CN109216068A

CN109216068A - 自动转换开关

Info

Publication number: CN109216068A
Application number: CN201710546930.0A
Authority: CN
Inventors: 刘振忠; 曾晓菁; 余刚
Original assignee: Schneider Electric SE
Current assignee: Schneider Electric SE; Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2019-01-15
Anticipated expiration: 2037-07-06
Also published as: CN109216068B

Abstract

本发明提供一种能够在第一电源接通位置和第二电源接通位置之间切换的自动转换开关，包括机架、设置在机架上的第一和第二静触头，自动转换开关还包括设置在机架上的转换机构，包括：电磁驱动器，用于提供平移运动；第一构件，连接于电磁驱动器；第二构件，可旋转地固定于机架上的第一固定点，并且与第一构件接合以通过第一构件被电磁驱动器驱动从而将电磁驱动器的平移运动转变为旋转运动；第三构件，可旋转地固定于机架上的第二固定点，并且与第二构件接合从而能够跟随第二构件一起旋转；以及动触头，固定连接于第三构件以随第三构件一起绕第二固定点旋转。该自动转换开关简单可靠，有效地据开关电气性能的要求定义触头的打开和闭合速度。

Description

自动转换开关

技术领域

本发明涉及一种自动转换开关。

背景技术

自动转换开关(ATSE)的电气寿命是一个倍受用户关注的开关电气性能指标。它与开关的机械结构密切相关。然而，由于储多方面的限制，很难将开关的机构参数专注于改善开关的电气性能指标，如触头的打开和闭合速度，在现有的机构中是很难得到优化的。以常见的电磁铁驱动的机构为例，通常在触头打开时，电磁力较小，因而打开的速度较慢。同样，在触头闭合时，电磁力又很大，从而使触头闭合速度过快。

自动转换开关有二位置和三位置之分。二位置是指自动转换开关的动触头只能停在二个闭合之一的位置，即常用电源合或备用电源合。三位置是指ATSE除了可以停在上述的二个位置外，还可以停在不与任何一个静触头相闭合的中间位置，即双分位置。

为此，本发明提供了一种ATSE机构，即一种其机构参数相对于ATSE开关的电气性能被优化了的二位置和三位置机构。

发明内容

本发明提出一种自动转换开关，能够在第一电源接通位置和第二电源接通位置之间切换，自动转换开关包括机架、设置在机架上的第一和第二静触头，其中，自动转换开关还包括设置在机架上的转换机构，该转换机构包括：电磁驱动器，用于提供平移运动；第一构件，连接于电磁驱动器；第二构件，可旋转地固定于机架上的第一固定点，并且与第一构件接合以通过第一构件被电磁驱动器驱动从而将电磁驱动器的平移运动转变为旋转运动；第三构件，可旋转地固定于机架上的第二固定点，并且与第二构件接合从而能够跟随第二构件一起旋转；以及动触头，固定连接于第三构件，以随第三构件一起绕第二固定点旋转，实现在第一静触头和第二静触头之间的切换；并且，所述转换机构配置成，当自动转换开关从第一电源接通位置向第二电源接通位置切换时，电磁驱动器通电，通过驱动第一构件驱使第二构件开始沿第一方向旋转，紧接着，第三构件以及动触头跟随第二构件沿与第一方向相反的第二方向旋转，使得动触头与第一静触头分离然后继续旋转直到与第二静触头接触，由此接通第二电源，此时，第二构件与第三构件力线夹角在75度和105度之间，从而使得电磁驱动器失电后，第三构件仍然可以被稳定地保持在此位置。

优选地，当自动转换开关从第二电源接通位置向第一电源接通位置切换时，电磁驱动器通电，通过驱动第一构件驱使第二构件开始沿第二方向旋转，紧接着，第三构件以及动触头跟随第二构件沿第一方向旋转，使得动触头与第二静触头分离然后继续旋转直到与第一静触头接触，由此接通第一电源，同样地，第二构件与第三构件力线夹角在75度和105度之间，从而使得电磁驱动器失电后，第三构件仍然可以被稳定地保持在此位置。

优选地，当动触头与静触头接触时，第二构件与第三构件力线夹角在80度和100度之间。最优选地，第二构件与第三构件力线夹角为90度。

优选地，第三构件包括彼此面对的两个臂部，形成第二导引槽，用于接收设置在第二构件另一端的第二柱形部并且允许其沿第二导引槽运动，并且，在转换机构操作过程中，第二柱形部能够始终保持接合在第二导引槽中。

优选地，第二导引槽具有U形或矩形的形状，第三构件的两个臂部的相对距离基本上等于第二柱形部的直径。

可替代地，第二导引槽具有大致V形或梯形的形状，并且第三构件的两个臂部分别呈现向内凸起的圆弧形形状，使得在远离第二固定点的方向上，两个臂部的相对距离逐渐增大并且大于第二柱形部的直径。

优选地，在第三构件的自身能量和第二构件的驱动下，当自动转换开关从第一电源接通位置向第二电源接通位置切换时，第三构件仅沿第二方向旋转，而当自动转换开关从第二电源接通位置向第一电源接通位置切换时，第三构件仅沿第一方向旋转。

