CN102388425A - 操作装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种操作装置，能够防止开关(1)本体与操作装置(2)之间产生设想外的负载，防止动力传递机构(3)发生损坏，使得操作装置(2)的开关状态与开关(1)本体的开关状态一致。在操作装置(2)的内部，在电动机(7)与减速机构(11)之间安装转矩限制器(10)。而且，在开关动作完成后，切换电动机控制电路(8)的电路结构，采用在电阻(R1、R2)中流过制动电流的电路结构，来减小电动机(7)所产生的转矩，从而减小对动力传递机构(3)施加的负载。

Description

操作装置

技术领域

本发明涉及开关的操作装置。

背景技术

以往的开关会出现开关本体的开关状态与操作装置上设置的开关显示器的显示状态不一致的情况，从而设有能够看到开关本体的窗口。

专利文献1是在电动弹簧操作装置中，安装在使弹簧蓄能的电动机与齿轮之间当负载转矩达到一定值以上就会引起滑动的转矩限制器，从而使得动力传递机构本身不会因过大的负载转矩而损坏。

专利文献1：日本实用新型实开昭55-138716号公报

发明内容

在以往的开关的动力传递机构中，当负载等于或超过设计时所设想的负载、例如机构内滑动部的摩擦阻力增大、或零部件连接螺栓发生松动等时，动力传递机构内的零部件会发生损坏，从而尽管在操作装置一侧开关动作已经完成，但主电路一侧的开关也不进行动作，导致操作装置的开关状态与开关本体的开关状态不一致。例如，在变电站中，在进行维护/检查操作时将电路与系统切断之后，接通其它的开关来将检查部位接地。此时，如果不能正确地确认开关的状态，就可能导致错误地接通到高电压部等。

此外，在专利文献1所记载的安装有转矩限制器的操作装置中，其目的在于通过控制以使得不传递设想值以上的过大转矩来防止产生过大的负载，然而，当转矩限制器是在开关动作将要完成之前进行了动作时，在转矩限制器刚进行了动作之后，动力传递机构会因机构一侧的转轴的惯性而继续动作，结果导致机构内的零部件彼此碰撞，最终零部件很有可能损坏。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种操作装置，能够防止开关本体与操作装置之间产生设想外的负载，防止动力传递机构发生损坏，使得操作装置的开关状态与开关本体的开关状态能够一致。

为了解决上述问题，实现上述目的，本发明的操作装置包括：电动机、控制该电动机的电动机控制电路、控制该电动机控制电路的操作电路、以及不会将所述电动机产生的一定值以上的转矩输出的转矩限制器，所述操作装置通过动力传递机构将所述电动机产生的转矩传递到开关，从而进行开关操作，其特征在于，在所述开关接通或断开的动作过程中，所述操作电路将所述电动机控制电路控制为包含第一串联电路的电路结构，该第一串联电路由所述电动机的电动机电枢与电动机励磁构件串联连接而成，且流过电动机电流；在所述开关接通或断开动作完成后的一定时间内，所述操作电路将所述电动机控制电路控制为包含闭环电路和第二串联电路的电路结构，所述闭环电路由所述电动机电枢与第一电阻串联连接而成，所述第二串联电路由所述电动机励磁构件与第二电阻串联连接而成。

根据本发明，在接通或断开动作完成后，通过第一和第二电阻将电动机的惯性动能转换为热能，从而能够减小电动机电流切断后因电动机的惯性运动所产生的转矩，能够减小施加在动力传递机构上的负载。因此，在接通或断开动作完成后也能防止产生设计时所设想的转矩以上的转矩。

