专利名称：圆筒型单相直线异步电动机驱动智能化双电源转换开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种圆筒型单相直线异步电动机驱动智能化双电源转换开关。
背景技术：
双电源转换开关应用于常用电源出现故障时备用电源的自动投入，实 现电源不间断供应，智能化解决了对电源失电压、欠电压、过电压等供电电源参数的自动检 测、分析和向备用电源切换。目前的双电源转换开关，是依靠旋转电机或电磁铁带一个传动 机构，作为其触头接通和分断的驱动动力。由于机构复杂，受机械结构制约严重，反映速度 难以提高，并且容易出现传动受阻，受电磁引力限制，行程有限等问题。使这类双电源转换 开关的可靠性、即时切换等关键问题不能完全适应高端应用场合，特别是在电源端使用时， 在解决无间断运行方面存在许多困难，无法满足使用需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种简捷、合理，驱动运行时机械接触少的圆筒型 单相直线异步电动机驱动智能化双电源转换开关。本发明的技术方案为一种圆筒型单 相直线异步电动机驱动智能化双电源转换开关，由圆筒型单相直线异步电动机初级、圆筒 型单相直线异步电动机杆状次级、上触头机构和操作柄、下触头机构和操作柄、电机底座组 成。圆筒型单相直线异步电动机初级为圆筒形结构，安装在底座上，杆状次级装在电动机 初级的圆筒内，可以沿轴向运动，杆状次级的端部设有简单的机械构件，通过一个光滑圆柱 体，分别与操作柄上的滑道配合连接，触头机构带有进线接线端，出线接线端，触头机构内 部安装有一组动、静合金触头，一套弹簧连杆压紧机构，动触头连杆连接全部动合金触头， 操作柄的执行部分通过固定转轴装在触头机构内部，操作柄的执行部分通过弹簧连接弹簧 连杆压紧机构，第二触头机构与第一触头机构的构成完全一致，它们按出线端相对的方式 安装在同一底盘上，两组出线接线端通过导体将各极对应连在一起，组成为一组引出接线 端，所有器件安装在一个柜体中。本发明在应用智能化技术的同时，利用直线电机可以高速直线运动的特点，全面 采用了高性能的圆筒型单相直线异步电动机做动力，驱动双电源转换开关的触头机构，使 两个触头机构一个接通动作，一个分断动作，实现对供电电源的选择切换、瞬时切换和无间 断切换。这种驱动方式的双电源转换开关，利用电能直接转换为推、拉力，使机构简单，动作 受机械结构、摩擦力影响微小，切换速度极大提高，整体反应时间可以小于一毫秒，实现无 间断切换。同时摆脱了传动机构的受阻，电磁引力推动行程有限等问题，可靠性极大提高， 能够适应保安级以上负荷的供电的要求。由于直线电机的杆状次级可以任意长，行程不受 限制，使电动操作机构远离带电体，对于高电压电源切换安全性好，具有明显的优越性。本 发明整个构成由智能控制器、触头机构及操作柄、圆筒型单相直线异步电动机、电动机杆状 次级及配套的推、拉机构组成。本发明采用圆筒型单相直线异电动机初级提供双电源开关的切换操作动力，这种 电机专门为双电源开关、断路器的电动操作而设计，属于专用电机，具有良好的性能，瞬时 作用力达到1000牛顿。圆筒型单相直线异步电动机初级为圆筒形结构，杆状次级装在其中 心孔中，在电动状态下，杆状次级可以轴向运动，通过端部装配施力构件，直接在触头机构 的操作柄上施加推、拉力。
本发明的技术效果1、直接利用直线电机的直线运动特点，通过电能直接产生直线电推力，使设计结 构更为简捷、合理，驱动运行时机械接触少，传动零部件几乎无磨损，无机械损耗。从而提高 了可靠性。2、利用直线电机可以高速直线运动的特点，实现从常用电源向备用电源的高速切 换和无间断切换。3，节省了复杂的机械传动过程和器件，节约了制造成本，4、直线电机成本低廉、具有很高的性价比，利于普及推广应用，是这类开关电器的 换代产品。5、独特的触头分合方式，可以手动、自动并用，可靠的连锁确保不会出现任何误操作。6、直线电机动作行程长、连续施力拖动触头机构，可以与带电体有足够的安全距 离，对于高压、带负荷切换时优点显著。7、可靠的零位置位方式，提供安全的检修、消防模式。8、电磁辐射小，环保效果好。9、设计规格、性能符合国家有关标准及IEC标准。
