CN102842442B - 负荷开关电动操作装置 - Google Patents

Abstract

负荷开关电动操作装置，包括：支架构件，内中空并形成容置空间；变速齿轮组件，设置在容置空间；电机，设置在支架构件上，且通过输出花键齿轮与变速齿轮组件连接；力矩齿轮组件，设置在支架构件上；卡合构件，连接变速齿轮组件和力矩齿轮组件；以及电磁控制组件，设置在支架构件上，与卡合构件连接；电机驱动变速齿轮组件转动，电磁控制组件控制卡合构件卡合力矩齿轮组件，使变速齿轮组件带动力矩齿轮组件转动。通过电机、电磁控制组件、变速齿轮组件、卡合构件及力矩齿轮组件的配合，使得通电时卡合构件“吸合”，电机驱动变速齿轮和力矩齿轮共同转动。断电时卡合构件“分离”，力矩齿轮可单独转动。电机和变速齿轮不因力矩齿轮的转动而转动。

Description

负荷开关电动操作装置

技术领域

本发明涉及操作装置，特别是涉及负荷开关电动操作装置。

背景技术

负荷开关柜是国内10KV（或20KV）配电网中闭合，开断负荷的设备。其常用操作方式为：将操作手柄插入负荷开关操作轴，旋转操作手柄，负荷开关操作轴随着操作手柄转动时压缩（或拉伸）负荷开关的储能弹簧进行储能；储能弹簧释放时快速闭合（或开断）负荷开关。由于操作力大，操作手柄必须有较长的长度，操作工人须男性。

随着供电区域的快速增长以及用户对供电可靠性要求的提高，传统的手柄手动操作方式已不能满足要求。供电局可以用配网自动化系统在计算机上闭合或分断远方的负荷开关柜。为实现该功能，负荷开关柜必须在原手柄手动操作的基础上加装电动操作装置。

加装电动操作装置的原则是：加装电动操作装置后原手动操作功能不能改变。因此电动操作装置研发的技术难点在于：如何根据负荷开关的操作力矩及空间设计电机，变速箱，力矩齿轮，驱动轮，控制系统。如何在手动操作时克服电动操作装置的阻力等。如何在电动操作装置损坏时或运行中途停电时不影响手动操作功能等。

发明内容

基于此，有必要针对负荷开关电动操作装置的力矩齿轮和变速齿轮在通电、断电（或停电）或电动操作装置损坏时的情况下无法对应的联动或断开，设计新型的构件从而提供一种操作较简单的负荷开关电动操作装置。

一种负荷开关电动操作装置，包括：支架构件，内中空并形成容置空间；变速齿轮组件，设置在所述容置空间内；电机，设置在所述支架构件上，且通过输出花键齿轮与所述变速齿轮组件连接；力矩齿轮组件，设置在所述支架构件上；卡合构件，连接所述变速齿轮组件和力矩齿轮组件；以及电磁控制组件，设置在所述支架构件上，与所述卡合构件连接；所述电机驱动所述变速齿轮组件转动，所述电磁控制组件控制所述卡合构件卡合所述力矩齿轮组件，使所述变速齿轮组件带动所述力矩齿轮组件转动。

在其中一个实施例中，还包括：与所述力矩齿轮组件连接的驱动负荷开关操作轴的驱动齿轮。

在其中一个实施例中，所述变速齿轮组件包括二个或二个以上的相互啮合的变速齿轮；所述力矩齿轮组件包括二个或二个以上的相互啮合的力矩齿轮。

在其中一个实施例中，还包括与电机和/或电磁控制组件电气连接的控制电路装置，电气控制电机和/或电磁控制组件的运行。

在其中一个实施例中，所述卡合构件，包括：传动轴，内中通，连接所述变速齿轮组件和所述力矩齿轮组件；动芯，与所述传动轴同轴设置，贯穿所述传动轴并与所述电磁控制组件连接；以及卡合件，与所述动芯固接；所述力矩齿轮开设与所述卡合件相对应的适配卡孔，所述电磁控制组件控制所述动芯沿轴线向内牵拉，并带动所述卡合件与所述适配卡孔卡合。

在其中一个实施例中，所述电磁控制组件，包括：电磁螺线管，设置在所述支架构件外侧；以及联动件，分别与所述动芯和所述电磁螺线管的可动铁芯连接，可弹性的沿轴线方向移动。

