CN205282324U - 双电源转换开关 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种双电源转换开关，包括第一开关组(1)和第二开关组(2)。所述双电源转换开关被配置为在从所述第一开关组(1)和所述第二开关组(2)中的一个的闭合状态向另一个的闭合状态的切换过程中，存在第一开关组(1)的中性极和第二开关组(2)的中性极同时闭合而第一开关组(1)的所有相极和第二开关组(2)的所有相极都断开的状态。该双电源转换开关结构简单可靠，并且能够在电源切换过程中提供高质量的持续电压。

Description

双电源转换开关

技术领域

本公开的实施方式涉及双电源转换开关(TSE)。

背景技术

在一些特别重要的配电场所，通常将双电源转换开关(TSE)与不间断电源(UPS)组合使用以保证不间断供电。双电源转换开关连接到市电和发电机(或另一路市电)，其负载端经由UPS连接到工作负载以向工作负载供电。在一路市电正常的情况下将该路市电与UPS接通以通过该路市电向负载供电。当该路市电故障的情况下，双电源转换开关切换到断开该路市电并将发电机或另一路市电与UPS接通的状态，以使用发电机或另一路市电继续向负载供电。在TSE转换的过程中，UPS依靠其内部储存的电能继续保持对负载的供电，从而保证供电的不间断性。

普通的双电源转换开关中的中性极和相极的结构通常相同，因此，在切换电源的过程中，中性极和相极的断开和闭合操作是完全同时进行的，这使得在切换过程中，在前一电源的中性极与UPS的中性极断开之后到后一电源的中性极接入到UPS中性极之间的期间，UPS的中性极会出现与电源的中性极的短暂断开。该中性极的短暂断开将引起UPS中性极对地电位的变化，通常达到几十伏。这将对部分用电设备造成不利影响和损失。例如，在使用双电源转换开关和不间断电源的组合向数据中心提供不间断供电的应用中，该中性极的短暂断开会使得不间断电源的零地电压升高而引起服务器重启，这将造成数据丢失甚至服务器损坏等严重后果。

目前存在一种双电源转换开关，其在切换过程中市电的中性极与发电机或另一路市电的中性极存在一段同时闭合以与UPS的中性极同时接通的重叠时间。但是，这种双电源转换开关仍具有明显的缺点。首先，在这种双电源转换开关的切换过程中，一个电源(例如一路市电)的相极与另一个电源(例如另一路市电)的中性极存在同时闭合的重叠时间，这会对负载上的电压产生不利影响，例如在电压波形中产生毛刺。而且，这种双电源转换开关结构复杂，产品尺寸非常大，其不利于安装和节省空间。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双电源转换开关，以解决上述问题。

根据本公开的实施方式，提供一种双电源转换开关，包括：第一开关组，用于连接第一电源与负载，包括一个中性极和至少一个相极，其中所述第一开关组的所述中性极和所述至少一个相极中的每一个分别包括一个动触头和一个静触头，并且所述第一开关组的中性极包括第一锁止机构和第一联动件；第二开关组，用于连接第二电源与所述负载，包括一个中性极和至少一个相极，其中所述第二开关组的所述中性极和所述至少一个相极中的每一个分别包括一个动触头和一个静触头，并且所述第二开关组的中性极包括第二锁止机构和第二联动件。所述双电源转换开关被配置为借助所述第一锁止机构、第二锁止机构、第一联动件和第二联动件，在从所述第一开关组和所述第二开关组中的一个的闭合状态向所述第一开关组和所述第二开关组中的另一个的闭合状态的切换过程中，存在所述第一开关组的中性极和所述第二开关组的中性极同时闭合而所述第一开关组的所有相极和所述第二开关组的所有相极都断开的状态。

根据本公开的实施方式，该双电源转换开关还包括第一驱动机构，其配置为驱动所述第一开关组的所述中性极和相极的动触头闭合和所述第一开关组的所述相极的动触头的断开；和第二驱动机构，其配置为驱动所述第二开关组的所述中性极和相极的动触头闭合和所述第二开关组的所述相极的动触头的断开。

根据本公开的实施方式，当所述第一开关组的所述相极的动触头闭合时，所述第一锁止机构处于锁定位置，以在所述第一驱动机构驱动所述第一开关组的所述相极的动触头断开时将所述第一开关组的所述中性极的动触头锁定在闭合位置；当所述第二开关组的所述相极的动触头闭合时，所述第二锁止机构处于锁定位置，以在所述第二驱动机构驱动所述第二开关组的所述相极的动触头断开时将所述第二开关组的所述中性极的动触头锁定在闭合位置；第一联动件被配置为由所述第二驱动机构驱动而解除所述第一锁止机构对所述第一开关组的所述中性极的动触头的锁定而使得所述第一开关组的所述中性极的动触头断开；第二联动件被配置为由所述第一驱动机构驱动而解除所述第二锁止机构对所述第二开关组的所述中性极的动触头的锁定而使得所述第二开关组的所述中性极的动触头断开。

根据本公开的实施方式，所述第一驱动机构包括第一驱动轴，在所述第一驱动轴上固定设置有第一凸轮，所述第一凸轮的旋转驱动所述第一开关组的中性极的动触头运动以闭合；所述第二驱动机构包括第二驱动轴，在所述第二驱动轴上固定设置有第二凸轮，所述第二凸轮的旋转驱动所述第二开关组的中性极的动触头运动以闭合。