图1为圆筒型单相直线异步电动机驱动智能化双电源转换开关采用分设第一触 头机构5和第二触头机构7，杆状次级2两个端部施力的构成形式的整体视图。图2为图1的右视图。图3为图1中圆筒型单相直线异步电动机的整体视图。图4、图5为杆状次级端部及装设的光滑圆柱体的视图。图6为圆筒型单相直线异步电动机驱动智能化双电源转换开关采用设有两组动、 静触头的组合触头机构22，杆状次级2 —个端部施力的构成形式的整体视图。图7为图6的右视图。图8为圆筒型单相直线异步电动机驱动智能化双电源转换开关采用设有两组动、 静触头的组合触头机构22，杆状次级2通过端部连板15施力的构成形式的整体视图。图9为图8的右视图。图10为图8中杆状次级端部连板和装设的光滑圆柱体的视图。图11为图10的右视图。
具体实施例方式如图1所示，本发明为一种圆筒型单相直线异步电动机驱动智能化双电源转换开 关，由圆筒型单相直线异步电动机初级1、圆筒型单相直线异步电动机杆状次级2，上第一 触头机构5和上操作柄4、下第二触头机构7和下操作柄8、电机底座9组成。如图3所示 的圆筒型单相直线异步电动机初级1为圆筒形结构，杆状次级2装在电动机初级1的圆筒 内，可以沿轴向运动，电机整体安装在柱形底座9上，杆状次级2的端部如图4、图5所示，设 有光滑圆柱体16，杆状次级2两端部分别与上操作柄4、下操作柄8的滑道配合连接，第一触头机构5带有第一进线接线端10，第二触头机构7带有第二进线接线端11，第一触头机构5内部安装有一组动、静合金触头，一套弹簧连杆压紧机构，动触头连杆19连接全部动合 金触头，上操作柄4的执行部分通过固定转轴装在第一触头机构5内部，上操作柄4的执行 部分通过弹簧连接弹簧连杆压紧机构，第二触头机构7与第一触头机构5的构成完全一致， 它们按出线端相对的方式安装在同一底盘上，两组出线接线端通过导体将各极对应连在一 起，组成为一组引出接线端12，所有器件安装在一个柜体6中。实施例1在本发明的三种结构形式中，圆筒型单相直线异步电动机驱动智能化双电源转换 开关，如图1、图2所示，为采用分设第一触头机构5和第二触头机构7，杆状次级2两个端 部施力的一种构成形式，圆筒型单相直线异步电动机的初级安装在柱形底座9上，杆状次 级2的两个端部均设有光滑圆柱体16，分别装配在上操作柄4和下操作柄8的滑道中，带动 上操作柄4和下操作柄8转动，操作柄的执行部分拉动弹簧连杆压紧机构使全部动合金触 头动作，由于第一触头机构5与第二触头机构7按出线接线端相对的方向安装，操作动作方 向互为相反，杆状次级2向一个方向运动，只能使两个触头机构一个动作接通、一个动作分 断。第一触头机构5和第二触头机构7都设有动触头连杆19，从而限定各自的所有动触头 一起动作，触头连杆19的一端垂直引出一个金属短杆17，通过轴18分别连接机械互锁连杆 13的两端，如果第一触头机构5处于闭合位置，通过机械互锁连杆13可以将第二触头机构 7锁定在断开位置，第一触头机构5处于断开位置，机械互锁连杆13不锁定第二触头机构 7，第二触头机构7通过互锁连杆13对第一触头机构5的互锁作用与上述相同，通过手动操 作可以使两个触头机构同时于分断状态，但不能同处于接通状态。实施例2圆筒型单相直线异步电动机驱动智能化双电源转换开关，采用两组触头机构组合 为一体，如图6、图7所示，为采用设有两组动、静触头的组合触头机构22，杆状次级2 —个 端部施力的一种构成形式，圆筒型单相直线异步电动机初级采用方形底座14固定，杆状次 级2的一个端部3设有光滑圆柱体16，装配在操作柄23的滑道中，杆状次级2带动操作柄 23动作，组合触头机构22内装有两组动、静合金触头，设有弹簧连杆压紧机构20，方形轴21 外端连接操作柄23，内段连接弹簧连杆压紧机构20，操作柄23以方形轴21为转动轴，杆状 次级2通过操作柄23使方形轴21转动，驱动弹簧连杆压紧机构20使两组动合金触头联合 动作，动作闭合或分断的方向互为相反，分别居于不同的稳定位置，如果连接进线接线端10 的一组接通、则连接进线接线端11的一组分断，或反之，操作柄23手动操作可以使组合触 头机构22的两组动合金触头同时于分断状态，但不能同处于接通状态。