优选地，第一构件是包括彼此面对的两个叉臂的拨叉，两个叉臂形成第一导引槽，用于接收设置在第二构件一端的第一柱形部并且允许其沿第一导引槽运动，两个叉臂的相对距离基本上等于第一柱形部的直径，并且，在转换机构操作过程中，第一柱形部能够始终保持接合在拨叉的第一导引槽中，由此将拨叉的平移运动转换为第二构件的旋转运动。

可替代地，第一导引槽具有倒U形或封闭的腰圆形形状。

优选地，电磁驱动器包括安装在转换机构的同侧的第一电磁驱动器和第二电磁驱动器，第一电磁驱动器提供朝向拨叉的推力，而第二电磁驱动器提供背离拨叉的拉力。

可替代地，第一构件是绳索，电磁驱动器通过绳索驱动第二构件使其旋转。优选地，转换机构还包括设置在机架上的用于张紧绳索的至少一个滚轮。

优选地，电磁驱动器包括分别安装在转换机构的两侧的第一电磁驱动器和第二电磁驱动器，第一电磁驱动器和第二电磁驱动器提供背离绳索的拉力。

本发明进一步提出一种自动转换开关，能够在第一电源接通位置和第二电源接通位置之间切换，自动转换开关包括机架、设置在机架上的第一和第二静触头，其中，自动转换开关还包括设置在机架上的转换机构，该转换机构包括：电磁驱动器，用于提供平移运动；第一构件，连接于电磁驱动器；第二构件，可旋转地固定于机架上的第一固定点，并且与第一构件接合以通过第一构件被电磁驱动器驱动从而将电磁驱动器的平移运动转变为旋转运动；第三构件，可旋转地固定于机架上的第二固定点；动触头，固定连接于第三构件，以随第三构件一起绕第二固定点旋转，实现在第一静触头和第二静触头之间的切换；以及第四构件，设置在第二构件和第三构件之间并且能够被第二构件驱动从而绕第一固定点旋转，并且第四构件与第三构件接合以带动第三构件旋转；并且，所述转换机构配置成，当自动转换开关从第一电源接通位置向第二电源接通位置切换时，电磁驱动器通电，通过驱动第一构件驱使第二构件开始沿第一方向旋转，第四构件在没有受到第二构件驱动时保持不动，经过一定的时间后，第二构件带动第四构件一起旋转，从而带动第三构件以及动触头一起沿第二方向旋转，使得动触头与第一静触头分离然后继续旋转直到与第二静触头接触，由此接通第二电源，此时，第二构件与第三构件力线夹角在75度和105度之间，使得电磁驱动器失电后，第三构件仍然可以被稳定地保持在此位置。

优选地，当自动转换开关从第二电源接通位置向第一电源接通位置切换时，电磁驱动器通电，通过驱动第一构件驱使第二构件开始沿第二方向旋转，第四构件在没有受到第二构件驱动时保持不动，经过一定的时间后，第二构件带动连接杆一起旋转，从而带动第三构件以及动触头一起沿第一方向旋转，使得动触头与第二静触头分离然后继续旋转直到与第一静触头接触，由此接通第二电源，此时，第二构件与第三构件力线夹角在75度和105度之间，使得电磁驱动器失电后，第三构件仍然可以被稳定地保持在此位置。

优选地，第三构件包括彼此面对的两个臂部，形成第三导引槽，用于接收设置在第四构件另一端的第三柱形部并且允许其沿第三导引槽运动，并且，在转换机构操作过程中，第三柱形部能够始终保持接合在第二导引槽中。

可替代地，第三导引槽具有U形或矩形的形状，第三构件的两个臂部的相对距离基本上等于第三柱形部的直径。

优选地，在第四构件上设置有驱动销，并且在第二构件上设置有与驱动销配合的圆弧槽，使得第四构件可相对于第二构件旋转，当第二构件被驱动开始旋转时，第四构件保持不动，经过圆弧槽相对于驱动销运动一定的时间直到圆弧槽的一端与驱动销相抵触后，第二构件带动第四构件沿相同的方向一起旋转。

可替代地，第一构件是包括彼此面对的两个叉臂的拨叉，两个叉臂形成第一导引槽，用于接收设置在第二构件一端的第一柱形部并且允许其沿第一导引槽运动，两个叉臂的相对距离基本上等于第一柱形部的直径，并且，在转换机构操作过程中，第一柱形部能够始终保持接合在拨叉的第一导引槽中，由此将拨叉的平移运动转换为第二构件的旋转运动。

