本申請涉及一種包括永磁致動器的自動轉換開關(ATS)操作機構。

背景技術：

許多自動轉換開關利用電磁閥或電機操作機構來執行打開和閉合操作。電磁閥或電機操作機構可包含復雜的結構。例如，操作機構可包括專用的鎖定和跳脫部件以保持打開和閉合狀態。由于所需的部件的數量和制造精度，傳統的自動轉換開關易于降低可靠性和一致性。

永磁操作機構已經應用于中壓真空斷路器中。現有的自動轉換開關利用兩個永磁操作機構來分別操作兩個可移動觸頭子系統。但是，這些開關可能誤操作。

技術實現要素：

各種實施例提供了一種用于自動轉換開關的系統和方法，自動轉換開關包括固定的觸頭、連通地且可操作地連接至第一可移動觸頭的第一擺動桿、連通地且可操作地連接至第二可移動觸頭的第二擺動桿、連通地且可操作地連接至第一和第二擺動桿的連桿、引導板以及永磁致動器。永磁致動器包括第一端部和第二端部，該第一端部和第二端部經由第三擺動桿連通地且可操作地連接到連桿。第一端部獨立于第二端部被通電。自動轉換開關可操作以至少基于施加到永磁致動器的第一端部或第二端部的永磁力來定位引導板。在各種實施例中，永磁致動器可以是雙穩態或單穩態類型。

在特定實施例中，自動轉換開關被配置為置于中性狀態、第一非中性狀態和第二非中性狀態中的任一種狀態。當自動轉換開關處于中性狀態時，第一可移動觸頭和第二可移動觸頭可遠離固定的觸頭定位。在特定實施例中，當自動轉換開關處于中性狀態時，第一可移動觸頭和第二可移動觸頭能夠以預確定旋轉角度遠離固定的觸頭定位。在另一實施例中，當自動轉換開關處于第一非中性狀態時，第一可移動觸頭與固定的觸頭連通，且第二可移動觸頭遠離固定的觸頭定位。在又一個實施例中，當自動轉換開關處于第二非中性狀態時，第一可移動觸頭遠離固定的觸頭定位，且第二可移動觸頭與固定的觸頭連通。

永磁致動器可操作以將自動轉換開關的狀態從第一非中性狀態改變為第二非中性狀態。在另一實施例中，永磁致動器可操作以將自動轉換開關的狀態經由中性狀態從第一非中性狀態改變為第二非中性狀態。例如在維修期間，第一可移動觸頭和第二可移動觸頭中的至少一個遠離固定的觸頭定位。永磁致動器施加永磁保持力。

