双电源转换开关的中性线重叠切换装置及双电源转换开关的制作方法

1.本实用新型涉及一种双电源转换开关的中性线重叠切换装置及双电源转换开关。


背景技术：

2.双电源自动转换开关(ats)用于将一个或多个负载电路从一个电源自动转换到另一个电源，从而为负载提供不间断电源，以保证供电的连续性。根据中性线的转换型式不同，双电源自动转换开关可分为：与其它极同时转换的ats，和在电源转换过程中负载中性极至少与第一电源或第二电源的中性线连接的中性线重叠切换型ats。
3.中性线重叠切换避免了在ats在切换时中性线的短时悬浮产生的系统不稳定，因此中性线重叠切换型ats受到了高度重视。
4.然而，对于三工位(即：第一电源接通、第二电源接通以及两个电源都断开的双分位)的双电源自动转换开关，在双分位时，负载的中性线是连接其中一个电源的中性线，还是与二个电源的中性线都连接是完全不一样的技术方案。如果是后者，则ats在转换的过程中，中性线可能有长时间的重叠，这样过长的重叠时间会引起上级漏电保护装置(漏电传感器)的误动作以及由此带来的杂散电流对系统的不利影响。
5.此外，在现有的技术方案中，单轴结构只能实现二工位的中性线重叠切换型ats，双轴结构可以实现三工位的中性线重叠切换型ats。例如，专利cn210805565中公开了一种单轴结构的ats，其仅适用于二工位产品。例如，专利cn110828206中公开了一种双轴结构的ats，其适用于三工位产品。目前，现有技术中还没有一种单轴结构的三工位中性线重叠切换型ats。
6.因此，提供一种具有较短中性线重叠时间且可以应用于二工位和三工位二者的单轴结构的ats已经成为本领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是提供一种双电源转换开关的中性线重叠切换装置及双电源转换开关。本实用新型的双电源转换开关采用单轴结构，不仅可以应用于二工位ats，而且可以应用于三工位ats。此外，本实用新型的双电源转换开关的中性线重叠时间不受ats的转换方式影响，且持续时间较短，因此产品可靠，能够满足系统要求且结构简单。
8.通过下文所述的中性线重叠切换装置及双电源转换开关来实现上述目的。
9.本实用新型涉及一种双电源转换开关的中性线重叠切换装置，所述双电源转换开关包括壳体，可旋转地设置于所述壳体上且能够在用于切换电源的操作机构的作用下绕一旋转轴线转动的主轴，以及设置于壳体上的中性线重叠切换装置，以及所述中性线重叠切换装置包括：第一进线端，电连接至第一电源；第二进线端，电连接至第二电源；驱动件，设置于所述主轴上且能够绕所述旋转轴线与所述主轴同步转动；静触头组件，包括第一静触头和第二静触头，其中所述第一静触头连接至所述第一进线端，所述第二静触头连接至所述第二进线端；以及动触头组件，配置为能够绕所述旋转轴线转动且包括与负载电连接的
动触头。所述第一静触头和第二静触头彼此对准且通过一间隙分离，以及，所述动触头在靠近所述静触头组件的一端具有凹槽且能够在所述驱动件的作用下绕所述旋转轴线转动，使得所述第一静触头和第二静触头中的至少一个与所述凹槽的内壁接触，进而与所述动触头电连接。
10.在一个实施方式中，当所述双电源转换开关在操作机构的作用下在第一电源和第二电源之间切换时，所述驱动件随着所述主轴在第一电源位置与第二电源位置之间转动，进而驱动所述动触头在第一位置、中性线重叠位置与第二位置之间转动，其中，在所述第一位置处，所述动触头与所述第一静触头电连接；在所述中性线重叠位置处，所述动触头与所述第一静触头和第二静触头电连接；在所述第二位置处，所述动触头与所述第二静触头电连接。
11.在一个实施方式中，所述动触头在其两侧分别设置有第一突出物和第二突出物，所述驱动件通过分别驱动所述第一突出物和第二突出物来带动所述动触头转动。