组合触头机构22 的两组出线端通过导体将各极对应连接，组成为一组引出接线端12。实施例3圆筒型单相直线异步电动机驱动智能化双电源转换开关，如图8、图9所示，为采 用设有两组动、静触头的组合触头机构22，杆状次级2通过端部连板15施力的一种构成形 式，圆筒型单相直线异步电动机初级采用方形底座14固定，杆状次级2与端部连板15连 接，如图10、图11所示，端部连板15中部装有一个光滑圆柱体16，与操作柄24通过滑道配 合连接，杆状次级2通过端部连板15的光滑圆柱体16带动操作柄24动作。组合触头机构 22内装有两组动、静合金触头，设有弹簧连杆压紧机构20，方形轴21外端连接操作柄24，内段连接弹簧连杆压紧机构20，操作柄24以方形轴21为转动轴，杆状次级2通过端部连板 15、操作柄24、方形轴21驱动弹簧连杆压紧机构20使两组动合金触头联合动作，动作闭合 或分断的方向互为相反，分别居于不同的稳定位置，如果连接进线接线端10的一组接通、 连接进线接线端11的一组分断，或反之，操作柄24手动操作可以使组合触头机构22的两 组动合金触头同时于分断状态，但不能同处于接通状态，组合触头机构22的两组出线端通 过导体将各极对应连接，组成为一组引出接线端12。整体结构本发明整体安装在一个柜体内，对于使用和安装简单方便。智能控制 器安装在前 面板上，便于操作，接线端子的排布为用户配线留有充分的空间。有两组电源进线接线端， 第一进线接线端10和第二进线接线端11，分别连接常用电源和备用电源，一组配出线接线 端12连接用户负载。对于采用分设触头机构5和触头机构7的构成形式，两个触头机构有 独立的进线接线端和独立的配出接线端，配出接线端通过导体按极并联连接，形成一个共 同的配出线接线端12。对于采用组合触头机构22的构成形式，触头机构本身有两组电源进 线接线端和一组按极并联引出的配出线接线端12。内部布局以圆筒型单相直线异电动机为中心展开，如图3所示，圆筒型单相直线 异步电动机初级1为圆筒形结构，杆状次级2装在电动机初级1的圆筒内，可以沿轴向运 动，杆状次级2端部连接简单的机械构件，通过向操作柄施力，驱动触头机构中的动合金触 头动作。直线电机安装在四根柱形底座9上或安装在方形底座14上，部件的特点杆状次级2端部装配的施力构件的形式和特点，如图4、图5、图10、图11所示，它 们都有一个光滑的圆柱体部件16，该圆柱体置于操作柄中间开设的滑道中，当直线电机接 通电源后，圆柱体随杆状次级运动，它在滑道中滑动的同时，扳动操作柄动作一个角度。操作柄结构特点及传动形式，如图2、图7、图9中所示的操作柄4、8、23、24都可电 动、手动两用操作，都有一个在柄体中间开设的滑道，用于与光滑圆柱体16滑动配合受力。 操作柄的可操作部分采用绝缘材料制作，在检修和非常状态下，手动操作可以实现两个触 头机构5和7、组合触头机构22中的两组合金触头同处于分断状态。本发明中触头机构的特点是动、静触头间的压紧力不依靠操作柄的驱动力，完全 由弹簧连杆机构压紧。在操作柄上施加较小的力就能够实现触点接通或分断。触头机构 依靠可靠的机械互锁机构，保证了分别连接电源和备用电源的两组合金触点不能同时闭 合。对于如图1所示的采用分设第一触头机构5和第二触头机构7的构成形式中，触头机 构各为一个独立单元，各自的操作柄可以分别手动操作，也可以电动联合操作，如图6、图8 所示，采用设有两组动、静触头的组合触头机构22的构成形式，两组动、静触头分为两个区 域，居于一个整体结构中，成为一个两通道的组合触头机构22，一个公用的操作柄，通过一 个方形轴21驱动弹簧连杆压紧机构20使两组动合金触头只能一组向闭合动作，另一组向 分断动作，手动操作可以使两组动触头分全部处于分断状态，两组动触头有独立的弹簧压 紧和弹开装置与弹簧连杆压紧机构20联动。