CN109961969B - 一种装置和一种包括装置的开关 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及一种用于开关的装置以及一种包括该装置的开关。该装置包括：电磁机构，其包括活动铁芯；可转动主轴；推杆，其联接在活动铁芯和主轴之间，并且可被操作为：响应于活动铁芯在纵向方向上的移动而使主轴在与开关的不同操作模式对应的不同位置之间转动；防回转组件，其布置在主轴的外周处，并且可被操作为：在主轴从第一位置向第二位置转动期间，响应于主轴经过零位置，防止主轴转动回到第一位置，在零位置，推杆与活动铁芯在纵向方向上对准。

Description

一种装置和一种包括装置的开关

技术领域

本公开的实施例涉及用于开关的装置以及包括该装置的开关。

背景技术

电气自动转换开关(ATS)广泛应用于配电系统。ATS可以检测和监视电能质量，并在不同的电源之间转换供电。这种供电转换需要一种机制来实现换向，从而实现操作模式的切换。

一种类型的ATS依靠主轴的惯性来实现换向。对于这种类型的ATS，电磁机构通电(或上电)，经由联接在电磁机构活动铁芯和主轴之间的推杆，使主轴转动。一旦主轴达到或接近限定的零位置(在该零位置处推杆与活动铁芯对准)将会实现主轴通过其自身惯性进一步转动越过零位置。

这种基于惯性的ATS具有简单的结构。但是，如果惯性力不足，则存在主轴不能经过零位置的风险。同样，如果惯性力太大，主轴会回转，导致ATS换向失败。

发明内容

本公开的实施例提供了一种用于开关的装置以及一种包括该装置的开关。

在第一方面，一种用于开关的装置包括：电磁机构，其包括活动铁芯；可转动主轴；推杆，其联接在活动铁芯和主轴之间，并且可被操作为：响应于活动铁芯在纵向方向上的移动而使主轴在与开关的不同操作模式对应的不同位置之间转动；防回转组件，其布置在主轴的外周处，并且可被操作为：在主轴从第一位置向第二位置转动期间，响应于主轴经过零位置，防止主轴转动回到第一位置，在该零位置处，推杆与活动铁芯在纵向方向上对准。

在一些实施例中，防回转组件包括：棘轮，其布置在主轴的外周上；棘爪，其可转动地布置在棘轮的转动路径处，以在棘轮的转动期间使棘爪的第一端能够与棘轮接触；以及复位弹簧，其与棘爪的第二端联接，并且可被操作为：在棘爪上施加拉力以抵抗由棘爪的第一端与棘轮的接触而引起的棘爪的转动。

在一些实施例中，棘轮包括在径向方向上从主轴突出的肩部，以及在径向方向上从肩部突出的突起，并且其中肩部的高度与棘爪的可转动的角度范围相关联。

在一些实施例中，棘爪和复位弹簧可被操作为：允许突起经由与主轴相关联的惯性力从棘爪的第一侧移动到第二侧；并且在突起到达棘爪的第二侧之后，防止突起从棘爪的第二侧移动回到第一侧。

在一些实施例中，电磁机构可被操作为：使活动铁芯移动，直到主轴到达零位置，以使主轴能够经由与主轴相关联的惯性力经过零位置。

在一些实施例中，电磁机构可被操作为：使活动铁芯移动，直到主轴到达相对于零位置形成预定角度的角位置，以使主轴能够经由与主轴相关联的惯性力经过零位置。

在一些实施例中，该装置还包括：用于能量储存的至少一个弹簧，其与活动铁芯相关联地布置并且可被操作为：在主轴从第一位置向零位置转动期间，经由弹簧的压缩来储存能量；并且响应于主轴经过零位置，经由弹簧的伸展来释放所储存的能量，以使主轴能够到达第二位置。