本文所述的自動轉換開關的各種實施例可以導致改進的可靠性和延長的壽命。此外，在各種實施例中，可減少制造自動轉換開關中所需的總體復雜性和精度。

當結合附圖時，從下面的詳細描述，這些和其它特征連同其操作的組織和方式將變得顯而易見。

附圖說明

圖1是根據示例性實施例的自動轉換開關的立體圖。

圖2是圖1的自動轉換開關的立體圖，其中移除了觸頭和滅弧部件。

圖3A是圖1的自動轉換開關的永磁致動器的側剖視圖，其中連桿處于中性位置。

圖3B是圖1的自動轉換開關的兩極觸頭系統的側剖視圖，其中第一和第二可移動觸頭子系統處于中性位置。

圖4A是圖1的自動轉換開關的永磁致動器的側剖視圖，其中連桿處于第一非中性狀態。

圖4B是圖1的自動轉換開關的兩極觸頭系統的側剖視圖，其中第一可移動觸頭子系統處于閉合位置。

圖5A是圖1的自動轉換開關的永磁致動器的側剖視圖，其中連桿處于第二非中性狀態。

圖5B是圖1的自動轉換開關的兩極觸頭系統的側剖視圖，其中第二可移動觸頭子系統處于閉合位置。

具體實施方式

大體上參照附圖，本文公開的各種實施例涉及具有永磁致動器的自動轉換開關(“ATS”)。永磁致動器可作為雙向獨立運動驅動器操作。永磁致動器的每個端部可以被分別通電并且獨立地移動，而兩端部的兩個狀態由永磁力保持。永磁致動器操作傳動部件以將可移動觸頭子系統打開或閉合到固定的觸頭子系統上。傳動部件通過永磁致動器的操作將所選擇的可移動觸頭子系統移動到打開或閉合的位置中。可移動觸頭子系統使用從永磁致動器產生的力保持就位，而不依賴于傳統的機械鎖定和跳脫裝置。自動轉換開關還包括機械互鎖。

參照圖1，示出了根據示例性實施例的自動轉換開關的結構圖。存在至少兩極觸頭系統24，其包含至少兩極可移動觸頭子系統的兩個源(source)(本文稱為源A可移動觸頭子系統25和源B可移動觸頭子系統27)、對應固定的觸頭子系統26、保護殼28和滅弧系統29，所述對應固定的觸頭子系統、所述保護殼和所述滅弧系統組裝在第一源可移動觸頭子系統25和第二源可移動觸頭子系統27(例如源A和源B)之間。操作機構在左側或右側上通過底板1與觸頭系統24固定。源A可移動觸頭子系統25耦接到第一旋轉方軸15并與第一旋轉方軸一起旋轉。源B可移動觸頭子系統27耦接到方軸17并與方軸一起旋轉。旋轉方軸15、17通過孔連接到底板1。第一旋轉方軸15耦接到第一擺動桿16并與第一擺動桿一起旋轉，且第二旋轉方形軸17耦接到第二擺動桿18并與第二擺動桿一起旋轉。在第一擺動桿16和第二擺動桿18中的每一個中存在槽。槽軸向交錯并布置。兩個槽形成對應于底板1中的“V”形槽的“V”形。由套筒14包覆的銷13穿過兩個“V”形槽并連接到連桿12。銷13分別推動第一擺動桿16和第二擺動桿18，擺動桿中的每個相應地沿第一擺動桿16和第二擺動桿18的槽分別旋轉。

永磁致動器2固定到第一支架3。第一支架3固定到底板1。永磁致動器2的一個端部經由銷4與連桿5連接。連桿5經由銷7連接到第三擺動桿8。第三擺動桿8和第四擺動桿10耦接到第三旋轉方軸9并與第三旋轉方軸一起旋轉。第三旋轉方軸9的一個端部通過支承孔連接到底板1。第三旋轉方軸9的另一個端部通過支承孔連接至第二支架6。第二支架6固定至底板1。第三擺動桿8和第四擺動桿10軸向地和豎直地交錯。第四擺動桿10經由銷11還連接到連桿12。永磁致動器2的另一個端部與連桿23固定。連桿23焊接至連桿22，且連桿22與引導板20上的槽經由銷21連接。這種布置允許引導板20通過永磁致動器2可操作地旋轉。引導板20經由銷19連接到底板1。

參照圖2，示出了圖1的自動轉換開關的立體圖，其中移除了觸頭和滅弧部件。被套筒14包覆的銷13穿過底板1中的“V”形槽以及第一擺動桿16和第二擺動桿18的槽并連接到連桿12。永磁致動器2的另一個端部經由引導板20(未示出)為銷13選擇底板1中的“V”形的兩個腿中的一個，以使沿著操作。銷13推動第一擺動桿16和第二擺動桿18，擺動桿中的每個沿第一擺動桿16和第二擺動桿18的槽分別旋轉。旋轉方軸15和17分別固定到第一擺動桿16和第二擺動桿18，并且與相應的擺動桿一起旋轉。

