CN117198780A - 模块化的双电源转换开关 - Google Patents

Abstract

一种模块化的双电源转换开关，包括：基座；至少一个开关模组，各包括沿长度方向并排设置的n个驱动机构和n个分断单元组，其中，n为大于等于2的整数，驱动机构配置为与各自的分断单元组沿高度方向叠置并配置为驱动各自的分断单元组，以及分断单元组各包括具有公共的旋转轴的至少一个分断单元；以及同步机构，各包括同步组件和传动组件，同步组件设置于相邻的驱动机构之间以使所述驱动机构同步运动，以及传动组件配置为将所述相邻的驱动机构的驱动力同时传递至相应的分断单元组，以同步驱动相应的分断单元组的旋转轴旋转。

Description

模块化的双电源转换开关

技术领域

本公开涉及一种模块化的双电源转换开关。

背景技术

双电源转换开关(ATS)作为保证供电连续性的主要电器元件，在工业领域具有广泛应用，特别是用于应急供电系统。基于电源电路的状况，双电源转换开关可将负载电路从一个电源切换至另一个电源，例如在市电和备用电源之间进行切换，从而维持负载电路连续、可靠地运行。目前，双电源转换开关按照其工作工位(又称工作段式)分为二段式(二工位)和三段式(三工位)。

通常，双电源转换开关可以被拆分成二大模块，即分断单元模块和驱动机构模块。分断单元主要的功能件为动、静触头。通过动、静触头的分、合实现电源的转换。驱动机构用于提供动力给分断单元，实现所述的电源转换。

与其他低压电器一样，双电源转换开关常以不同电流壳架的一个系列出现于市场，不同的壳架的产品，采用同样的技术，只是零件的几何放大或缩小，这样一个系列ATS产品的零件数量将是非常大的。然而，相对于保护电器，如断路器，双电源转换开关的市场需求量较小，因此，其投资开销相对于零件成本的比例相对较高。与其它商品一样，双电源转换开关的性价比一直是消费者关心的焦点，所以如何用较低的投资构建更多产品一直是本领域关注的问题。换句话说，如何使用已有的低额定电流ATS构建高额定电流ATS是本领域需要解决的问题。

发明内容

本公开提供了一种模块化的双电源转换开关，所述双电源转换开关使用可扩展的模块化构造，使得通过简单拼接即可构建具有更大额定电流、可靠有效的双电源转换开关，因此可以减少系列产品的投资、降低成本。

在一方面，本公开提供了一种模块化的双电源转换开关，所述双电源转换开关包括：

基座，具有长度方向和高度方向；

至少一个开关模组，沿所述长度方向并排设置于所述基座上，并各包括沿所述长度方向并排设置的n个驱动机构和n个分断单元组，其中，n为大于等于2的整数，所述驱动机构配置为与各自的分断单元组沿高度方向叠置并配置为驱动各自的分断单元组，以及所述分断单元组各包括具有公共的旋转轴的至少一个分断单元；以及

同步机构，包括同步组件和传动组件，其中，所述同步组件设置于相邻的驱动机构之间以使所述驱动机构同步运动，以及所述传动组件的一端设置于相应开关模组的相邻的驱动机构之间，另一端设置于相应的分断单元组之间，配置为将所述相邻的驱动机构的驱动力同时传递至相应的分断单元组，以同步驱动相应的分断单元组的旋转轴旋转，从而进行分合闸操作。

在一实施例中，所述双电源转换开关包括一个开关模组，所述同步组件包括手操装置，所述手操装置设置于所述一个开关模组的驱动机构之间且配置为同步驱动所述一个开关模组的驱动机构。

在一实施例中，所述双电源转换开关包括至少两个开关模组，所述同步组件包括手操装置和同步杆，所述同步杆设置于相应开关模组的相邻驱动机构之间，所述手操装置设置于相邻的两个开关模组之间且配置为同步驱动所述相邻的两个开关模组的驱动机构。

