CN207637647U - 用于双电源转换开关的中性线重叠机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种用于双电源转换开关(1)的中性线重叠机构，双电源转换开关(1)可在第一电源和第二电源之间切换且包括：机架(10)；可旋转地设置在机架上的主轴(17)；第一静触头(11)和第二静触头(12)；固定连接到主轴并且能够主轴一起转动的动触头(13)；中性线重叠机构(2)包括：中性极静触头；可旋转地设置在机架上的中性极动触头；弹性构件(23)；凸轮件(24)，固定安装到主轴以随主轴一起转动并且具有第一位置和第二位置，当动触头与第一和第二静触头接触时凸轮件分别处在第一和第二位置；并且在从第一位置向第二位置转动过程中，凸轮件允许第一电源和第二电源的中性线都保持接通，实现双电源转换开关中性线重叠切换。

Description

用于双电源转换开关的中性线重叠机构

技术领域

本实用新型涉及双电源转换开关领域，具体地，涉及一种用于双电源转换开关的中性线重叠机构。

背景技术

双电源转换开关(ATSE)是应电力供应的连续性的要求而诞生的。随着人们对供电连续性、安全性、可靠性的要求不断深入，双电源转换开关的应用越来越广泛。如酒店、剧院这类人员集中的重要公共场所，由于中断供电将造成秩序混乱，甚至危及客人的生命安全。相关行业标准规定其配电系统必须拥有应急电源供电。又如数据中心，电源电压的缺失意味着数据的丢失。人们用双电源转换开关与不间断电源(UPS)组合供电以保证其供电的连续性。然而，由于在电源的转换过程中，中性线和其它相线一样会有一个暂时的断开，这将引起部分用电设备电压的波动并由此造成影响和损失。如在ASTE与UPS组合供电的数据中心不间断电源的应用中，中性线的短时断开使UPS零地电压升高并引起服务器重启，造成数据丢失或服务器损坏等严重后果。可靠的中性线重叠切换将是大家十分关心和亟待的，即如从常用电源(备用电源)向备用电源(常用电源)的转换过程中有一个足够长的中性线重叠时间并在转换结束时可靠快速是切断常用电源(备用电源)中性线。

简单而可靠的中性线重叠机构对双电源转换开关是否能可靠运行，意义重大。因此，需要提供一种能够解决上述问题的机构，本技术提供的机构实现方式简单，同时具有较高的可靠性。

实用新型内容

本实用新型提出一种用于双电源转换开关的中性线重叠机构，所述双电源转换开关可在第一电源和第二电源之间切换并且包括：机架；可旋转地设置在机架上的主轴；设置在机架上的第一静触头和第二静触头；固定连接到主轴并且能够主轴一起转动的动触头，动触头可在第一静触头和第二静触头之间转动，当动触头与第一静触头接触时，第一电源接通，当动触头与第二静触头接触时，第二电源接通；其特征在于，所述中性线重叠机构包括：设置在机架上的中性极静触头，分别是第一中性极静触头和第二中性极静触头；可旋转地设置在机架上的中性极动触头，分别是第一中性极动触头和第二中性极动触头；弹性构件，设置在中性极动触头上，用于使中性极动触头朝向与其相应的中性极静触头接触的位置偏压；凸轮件，固定安装到主轴以随主轴一起转动并且具有第一位置和第二位置，当动触头与第一静触头接触时，凸轮件处在第一位置，而当动触头与第二静触头接触时，凸轮件处在第二位置；凸轮件设置为与中性极动触头相互配合从而使得，当凸轮件在第一位置时，第一中性极动触头与第一中性极静触头接触，第一电源的中性线接通，而第二中性极动触头与第二中性极静触头分开，第二电源的中性线断开；凸轮件处在第二位置时，第一中性极动触头与第一中性极静触头分开，第一电源的中性线断开，而第二中性极动触头与第二中性极静触头接触，第二电源的中性线接通；并且凸轮件在从第一位置向第二位置转动过程中会经过第三位置和第四位置，当凸轮件处在第三位置和第四位置之间时，凸轮件允许第一电源和第二电源的中性线都保持接通，实现双电源转换开关的中性线重叠切换。