在一些实施例中，电磁机构可被操作为：响应于主轴经过零位置而被断电。

在一些实施例中，用于能量储存的至少一个弹簧包括两个用于能量储存的弹簧，两个弹簧平行地布置在电磁机构的外侧。

在一些实施例中，该装置还包括：与主轴联接的活动触头，活动触头随着主轴的转动而转动，以与对应于不同操作模式的不同固定触头相接触。

在第二方面，提供了一种包括根据第一方面的装置的开关。

附图说明

在此提供本文所描述的附图，用以进一步解释本公开，并构成本公开的一部分。本公开的示例性实施例及其描述用于解释本公开，而并非不恰当地限制本公开。

图1图示了根据本公开实施例的用于开关的装置的示意图，其中开关在第一操作模式下操作；

图2图示了根据本公开实施例的用于开关的装置的示意图，其中开关正从第一操作模式向第二操作模式切换；

图3图示了根据本公开实施例的用于开关的装置的示意图，其中开关达到并且正在第二操作模式下操作；以及

图4图示了根据本公开实施例的用于开关的装置的示意图，其中开关正从第二操作模式向第一操作模式切换。

在附图中，相同或相似的附图标记用于表示相同或相似的元件。

具体实施方式

现在将参考附图中示出的若干示例实施例来描述本公开的原理。尽管本公开的示例实施例在附图中示出，但是应当理解，实施例被描述仅仅是为了便于本领域技术人员更好地理解并由此实现本公开，而不以任何方式限制本公开的范围。

本公开的各种实施例提供了一种新的机构，其用于在主轴一旦越过零位置时防止主轴回转。通过这种方式，可以保证自动转换开关(ATS)的换向每次都能成功，从而提高了ATS的可靠性。

图1图示了根据本公开的实施例的用于开关的装置的示意图。如图所示，装置100通常包括诸如螺线管的电磁机构31，电磁机构31包括活动铁芯37，可转动主轴33，以及联接在活动铁芯37与主轴33之间的推杆32。推杆32可被操作为：随着活动铁芯37在纵向方向X上的运动而使主轴33在不同位置P1和P2之间转动。在该示例中，位置P1和P2对应于开关的两种不同的操作模式。

在该示例中，装置100还包括活动触头35。活动触头35与主轴33联接，因此能够随着主轴33的转动而转动。当活动触头35与固定触头34和36中的一个相接触时，开关可以工作在对应的操作模式下。

仍然参考图1，在换向(或模式切换)期间，电磁机构31通电(或上电)以经由推杆32使主轴33转动。在该示例中，当电磁机构31上电时，活动铁芯37朝负纵向方向X1拉动推杆32，进而使主轴33顺时针转动。一旦推杆32被拉动到在纵向方向X上与活动铁芯37基本对准，或者换句话说，主轴33到达或接近零位置P0(如图2所示)，则主轴33的进一步顺时针转动将依赖于与主轴33相关联的惯性，以使得主轴33可以越过零位置P0来实现换向。

但是，如以上所讨论的，惯性不足或过大都会导致换向的失败。另外，摩擦、各种碰撞和各种外部干扰也可能导致换向的失败。因此，根据本公开的各种实施例，装置100还包括布置在主轴33的外周处的防回转组件200，以解决换向失败的问题。

通过这样的防回转组件200，当主轴33越过零位置P0时，可以避免主轴33反向转动回到其起始位置。例如，在主轴33从第一位置P1向第二位置P2转动期间，当主轴33越过零位置P0时，防回转组件200可防止主轴33转动回到第一位置P1。通过这种方式，每次都能保证换向的成功，从而提高了开关的可靠性。

在一些实施例中，如图1所示，防回转组件200可以包括棘轮40和棘爪39。棘轮40可被布置在主轴33的外周上，并且棘爪39可以可转动地布置在棘轮40的转动路径处，以在棘轮40的转动期间使棘爪39的第一端能够与棘轮40相接触。在该示例中，纵向方向X可以被定义为水平方向，在这种情况下，棘爪39可以为竖直定向。

防回转组件200还可以包括复位弹簧30，该复位弹簧30与棘爪39的第二端联接，并且可被操作为：在棘爪39上施加拉力以抵抗由棘爪39的第一端与棘轮40的接触而引起的棘爪39转动。

在一些实施例中，如图1所示，棘轮40可以包括在径向方向R上从主轴33的外周突出的具有高度H的肩部41，以及同样在径向方向R上从肩部41突出的突起42。

在一些实施例中，如图1所示，突起42可以构造为指状突起。然而，应当理解，本公开的范围并不旨在限制突起的形状。

仍然参考图1，在一些实施例中，棘爪39的第一端布置在主轴33的外周附近，以使得肩部41在径向方向R上与棘爪39重叠。在这种情况下，当主轴33顺时针转动时，即从第一位置P1向第二位置P2转动时，肩部41将首先接触棘爪39，然后推动棘爪39远离竖直方向，这使得棘爪39逆时针转动。