可替代地，第一导引槽具有倒U形或封闭的腰圆形形状。

本发明进一步提出一种自动转换开关，能够在第一电源接通位置和第二电源接通位置之间切换，自动转换开关包括机架、设置在机架上的第一和第二静触头，其中，自动转换开关还包括设置在机架上的转换机构，该转换机构包括：电磁驱动器，用于提供平移运动；第一构件，连接于电磁驱动器；第二构件，可旋转地固定于机架上的第一固定点，并且与第一构件接合以通过第一构件被电磁驱动器驱动从而将电磁驱动器的平移运动转变为旋转运动；第三构件，可旋转地固定于机架上的第二固定点；动触头，固定连接于第三构件，以随第三构件一起绕第二固定点旋转，实现在第一静触头和第二静触头之间的切换；第四构件，设置在第二构件和第三构件之间并且固定连接于第二构件，以随第二构件一起绕第一固定点旋转，并且第四构件与第三构件接合从而能够带动第三构件旋转；以及第一锁定件和第二锁定件，设置在机架上；并且，所述转换机构配置成，当自动转换开关从第一电源接通位置向第二电源接通位置切换时，电磁驱动器通电通过驱动第一构件驱使第二构件以及第四构件开始沿第一方向旋转，第三构件由于被第一锁定件锁定而保持不动，经过一定的时间后，第二构件对第一锁定件解除锁定，从而第三构件在其自身能量以及第二构件的带动下与动触头一起沿第二方向旋转，使得动触头与第一静触头分离然后继续旋转直到与第二静触头接触，由此接通第二电源，此时，第二构件与第三构件力线夹角在75度和105度之间，并且第三构件被第二锁定件锁定，使得电磁驱动器失电后，第三构件仍然可以被稳定地保持在此位置。

优选地，当自动转换开关从第二电源接通位置向第一电源接通位置切换时，电磁驱动器通电通过第一构件驱动第二构件开始沿第二方向旋转，第三构件由于被第二锁定件锁定而保持不动，经过一定的时间后，第二构件对第一锁定件解除锁定，从而第二构件在其自身能量以及第二构件的带动下与动触头一起沿第一方向旋转，使得动触头与第二静触头分离然后继续旋转直到与第一静触头接触，由此接通第二电源，此时，第二构件与第三构件力线夹角在75度和105度之间，并且第三构件被第一锁定件锁定，使得电磁驱动器失电后，第三构件仍然可以被稳定地保持在此位置。

可替代地，第三导引槽具有U形或矩形的形状，第三构件的两个臂部的相对距离大于第三柱形部的直径。

优选地，第二构件具有第一凸起部和第二凸起部，分别用于对第一锁定件和第二锁定件解除锁定，当第二构件开始沿第一方向旋转时，第三构件被第一锁定件锁住，第三柱形部随着第四构件在第三导引槽中从远离第二构件的臂部向靠近第二构件的臂部运动，当第三柱形部到达靠近第二构件的臂部时，第二构件的第一凸起部抵触第一锁定件以使其解锁，此时，第三构件在其自身能量的驱动下沿第二方向旋转，并在其旋转速度低于第三柱形部时，被第三柱形部带动一起旋转。

优选地，当第二构件开始沿第二方向旋转时，第三构件被第二锁定件锁住，第三柱形部随着第四构件在第三导引槽中从远离第二构件的臂部向靠近第二构件的臂部运动，当第三柱形部到达靠近第二构件的臂部时，第二构件的第二凸起部抵触第二锁定件以使其解锁，此时，第三构件在其自身能量的驱动下沿第二方向旋转，并在其旋转速度低于第三柱形部时，被第三柱形部带动一起旋转。

可替代地，第一导引槽具有倒U形或封闭的腰圆形形状。

本发明还提供一种如前所述的自动转换开关，还具有与第一电源和第二电源均不接通的双分位置，所述自动转换开关包括用于使动触头稳定地保持在双分位置的两个机械弹簧，每个机械弹簧的一端安装在机架上，另一端安装于第二构件。

本发明提供的自动转换开关简单可靠，能有效地据开关电气性能的要求定义触头的打开和闭合速度。并通过简单的弹簧设置，使二位置开关和三位置开关的机构具有更多的共用部件，以节省产品的成本并保证其可靠的性能。

而且，本发明提供的自动转换开关只需二个电磁铁线圈驱动的情况下，就能实现自动转换开关三位置转换，通过设置三位置的机构稳态实现简单可靠的三位置自动转换开关，即：双分位置时由平衡弹簧力提供的机构稳态，另外二位置时由机构死点提供的机构稳态。

附图说明

本发明的上述和其它特征以及优点将通过下面结合附图的详细描述变得更加明显，并且以下描述和附图仅用于示例性目的，而不是以任何方式来限制本发明的范围，其中：

图1是根据本发明的用于自动转换开关的一个实施方式的结构示意图；

图2是根据本发明的用于自动转换开关的另一实施方式的结构示意图；

图3是根据本发明的用于自动转换开关的另一实施方式的结构示意图；；

图4是根据本发明的用于自动转换开关的另一实施方式的结构示意图；

图5是根据本发明的用于自动转换开关的又一实施方式的结构示意图；

图6A至6D示出根据图1的本发明的用于自动转换开关操作过程；

图7A至7D示出根据图2的本发明的用于自动转换开关操作过程；

图8A至8C示出根据图4的本发明的用于自动转换开关操作过程；

图9A至9F示出根据图5的本发明的用于自动转换开关操作过程；

图10和11示出根据本发明的三位置自动转换开关的示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与技术效果，在以下配合参考附图对实施方式的详细说明中可清楚地呈现。需要注意的是，本文中所提到的方向用语，例如上、下、左、右、前、后、顺时针、逆时针等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。“第一”及其变体的描述仅仅是为了区分各部件，并不限制本发明的范围，在不脱离本发明的范围的情况下，“第一部件”可以写为“第二部件”等。此外，在全部实施方式中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。

