CN106663562B - 自动转换开关 - Google Patents

Abstract

一种用于自动转换开关的系统和方法，其包括固定的触头(26)、与第一可移动触头(25)连通地且可操作地连接的第一摆动杆(16)、与第二可移动触头(27)连通地且可操作地连接的第二摆动杆(18)、连通地且可操作地连接到第一和第二摆动杆(16、18)的连杆(12)、引导板(20)和永磁致动器(2)，永磁致动器包括第一端部和第二端部，永磁致动器经由第三摆动杆(8)连通地且可操作地连接到连杆(12)，其中，第一端部独立于第二端部被通电。自动转换开关可操作以至少基于施加到永磁致动器的第一端部或第二端部的永磁力来定位引导板(20)。

Description

自动转换开关

技术领域

本申请涉及一种包括永磁致动器的自动转换开关(ATS)操作机构。

背景技术

许多自动转换开关利用电磁阀或电机操作机构来执行打开和闭合操作。电磁阀或电机操作机构可包含复杂的结构。例如，操作机构可包括专用的锁定和跳脱部件以保持打开和闭合状态。由于所需的部件的数量和制造精度，传统的自动转换开关易于降低可靠性和一致性。

永磁操作机构已经应用于中压真空断路器中。现有的自动转换开关利用两个永磁操作机构来分别操作两个可移动触头子系统。但是，这些开关可能误操作。

发明内容

各种实施例提供了一种用于自动转换开关的系统和方法，自动转换开关包括固定的触头、连通地且可操作地连接至第一可移动触头的第一摆动杆、连通地且可操作地连接至第二可移动触头的第二摆动杆、连通地且可操作地连接至第一和第二摆动杆的连杆、引导板以及永磁致动器。永磁致动器包括第一端部和第二端部，该第一端部和第二端部经由第三摆动杆连通地且可操作地连接到连杆。第一端部独立于第二端部被通电。自动转换开关可操作以至少基于施加到永磁致动器的第一端部或第二端部的永磁力来定位引导板。在各种实施例中，永磁致动器可以是双稳态或单稳态类型。

在特定实施例中，自动转换开关被配置为置于中性状态、第一非中性状态和第二非中性状态中的任一种状态。当自动转换开关处于中性状态时，第一可移动触头和第二可移动触头可远离固定的触头定位。在特定实施例中，当自动转换开关处于中性状态时，第一可移动触头和第二可移动触头能够以预确定旋转角度远离固定的触头定位。在另一实施例中，当自动转换开关处于第一非中性状态时，第一可移动触头与固定的触头连通，且第二可移动触头远离固定的触头定位。在又一个实施例中，当自动转换开关处于第二非中性状态时，第一可移动触头远离固定的触头定位，且第二可移动触头与固定的触头连通。

永磁致动器可操作以将自动转换开关的状态从第一非中性状态改变为第二非中性状态。在另一实施例中，永磁致动器可操作以将自动转换开关的状态经由中性状态从第一非中性状态改变为第二非中性状态。例如在维修期间，第一可移动触头和第二可移动触头中的至少一个远离固定的触头定位。永磁致动器施加永磁保持力。