12.在一个实施方式中，当所述双电源转换开关从第一电源切换到第二电源时，所述驱动件从第一电源位置沿第一方向开始转动一空程之后驱动第一突出物带动所述动触头从第一位置沿第一方向转动至中性线重叠位置，并进一步转动至第二位置；以及当所述双电源转换开关从第二电源切换到第一电源时，所述驱动件从第二电源位置开始沿与第一方向相反的第二方向转动一空程之后驱动第二突出物带动所述动触头从第二位置沿与第一方向相反的第二方向转动至中性线重叠位置，并进一步转动至第一位置。
13.在一个实施方式中，当所述双电源转换开关从第一电源切换到相线极双分状态时，所述驱动件从第一电源位置开始沿第一方向转动一空程到达双分位置，所述动触头仍位于第一位置；当所述双电源转换开关从相线极双分状态切换到第二电源时，所述驱动件驱动第一突出物带动所述动触头从第一位置沿第一方向转动至中性线重叠位置，并进一步转动至第二位置；当所述双电源转换开关从第二电源切换到相线极双分状态时，所述驱动件从第二电源位置开始沿与第一方向相反的第二方向转动一空程到达双分位置，所述动触头仍位于第二位置；以及当所述双电源转换开关从相线极双分状态切换到第一电源时，所述驱动件驱动第二突出物带动所述动触头从第二位置沿与第一方向相反的第二方向转动至中性线重叠位置，并进一步转动至第一位置。
14.在一个实施方式中，所述动触头包括第一动触头和第二动触头，所述动触头组件还包括夹持组件和垫片，其中，所述第一动触头在靠近所述静触头组件的一端具有第一凹部，所述第二动触头在靠近所述静触头组件的一端具有第二凹部，其中，所述垫片远离所述静触头组件设置于所述第一动触头与第二动触头之间，以将所述第一动触头与第二动触头间隔开，以及其中，所述夹持组件设置于所述第一动触头和第二动触头上，对第一动触头和第二动触头施加力，以将所述第一动触头和第二动触头夹持在一起且使第一凹部与第二凹部形成所述凹槽。
15.在一个实施方式中，所述夹持组件包括保持架和弹簧，其中，所述保持架的一端设置于所述第一动触头和第二动触头中的一个上，所述弹簧被压缩设置于所述保持架的另一端与所述第一动触头和第二动触头中的另一个之间。
16.在一个实施方式中，所述凹槽在所述动触头的宽度方向上的尺寸大于所述间隙在该宽度方向上的尺寸。
17.在一个实施方式中，所述第一静触头，所述第二静触头，以及所述凹槽在所述动触头的厚度方向上的尺寸相等。
18.在一个实施方式中，根据所述凹槽在所述动触头的宽度方向上的尺寸，所述间隙在该宽度方向上的尺寸，以及所述主轴的转动速度来决定所述动触头在所述中性线重叠位置处的持续时间。
19.在一个实施方式中，所述中性线重叠切换装置还包括销轴，所述销轴沿所述旋转轴线延伸且设置于所述驱动件上，所述动触头组件设置于所述销轴上。
20.在一个实施方式中，所述驱动件为所述主轴的一部分。
21.本实用新型还涉及一种双电源转换开关，所述双电源转换开关包括如上文所述的中性线重叠切换装置。
附图说明
22.从下面结合附图详细描述的本实用新型的优选实施方式中，本实用新型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：
23.图1示出根据本实用新型的双电源转换开关的局部示意图；
24.图2示出根据本实用新型的中性线重叠切换装置的一个实施例的局部透视示意图；
25.图3a示出根据本实用新型的中性线重叠切换装置的一个实施例的局部示意图；
26.图3b示出根据本实用新型的中性线重叠切换装置的一个实施例的动触头组件的示意图；
27.图4示出根据本实用新型的双电源转换开关处于第一电源接通状态时的中性线重叠切换装置的局部示意图，其中示出了电流方向；
28.图5示出了在双电源转换开关处于相线极双分状态时的中性线重叠切换装置的局部示意图；
29.图6示出了在双电源转换开关从相线极双分状态切换到第二电源接通状态期间的中性线重叠切换装置的局部示意图；以及