在其中一个实施例中，所述支架构件，包括：第一支撑板；第二支撑板，与所述第一支撑板相对设置；以及支撑杆，固接所述第一支撑板和所述第二支撑板。

在其中一个实施例中，还包括电机支架，所述电机安装在所述电机支架上，所述电机支架安装在所述第一支撑板上。

在其中一个实施例中，所述变速齿轮组件包括四个变速齿轮，为第一变速齿轮、第二变速齿轮、第三变速齿轮以及第四变速齿轮；所述第一变速齿轮，通过输出花键齿轮与所述电机连接；所述第二变速齿轮，与所述第一变速齿轮啮合；所述第三变速齿轮，与所述第二变速齿轮啮合；以及所述第四变速齿轮，与所述第三变速齿轮同轴设置的花键齿轮啮合。

在其中一个实施例中，所述力矩齿轮组件包括二个力矩齿轮，为第一力矩齿轮和第二力矩齿轮；所述第一力矩齿轮，通过所述传动轴与所述第四变速齿轮共轴联接，且开设所述适配卡孔；以及所述第二力矩齿轮，通过支撑挡件可转动的固接在所述支架构件的外侧，分别与所述第一力矩齿轮和所述驱动齿轮啮合。

电机、电磁控制组件获得电能，电机驱动变速齿轮组件转动，电磁控制组件控制卡合构件卡合力矩齿轮组件，使变速齿轮组件通过卡合构件带动力矩齿轮组件转动。当电机、电磁控制组件失去电能，在弹力的作用下，卡合构件与力矩齿轮组件分离。力矩齿轮组件即使受到外界的驱动力而转动，也不会驱动变速齿轮组件的转动。由此可见，力矩齿轮和变速齿轮能够在通电或断电的情况下对应的联动或断开，使得负荷开关电动操作装置更加简单、便捷、灵活。

另外，在通电时，卡合构件“吸合”，电机驱动变速齿轮和力矩齿轮共同转动。断电时，卡合构件“分离”，力矩齿轮可单独转动，电机和变速齿轮不因力矩齿轮的转动而转动，能够有效的保护负荷开关电动操作装置，延长其使用寿命。

附图说明

图1为负荷开关电动操作装置的立体图；

图2为图1负荷开关电动操作装置的另一角度立体图；

图3为图1负荷开关电动操作装置的分解爆炸图。

具体实施方式

通过在负荷开关电动操作装置中设置卡合构件50，巧妙的可选择的把变速齿轮组件20和力矩齿轮组件40联接转动起来，对外输出力矩。

结合附图1~3，在一实施例中，负荷开关电动操作装置，包括：支架构件10、变速齿轮组件20、电机30、力矩齿轮组件40、卡合构件50以及电磁控制组件60。

支架构件10，内中空并形成容置空间。支架构件10呈框架结构，内中空，形成一空腔。在其它的实施例中，支架构件10包括：第一支撑板11、第二支撑板13和支撑杆15。第一支撑板11为近似矩形，第二支撑板13与第一支撑板11相对设置，且为近似矩形；支撑杆15，设置在第一支撑板11与第二支撑板13之间，分别与第一支撑板11和第二支撑板13固接。

变速齿轮组件20，设置在容置空间内。变速齿轮组件20设置在支架构件10的容置空间内，且能够自由转动。在其它实施例中，变速齿轮组件20包括二个或二个以上的相互啮合的变速齿轮，变速齿轮可转动的安装在支架构件10的容置空间内，将获得的动力变速。

电机30，设置在支架构件10上且与变速齿轮组件20连接。电机30设置在支架构件10上，电机30的转子上安装有输出花键齿轮31，电机30通过输出花键齿轮31与变速齿轮组件20连接，将电机30的动力输出。在其它实施例中，电机30可以是交直流电机或伺服电机等。

力矩齿轮组件40，设置在支架构件10上。力矩齿轮组件40设置在支架构件10的外侧，且能够自由转动。可以理解，力矩齿轮组件40也可以设置在容置空间内。在其它实施例中，力矩齿轮组件40包括二个或二个以上的相互啮合的力矩齿轮，力矩齿轮可转动的安装在支架构件10的容置空间内。

