CN1216145A - 模块式电路转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一个模块式电路转换装置,包括一系列轴向并置在一起的旋转开关(12),其中,每个开关(12)都有一个转子(28),它们借助于一个单一控制机构向其两个接触位置的一个或另一个同时旋转驱动,在每一开关(12)中,转子(28)上的一个接触体(60)与两个固定接触触头(44a,44b)中的一个相配合,其特征在于,当转子(28)在两个接触位置之间转动时,接触体(60)相对于开关(12)的开关盒(14)的圆柱弧形内表面(68)移动,该弧形内表面(68)上设有大致平行于转子(28)轴(A1)的条纹。

Description

模块式电路转换装置

本发明涉及一种模块式电路转换装置。

本发明尤其涉及一种包括一系列轴向并置在一起的旋转开关的模块式电路转换装置，其中，每一个开关都有一个转子，它绕其轴可旋转地安装在一个开关盒中，可以处于两个接触角位置，在这两个角位置下，它将开关的一个公共固定端子分别与开关的一个第一或第二固定接触端子电连接起来，在所述转换装置中，还设置有若干装置，使得其每一个开关的转子可以借助于一个单一控制机构向其两个接触位置的一个或另一个同时旋转驱动。

这样的模块装置可以用来通过操作一个单一机构而同时向若干装置输送电流。所述电流可以是向一个控制装置发送一个逻辑信号，或者也可以是做功电流，用来向其启动依赖于与模块装置相连的其它装置的电器供能。例如，这样的装置可以用来实现对一系列马达的供电，或用来实现自动断路继电器，或用来实现仪器及其运行监视设备间的联系。

根据用途的不同，模块装置中的开关数目可以有所变化，因而需要考虑到，可能有足够多数目的开关并置在一起。

本发明的目的是提供一种模块式电路转换装置，其中的开关数目可以简单地加以改变。因此，这些开关应当以简单的方式并置起来，而且它们与单一控制机构间的机械连接应当可靠，并保证开关的转子就开关状态而言能够良好地定位。

另外，还希望每一个开关转换时所需的力矩足够小，以便开关转换时需要施加于所述单一控制机构的力不太大。

另外，每一开关的设计应当确保转子的两个接触位置的每一个都有良好的电连接，并应当避免在每次开关转换时产生太长时间的电弧，否则会有损开关的寿命。

最后，这种模块式电路转换装置的装配应当尽可能简单而廉价。

为了解决上述所有问题，本发明提出了一种前面所述类型的模块装置，其特征在于，每一开关的公共端子与一摩擦片相连，开关的转子与后者相配合，所述摩擦片沿一个圆弧延伸，该圆弧至少等于转子在其两个接触位置之间的角行程，所述转子在其整个角行程上以不间断方式与所述摩擦片相配合。

根据本发明的其它特征：

所述摩擦片是以一个金属片的形式实现的，在一个垂直于转子旋转轴的平面内绕转轴的周边延伸，所述转轴有一个滑动件，后者至少包括两个相对设置的弹性爪，每一弹性爪都轴向支承于摩擦片的两个相对表面上；

第一和第二端子分别与一个接触触头相连，后者设置在一个与转子相切的平面内，所述转子具有一个设置在其周缘上的接触体，后者与所述滑动件电连接，并当转子处于其某个接触位置时与接触触头中的一个相配合；

所述转子包括一个绝缘材料的在开关盒内旋转操纵的主体，其上安装有一个导电连接件，后者带有所述滑动件和接触体，从而将它们连接起来；

所述连接件可以相对于转子沿转子的通过所述接触体的半径方向滑动，该连接件受弹性回位装置作用，从而使所述接触体在径向向外突出；

所述连接件包括一个环形中央部分和两个径向臂，所述中央部分被容纳于转子主体的一个环形槽中，留有径向的间隙，所述两个径向臂则分别带有所述滑动件和接触体；

所述连接件的径向臂大致是径向相对的，并带有沿连接件的滑动方向导引连接件的装置；

开关盒包括一个圆柱弧形内表面，当转子在其两个接触位置间转动时，转子的接触体即相对于所述弧形内表面移动，该弧形内表面上还设有大致平行于转子轴的条纹；

当转子转离开其接触角位置之一时，所述连接件则在偏心装置的作用下顶着所述弹性回位装置径向移动，直至一个位于所述接触体与相应的接触触头之间的接触断开的径向位置；

所述偏心装置包括至少一个凸轮和一个凸轮轮廓，其中一个在开关盒上，另一个在所述连接件上，二者相互配合，以便在转子转离开其接触角位置之一时，使连接件向其断开位置移动；

