CN101770877B

CN101770877B - 操作装置

Info

Publication number: CN101770877B
Application number: CN200910160453.XA
Authority: CN
Inventors: 大塚恭一; 谷垣秀一
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2029-07-15
Also published as: US8207804B2; JP2010157432A; US20100164659A1; CN101770877A; JP5213696B2

Abstract

提供一种操作装置，在使用独立的2块电磁铁时，通过简化从电磁铁柱塞到脱扣触发器的力传递机构，实现可靠性和动态特性的提高。进行开关的通断操作的操作装置包括：与所述开关的可动接触部连接并被储能弹簧施力的杆；能与此杆卡合的脱扣弹簧锁；能与此脱扣弹簧锁卡合的脱扣触发器；分别具有柱塞并能相互独立地进行动作的第1电磁铁和第2电磁铁；以及转动杆，此转动杆能通过不同的部分分别与所述第1电磁铁的柱塞、所述第2电磁铁的柱塞和所述脱扣触发器抵接，通过被所述第1电磁铁的柱塞和所述第2电磁铁的柱塞中的至少一方按压而转动，能推动所述脱扣触发器。

Description

操作装置

技术领域

本发明涉及一种具有保持或解除操作力的弹簧锁机构(latch mechanism)的断路器设备等的操作装置。

背景技术

作为现有的操作装置，有例如专利文献1的图1所示的弹簧操作装置，其将扭杆作为操作力的蓄能源。此操作装置具有保持或解除扭杆操作力的弹簧锁机构。

此外，在专利文献2中记载有一种断路器脱扣装置(操作装置)，其在断路器处于接通状态时保持向断路器传递操作力的操作机构处于平衡状态，在接收到断开指令时打破操作机构的平衡状态，向断路器传递操作力。此操作装置的弹簧锁机构中，为了提高弹簧锁机构操作的可靠性，设有2个给弹簧锁机构提供脱扣驱动力的电磁铁，确保了冗余度，以便即使一个电磁铁出现不工作等的故障，另一个电磁铁也可以解除弹簧锁机构的锁定(参照专利文献2的图2)。此外，还并行设置有2个电磁铁，电磁铁的柱塞(plunger)的变位通过变位传递机构传递到搭扣，解除弹簧锁机构的锁定。

专利文献1：日本专利特开昭63-304542号公报(图1)

专利文献2：日本专利特开平09-320407号公报(图2)

现有的操作装置的弹簧锁机构如上述构成，并行配置的2个电磁铁的柱塞的变位通过变位传递机构传递到搭扣，解除弹簧锁机构的锁定。但是，此变位传递机构由顶杆、推力轴承、导向配件、驱动销等多个零件组成，构造复杂，在提高经济性和可靠性上，还有改进的余地。此外，由于变位传递机构较电磁铁大，尤其是变位传递机构的可动部的质量很大，因此存在会导致电磁铁驱动力的损失或响应时间增加的问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种操作装置，在使用2个独立电磁铁时，通过将从电磁铁柱塞到脱扣触发器的力传递机构简化，实现可靠性和动态特性的提高。

为了解决上述技术问题，达成目的，本发明涉及的操作装置是一种进行开关的通断操作的操作装置，具有以下特征：包括：与上述开关的可动接触部连接并被储能弹簧施力的杆；能与此杆卡合的脱扣弹簧锁；能与此脱扣弹簧锁卡合的脱扣触发器；分别具有柱塞并能相互独立地进行动作的第1电磁铁和第2电磁铁；以及转动杆，此转动杆能通过不同的部分分别与上述第1电磁铁的柱塞、上述第2电磁铁的柱塞和上述脱扣触发器抵接，当被上述第1电磁铁的柱塞和上述第2电磁铁的柱塞中的至少一方按压而转动时，能推动上述脱扣触发器。

本发明中，从第1电磁铁或第2电磁铁的柱塞到脱扣触发器的力传递机构采用了转动杆，结构简单，因此能提高可靠性。此外，由于转动杆以及脱扣触发器的小型化和轻量化，使得弹簧锁机构的卡合、脱开高速化，具有可提高动作性、稳定性的效果。

附图说明

图1是表示实施方式涉及的操作装置的构成例的图。

图2是表示实施方式涉及的操作装置的开路(断开)状态的图。

图3是表示实施方式涉及的操作装置的开路(断开)状态的另一图。

图4是表示实施方式涉及的操作装置的另一构成例的图。

图5是表示现有的操作装置的构成例的图。

图6是表示现有的操作装置的另一构成例的图。

(符号说明)

