CN116487207B - 一种拍合式双电源急速转换开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拍合式双电源急速转换开关，包括壳体、电磁驱动机构和至少两组切换机构，切换机构包括第一电源真空灭弧室、第二电源真空灭弧室、第一电源拍合臂、第二电源拍合臂和多相位传动轴，第一电源真空灭弧室连接第一电源输入铜排，第二电源真空灭弧室连接第二电源输入铜排，第一、二电源真空灭弧室之间连接有并联输出铜排，并联输出铜排上连接有负载输出铜排，驱动电机与多相位传动轴配合连接以驱动多相位传动轴旋转，第一、二电源拍合臂分别连接在多相位传动轴的两侧，第一电源拍合臂上连接有第一受力圆盘，第二电源拍合臂上连接有第二受力圆盘，第一、二受力圆盘之间设有减振弹簧。本发明保留ATS开关性能基础上，提高了电源切换的速度。

Description

一种拍合式双电源急速转换开关

技术领域

本发明涉及双电源转换开关技术领域，具体涉及一种拍合式双电源急速转换开关。

背景技术

现代社会有很多重要场合和设备需要不间断用电，例如：基站、IT行业、医院、电讯、银行、动车、航天以及军事等部门。为达到该目的，必须具有备用电源(独立于常用电源电网的另一路电源电网或发电机组)，当常用电源发生故障时，要求备用电源能及时投入使用。它能对两路电源的各相电压进行实时监测，当一路电源任意一相发生欠压、过压、断相等故障时自动切换到另一路电源以保证负载的正常供电。而双电源自动切换开关是具有上述控制功能的产品。

传统双电源转换开关主要分为ATS和STS。STS(Static Transfer Switch)，静态开关，又叫静态转换开关。主要由智能控制板,高速可控硅,断路器构成.其标准切换时间为≤10ms,不会造成IT类负载断电。既对负载可靠供电,同时又能保证STS在不同相切换时的安全性。适合用于UPS-UPS，UPS-发电机，UPS-市电，市电-市电等任意两路电源的不断电转换，以上所有电源间都需要同步装置以保证两电源基本同步，否则STS无法切换。ATS(Automatic transfer switching equipment)，自动转换开关。ATS主要用在紧急供电系统，将负载电路从一个电源自动换接至另一个(备用)电源的开关电器,ATS为机械结构，转换时间为100毫秒以上，会造成敏感负载断电。

传统的两类双电源切换开关不能同时满足切换速度快、带载能力强及损耗低等问题。如何提高切换装置的使用寿命及其可靠性和安全性一直是国内外众多科研机构研究的重要课题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种拍合式双电源急速转换开关，包括壳体和设置在壳体内的电磁驱动机构、至少两组切换机构，所述切换机构包括第一电源真空灭弧室、第二电源真空灭弧室、第一电源拍合臂、第二电源拍合臂和多相位传动轴，所述第一电源真空灭弧室的一端连接有第一电源输入铜排，所述第二电源真空灭弧室的一端连接有第二电源输入铜排，所述第一电源真空灭弧室和所述第二电源真空灭弧室之间连接有并联输出铜排，所述并联输出铜排上连接有负载输出铜排，所述电磁驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机与所述多相位传动轴配合连接以驱动所述多相位传动轴旋转，所述第一电源拍合臂和所述第二电源拍合臂分别连接在所述多相位传动轴的两侧，所述第一电源拍合臂上连接有用于所述第一电源真空灭弧室通断的第一受力圆盘，所述第二电源拍合臂上连接有用于所述第二电源真空灭弧室通断的第二受力圆盘，所述第一受力圆盘和所述第二受力圆盘之间连接有减振弹簧。

本发明进一步设置为所述第一电源真空灭弧室包括第一静触头和第一动触头，所述第一静触头与所述第一电源输入铜排电连接，所述第一动触头与所述第一受力圆盘电连接；所述第二电源真空灭弧室包括第二静触头和第二动触头，所述第二静触头与所述第二电源输入铜排电连接，所述第二动触头与所述第二受力圆盘电连接。