下面结合附图1至11对本发明的自动转换开关的操作原理进行详细说明。

图1示出本发明的自动转换开关的一种实施方式。自动转换开关1包括具有中心轴线的机架、动触头MC、位于中心轴线两侧的静触头RC和静触头NC，以及用于将自动转换开关在第一电源和第二电源之间转换的转换机构。转换机构包括电磁驱动器R和电磁驱动器N、曲柄10、主轴驱动件11、以及拨叉12。

电磁驱动器N和电磁驱动器R固定在机架上，两个电磁驱动器可以像图示一样位于转换机构的同一侧，电磁驱动器N提供图示从右到左的推力，而电磁驱动器R提供图示从左到右的拉力。根据实际需求，两个电磁驱动器也可以分别位于转换机构的两侧(未示出)，在这种情况下，两个电磁驱动器均提供拉动拨叉12的拉力。电磁驱动器通电后，使得与其相连的拨叉12在图示水平方向上作直线运动。

曲柄10可旋转地固定于机架上的一固定点O₁，在曲柄10的两端分别设置有柱形部10a、10b，例如柱形销，柱形部10a比柱形部10b更加远离固定点O₁。在旋转过程中，柱形部10a、10b形成如图所示的两个圆形轨迹。在曲柄10的旋转过程中，柱形部10a始终保持在主轴驱动件11中，而柱形部10b始终保持在拨叉12中。

拨叉12连接于电磁驱动器，并且具有彼此面对的两个叉臂121、122，两个叉臂形成图示开口向下的大致倒U形形状或者封闭的腰圆形的形状的导引槽，用于接收柱形部10b并且允许柱形部10b沿着该导引槽运动。两个叉臂121、122的相对距离基本上等于(例如略微大于)柱形部10b的直径。在转换机构操作过程中，柱形部10b始终保持在拨叉12的导引槽中，由此将拨叉12的平移运动转换为曲柄的旋转运动。

主轴驱动件11如图所示可旋转地固定于机架上的一固定点O₂，主轴驱动件11与动触头相联，优选地动触头MC固定连接于主轴驱动件11，以跟随主轴驱动件11一起绕固定点O₂旋转。主轴驱动件11包括彼此面对的两个臂部111、112，形成主轴驱动件的导引槽，用于接收曲柄10的柱形部10a并且允许其沿着该导引槽运动。两个臂部111、112的相对距离基本上等于柱形部10a的直径，例如略微大于柱形部10a的直径。当曲柄10旋转时，柱形部10a始终保持在主轴驱动件的导引槽中而不脱离。优选地，主轴驱动件11具有图示开口向上的U形或封闭的梯形形状。

下面结合图6A至6D，具体说明自动转换开关1的操作过程。

图6A示出自动转换开关1处于第一电源接通位置，动触头MC与静触头RC相接合，曲柄10停留在图示位置，并且施力方向垂直于主轴驱动件11与柱形部10a接触的表面。从第一电源切换到第二电源时，电磁驱动器N通电，驱动拨叉12从右向左作直线运动，通过柱形部10b，拨动曲柄10沿图示逆时针方向旋转，带动主轴驱动件11沿顺时针方向旋转，由此，动触头MC与静触头RC分离并且随主轴驱动件11沿顺时针方向旋转，直到动触头MC与静触头NC接合，实现电源的切换，此时，曲柄10与主轴驱动件11力线夹角在75度和105度之间，优选地为90度，使得电磁驱动器失电后，主轴驱动件11仍然可以被稳定地保持在此位置。

从第二电源切换到第一电源也有类似的过程，在此不再详述。通过这种简单可靠的转换机构，实现了自动转换开关在第一电源和第二电源之间的转换。

图2所示的自动转换开关2与图1所示的自动转换开关1相比的主要不同点在于，主轴驱动件21的导引槽大致上具有V形或者梯形的形状，而且，主轴驱动件21的两个臂部211、212分别呈现向内凸起的圆弧形，使得两个臂部由下向上相对距离逐渐增大并且大于柱形部20a的直径。在如图所示的动触头MC与静触头RC接合的位置，曲柄22的施力方向优选地垂直于柱形部20a与主轴驱动件21的接触点所在圆弧形切线方向。主轴驱动件21的这种改进，优势在于使得在动静触头闭合时拨叉的施力方向(图示水平方向)与图示曲柄所在直线的方向的驱动夹角显著增大，从而使得驱动变得更容易，触头更容易打开，同时改善触头打开速度较慢的问题。

此外，主轴驱动件21还包括一触头压力簧(未示出)，当动触头MC与静触头RC分开并且沿顺时针方向转动时，主轴驱动件在自身的触头压力簧的驱动下沿顺时针方向旋转，并在其旋转速度不够快时，被柱形部20a带动一起旋转，而不会有沿逆时针方向转动的趋势。