根据本公开的实施方式，所述第一锁止机构包括：在所述第一驱动轴上转动设置的第一连杆，和铰接在所述第一连杆和所述第一开关组的中性极的动触头之间的第一U型连杆；所述第二锁止机构包括：在所述第二驱动轴上转动设置的第二连杆，和铰接在所述第二连杆和所述第二开关组的中性极的动触头之间的第二U型连杆；所述第一联动件铰接在所述第一锁止机构和所述第二凸轮之间；和所述第二联动件铰接在所述第二锁止机构和所述第一凸轮之间。所述第一U型连杆具有第一止挡壁，所述第一止挡壁被配置为当所述第一开关组的中性极的动触头处于闭合位置并且与所述第一凸轮脱离时阻止所述第一连杆相对于所述第一U型连杆的枢转，并且，所述第二U型连杆具有第二止挡壁，所述第二止挡壁被配置为当所述第二开关组的中性极的动触头处于闭合位置并且与所述第二凸轮脱离时阻止所述第二连杆相对于所述第二U型连杆的枢转。

根据本公开的实施方式，所述第一联动件铰接到所述第一连杆、所述第一U型连杆和所述第一连杆与所述第一U型连杆之间的枢轴中的任一个，使得所述第一联动件能够由所述第二凸轮的旋转而驱动以解除所述第一止挡壁对所述第一U型连杆的枢转的阻止；所述第二联动件铰接到所述第二连杆、所述第二U型连杆和所述第二连杆与所述第二U型连杆之间的枢轴中的任一个，使得所述第二联动件能够由所述第一凸轮的旋转而驱动以解除所述第二止挡壁对所述第二U型连杆的枢转的阻止。

根据本公开的实施方式，所述第一联动件和所述第二联动件为拉杆、皮带、绳索或链条，其通过分别向所述第一锁止机构和所述第二锁止机构提供拉力而解除所述第一止挡壁对所述第一U型连杆的枢转的阻止以及所述第二止挡壁对所述第二U型连杆的枢转的阻止。

根据本公开的实施方式，所述第一联动件和所述第二联动件为推杆，其通过分别向所述第一锁止机构和所述第二锁止机构提供推力而解除所述第一止挡壁对所述第一U型连杆的枢转的阻止以及所述第二止挡壁对所述第二U型连杆的枢转的阻止。

根据本公开的实施方式，该双电源转换开关还包括连接到所述第一锁止机构的第一稳定弹簧，其配置为向所述第一锁止机构预加载以使其在处于锁定位置时保持稳定；和连接到所述第二锁止机构的第二稳定弹簧，其配置为向所述第二锁止机构预加载以使其在处于锁定位置时保持稳定。

根据本公开的实施方式，所述第一联动件与所述第二凸轮或所述第一锁止机构之间通过销槽配合，以使得当所述第二凸轮旋转到使所述第二开关组的中性极的动触头闭合的位置之后，所述第二凸轮的继续旋转驱动所述第一联动件运动以将所述第一锁止机构从其锁定位置解除；并且所述第二联动件与所述第一凸轮或所述第二锁止机构之间通过销槽配合，以使得当所述第一凸轮旋转到使所述第一开关组的中性极的动触头闭合的位置之后，所述第一凸轮的继续旋转驱动所述第二联动件运动以将所述第二锁止机构从其锁定位置解除。

根据本公开的实施方式，所述第一驱动轴被配置为在旋转到使所述第一凸轮驱动所述第一开关组的所述中性极的动触头闭合的位置之后，才旋转到使所述第一开关组的所述相极的动触头闭合的位置；并且所述第二驱动轴被配置为在旋转到使所述第二凸轮驱动所述第二开关组的所述中性极的动触头闭合的位置之后，才旋转到使所述第二开关组的所述相极的动触头闭合的位置。

根据本公开的实施方式，该双电源转换开关还包括第一复位弹簧，其配置为当所述第一驱动机构驱动所述第一开关组的所述相极的动触头断开后并且所述第一锁止机构被从锁定位置解除后，驱动所述第一驱动机构驱动所述第一开关组的所述中性极的动触头断开；和第二复位弹簧，其配置为当所述第二驱动机构驱动所述第二开关组的所述相极的动触头断开后并且所述第二锁止机构被从锁定位置解除后，驱动所述第二驱动机构驱动所述第二开关组的所述中性极的动触头断开。

根据本公开的实施方式，在所述第一开关组的所述中性极的动触头上设有第一滚轮，以与所述第一凸轮接合；在所述第二开关组的所述中性极的动触头上设有第二滚轮，以与所述第二凸轮接合。

根据本公开的各实施方式的双电源转换开关结构简单可靠，占用空间小。该双电源转换开关利用两个开关组之间的联动，确保在切换电源的过程中，存在两个开关组的中性极都闭合，而两个开关组的所有相极都断开的理想状态，从而保证了在切换过程中负载上的电压不会出现明显的波动和毛刺。因此，根据本公开的各实施方式的双电源转换开关能够在电源切换过程中提供高质量的持续电压，这对于例如数据存储等的某些特定用电场合是特别有利的。

附图说明

本公开的上述和其它目的以及特性结合以下对所附附图的详细描述将变得更加明显，其中：

图1是根据本公开的一实施方式的双电源转换开关的立体示意图；

图2以锁定状态示出了图1中的第一开关组1的锁止机构；

图3是图2中的A处的局部放大图；

图4从另一侧示出了图2中的结构；

图5是图4中的B处的局部放大图；

图6以解锁状态示出了图1中的第一开关组1的锁止机构；

图7是图6中的A处的局部放大图。

纵观以上附图，相同的附图标记将被理解为指代相同的、类似的或相应的特征或功能。

具体实施方式

现在将对本公开的实施例做出参考，实施例的一个或多个示例由附图所示出。实施例通过本公开的阐述所提供，并且不旨在作为对本公开的限制。例如，作为一个实施例的一部分所示出或描述的特征可能在另一个实施例中被使用以生成进一步的实施例。本公开旨在包括属于本公开范围和精神的这些和其他修改和变化。