随着棘爪39的转动，复位弹簧30伸展。因此，由复位弹簧30产生拉力，所产生的拉力接着使得棘爪30的第一端抵靠肩部41的周向表面滑动。通过这种方式，在肩部41相对于棘爪39滑动的期间，棘爪39可以相对于竖直方向保持在特定角度，并且该特定角度可以由肩部41的高度H确定。换句话说，肩部41的高度H与棘爪39的可转动角度范围直接相关联。

在一些备选实施例中，复位弹簧30可以是产生扭转力的扭簧。再次指出，应当理解，本公开的范围并不旨在限制复位弹簧的类型，而是可以产生抵抗棘轮40的转动的力的任何类型的弹簧都是可行的。

在一些实施例中，电磁机构31可被操作为：使活动铁芯37移动，直到主轴33到达零位置P0，以使主轴33能够经由惯性力经过零位置P0。同时，电磁机构31仍然保持通电。

在一些备选实施例中，电磁机构31可被操作为：使活动铁芯37移动，直到主轴33到达相对于零位置P0形成预定角度的角位置，以使主轴33能够经由惯性力经过零位置P0。同时，电磁机构31仍然保持通电。

现在参考图2。图2示出了图1的装置的示意图，其中主轴33刚刚经过零位置P0。如图所示，棘爪39和复位弹簧30可被操作为：允许突起42经由主轴33的惯性力从棘爪39的第一侧(在本示例中，右侧)移动到棘爪39的第二侧(在本例中，左侧)。在突起42到达棘爪39的第二侧之后，棘爪39的第一端与突起42的配合形成锁定机构，该锁定机构将防止突起42移动回到棘爪39的第一侧，或者换句话说，逆时针转动。

在一些实施例中，装置100还包括一个或多个用于能量存储的弹簧38(以下称为储能弹簧)，其与活动铁芯37相关联地布置。在该示例中，如图2所示，两个能量储存弹簧38平行地布置在电磁机构31的外侧。与布置在电磁机构31内的常规储能弹簧相比，通过将储能弹簧布置在电磁机构31的外部，电磁机构31的体积可以被减小，同时可以实现改进的设计灵活性。

在示例中，主轴33从第一位置P1向零位置P0转动期间，储能弹簧38通过储能弹簧38的压缩而存储能量。响应于主轴33经过零位置P0，如图2所示，电磁机构31可被操作为断电以释放活动铁芯37，以使得储能弹簧可经由储能弹簧38的伸展而释放所存储的能量，以使活动铁芯37能够朝正纵向方向X2移动。由此使主轴33能够到达第二位置P2。图3示出了主轴33到达第二位置P2的情形。

虽然参考图1和图2描述了从位置P1到P2的换向过程，然而，应当理解，从位置P2到P1的换向过程与从位置P1到P2的换向过程相同。

图3和图4示出了从位置P2到P1的换向过程。主轴33从位置P2向位置P1转动期间，如以上所讨论的，电磁机构31通电(或上电)以经由推杆32使主轴33转动。在该示例中，如图3所示，当电磁机构31上电时，活动铁芯37朝负纵向方向X1拉动推杆32，进而使主轴33逆时针转动。一旦推杆32被拉动到在纵向方向X上与活动铁芯37基本对准，或者换句话说，主轴33到达或接近零位置P0(如图4所示)，则主轴33的进一步逆时针转动将同样依赖于与主轴33相关联的惯性，以使得主轴33可以越过零位置P0来实现方向的改变。

参考图4，当主轴33逆时针越过零位置P0时，防回转组件200可可以避免主轴33反向转动回到其起始位置(在该示例中，第二位置P2)。例如，主轴33从第二位置P2向第一位置P1转动期间，当主轴33越过零位置P0时，防回转组件200可防止主轴33转动回到第二位置P2。

在前文中已经参考图1和图2描述了各种部件的示例实施例，因此这里不再赘述。

应当理解，本公开的上述详细实施例仅仅是为了举例说明或解释本公开的原理，而不是限制本公开。因此，不脱离本发明的精神和范围的任何修改、等同替换和改进等均应被包括在本发明的保护范围之内。同时，本公开的所附权利要求旨在覆盖落入权利要求的范围和界限内或范围和界限的等同物内的所有变化和修改。