在一实施例中，相邻的开关模组中邻近的分断单元组固定在一起，并且各自的旋转轴连接在一起或具有公共的旋转轴。

在一实施例中，所述开关模组可拆卸地设置于所述基座上。

在一实施例中，所述双电源转换开关还包括电连接部件，所述电连接部件各配置为将相应的分断单元组中的分断单元并联，并具有能够与负载连接的输出端。

在一实施例中，所述双电源转换开关还包括背板，所述背板设置于所述基座的与所述至少一个开关模组相对的背面，并包括用于固定所述分断单元的与第一电源电连接的第一进线端和与第二电源连接的第二进线端的进线端孔。

在一实施例中，所述双电源转换开关还包括绝缘隔板，所述绝缘隔板设置于所述基座与所述背板之间，并且将所述第一进线端和第二进线端隔开。

在一实施例中，所述绝缘隔板上设置有气道，所述基座与所述背板上分别设置有与所述气道相通的气孔，使得所述气道将所述分断单元的触头机构所位于的腔与周围环境连通。

在一实施例中，各个分断单元组的分断单元通过杆状件固定在一起，所述杆状件穿过所述分断单元的壳体上的安装孔。

在一实施例中，所述开关模组的数量和每个所述分断单元组中分断单元的数量能够根据所述双电源转换开关的额定电流来设定。

附图说明

从下面结合附图详细描述的本公开的优选实施方式中，本公开的优点和目的可以得到更好地理解。为了在附图中更好地显示各部件的关系，附图并非按比例绘制。附图中：

图1示出了根据本公开的双电源转换开关的一个实施例的侧视图；

图2示出了根据本公开的双电源转换开关的一个实施例的侧面斜视图；

图3示出了根据本公开的双电源转换开关的一个实施例的立体示意图；

图4示出了根据本公开的双电源转换开关的一个实施例的正面示意图；

图5示出了根据本公开的双电源转换开关的一个实施例的基座的示意图；

图6示出了根据本公开的双电源转换开关的一个实施例的气道的示意图；

图7示出了根据本公开的双电源转换开关的一个实施例的驱动机构的示意图；和

图8示出了根据本公开的双电源转换开关的一个实施例的分断单元组的部分示意图。

具体实施方式

将参照附图详细描述根据本公开的各个实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。如果没有特别说明，本文中的术语“第一方向”、“第二方向”、“高度方向”、“长度方向”、“旋转方向”、“左侧”、“右侧”、“正面”、“背面”等均是相对于本公开的附图描述的。术语“依次包括A、B、C等”仅指示所包括的部件A、B、C等的排列顺序，并不排除在A和B之间和/或B和C之间包括其它部件的可能性。“第一”及其变体的描述仅仅是为了区分各部件，并不限制本公开的范围，在不脱离本公开的范围的情况下，“第一部件”可以写为“第二部件”等。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本公开的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。

下面，参照图1至图8，详细描述根据本公开的优选实施方式。

图1示出了根据本公开的一个实施例的模块化的双电源转换开关的侧视图，图2示出了双电源转换开关的侧面斜视图，图3示出了双电源转换开关的立体示意图，图4示出了双电源转换开关的正面示意图，图5示出了双电源转换开关的基座，图6示出了双电源转换开关的内部的触头机构和气道，图7示出了双电源转换开关的驱动机构的示意图，图8示出了双电源转换开关的分断单元组的部分示意图。本公开的双电源转换开关能够在双分状态、第一电源接通状态和第二电源接通状态之间转换，也能够仅在第一电源接通状态和第二电源接通状态之间转换。如图4所示，本公开的双电源转换开关可以为四极产品，当然，产品的极数量可以根据用户需求进行设计，本公开对此不作限制。

