自动转换操作装置和使用其的自动转换开关的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动转换操作装置，更具体地，涉及用于双电源设备的自动转换开关以及包括其的双电源设备。
【背景技术】
[0002]一些重要场合(最常见为消防、电梯、监控、生产)通常需要双电源来确保连续供电。双电源需要一种由微处理器控制，用于电网系统中网电与网电或网电与发电机电源启动转换的装置，即转换开关，以确保电源连续供电。转换开关主要分为PC级双电源(整体式)和CB级双电源(双断路器式)两种，PC级双电源能够接通双电源，承载电流，但不用于分断短路的双电源，其不具备保护功能，但具备较高的耐受和接通能力，能够确保开关自身的安全，不因过载或短路等故障而损坏，CB级双电源为配备过电流脱扣器的双电源，它的主触头能够接通并用于分断短路电流，具备选择性的保护功能，能对下端的负荷和电缆提供短路和过载保护，接通和分断能力远大于使用接触器和继电器等其他元器件。
[0003]转换开关可手动操作，也可以是自动的，即自动转换开关(ATS)。ATS是一种能在两路电源之间进行自动可靠切换双电源的装置。目前的ATS通常采用电机带动开放式凸轮，由凸轮驱动曲柄围绕枢转旋转摆动，并借助限位开关定位来拨动断路器的开关手柄，实现断路器开关手柄的自动合闸和分闸。但是典型的双电源转换机构需要对限位开关的位置进行精确控制，限位开关大多需要人工不断地调节来保持正确的操作。如果限位开关定位不精确，自动转换开关可能会折断手柄或损坏驱动电机。
[0004]而且，双电源需要避免同时处于合闸状态，因此自动转换开关需要设置机械联锁装置，以在一个电源在合闸状态时，将另一个电源锁定在分闸状态，反之亦然。由此造成结构繁琐，尺寸链长，最终精度很难保证。
[0005]因此需要更经济更可靠结构更简单的自动转换开关，其能够不需要依靠精确的限位开关位置来确定操作位置，也无需附加的机械联锁装置。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是解决现有技术中存在的上述缺陷。
[0007]本发明的一方面是提供一种新型自动转换开关的自动转换操作装置。该自动转换操作装置包括:支撑件；电机，安装在支撑件上；凸轮，由电机枢转驱动，所述凸轮外缘设置有突起；电机限位开关，由所述突起触发，以控制电机的运行状态；第一曲柄和第二曲柄，对称设置在电机两侧，位于凸轮和电机之间，其靠近电机侧的端部可由电机经由凸轮驱动绕各自的旋转轴线旋转，以由此使其远离电机侧的端部摆动；第一和第二开关，相对于电机对称设置在支撑件上，可分别通过第一曲柄和第二曲柄的远离电机侧的端部的摆动进行合闸和分闸；其中，所述第一曲柄和第二曲柄每一个在其靠近电机侧的端部还设置有随动销，凸轮在其侧面上设置有轨道，所述凸轮随着电机的转动带动所述随动销在所述轨道中运动，以分别经由第一曲柄和第二曲柄以互锁方式控制第一和第二开关的合闸、分闸的状态和次序。
[0008]本发明的核心为单轨道或者双轨道的凸轮机构。凸轮可仅在其一个侧面上设置有轨道，也可在两个侧面上都设置有轨道。凸轮仅在一个侧面上设置有轨道时，轨道可以是对称的单条封闭轨道，不对称的单条非封闭轨道，也可以是两条不对称的分开的轨道。两个曲柄的销可在对称的或不对称的单条封闭轨道中运动，或可分别在两条分开的轨道中运动。
[0009]当凸轮仅在一个侧面上设置有对称的单条封闭轨道时，电机无需反向旋转即可经由曲柄实现第一和第二开关的合闸、分闸状态以及次序。