本文所述的自动转换开关的各种实施例可以导致改进的可靠性和延长的寿命。此外，在各种实施例中，可减少制造自动转换开关中所需的总体复杂性和精度。

当结合附图时，从下面的详细描述，这些和其它特征连同其操作的组织和方式将变得显而易见。

附图说明

图1是根据示例性实施例的自动转换开关的立体图。

图2是图1的自动转换开关的立体图，其中移除了触头和灭弧部件。

图3A是图1的自动转换开关的永磁致动器的侧剖视图，其中连杆处于中性位置。

图3B是图1的自动转换开关的两极触头系统的侧剖视图，其中第一和第二可移动触头子系统处于中性位置。

图4A是图1的自动转换开关的永磁致动器的侧剖视图，其中连杆处于第一非中性状态。

图4B是图1的自动转换开关的两极触头系统的侧剖视图，其中第一可移动触头子系统处于闭合位置。

图5A是图1的自动转换开关的永磁致动器的侧剖视图，其中连杆处于第二非中性状态。

图5B是图1的自动转换开关的两极触头系统的侧剖视图，其中第二可移动触头子系统处于闭合位置。

具体实施方式

大体上参照附图，本文公开的各种实施例涉及具有永磁致动器的自动转换开关(“ATS”)。永磁致动器可作为双向独立运动驱动器操作。永磁致动器的每个端部可以被分别通电并且独立地移动，而两端部的两个状态由永磁力保持。永磁致动器操作传动部件以将可移动触头子系统打开或闭合到固定的触头子系统上。传动部件通过永磁致动器的操作将所选择的可移动触头子系统移动到打开或闭合的位置中。可移动触头子系统使用从永磁致动器产生的力保持就位，而不依赖于传统的机械锁定和跳脱装置。自动转换开关还包括机械互锁。

参照图1，示出了根据示例性实施例的自动转换开关的结构图。存在至少两极触头系统24，其包含至少两极可移动触头子系统的两个源(source)(本文称为源A可移动触头子系统25和源B可移动触头子系统27)、对应固定的触头子系统26、保护壳28和灭弧系统29，所述对应固定的触头子系统、所述保护壳和所述灭弧系统组装在第一源可移动触头子系统25和第二源可移动触头子系统27(例如源A和源B)之间。操作机构在左侧或右侧上通过底板1与触头系统24固定。源A可移动触头子系统25耦接到第一旋转方轴15并与第一旋转方轴一起旋转。源B可移动触头子系统27耦接到方轴17并与方轴一起旋转。旋转方轴15、17通过孔连接到底板1。第一旋转方轴15耦接到第一摆动杆16并与第一摆动杆一起旋转，且第二旋转方形轴17耦接到第二摆动杆18并与第二摆动杆一起旋转。在第一摆动杆16和第二摆动杆18中的每一个中存在槽。槽轴向交错并布置。两个槽形成对应于底板1中的“V”形槽的“V”形。由套筒14包覆的销13穿过两个“V”形槽并连接到连杆12。销13分别推动第一摆动杆16和第二摆动杆18，摆动杆中的每个相应地沿第一摆动杆16和第二摆动杆18的槽分别旋转。

永磁致动器2固定到第一支架3。第一支架3固定到底板1。永磁致动器2的一个端部经由销4与连杆5连接。连杆5经由销7连接到第三摆动杆8。第三摆动杆8和第四摆动杆10耦接到第三旋转方轴9并与第三旋转方轴一起旋转。第三旋转方轴9的一个端部通过支承孔连接到底板1。第三旋转方轴9的另一个端部通过支承孔连接至第二支架6。第二支架6固定至底板1。第三摆动杆8和第四摆动杆10轴向地和竖直地交错。第四摆动杆10经由销11还连接到连杆12。永磁致动器2的另一个端部与连杆23固定。连杆23焊接至连杆22，且连杆22与引导板20上的槽经由销21连接。这种布置允许引导板20通过永磁致动器2可操作地旋转。引导板20经由销19连接到底板1。

参照图2，示出了图1的自动转换开关的立体图，其中移除了触头和灭弧部件。被套筒14包覆的销13穿过底板1中的“V”形槽以及第一摆动杆16和第二摆动杆18的槽并连接到连杆12。永磁致动器2的另一个端部经由引导板20(未示出)为销13选择底板1中的“V”形的两个腿中的一个，以使沿着操作。销13推动第一摆动杆16和第二摆动杆18，摆动杆中的每个沿第一摆动杆16和第二摆动杆18的槽分别旋转。旋转方轴15和17分别固定到第一摆动杆16和第二摆动杆18，并且与相应的摆动杆一起旋转。