如图1至4所示，所述模块化的双电源转换开关包括基座100、至少一个开关模组，以及同步机构。所述基座100具有长度方向和高度方向，所述长度方向为图4中的水平向右的y方向，所述高度方向为图1和4中竖直向上的x方向。

如图3和4所示，至少一个开关模组可以包括第一开关模组1以及第二开关模组2，如图4中的虚线框所示，它们沿长度方向y并排设置于基座100上，例如设置于基座10的前侧或正面上。本公开的开关模组的数量不限于图中所示的数量，可以为三个、四个、五个等，这取决于所需的双电源转换开关的额定电流以及机械结构的驱动力。

至少一个开关模组、即第一开关模组1和第二开关模组2中的每一个包括沿长度方向y并排设置的n个驱动机构和n个分断单元组，其中，n为大于等于2的整数，例如为2、3、4或5等。在图3和4所示的示例中，n为2。也就是说，每一个开关模组包含2个驱动机构和2个分断单元组。图4中的第一开关模组1包含驱动机构3、4和分断单元组5、6，第二开关模组2包含驱动机构7、8和分断单元组9、10。

此外，分断单元组各包括具有公共的旋转轴16的至少一个分断单元，例如图4中的分断单元组5、6、9、10中的每一个包含两个分断单元。当然，在其他实施例中，分断单元组可以包含更多个分断单元，例如三个、四个等。分断单元组各包括一个分断单元也是可能的。本公开的分断单元可以为Beat Contact结构或Jaw Contact结构的市场上可获得的分断单元，这样，本公开的双电源转换开关可根据需要选择分断单元的数量，由此可以降低成本。

再次参见图4，驱动机构配置为与各自的分断单元组沿高度方向叠置并配置为驱动各自的分断单元组，即，驱动机构3设置于分断单元组5上方并可以驱动分断单元组5，驱动机构4设置于分断单元组6上方并可以驱动分断单元组6，驱动机构7设置于分断单元组9上方并可以驱动分断单元组9，驱动机构8设置于分断单元组10上方并可以驱动分断单元组10。当然，驱动机构和分断单元组的设置方式可以与图4中的相反，即，驱动机构位于分断单元组的下方。

开关模组的数量和每个分断单元组中分断单元的数量是可预先设定的，或者说是可预先选择的。例如，在一个驱动机构能够驱动两个分断单元的情况下，当一个分断单元具有125A的较小额定电流时，用户需要的500A的大额定电流双电源转换开关中需设置一个开关模组，所述开关模组包含两个驱动机构和四个分断单元，而用户需要的1000A的大额定电流双电源转换开关中需设置两个这样的开关模组，即，总共四个驱动机构和八个分断单元。例如，在一个驱动机构能够驱动一个分断单元的情况下，当一个分断单元具有125A的较小额定电流时，用户需要的250A额定电流双电源转换开关中需设置一个开关模组，所述开关模组包含两个驱动机构和两个分断单元，而用户需要的500A的大额定电流双电源转换开关中需设置两个这样的开关模组。此处所述的分断单元可以理解为无需重新设计即可获得的较小电流的分断单元，可以理解为模块化设计的基础模块。也就是说，开关模组的数量和每个分断单元组中分断单元的数量可以根据用户需求进行设定，例如可以根据用户所需的双电源转换开关的额定电流来设定。以此方式，通过拼接组合，可以利用小额定电流的分断单元和驱动机构获得大额定电流的双电源转换开关。应注意，上述一个分断单元的额定电流仅用于示意性说明，在其他示例中可以具有其他数值，这取决于最小单元的具体设计。

