自动转换开关 【技术领域】
本发明一般地涉及电气开关，以及尤其是涉及自动转开关。
背景技术
许多业务部门使用转接开关自动地在第二层次业务范围内切换电源，例如从公用电源切换至专用第二级电源。要害的负载单位，例如医院、机场雷达塔、高容量数据中心都依靠自动转换开关来提供连续的供电。通常转换开关使用了可被断开或闭合的多个触点。
通常希望转接开关在故障或过流状态期间仍保持闭合。在故障状态中，电能的大量和快速涌入导致各触点之间的吹开力。因此，如果不被锁定在一起，该各触点将干扰上游的保护装置(即电路断路器)并破坏各装置之间的协调。已知的转接开关含有外部机构的“肘杆锁定(toggle)”，以在故障状态中维持该开关闭合。然而，这个外部锁定远离该开关的各触点，并且因此在锁定机构与触点之间的结构中存在一种间隙。这种间隙及轴转矩使得故障状态期间各触点因吹开力而略微分离。当各触点略微分离时，产生了损坏各触点的穿过各触点的电弧。
【发明内容】
一方面，提供了在自动转换开关中锁定各触点的方法。该自动转换开关包含多个极性单元，该极性单元包括多个触点对。该方法包括：在至少一个极性单元内安装内锁定装置并使用内锁定装置单独地锁定至少一个触点对，该内锁定装置安置在该触点对的极性单元内。
另一方面，提供了自动转换开关的极性单元。该极性单元包括：外壳；容纳在该外壳内的负载接线头；以及安装在外壳内的内锁定装置，该内锁定装置在第一位置和第二位置与该负载接线头电联接。该极性单元还包括多个电源接线头，该电源接线头包括安装在外壳内的第一电源接线头和第二电源接线头，其中每个电源接线头彼此间并且与负载接线头电绝缘，而内锁定装置构造成，使负载接线头与第一电源接线头和第二电源接线头中的至少一个电连接。
在另一方面，提供了自动转换开关。该自动转换开关包括多个极性单元，该极性单元包括穿过其的孔，其中外壳单元与对齐的孔相连接。该开关还包括安装在至少一个该单元内的至少一个内锁定装置，该内锁定装置包括穿过其的孔，其中该锁定装置的孔与该单元的各孔对齐。该自动转换开关还包括端壁，其含有与各极性单元的各孔对齐的孔，还包括轴向地安装在该内锁定装置孔和外壳单元孔内的轴。该轴延伸穿过该端壁并包括延伸部分，而飞轮安装在该轴的该延伸部分上。
在另外地方面，自动转换开关的极性单元包括：外壳和安装在外壳内的双联盘和配合凸轮中的至少一个。该配合凸轮具有三叶形状并位于导体组件内。该双联盘包含主动盘及从动盘，其中主动盘包括构造成与至少一个锁定突出部接合的凸轮形表面。
【附图说明】
图1是包括主动盘和从动盘的双联盘的分解透视图；
图2是带有图1所示的双联盘的极性单元的透视图；
图3是包括图2所示的多个极性单元的自动转换开关的透视图；和
图4是包括配合凸轮的极性单元的立体视图。
【具体实施方式】
图1是双联盘10的分解立体视图，双联盘10包括主动盘12和从动盘14，从动盘14包括多个腔16，腔16的尺寸使其能容纳多个弹性件18。主动盘12包括第一定心指形件20，当双联盘10组装好后，该第一定心指形件20被置于第一弹性件24与第二弹性件26之间的第一间隙22内。主动盘12还包括与第一定心指形件相面对的第二定心指形件(未示出)，它被置于第三弹性件28与第四弹性件30之间的第二间隙内(未示出)。
从动盘14还包括多个用以容纳导体34的槽32，导体34具有安装在其上的多个触点36。各槽32经过多个弧形通道38可以连通。导体34包括第一构件40和第二构件42，第二构件42基本上和第一构件40相同并连接于第一构件40。第一构件40包括第一端部分44并且第一构件40基本上在第一平面内从第一端部分44延伸至第一弯部46，然后弧形地延伸至第二弯部48，这之后第一构件40在第一平面内延伸至第二端部分50。