本发明进一步设置为所述并联输出铜排分别与所述第一受力圆盘和所述第二受力圆盘电连接。

本发明进一步设置为所述第一电源拍合臂的下部和所述第二电源拍合臂的下部均连接在所述多相位传动轴上，所述第一电源拍合臂的上部设有第一U型臂，所述第二电源拍合臂的上部设有第二U型臂；所述第一受力圆盘包括依次设置的第一衔接部、第一圆盘部和第一定位部，所述第二受力圆盘包括依次设置的第二衔接部、第二圆盘部和第二定位部，所述第一衔接部连接所述第一动触头，所述第二衔接部连接所述第二动触头，所述第一定位部和所述第二定位部分别位于所述减振弹簧内部的两端，所述减振弹簧的两端分别抵在所述第一圆盘部上和所述第二圆盘部上；所述第一U型臂与所述第一圆盘部相抵，所述第二U型臂与所述第二圆盘部相抵。

本发明进一步设置为所述并联输出铜排包括两片子铜排，两片所述子铜排分别连接在所述第一衔接部上和所述第二衔接部上，两片所述子铜排之间通过螺钉相连接，两片所述子铜排中任意一片子铜排连接所述负载输出铜排。

本发明进一步设置为所述多相位传动轴设置在所述第一电源真空灭弧室和所述第二电源真空灭弧室之间且位于所述并联输出铜排的下方；所述多相位传动轴的两端设有转轴，所述壳体上连接有转盘，所述转轴连接在所述转盘上。

本发明进一步设置为所述驱动电机包括屏蔽外壳和设置在所述屏蔽外壳内的第一电源合闸线圈、第二电源合闸线圈、永磁保持组件和动铁芯，所述动铁芯上连接有动铁芯传动轴，所述多相位传动轴上设置有传动拐臂，所述动铁芯传动轴与所述传动拐臂相连接；所述第一电源合闸线圈通电时，所述第一电源输入铜排与所述负载输出铜排之间的回路导通；所述第二电源合闸线圈通电时，所述第二电源输入铜排与所述负载输出铜排之间的回路导通。

本发明进一步设置为所述传动拐臂为U型拐臂，所述动铁芯传动轴包括依次设置的第一推动部、连轴部和第二推动部，所述连轴部设置在所述U型拐臂内，所述第一推动部和所述第二推动部位于所述U型拐臂的两侧。

本发明进一步设置为所述电磁驱动机构还包括指示传动轴，所述指示传动轴与所述动铁芯连接，所述电磁驱动机构的一侧设置有指示件，所述指示件与所述指示传动轴连接，所述壳体上开设有正对所述指示件的窗口。

本发明进一步设置为所述电磁驱动机构位于所述切换机构之间且位于所述多相位传动轴的一侧。

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本技术方案双电源急速转换开关只有两个工作状态，即第一电源输入铜排与负载输出铜排导通或第二电源输入铜排与负载输出铜排导通，其工作原理为：当双电源转换开关从第一电源切换到第二电源时，外部控制器向电磁驱动机构发送控制信号使第二电源合闸线圈通电，在永磁保持组件的作用下动铁芯顶出，动铁芯传动轴向传动拐臂施加作用力使多相位传动轴旋转，从而带动第一电源拍合臂作用于第一受力圆盘、第二电源拍合臂向第二电源真空灭弧室移动，第一受力圆盘带动第一动触头动作使第一电源真空灭弧室内的触头分断，同时在减振弹簧的作用下使第二受力圆盘带动第二动触头向第二静触头移动，使第二电源真空灭弧室内的触头闭合，第二电源输入铜排与负载输出铜排之间的回路导通；双电源转换开关从第二电源切换到第一电源同理。

本发明双电源转换开关采用全新的切换机构，通过电磁驱动机构带动多相位传动轴旋转实现电源的急速切换，在保留ATS开关安全、可靠、高过载能力、低能耗的基础上，大大提高了电源切换的速度，避免敏感负载在电源切换过程中断电。