如图4和8所示，相邻的开关模组中邻近的分断单元组固定在一起，并且各自的旋转轴16连接在一起或具有公共的旋转轴16。具体而言，第一开关模组的1的分断单元组6和第二开关模组2的分断单元组9固定在一起，并且具有公共的旋转轴16。所述旋转轴16可以绕其旋转轴线旋转，从而带动设置于其上的各个分断单元的动触头17(如图6所示)在第一电源接通位置、第二电源接通位置以及双分位置之间移动。此外，各个分断单元组的分断单元可以通过杆状件23固定在一起，所述杆状件23穿过分断单元的壳体上的安装孔，如图8所示。当进行装配时，可以首先将分断单元组的分断单元组装在一起，然后再将分断单元组安装于基座100上。

如图3所示，开关模组可拆卸地设置于基座100上，例如通过螺纹紧固件等。当然，其他接合方式也是可行的。如图5所示，基座100上设置有用于定位分断单元组的定位件33和用于安装分断单元组的紧固孔34，以及用于定位驱动机构的另外的定位件35和用于安装驱动机构的另外的紧固孔36。定位件33和另外的定位件35可以具有突出部或凹部的形式。

基座固定开关模组的驱动机构，实现不同开关模组的驱动机构之间的尺寸联系，例如，最短的尺寸链，并可以通过下文所述的同步机构确保多个驱动机构的同步性。此外，基座固定开关模组的分断单元，实现不同开关模组的分断单元之间的尺寸联系，例如，最短的尺寸链，并可以通过下文所述的同步机构以及公共的旋转轴确保多个分断单元的同步性。因此，基座可以实现驱动机构与分断单元组的分断单元之间的尺寸联系，例如，最短的尺寸链，从而确保驱动的有效性。

当分断单元组包含多于一个的分断单元时，有必要将分断单元组的各个分断单元电连接起来，以实现大电流的分断。为此，如图1至4所示，双电源转换开关还包括电连接部件18，所述电连接部件18各配置为将相应的分断单元组中的分断单元并联，并具有能够与负载连接的输出端19。

考虑到双电源转换开关的输入端和输出端的固定，双电源转换开关还可以包括背板200。如图1至2中所示，所述背板200设置于基座100的远离至少一个开关模组的背面，并包括用于固定分断单元的与第一电源电连接的第一进线端20和与第二电源连接的第二进线端21的进线端孔。此外，所述背板200还包括用于固定电连接部件18的输出端19的输出端孔。当然，在其他示例中，输出端19可以位于其他位置。通过设置背板来加固各种接线端，使得双电源转换开关的整体性强，结实可靠。

在可选的实施例中，基座100相应地包括用于第一进线端20和第二进线端21的另外的进线端孔，以及用于电连接部件18的输出端19的另外的输出端孔。

此外，当分断单元的与第一电源电连接的第一进线端20和与第二电源连接的第二进线端21之间的距离过近时，双电源转换开关还可以包括绝缘隔板300。如图6所示，所述绝缘隔板300设置于基座100与背板200之间，并且用于将第一进线端20和第二进线端21隔开。所述绝缘隔板300可以用来增加电气间隙，避免第一进线端和第二进线端之间的短路。

如图6所示，所述绝缘隔板300上可以设置气道22(图中较粗黑色实线示出了气道的延伸路径)，基座100与背板200上分别设置有与气道22相通的气孔(如图5中所示的基座100上的气孔32)，使得气道将分断单元的触头机构所位于的腔与周围环境、例如大气连通。以此方式，分断单元的触头机构在进行分合闸操作期间所产生的气体可以排出至双电源转换开关的外部，降低所述气体损坏触头机构的风险。