图1是根据本公开的一个实施方式的双电源转换开关的立体示意图。该双电源转换开关包括轴对称布置的第一开关组1和第二开关组2。第一开关组1用于连接第一电源与不间断电源(UPS)，并包括一个中性极和三个相极。其中第一开关组的中性极包括一个动触头101和一个静触头103，每个相极也分别包括一个动触头102和一个静触头104。第二开关组2用于连接第二电源与该不间断电源，并包括一个中性极和三个相极。其中第二开关组的中性极包括一个动触头201和一个静触头203，每个相极也分别包括一个动触头202和一个静触头204。第一开关组1和第二开关组2的相应动触头是等电位的，并且共同电连接到双电源转换开关所连接的不间断电源的相应极，例如第一开关组1和第二开关组2的中性极的动触头101和201都电连接到不间断电源的中性极，而第一开关组1和第二开关组2的每个相极的动触头102和202都电连接到不间断电源的各个相极。而第一开关组1的各个静触头103和104分别电连接到第一电源的相应极，第二开关组2的各个静触头203和204分别电连接到第二电源的相应极。虽然图1中示出了第一开关组1和第二开关组2分别具有三个相极，但本实用新型并不限于三个相极的实施方式，根据本实用新型的各实施方式可以适用于多于三个相极(例如四个相极)或少于三个相极(例如仅一个相极)的情形。

第一电源和第二电源可以是两个彼此不同的任意电源。例如，第一电源可以是一路市电，而第二电源可以是发电机或另一路市电，或者反之亦然。不间断电源(UPS)的输入端分别连接到双电源转换开关的第一开关组1的各动触头和第二开关组2的各动触头，而其输出端则连接到工作负载(即用电设备)。正常情况下，通过第一电源或第二电源经由UPS向工作负载供电，在一路电源出现故障的情况下，需要通过双电源转换开关中的一组开关组的断开和另一组开关组的闭合操作来切换另一个电源为工作负载供电。在切换的过程中，UPS自带的电源(例如电池)用于在切换时产生的瞬时断电时间期间向工作负载供电，以保证对工作负载的连续供电。对于本文将要详细描述的双电源转换开关来说，在双电源转换开关的切换过程中，不间断电源(UPS)是始终串联在双电源转换开关与不间断电源(UPS)的输入端之间的，并且不影响本文的双电源转换开关的切换。因此，为了便于说明，在下文中，将不间断电源(UPS)和与其串联的工作负载整体作为针对本文的双电源转换开关的负载，其电连接到双电源转换开关的第一开关组1和第二开关组2的各动触头。

第一开关组1和第二开关组2中的各个动触头的一端都枢转连接到位于座体(未示出)上的枢轴120、220上，以在驱动机构的驱动下绕枢轴旋转以使动触头的另一端与相应静触头闭合或断开，从而选择性地将第一电源和第二电源之一与负载接通电连接，并将第一电源和第二电源中的另一个与负载断开电连接，以实现电源的切换。复位弹簧111和211分别设置在各个开关组的中性极的动触头102与202与座体之间，以在特定情况下通过复位弹簧的回复力驱动中性极的动触头102与202与相应静触头分离足够的距离以达到安全的防击穿距离，以实现安全可靠的断开，这将在后面详细描述。

还提供第一驱动轴105和第二驱动轴205，以分别驱动第一开关组1和第二开关组2的各个动触头动作。在第一驱动轴105上固定设置有与相极数对应数量的驱动臂121，驱动臂121一端与驱动连杆122一端铰接，而驱动连杆122再与相应的相极动触头102铰接。当第一驱动轴105被致动装置(例如电机)驱动而按照图1中所示的顺时针方向旋转时，第一驱动轴105将带动驱动臂121、驱动连杆122和动触头102所组成的连杆机构动作而使动触头102绕枢轴120向下旋转而与相应的相极静触头104接触，从而将负载的相极与第一电源的相极接通。当第一驱动轴105反向旋转(例如，逆时针旋转)时，第一驱动轴105将带动驱动臂121、驱动连杆122和动触头102所组成的连杆机构反向动作而上抬各相极的动触头102与相应静触头104脱离接触而断开电连接。第一开关组1中的三个相极的驱动动触头的机构是完全相同的，即具有相同的驱动臂121和驱动连杆122。并且三个相极的动触头102的动作也都是随着第一驱动轴105的旋转而完全同步的，从而实现同时的闭合和断开。

同样的，在第二驱动轴205上固定设置有与相极数对应数量的驱动臂221，驱动臂221一端与驱动连杆222一端铰接，而驱动连杆222再与相应的相极动触头202铰接。当第二驱动轴205被致动装置(例如电机)驱动而按照图1中所示的逆时针方向旋转时，第二驱动轴205将带动驱动臂221、驱动连杆222和动触头202所组成的连杆机构动作而使动触头202绕枢轴220向下旋转而与相应的相极静触头204接触，从而将负载的相极与第二电源的相极接通。当第二驱动轴205反向旋转(例如，顺时针旋转)时，第二驱动轴205将带动驱动臂221、驱动连杆222和动触头202所组成的连杆机构反向动作而上抬各相极的动触头202与相应静触头204脱离接触而断开电连接。第二开关组2中的三个相极的驱动动触头的机构也是完全相同的，即具有相同的驱动臂221和驱动连杆222。并且三个相极的动触头202的动作也都是随着第二驱动轴205的旋转而完全同步的，从而实现同时的闭合和断开。

为了使该双电源转换开关在第一电源和第二电源之间切换时负载上的电压保持稳定，期望的是两个开关组的中性极在切换时具有同时闭合而此时两个开关组的所有相极都断开的理想状态。为此，为第一开关组1和第二开关组2的中性极的动触头101和201提供独立于相极动触头的驱动方式，以实现不同于相极动触头的特定的动作时序。如下面详细描述的。