30.图7示出了在双电源转换开关处于第二电源接通状态时的中性线重叠切换装置的局部示意图。
具体实施方式
31.将参照附图详细描述根据本实用新型的各个实施例。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“长度方向”、“宽度方向”、“高度方向”等均是相对于本实用新型的附图描述的。“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。
32.本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。
33.下面，参照图1至图7，详细描述根据本实用新型的优选实施方式。
34.图1和图2仅示意性地显示了本实用新型的双电源转换开关的内部结构，出于简化示图的目的而没有示出双电源转换开关的操作机构。对于本领域技术人员来说，用于切换电源的操作机构是公知的，在此不再赘述。
35.如图1和图2所示，本实用新型的双电源转换开关包括壳体(出于简化示图的目的，图中未示出)，可旋转地设置于所述壳体上且能够在操作机构的作用下绕一旋转轴线a转动的主轴2，以及设置于壳体上的中性线重叠切换装置3。
36.中性线重叠切换装置3包括：电连接至第一电源的第一进线端4，电连接至第二电源的第二进线端5，设置于主轴2上且能够绕所述旋转轴线a与主轴2同步转动的驱动件6，静触头组件，以及动触头组件。驱动件6上可以设置有销轴1，动触头组件例如通过销轴1可旋转地设置于驱动件6上，且动触头组件可以以销轴1为中心转动。参考图1、2和图3a，销轴1沿着旋转轴线a延伸，使得动触头组件可以绕旋转轴线a转动。此外，动触头组件包括与负载电连接的动触头。如图3a和3b所示，动触头在靠近静触头组件的一端具有凹槽13且能够在驱动件6的作用下绕销轴1(即，绕旋转轴线a)转动，使得第一静触头7和第二静触头8中的至少一个设置于凹槽13内，与所述凹槽13的内壁接触，进而与动触头电连接。
37.下面，具体描述静触头组件和动触头组件的构造。
38.首先，如图2和3a至3b所示，将动触头的长边所在的竖直方向限定为动触头的长度方向(例如，图3a至3b以及图6中的竖直方向)，将动触头的较窄边所在的方向限定为动触头的宽度方向(例如，图6中的水平方向)，将动触头最窄边所在的方向限定为动触头的厚度方向(例如，图6中垂直于示图所在平面的方向)。
39.如图2所示，静触头组件包括第一静触头7和第二静触头8，所述第一静触头7连接至第一进线端4，所述第二静触头8连接至第二进线端5。第一静触头7和第二静触头8彼此对准且通过一间隙14分离。该间隙使得第一静触头和第二静触头可以紧邻布置，更利于后续的中性线重叠的稳定实现。例如，第一静触头7和第二静触头8具有板型形状，且二者的尺寸基本相等。也可以说，第一静触头7和第二静触头8在动触头的长度方向、宽度方向以及厚度方向上的尺寸相等。
40.本实用新型的动触头例如包括第一动触头9和第二动触头10，它们具有板状的形式，例如由金属导电材料制成。在其他实施例中，动触头可为单个板状元件，其顶部具有凹槽13，且凹槽13内可以设置弹性导电材料以保证与静触头组件的可靠电连接。
41.如图3a至3b所示，动触头组件还可以包括夹持组件，所述夹持组件包括保持架11和弹簧12。所述夹持组件设置于第一动触头9和第二动触头10上，用于对第一动触头9和第二动触头10施加力，以将第一动触头和第二动触头夹持在一起，从而使其能够与静触头可靠地电连接。当然，夹持组件也可采用其他形式。