附图说明

图1为本发明实施例双电源急速转换开关爆炸图。

图2为本发明实施例双电源急速转换开关去掉壳体后立体图。

图3为本发明实施例双电源急速转换开关去掉壳体后俯视图。

图4为图3中A-A的剖视图。

图5为本发明实施例切换机构立体图。

图6为本发明实施例切换机构中拍合臂和受力圆盘爆炸图。

图7为本发明实施例电磁驱动机构立体图。

图8为本发明实施例电磁驱动机构另一角度立体图。

图9为本发明实施例驱动电机内部结构示意图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

结合附图1至附图9，本发明技术方案是一种拍合式双电源急速转换开关，包括壳体1和设置在壳体1内的电磁驱动机构2、至少两组切换机构3，所述切换机构3包括第一电源真空灭弧室31、第二电源真空灭弧室32、第一电源拍合臂33、第二电源拍合臂34和多相位传动轴35，所述第一电源真空灭弧室31的一端连接有第一电源输入铜排4，所述第二电源真空灭弧室32的一端连接有第二电源输入铜排5，所述第一电源真空灭弧室31和所述第二电源真空灭弧室32之间连接有并联输出铜排6，所述并联输出铜排6上连接有负载输出铜排7，所述电磁驱动机构2包括驱动电机21，所述驱动电机21与所述多相位传动轴35配合连接以驱动所述多相位传动轴35旋转，所述第一电源拍合臂33和所述第二电源拍合臂34分别连接在所述多相位传动轴35的两侧，所述第一电源拍合臂33上连接有用于所述第一电源真空灭弧室31通断的第一受力圆盘36，所述第二电源拍合臂34上连接有用于所述第二电源真空灭弧室32通断的第二受力圆盘37，所述第一受力圆盘36和所述第二受力圆盘37之间连接有减振弹簧38。

在上述实施例中，所述电磁驱动机构2的驱动电机21内置有第一电源合闸线圈212和第二电源合闸线圈213，并在永磁保持组件214作用下，使得电磁驱动机构2的输出动作只有第一电源合闸动作和第二电源合闸动作(第一电源合闸时，第二电源分闸；第二电源合闸时，第一电源分闸)；电磁驱动机构2的第一电源合闸动作和第二电源合闸动作会使所述多相位传动轴35进行顺时针或逆时针的旋转，以驱使所述第一电源拍合臂33和所述第二电源拍合臂34动作，从而对所述第一受力圆盘36和所述第二受力圆盘37施力，实现所述第一电源输入铜排4/第二电源输入铜排5与所述负载输出铜排7之间回路的导通，达到快速切换双电源的目的。

在本实施例中，所述第一电源真空灭弧室31包括第一静触头和第一动触头，所述第一静触头与所述第一电源输入铜排4电连接，所述第一动触头与所述第一受力圆盘36电连接；所述第二电源真空灭弧室32包括第二静触头和第二动触头，所述第二静触头与所述第二电源输入铜排5电连接，所述第二动触头与所述第二受力圆盘37电连接。

在上述实施例中，所述第一电源真空灭弧室31的第一静触头和第一动触头、所述第二电源真空灭弧室32的第二静触头和第二动触头未在附图中示出，需要说明的是，真空灭弧室的结构为本领域的公知常识，并不影响本发明技术方案的实施。

在上述实施例中，所述第一动触头可以是与所述第一受力圆盘36一体成型；所述第二动触头可以是与所述第二受力圆盘37一体成型。

在本实施例中，所述并联输出铜排6分别与所述第一受力圆盘36和所述第二受力圆盘37电连接。具体地，可以通过螺栓进行连接。

在本实施例中，如附图4至附图6所示，所述第一电源拍合臂33的下部和所述第二电源拍合臂34的下部均连接在所述多相位传动轴35上，所述第一电源拍合臂33的上部设有第一U型臂331，所述第二电源拍合臂34的上部设有第二U型臂341；所述第一受力圆盘36包括依次设置的第一衔接部361、第一圆盘部362和第一定位部363，所述第二受力圆盘37包括依次设置的第二衔接部371、第二圆盘部372和第二定位部373，所述第一衔接部361连接所述第一动触头，所述第二衔接部371连接所述第二动触头，所述第一定位部363和所述第二定位部373分别位于所述减振弹簧38内部的两端，所述减振弹簧38的两端分别抵在所述第一圆盘部362上和所述第二圆盘部372上；所述第一U型臂331与所述第一圆盘部362相抵，所述第二U型臂341与所述第二圆盘部372相抵。

在上述实施例中，所述第一定位部363和所述第二定位部373用于所述减振弹簧38的定位，保证所述减振弹簧38能抵压在所述第一圆盘部362和所述第二圆盘部372；所述减振弹簧38既能为电源切换时提供联动动作，又能在电源切换后向闭合的动触头提供超行程力，避免动静触头之间接触压力不足导致发热现象。

在本实施例中，如附图4所示，所述并联输出铜排6包括两片子铜排61，两片所述子铜排61分别连接在所述第一衔接部上361和所述第二衔接部371上，两片所述子铜排61之间通过螺钉相连接，两片所述子铜排61中任意一片子铜排连接所述负载输出铜排7。