根据本实用新型的优选实施例，当从第一位置开始向第二位置转动时，凸轮件允许第一中性极动触头和第一中性极静触头保持接触，并且允许第二中性极动触头与第二中性极静触头保持分开，由此使第一电源的中性线保持接通、第二电源的中性线保持断开；当从第一位置转动到第三位置时，凸轮件允许第一中性极动触头与第一中性极静触头保持接触，并且迫使第二中性极动触头与第二中性极静触头分开，由此使第一电源的中性线保持接通、第二电源的中性线开始断开；当转动到第四位置时，凸轮件迫使第一中性极动触头与第一中性极静触头分开，并且允许第二中性极动触头与第二中性极静触头保持接触，由此使第一电源的中性线开始断开、第二电源的中性线保持接通；当转动到第二位置时，凸轮件允许第一中性极动触头与第一中性极静触头保持分开，并且允许第二中性极动触头与第二中性极静触头保持接触，由此使第一电源的中性线保持断开、第二电源的中性线保持接通。

根据本实用新型的优选实施例，凸轮件包括从凸轮件的表面突出延伸并且成角度间隔开的突起部，分别是第一突起部和第二突起部。

根据本实用新型的优选实施例，所述中性极动触头包括：第一臂，在第一臂上设有用于与中性极静触头接触的接触端以及与接触端间隔开且固定到机架的枢转点，中性极动触头可绕该枢转点转动；第二臂，固定连接于第一臂并且设置为与第一臂成角度。

根据本实用新型的优选实施例，当凸轮件在第一位置和第三位置之间的位置时，第二突起部与第二中性极动触头的第二臂接触，迫使第二中性极动触头克服弹簧的力绕第二枢转点转动，第二中性极动触头由此与第二中性极静触头断开；当凸轮件在第三位置和第四位置之间的位置时，第一突起部和第二突起部与第一中性极动触头的第二臂和第二中性极动触的第二臂都不接触，从而允许第一中性极动触头和第二中性极动触头分别与第一中性极静触头和第二中性极静触头都保持接触；当凸轮件在第四位置和第二位置之间的位置时，第一突起部与第一中性极动触头的第一臂接触，迫使第一中性极动触头克服弹簧的力绕第一枢转点转动，第一中性极动触头由此与第一中性极静触头断开。

根据本实用新型的优选实施例，所述第二臂与第一臂之间的角度大于90度。

根据本实用新型的优选实施例，所述第二臂具有弧形的轮廓，以便与突起部配合。

根据本实用新型的优选实施例，所述弹性构件是弹簧，其一端安装在第一中性极动触头的第二臂上，另一端安装在第二中性极动触头的第二臂上。

本实用新型提出一种双电源转换开关，包前述的用于双电源转换开关的中性线重叠机构。

本实用新型提出的中性线重叠机构实现方式简单可靠，能够使得两路电源的转换过程中至少有一路电源的中性线保持接通，并且在转换过程中有足够长的中性线重叠时间。

附图说明

本实用新型上述和其它特征以及优点将通过下面的结合附图的示例性实施例的详细描述变得更加明显，并且该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实用新型的范围，其中：

图1是根据本实用新型优选实施例的用于双电源转换开关的中性线重叠机构的结构示意图；

图2是在备用电源接通、常用电源断开时根据本实用新型优选实施例的用于双电源转换开关的中性线重叠机构的状态示意图；

图3至图6是从备用电源切换到常用电源的过程中根据本实用新型优选实施例的用于双电源转换开关的中性线重叠机构的状态示意图；

图7是在备用电源断开、常用电源接通时根据本实用新型优选实施例的用于双电源转换开关的中性线重叠机构的状态示意图。

具体实施方式

有关本实用新型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例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，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。“第一”及其变体的描述仅仅是为了区分各部件，并不限制本实用新型的范围，在不脱离本实用新型的范围的情况下，“第一部件”可以写为“第二部件”等。