因此，根据本发明，具有以下效果：能够防止开关本体与操作装置之间产生设想外的负载，防止动力传递机构发生损坏，使得操作装置的开关状态与开关本体的开关状态一致。

附图说明

图1是包括实施方式1的操作装置的开关装置的结构图。

图2是操作电路的电路图。

图3是电动机控制电路的电路图。

图4(a)、(b)分别是操作电路和电动机控制电路的初始状态(开关断开状态)的电路结构图。

图5(a)、(b)分别是操作电路和电动机控制电路在闭路信号输入(CX线圈电压施加)时的电路结构图。

图6(a)、(b)分别是操作电路和电动机控制电路在闭路信号结束(CX线圈电压解除)时的电路结构图。

图7(a)、(b)分别是操作电路和电动机控制电路在闭路信号结束(AX/BX线圈电压解除)时的电路结构图。

图8是包括实施方式2的操作装置的开关装置的结构图。

图9是表示本实施方式的操作装置产生的转矩、电动机电枢的绕组电流、及电动机电流随时间的变化的一个例子的图。

(标号说明)

1开关

2操作装置

3动力传递机构

4箱体

5开关部

6观察窗

8电动机控制电路

9操作电路

10转矩限制器

11减速机构

12开关状态显示机构

13输出轴

15弹簧

具体实施方式

下面，基于附图详细说明本发明的操作装置的实施方式。另外，本发明并不局限于该实施方式。

实施方式1

图1是包括本实施方式的操作装置2的开关装置的结构图。图1所示的开关装置包括：开关1、用于对该开关1进行操作的操作装置2、以及设置在开关1与操作装置2之间且将操作装置2所产生的转矩作为操作力传递到开关1的动力传递机构3。开关1是例如气体绝缘开关装置中的隔离开关或接地开关。

开关1具备设有导体的开关部5，在封入了气体的箱体4内部进行开关动作。设置在箱体4上的观察窗6是用来以肉眼确认开关状态的窗口。

操作装置2中设有操作力的产生源、即电动机7。电动机7受电动机控制电路8的控制，而电动机控制电路8则受操作电路9的控制。

电动机的转轴即动力传递轴与减速机构11相连接，电动机7的旋转经减速机构11减速之后，作为减速机构11的输出轴13的旋转进行传递。输出轴13与动力传递机构3相连接，通过密闭容纳在箱体4内的轴而使开关1的本体即开关部5进行动作。动力传递机构3包括例如轴等而构成。本实施方式中，在电动机7与减速机构11之间安装有当产生一定值以上的转矩时不会将该转矩进行传递的转矩限制器10。

另外，在操作装置2中设有开关状态显示机构12，通过利用例如与输出轴13联动的棒而使显示面板动作，从而能够显示开关状态。

接下来，说明操作电路9的电路结构。图2是操作电路9的电路图。首先，当开关部5位于接通的位置时，限位开关H断开，当开关部5位于断开的位置时，限位开关H闭合，这是利用齿轮的位置等来机械地控制的。而限位开关L则在开关部5位于接通的位置时闭合，在开关部5位于断开的位置时断开。如图2所示，由于限位开关H闭合，而限位开关L断开，因此，图2所示的是开关部5处于断开状态(开路状态)时的电路图。

继电器CX22表示用于接通动作(闭合动作)的继电器的线圈部。继电器CX22具有触点CX23、CX25，在继电器CX22与触点CX23之间连接着限位开关H。另外，在限位开关H与触点CX23之间，能够施加作为接通动作信号(闭路指令信号)的输入信号部电压。如图2所示例子那样，当在限位开关H闭合的状态下输入接通动作信号时，内置于继电器CX22的线圈被励磁，利用该线圈所产生的力使触点CX23闭合。通过对继电器CX22的线圈进行励磁或解除其励磁，能够对触点CX23、CX25进行开关控制。另外，对串联连接的触点CX23、限位开关H、及继电器CX22的两端始终施加操作电压。

继电器TX20表示用于断开动作(开路动作)的继电器的线圈部。继电器TX20具有触点TX21、TX24，在继电器TX20与触点TX21之间连接着限位开关L。另外，在限位开关L与触点TX21之间，能够施加作为断开动作信号(开路指令信号)的输入信号部电压。通过对继电器TX20的线圈进行励磁或解除其励磁，能够对触点TX21、TX24进行开关控制。另外，对串联连接的触点TX21、限位开关L、及继电器TX20的两端始终施加操作电压。