在上述实施例中，所述并联输出铜排6是由两片子铜排61构成，能方便安装到所述第一衔接部361上和所述第二衔接部371上，提高装配效率。

在本实施例中，如附图5所示，所述多相位传动轴35设置在所述第一电源真空灭弧室31和所述第二电源真空灭弧室32之间且位于所述并联输出铜排6的下方；所述多相位传动轴35的两端设有转轴351，所述壳体1上连接有转盘352，所述转轴351连接在所述转盘352上。

在本实施例中，如附图9所示，所述驱动电机21包括屏蔽外壳211和设置在所述屏蔽外壳211内的第一电源合闸线圈212、第二电源合闸线圈213、永磁保持组件214和动铁芯215，所述动铁芯215上连接有动铁芯传动轴22，所述多相位传动轴35上设置有传动拐臂39，所述动铁芯传动轴22与所述传动拐臂39相连接；所述第一电源合闸线圈212通电时，所述第一电源输入铜排4与所述负载输出铜排7之间的回路导通；所述第二电源合闸线圈213通电时，所述第二电源输入铜排5与所述负载输出铜排7之间的回路导通。

在上述实施例中，第一电源进行供电的回路为：第一电源输入铜排-第一电源真空灭弧室静触头-第一电源真空灭弧室动触头-并联输出铜排-负载输出铜排；第二电源进行供电的回路为：第二电源输入铜排-第二电源真空灭弧室静触头-第二电源真空灭弧室动触头-并联输出铜排-负载输出铜排。

在本实施例中，如附图7所示，所述传动拐臂39为U型拐臂，所述动铁芯传动轴22包括依次设置的第一推动部221、连轴部222和第二推动部223，所述连轴部222设置在所述U型拐臂的凹口内，所述第一推动部221和所述第二推动部223位于所述U型拐臂的两侧。

在上述实施例中，当第一电源合闸线圈212合闸时，动铁芯215带动动铁芯传动轴22向前动作，使第二推动部223施力于传动拐臂39，从而带动多相位传动轴35向前旋转；当第二电源合闸线圈213合闸时，动铁芯215带动动铁芯传动轴22向后动作，使第一推动部221施力于传动拐臂39，从而带动多相位传动轴35向后旋转。

在本实施例中，如附图8所示，所述电磁驱动机构2还包括指示传动轴23，所述指示传动轴23与所述动铁芯215连接，所述电磁驱动机构2的一侧设置有指示件24，所述指示件24与所述指示传动轴23连接，所述壳体1上开设有正对所述指示件24的窗口。

在上述实施例中，所述指示传动轴23随所述动铁芯215动作，用于指示当前双电源是第一电源供电还是第二电源供电。

在本实施例中，所述电磁驱动机构2位于所述切换机构3之间且位于所述多相位传动轴35的一侧。

在上述实施例中，由于所有的切换机构3动作均由所述多相位传动轴35进行传动，因此考虑到受力的稳定性，将电磁驱动机构2设置在切换机构3中间；采用多相位传动轴35旋转式的驱动方式，相较于现有直拉式的驱动方式能大大缩小双电源转换开关的整体尺寸。

根据上述介绍，本实施例双电源急速转换开关只有两个工作状态，即第一电源输入铜排4与负载输出铜排7导通或第二电源输入铜排5与负载输出铜排7导通，其工作原理为：当双电源转换开关从第一电源切换到第二电源时，外部控制器向电磁驱动机构2发送控制信号使第二电源合闸线圈213通电，在永磁保持组件214的作用下动铁芯215顶出，动铁芯传动轴22向传动拐臂39施加作用力使多相位传动轴35旋转，从而带动第一电源拍合臂33作用于第一受力圆盘36、第二电源拍合臂34向第二电源真空灭弧室32移动，第一受力圆盘36带动第一动触头动作使第一电源真空灭弧室31内的触头分断，同时在减振弹簧38的作用下使第二受力圆盘37带动第二动触头向第二静触头移动，使第二电源真空灭弧室32内的触头闭合，第二电源输入铜排5与负载输出铜排7之间的回路导通；双电源转换开关从第二电源切换到第一电源同理。