在第一驱动轴105上与中性极动触头101对应的位置固定设置有第一凸轮106。当第一驱动轴105顺时针旋转时，第一凸轮106随着第一驱动轴105旋转，从而能够在其半径较大的部分朝向动触头101运动时与动触头101的顶部表面接触并下压动触头101以使得中性极的动触头101与相应的静触头103接触而闭合。同样的，在第二驱动轴205上与中性极动触头201对应的位置固定设置有第二凸轮206。当第二驱动轴205逆时针旋转时，第二凸轮206随着第二驱动轴205旋转，从而能够在其半径较大的部分朝向动触头201运动时与动触头201的顶部表面接触并下压动触头201以使得中性极的动触头201与相应的静触头203接触而闭合。

可以分别在动触头101和201的分别于凸轮106和206接触的位置上设置第一滚轮112和第二滚轮(未示出)，以在与相应凸轮接触时实现滚动接触而避免凸轮被动触头卡死而无法继续旋转到闭合位置。

虽然用于驱动中性极的动触头101的第一凸轮106和用于驱动相极的动触头102的驱动臂121都由同一个第一驱动轴105所驱动，但固定于第一驱动轴105上的第一凸轮106和驱动臂121相对于第一驱动轴105的周向角度需要准确定位，以保证第一驱动轴105在旋转到使第一凸轮106驱动第一开关组1的中性极的动触头101闭合的位置之后，才旋转到使驱动臂121驱动第一开关组1的相极的动触头102闭合的位置，从而保证在每次切换动作中，即将闭合的第一开关组1中的中性极先于相极闭合，以避免在两个开关组的中性极重叠闭合时一个开关组的相极也闭合。同样的，固定于第二驱动轴205上的第二凸轮206和驱动臂221相对于第二驱动轴205的周向角度需要准确定位，以保证第二驱动轴205在旋转到使第二凸轮206驱动第二开关组2的中性极的动触头201闭合的位置之后，才旋转到使驱动臂221驱动第二开关组2的相极的动触头202闭合的位置，从而保证在每次切换动作中，即将闭合的第二开关组2中的中性极先于相极闭合。

为了使在切换过程中两个开关组的中性极具有重叠的闭合时间，当第一驱动轴105和第二驱动轴205相对于闭合运动的旋转方向反向旋转以断开各自的相极的动触头时，期望的是该反向旋转的驱动轴所对应的中性极的动触头不随驱动轴的反向旋转而断开，而是要保持闭合状态以等待另一开关组的中性极的动触头也进入到闭合状态之后再断开。为此，分别为第一开关组1和第二开关组2的中性极的动触头提供第一锁止机构和第二锁止机构。

如图1-3所示，第一锁止机构包括在第一驱动轴105上转动设置的第一连杆107，和铰接在第一连杆107和第一开关组1的中性极的动触头101之间的第一U型连杆108。第一U型连杆108截面呈U形，其在靠近两个开关组的中心的一侧具有第一止挡壁1081。第一连杆107一端伸入到第一U型连杆108的U形空间中并与其铰接。当第一驱动轴105顺时针旋转凸轮106使中性极的动触头101下压而闭合时，第一连杆107和第一U型连杆108被下拉至由第一驱动轴105、第一连杆107、第一U型连杆108和动触头101所组成的连杆机构的死点位置或稍稍越过死点的位置(图2-3中所示的位置)。在该死点位置，第一驱动轴105与第一连杆107之间的枢转点P1、第一连杆107与第一U型连杆108之间的枢转点P2以及第一U型连杆108与动触头101之间的枢转点P3都位于同一条直线上。

当第一驱动轴105反向旋转驱动相极的动触头102与静触头104断开同时带动第一凸轮106逆时针旋转而使得第一凸轮106与动触头101(或其上的第一滚轮112)脱离时，即使动触头101不再受到第一凸轮106所施加的压力并且还受到复位弹簧111的回复力，但如果在死点位置，复位弹簧111的回复力无法使第一U型连杆108相对于第一连杆107和动触头101发生枢转，从而动触头101与第一驱动轴105之间的距离无法改变，因此中性极的动触头101被锁死在闭合位置而无法抬起。这样，中性极的动触头101不会随相极动触头102的断开而断开，而是被第一锁止机构锁定在其闭合位置。

由于制造精度以及装配精度而导致的误差，实际产品中在中性极的动触头处于闭合位置时，上述连杆机构可能难以刚好达到理论上的死点位置，并且即使刚好达到了死点位置，也可能由于机械振动而导致其偏离死点位置而无法将动触头101锁定在闭合位置。为此，有利的是，在一个实施方式中，将该连杆机构设置为在中性极的动触头101处于闭合位置时，其稍微越过该死点位置。即，在图3所示的连杆机构中，各部件运动到使得第一连杆107和第一U型连杆108之间的枢转点P2稍微位于枢转点P1和枢转点P3的连线L1的左侧(与第一止挡壁1081相反的侧)。在该位置，第一连杆107上的突起1071抵靠第一U型连杆108上的第一止挡壁1081，使得第一U型连杆108无法继续相对于第一连杆107沿图3中的逆时针方向枢转。在此状态下，即使第一凸轮106不再下压动触头101并且第一复位弹簧111向动触头101施加回复力，由于枢转点P2越过死点而处于连线L1的左侧，第一复位弹簧111的回复力仅能通过动触头101向第一U型连杆108提供图3中的逆时针方向的转矩。但是第一连杆107上的突起1071与第一U型连杆108上的第一止挡壁1081的相互抵靠又阻止了第一U型连杆108沿逆时针方向的枢转。结果，复位弹簧111的回复力无法使第一U型连杆108相对于第一连杆107和动触头101发生枢转，从而动触头101与第一驱动轴105之间的距离无法改变，因此中性极的动触头101同样被锁死在闭合位置而无法抬起。这样，中性极的动触头101不会随相极动触头102的断开而断开，而是被第一锁止机构锁定在其闭合位置。