如圖3A、3B、4A、4B、5A和5B中所示，ATS可以被配置為中性狀態、第一非中性狀態和第二非中性狀態中的一種。在中性狀態下，源A可移動觸頭子系統25和源B可移動觸頭子系統27都處于打開位置(即不與固定的觸頭子系統26接觸)。雙極觸頭系統包括至少兩個可移動觸頭子系統24，可移動觸頭子系統包含至少兩極可移動觸頭子系統25、27的兩個源、固定的觸頭子系統26、保護殼28和滅弧系統29，所述固定的觸頭子系統、所述保護殼和所述滅弧系統組裝在源A可移動觸頭子系統25和源B可移動觸頭子系統27之間。源A可移動觸頭子系統25固定到旋轉方軸15。源A可移動觸頭子系統25與旋轉方軸15一起旋轉，并將固定的觸頭子系統26耦接到源A輸入。源B可移動觸頭子系統27固定到旋轉方軸17。源B可移動觸頭子系統27與旋轉方軸17一起旋轉，并將固定的觸頭子系統26耦接到源B輸入。

圖3A是圖1的自動轉換開關的永磁致動器2的側剖視圖，其中連桿12和銷13處于中性狀態，在底板1中的“V”形槽的底部處。圖3B是圖1的自動轉換開關的兩極觸頭系統的側剖視圖，其中第一可移動觸頭子系統25和第二可移動觸頭子系統27處于中性狀態，且固定的觸頭子系統26即不耦接到源A可移動觸頭子系統25、也不耦接到源B可移動觸頭子系統27。永磁致動器2利用左永磁保持力牽拉連桿5，以將第三擺動桿8沿第三旋轉方軸9在順時針方向上旋轉到預確定角度。這使得第四擺動桿10沿第三旋轉方軸9在順時針方向上旋轉到預確定角度，使得第四擺動桿10的位置于是保持在預確定角度。第四擺動桿10向下牽拉連桿12，使得銷13和套筒14沿著底板1中的“V”形槽移動到底部，保持可移動觸頭子系統25、27處于打開中性位置并通過永磁力或通過永磁致動器2的激活狀態來保持就位。永磁致動器2的右端部保持靜止。第一擺動桿16和第二擺動桿18都停留在對應于旋轉方形軸15、17旋轉到的預確定角度的位置，從而將可移動觸頭子系統25、27置于距固定的觸頭子系統26的一距離處。該距離例如可以是對應于距固定的觸頭子系統26的最大角度的距離。

圖4A是圖1的自動轉換開關的永磁致動器的側剖視圖，其中連桿12處于第一非中性狀態。參照圖4B，示出了圖1的自動轉換開關的兩極觸頭系統的側剖視圖，其中第一可移動觸頭子系統處于閉合位置。永磁致動器2的左端部利用左永磁保持力推動連桿5，使得第三擺動桿8沿第三旋轉方軸9在逆時針方向上旋轉到預確定角度。這使得第四擺動桿10沿第三旋轉方軸9在逆時針方向上旋轉到預確定角度。然后，第四擺動桿10的位置被保持在預確定角度。第四擺動桿10向上推動連桿12，使得銷13和套筒14沿著底板1中的“V”形槽的左側和第二擺動桿18的槽移動至頂側，并保持連桿12的位置。永磁致動器2的右端部在此過程中保持靜止，將引導板20留在第一位置中以引導銷13和套筒14沿著底板1中的“V”形槽的左側的運動。第二擺動桿18保持靜止，并且第一擺動桿16隨著第一旋轉方軸15旋轉預確定角度而由銷13和套筒14向上推動，使得源A可移動觸頭子系統25與固定的觸頭子系統26接觸，將源A耦接到固定的觸頭子系統26，而源B可移動觸頭子系統27保持打開。