1 箱体

1a、1b、1c 箱体的一部分

2 控制杆

3 转动轴

4 扭杆

5 销

6 脱扣搭扣

6a 前端部

7 转动轴

8 弹簧

9 脱扣触发器

10 转动轴

11 挡块

12 弹簧

13 转动控制杆

14 转动轴

15 挡块

16 弹簧

17 第1电磁铁

17a 柱塞

18 第2电磁铁

18a 柱塞

20 可动触点

21 减震器

22 滚套

具体实施方式

以下，根据附图来详细说明本发明涉及的操作装置实施方式。此外，本发明并不局限于此种实施方式。

实施方式

参照图1来说明本实施方式涉及的操作装置的构成。图1是表示本实施方式涉及的操作装置的构成例的图。操作装置例如是断路器的操作装置，在图示例中表示的是闭路(接通)状态。此外，图1中表示了操作装置的弹簧锁机构，关于其他的部分，则和例如专利文件1的图1中说明的结构以及动作相同。

图1中，在操作装置的箱体1内，杆2以固接方式设置在转动轴3上，转动轴3通过轴承(未图示)由箱体1支撑并可自由转动。杆2通过连杆机构23与断路器室(未图示)的消弧室的可动触点20连接，并与箱体1外设置的减震器21连接。减震器21可以缓和可动触点接通断开时的冲击。图1中，可动触点20处于闭路状态。此外，在杆2上安装有滚套22和销5。

扭杆4作为开路用的储能单元而设置，其一端固接在转动轴3上。扭杆4通过扭转力获得弹簧负载。杆2通过扭杆4获得转动轴3的逆时针转矩，但脱扣搭扣6通过与杆2上安装的销5卡合而将杆2卡住，使扭杆4保持储能状态。作为脱扣弹簧锁的脱扣搭扣6通过转动轴7受箱体1支撑，其一端通过固定在箱体1的局部1a上的弹簧8获得转动轴7的顺时针转矩。

脱扣触发器9与脱扣搭扣6的前端部6a抵接，卡住脱扣搭扣6。脱扣触发器9通过转动轴10受箱体1支撑，其一端通过固定在箱体1的局部1a上的弹簧12获得转动轴10的逆时针转矩，但与挡块11抵接而停止。

转动杆13设置在可以与脱扣触发器9抵接的位置，通过转动轴14受箱体1支撑并可自由转动，其一端通过固定在箱体1的局部1c上的弹簧16获得转动轴14的顺时针转矩，但与挡块15抵接停止。图示例中，转动杆13具有第1腕部30a和第2腕部30b，两腕部彼此朝反方向延伸。弹簧16通过第1腕部30a对转动控制杆13施加转矩。

第1电磁铁17固定在箱体1的局部1a上，具有可以直线运动的柱塞17a。第2电磁铁18固定在箱体1的局部1b上，具有可以直线运动的柱塞18a。柱塞17a、18b设置成使过柱塞18a轴线的直线L2位于过柱塞17a轴线的直线L1的上方，且两直线平行并处于同一平面。此外，第1电磁铁17和第2电磁铁18设置成使过柱塞17a轴线的直线L1和转动轴14间的最小距离与过柱塞18a轴线的直线L2和转动轴14间的最小距离等于同一个x。

此外，柱塞17a、柱塞18a、转动杆13以及脱扣触发器9配置成位于同一平面。特别地，第1电磁铁17、第2电磁铁18、脱扣触发器9、以及转动控制杆13的位置关系是：通过第1电磁铁17的柱塞17a与转动杆13的抵接部分、第2电磁铁18的柱塞18a与转动杆13的抵接部分、以及脱扣触发器9与转动控制杆13的抵接部分这三处的平面与转动杆13的转动轴14垂直。

柱塞17a可以与第2腕部30b抵接，柱塞18a可以与第1腕部30a抵接。柱塞17a的与第2腕部30b抵接的面是脱扣触发器9的与第2腕部30b抵接的面的相对面。

其次，参照图1～图3来说明本实施方式的动作。图2是表示本实施方式涉及的操作装置的开路(断开)状态的图。图3是表示本实施方式涉及的操作装置的开路(断开)状态的另一图。首先，对操作装置的断开动作进行说明。断开动作可以通过使第1电磁铁17或者第2电磁铁18动作来实现，下面单独进行说明。