将锁定位置设置为稍微越过死点使得不必要求连杆机构在动触头101闭合时达到刚好处于绝对死点的苛刻要求，同时也使得该锁止机构的稳定性和可靠性更高。为了进一步提高该锁止机构的稳定性和可靠性，在一个实施方式中，还提供连接到第一锁止机构的第一稳定弹簧110。第一稳定弹簧110连接在座体和第一锁止机构之间，例如连接到第一连杆107、连接到第一U型连杆108或连接到这二者之间的枢轴上，以当中性极的动触头101处于闭合位置同时第一锁止机构处于锁定位置时，向第一锁止机构施加朝向连线L1左侧的预拉载荷，以使其枢转点P2稳定在连线L1的左侧，从而使第一锁止机构稳定在锁定位置而不会由于轻微的外力而导致枢转点P2再次越过死点而偏移到连线L1的右侧而意外解除锁定。

在第一开关组1的中性极的动触头101被锁定在闭合位置后，第二开关组2的中性极的动触头201将开始闭合。当在第一开关组1和第二开关组2的中性极的动触头都闭合以达到重叠闭合的状态之后，第一开关组1的中性极的动触头101需要断开以便于第二开关组2的相极的闭合。为了使第一开关组1的中性极的动触头101此时能够被解除锁定而断开，提供第一联动件109。第一联动件109铰接在第一锁止机构和第二凸轮206之间，以在第二驱动轴205经由第二凸轮206的驱动下解除第一锁止机构对第一开关组1的中性极的动触头101的锁定。

如图4-5所示，第一联动件109为一连杆，其一端铰接在第二凸轮206上，而在另一端上具有沿第一联动件109的轴向延伸的长槽孔1091。第一连杆107上的销轴X1伸入该长槽孔1091中并与其实现销槽配合，从而销轴X1可以在长槽孔1091内沿第一联动件109的轴向相对于第一联动件109发生移位。

在第二驱动轴205按图1中的逆时针方向旋转驱动第二凸轮206逆时针旋转而使得第二开关组2的中性极的动触头201闭合的过程中，虽然第二凸轮206的旋转拉动与之铰接的第一联动件109朝向第二凸轮206的方向移动，但由于第一联动件109的另一端上的长槽孔1091的末端尚未接触到销轴X1(见图5)，因此此时第一联动件109能够相对于销轴X1发生移位而销轴X1及其相连的第一连杆107和第一U型连杆108仍保持原位置不变而仍保持在锁定位置，使得第一开关组件的中性极的动触头101仍保持在闭合位置。当第二驱动轴205继续按图1中的逆时针方向旋转驱动第二凸轮206逆时针旋转而使得第二开关组2的中性极的动触头201完成闭合之后，此时第一联动件109上的长槽孔1091的末端已经移动到接触销轴X1的位置。因此，当第二驱动轴205继续旋转驱动第二凸轮206的时候，第二凸轮206继续拉动第一联动件109移动将导致第一联动件109开始拉动销轴X1也朝向第二凸轮206的方向(图1和6中的向右侧方向)移动。该拉动将趋向于使第一连杆107相对于第一U型连杆108进行如图7中的逆时针方向枢转。由于第一凸轮106此时已经不再按压动触头101，并且在该枢转方向上，第一止挡壁1081并不阻挡第一连杆107相对于第一U型连杆108的枢转，因此第一联动件109可以顺利地拉动第一连杆107继续枢转并使得枢转点P2再次越过了死点而回到了连线L1右侧的不稳定位置，以解除锁定。第一连杆107和第一U型连杆108的相对枢转导致枢转点P1和P3之间的距离缩短。由于枢转点P1的位置是相对于座体固定的，因而该锁止机构将把动触头101拉起来并与相应静触头103断开。

在枢转点P2再次越过了死点而回到了连线L1右侧的不稳定位置之后，第一复位弹簧111向动触头101施加的回复力将对第一U型连杆108产生图7中的顺时针方向的转矩。该顺时针转矩将使得第一U型连杆108进一步相对于第一连杆107沿顺时针方向枢转，从而辅助第一开关组1的中性极的动触头101向上抬起而与相应的静触头103断开。第一复位弹簧111还确保在中性极的动触头101与静触头103断开的状态下二者保持足够的安全距离。

用于第二开关组2的中性极的动触头201的第二锁止机构具有与第一锁止机构相似的构造，即包括在第二驱动轴205上转动设置的第二连杆207，和铰接在第二连杆207和第二开关组2的中性极的动触头201之间的第二U型连杆208(见图1)。第二锁止机构对第二开关组2的中性极的动触头201的锁定原理与第一锁止机构对第一开关组12的中性极的动触头101的前述锁定原理相同，因而不再详细描述。但需要说明的是，由于驱动第二开关组2的动触头闭合的第二驱动轴205在闭合运动时的旋转方向与第一驱动轴105在驱动第一开关组1的动触头闭合时的旋转方向是相反的，因此，第二锁止机构在锁定位置时，其相应的越过死点的位置应当在与第一锁止机构中的越过死点的位置的相反侧。因此，第二锁止机构的第二U型连杆208上的第二止挡壁2081也应当位于与第一U型连杆208上的第一止挡壁1081相反的侧，第二连杆207上的用于抵靠第二止挡壁2081以限制第二U型连杆208的旋转的突起也应当位于与第一连杆107上的突起相反的侧。也就是说，第一锁止机构和第二锁止机构的构造是关于第一开关组1和第二开关组2之间的中心线彼此镜像的。

第二锁止机构锁定动触头201的时机与第一锁定机构也是类似的。即，当第二驱动轴205旋转驱动第二凸轮206以将第二开关组2的中性极的动触头201按压到闭合的位置之后，第二锁止机构即进入锁定状态。同样的，一第二稳定弹簧210连接在第二锁止机构与座体之间，以向第二锁止机构预加载以使其在处于锁定位置时保持稳定。