如图3A、3B、4A、4B、5A和5B中所示，ATS可以被配置为中性状态、第一非中性状态和第二非中性状态中的一种。在中性状态下，源A可移动触头子系统25和源B可移动触头子系统27都处于打开位置(即不与固定的触头子系统26接触)。双极触头系统包括至少两个可移动触头子系统24，可移动触头子系统包含至少两极可移动触头子系统25、27的两个源、固定的触头子系统26、保护壳28和灭弧系统29，所述固定的触头子系统、所述保护壳和所述灭弧系统组装在源A可移动触头子系统25和源B可移动触头子系统27之间。源A可移动触头子系统25固定到旋转方轴15。源A可移动触头子系统25与旋转方轴15一起旋转，并将固定的触头子系统26耦接到源A输入。源B可移动触头子系统27固定到旋转方轴17。源B可移动触头子系统27与旋转方轴17一起旋转，并将固定的触头子系统26耦接到源B输入。

图3A是图1的自动转换开关的永磁致动器2的侧剖视图，其中连杆12和销13处于中性状态，在底板1中的“V”形槽的底部处。图3B是图1的自动转换开关的两极触头系统的侧剖视图，其中第一可移动触头子系统25和第二可移动触头子系统27处于中性状态，且固定的触头子系统26即不耦接到源A可移动触头子系统25、也不耦接到源B可移动触头子系统27。永磁致动器2利用左永磁保持力牵拉连杆5，以将第三摆动杆8沿第三旋转方轴9在顺时针方向上旋转到预确定角度。这使得第四摆动杆10沿第三旋转方轴9在顺时针方向上旋转到预确定角度，使得第四摆动杆10的位置于是保持在预确定角度。第四摆动杆10向下牵拉连杆12，使得销13和套筒14沿着底板1中的“V”形槽移动到底部，保持可移动触头子系统25、27处于打开中性位置并通过永磁力或通过永磁致动器2的激活状态来保持就位。永磁致动器2的右端部保持静止。第一摆动杆16和第二摆动杆18都停留在对应于旋转方形轴15、17旋转到的预确定角度的位置，从而将可移动触头子系统25、27置于距固定的触头子系统26的一距离处。该距离例如可以是对应于距固定的触头子系统26的最大角度的距离。

图4A是图1的自动转换开关的永磁致动器的侧剖视图，其中连杆12处于第一非中性状态。参照图4B，示出了图1的自动转换开关的两极触头系统的侧剖视图，其中第一可移动触头子系统处于闭合位置。永磁致动器2的左端部利用左永磁保持力推动连杆5，使得第三摆动杆8沿第三旋转方轴9在逆时针方向上旋转到预确定角度。这使得第四摆动杆10沿第三旋转方轴9在逆时针方向上旋转到预确定角度。然后，第四摆动杆10的位置被保持在预确定角度。第四摆动杆10向上推动连杆12，使得销13和套筒14沿着底板1中的“V”形槽的左侧和第二摆动杆18的槽移动至顶侧，并保持连杆12的位置。永磁致动器2的右端部在此过程中保持静止，将引导板20留在第一位置中以引导销13和套筒14沿着底板1中的“V”形槽的左侧的运动。第二摆动杆18保持静止，并且第一摆动杆16随着第一旋转方轴15旋转预确定角度而由销13和套筒14向上推动，使得源A可移动触头子系统25与固定的触头子系统26接触，将源A耦接到固定的触头子系统26，而源B可移动触头子系统27保持打开。

参照图5A，示出了图1的自动转换开关的永磁致动器2的侧剖视图，其中连杆12处于第二非中性状态。参照图5B，示出了图1的自动转换开关的两极触头系统的侧剖视图，其中第二可移动触头子系统处于闭合位置。从中性状态，销13位于底板中“V”形槽的底部处，永磁致动器2的右端部首先被通电，并利用永磁力将连杆22、23向前推动以旋转引导板20沿着销19到预确定位置，使得底板1中的“V”形槽的左侧被阻挡，并且底板1中的“V”形槽的右侧是打开的。永磁致动器2的左端部利用左永磁保持力推动连杆5，以将第三摆动杆8沿第三旋转方轴9在逆时针方向上旋转预确定角度，使得第四摆动杆10沿第三旋转方轴9在逆时针方向上旋转预确定角度。然后，第四摆动杆10的位置被保持在预确定角度。第四摆动杆10向上推动连杆12，使得销13和套筒14沿着底板1中的“V”形槽的右侧和第一摆动杆16的槽移动至顶侧，并保持连杆12的定位。第一摆动杆16保持静止，并且第二摆动杆18被销13和套筒14向上推动，使得第二旋转方轴17旋转到预确定角度，使得源B可移动触头子系统27与固定的触头子系统26接触，将源B耦接到固定的触头子系统26，并且源A可移动触头子系统25保持在预确定角度，使得源A可移动触头子系统远离固定的触头子系统26定位、处于打开位置。