第一构件40连接于第二构件42，使得构件40及42的弧形部分形成基本上圆形的开口51。每个端部44、50具有安装在其上的触点36。主动盘12还包括用于容纳一轴(未图示出)的多边形孔。该孔由多个内壁54确定。在一举例性的实施例中，该多边形孔为六边形孔。内壁54径向地向外延伸到圆柱形表面56，该圆柱形表面56从主动盘12的底部表面(未图示出)纵向延伸形成圆柱体58。从动盘14包括容纳圆柱体58的基本上圆形的孔60。
在组装好的双联盘10的工作期间，轴的旋转把转动力作用在内壁54上导致主动盘12旋转。第一及第二定心指形件20把转动力作用在弹性件18上导致从动盘14和导体34旋转。当导体34上的任何具体的触点36接触到物体时，导体34停止旋转而主动盘12继续旋转，并且根据旋转的方向，或者是第一及第三弹性件24、28被压缩或者是第二及第四弹性件26、30被压缩，导致该具体的触点对该物体的偏置。在举例性实施例中，弹性件18是弹簧。
图2是带有安置在其位置上的双联盘10(图1所示)的极性单元80的立体视图。极性单元80包括：第一电源接线头82，第二电源接线头84，以及电路上与第一负载触点88和第二负载触点90连接的负载接线头86。极性单元80还包括：电路上与第一电源接线头82连接的第一电源触点92和电路上与第二电源接线头84连接的第二电源触点(未图示出)。导体34包括安装在其上的第一触点94、第二触点96、第三触点98以及第四触点100。极性单元80还包括外壳95，外壳95包括：大致邻接第一电源接线头82的第一槽97，大致邻接第二电源接线头84的第二槽99，以及大致邻接负载接线头86的第三槽101。外壳95由非导电材料制成并在电路上与第一电源接线头82、第二电源接线头84以及负载接线头86绝缘。
在极性单元80工作期间，轴(未图示出)穿过孔52(示于图1中)和极性单元80的孔(未图示出)。当该轴旋转至第一位置(未示于图2中)时，双联盘10顺时针旋转，而且第一触点94接触第一电源触点92以轻微滑触运动形成第一触点对，其导致第一触点94和第一电源触点92的表面(未图示)的磨损。几乎与形成第一触点对的同时，第三触点98接触第二负载触点90，以轻微滑触运动形成第二触点对，其导致第三触点98和第二负载触点90的表面(未图示)的磨损。
形成第一和第二触点对之后，从动盘14基本保持静止，但主动盘12继续旋转，使第一及第三弹性件24、28压缩，以单独地将第一及第二触点对锁定在它们的接触位置上。在替换的实施例中，双联盘10包括凸轮形表面102和端板(未示于图2)，该凸轮形表面102通过从与极性单元80的背面104延伸的多个锁定突出部(未图示)的接合来锁定。在凸轮形表面102的下面是凸轮形的弹性件(未图示)，它使得凸轮形表面102被轻微推压，并在该锁定突出部超过凸轮形表面102的凸起的凸轮部分106之后使该凸轮形表面102偏置回到未被压缩位置。在举例性实施例中，该凸轮形弹性件是波形垫圈。通过允许已被加热的气体逸出极性单元80而不增入外来的物质，槽97、99及101可用于故障状况中的过压力释放。
图3是包括多个极性单元80(示于图2中)的自动转换开关120的立体视图。各极性单元80布置成使它们各自的双联盘10的各孔52对齐，而轴(未图示出)从开关120的第一侧面122延伸穿过孔52至开关120的第二侧面124。该轴从第一侧面122延伸至飞轮126，飞轮126通过开关弹性件128偏置至第一位置。