[0010]当凸轮仅在一个侧面上设置有不对称的单条或两条非封闭轨道时，电机需先正转，然后反转，以经由曲柄实现第一和第二开关的多种合闸、分闸状态以及次序。
[0011]凸轮的轨道形状根据操作第一和第二开关的行程、第一和第二曲柄的形状以及第一和第二曲柄的枢转中心和销的位置以及相对于凸轮旋转中心的位置确定。
[0012]所述轨道形状设计为当所述销在轨道中运动时，使得第一曲柄和第二曲柄使第一开关和第二开关不同时合闸。由此可见，凸轮本身的驱动槽为双电源转换开关提供了互锁功能，使得两边的开关不会同时处于合闸位置，因此不需要为互锁功能再单独增加零件。
[0013]所述轨道形状可进一步根据开关的合闸力大小进行优化，具体为所需合闸力大时曲率小，所需合闸力小时曲率大，由此能够充分利用电机所能够提供的功率。
[0014]所述轨道形状可进一步根据开关熔焊时的操作力进行优化，通过其形状、电机功率，开关操作力，以及控制软件的相互配合，在断路器熔焊时给出指示信号，防止发生开关手柄折断或电机损坏等故障。
[0015]所述轨道设计为可实现第一和第二开关的以下合闸、分闸状态和次序:第一开关合闸-第二开关分闸、第一开关分闸-第二开关分闸和第一开关分闸-第二开关合闸的次序，因此可提供明显的双方位置，实现第一开关分闸之后，第二开关再合闸的次序。所述轨道还可设计为实现第一和第二开关的以下合闸或分闸次序:第一开关合闸-第二开关分闸和第一开关分闸-第二开关合闸的次序，因此可实现第一开关分闸和第二开关合闸同时进行。
[0016]本发明的凸轮轨道还可在所述圆弧附近设置有弹性装置，弹性装置可进一步对随动销施加力，以确保经由第一和第二曲柄使第一和第二开关分闸或合闸，避免由于加工公差造成的第一和第二开关没有动作的现象。
[0017]所述轨道设计为可使得在使第一曲柄和第二曲柄到达最大摆动幅值的位置后增加一段圆弧。本发明的凸轮外缘上可设置有突起，所述突起定位为当随动销到达所述圆弧附近时，所述突起触碰电机限位开关。当随动销在该圆弧部分中运动过程中，曲柄到达其最远行程，且保持该最远行程不变，由此可见，只要随动销在该圆弧部分中运动过程期间凸轮的突起触碰限位开关，就可实现曲柄使开关合闸或分闸，因此该凸轮的轨道能够提供一定的超程，降低了电机限位开关的位置精度要求。
[0018]本发明的另一方面是提供一种自动转换开关，包括第一断路器和第二断路器，以及根据上面所述的自动转换操作装置，其中第一和第二开关分别为第一和第二断路器的开关手柄。
[0019]本发明的凸轮的旋转式第一和第二曲柄相对于目前典型的滑动式曲柄，具有更小的间隙及更短的尺寸链。
【附图说明】
[0020]图1是根据本发明的第一实施例的自动转换开关的示意性俯视图；
[0021]图2是根据本发明的第一实施例的自动转换开关的侧视分解立体视图；
[0022]图3是根据本发明的第一实施例的自动转换开关的凸轮的正视图和立体视图，显示出所述凸轮具有对称的单封闭轨道；
[0023]图4是显示图3的凸轮的对称的单封闭轨道的设计原理图；
[0024]图5是显示图3的凸轮的对称的单封闭轨道的优化原理图；
[0025]图6是显示根据本发明的第一实施例的自动转换开关的凸轮在第一和第二开关的不同的分闸、合闸状态下的位置关系图；
[0026]图7是根据本发明的第二实施例的自动转换开关的示意性立体视图；
[0027]图8是根据本发明的第二实施例的自动转换开关的示意性分解立体视图；
[0028]图9是根据本发明的第二实施例的自动转换开关的凸轮正视图，显示出所述凸轮具有两条不对称的非封闭轨道，并且显示出凸轮在第一和第二开关的不同的分闸、合闸状态下的位置关