參照圖5A，示出了圖1的自動轉換開關的永磁致動器2的側剖視圖，其中連桿12處于第二非中性狀態。參照圖5B，示出了圖1的自動轉換開關的兩極觸頭系統的側剖視圖，其中第二可移動觸頭子系統處于閉合位置。從中性狀態，銷13位于底板中“V”形槽的底部處，永磁致動器2的右端部首先被通電，并利用永磁力將連桿22、23向前推動以旋轉引導板20沿著銷19到預確定位置，使得底板1中的“V”形槽的左側被阻擋，并且底板1中的“V”形槽的右側是打開的。永磁致動器2的左端部利用左永磁保持力推動連桿5，以將第三擺動桿8沿第三旋轉方軸9在逆時針方向上旋轉預確定角度，使得第四擺動桿10沿第三旋轉方軸9在逆時針方向上旋轉預確定角度。然后，第四擺動桿10的位置被保持在預確定角度。第四擺動桿10向上推動連桿12，使得銷13和套筒14沿著底板1中的“V”形槽的右側和第一擺動桿16的槽移動至頂側，并保持連桿12的定位。第一擺動桿16保持靜止，并且第二擺動桿18被銷13和套筒14向上推動，使得第二旋轉方軸17旋轉到預確定角度，使得源B可移動觸頭子系統27與固定的觸頭子系統26接觸，將源B耦接到固定的觸頭子系統26，并且源A可移動觸頭子系統25保持在預確定角度，使得源A可移動觸頭子系統遠離固定的觸頭子系統26定位、處于打開位置。

在一個實施例中，ATS可從圖4A和4B中所示的配置轉變成圖5A和5B中所示的配置，或反之亦然。在一個實施例中，源A可移動觸頭子系統25可處于與固定的觸頭子系統26的接觸位置，并且源B可移動觸頭子系統27可處于打開位置。為了切換配置，源A可移動觸頭子系統25應首先打開到中性位置。源B可移動觸頭子系統27然后可從中性位置閉合，使得源B可移動觸頭子系統27與固定的觸頭子系統26接觸，并且反之亦然。在另一實施例中，源A可移動觸頭子系統25和源B可移動觸頭子系統27可處于中性位置。在這種情況下，在源B可移動觸頭子系統27閉合之前，永磁致動器2的右側應首先通電，利用永磁力向前推動連桿22、23，以沿銷19旋轉引導板20使得底板1中的“V”形槽的左側被阻擋，并且底板1中的“V”形槽的右側是打開的。在另一個實施例中，源A可移動觸頭子系統25和源B可移動觸頭子系統27再次處于中性位置。在這種情況下，在源A可移動觸頭子系統25閉合之前，永磁致動器2的右側應首先通電，并且利用永磁力向后推動連桿22、23，以沿銷19旋轉引導板20，使得底板1中的“V”形槽的右側被阻擋，并且底板1中的“V”形槽的左側是打開的。

如本文所使用的術語“耦接”，“連接”等表示兩個構件直接或間接地彼此接合。這種接合可以是靜止的(例如永久的)或可移動的(例如可移除的或可釋放的)。這種接合可以利用兩個構件或兩個構件和任何附加的中間構件彼此一體地形成為單個整體來實現，或者利用兩個構件或兩個構件和任何附加的中間構件彼此附接來實現。

本文中對元件的位置(例如，“頂”，“底部”，“右”，“左”等)的引用僅用于描述圖中各種元件的定向。應當注意，各種元件的定向可以根據其他示例性實施例而不同，并且這樣的變化旨在被本發明涵蓋。

重要的是注意，各種示例性實施例的構造和布置僅是說明性的。盡管在本發明中僅詳細描述了幾個實施例，但是閱讀本發明的本領域技術人員將容易地理解，除非特別指出，否則許多變型是可能的(例如各種元件的尺寸、結構、形狀和比例的變化、參數值、安裝布置、材料的使用、定向等)，而不會實質上背離本文所描述的主題的新穎教導和優點。例如，示出為整體形成的元件可以由多個零件或元件構成，元件的位置可以顛倒或以其他方式改變，并且離散元件或位置的性質或數量可以改變或變化。除非具體指出，否則任何過程或方法步驟的順序或序列可根據替代實施例而變化或重新排序。在不脫離本發明的范圍的情況下，還可以對各種示例性實施例的設計、操作條件和布置進行其它替換、修改、改變和省略。