所述转子和开关盒包括若干装置，用来相互配合以限制转子的角行程；

装置的每一开关的转子包括一个轴杆，在其一个第一轴端上带有一个驱动突起，其另一个相对的轴端则是一个互补形状的型腔，当将两个开关并置时，一个开关的突起与另一个开关的型腔轴向啮合，从而将两个开关的转子可旋转地连接起来；

每一开关的转子的所述驱动突起和型腔包括角度定位装置，以确保两个并置的开关的转子进行较为确定的角度定向；

每一开关盒在其第一横向外表面上具有定位销，在其相对的另一个横向外表面上具有互补形状的孔，从而使得将两个开关并置时，一个开关盒的定位销就轴向插进另一个开关盒的孔中，从而将两个开关盒的相对位置确定下来；

开关盒具有一个壳体，其中装有所述转子，该壳体由一横向盖关闭，该横向盖的一个外表面构成开关盒的一个横向外表面；

本发明的装置包括一系列轴向并置的旋转开关，它们由拉杆相互紧固在一起，所述拉杆包括一个轴向臂，其两端被径向弯成弧形，以便弹性嵌入开关外侧表面上的槽口中；

至少一个开关盒具有一个横向固定耳，用来通过固定装置固定到底座上；

为了理解本发明，在下文参照附图作详细说明，从中可了解本发明的其它特征和优点。附图中：

-图1是根据本发明的具有四个开关的模块式电路转换装置的立体图；

-图2是图1中装置的一个开关的另一个角度的立体图；

-图3是图2中开关的部件分解立体图；

-图4是本发明的一个开关盒的转子和壳体的放大的部件分解立体图；

-图5是本发明的一个开关的俯视图；

-图6是沿图5中6-6线的本发明开关的剖视图；

-图7到图9是三个俯视简图，局部示出了本发明可以改进接触体和接触触头的接触与脱离的一个变型。

在图1中示出了一个包括四个沿转子轴A1轴向并置的旋转开关12的模块式电路转换装置10。

如图2所示类型的每一个开关12包括一个开关盒14，开关盒的形状大致为方形，轴向厚度不大。开关12的开关盒14通过其横向侧表面16、18而相互连接在一起，以使转换装置形成一个紧凑的块。

每一开关12包括一个三柱21a、21b、21c插头20，用于与电器(图中未示出)的连接。插头的每一插头柱21向外横向延伸，位于开关12的厚度范围之内。最好，插头20是标准化插头，例如符合UTE-C93-401标准的HE14型插头。

在图3中可以更加详细地看到，开关12的开关盒14主要包括一个壳体22和一个盖子26，前者的一个横向底壁24上有横向侧表面16，后者的一个外表面构成开关盒14的横向侧表面18。

旋转开关12的转子28绕A1轴旋转安装在开关盒14中。

插头20的三个插头柱21a、21b、21c各包括一个槽道30a、30b、30c，它们由开关盒的主壳体22的材料一体形成，并在其横向自由端各具有一个开口32，以便与控制装置相连的相应插头的对应阳性插头柱(图中未示出)横向插入其中。

当将盖子26摘下时，槽道30亦被从侧面打开，以便在其中置入由导电材料实现的阴性接触端子34a、34b、34c，用来与对应插头的阳性插头柱电接触。当盖子26被放回主壳体22上时，盖子26上的横向舌片亦将槽道30从侧面盖住。