定时继电器T具有触点Ta和触点Tb。触点Ta在内置于继电器T的线圈被励磁时断开，在励磁被解除时闭合。在图2所示的例子中，由于与定时继电器T串联连接的触点TX24、触点CX25均闭合，因此，利用始终施加的操作电压使得定时继电器T处于被励磁的状态，从而触点Ta是断开的。触点Tb是定时器触点，通常都处于闭合的状态，但当触点Ta闭合时，触点Tb则在经过规定时间后断开。

操作电路9还包括继电器AX、BX。继电器AX或BX、触点Tb、触点Ta串联连接，在它们的两端施加操作电压。

接着，对电动机控制电路8的电路结构进行说明。图3是电动机控制电路8的电路图。

图3中，首先对电阻电路50和电阻电路51以外的部分进行说明，电阻电路50包括制动用电阻R1(第一电阻)、触点BX32、及触点BX33，电阻电路51包括制动用电阻R2(第二电阻)、触点AX30、及触点AX31，图3中，以电动机电枢M为中心，在四边分别设置触点CX26、CX27、TX28、TX29，由此构成桥式电路，该桥式电路与电动机励磁构件MF串联连接，并在它们的两端施加操作电压。

这里，触点CX26、CX27分别是继电器CX22的触点。而触点TX28、TX29则分别是继电器TX20的触点。图3中，若只有触点CX26、CX27闭合，则利用操作电压使得电动机电流流过电动机电枢M和电动机励磁构件MF。而若是只有触点TX28、TX29闭合，则电动机电枢M中流过的电流与只有触点CX26、CX27闭合时反向。通过控制流过电动机电枢M的电流方向的正反，来使电动机的旋转方向反转，从而使开关部5进行断开操作或闭合操作。

图3中，电阻电路51与上述桥式电路并联连接，在桥式电路内，电阻电路50与电动机电枢M并联连接。在电阻电路51中，触点AX30、电阻R2、及触点AX31按照此顺序串联连接。而在电阻电路50中，触点BX32、电阻R1、及触点BX33按照此顺序串联连接。这里，触点AX30、AX31分别是图2的继电器AX的触点，当内置于继电器AX的线圈被励磁时，这两个触点闭合。而触点BX32、BX33分别是图2的继电器BX的触点，当内置于继电器BX的线圈被励磁时，这两个触点闭合。

此外，图1中，是将电动机7与电动机控制电路8分开描述，但如图3所示，电动机控制电路8实际上包括电动机7的电动机电枢M和电动机励磁构件MF。

接下来，参照图4～图7说明本实施方式的动作。下面，以闭路操作的情况为例进行说明。图4(a)、(b)分别是操作电路和电动机控制电路的初始状态(开关断开状态)的电路结构图。图5(a)、(b)分别是操作电路和电动机控制电路在闭路信号输入(CX线圈电压施加)时的电路结构图。图6(a)、(b)分别是操作电路和电动机控制电路在闭路信号结束(CX线圈电压解除)时的电路结构图。图7(a)、(b)分别是操作电路和电动机控制电路在闭路信号结束(AX/BX线圈电压解除)时的电路结构图。

首先，开关1处于断开状态，此时，操作电路9和电动机控制电路8分别处于图4(a)、图4(b)的初始状态(开关断开状态)。然后，当施加作为接通动作信号的输入信号部电压时(图4(a))，内置于继电器CX22的线圈被励磁，利用该线圈所产生的力使触点CX23闭合(图5(a))。此时的电动机控制电路8中，与电动机电枢M串联连接的触点CX26、CX27闭合，从而使电动机电流流过(图5(b))。即，基于闭路信号输入，电动机电枢M与电动机励磁构件MF通过触点CX26、XC27串联连接，在该串联电路(第一串联电路)的两端施加操作电压，从而使电动机电流流过。由此，电动机7开始旋转，利用其转矩使开关部5开始闭路动作。图5(b)的箭头表示电路流动的方向。