在一个实施例中，ATS可从图4A和4B中所示的配置转变成图5A和5B中所示的配置，或反之亦然。在一个实施例中，源A可移动触头子系统25可处于与固定的触头子系统26的接触位置，并且源B可移动触头子系统27可处于打开位置。为了切换配置，源A可移动触头子系统25应首先打开到中性位置。源B可移动触头子系统27然后可从中性位置闭合，使得源B可移动触头子系统27与固定的触头子系统26接触，并且反之亦然。在另一实施例中，源A可移动触头子系统25和源B可移动触头子系统27可处于中性位置。在这种情况下，在源B可移动触头子系统27闭合之前，永磁致动器2的右侧应首先通电，利用永磁力向前推动连杆22、23，以沿销19旋转引导板20使得底板1中的“V”形槽的左侧被阻挡，并且底板1中的“V”形槽的右侧是打开的。在另一个实施例中，源A可移动触头子系统25和源B可移动触头子系统27再次处于中性位置。在这种情况下，在源A可移动触头子系统25闭合之前，永磁致动器2的右侧应首先通电，并且利用永磁力向后推动连杆22、23，以沿销19旋转引导板20，使得底板1中的“V”形槽的右侧被阻挡，并且底板1中的“V”形槽的左侧是打开的。

如本文所使用的术语“耦接”，“连接”等表示两个构件直接或间接地彼此接合。这种接合可以是静止的(例如永久的)或可移动的(例如可移除的或可释放的)。这种接合可以利用两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此一体地形成为单个整体来实现，或者利用两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此附接来实现。

本文中对元件的位置(例如，“顶”，“底部”，“右”，“左”等)的引用仅用于描述图中各种元件的定向。应当注意，各种元件的定向可以根据其他示例性实施例而不同，并且这样的变化旨在被本发明涵盖。

重要的是注意，各种示例性实施例的构造和布置仅是说明性的。尽管在本发明中仅详细描述了几个实施例，但是阅读本发明的本领域技术人员将容易地理解，除非特别指出，否则许多变型是可能的(例如各种元件的尺寸、结构、形状和比例的变化、参数值、安装布置、材料的使用、定向等)，而不会实质上背离本文所描述的主题的新颖教导和优点。例如，示出为整体形成的元件可以由多个零件或元件构成，元件的位置可以颠倒或以其他方式改变，并且离散元件或位置的性质或数量可以改变或变化。除非具体指出，否则任何过程或方法步骤的顺序或序列可根据替代实施例而变化或重新排序。在不脱离本发明的范围的情况下，还可以对各种示例性实施例的设计、操作条件和布置进行其它替换、修改、改变和省略。

Claims (18)

1.一种自动转换开关，其包括：

固定的触头；

连通地且可操作地连接到第一可移动触头的第一摆动杆；

连通地且可操作地连接到第二可移动触头的第二摆动杆；

连通地且可操作地连接到所述第一摆动杆和所述第二摆动杆的连杆；

引导板；以及

包括第一端部和第二端部的永磁致动器，并且所述永磁致动器经由第三摆动杆连通地且可操作地连接到所述连杆，所述第一端部独立于所述第二端部被通电，

其中，所述永磁致动器被配置为至少基于引导板的位置来旋转所述第一摆动杆和所述第二摆动杆中的一个摆动杆，并且其中，所述引导板的位置至少基于施加到所述永磁致动器的第一端部或第二端部的永磁力而改变。