图7A至7D表示自动转换开关2的具体操作过程。从第一电源切换到第二电源时，电磁驱动器驱动拨叉22从右向左作直线运动，通过柱形部20b，拨动曲柄20沿图示逆时针方向旋转，带动主轴驱动件21沿顺时针方向旋转，由此，动触头MC与静触头RC分离并且随主轴驱动件21沿顺时针方向旋转，直到动触头MC与静触头NC接合，接通第二电源，此时，曲柄10与主轴驱动件11力线夹角在75度和105度之间，优选地为90度，使得电磁驱动器失电后，主轴驱动件21仍然可以被稳定地保持在此位置。反之亦是如此。

虽然图1、2、6A至6D以及7A至7D所示的转换机构通过拨叉带动曲柄，并且通过曲柄带动主轴驱动件，但本发明并不限于此，轮状件、杆状件或具有合适形状的其它构件也可以代替曲柄实现相同的效果。例如，在曲柄替换成驱动轮的情况下，用于接合拨叉的柱形部和主轴驱动件的柱形部分别设置在驱动轮的相对的两端，与固定点O₁处在同一直线上。拨叉可以替换成连接于电磁驱动器的绳索，来驱动曲柄或驱动轮旋转，下面结合图3详述。

图3示出的自动转换开关3的又一实施方式与前两种方案相比，带动主轴驱动件31旋转的构件可以是可旋转地固定于固定点O₁的驱动轮30，而且驱动轮30由连接到电磁驱动器的绳索32驱动，绳索可以例如是钢缆。图示简图示出绳索32缠绕在驱动轮30上，但可以理解的是，绳索32也可以通过其它方式(例如使驱动轮30的中心轴受驱动)驱使驱动轮旋转。驱动轮30上设有柱形部35，在驱动轮旋转过程中，柱形部35始终保持在主轴驱动件31中。主轴驱动件31具有如前述实施方式类似的构造。在这种情况下，驱动夹角变为最大，例如90度，从而使驱动变得最容易。此外，在绳索驱动的情况下，转换机构还包括设置在机架上用于张紧绳索的滚轮33、34。

如图所示，从第二电源切换到第一电源时，电磁驱动器沿图示向右的方向拉动驱动轮30使其沿顺时针方向旋转，通过设置在驱动轮30上的柱形部30b带动主轴驱动件31沿逆时针方向旋转，由此，动触头MC与静触头NC分离，沿逆时针方向旋转，直到与静触头RC相接合，此时，驱动轮30与主轴驱动件31力线夹角在75度和105度之间，优选地为90度，使得电磁驱动器失电后，主轴驱动件31仍然可以被稳定地保持在此位置。

与前述相同，图3中的两个电磁驱动器可以根据实际情况设置在转换机构的同侧或两侧。

图4示出根据本发明的另一种实施方式的自动转换开关4。为清楚起见，与前述实施方式相比，图纸方向如图所示逆时针旋转90度，并且省略了配置与前面相同的电磁驱动器以及拨叉、绳索等。动触头MC固定连接到主轴驱动件41从而一起绕固定点O₂’转动，并且可以配置为如图所示与主轴驱动件41成一定的夹角，例如图示的95度。驱动轮40或者其它具有合适形状的旋转构件可旋转地固定于机架上合适位置的固定点O₁’，连接杆42的一端安装到该固定点，另一端设置有柱形部45，当连接杆42受到驱动轮40驱动时可随驱动轮40一起转动，从而带动柱形部45转动。柱形部45可以是设置在连接杆42一端的柱形销，也可以是可绕连接杆42一端转动的轮。

驱动轮40和连接杆42(以及柱形部45)之间形成一间隙驱动配合(又称为“空程”)：在驱动轮40上设置一例如圆弧形的槽401，并且在连接杆42上的相应位置设有与该圆弧槽配合的驱动销421。

主轴驱动件41包括彼此面对的两个臂部，形成一导引槽，用来接收连接杆42一端的柱形部45，两个臂部的相对距离基本上等于柱形部45的直径。在转换机构操作过程中，柱形部45始终保持接合在该导引槽中并且可沿导引槽运动。

如图8A至8C所示，驱动轮40被驱动沿图示顺时针方向旋转时，连接杆42和柱形部45保持不动，经过一定的时间(驱动轮40经过空程的时间)后，圆弧槽401相对于驱动销421运动到两者相抵触的位置时，驱动轮40开始驱动连接杆42，由此带动柱形部45旋转，从而驱使主轴驱动件41沿图示逆时针方向旋转，使得动触头MC与静触头NC分离。动静触头接合后，驱动轮40与主轴驱动件41力线夹角在75度和105度之间，优选地为90度，使得电磁驱动器失电后，主轴驱动件41仍然可以被稳定地保持在此位置。

由于空程的存在，驱动轮40获得了一定时间的加速，从而有了较高的速度后带动柱形部45旋转，使得主轴驱动件41的运动速度更快，提高了动触头的打开速度。

图5示出本发明自动转换开关的又一实施方式，与前一个实施方式相比的不同点在于，“空程”设计在主轴驱动件51上。

驱动轮50固定安装于在机架合适位置的固定点O₁’，连接杆52固定地连接到驱动轮50以随驱动轮50一起绕固定点O₁’旋转，即，相对于驱动轮50不可转动。连接杆52的一端安装到固定点，另一端设有柱形部55。