下面结合附图所示的自动转换开关1，说明本实用新型的用于自动转换开关的中性线重叠机构2的工作原理。

为了方便理解，所有的附图都将机构、相线极和中线极叠加在一起显示。如图1所示，自动转换开关1的机构(如设置在最上层)包括机架10、电磁铁MR和MN、拨叉14、曲柄15、主轴驱动件16以及主轴17。所述自动转换开关1的相线极(如设置在中间层)包括机架10、设置在机架上的静触头11和12、动触头13，其中动触头安装于主轴17并随其转动。所述自动转换开关1的中性极(如设置在最底层)包括机架10、设置在机架上的静触头11’(与静触头11在此视图上重叠)和12’(与静触头12在此视图上重叠)、设置在机架上的中性极动触头21和22、中性极触头弹簧23以及凸轮件24。所述的主轴17贯穿于机构层，相线极层和中性极层。

机架10具有中心轴线，与第一电源(图示备用电源R)电连接的静触头11和与第二电源(图示常用电源N)电连接的静触头12分别设置在中心轴线的两侧，例如如图所示关于该中心轴线对称设置。

曲柄15可旋转地设置在机架10上，优选地，其旋转中心位于机架10的中心轴线上。在曲柄15的两端各设有柱形销。拨叉14具有如图所示向下开口的导引部，用于引导曲柄15的一个柱形销在其中沿该导引部来回移动。

主轴驱动件15具有如图所示向上开口的导引部，用于引导曲柄15的另一个柱形销在其中沿该导引部来回移动。主轴17可旋转地设置在机架上，优选地，主轴17的旋转中心位于机架10的中心轴线上。主轴驱动件16固定安装到主轴17，使得主轴17能够与主轴驱动件16一起转动。另外，动触头13的支架固定安装在主轴17上，从而在主轴17转动时动触头13随其一起转动。

电磁铁通电后，驱动拨叉14在图示从左向右或从右向左的方向上作直线运动，由此通过柱形销带动曲柄15以及主轴驱动件16转动，从而使得动触头13在与静触头11接触的第一电源接通位置和与静触头12接触的第二电源接触位置之间运动。通过参考之后的附图2至7以及下文更具体的描述，技术人员可以更好地理解上述运动过程。

参考图1，用于自动转换开关1的中性线重叠机构2包括位于中性轴线两侧的中性极动触头21、22，中性极动触头21、22分别设置在静触头11’、12’附近，并且可分别与静触头11’、12’接触。当中性极动触头21与静触头11’接触时，第一电源的中性线接通；当中性极动触头22与静触头12’接触时，第二电源的中性线接通。

中性极动触头21、22包括第一臂211、221和第二臂212、222。第一臂211、221上设置有有用来与静触头接触的接触端，并且在第一臂212、222上设有与接触端间隔开的枢转点O1、O2，枢转点O1、O2固定在机架上，由此，中性极动触头21、22绕枢转点可旋转地设置在机架10上。

第一臂固定连接到第二臂，优选的是刚性连接，而且第一臂和第二臂之间大致上成大于90的角度，从而便于和稍后将描述的凸轮件互相作用。在附图所示的本实用新型的优选实施例中，第二臂靠近凸轮件布置，并且可以具有弧形轮廓的部分，有利于机构平稳且流畅地操作。

中性线重叠机构2包括设置在中性极动触头上的弹性构件23，用于使中性极动触头向其闭合的位置偏压，即，迫使第一中性极动触头21向与第一中性极静触头11’接触的位置偏压，同时迫使第二中性极动触头22向与第二中性极静触头12’接触的位置偏压。弹性构件23可以是图示弹簧的形式，并且可以根据不同的机构设计布置在不同位置。例如弹性构件23可以是拉簧，其一端安装在第一中性极动触头21的第二臂212上，另一端安装在第二中性极动触头22的第二臂222上。另外，弹簧23也可以是两端分别安装在第一臂211、212上的压簧，并且安装位置在枢转点O1、O2上方，或者可选地，在每个中性极动触头21、22上分别设置有一扭簧。附图示出了一优选的实施例，弹簧23的第一端安装到中性极动触头21的第二臂212，另一端安装到中性极动触头22的第二臂222，比起其它的方案，这种布置只需要一个相对较小的拉簧，使得整个机构的结构简单、成本较低，同时装配和维修较为便利。