首先，在图1的接通状态下，当第1电磁铁17接收到脱扣(断开)指令信号时，第1电磁铁17的柱塞17a做直线运动，推动转动杆13。转动杆13克服弹簧16的作用力朝逆时针方向转动，当与脱扣触发器9抵接时，柱塞17a的力传递到脱扣触发器9。脱扣触发器9克服弹簧12的作用力朝顺时针方向转动，解除与脱扣搭扣6的卡合。脱扣搭扣6通过扭杆4的弹簧力接受控制杆2的销5的作用力，克服弹簧8的作用力朝逆时针方向转动，脱扣搭扣6和控制杆2的卡合解除，控制杆2开始朝逆时针方向转动。这样，断开动作开始，断路器的消弧室的可动触点20断开。当断开动作接近完成时，减震器21的制动开始，最终成为图2表示的断开状态。

其次，在图1的接通状态下，当第2电磁铁18接收到脱扣(断开)指令信号时，第2电磁铁18的柱塞18a做直线运动，推动转动杆13。转动杆13朝逆时针方向转动，与脱扣触发器9抵接，将柱塞18a的力传递到脱扣触发器9。以下，与上述第1电磁铁的断开操作相同，最终成为图3表示的断开状态。当然，也可通过第1电磁铁17和第2电磁铁18的同时动作来完成脱扣动作。

接通动作和专利文献1中记载的现有的扭杆式操作装置相同。即，在图2的断开状态下，当接通机构(未图示)接收到接通指令信号时，接通机构的部分凸轮(未图示)与滚套22抵接，接通力传递到杆2，杆2一边给扭杆4储能一边朝顺时针方向转动，与之同时消弧室的可动触点20开始接通。接通动作接近完成时，减震器21的制动开始，杆2成为图1所示的接通位置。此时脱扣搭扣6在弹簧8的作用力下朝顺时针方向转动，与杆2的销5卡合。脱扣触发器9在弹簧12的作用力下朝逆时针方向转动，直到与挡块11抵接，卡住脱扣搭扣6。随后，凸轮(未图示)与滚套22分离，但由于杆2与脱扣搭扣6卡合，因此扭杆4保持储能状态。转动杆13在弹簧16的作用力下朝顺时针方向转动，在与挡块15抵接的位置处停止。这样成为图1所示的接通状态。

关于接通动作完成后的接通用扭杆(未图示)的储能动作，与专利文献1中记载的现有的扭杆式操作装置相同。

如上所述，本实施方式涉及的操作装置中，由于2个电磁铁、即第1电磁铁17和第2电磁铁18可以独立地对转动杆13作用，因此即便1个电磁铁发生机械、电气故障，另一电磁铁仍可以让脱扣弹簧锁工作，确保弹簧锁机构的冗余度。此时通过使用转动杆13来作为从第1电磁铁17或者第2电磁铁18到脱扣触发器9的力传递机构，力传递机构的结构得到简化，可提高机构的可靠性。

此外，通过转动杆13和脱扣触发器9的小型化和轻量化，可以实现弹簧锁机构的卡合、脱开的高速化，具有提高动作性、稳定性的效果。

此外，相对于转动杆13的转动轴14，第1电磁铁17的柱塞17a与第2电磁铁18的柱塞18a的力矩臂相同(图1的距离x)，因此具有可以适用相同作用力方式的电磁铁的效果。

此外，由于柱塞17a、柱塞18a、转动杆13以及脱扣触发器9配置在同一平面上，因此占用空间小，能实现转动杆13和脱扣触发器9的小型化、轻量化，提高弹簧锁机构的动态特性。

其次，图4是表示本实施方式涉及的操作装置的另一构成例的图。图1中，第1电磁铁17和第2电磁铁18的配置是使过柱塞17a轴线的直线L1和过柱塞18a轴线的直线L2成为水平状态。

另一方面，图4中是过第1电磁铁17的柱塞17a轴线的直线L1与过第2电磁铁18柱塞18a轴线的直线L2例如垂直配置。即，第2电磁铁18安装在箱体1的上表面，柱塞18a做上下运动。此外，转动杆13的两个腕部、即第1腕部31a和第2腕部31b垂直延伸，第1腕部31a能和柱塞18a抵接，第2腕部31b能和柱塞17a抵接。转动杆13通过固定在箱体1的局部1c上的弹簧16获得顺时针转矩。柱塞17a的与第2腕部31b抵接的面是脱扣触发器9的与第2腕部31b抵接的面的相对面。此外，如图4所示，第1电磁铁17和第2电磁铁18配置成使得过柱塞17a轴线的直线到达转动轴14的最短距离与过柱塞18a轴线的直线到达转动轴14的最短距离为相同的y。图4所示的操作装置也可起到和图1时同样的效果。如果调整过柱塞17a轴线的直线与过柱塞18a轴线的直线形成的角度、以及转动杆13的2个腕部的延伸方向形成的角度，则还可获得图1、图4以外的结构。