本发明双电源转换开关采用全新的切换机构，通过电磁驱动机构带动多相位传动轴旋转实现电源的急速切换，在保留ATS开关安全、可靠、高过载能力、低能耗的基础上，大大提高了电源切换的速度，避免敏感负载在电源切换过程中断电。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种拍合式双电源急速转换开关，其特征在于，包括壳体和设置在壳体内的电磁驱动机构、至少两组切换机构，所述切换机构包括第一电源真空灭弧室、第二电源真空灭弧室、第一电源拍合臂、第二电源拍合臂和多相位传动轴，所述第一电源真空灭弧室的一端连接有第一电源输入铜排，所述第二电源真空灭弧室的一端连接有第二电源输入铜排，所述第一电源真空灭弧室和所述第二电源真空灭弧室之间连接有并联输出铜排，所述并联输出铜排上连接有负载输出铜排，所述电磁驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机与所述多相位传动轴配合连接以驱动所述多相位传动轴旋转，所述第一电源拍合臂和所述第二电源拍合臂分别连接在所述多相位传动轴的两侧，所述第一电源拍合臂上连接有用于所述第一电源真空灭弧室通断的第一受力圆盘，所述第二电源拍合臂上连接有用于所述第二电源真空灭弧室通断的第二受力圆盘，所述第一受力圆盘和所述第二受力圆盘之间连接有减振弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种拍合式双电源急速转换开关，其特征在于，所述第一电源真空灭弧室包括第一静触头和第一动触头，所述第一静触头与所述第一电源输入铜排电连接，所述第一动触头与所述第一受力圆盘电连接；所述第二电源真空灭弧室包括第二静触头和第二动触头，所述第二静触头与所述第二电源输入铜排电连接，所述第二动触头与所述第二受力圆盘电连接。

3.根据权利要求2所述的一种拍合式双电源急速转换开关，其特征在于，所述并联输出铜排分别与所述第一受力圆盘和所述第二受力圆盘电连接。

4.根据权利要求2所述的一种拍合式双电源急速转换开关，其特征在于，所述第一电源拍合臂的下部和所述第二电源拍合臂的下部均连接在所述多相位传动轴上，所述第一电源拍合臂的上部设有第一U型臂，所述第二电源拍合臂的上部设有第二U型臂；所述第一受力圆盘包括依次设置的第一衔接部、第一圆盘部和第一定位部，所述第二受力圆盘包括依次设置的第二衔接部、第二圆盘部和第二定位部，所述第一衔接部连接所述第一动触头，所述第二衔接部连接所述第二动触头，所述第一定位部和所述第二定位部分别位于所述减振弹簧内部的两端，所述减振弹簧的两端分别抵在所述第一圆盘部上和所述第二圆盘部上；所述第一U型臂与所述第一圆盘部相抵，所述第二U型臂与所述第二圆盘部相抵。

5.根据权利要求4所述的一种拍合式双电源急速转换开关，其特征在于，所述并联输出铜排包括两片子铜排，两片所述子铜排分别连接在所述第一衔接部上和所述第二衔接部上，两片所述子铜排之间通过螺钉相连接，两片所述子铜排中任意一片子铜排连接所述负载输出铜排。

6.根据权利要求1所述的一种拍合式双电源急速转换开关，其特征在于，所述多相位传动轴设置在所述第一电源真空灭弧室和所述第二电源真空灭弧室之间且位于所述并联输出铜排的下方；所述多相位传动轴的两端设有转轴，所述壳体上连接有转盘，所述转轴连接在所述转盘上。

7.根据权利要求1所述的一种拍合式双电源急速转换开关，其特征在于，所述驱动电机包括屏蔽外壳和设置在所述屏蔽外壳内的第一电源合闸线圈、第二电源合闸线圈、永磁保持组件和动铁芯，所述动铁芯上连接有动铁芯传动轴，所述多相位传动轴上设置有传动拐臂，所述动铁芯传动轴与所述传动拐臂相连接；所述第一电源合闸线圈通电时，所述第一电源输入铜排与所述负载输出铜排之间的回路导通；所述第二电源合闸线圈通电时，所述第二电源输入铜排与所述负载输出铜排之间的回路导通。

8.根据权利要求7所述的一种拍合式双电源急速转换开关，其特征在于，所述传动拐臂为U型拐臂，所述动铁芯传动轴包括依次设置的第一推动部、连轴部和第二推动部，所述连轴部设置在所述U型拐臂内，所述第一推动部和所述第二推动部位于所述U型拐臂的两侧。

9.根据权利要求7所述的一种拍合式双电源急速转换开关，其特征在于，所述电磁驱动机构还包括指示传动轴，所述指示传动轴与所述动铁芯连接，所述电磁驱动机构的一侧设置有指示件，所述指示件与所述指示传动轴连接，所述壳体上开设有正对所述指示件的窗口。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的一种拍合式双电源急速转换开关，其特征在于，所述电磁驱动机构位于所述切换机构之间且位于所述多相位传动轴的一侧。