为了使第二开关组2的中性极的动触头201在经历了与第一开关组1的中性极的动触头101同时闭合的重叠时期之后能够顺利断开，以便于第一开关组1的相极的闭合，提供第二联动件209。第二联动件209铰接在第二锁止机构和第一凸轮106之间，以在第一驱动轴105经由第一凸轮106的驱动下解除第二锁止机构对第二开关组2的中性极的动触头201的锁定。第二联动件209及其与第二锁止机构的连接构造与第一联动件109及其与第一锁止机构的连接构造相似。即，第二联动件209也可以为一连杆，其一端铰接在第一凸轮106上，而在另一端上具有沿第二联动件209的轴向延伸的长槽孔。第二连杆207上的销轴伸入该长槽孔中并与其实现销槽配合，从而该销轴可以在长槽孔内沿第二联动件209的轴向相对于第二联动件209发生移位。

在第一驱动轴105按图1中的顺时针方向旋转驱动第一凸轮106顺时针旋转而使得第一开关组1的中性极的动触头101闭合的过程中，由于第二联动件209的一端上的长槽孔的末端尚未接触到第二连杆207上的销轴，因此此时第二联动件209没有带动第二连杆207上的销轴及其相连的第二连杆207和第二U型连杆208移动，使得第二开关组件的中性极的动触头201仍保持在闭合位置。当第一驱动轴105继续按图1中的顺时针方向旋转驱动第一凸轮106顺时针旋转而使得第一开关组1的中性极的动触头101完成闭合之后，此时第二联动件209上的长槽孔的末端已经移动到接触销轴的位置。因此，当第一驱动轴105继续旋转驱动第一凸轮106的时候，第一凸轮106继续拉动第二联动件209移动将导致第二联动件209开始拉动第二连杆207上的销轴也朝向第一凸轮106的方向(图1中的向左侧方向)移动。该拉动导致销轴和与之相连的第二连杆207的与第二U型连杆208的枢转点越过死点位置而移动到靠近两个开关组的中心的一侧。这样，第二锁止机构移动到了不稳定位置，从而实现了对动触头201的解锁。此时，第二开关组2的中性极的动触头201得以在第二联动件209和第二复位弹簧211的共同作用下向上抬起而与相应的静触头203断开。

在一个实施方式中，可以通过其他方式实现各联动件与相应的锁止机构之间的连接。例如，以上所述的销轴和相应的长槽孔的位置可以交换。而且，与各联动件配合的销轴或长槽孔可以设置在相应锁止机构的其他部件上，例如设置在各U型连杆上或设置在第一/第二连杆与第一/第二U型连杆之间的枢转轴上，这同样可以达到将第一/第二连杆与第一/第二U型连杆之间的枢转点拉动到越过死点的解锁位置的效果。而且，作为替代，该销槽配合结构还可以设置在各联动件与相应的凸轮铰接的一端，而各联动件与相应锁止机构连接的一端则直接用枢转轴连接。这同样可以达到使相应凸轮先驱动对应的动触头闭合后再通过联动件将另一开关组的锁止机构拉动到解锁位置的动作顺序。

之前描述的第一驱动轴105和第二驱动轴205的设计仅考虑了同一开关组中的中性极和相极的闭合和断开顺序；而之前描述的第一联动件109和第二联动件209的设计仅考虑了一个开关组的中性极闭合与另一个开关组的中性极断开之间的动作顺序。在借助第一、第二联动件以由一个开关组的闭合运动来驱动另一个开关组的中性极的断开运动的过程中，还需要考虑正在闭合的开关组的相极与将要断开的开关组的中性极二者动作的顺序。为了避免在两个开关组的中性极都闭合的重叠期间存在任一个开关组的相极的闭合而导致负载电压波形的不稳定，需要在将要断开的开关组的中性极断开之后再将即将闭合的开关组的相极闭合。为此，对于第一开关组1来说，第一驱动轴1上的第一凸轮106和用于相极的驱动臂121之间应当错开足够的圆周相位，以使得在随着第一驱动轴105的旋转，第一凸轮106在驱动中性极的动触头101闭合之后，并且第二联动件209驱动第二开关组2的中性极的动触头201断开之后，第一驱动轴105才通过驱动臂121驱动各相极102闭合。同样的，对于第二开关组2来说，第二驱动轴2上的第二凸轮206和用于相极的驱动臂221之间也应当错开足够的圆周相位，以使得在随着第二驱动轴205的旋转，第二凸轮206在驱动中性极的动触头201闭合之后，并且第一联动件109驱动第一开关组1的中性极的动触头101断开之后，第二驱动轴205才通过驱动臂221驱动各相极202闭合。

以上所示的各实施方式中，第一联动件109和第二联动件209都是作为拉杆而向第二锁止机构和第一锁止机构提供拉力以解除锁定的。然而，也可以通过其他结构代替拉杆来提供拉力。例如，第一联动件109和第二联动件209还可以是绳索、皮带或链条等。

下面将描述以上所述的双电源转换开关在切换电源时各动触头的工作时序。假设初始状态是第一开关组件1的所有动触头闭合从而当前是第一电源与负载接通，而第二开关组件2的所有动触头都断开从而第二电源与负载断开。当第一电源故障需要将第一电源从负载断开而将第二电源与负载接通时，开始进入切换过程(这例如可由控制电路触发)。

首先驱动第一驱动轴105旋转以使第一开关组1的所有相极的动触头102全部同时断开，此时第一凸轮106也与中性极的动触头101脱离接合，但第一开关组1的中性极的动触头101在第一锁止机构的锁定下仍保持在闭合位置。在此过程中，由于第一凸轮106与第二联动件209之间的销槽配合或第二联动件209与第二锁止机构之间的销槽配合，第一凸轮106的旋转不会导致第二开关组2的锁止机构或动触头动作。