然后，当开关部5到达接通位置时，限位开关H断开，从而解除继电器CX22的励磁，触点CX23、CX25、CX26、CX27断开，流过电动机电枢M和电动机励磁构件MF的电动机电流被切断(图6)。由于定时继电器T的励磁同时被解除，因此触点Ta闭合(图6(a))，继电器BX被励磁，与电动机控制电路8相连接的触点BX32、BX33闭合。从而，在电动机控制电路8中，构成由电动机电枢M与电阻R1串联连接而成的闭环电路。该闭环电路与其它电路部分分离而独立地存在。尽管没有向电动机电枢M提供电动机电流，但由于其自身的惯性旋转而在上述闭环电路中产生感应电流(图6(b)的箭头)，进而利用电阻R1将该电流转换为热能。也就是说，虽然电动机电枢M因惯性而想要继续旋转，但由于利用电阻R1将该惯性动能转换为热能，因此能够减小电动机7所产生的转矩。

此时，流过电动机励磁构件MF的励磁绕组的电流也因电阻R2而减小(图6(b))。即，通过触点Ta闭合(图6(a))，使得继电器AX也被励磁，与电动机控制电路8相连接的触点AX30、AX31闭合。从而，在电动机控制电路8中，电阻R2与电动机励磁构件MF串联连接，在它们的两端施加操作电压，并且构成与上述闭环电路分离的串联电路(第二串联电路)。

然后，在定时继电器T的线圈被励磁后经过了预先由定时器设定的一定时间之后，触点Tb断开(图7(a))。从而，由于继电器AX、BX的励磁被解除，因此与电动机控制电路8相连接的触点AX30、AX31、触点BX32、BX33断开，电阻R1、R2被切断。定时器设定时间设定为在电动机7的转矩减小之后、不再产生过大转矩的时刻切断电路。

开路操作的情况也能同样地进行说明。在这种情况下，图2中，从限位开关L闭合、限位开关H断开的初始状态开始，施加作为断开动作信号的输入信号部电压，使继电器TX20励磁，将触点TX21闭合。下面，虽然也能与闭路操作的情况同样地进行说明，但流过电动机电枢M的电流的方向与闭路操作的情况是相反的。

从而，在本实施方式中，在操作装置2中安装当超过一定转矩值时就使电动机7的动力传递轴滑动的转矩限制器10。而且，由于因零部件的碰撞导致动力传递机构3的损坏是在开关动作结束时发生的，因此，操作电路9在开关动作完成后，切换电动机控制电路8，将其控制成为在电阻R1、R2中流过制动电流的电路结构。

根据本实施方式，除了安装转矩限制器10之外，还在接通或断开动作结束后，利用电动机控制电路8中构成的包括电阻R1、R2的制动电路，将电动机7的惯性动能转换为热能，从而能够减小电动机电流切断后因电动机7的惯性运动所产生的转矩，减小从电动机7传递来的在输出轴13产生的转矩，抑制对动力传递机构3、开关1本体施加的负载。

因此，根据本实施方式，能够防止开关1本体与操作装置2之间产生设想外的负载，防止动力传递机构3发生损坏，使得操作装置2的开关状态与开关1本体的开关状态一致。

另外，在本实施方式中，将开关状态显示机构12设置在比转矩限制器10更靠近开关1本体的一侧。即，转矩限制器10设置在电动机7与减速机构11之间，且安装在电动机7的动力传递轴上。而开关状态显示机构12设置在开关1本体一侧，与输出轴13联动，显示开关1的开关状态。从而，即使产生设计时所设想的转矩以上的转矩而使得转矩限制器10进行动作时，由于开关状态显示机构12与输出轴13联动，因此能够显示开关1本体的状态。假设将开关状态显示机构12设置在电动机7与转矩限制器10之间，这时开关状态显示机构12与电动机7的动力传递轴联动而显示开关1的开关状态，当转矩限制器10进行动作，电动机7的旋转无法传递到输出轴13时，就无法正确地显示开关1本体的状态。

