者连接装置4设置在连杆2和驱动杆32之间。例如实施例8，见图10，前述的动触头31可与驱动杆32处于同一回转中心上，此时动触头、惰轮、驱动杆可设置成一体。机构运动过程的死点位置为连杆2与驱动杆32、动触头31在一直线时的位置。