42.保持架11的一端设置于第一动触头和第二动触头中的一个上，弹簧12设置于保持架11的另一端与第一动触头和第二动触头中的另一个之间。例如，如图3a至3b所示，保持架11的一端设置于第二动触头10上，弹簧12设置于保持架11的另一端与第一动触头9之间且被压缩，以对第一动触头9施加弹性力。例如，保持架11的所述另一端上设置有用于安装弹簧12的基座。例如，保持架11由板状材料折弯成型，其可以套设在动触头上，也可以固定于动触头上，这取决于具体应用。通过预压缩的弹簧12对第一动触头和第二动触头施加力，可
以将第一动触头和第二动触头夹持在一起，二者靠拢且形成上文所述的凹槽13。
43.此外，参加图3a和3b，动触头组件还可以包括垫片17，所述垫片17远离静触头组件设置于第一动触头与第二动触头之间，以将第一动触头与第二动触头间隔开。例如，垫片17设置于销轴1上，为一圆环形片。通过设置垫片以及夹持组件的作用，使得凹槽可以夹持第一静触头和/或第二静触头，进而使凹槽的内壁可以与第一静触头和/或第二静触头紧密接触，实现可靠的电连接。在其他实施方式中，垫片可以具有其他形式，只要能在第一动触头与第二动触头之间形成一间隙即可。
44.再次参见图3a和3b，第一动触头9在靠近静触头组件的一端(即，顶端)具有第一凹部，第二动触头10在靠近静触头组件的一端(即，顶端)具有第二凹部，第一凹部沿着第一动触头9的顶端的宽度延伸，第二凹部沿着第二动触头10的顶端的宽度延伸。在上文所述的夹持组件的力的作用下，第一凹部与第二凹部形成所述凹槽13。
45.通过采用夹持组件将两个带凹部的板状动触头夹紧且使静触头插入这两个凹部所形成的凹槽中，可以在动触头和静触头之间形成可靠的接触和电连接。
46.进一步，为了确保动触头和静触头之间可靠的接触，将第一动触头9的顶端与第二动触头10的顶端之间的距离(即，例如动触头的厚度方向上的距离)配置为等于第一静触头7和第二静触头8的厚度。也就是说，凹槽13在与动触头的厚度方向上的尺寸等于第一静触头7和第二静触头8的厚度，即，第一静触头和第二静触头在动触头的厚度方向上的尺寸。
47.另外，为了实现中性线重叠，凹槽13在动触头的宽度方向上的尺寸大于间隙14在该宽度方向上的尺寸。
48.例如，驱动件6可以为双电源转换开关的主轴2的一部分，二者可以为单个元件。当双电源转换开关在操作机构的作用下在第一电源和第二电源之间切换时，驱动件6随着主轴2在第一电源位置与第二电源位置之间转动，进而驱动动触头(即，第一动触头和第二动触头)在第一位置、中性线重叠位置与第二位置之间转动。在所述第一位置处，动触头与第一静触头电连接；在所述中性线重叠位置处，动触头与第一静触头和第二静触头电连接；在所述第二位置处，动触头与第二静触头电连接。如图2所示，驱动件6由彼此平行的两个板以及二者之间平行于销轴1延伸的两个连接部形成，所述两个连接部分别位于动触头的两侧且在其间形成有用于动触头穿过的孔。此外，这两个连接部在下方分别具有平坦的表面。
49.为了实现对动触头的驱动，在动触头的两侧分别设置有第一突出物15和第二突出物16，所述驱动件6通过分别驱动所述第一突出物15和第二突出物16来带动动触头转动。在动触头包括第一动触头9和第二动触头10的情况下，两个第一突出物15分别设置在第一动触头9和第二动触头10的对应位置处，两个第二突出物16分别设置在第一动触头9和第二动触头10的对应位置处。例如，上文所述的两个连接部的下部平坦表面可以通过分别驱动第一突出物15和第二突出物16来带动动触头转动。例如，第一突出物15和第二突出物16各具有相对于动触头倾斜的表面，该倾斜的表面可以与上文所述的两个连接部的下部平坦表面以面接触的方式接触。例如，如图2至7中所示，第一突出物15和第二突出物16可以为翼状凸起。第一突出物15和第二突出物16也可以具有其他形状，例如以点或线的方式接触上文所述的两个连接部的下部平坦表面。
50.下面描述本实用新型的中性线重叠切换装置用于二工位的双电源转换开关时的情形。