图5是表示现有操作装置的构成例的图，相当于专利文件1的图1。图5中，在箱体100上支撑有凸轮轴102，在凸轮轴102上安装有凸轮103。在凸轮103上设置有销113。扭杆135的一端固接在转动轴133上。在转动轴133上固接有控制杆137。支撑在箱体100上的转动轴138被未图示的电机朝逆时针方向驱动。在转动轴138上固接有小齿轮139，小齿轮与固接在凸轮轴102上的大齿轮140啮合。大齿轮140有一部分没有齿，以当扭杆135处于储能状态时使大齿轮140与小齿轮139的啮合解除。杆137与大齿轮140通过杆141连接。接通弹簧锁114与销113卡合，接通触发器115与接通弹簧锁114卡合。接通电磁铁116具有柱塞117。

此外，图5中，扭杆134的一端固接在转动轴132上。控制杆136固接在转动轴132上，由扭杆134提供逆时针的转动力。控制杆136通过连杆机构123与断路器的可动触点122连接，并与缓和关闭动作时的冲击的缓冲器142连接。在杆136上设置有销108和滚套109。脱扣弹簧锁118与销108卡合，脱扣触发器119与脱扣弹簧销118卡合。脱扣电磁铁120具有柱塞121。

此处，图5与图1进行比较可知，图1中表示的本实施方式的构成部分相当于图5中的转动轴132、扭杆134、控制杆136、销108、滚套109、脱扣弹簧锁118、脱扣触发器119、脱扣电磁铁120、柱塞121、可动触点122、连杆机构123、缓冲器142。此外，图1中省略的接通机构可以采用例如图5中的包括凸轮103等的接通机构。图5的动作由于和专利文献1中记载的相同，因而在此省略。

图5中只设置了一个脱扣电磁铁120，没有冗余度，但本实施方式中设定了两个脱扣电磁铁、即第1电磁铁17和第2电磁铁18，因此可确保冗余度。

其次，图6是表示现有的操作装置的另一构成例的图(参照专利文献2的图2)。以下，只对图6中表示的现有操作装置的结构中的和本实施方式有直接关联的部分进行概略说明。该现有的操作装置(脱扣装置)中，钩401由构架402的垂直板部402b和402c支撑并可自由转动，同时与操作机构(未图示)的连杆(未图示)连接。钩401是一种杆，可以在保持操作机构接通时的平衡的接通位置和打破操作机构的平衡来进行断开动作的脱扣位置间转动。

在垂直板部402b、402c上分别设有的孔内安装有轴承422、423，在这些轴承的内侧可自由转动地支撑有搭扣403。在搭扣403的轴线方向的一端和另一端的端面上分别安装有第1驱动销412A和第2驱动销412B。构架402的外伸部402d、402e上，在与驱动销412A和驱动销412B分别对应的位置上具有上下方向延伸的通孔，此通孔内嵌合有第1导向配件430A和第2导向配件430B。

在构架402的基板部402a和平板部402g上设置有分别与第1导向配件430A、第2导向配件430B具有相同轴线的通孔，这些通孔内分别安装有第1推力轴承434A、第2推力轴承434B。

在第1导向配件430A的内孔中和第1推力轴承434A上嵌合有可自由滑动的第1顶杆410A，在第2导向配件430B的内孔中和第2推力轴承434B上嵌合有可自由滑动的第2顶杆410B。因为第1驱动销412A和第2驱动销412B设置在搭扣403端面的偏心位置上，所以在顶杆410A和顶杆410B上下变位时，搭扣403转动。第1顶杆410A和第2顶杆410B分别从复位弹簧413A以及413B获得向下的施力，由于这些复位弹簧413A以及413B的施力，搭扣403一直获得朝锁定位置侧的施力。

在构架的下部支撑框架402h上，第1电磁铁405A和第2电磁铁405B在横方向上并列设置。第1电磁铁405A包括第1柱塞406A和第1脱扣线圈407A，当脱扣线圈407A被励磁时，驱动第1柱塞406A向上变位。此外，第2电磁铁405B包括第2柱塞406B和第2脱扣线圈407B，当脱扣线圈407B被励磁时，驱动第2柱塞406B向上变位。