工作原理圆筒型单相直线异步电动机驱动智能化双电源转换开关的智能控制器检测到电 源参数变化或事故出现，向直线电机发出驱动方向指令，直线电机按着指令驱动次级轴向动作，扳动操作柄动作一个角度，使接常用电源的一组动触头向分断方向动作；接备用电源 的一组动触头向接通方向动作，既切断常用电源，接通备用电源，从而实现从常用电源向备 用电源接的转换，当主电源恢复后，还可以切换回原主电源供电状态。对于市电-市电、市电_发电机、市电_蓄电电源几类供备电方案，可以由智能控 制器设定不同的切换时间和顺序，同时给出状态信号。设有机械互锁装置，可以使两个触头 机构不能同时接通，保证了任何状态下的单一电源供电，同时可以有效防止错误操作造成 供电事故。圆筒型单相直线异步电动机驱动智能化双电源转换开关的功能和动作由数字式 智能控制器设定和分配，通过对智能控制器的设定，即可以完成自投自复，自投不自复，启 动和停止发电机，延时动作、远程遥控、监视，图表式显示等功能，由于智能控制器的分析处 理功能，对于电网参数变化可以进行全面的监视、处理。发出切换和动作方向指令，确定直 线异步电动机的动作方向。并对切换结果进行显示和输出、管理。对于市电-市电、市电-发 电机、市电-蓄电电源几类供备电方案，可以由智能控制器设定不同的切换时间和顺序，同 时给出状态信号。性能特点圆筒型单相直线异步电动机驱动智能化双电源转换开关采用的直线电机的结构和运动特点是可以高速直线运动，安装简便，电能直接转换为推、拉力，使机构简单，动作受 机械结构、摩擦力影响微小，切换速度极大提高，用圆筒型单相直线异步电动机做动力，驱 动双电源转换开关的触头机构，可以实现对供电电源的选择切换、瞬时切换和无间断切换。
权利要求
一种圆筒型单相直线异步电动机驱动智能化双电源转换开关，其特征是由圆筒型单相直线异步电动机初级(1)、圆筒型单相直线异步电动机杆状次级(2)、上第一触头机构(5)和上操作柄(4)、下第二触头机构(7)和下操作柄(8)、电机底座(9)组成。圆筒型单相直线异步电动机初级(1)为圆筒形结构，安装在底座(9)上，杆状次级(2)装在电动机初级(1)的圆筒内，可以沿轴向运动，杆状次级(2)的端部设有光滑圆柱体(16)，杆状次级(2)两个端部分别与上操作柄(4)、下操作柄(8)的滑道配合连接，第一触头机构(5)带有第一进线接线端(10)，第二触头机构(7)带有第二进线接线端(11)，第一触头机构(5)内部安装有一组动、静合金触头，一套弹簧连杆压紧机构，动触头连杆(19)连接全部动合金触头，上操作柄(4)的执行部分通过固定转轴装在第一触头机构(5)内部，上操作柄(4)的执行部分通过弹簧连接弹簧连杆压紧机构，第二触头机构(7)与第一触头机构(5)的构成完全一致，它们按出线端相对的方式安装在同一底盘上，两组出线接线端通过导体将各极对应连在一起，组成为一组引出接线端(12)，所有器件安装在一个柜体(6)中。
2.根据权利要求1所述的一种圆筒型单相直线异步电动机驱动智能化双电源转换开 关，其特征是采用分设第一触头机构(5)和第二触头机构(7)，杆状次级(2)两个端部施 力的一种构成形式，圆筒型单相直线异步电动机的初级采用柱形底座(9)固定，杆状次级(2)的两个对称端部(3)均设有光滑圆柱体(16)，分别装配在上操作柄(4)和下操作柄(8) 的滑道中，杆状次级(2)的两个端部通过光滑圆柱体(16)带动上操作柄(4)和下操作柄 (8)转动，上操作柄(4)的执行部分拉动弹簧连杆压紧机构使全部动合金触头动作，第二触 头机构(7)与第一触头机构(5)按出线端相对的方式安装，杆状次级(2)使第一触头机构 (5)、第二触头机构(7) —个接通，一个分断，第一触头机构(5)和第二触头机构(7)的动触 头连杆(19)在一端垂直引出一个金属短杆(17)，金属短杆(17)通过轴(18)分别连接机械 互锁连杆(13)的两端，第一触头机构(5)处于闭合位置，通过机械互锁连杆(13)，将第二触 头机构(7)锁定在断开位置，第一触头机构(5)处于断开位置，机械互锁连杆(13)不锁定 第二触头机构(7)，互锁连杆(13)对第二触头机构(7)和第一触头机构(5)的互锁作用相 同，两个触头机构的两组出线接线端通过导体将各极对应连在一起，组成为一组引出接线 端(12)。