为了实现双电源转换开关中的各个分断单元的同步驱动，需要设置同步机构。同步机构可以包括同步组件和传动组件。所述同步组件设置于相邻的驱动机构之间以使所述驱动机构同步运动。所述传动组件的一端设置于相应开关模组的相邻的驱动机构之间，另一端设置于相应的分断单元组之间，配置为将所述相邻的驱动机构的驱动力同时传递至相应的分断单元组，以同步驱动相应的分断单元组的旋转轴旋转，从而进行分合闸操作。例如，同步组件可以包括手操装置，或者包括手操装置和同步杆二者。具体而言，图4中左侧的开关模组1配备有同步杆11和传动组件12，右侧的开关模组2配备有同步杆13和传动组件14。例如，同步杆11设置于第一开关模组1的相邻的驱动机构3、4之间，并将驱动机构3、4包含的可旋转的驱动件连接在一起，以使它们可以同步运动。传动组件12的一端设置于相邻的驱动机构3、4之间，另一端设置于相应的分断单元组5、6之间，配置为将相邻的驱动机构3、4的驱动力同时传递至相应的分断单元组5、6。同步杆13和传动组件14具有类似的设置，在此不再赘述。如图3和4所示，在双电源转换开关包括至少两个开关模组、例如两个开关模组的情况下，同步组件还可以包括手操装置15，所述手操装置设置于相邻的两个开关模组1和2之间，配置为同步驱动相邻的两个开关模组的驱动机构。例如，手操装置15同步驱动第一开关模组的1的驱动机构4和第二开关模组2的驱动机构7(例如，通过与驱动机构4和7的可旋转的驱动件连接的方式实现)，由此与同步杆11和13一起确保两个开关模组的驱动机构的同步性。当双电源转换开关仅包括一个开关模组的情况下，同步组件可仅包括手操装置，其设置在所述一个开关模组的驱动机构之间，配置为同步驱动所述一个开关模组的驱动机构。

例如，如图7所示，驱动机构3、4、7、8可以各包括能够围绕第一轴线A旋转的驱动件24，驱动件24作为驱动机构的输出元件将驱动力输出至传动组件12、14。传动组件12、14各包括传动杆25、拐臂26、支撑杆27以及引导件28。传动杆25沿其纵向轴线L(如图7中虚线所示)延伸，并且包括沿纵向轴线L彼此相对的第一端(图7中右侧一端)和第二端(图7中左侧一端)，第一端连接至驱动机构的驱动件24，第二端连接至拐臂26，并且拐臂26旋转固定地连接至分断单元的旋转轴16。

传动杆25可旋转地连接至驱动机构的壳体或者开关的壳体(未示出)，从而可以沿其旋转轴线旋转。传动杆25通过沿平行于长度方向的第二轴线B延伸布置的支撑杆27可旋转地连接至驱动机构的壳体。

驱动机构受到外界施加的驱动力使得各自的驱动件24围绕第一轴线A旋转，从而带动传动杆25围绕第二轴线B旋转，进而驱动拐臂26旋转，最终带动旋转轴16围绕其延伸轴线C旋转。

传动杆25在第一端与驱动件24的连接可以示例性地通过具有导槽281的引导件28来实现。引导件28在第一端处连接至传动杆25，引导件28的导槽281沿纵向轴线L延伸。驱动件24可以具有配合部，配合部容纳在导槽281内并且能够沿导槽281滑动。引导件28的数量为两个，分别设置在传动杆25相对的两个表面上，以分别与设置在传动组件两侧的驱动机构的驱动件24配合。因此，本公开提出的传动机构可以允许一个开关模组中的两个驱动机构同时且同步驱动。

传动杆25在第二端处可以包括传动槽30，传动槽30沿纵向轴线L延伸并且为贯穿传动杆25的通槽，传动槽30为两端半圆形的直槽。相应地，拐臂26可以包括平行于延伸轴线C延伸的接合部31，接合部31偏离延伸轴线C设置，因此可以通过驱动接合部31从而使拐臂26旋转。

如图4和图7-8中的同步机构的设置可以确保一个开关模组中的两个驱动机构的同时同步驱动。当然，在一个开关模组包含三个驱动机构的情况下，通过合理设置同步杆、手操装置以及传动组件，同步驱动也可以实现。以此类推，本公开还可以实现具有更多个驱动机构的开关模组。