51.当双电源转换开关从第一电源切换到第二电源时，驱动件6从图4所示的第一电源位置开始沿第一方向(例如，图中所示的顺时针方向)转动一空程之后驱动第一突出物15带动动触头从第一位置沿第一方向转动至如图6所示的中性线重叠位置，并进一步沿第一方向转动至如图7所示的第二位置。在图4到图6的过程中，驱动件6转动一空程，这意味着，驱动件6在此过程中不会驱动动触头转动。在图6至图7的过程中，驱动件6的右侧连接部的下部平坦表面接触第一突出物15并驱动其带动动触头沿第一方向转动。
52.在图6所示的中性线重叠位置处，第一电源与第二电源均电连接至负载，因此没有电压波动，避免了系统不稳定的情况。
53.当双电源转换开关从第二电源切换到第一电源时，驱动件6从图7所示的第二电源位置开始沿与第一方向相反的第二方向(即，图中所示的逆时针方向)转动一空程之后驱动第二突出物16带动动触头从第二位置沿与第一方向相反的第二方向转动至中性线重叠位置，并进一步沿与第一方向相反的第二方向转动至图4所示的第一位置。驱动件6转动一空程意味着，驱动件6在此过程中不会驱动动触头转动。在此之后，驱动件6的左侧连接部的下部平坦表面接触第二突出物16并驱动其带动动触头沿与第一方向相反的第二方向转动。
54.下面描述本实用新型的中性线重叠切换装置用于三工位的双电源转换开关时的情形。
55.当双电源转换开关从第一电源切换到相线极双分状态时，驱动件6从图4所示的第一电源位置开始沿第一方向(即，顺时针方向)转动一空程到达图5所示的双分位置，所述动触头仍位于第一位置，即第一静触头与动触头电连接。
56.当双电源转换开关从相线极双分状态切换到第二电源时，驱动件6驱动第一突出物15带动动触头从第一位置沿第一方向转动至图6所示的中性线重叠位置，并进一步沿第一方向转动至图7所示的第二位置，即第二静触头与动触头电连接。如图6至图7所示，驱动件6的右侧连接部的下部平坦表面接触第一突出物15并驱动其带动动触头沿第一方向转动。
57.当双电源转换开关从第二电源切换到相线极双分状态时，驱动件6从图7所示的第二电源位置开始沿与第一方向相反的第二方向(即，逆时针方向)转动一空程到达双分位置，动触头仍位于第二位置，即第二静触头与动触头电连接。
58.当双电源转换开关从相线极双分状态切换到第一电源时，驱动件6驱动第二突出物16带动动触头从第二位置沿与第一方向相反的第二方向转动至中性线重叠位置，并进一步沿与第一方向相反的第二方向转动至图4所示的第一位置。
59.在图6所示的中性线重叠位置处，第一电源与第二电源均电连接至负载，因此没有电压波动，避免了系统不稳定的情况。
60.应注意，本实用新型中的中性线重叠位置是指负载与第一电源和第二电源均连接时动触头的位置，是连续的位置集合，或者也可以称为中性线重叠状态。图6中所示仅为其中一个中性线重叠位置，用于示意性说明。
61.本实用新型的构造使得可以根据动触头的凹槽在动触头宽度方向上的尺寸，间隙在动触头宽度方向上的尺寸，以及主轴的转动速度来决定动触头在中性线重叠位置处(或，中性线重叠状态)的持续时间，即，中性线重叠时间。例如，通过将动触头的凹槽的在动触头宽度方向上的尺寸与间隙在动触头宽度方向上的尺寸的比率设计为较小值，可以实现较短
的中性线重叠时间。采用本实用新型的构造，可以灵活设计中性线重叠时间。
62.通过上述结构，本实用新型的中性线重叠切换装置和双电源转换开关采用单轴结构即可应用于二工位产品和三工位产品，而且可以实现较短的中性线重叠时间。此外，本实用新型的装置结构简单，可靠性高。
63.而且，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实用新型目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本实用新型之目的为准。