3.根据权利要求1所述的一种圆筒型单相直线异步电动机驱动智能化双电源转换开 关，其特征是采用设有两组动、静触头的组合触头机构(22)，杆状次级(2) —个端部施力 的一种构成形式，圆筒型单相直线异步电动机初级采用方形底座(14)固定，杆状次级(2) 的一个端部(3)设有光滑圆柱体(16)，装配在操作柄(23)的滑道中，杆状次级(2)通过 光滑圆柱体(16)带动操作柄(23)动作，组合触头机构(22)内装有两组动、静合金触头， 设有弹簧连杆压紧机构(20)，方形轴(21)外端连接操作柄(23)，内段连接弹簧连杆压紧 机构(20)，操作柄(23)以方形轴(21)为转动轴，杆状次级(2)通过操作柄(23)、方形轴 (21)驱动弹簧连杆压紧机构(20)使两组动合金触头联动，分别居于不同的稳定位置，即连 接第一进线接线端(10)的一组接通、连接第二进线接线端(11)的一组分断，或反之，操作 柄(23)手动操作可以使触头机构(22)的两组动合金触头同时于分断状态，但不能同处于 接通状态，组合触头机构(22)的两组出线端通过导体将各极对应连接，组成为一组引出接 线端(12)。
4.根据权利要求1所述的一种圆筒型单相直线异步电动机驱动智能化双电源转换开关，其特征是采用设有两组动、静触头的组合触头机构(22)，杆状次级(2)通过端部连板 (15)施力的一种构成形式，圆筒型单相直线异步电动机初级采用方形底座(14)固定，杆状 次级(2)与端部连板(15)连接，端部连板(15)中部装有一个光滑圆柱体(16)，与操作柄 (24)通过滑道配合连接，杆状次级(2)通过光滑圆柱体(16)带动操作柄(24)动作，组合 触头机构(22)内装有两组动、静合金触头，设置弹簧连杆压紧机构(20)，方形轴(21)外端 连接操作柄(24)，内段连接弹簧连杆压紧机构(20)，操作柄(24)以方形轴(21)为转动轴，杆状次级(2)通过端部连板(15)、操作柄(24)、方形轴(21)驱动弹簧连杆压紧机构(20) 使两组动合金触头联动，分别居于不同的稳定位置，即连接第一进线接线端(10)的一组接 通、连接第二进线接线端(11)的一组分断，或反之，操作柄(24)手动操作可以使触头机构 (22)的两组动合金触头同时于分断状态，但不能同处于接通状态，组合触头机构(22)的两 组出线端通过导体将各极对应连接，组成为一组引出接线端(12)。
全文摘要
本发明提供一种简捷、驱动运行时机械接触少的圆筒型单相直线异步电动机驱动智能化双电源转换开关。由圆筒型单相直线异步电动机初级、杆状次级、触头机构和操作柄组成。利用直线电机可以高速直线运动的特点，采用了高性能的圆筒型单相直线异步电动机做动力，驱动双电源转换开关的触头机构，实现对供电电源的选择切换、瞬时切换。这种驱动方式利用电能直接转换为推、拉力，使机构简单，动作受机械结构、摩擦力影响微小，切换速度极大提高，同时摆脱了传动机构的受阻，电磁引力推动行程有限等问题，可靠性极大提高。由于直线电机的杆状次级可以任意长，行程不受限制，使电动操作机构远离带电体，对于高电压电源切换安全性好。
文档编号H02J9/06GK101826751SQ20091007313
公开日2010年9月8日 申请日期2009年11月4日 优先权日2009年11月4日
发明者朱陶生, 李耀生, 杨天夫, 许泽生, 高显功 申请人:哈尔滨泰富实业有限公司