中性线重叠机构2还包括固定安装到主轴17上的凸轮件24，包括与凸轮件的其它部分相比相对较高的从凸轮表面突出延伸的部分，称之为突起部241、242，突起部241、242成角度地间隔开。凸轮件的除突起部之外的其它较低的部分可以具有圆弧形的轮廓，但这种设计并不是必须的。当凸轮件24转动到其中一个突起部与相对应的第二臂接触时，迫使该第二臂以及第一臂绕其枢转点沿远离相应静触头的方向摆动，从而使得该中性极动触头与相应的静触头分开，相应电源的中性线断开。也就是说，凸轮件24的突起部241、242的其中一个与相对应的中性极动触头配合时，凸轮件迫使该中性极动触头与其相应的静触头分开，从而使相应的中性线电力断开；凸轮件24的突起部241、242的其中一个与相对应的中性极动触头脱离时，凸轮件允许该中性极动触头与其相应的静触头接触，使得相应的中性线电力接通。

下面结合附图具体说明用于例如自动转换开关1的中性线重叠机构2的操作步骤。

图2示出当备用电源R接通、常用电源N断开时中性线重叠机构2的状态。自动转换开关1的动触头13与备用电源R的静触头11接触，由于此时曲柄15与动触头13的力线夹角大致上垂直以及触头压力簧(未示出)的作用，动触头13在电磁铁断电的情况下仍稳定地保持在该位置。中性极动触头21与静触头11’接触，备用电源R的中性线接通。凸轮件24此时处在第一位置，突起部242与中性极动触头22的的第二臂222配合接触，使得中性极动触头22与静触头12’分开，并且突起部242此时处在其最上方位置。优选地，突起部24和第二臂222的形状和位置设计成，当突起部242处在其上方位置时，突起部242与第二臂222的配合使得第一臂221在图示逆时针方向上摆动角度最大，从而使中性极动触头22的接触端和静触头12’分开的距离最大。在与突起部242相反的一侧(图示左侧)，可选地，凸轮件24较低的部分可以与中性极动触头21的第二臂212的轮廓相接触，在这一侧的另一个突起部241与第二臂212不接触，在弹簧23的弹簧力的作用下，中性极动触头22稳定保持在图示位置。

当电磁铁通电、通过拨叉14和曲柄15驱动主轴驱动件16沿图示的顺时针方向转动以使自动转换开关1从备用电源R转换到常用电源N时，如图3所示，动触头13由此与静触头11分开，备用电源R因此电力断开，同时主轴17以及安装在其上的凸轮件24也随主轴驱动件16一起沿顺时针方向转动。凸轮件24的突起部242也因此从其最上方位置开始向下转动，使得中性极动触头22的第二臂222以及第一臂221绕枢转点O2沿图示顺时针方向转动，弹簧23随之收缩，中性极动触头22的接触端和静触头12’的距离越来越小。另一方面，另一个突起部241仍然与中性极动触头21的第二臂212不接触，从而允许中性极动触头21与中性极静触头11’保持接触，意味着在备用电源R断开之时备用电源R的中性线不断开，而是在这之后才断开(下文即将描述)，由此保证了电源切换过程中的安全性。

图4示出随着动触头13以及凸轮件24继续沿顺时针方向转动到第三位置，凸轮件的突起部242即将与第二臂222脱离，中性极动触头22由于不再与突起部242抵靠而开始与静触头12’接触，这样，常用电源N的中性线接通，也就是说，在动触头13还未将常用电源N接通时，常用电源N的中性线就提前接通。另一方面，由于此时另一侧的突起部241还未转动到与中性极动触头21的第二臂212接触，因此中性极动触头21与静触头11’仍然保持接触。从这个时刻开始，备用电源R的中性线和常用电源N的中性线都接通，即，中性线重叠。中性线重叠转换避免了电源切换时中性线短时断开造成的零线腾空，防止由此带来的重大的设备运行隐患。

如图5所示，自动转换开关1的动触头13转动到图示双分位置，凸轮件24的突起部241、242与第二臂212、222都不接触，中性极动触头21、22分别与静触头11’、12’相接触，使得常用电源N和备用电源R的中性线都接通。