主轴驱动件51具有彼此面对的两个臂部511、512，形成具有U形或矩形的导引槽，用于接收柱形部55并且允许柱形部55在导引槽中运动。如图所示，两个臂部的相对距离大于柱形部55的直径。同样地，在转换机构操作过程中，柱形部55始终保持接合在该导引槽中。

两个锁定件53、54设置在机架上，分别用于在动静触头接合时锁定主轴驱动件51使其保持不动，两个锁定件各自具有复位弹簧(未示出)。驱动轮50具有凸起部501、502，分别用来解除对相应锁定件的锁定。可替代地，驱动轮50还可具有除图示凸轮形状以外的其它形状。

下面结合图9A至9F具体说明该实施方式的自动转换开关的操作过程。

图9A中动触头MC停留在静触头NC上，当驱动轮50和柱形部55沿图示顺时针方向旋转时，此时主轴驱动件51被锁定件54锁死而保持不动，柱形部55在主动驱动件51的导引槽内从距离驱动轮50较远的臂部512向较近的臂部511运动(图9B)，经过一定时间后，柱形部55抵靠臂部511，同时驱动轮50的凸起部502推动锁定件(图9C)以解除锁定，此时，主轴驱动件在其自身能量、如触头压力簧(未示出)的驱动下快速地沿逆时针方向旋转，并在其旋转速度不够快时，通过柱形部55被驱动轮50带动一起旋转，从而获得一个较快的触头打开速度(图9D、9E)。这样能够使驱动轮50获得一定时间的加速后带动柱形部55旋转，从而使得主轴驱动件51的运动速度以及动静触头分断速度加快。当动触头MC沿逆时针方向旋转直到与静触头RC接合时(图9F)，另一个锁定件53将主轴驱动件51锁定在该位置，此时，驱动轮50与主轴驱动件51力线夹角在75度和105度之间，优选地为90度，使得电磁驱动器失电后，主轴驱动件51仍然可以被稳定地保持在此位置。

另外，本发明还提出一种自动转换开关，其还可具有除了第一电源接通位置和第二电源接通位置的双分位置，即，主轴驱动件可以稳定在双分位置，使得动触头与第一电源和第二电源的静触头均不接触。在不增加电磁驱动器(只需二个电磁驱动器)的情况下，就能实现自动转换开关三位置转换。

这通过在本发明前面提出的自动转换开关上增加包括两个机械弹簧的机构来实现。以图1所示的自动转换开关为例，如图10所示，每个机械弹簧S1、S2的一端固定连接到曲柄，另一端安装在机架的合适位置上。在主轴驱动件10被解锁时，机构驱动主轴驱动件10向双分位置(如图1中曲柄在竖直位置时)旋转。在双分位置时，由平衡的弹簧力提供机构稳态，而在电源接通的另外两个位置，由机构的死点提供机构稳态。从图11展示了电磁力、反力与电磁行程关系的示意图可以看出，在电磁行程在5到15mm范围内，动触头在所述的机械弹簧力的作用下稳定在双分位置。这种结构还使得主轴驱动件的运动速度得到优化，以符合更好电气性能的要求。

上述实施方式仅仅是优选的实施方式，本发明并不限于上述实施方式。当然，本发明附图所示的实施方式是非常优选的实施方式，相较于没有图示的其它替代方案或变型实施方式而言，其可能具有突出的实质性特点和显著的进步。

最后，还需要理解的是，实施方式中的某些技术特征对于解决特定的技术问题可能并不是必需的，从而可以没有或者省略这些技术特征而不影响技术问题的解决或者技术方案的形成；而且，一个实施方式的特征、要素和/或功能可以与其它一个或多个实施方式的特征、要素和/或功能适当地相互组合、结合或者配合，除非该组合、结合或者配合明显不可实施。

Claims

1.一种自动转换开关，能够在第一电源接通位置和第二电源接通位置之间切换，自动转换开关包括机架、设置在机架上的第一和第二静触头，其中，自动转换开关还包括设置在机架上的转换机构，该转换机构包括：

电磁驱动器，用于提供平移运动；

第一构件，连接于电磁驱动器；

第二构件，可旋转地固定于机架上的第一固定点，并且与第一构件接合以通过第一构件被电磁驱动器驱动从而将电磁驱动器的平移运动转变为旋转运动；

第三构件，可旋转地固定于机架上的第二固定点，并且与第二构件接合从而能够跟随第二构件一起旋转；以及

动触头，固定连接于第三构件，以随第三构件一起绕第二固定点旋转，实现在第一静触头和第二静触头之间的切换；

并且，所述转换机构配置成，当自动转换开关从第一电源接通位置向第二电源接通位置切换时，电磁驱动器通电，通过驱动第一构件驱使第二构件开始沿第一方向旋转，紧接着，第三构件以及动触头跟随第二构件沿与第一方向相反的第二方向旋转，使得动触头与第一静触头分离然后继续旋转直到与第二静触头接触，由此接通第二电源，此时，第二构件与第三构件力线夹角在75度和105度之间，从而使得电磁驱动器失电后，第三构件仍然可以被稳定地保持在此位置。