另外，通过提高开关状态显示机构12的可靠性，还具有能省略设置观察窗的优点。

实施方式2

图8是包括本实施方式的操作装置52的开关装置的结构图。如图8所示，操作装置52是具有弹簧15的电动弹簧操作装置，该弹簧15通过电动机7的旋转而蓄能。此外，本实施方式的其它结构与实施方式1相同，因此在图8中对与图1相同的构成要素标注相同的标号，并省略对其的详细说明。

操作装置2中，利用电动机7的旋转经由减速机构11而使弹簧15蓄能。当蓄能的弹簧15到达一定地点时，结束蓄能并进行放能，从而使输出轴13旋转。

本实施方式的操作电路9与图2相同。另外，电动机控制电路8也与图3相同。以例如闭路操作的情况来说明本实施方式的动作。首先，操作电路9和电动机控制电路8按照图3、图4所示使电动机7旋转，但在弹簧15蓄能的过程中，开关部5不进行闭路动作。

然后，在弹簧15蓄能结束的同时，限位开关H断开，操作电路9和电动机控制电路8按照图5、图6进行动作。因此，在弹簧15蓄能结束时，电动机电流被切断。同时，弹簧15进行放能，利用弹簧15所产生的转矩和电动机7的惯性旋转所产生的转矩，使得开关部5进行闭路动作。蓄能结束后，与实施方式1相同，如图6所示，由于构成包含电阻R1、R2的制动电路，因此，能够抑制因电动机7的惯性运动所产生的电流。因而，与实施方式1相同，操作装置2的输出轴13产生的转矩变小，能够抑制施加在动力传递机构3、开关1本体的各部分上的力。

图9是表示本实施方式的操作装置52中产生的转矩、电动机电枢的绕组电流、及电动机电流随时间的变化的一个例子的图。图9中，产生的转矩是对操作装置52的输出轴部13进行约束而测定的结果。电动机电流在时间轴的左端附近出现上升，这是伴随电动机7的启动而产生的冲击电流。在时刻T1，若接通动作信号结束且限位开关H断开，则利用电阻R1的效果，使电动机电流瞬间减小，但之后，由于闭环电路中有电流流过，因此电动机电流上升，从时刻T2开始保持大致一定的值，之后在定时器设定时刻T3之前减少至几乎为零。另外，产生的转矩在时刻T1增大。这是由于对蓄能的弹簧15所产生的转矩叠加了电动机7的惯性旋转所产生的转矩。在时刻T2达到峰值，之后，随着闭环电路中热能的消耗，产生的转矩相应地急剧减小。然后，产生的转矩保持大致一定的值，这是由弹簧15所产生的转矩。电动机电枢的绕组电流也随着产生的转矩的变化而相应地发生变化。

如图9所示，将转矩设计成在利用电动机7使弹簧15的蓄能结束的同时产生，虽然暂时因电动机7的惯性旋转所产生的转矩与弹簧15所产生的转矩叠加，但通过对电动机7进行电制动，来抑制产生的转矩。

根据本实施方式，由于在利用电动机7使弹簧15的蓄能结束后，将电动机电流切断，因此，之后电动机7所产生的转矩是惯性旋转所产生的转矩，从而能够减小电动机7对动力传递机构3施加的负载。另外，在弹簧15的蓄能结束的同时，在电动机控制电路8中产生制动电流，由于采用这种电路结构，因此能够减小电动机7的惯性旋转所产生的转矩，而通过对弹簧15所产生的转矩叠加电动机7的惯性旋转所产生的转矩，能够防止产生设计时所设想的转矩以上的转矩。本实施方式的其他效果与实施方式1相同。