在举例性的实施例中，开关弹性件是弹簧。飞轮126与螺线管130连接，螺线管130由电路上与限位开关132连接的控制器(未图示出)控制。螺线管130包括动铁芯134。第一侧面122包括端板136，端板136在其内侧面(未图示出)包括至少一个锁定突出部。因为每个极性单元80具有一包括至少一个锁定突出部的背面104，而端板136具有连同层叠轴向布置的每个极性单元80的一锁定突出部，所以每个凸轮形表面102都布置成紧靠一具有至少一个锁定突出部的表面。
因此，每个触点对通过内锁定装置被锁定在紧靠近该触点对处。双联盘10在极性单元80的内部并把触点对锁定在一起，因此双联盘10是内锁定装置。因为内锁定装置锁定了触点对，当零件磨损和间隙增大时，该触点对仍保持牢固地接触在一起。
工作中，转接开关120从第一电源接线头82接入电力并把该电力输送至负载接线头86。在正常工作状况下，第一电源触点92与第一触点94接触而形成第一触点对，而第一负载触点88与第三触点98接触而形成第二触点对。利用弹性件18和利用凸轮形表面102与锁定突出部的接合把该触点对锁定在一起。
因此，在短路或过载状况期间，该触点对没有分离并且不可能发生损坏触点的电弧。当控制器检测到来自第一电源接线头82的有效功率低于预设值时，控制器促使螺线管130启动，引起动铁芯134直线地运动，这导致飞轮126抵靠开关弹性件128转动并断开第一电源触点92与第一触点94的触点对，并且几乎同时打开了第一负载触点88与第三触点98的触点对。当飞轮126继续旋转时，第二触点96与第二电源触点接触而形成第三触点对，并且几乎同时第四触点100与第二负载触点90接触而形成第四触点对，并恢复通向负载接线头86的电力。
在形成第三和第四触点对之后，飞轮126继续进一步旋转，并通过压缩弹性件18并使凸轮形表面102与锁定突出部接合将第三和第四触点对锁定在一起。当负载接线头86与第二电源接线头84电连接时，在短路及过流状态期间，由于双盘10是内锁定装置，使各触点受到保护而免于受电弧的损坏。因此，双联盘10是成本上有利的和有效的内锁定装置，它减小了自动转换开关中的间隙量，并且因此减小了损害性电弧，以提供耐用的和可靠的自动转换开关。
图4是包括配合凸轮152的极性单元150的立体视图。配合凸轮152是三叶形的，具有三个顶点154和三个弧形部分156。每个弧形部分156在两个顶点154之间延伸。配合凸轮152在接近一个顶点154处还包括轴容纳部分158。轴容纳部分158包括容纳轴(未图示出)的多边形孔。在举例性实施例中，该多边形孔是六边形孔。
极性单元150包括第一电源接线头160、第二电源接线头162以及负载接线头164。极性单元150还包括由非导电材料制成的外壳166。外壳166在电气上与第一电源接线头160、第二电源接线头162以及负载接线头164间彼此绝缘。极性单元150还包括与第一电源接线头160电连接的第一电源触点168、与负载接线头164电连接的第一负载触点170、与第二电源接线头162电连接的第二电源触点172以及与负载接线头164电连接的第二负载触点174。
触点组件176可滑动地安装在极性单元150内。第一导体178和第二导体180自组件176延伸。第一导体178与第二导体180电连接。第一导体178包括装在其上的第一触点182和第二触点184。第二导体180包括装在其上的第三触点186和第四触点188。外壳166包括：基本上邻接第一电源接线头160的第一槽190，基本上邻接第二电源接线头162的第二槽192，和基本上邻接负载接线头164的第三槽194。触点组件176还包括内表面200，内表面200包括由两个弧形部分204连接的两个平行部分202。