然后第二驱动轴205旋转并首先通过第二凸轮206驱动第二开关组2的中性极的动触头201闭合。在此过程中，由于第二凸轮206与第一联动件109之间的销槽配合或第一联动件109与第一锁止机构之间的销槽配合，第二凸轮206的旋转不会导致第一开关组1的锁止机构或动触头101动作。此时，两个开关组的中性极达到同时闭合的状态，而且第一开关组1的相极已经断开，而第二开关组2的相极还没有闭合，从而达到理想的切换状态。

在动触头201闭合之后，第二驱动轴205继续旋转，通过第二凸轮206和第一联动杆109拉动第一锁止机构解除对动触头101的锁定，从而第一开关组1的中性极的动触头101断开。此时，第一开关组1的全部动触头都断开，从而第一开关组1完成将第一电源从负载断开的过程。

然后第二驱动轴205继续旋转，并通过驱动臂221驱动第二开关组2的全部相极的动触头202同时闭合。此时，第二开关组2的全部动触头闭合，从而第二开关组完成将第二电源与负载接通的过程。这样，完成整个电源切换过程。

当需要再从第二电源切换到第一电源时，第一开关组1和第二开关组2的动作顺序与之前描述的从第一电源切换到第二电源的动作顺序进行交换，即第一开关组1执行之前第二开关组2的动作顺序，而第二开关组2执行之前第一开关组1的动作顺序，即可完成从第二电源到第一电源的切换，同时仍然保证具有两个开关组的中性极同时闭合，而两个开关组的所有相极都断开的理想状态。

可以设想，也可以通过第一联动件109和第二联动件209向第二锁止机构和第一锁止机构提供推力来解除锁定，此时第一联动件109和第二联动件209则为推杆。在使用推力来解锁第二锁止机构和第一锁止机构的情况下，第二锁止机构和第一锁止机构在锁定位置时其第一/第二连杆与第一/第二U型连杆的稍微越过死点的位置应当与使用拉力解锁的情况下相反，以使得在向其施加推力的情况下反向越过死点达到不稳定的解锁位置。在这种情况下，第一/第二止挡壁在第一/第二U型连杆上的位置也应当与使用拉力解锁的情况下相反，同时第一/第二连杆上的突起的位置也应当与使用拉力解锁的情况下相反。

应当留意的是，上述的实施例的给出用于描述本实用新型的原理，而不是限制其范围；并且应当理解的是，可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下采取修改和变化，对此本领域技术人员将很容易理解。这些修改和变化被认为是在本实用新型和所附权利要求的范围之内。本实用新型的保护范围由所附权利要求所限定。另外，在权利要求中的任何附图标记不应该被解释为是对权利要求的限制。动词“包括”及其变体的使用并不排除存在权利要求所述以外的元件或步骤。元件或步骤前的不定冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件或步骤。

Claims (13)

1.一种双电源转换开关，其特征在于，包括：

第一开关组(1)，用于连接第一电源与负载，包括一个中性极和至少一个相极，其中所述第一开关组的所述中性极和所述至少一个相极中的每一个分别包括一个动触头(101,102)和一个静触头(103，104)，并且所述第一开关组(1)的中性极包括第一锁止机构和第一联动件(109)；

第二开关组(2)，用于连接第二电源与所述负载，包括一个中性极和至少一个相极，其中所述第二开关组的所述中性极和所述至少一个相极中的每一个分别包括一个动触头(201,202)和一个静触头(203，204)，并且所述第二开关组(2)的中性极包括第二锁止机构和第二联动件(209)；以及

其中，所述双电源转换开关被配置为借助所述第一锁止机构、第二锁止机构、第一联动件(109)和第二联动件(209)，在从所述第一开关组(1)和所述第二开关组(2)中的一个的闭合状态向所述第一开关组(1)和所述第二开关组(2)中的另一个的闭合状态的切换过程中，存在所述第一开关组(1)的中性极和所述第二开关组(2)的中性极同时闭合而所述第一开关组(1)的所有相极和所述第二开关组(2)的所有相极都断开的状态。

2.根据权利要求1所述的双电源转换开关，其特征在于，还包括第一驱动机构，其配置为驱动所述第一开关组(1)的所述中性极和相极的动触头(101,102)闭合和所述第一开关组(1)的所述相极的动触头(102)的断开；和第二驱动机构，其配置为驱动所述第二开关组(2)的所述中性极和相极的动触头(201,202)闭合和所述第二开关组(2)的所述相极的动触头(202)的断开。

3.根据权利要求2所述的双电源转换开关，其特征在于，

当所述第一开关组(1)的所述相极的动触头(102)闭合时，所述第一锁止机构处于锁定位置，以在所述第一驱动机构驱动所述第一开关组(1)的所述相极的动触头(102)断开时将所述第一开关组(1)的所述中性极的动触头(101)锁定在闭合位置；

当所述第二开关组(2)的所述相极的动触头(202)闭合时，所述第二锁止机构处于锁定位置，以在所述第二驱动机构驱动所述第二开关组(2)的所述相极的动触头(202)断开时将所述第二开关组(2)的所述中性极的动触头(201)锁定在闭合位置；

所述第一联动件(109)被配置为由所述第二驱动机构驱动而解除所述第一锁止机构对所述第一开关组(1)的所述中性极的动触头(101)的锁定而使得所述第一开关组(1)的所述中性极的动触头(101)断开；和

所述第二联动件(209)被配置为由所述第一驱动机构驱动而解除所述第二锁止机构对所述第二开关组(2)的所述中性极的动触头(201)的锁定而使得所述第二开关组(2)的所述中性极的动触头(201)断开。

4.根据权利要求3所述的双电源转换开关，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一驱动轴(105)，在所述第一驱动轴(105)上固定设置有第一凸轮(106)，所述第一凸轮(106)的旋转驱动所述第一开关组(1)的中性极的动触头(101)运动以闭合；所述第二驱动机构包括第二驱动轴(205)，在所述第二驱动轴(205)上固定设置有第二凸轮(206)，所述第二凸轮(206)的旋转驱动所述第二开关组(2)的中性极的动触头(201)运动以闭合。