开关12的插头20另外还包括一个带凸销40的弹性支片38，用来稳定相应的插头。

每一个端子34都通过一个连接片42a、42b、42c分别与一个第一固定触头44a、第二固定触头44b和一个摩擦片44c相连，后三者环绕一个用来放置开关12的转子28的中央柱形空间设置在开关盒14的主壳体22中。这些端子34可以焊接在相应的连接片42上，或者可以用后者的材料一体实现。

在图4中尤其可以看到，第一和第二固定触头44a、44b是以接触键的形式实现的，并大致按80°间距绕轴A1设置，它们在转子28周边的一个与转子28相切的轴向面内延伸。

相反，摩擦片44c则是以一个在开关12的一个横向平面内延伸的圆弧形金属片的形式实现的。该摩擦片44c延伸的角度至少等于前述两个固定触头44a、44b之间的角距离。

事实上，转子28系用来绕其轴在其两个接触位置之间旋转，在所述两个接触位置，它分别在与公共端子34c相连的摩擦片44c和分别与端子34a、34b相连的第一触头44a或者第二触头44b之间建立起接触。

根据本发明，转子28在其两个接触位置间的整个角行程上以不间断的方式与摩擦片44c相连。

为此，转子28包括一个由绝缘材料实现的、大致为环形的转子主体46，其上带有一个导电材料实现的连接件48，后者比如是由金属板切割并折迭而实现的。

连接件48包括一个环形中央部分50，后者被容纳于布置在转子主体46的一个横向表面内的互补形状的槽52中，从所述环形中央部分50向外径向延伸出两个横向臂54、56，分别带有一个与摩擦片44c相配合的滑动件58和一个接触体60，后者按转子28之角位置的不同而与第一或者第二固定触头44a、44b相配合。

滑动件58包括三个弹性爪62，在图6中可以详细地看到，其中两个用来与摩擦片44c的一个环形面相配合，同时另一个弹性爪62则与摩擦片44c的另一个相对的面相配合。这样，滑动件58就形成了一个夹子，从而建立起它与摩擦片44c的电接触，至于转子28和摩擦片44c的轴向相对位置，这种接触不要求十分精确。滑动件58的弹性爪62的自由端轴向支承于摩擦片44c上，其外形要确保良好的电接触。

为了保证接触体60和固定接触键44a、44b之间的最佳接触，连接件48可以相对于转子主体46沿着过两相对横向臂54、56的直径方向滑动。

为此，连接件48的环形中央部分50被置于转子主体46的槽52中，留有径向间隙。另外，一压缩弹簧被置于一个径向设置在横向臂56下面的半柱形凹槽中，径向向外顶住接触体60，使之与固定接触键44a、44b相接触。

注意，由于滑动件58的设计是沿轴向而不是沿径向支承于摩擦片44c上，无论连接件48沿过两横向臂54、56之直径方向的位置如何，连接件48与摩擦片44c都保持接触。因此，摩擦片44c的径向尺度就决定了连接件48相对于转子主体46所能允许的径向行程。

这种设计还能够补偿开关12的转子28和开关盒14之间在同轴性上的偏差。

另外，连接件48还包括能够限制其沿过两横向臂54、56的直径方向简单滑动时相对于转子主体46的行程的装置。

为此，每个横向臂都带有定向于平行于过横向臂54、56的直径方向的轴平面内的弯折部分。横向臂54、56的每一对弯折部分70都搭接于转子主体46的一个长方体块72上。后者在每一个横向臂54、56的下面径向延伸，其两个相对的平行表面与弯折部分70相配合。

因此，弹簧64的导引凹槽66就设置在带接触体60的横向臂56下面的长方体块中。

在一个变型中，连接件48的导引也可以这样简单地实现，即，为每一个横向臂54、56设置大致径向的纵向缘，与正对转子主体46的平行表面相配合。

本发明另一方面的特征有效地限制了当开关转换时、即当开关12的转子从其一个接触位置转到另一接触位置时出现电弧的可能性。

事实上，在所述整个角行程中，滑动件58总是与摩擦片44c保持接触的，这就阻止了在该处产生任何电弧。

另外，当转予从一个转向另一个接触位置时，接触体60系相对于开关盒14的主壳体22的柱形内表面68而移动，而后者具有轴向条纹，这使得至少可以缩短可能出现的电弧的持续时间。