Claims (10)

1.一种用于开关中的装置(100)，其包括：

电磁机构(31)，其包括活动铁芯(37)；

可转动主轴(33)；

推杆(32)，其联接在所述活动铁芯(37)和所述主轴(33)之间，并且能被操作为：响应于所述活动铁芯(37)在纵向方向(X)上的移动而使所述主轴(33)在不同位置之间转动，所述不同位置与所述开关的不同操作模式相对应；

防回转组件(200)，其布置在所述主轴(33)的外周处，并且能被操作为在所述主轴(33)从第一位置(P1)向第二位置(P2)转动期间，响应于所述主轴(33)经过零位置(P0)，防止所述主轴(33)转动回到所述第一位置(P1)，在所述零位置(P0)处，所述推杆(32)与所述活动铁芯(37)在所述纵向方向(X)上对准，其中所述防回转组件(200)包括棘轮(40)、棘爪(39)以及复位弹簧(30)，其中所述棘轮(40)包括突起(42)，其中所述棘爪(39)和所述复位弹簧(30)能被操作为：

允许所述突起(42)经由与所述主轴(33)相关联的惯性力从所述棘爪(39)的第一侧移动到第二侧；并且

在所述突起(42)到达所述棘爪(39)的所述第二侧之后，防止所述突起(42)从所述棘爪(39)的所述第二侧移动回到所述第一侧。

2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，

所述棘轮(40)布置在所述主轴(33)的所述外周上；

所述棘爪(39)能够转动地布置在所述棘轮(40)的转动路径处，以在所述棘轮(40)的转动期间使所述棘爪(39)的第一端能够与所述棘轮(40)接触；以及

所述复位弹簧(30)与所述棘爪(39)的第二端联接，并且能被操作为：在所述棘爪(39)上施加拉力以抵抗由所述棘爪(39)的所述第一端与所述棘轮(40)的所述接触而引起的所述棘爪(39)的转动。

3.根据权利要求2所述的装置(100)，其中所述棘轮(40)包括在径向方向(R)上从所述主轴(33)突出的肩部(41)，所述突起(42)在所述径向方向(R)上从所述肩部(41)突出并且其中所述肩部(41)的高度(H)与所述棘爪(39)的可转动的角度范围相关联。

4.根据权利要求1所述的装置(100)，其中所述电磁机构(31)能被操作为：使所述活动铁芯(37)移动，直到所述主轴(33)到达所述零位置(P0)，以使所述主轴(33)能够经由与所述主轴(33)相关联的惯性力经过所述零位置(P0)。

5.根据权利要求1所述的装置(100)，其中所述电磁机构(31)能被操作为：使所述活动铁芯(37)移动，直到所述主轴(33)到达相对于所述零位置(P0)形成预定角度的角位置，以使所述主轴(33)能够经由与所述主轴(33)相关联的惯性力经过所述零位置(P0)。

6.根据权利要求1所述的装置，其还包括：

用于能量储存的至少一个弹簧(38)，其与所述活动铁芯(37)相关联地布置并且能被操作为：

在所述主轴(33)从所述第一位置(P1)向所述零位置(P0)转动期间，经由所述弹簧(38)的压缩来储存能量；并且

响应于所述主轴(33)经过所述零位置(P0)，经由所述弹簧(38)的伸展来释放所储存的能量，以使所述主轴(33)能够到达所述第二位置(P2)。

7.根据权利要求1所述的装置(100)，其中所述电磁机构(31)能被操作为响应于所述主轴(33)经过所述零位置(P0)而被断电。

8.根据权利要求6所述的装置(100)，其中用于能量储存的所述至少一个弹簧(38)包括用于能量储存的两个弹簧，所述两个弹簧平行地布置在所述电磁机构(31)的外侧。

9.根据权利要求1所述的装置，其还包括：

与所述主轴(33)联接的活动触头(35)，所述活动触头(35)随着所述主轴(33)的转动而转动，以与对应于不同操作模式的不同的固定触头(34、36)相接触。

10.一种开关，包括根据权利要求1-9中任一项所述的装置(100)。

Images