2.据权利要求1所述的自动转换开关，其中，当自动转换开关从第二电源接通位置向第一电源接通位置切换时，电磁驱动器通电，通过驱动第一构件驱使第二构件开始沿第二方向旋转，紧接着，第三构件以及动触头跟随第二构件沿第一方向旋转，使得动触头与第二静触头分离然后继续旋转直到与第一静触头接触，由此接通第一电源，同样地，第二构件与第三构件力线夹角在75度和105度之间，从而使得电磁驱动器失电后，第三构件仍然可以被稳定地保持在此位置。

3.根据权利要求1所述的自动转换开关，其中，第三构件包括彼此面对的两个臂部，形成第二导引槽，用于接收设置在第二构件另一端的第二柱形部并且允许其沿第二导引槽运动，并且，在转换机构操作过程中，第二柱形部能够始终保持接合在第二导引槽中。

4.根据权利要求3所述的自动转换开关，其中，第二导引槽具有U形或矩形的形状，第三构件的两个臂部的相对距离基本上等于第二柱形部的直径。

5.根据权利要求3所述的自动转换开关，其中，第二导引槽具有大致V形或梯形的形状，并且第三构件的两个臂部分别呈现向内凸起的圆弧形形状，使得在远离第二固定点的方向上，两个臂部的相对距离逐渐增大并且大于第二柱形部的直径。

6.根据权利要求5所述的自动转换开关，其中，在第三构件的自身能量和第二构件的驱动下，当自动转换开关从第一电源接通位置向第二电源接通位置切换时，第三构件仅沿第二方向旋转，而当自动转换开关从第二电源接通位置向第一电源接通位置切换时，第三构件仅沿第一方向旋转。

7.一种自动转换开关，能够在第一电源接通位置和第二电源接通位置之间切换，自动转换开关包括机架、设置在机架上的第一和第二静触头，其中，自动转换开关还包括设置在机架上的转换机构，该转换机构包括：

电磁驱动器，用于提供平移运动；

第一构件，连接于电磁驱动器；

第三构件，可旋转地固定于机架上的第二固定点；

动触头，固定连接于第三构件，以随第三构件一起绕第二固定点旋转，实现在第一静触头和第二静触头之间的切换；以及

第四构件，设置在第二构件和第三构件之间并且能够被第二构件驱动从而绕第一固定点旋转，并且第四构件与第三构件接合以带动第三构件旋转；

并且，所述转换机构配置成，当自动转换开关从第一电源接通位置向第二电源接通位置切换时，电磁驱动器通电，通过驱动第一构件驱使第二构件开始沿第一方向旋转，第四构件在没有受到第二构件驱动时保持不动，经过一定的时间后，第二构件带动第四构件一起旋转，从而带动第三构件以及动触头一起沿第二方向旋转，使得动触头与第一静触头分离然后继续旋转直到与第二静触头接触，由此接通第二电源，此时，第二构件与第三构件力线夹角在75度和105度之间，使得电磁驱动器失电后，第三构件仍然可以被稳定地保持在此位置。

8.根据权利要求7所述的自动转换开关，其中，当自动转换开关从第二电源接通位置向第一电源接通位置切换时，电磁驱动器通电，通过驱动第一构件驱使第二构件开始沿第二方向旋转，第四构件在没有受到第二构件驱动时保持不动，经过一定的时间后，第二构件带动连接杆一起旋转，从而带动第三构件以及动触头一起沿第一方向旋转，使得动触头与第二静触头分离然后继续旋转直到与第一静触头接触，由此接通第二电源，此时，第二构件与第三构件力线夹角在75度和105度之间，使得电磁驱动器失电后，第三构件仍然可以被稳定地保持在此位置。

9.根据权利要求8所述的自动转换开关，其中，第三构件包括彼此面对的两个臂部，形成第三导引槽，用于接收设置在第四构件另一端的第三柱形部并且允许其沿第三导引槽运动，并且，在转换机构操作过程中，第三柱形部能够始终保持接合在第二导引槽中。

10.根据权利要求9所述的自动转换开关，其中，第三导引槽具有U形或矩形的形状，第三构件的两个臂部的相对距离基本上等于第三柱形部的直径。

11.根据权利要求8所述的自动转换开关，其中，在第四构件上设置有驱动销，并且在第二构件上设置有与驱动销配合的圆弧槽，使得第四构件可相对于第二构件旋转，当第二构件被驱动开始旋转时，第四构件保持不动，经过圆弧槽相对于驱动销运动一定的时间直到圆弧槽的一端与驱动销相抵触后，第二构件带动第四构件沿相同的方向一起旋转。

12.一种自动转换开关，能够在第一电源接通位置和第二电源接通位置之间切换，自动转换开关包括机架、设置在机架上的第一和第二静触头，其中，自动转换开关还包括设置在机架上的转换机构，该转换机构包括：