接下来，随着动触头13以及凸轮件24继续沿顺时针方向转动，凸轮件24转动到第四位置(附图未示出)，突起部241开始与中性极动触头21的第二臂212接触，迫使第二臂212以及第一臂211绕枢转点O1沿顺时针方向转动，由此中性极动触头21的接触端与静触头11’分开。同时，弹簧23被拉长，弹簧力有助于中性极动触头22与静触头12’保持接触。

这样，当凸轮件24处在第三位置和第四位置之间时，凸轮件24允许备用电源R和常用电源N的中性线都保持接通，实现双电源转换开关的中性线重叠切换。

从图6可以看出，当动触头13转动到图示靠近第二静触头11的位置时，凸轮件24使得中性极动触头21和静触头11’分开图示的距离。

当动触头13在电磁铁的驱动下继续转动直到与连接于常用电源N的静触头12接触时，如图7所示，此时常用电源N电连通，常用电源N的中性线保持接通。与图2所示的情况类似，曲柄15和动触头13的力线大致上垂直，使得动触头13在电磁铁断电的情况下仍然稳定保持在该位置。凸轮件24此时处在第二位置，凸轮件24的突起部241处在其最上方位置，使得中性极动触头21与静触头11’分开的距离最大，并且中性极动触头21在凸轮件24和弹簧23的作用下稳定保持在图示位置。

如上所述，在自动转换开关1从一路电源切换到另一路电源时，中性线重叠机构2能够使两路电源的中性线总有一条保持接通，一路电源的中性线仅在另一路电源接通时才能断开，并且实现了中性线重叠电源切换。这种中性线冲重叠机构结构简单而可靠，另外，这种中性线重叠机构使得从常用电源(备用电源)向备用电源(常用电源)的转换过程中有一个足够长的中性线重叠时间，并且在转换结束时可靠快速地切断常用电源(备用电源)中性线。

本领域技术人员可以理解的是，上述实施例以示例性但非限制性的方式解释了本实用新型提出的用于自动转换开关的中性线重叠机构的工作原理，而决不意味着该中性线重叠机构只能适用于实施例及其附图所采用的这种自动转换开关，根据本实用新型的中性线重叠结构当然可用于其它自动转换开关，而不脱离权利要求书所限定的范围。

最后，还需要理解的是，实施例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，一个实施例的特征、要素和/或功能可以与其它一个或多个实施例的特征、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 (9)

1.一种用于双电源转换开关(1)的中性线重叠机构，所述双电源转换开关(1)可在第一电源和第二电源之间切换并且包括：机架(10)；可旋转地设置在机架上的主轴(17)；设置在机架上的第一静触头(11)和第二静触头(12)；固定连接到主轴(17)并且能够主轴一起转动的动触头(13)，动触头(13)可在第一静触头(11)和第二静触头(12)之间转动，当动触头与第一静触头接触时，第一电源接通，当动触头与第二静触头接触时，第二电源接通；其特征在于，所述中性线重叠机构(2)包括：

设置在机架上的中性极静触头，分别是第一中性极静触头(11’)和第二中性极静触头(12’)；

可旋转地设置在机架上的中性极动触头，分别是第一中性极动触头(21)和第二中性极动触头(22)；

弹性构件(23)，设置在中性极动触头上，用于使中性极动触头朝向与其相应的中性极静触头接触的位置偏压；

凸轮件(24)，固定安装到主轴(17)以随主轴一起转动并且具有第一位置和第二位置，当动触头(13)与第一静触头(11)接触时，凸轮件(24)处在第一位置，而当动触头(13)与第二静触头(12)接触时，凸轮件(24)处在第二位置；凸轮件(24)设置为与中性极动触头相互配合从而使得，当凸轮件(24)在第一位置时，第一中性极动触头(21)与第一中性极静触头(11’)接触，第一电源的中性线接通，而第二中性极动触头(22)与第二中性极静触头(12’)分开，第二电源的中性线断开；凸轮件(24)处在第二位置时，第一中性极动触头(21)与第一中性极静触头(11’)分开，第一电源的中性线断开，而第二中性极动触头(22)与第二中性极静触头(12’)接触，第二电源的中性线接通；