图7到9简要所示的本发明的一个变型可以进一步改善开关的转换，尤其可以在接触体60与两个触头44a、44b接触或脱离时控制不出现电弧。

图中所示的原理在于，利用连接件48相对于转子主体40径向移动的可能性。其实质在于，当转子28离开其接触角位置之一时，使接触体60径向向内移动，以迅速切断接触体60与触头44a、44b的电接触。

这样，相反地，当转子28被转向其接触角位置之一时，仅当接触体60的角度几乎完全与相应的触头44对准时，该接触体60才能够与所述相应的触头相接触。

为此，本发明的开关12首先具有一个圆框118，它在连接件48的环形部分50的中央轴向延伸，例如固定在开关盒14的盖子26上。该固定圆框118具有两个凸起部分120，后者径向向外突出，形成凸轮，以与连接件48的环形部分50的内缘122相配合。

相反地，所述内缘122具有两个斜台件124，构成相对于内缘122的总体环形轮廓径向向内凸起的凸轮母轨。当转子从其一个接触位置转向另一接触位置时，所述两个斜台件124可以在回位弹簧64的作用下顶住圆框118的凸起部分120。

如图7所示，当转子28在接触位置时，连接件48的内缘122上的凸轮母轨124均不与任何一个凸起部分120接触，以便回位弹簧64能够径向推顶连接件48，直至接触体60完全与对应于转子28位置的触头44a、44b接触。

相反地，一旦转子28离开接触位置，如图8所示，其中一个凸起部分120和内缘122上的一个斜台件124相互作用，使得连接件48上的接触体60径向向内位移，从而非常迅速地中断接触体60和触头44的接触，这种断开甚至在二者未完全不在一条直线上之前。

在图示的实施例中，如图9所示，当转子处于其两个接触位置的中间位置时，两个斜台件124均不与任何凸起部分120接触。

在相反的方向，当转子28从所述中间位置转向其接触位置之一时，在固定圆框118的一个凸起部分与内缘122的一个斜台件124的接触作用下，连接件48首先径向向内逐渐退回，以便只是在接触体60与接触触头44几乎完全成一直线的最后一刻才被释放。这样，通过限制出现有害的电弧，就实现了对开关转换的改进。

因此，就由于电弧而造成的损耗时间而言，本发明的开关12表现出非常强的可靠性。电弧通常是开关故障的一个主要原因。

根据本发明的另一方面，提供了一些改进装置，用来旋转连接并置于模块装置10中的两个开关12的转子28。

为此，转子28具有一个中央轴杆74，后者在其第一轴端有一个驱动方头76，在其相对的另一轴端有一个与所述方头78形状互补的型腔78。

轴杆74的带有驱动方头76的轴端穿过开关盒14主壳体22的横向底壁24上的一个圆孔80而突出于开关盒14之外。另外，穿过盖子26上的一个第二圆孔82，可以到达型腔78。

这样，当两个开关12被轴向并置，从而使得一个开关的开关盒14主壳体22的横向外表面16与另一个开关的盖子26的横向外表面18相接触时，所述第一轴端的驱动方头76就啮合到第二轴端的型腔78之中，从而实现这两个开关的两个转子28的旋转连接。

另外，型腔78带有一个轴向的定位销84，用来嵌入并置开关12的驱动方头76上的一个互补槽86中。这样，就保证两个并置开关12的转子28相对于其各自的开关盒处于相同的角位置。

为了限制这样啮合起来的两个转子之间的角度公差，可以在驱动方头76上设置一系列突起(图中未示出)，这些突起设置在驱动方头76的轴向侧表面上，位于方头的四角附近。这些轴向延伸的突起的存在，使得将方头76嵌入型腔78时需要稍稍用力。

