自動轉換操作裝置和使用其的自動轉換開關的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及自動轉換操作裝置，更具體地，涉及用于雙電源設備的自動轉換開關以及包括其的雙電源設備。
【背景技術】
[0002]一些重要場合(最常見為消防、電梯、監(jiān)控、生產)通常需要雙電源來確保連續(xù)供電。雙電源需要一種由微處理器控制，用于電網系統中網電與網電或網電與發(fā)電機電源啟動轉換的裝置，即轉換開關，以確保電源連續(xù)供電。轉換開關主要分為PC級雙電源(整體式)和CB級雙電源(雙斷路器式)兩種，PC級雙電源能夠接通雙電源，承載電流，但不用于分斷短路的雙電源，其不具備保護功能，但具備較高的耐受和接通能力，能夠確保開關自身的安全，不因過載或短路等故障而損壞，CB級雙電源為配備過電流脫扣器的雙電源，它的主觸頭能夠接通并用于分斷短路電流，具備選擇性的保護功能，能對下端的負荷和電纜提供短路和過載保護，接通和分斷能力遠大于使用接觸器和繼電器等其他元器件。
[0003]轉換開關可手動操作，也可以是自動的，即自動轉換開關(ATS)。ATS是一種能在兩路電源之間進行自動可靠切換雙電源的裝置。目前的ATS通常采用電機帶動開放式凸輪，由凸輪驅動曲柄圍繞樞轉旋轉擺動，并借助限位開關定位來撥動斷路器的開關手柄，實現斷路器開關手柄的自動合閘和分閘。但是典型的雙電源轉換機構需要對限位開關的位置進行精確控制，限位開關大多需要人工不斷地調節(jié)來保持正確的操作。如果限位開關定位不精確，自動轉換開關可能會折斷手柄或損壞驅動電機。
[0004]而且，雙電源需要避免同時處于合閘狀態(tài)，因此自動轉換開關需要設置機械聯鎖裝置，以在一個電源在合閘狀態(tài)時，將另一個電源鎖定在分閘狀態(tài)，反之亦然。由此造成結構繁瑣，尺寸鏈長，最終精度很難保證。
[0005]因此需要更經濟更可靠結構更簡單的自動轉換開關，其能夠不需要依靠精確的限位開關位置來確定操作位置，也無需附加的機械聯鎖裝置。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是解決現有技術中存在的上述缺陷。
[0007]本發(fā)明的一方面是提供一種新型自動轉換開關的自動轉換操作裝置。該自動轉換操作裝置包括:支撐件；電機，安裝在支撐件上；凸輪，由電機樞轉驅動，所述凸輪外緣設置有突起；電機限位開關，由所述突起觸發(fā)，以控制電機的運行狀態(tài)；第一曲柄和第二曲柄，對稱設置在電機兩側，位于凸輪和電機之間，其靠近電機側的端部可由電機經由凸輪驅動繞各自的旋轉軸線旋轉，以由此使其遠離電機側的端部擺動；第一和第二開關，相對于電機對稱設置在支撐件上，可分別通過第一曲柄和第二曲柄的遠離電機側的端部的擺動進行合閘和分閘；其中，所述第一曲柄和第二曲柄每一個在其靠近電機側的端部還設置有隨動銷，凸輪在其側面上設置有軌道，所述凸輪隨著電機的轉動帶動所述隨動銷在所述軌道中運動，以分別經由第一曲柄和第二曲柄以互鎖方式控制第一和第二開關的合閘、分閘的狀態(tài)和次序。
[0008]本發(fā)明的核心為單軌道或者雙軌道的凸輪機構。凸輪可僅在其一個側面上設置有軌道，也可在兩個側面上都設置有軌道。凸輪僅在一個側面上設置有軌道時，軌道可以是對稱的單條封閉軌道，不對稱的單條非封閉軌道，也可以是兩條不對稱的分開的軌道。兩個曲柄的銷可在對稱的或不對稱的單條封閉軌道中運動，或可分別在兩條分開的軌道中運動。
[0009]當凸輪僅在一個側面上設置有對稱的單條封閉軌道時，電機無需反向旋轉即可經由曲柄實現第一和第二開關的合閘、分閘狀態(tài)以及次序。