5.根据权利要求4所述的双电源转换开关，其特征在于，所述第一锁止机构包括：在所述第一驱动轴(105)上转动设置的第一连杆(107)，和铰接在所述第一连杆(107)和所述第一开关组(1)的中性极的动触头(101)之间的第一U型连杆(108)；

所述第二锁止机构包括：在所述第二驱动轴(205)上转动设置的第二连杆(207)，和铰接在所述第二连杆(207)和所述第二开关组(2)的中性极的动触头(201)之间的第二U型连杆(208)；

所述第一联动件(109)铰接在所述第一锁止机构和所述第二凸轮(206)之间；和

所述第二联动件(209)铰接在所述第二锁止机构和所述第一凸轮(106)之间；

其中，所述第一U型连杆(108)具有第一止挡壁(1081)，所述第一止挡壁(1081)被配置为当所述第一开关组(1)的中性极的动触头(101)处于闭合位置并且与所述第一凸轮(106)脱离时阻止所述第一连杆(107)相对于所述第一U型连杆(108)的枢转，并且，所述第二U型连杆(208)具有第二止挡壁(2081)，所述第二止挡壁(2081)被配置为当所述第二开关组(2)的中性极的动触头(201)处于闭合位置并且与所述第二凸轮(206)脱离时阻止所述第二连杆(207)相对于所述第二U型连杆(208)的枢转。

6.根据权利要求5所述的双电源转换开关，其特征在于，所述第一联动件(109)铰接到所述第一连杆(107)、所述第一U型连杆(108)和所述第一连杆(107)与所述第一U型连杆(108)之间的枢轴中的任一个，使得所述第一联动件(109)能够由所述第二凸轮(206)的旋转而驱动以解除所述第一止挡壁(1081)对所述第一U型连杆(108)的枢转的阻止；

所述第二联动件(209)铰接到所述第二连杆(207)、所述第二U型连杆(208)和所述第二连杆(207)与所述第二U型连杆(208)之间的枢轴中的任一个，使得所述第二联动件(209)能够由所述第一凸轮(106)的旋转而驱动以解除所述第二止挡壁(2081)对所述第二U型连杆(208)的枢转的阻止。

7.根据权利要求6所述的双电源转换开关，其特征在于，所述第一联动件(109)和所述第二联动件(209)为拉杆、皮带、绳索或链条，其通过分别向所述第一锁止机构和所述第二锁止机构提供拉力而解除所述第一止挡壁(1081)对所述第一U型连杆(108)的枢转的阻止以及所述第二止挡壁(2081)对所述第二U型连杆(208)的枢转的阻止。

8.根据权利要求6所述的双电源转换开关，其特征在于，所述第一联动件(109)和所述第二联动件(209)为推杆，其通过分别向所述第一锁止机构和所述第二锁止机构提供推力而解除所述第一止挡壁(1081)对所述第一U型连杆(108)的枢转的阻止以及所述第二止挡壁(2081)对所述第二U型连杆(208)的枢转的阻止。

9.根据权利要求3-8中任一项所述的双电源转换开关，其特征在于，还包括连接到所述第一锁止机构的第一稳定弹簧(110)，其配置为向所述第一锁止机构预加载以使其在处于锁定位置时保持稳定；和连接到所述第二锁止机构的第二稳定弹簧(210)，其配置为向所述第二锁止机构预加载以使其在处于锁定位置时保持稳定。

10.根据权利要求4-8中任一项所述的双电源转换开关，其特征在于，所述第一联动件(109)与所述第二凸轮(206)或所述第一锁止机构之间通过销槽配合，以使得当所述第二凸轮(206)旋转到使所述第二开关组(2)的中性极的动触头(201)闭合的位置之后，所述第二凸轮(206)的继续旋转驱动所述第一联动件(109)运动以将所述第一锁止机构从其锁定位置解除；并且所述第二联动件(209)与所述第一凸轮(106)或所述第二锁止机构之间通过销槽配合，以使得当所述第一凸轮(106)旋转到使所述第一开关组(1)的中性极的动触头(101)闭合的位置之后，所述第一凸轮(106)的继续旋转驱动所述第二联动件(209)运动以将所述第二锁止机构从其锁定位置解除。

11.根据权利要求4-8中任一项所述的双电源转换开关，其特征在于，所述第一驱动轴(105)被配置为在旋转到使所述第一凸轮(106)驱动所述第一开关组(1)的所述中性极的动触头(101)闭合的位置之后，才旋转到使所述第一开关组(1)的所述相极的动触头(102)闭合的位置；并且所述第二驱动轴(205)被配置为在旋转到使所述第二凸轮(206)驱动所述第二开关组(2)的所述中性极的动触头(201)闭合的位置之后，才旋转到使所述第二开关组(2)的所述相极的动触头(202)闭合的位置。

12.根据权利要求3-8中任一项所述的双电源转换开关，其特征在于，还包括第一复位弹簧(111)，其配置为当所述第一驱动机构驱动所述第一开关组(1)的所述相极的动触头(102)断开后并且所述第一锁止机构被从锁定位置解除后，驱动所述第一驱动机构驱动所述第一开关组(1)的所述中性极的动触头(101)断开；和第二复位弹簧(211)，其配置为当所述第二驱动机构驱动所述第二开关组(1)的所述相极的动触头(202)断开后并且所述第二锁止机构被从锁定位置解除后，驱动所述第二驱动机构驱动所述第二开关组(2)的所述中性极的动触头(201)断开。

13.根据权利要求4-8中任一项所述的双电源转换开关，其特征在于，在所述第一开关组(1)的所述中性极的动触头(101)上设有第一滚轮(112)，以与所述第一凸轮(106)接合；在所述第二开关组(2)的所述中性极的动触头(201)上设有第二滚轮，以与所述第二凸轮(206)接合。