并且凸轮件(24)在从第一位置向第二位置转动过程中会经过第三位置和第四位置，当凸轮件处在第三位置和第四位置之间时，凸轮件允许第一电源和第二电源的中性线都保持接通，实现双电源转换开关的中性线重叠切换。

2.根据权利要求1所述的用于双电源转换开关的中性线重叠机构，其特征在于，当从第一位置开始向第二位置转动时，凸轮件(24)允许第一中性极动触头(21)和第一中性极静触头(11’)保持接触，并且允许第二中性极动触头(22)与第二中性极静触头(12’)保持分开，由此使第一电源的中性线保持接通、第二电源的中性线保持断开；当从第一位置转动到第三位置时，凸轮件(24)允许第一中性极动触头(21)与第一中性极静触头(11’)保持接触，并且迫使第二中性极动触头与第二中性极静触头(12’)分开，由此使第一电源的中性线保持接通、第二电源的中性线开始断开；当转动到第四位置时，凸轮件迫使第一中性极动触头(21)与第一中性极静触头(11’)分开，并且允许第二中性极动触头(22)与第二中性极静触头(12’)保持接触，由此使第一电源的中性线开始断开、第二电源的中性线保持接通；当转动到第二位置时，凸轮件允许第一中性极动触头(21)与第一中性极静触头(11’)保持分开，并且允许第二中性极动触头(22)与第二中性极静触头(12’)保持接触，由此使第一电源的中性线保持断开、第二电源的中性线保持接通。

3.根据权利要求2所述的用于双电源转换开关的中性线重叠机构，其特征在于，凸轮件(24)包括从凸轮件的表面突出延伸并且成角度间隔开的突起部，分别是第一突起部(241)和第二突起部(242)。

4.根据权利要求3所述的用于双电源转换开关的中性线重叠机构，其特征在于，所述中性极动触头(21,22)包括：

第一臂(211,221)，在第一臂上设有用于与中性极静触头(11’,12’)接触的接触端以及与接触端间隔开且固定到机架的枢转点(O₁，O₂)，中性极动触头可绕该枢转点转动；

第二臂(212,222)，固定连接于第一臂(211,221)并且设置为与第一臂成角度。

5.根据权利要求4所述的用于双电源转换开关的中性线重叠机构，其特征在于，当凸轮件(24)在第一位置和第三位置之间的位置时，第二突起部(242)与第二中性极动触头(22)的第二臂(222)接触，迫使第二中性极动触头(22)克服弹簧的力绕第二枢转点转动，第二中性极动触头(22)由此与第二中性极静触头(12’)断开；当凸轮件在第三位置和第四位置之间的位置时，第一突起部(241)和第二突起部(242)与第一中性极动触头的第二臂(212)和第二中性极动触的第二臂(222)都不接触，从而允许第一中性极动触头(21)和第二中性极动触头(22)分别与第一中性极静触头(11’)和第二中性极静触头(12’)都保持接触；当凸轮件(24)在第四位置和第二位置之间的位置时，第一突起部(241)与第一中性极动触头的第一臂(211)接触，迫使第一中性极动触头(21)克服弹簧的力绕第一枢转点转动，第一中性极动触头(21)由此与第一中性极静触头(11’)断开。

6.根据权利要求4所述的用于双电源转换开关的中性线重叠机构，其特征在于，所述第二臂(212,222)与第一臂(211,221)之间的角度大于90度。

7.根据权利要求4所述的用于双电源转换开关的中性线重叠机构，其特征在于，所述第二臂(212,222)具有弧形的轮廓，以便与突起部配合。

8.根据权利要求1至7的任一项所述的用于双电源转换开关的中性线重叠机构，其特征在于，所述弹性构件(23)是弹簧，其一端安装在第一中性极动触头(21)的第二臂(212)上，另一端安装在第二中性极动触头(22)的第二臂(222)上。

9.一种双电源转换开关，包括根据权利要求1至8的任一项所述的用于双电源转换开关的中性线重叠机构。