2.根据权利要求1所述的自动转换开关，其中，所述自动转换开关被配置为置于中性状态、第一非中性状态、和第二非中性状态中的任一状态。

3.根据权利要求2所述的自动转换开关，其中，当所述自动转换开关处于所述中性状态时，所述第一可移动触头和所述第二可移动触头远离所述固定的触头定位。

4.根据权利要求3所述的自动转换开关，其中，当所述自动转换开关处于所述中性状态时，所述第一可移动触头和所述第二可移动触头以预确定旋转角度远离所述固定的触头定位。

5.根据权利要求2所述的自动转换开关，其中，当所述自动转换开关处于所述第一非中性状态时，所述第一可移动触头与所述固定的触头连通，并且所述第二可移动触头远离所述固定的触头定位。

6.根据权利要求2所述的自动转换开关，其中，当所述自动转换开关处于所述第二非中性状态时，所述第一可移动触头远离所述固定的触头定位，并且所述第二可移动触头与所述固定的触头连通。

7.根据权利要求2所述的自动转换开关，其中所述永磁致动器可操作以将所述自动转换开关的状态从所述第一非中性状态改变为所述第二非中性状态。

8.根据权利要求7所述的自动转换开关，其中，所述永磁致动器可操作以将所述自动转换开关的状态从所述第一非中性状态经由所述中性状态改变到所述第二非中性状态。

9.根据权利要求8所述的自动转换开关，其中，所述第一可移动触头和所述第二可移动触头中的至少一个可移动触头远离固定的触头定位。

10.根据权利要求1所述的自动转换开关，其中，所述永磁致动器施加永磁保持力。

11.根据权利要求10所述的自动转换开关，其中，所述永磁致动器是双稳态永磁致动器。

12.根据权利要求10所述的自动转换开关，其中，所述永磁致动器是单稳态永磁致动器。

13.一种用于操作自动转换开关的方法，其包括：

通过永磁致动器将连杆从第一非中性状态定位到中性状态；

至少基于将所述连杆定位到所述中性状态来旋转第一摆动杆，所述旋转的第一摆动杆将第一可移动触头定位在距固定的可移动触头一距离处；

至少基于施加到所述永磁致动器的第一端部或第二端部的永磁力来定位引导板，其中，所述第一端部独立于所述第二端部被通电；

通过所述永磁致动器，至少基于所述定位的引导板，将所述连杆从所述中性状态定位到第二非中性状态；以及

至少基于将所述连杆定位到所述第二非中性状态来旋转第二摆动杆，其中，所述旋转的第二摆动杆与固定的可移动触头连通。

14.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括：

通过所述永磁致动器将所述连杆从所述第二非中性状态定位到所述中性状态；

至少基于将所述连杆定位到所述中性状态来旋转所述第二摆动杆，所述旋转的第二摆动杆将所述第二可移动触头定位在距所述固定的可移动触头一距离处；

至少基于施加到所述永磁致动器的第一端部或第二端部的永磁力将所述引导板返回地定位，其中，所述第一端部独立于所述第二端部被通电；和

通过所述永磁致动器至少基于所述定位的引导板将所述连杆从所述中性状态定位到所述第一非中性状态。

15.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括：

通过所述永磁致动器将所述连杆从所述第二非中性状态定位到所述第一非中性状态。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一可移动触头和所述第二可移动触头中的至少一个可移动触头远离固定的触头定位。

17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述永磁致动器至少基于永磁保持力来旋转所述连杆。

18.一种自动转换开关，包括：

固定的触头；

连通地且可操作地连接到第一可移动触头的第一摆动装置；

连通地且可操作地连接到第二可移动触头的第二摆动装置；

连通地且可操作地连接到所述第一摆动装置和所述第二摆动装置的联接装置；

引导装置；和

旋转装置，所述旋转装置用于至少基于引导装置的位置旋转所述第一摆动装置和所述第二摆动装置中的一个摆动装置，所述旋转装置包括第一端部和第二端部，所述第一端部和所述第二端部经由第三摆动装置连通地且可操作地连接到联接装置，所述第一端部独立于所述第二端部被通电，

其中，所述引导装置的位置至少基于施加到所述旋转装置的第一端部或第二端部的永磁力而改变。