如图1所示，当将多个开关12轴向并置起来以组成一个模块装置10时，表面只露出装配在装置10的沿轴向的一个端部的一个开关12的驱动方头76。该驱动方头76就可以与一个控制机构(图中未示出)相连接。这样，装置10的所有开关12的所有转子28就相互联系起来了，并受主开关的机械控制。

根据本发明的另一方面，通过两个定位销88来确保两个并置开关12的开关盒14相互衔接定位。所述定位销从盖子26的横向外表面18沿轴向伸出，用来插入设置在开关盒14主壳体22的横向外表面16上的互补形状的孔90中。另外，转子28的轴杆74的带有驱动方头76的端部还具有一个以A1为轴的柱形表面部分92，用来嵌入盖子26上的从中穿过即可达型腔78的圆孔82，这也对定位有作用。

如图4和图6所示，开关盒14主壳体22的横向底壁24在其一个内表面上具有两个同心凸缘94、96，它们形成一个环形槽98，其中用来嵌入转子28相应的环形凸缘100。另外，连接端子34b和第二固定触头44b的连接片42b也部分延伸到该环形槽98的底部。

为了限制转子28的角行程，转子28带有一个装在接触体60上面的限位器，它从转子主体46径向向外延伸，以便可以受到设置在开关盒14主壳体22的柱形内表面上的径向阶梯形的止推面的止推作用。

在图3中可以更加详细地看到，构成模块装置10的四个开关12是由拉杆108相互轴向紧固在一起的，所述拉杆包括一个轴向主臂110，其两端111被径向弯成弧形，以便嵌入分别设置在装置的两个端部开关的开关盒14主壳体22上和盖子26上的槽口112、114中。

另外，开关盒14的主壳体22具有一个固定耳116，后者从一轴向侧表面横向伸出，带有一个孔，例如用来穿过将转换装置固定到底座上的固定螺钉。装置10的某些开关12可能没有固定耳。

可以将转换装置10轴向连接起来，以形成具有8个、12个或更多开关12的开关组。两个被连接起来的装置10的端部的两个开关12，其连接方式就如同前面所述的同一个装置10中的两个并置开关的连接方式一样。

这样，一方面通过定位销88实现了装置10的完善的相对定位，另一方面实现了相互连接的装置10的各转子28的同时驱动。

Claims (17)

1．一个模块式电路转换装置，包括一系列轴向并置在一起的旋转开关(12)，其中，每一个开关(12)都有一个转子(28)，它绕其轴(A1)可旋转地安装在开关(12)的开关盒(14)中，可以处于两个接触角位置，在这两个角位置下，它将开关(12)的一个公共固定端子(34c)分别与开关(12)的一个第一(34a,44a)或第二固定接触端子(34b,44b)电连接起来，在所述转换装置中，还设置有若干装置，使得其每一个开关(12)的转子(28)可以借助于一个单一控制机构向其两个接触位置的一个或另一个同时旋转驱动，在每一开关(12)中，转子(28)上的一个接触体(60)与两个接触触头(44a,44b)中的一个相配合，所述每一个接触触头(44a,44b)均与固定接触端子(34a,34b)之一电连接，

其特征在于，当转子(28)在其两个接触位置之间转动时，接触体(60)相对于开关(12)的开关盒(14)的圆柱弧形内表面(68)移动，该弧形内表面(68)上设有大致平行于转子(28)轴(A1)的条纹。

2．如权利要求1所述的转换装置，其特征在于，接触触头(44a,44b)设置在一个与转子(28)相切的平面内，接触体(60)设置在转子(28)的周缘上。

3．如权利要求1或2所述的转换装置，其特征在于，每一开关(12)的公共端子(34c)与一摩擦片(44c)相连，开关(12)的转子(28)与后者相配合，所述摩擦片(44c)沿一个圆弧延伸，该圆弧至少等于转子(28)在其两个接触位置之间的角行程，转子(28)在其整个角行程上以不间断方式与所述摩擦片(44c)相配合。

4．如权利要求3所述的转换装置，其特征在于，所述摩擦片(44c)是以一个金属片的形式实现的，在一个垂直于转子(28)旋转轴(A1)的平面内绕转轴的周边延伸，所述转轴(28)有一个滑动件(58)，后者至少包括两个相对设置的弹性爪(62)，每一弹性爪都轴向支承于摩擦片(44c)的两个相对表面上。