多个极性单元150被组装起来制成实质上类似于开关120(示于图3中)的自动转换开关，不同之处在于极性单元80被极性单元150所取代。在工作中，转接开关从第一电源接线头160接入电力并把该电力传输至负载接线头164。在正常工作状况下，第一电源触点168与第一触点182接触而形成第一触点对，而第一负载触点170与第三触点186接触而形成第二触点对。
通过触点组件176的内表面200与配合凸轮152的顶点154和弧形部分156之间的锁定接合把触点对锁定在一起。因此，在短路或过载状态期间，触点对不会分离并且不产生损害触点的电弧。当控制器检测出输自第一电源接线头160的有效功率低于预设值时，控制器促使螺线管启动，导致动铁芯直线移动，这引起飞轮紧靠开关弹性件旋转。当飞轮旋转时，配合凸轮152反时针方向旋转，并且充分旋转之后，配合凸轮152紧靠负载接线头164远侧的平行部分202旋转，导致组件176运动远离第一电源接线头160，从而断开第一电源触点168与第一触点182的触点对，并且几乎同时打开了第一负载触点170与第三触点186的触点对。
当飞轮继续旋转时，配合凸轮152继续转动，由此使组件176移动到更靠近第二电源接线头162，直至第二触点184接触第二电源触点172而形成第三触点对为止，并且几乎同时第四触点188接触第二负载触点174而形成第四触点对，并恢复通向负载接线头164的电力。形成第三和第四触点对之后，组件176是静止的，但配合凸轮152继续旋转以便为第三和第四触点对进一步提供正向的锁定。当负载接线头164与第二电源接线头162电连接时，在短路或过流状态期间，由于配合凸轮152是内锁定装置，各触点受到保护而免于遭电弧损坏。
因此，配合凸轮152是成本上有利的及有效的内锁定装置，它减小了自动转换开关中的间隙量，并且因此减小了损害性电弧，以提供耐用的和可靠的自动转换开关。
尽管本发明通过各种特定实施例作了描述，但本领域的技术人中将能理解在权利要求书的精神和范围内，本发明可用变型加以实施。
零件清单 标号 零件名称 10 双联盘 12 主动盘 14 从动盘 16 腔 18 弹性件 20 第一定心指形件 22 第一间隙 24 第一弹性件 26 第二弹性件 28 第三弹性件 30 第四弹性件 32 槽 34 导体 36 触点 38 弧形通道 40 导体第一构件 42 导体第二构件 44 第一端部分 46 第一弯部 48 第二弯部 50 第二端部分 51 开口 52 孔 54 孔内壁 56 圆柱形表面 58 圆柱体 60 从动盘孔 80 极性单元 82 第一电源接线头 84 第二电源接线头 86 负载接线头 88 第一负载触点 90 第二负载触点 92 第一电源触点 94 导体第一触点 95 极性单元外壳 96 导体第二触点 97 极性单元第一槽 98 导体第三触点 99 极性单元外壳第二槽 100 导体第四触点 101 极性单元第三槽 102 双联盘凸轮形表面 104 极性单元背面 106 凸轮形表面的上升凸轮部分 120 自动转换开关 122 开关第一侧面 124 开关第二侧面 126 飞轮 128 开关弹性件 130 螺线管 132 限位开关 134 动铁芯 136 端板 150 极性单元 152 配合凸轮 154 顶点 156 弧形部分 158 轴容纳部分 160 极性单元第一电源接线头 162 极性单元第二电源接线头 164 负载接线头 166 极性单元外壳 168 极性单元第一电源触点 170 第一负载触点 172 第一电源触点 174 第二负载触点 176 触点组件 178 第一导体 180 第二导体 182 第一导体第一触点 184 第一导体第二触点 186 第一导体第三触点 188 第一导体第四触点 190 外壳第一槽 192 外壳第二槽 194 外壳第三槽 200 触点组件内表面 202 平行部分 204 弧形部分