[0010]當凸輪僅在一個側面上設置有不對稱的單條或兩條非封閉軌道時，電機需先正轉，然后反轉，以經由曲柄實現第一和第二開關的多種合閘、分閘狀態(tài)以及次序。
[0011]凸輪的軌道形狀根據操作第一和第二開關的行程、第一和第二曲柄的形狀以及第一和第二曲柄的樞轉中心和銷的位置以及相對于凸輪旋轉中心的位置確定。
[0012]所述軌道形狀設計為當所述銷在軌道中運動時，使得第一曲柄和第二曲柄使第一開關和第二開關不同時合閘。由此可見，凸輪本身的驅動槽為雙電源轉換開關提供了互鎖功能，使得兩邊的開關不會同時處于合閘位置，因此不需要為互鎖功能再單獨增加零件。
[0013]所述軌道形狀可進一步根據開關的合閘力大小進行優(yōu)化，具體為所需合閘力大時曲率小，所需合閘力小時曲率大，由此能夠充分利用電機所能夠提供的功率。
[0014]所述軌道形狀可進一步根據開關熔焊時的操作力進行優(yōu)化，通過其形狀、電機功率，開關操作力，以及控制軟件的相互配合，在斷路器熔焊時給出指示信號，防止發(fā)生開關手柄折斷或電機損壞等故障。
[0015]所述軌道設計為可實現第一和第二開關的以下合閘、分閘狀態(tài)和次序:第一開關合閘-第二開關分閘、第一開關分閘-第二開關分閘和第一開關分閘-第二開關合閘的次序，因此可提供明顯的雙方位置，實現第一開關分閘之后，第二開關再合閘的次序。所述軌道還可設計為實現第一和第二開關的以下合閘或分閘次序:第一開關合閘-第二開關分閘和第一開關分閘-第二開關合閘的次序，因此可實現第一開關分閘和第二開關合閘同時進行。
[0016]本發(fā)明的凸輪軌道還可在所述圓弧附近設置有彈性裝置，彈性裝置可進一步對隨動銷施加力，以確保經由第一和第二曲柄使第一和第二開關分閘或合閘，避免由于加工公差造成的第一和第二開關沒有動作的現象。
[0017]所述軌道設計為可使得在使第一曲柄和第二曲柄到達最大擺動幅值的位置后增加一段圓弧。本發(fā)明的凸輪外緣上可設置有突起，所述突起定位為當隨動銷到達所述圓弧附近時，所述突起觸碰電機限位開關。當隨動銷在該圓弧部分中運動過程中，曲柄到達其最遠行程，且保持該最遠行程不變，由此可見，只要隨動銷在該圓弧部分中運動過程期間凸輪的突起觸碰限位開關，就可實現曲柄使開關合閘或分閘，因此該凸輪的軌道能夠提供一定的超程，降低了電機限位開關的位置精度要求。
[0018]本發(fā)明的另一方面是提供一種自動轉換開關，包括第一斷路器和第二斷路器，以及根據上面所述的自動轉換操作裝置，其中第一和第二開關分別為第一和第二斷路器的開關手柄。
[0019]本發(fā)明的凸輪的旋轉式第一和第二曲柄相對于目前典型的滑動式曲柄，具有更小的間隙及更短的尺寸鏈。
【附圖說明】
[0020]圖1是根據本發(fā)明的第一實施例的自動轉換開關的示意性俯視圖；
[0021]圖2是根據本發(fā)明的第一實施例的自動轉換開關的側視分解立體視圖；
[0022]圖3是根據本發(fā)明的第一實施例的自動轉換開關的凸輪的正視圖和立體視圖，顯示出所述凸輪具有對稱的單封閉軌道；
[0023]圖4是顯示圖3的凸輪的對稱的單封閉軌道的設計原理圖；
[0024]圖5是顯示圖3的凸輪的對稱的單封閉軌道的優(yōu)化原理圖；
[0025]圖6是顯示根據本發(fā)明的第一實施例的自動轉換開關的凸輪在第一和第二開關的不同的分閘、合閘狀態(tài)下的位置關系圖；
[0026]圖7是根據本發(fā)明的第二實施例的自動轉換開關的示意性立體視圖；
[0027]圖8是根據本發(fā)明的第二實施例的自動轉換開關的示意性分解立體視圖；
[0028]圖9是根據本發(fā)明的第二實施例的自動轉換開關的凸輪正視圖，顯示出所述凸輪具有兩條不對稱的非封閉軌道，并且顯示出凸輪在第一和第二開關的不同的分閘、合閘狀態(tài)下的位置關