5．如权利要求4所述的转换装置，其特征在于，所述转子(28)包括一个绝缘材料的在开关盒(14)内旋转操纵的主体(46)，其上安装有一个导电连接件(48)，后者带有所述滑动件(58)和接触体(60)，从而将它们连接起来。

6．如权利要求5所述的转换装置，其特征在于，所述连接件(48)可以相对于转子(28)沿转子(28)的通过所述接触体(60)的半径方向滑动，该连接件(48)受弹性回位装置(64)作用，从而使所述接触体(60)在径向向外突出。

7．如权利要求6所述的转换装置，其特征在于，所述连接件(48)包括一个环形中央部分(50)和两个径向臂(54,56)，所述中央部分容纳于转子主体(46)的一个环形槽(52)中，留有径向的间隙，所述两个径向臂(54,56)则分别带有所述滑动件(58)和接触体(60)。

8．如权利要求7所述的转换装置，其特征在于，所述连接件(48)的径向臂(54,56)大致是径向相对的，并带有沿连接件(48)的滑动方向导引连接件(48)的装置(70)。

9．如权利要求6到8之一所述的转换装置，其特征在于，当转子(28)转离开其接触角位置之一时，所述连接件(48)在偏心装置(120,124)的作用下顶着所述弹性回位装置(64)径向移动，直至一个位于所述接触体(60)与相应的接触触头(44a,44b)之间的接触断开的径向位置。

10．如权利要求9所述的转换装置，其特征在于，所述偏心装置包括至少一个凸轮(120)和一个凸轮轮廓(124)，其中一个在开关盒(14)上，另一个在所述连接件(48)上，二者相互配合，以便在转子(28)转离开其接触角位置之一时，使连接件(48)向其断开位置移动。

11．如前述权利要求之一所述的转换装置，其特征在于，所述转子(28)和开关盒(14)包括装置(102,104,106)，用来相互配合，以限制转子(28)的角行程。

12．如前述权利要求之一所述的转换装置，其特征在于，装置(10)的每一开关(12)的转子(28)包括一个轴杆(74)，在其一个第一轴端上带有一个驱动突起(76)，其另一个相对的轴端是一个互补形状的型腔(78)，当将两个开关(12)并置时，一个开关(12)的突起(76)与另一个开关(12)的型腔(78)轴向啮合，从而将两个开关(12)的转子(28)可旋转地连接起来。

13．如权利要求11所述的转换装置，其特征在于，每一开关(12)的转子(28)的所述驱动突起(76)和型腔(78)包括角度定位装置(84,86)，以确保两个并置的开关(12)的转子(28)进行较为确定的角度定向。

14．如前述权利要求之一所述的转换装置，其特征在于，每一开关(12)的开关盒(14)在其第一横向外表面(18)上具有定位销(88)，在其相对的另一个横向外表面(16)上具有互补形状的孔(90)，两个开关(12)并置时，一个开关盒(14)的定位销(88)轴向插进另一个开关盒(14)的孔(90)中，从而将两个开关(12)的开关盒(14)的相对位置确定下来。

15．如前述权利要求之一所述的转换装置，其特征在于，开关(12)的开关盒(14)具有一个主壳体(22)，其中装有所述转子(28)，该主壳体(22)由一横向盖(26)关闭，该横向盖的一个外表面构成开关盒(14)的一个横向外表面(18)。

16．如前述权利要求之一所述的转换装置，其特征在于，所述装置(10)包括一系列轴向并置的旋转开关(12)，它们由拉杆(108)相互紧固在一起，所述拉杆包括一个轴向臂(110)，其两端(111)被径向弯成弧形，以便弹性嵌入开关(12)外侧表面(16,18)上的槽口(112,114)中。

17．如前述权利要求之一所述的转换装置，其特征在于，至少一个开关(12)的开关盒(14)具有一个横向固定耳(116)，用来通过固定装置固定到底座上。

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