第1柱塞406A和第2柱塞406B分别从复位弹簧414A和414B获得朝下(朝与顶杆410A和410B相反的一侧)的施力。

图6中，通过第1顶杆410A和第2顶杆410B、第1驱动销412A和第2驱动销412B、复位弹簧413A和413B来构成变位传递机构，变位传递机构为了驱动搭扣403向解锁位置转动而将第1柱塞406A和第2柱塞406B的变位分别传递到搭扣403，此变位传递机构与第1电磁铁405A以及第2电磁铁405B构成了搭扣驱动机构404。

图6的现有的操作装置中，变位传递机构由顶杆410A、410B、推力轴承434A、434B、导向配件430A、430B、驱动销412A、412B等多零件组成，构造复杂。此外，与第1电磁铁405A和第2电磁铁405B相比变位传递机构很大，特别是变位传递机构的可动部的质量很大，因而存在会导致第1电磁铁405A和第2电磁铁405B的损耗或响应时间增加的问题。

另一方面，本实施方式中，从第1电磁铁17的柱塞17a或第2电磁铁18的柱塞18a到脱扣触发器9的力传递机构构造简单。特别地，由于设置了转动杆13，因此不用采取2个电磁铁直接作用于脱扣触发器9的结构，使得脱扣触发器9小型化。相反，如果采用2个电磁铁直接作用于脱扣触发器9的结构，则脱扣触发器9会变大，脱扣触发器9与弹簧锁(脱扣搭扣6)的卡合动作性(安定性)变差。

关于图6中其他的构成要素的说明予以省略，具体有隔片420、421，凸缘403A1、403B1，螺柱431，螺帽432，长孔411A、411B，扩径部410A1、410B1，压板433A、433B，第1半部403A，第2半部403B，挡块436A、436B，销424，复位弹簧414A、414B，螺柱402i。

本发明可用于断路器等的开关的操作装置。

Claims

1.一种操作装置，进行开关的通断操作，所述操作装置的特征在于，包括：

杆，该杆与所述开关的可动接触部连接，并被储能弹簧施力；

脱扣弹簧锁，该脱扣弹簧锁能与所述杆卡合；

脱扣触发器，该脱扣触发器能与所述脱扣弹簧锁卡合；

第1电磁铁和第2电磁铁，该第1电磁铁和第2电磁铁分别具有柱塞并能相互独立地进行动作；以及

转动杆，该转动杆能通过不同的部分分别与所述第1电磁铁的柱塞、所述第2电磁铁的柱塞和所述脱扣触发器抵接，通过被所述第1电磁铁的柱塞和所述第2电磁铁的柱塞中的至少一方按压而转动，能推动所述脱扣触发器。

2.如权利要求1所述的操作装置，其特征在于，所述转动杆具有彼此朝反方向延伸的第1腕部和第2腕部，所述第1电磁铁的柱塞与所述第1腕部抵接，所述第2电磁铁的柱塞与所述第2腕部抵接。

3.如权利要求1所述的操作装置，其特征在于，所述转动杆具有彼此朝垂直方向延伸的第1腕部和第2腕部，所述第1电磁铁的柱塞与所述第1腕部抵接，所述第2电磁铁的柱塞与所述第2腕部抵接。

4.如权利要求1至3中任一项所述的操作装置，其特征在于，过所述第1电磁铁的柱塞的轴线的直线到所述转动杆的转动轴的最短距离与过所述第2电磁铁的柱塞的轴线的直线到所述转动杆的转动轴的最短距离相同。

5.如权利要求1至3中任一项所述的操作装置，其特征在于，所述第1电磁铁、所述第2电磁铁、所述脱扣触发器和所述转动杆配置成：通过所述第1电磁铁的柱塞与所述转动杆的抵接部分、所述第2电磁铁的柱塞与所述转动杆的抵接部分以及所述脱扣触发器与所述转动杆的抵接部分这三处的平面与所述转动杆的转动轴垂直。

6.如权利要求4所述的操作装置，其特征在于，所述第1电磁铁、所述第2电磁铁、所述脱扣触发器和所述转动杆配置成：通过所述第1电磁铁的柱塞与所述转动杆的抵接部分、所述第2电磁铁的柱塞与所述转动杆的抵接部分以及所述脱扣触发器与所述转动杆的抵接部分这三处的平面与所述转动杆的转动轴垂直。