电磁驱动器，用于提供平移运动；

第一构件，连接于电磁驱动器；

第三构件，可旋转地固定于机架上的第二固定点；

第四构件，设置在第二构件和第三构件之间并且固定连接于第二构件，以随第二构件一起绕第一固定点旋转，并且第四构件与第三构件接合从而能够带动第三构件旋转；以及

第一锁定件和第二锁定件，设置在机架上；

并且，所述转换机构配置成，当自动转换开关从第一电源接通位置向第二电源接通位置切换时，电磁驱动器通电通过驱动第一构件驱使第二构件以及第四构件开始沿第一方向旋转，第三构件由于被第一锁定件锁定而保持不动，经过一定的时间后，第二构件对第一锁定件解除锁定，从而第三构件在其自身能量以及第二构件的带动下与动触头一起沿第二方向旋转，使得动触头与第一静触头分离然后继续旋转直到与第二静触头接触，由此接通第二电源，此时，第二构件与第三构件力线夹角在75度和105度之间，并且第三构件被第二锁定件锁定，使得电磁驱动器失电后，第三构件仍然可以被稳定地保持在此位置。

13.根据权利要求12所述的自动转换开关，其中，当自动转换开关从第二电源接通位置向第一电源接通位置切换时，电磁驱动器通电通过第一构件驱动第二构件开始沿第二方向旋转，第三构件由于被第二锁定件锁定而保持不动，经过一定的时间后，第二构件对第一锁定件解除锁定，从而第二构件在其自身能量以及第二构件的带动下与动触头一起沿第一方向旋转，使得动触头与第二静触头分离然后继续旋转直到与第一静触头接触，由此接通第二电源，此时，第二构件与第三构件力线夹角在75度和105度之间，并且第三构件被第一锁定件锁定，使得电磁驱动器失电后，第三构件仍然可以被稳定地保持在此位置。

14.根据权利要求13所述的自动转换开关，其中，第三构件包括彼此面对的两个臂部，形成第三导引槽，用于接收设置在第四构件另一端的第三柱形部并且允许其沿第三导引槽运动，并且，在转换机构操作过程中，第三柱形部能够始终保持接合在第二导引槽中。

15.根据权利要求14所述的自动转换开关，其中，第三导引槽具有U形或矩形的形状，第三构件的两个臂部的相对距离大于第三柱形部的直径。

16.根据权利要求15所述的自动转换开关，其中，第二构件具有第一凸起部和第二凸起部，分别用于对第一锁定件和第二锁定件解除锁定，当第二构件开始沿第一方向旋转时，第三构件被第一锁定件锁住，第三柱形部随着第四构件在第三导引槽中从远离第二构件的臂部向靠近第二构件的臂部运动，当第三柱形部到达靠近第二构件的臂部时，第二构件的第一凸起部抵触第一锁定件以使其解锁，此时，第三构件在其自身能量的驱动下沿第二方向旋转，并在其旋转速度低于第三柱形部时，被第三柱形部带动一起旋转。

17.根据权利要求16所述的自动转换开关，其中，当第二构件开始沿第二方向旋转时，第三构件被第二锁定件锁住，第三柱形部随着第四构件在第三导引槽中从远离第二构件的臂部向靠近第二构件的臂部运动，当第三柱形部到达靠近第二构件的臂部时，第二构件的第二凸起部抵触第二锁定件以使其解锁，此时，第三构件在其自身能量的驱动下沿第一方向旋转，并在其旋转速度低于第三柱形部时，被第三柱形部带动一起旋转。

18.根据权利要求1至17的任一项所述的自动转换开关，其中，第一构件是包括彼此面对的两个叉臂的拨叉，两个叉臂形成第一导引槽，用于接收设置在第二构件一端的第一柱形部并且允许其沿第一导引槽运动，两个叉臂的相对距离基本上等于第一柱形部的直径，并且，在转换机构操作过程中，第一柱形部能够始终保持接合在拨叉的第一导引槽中，由此将拨叉的平移运动转换为第二构件的旋转运动。

19.根据权利要求18所述的自动转换开关，其中，第一导引槽具有倒U形或封闭的腰圆形形状。

20.根据权利要求18所述的自动转换开关，其中，电磁驱动器包括安装在转换机构的同侧的第一电磁驱动器和第二电磁驱动器，第一电磁驱动器提供朝向拨叉的推力，而第二电磁驱动器提供背离拨叉的拉力。

21.根据权利要求1至17的任一项所述的自动转换开关，其中，当动触头与静触头接触时，第二构件与第三构件力线夹角在80度和100度之间。

22.根据权利要求21所述的自动转换开关，其中，当动触头与静触头接触时，第二构件与第三构件力线夹角为90度。

23.根据权利要求1至17的任一项所述的自动转换开关，其中，第一构件是绳索，电磁驱动器通过绳索驱动第二构件使其旋转。

24.根据权利要求23所述的自动转换开关，其中，转换机构还包括设置在机架上的用于张紧绳索的至少一个滚轮。

25.根据权利要求23所述的自动转换开关，其中，电磁驱动器包括分别安装在转换机构的两侧的第一电磁驱动器和第二电磁驱动器，第一电磁驱动器和第二电磁驱动器提供背离绳索的拉力。

26.一种前述根据权利要求中任一项所述的自动转换开关，还具有与第一电源和第二电源均不接通的双分位置，所述自动转换开关包括用于使动触头稳定地保持在双分位置的两个机械弹簧，每个机械弹簧的一端安装在机架上，另一端安装于第二构件。