上述同步机构的传动组件的设计仅为一示例，本公开还可以包含其他结构的传动组件，例如上述结构的等同变型等。

本公开的双电源转换开关使用可扩展的模块化构造，使得通过简单拼接即可构建具有更大额定电流、可靠有效的双电源转换开关。本公开的双电源转换开关的壳架所需的专用零件数量较少(相对于已知的方案大幅减少)，因此可以减少系列产品的投资，缩短产品研发的周期，从而降低产品成本。此外，本公开的双电源转换开关的设计的自动化可以更高效，产品各模块具有一致性，因此具有较高的产品质量。

上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据公开目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本公开之目的为准。

Claims (11)

1.一种模块化的双电源转换开关，其特征在于，所述双电源转换开关包括：

基座，具有长度方向和高度方向；

至少一个开关模组，沿所述长度方向并排设置于所述基座上，并各包括沿所述长度方向并排设置的n个驱动机构和n个分断单元组，其中，n为大于等于2的整数，所述驱动机构配置为与各自的分断单元组沿高度方向叠置并配置为驱动各自的分断单元组，以及所述分断单元组各包括具有公共的旋转轴的至少一个分断单元；以及

同步机构，包括同步组件和传动组件，其中，所述同步组件设置于相邻的驱动机构之间以使所述驱动机构同步运动，以及所述传动组件的一端设置于相应开关模组的相邻的驱动机构之间，另一端设置于相应的分断单元组之间，配置为将所述相邻的驱动机构的驱动力同时传递至相应的分断单元组，以同步驱动相应的分断单元组的旋转轴旋转，从而进行分合闸操作。

2.根据权利要求1所述的双电源转换开关，其特征在于，所述双电源转换开关包括一个开关模组，所述同步组件包括手操装置，所述手操装置设置于所述一个开关模组的驱动机构之间且配置为同步驱动所述一个开关模组的驱动机构。

3.根据权利要求1所述的双电源转换开关，其特征在于，所述双电源转换开关包括至少两个开关模组，所述同步组件包括手操装置和同步杆，所述同步杆设置于相应开关模组的相邻驱动机构之间，所述手操装置设置于相邻的两个开关模组之间且配置为同步驱动所述相邻的两个开关模组的驱动机构。

4.根据权利要求3所述的双电源转换开关，其特征在于，相邻的开关模组中邻近的分断单元组固定在一起，并且各自的旋转轴连接在一起或具有公共的旋转轴。

5.根据权利要求1所述的双电源转换开关，其特征在于，所述开关模组可拆卸地设置于所述基座上。

6.根据权利要求1所述的双电源转换开关，其特征在于，所述双电源转换开关还包括电连接部件，所述电连接部件各配置为将相应的分断单元组中的分断单元并联，并具有能够与负载连接的输出端。

7.根据权利要求1所述的双电源转换开关，其特征在于，所述双电源转换开关还包括背板，所述背板设置于所述基座的与所述至少一个开关模组相对的背面，并包括用于固定所述分断单元的与第一电源电连接的第一进线端和与第二电源连接的第二进线端的进线端孔。

8.根据权利要求7所述的双电源转换开关，其特征在于，所述双电源转换开关还包括绝缘隔板，所述绝缘隔板设置于所述基座与所述背板之间，并且将所述第一进线端和第二进线端隔开。

9.根据权利要求8所述的双电源转换开关，其特征在于，所述绝缘隔板上设置有气道，所述基座与所述背板上分别设置有与所述气道相通的气孔，使得所述气道将所述分断单元的触头机构所位于的腔与周围环境连通。

10.根据权利要求7所述的双电源转换开关，其特征在于，各个分断单元组的分断单元通过杆状件固定在一起，所述杆状件穿过所述分断单元的壳体上的安装孔。

11.根据权利要求1所述的双电源转换开关，其特征在于，所述开关模组的数量和每个所述分断单元组中分断单元的数量能够根据所述双电源转换开关的额定电流来设定。