如上所述，本发明的操作装置2、52中，具有以下效果：通过抑制输出来优化机构的强度设计，且能够使操作装置2、52与开关1本体的开关状态一致。

工业上的实用性

本发明适用于气体绝缘开关装置中的开关的操作装置。

Claims (5)

1.一种操作装置，包括电动机、控制该电动机的电动机控制电路、控制该电动机控制电路的操作电路、以及不会将所述电动机产生的一定值以上的转矩输出的转矩限制器，所述操作装置通过动力传递机构将所述电动机产生的转矩传递到开关，从而进行开关操作，其特征在于，

在所述开关接通或断开的动作过程中，所述操作电路将所述电动机控制电路控制为包含第一串联电路的电路结构，该第一串联电路由所述电动机的电动机电枢与电动机励磁构件串联连接而成，且流过电动机电流；

在所述开关接通或断开动作完成后的一定时间内，所述操作电路将所述电动机控制电路控制为包含闭环电路和第二串联电路的电路结构，所述闭环电路由所述电动机电枢与第一电阻串联连接而成，所述第二串联电路由所述电动机励磁构件与第二电阻串联连接而成。

2.如权利要求1所述的操作装置，其特征在于，

所述电动机控制电路包括：

桥式电路，该桥式电路包括联动地进行开关的一对第一触点、联动地进行开关的一对第二触点、以及所述电动机电枢，其中一个第一触点与其中一个第二触点串联连接，另一个第一触点与另一个第二触点串联连接，所述电动机电枢的一端连接在所述其中一个第一触点与所述其中一个第二触点之间，所述电动机电枢的另一端连接在所述另一个第一触点与所述另一个第二触点之间；

第一电阻电路，该第一电阻电路在所述桥式电路中与所述电动机电枢并联连接，由所述第一电阻与第三触点串联连接而成；

第二电阻电路，该第二电阻电路与所述桥式电路并联连接，由所述第二电阻与第四触点串联连接而成；以及

与所述桥式电路串联连接的所述电动机励磁构件，

在所述开关接通或断开的动作过程中，所述操作电路控制成所述第三和第四触点断开且所述第一或第二触点闭合的电路结构，

在所述开关接通或断开的动作完成后的一定时间内，所述操作电路控制成所述第一和第二触点断开且所述第三和第四触点闭合的电路结构。

3.如权利要求1或2所述的操作装置，其特征在于，

包括在将所述电动机的转速进行减速后通过输出轴输出旋转力的减速机构、以及与所述输出轴联动地显示所述开关的开关状态的显示机构。

4.一种操作装置，包括电动机、控制该电动机的电动机控制电路、控制该电动机控制电路的操作电路、不会将所述电动机产生的一定值以上的转矩输出的转矩限制器、以及利用所述电动机进行蓄能的弹簧，所述操作装置在利用所述电动机使所述弹簧蓄能结束后，通过动力传递机构将所述电动机产生的转矩和所述弹簧产生的转矩传递到开关，从而进行开关操作，其特征在于，

在所述弹簧蓄能过程中，所述操作电路将所述电动机控制电路控制为包含第一串联电路的电路结构，该第一串联电路由所述电动机的电动机电枢与电动机励磁构件串联连接而成，且流过电动机电流；

在所述弹簧蓄能结束后的一定时间内，所述操作电路将所述电动机控制电路控制为包含闭环电路和第二串联电路的电路结构，所述闭环电路由所述电动机电枢与第一电阻串联连接而成，所述第二串联电路由所述电动机励磁构件与第二电阻串联连接而成。

5.如权利要求4所述的操作装置，其特征在于，

包括在将所述电动机的转速进行减速后通过输出轴输出旋转力的减速机构、以及与所述输出轴联动地显示所述开关的开关状态的显示机构。

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