卡合构件50，连接变速齿轮组件20和力矩齿轮组件40。卡合构件50可弹性的沿轴线方向移动，卡合力矩齿轮组件40，使得变速齿轮组件20、卡合构件50和力矩齿轮组件40共轴转动。

电磁控制组件60，设置在支架构件10上，与卡合构件50连接。电磁控制组件60根据电磁转换的原理，在通电的状态下牵拉卡合构件50，卡合构件50沿轴线方向（指向电磁控制组件60的方向）移动。

电机30、电磁控制组件60获得电能，电机30驱动变速齿轮组件20转动，电磁控制组件60控制卡合构件50卡合力矩齿轮组件40，使变速齿轮组件20通过卡合构件50带动力矩齿轮组件40转动。当电机30、电磁控制组件60失去电能，在弹力的作用下，卡合构件50与力矩齿轮组件40分离。力矩齿轮组件40即使受到外界的驱动力而转动，也不会驱使变速齿轮组件20的转动，由此可见，力矩齿轮或变速齿轮能够在通电或断电的情况下对应的联动或断开，使得本方案的负荷开关电动操作装置更加便捷、灵活。

在一实施例中，负荷开关电动操作装置还包括与力矩齿轮组件40连接的驱动负荷开关操作轴的驱动齿轮70。驱动齿轮70中心呈“十字圆环”卡合状，与负荷开关操作轴相适配。驱动齿轮70外环为齿纹，与力矩齿轮组件40啮合。在其它实施例中，该驱动齿轮70安装在10KV负荷开关操作轴上。

通过设置驱动齿轮70，可实现电气化远程控制负荷开关。

另外，在电机30或电磁控制组件60失去电能的情况下，卡合构件50与力矩齿轮组件40分离，此时可通过手动较为便捷、轻松的操作负荷开关，提高了操作者的安全性。同时，不会因通过力矩齿轮旋转而带动变速齿轮转动，进而受到较大的阻力，而且还保护了变速齿轮（例如防止齿轮断裂等），延长了负荷开关电动操作装置的使用寿命。

在一实施例中，卡合构件50，包括：传动轴51、动芯53和卡合件55。

传动轴51，内中通，连接变速齿轮组件20和力矩齿轮组件40。具体地，传动轴51为圆柱状，一端开设有滑动槽51a，且内中通。传动轴51贯穿支架构件10，与变速齿轮组件20其中的一个变速齿轮和力矩齿轮组件40其中的一个力矩齿轮共轴连接。进一步地，与传动轴51共轴连接的变速齿轮，以第一支撑板11和第二支撑板13为轴套自由转动，且与传动轴51联动。

动芯53，与传动轴51同轴设置，贯穿传动轴51并与电磁控制组件60连接。

卡合件55，与动芯53固接。卡合件55呈“一”字型，两端为勾状，通过螺钉固定在动芯53上，并设置在传动轴51的滑动槽51a内。在其它实施例中，卡合件55可以为“十”字型，端部可以为回勾等卡合状。

与传动轴51共轴设置的力矩齿轮开设与卡合件55相对应的适配卡孔41a，电磁控制组件60控制动芯53沿轴线方向牵拉，并带动卡合件55与适配卡孔41a卡合，使得共轴的变速齿轮、卡合构件50和力矩齿轮联动。在其它实施例中，适配卡孔41a可以设置多个，以提高卡合件55卡合的成功率。

可以理解，卡合构件50可以设置多个，即根据变速齿轮、力矩齿轮的数量，共轴的设置多个，负荷开关电动操作装置的误操作的系数就会降低，增加负荷开关的安全操作性。

在一实施例中，电磁控制组件60，包括：电磁螺线管61和联动件63。

电磁螺线管61，设置在支架构件10外侧。电磁螺线管61包括电磁线圈（图未示）、固定铁芯（图未示）、可动铁芯61a和螺旋弹簧61b，螺旋弹簧61b设置在固定铁芯与可动铁芯61a之间。电磁螺线管61通电时，可动铁芯61a沿轴线方向压缩螺旋弹簧61b；当电磁螺线管61断电时，螺旋弹簧61b的弹力（即弹性势能）把可动铁芯61a推出。可以理解，电磁螺线管61的结构可以多种多样，都是基于电磁转换的原理，使得可动铁芯61a沿轴线方向弹性移动。在其它实施例中，电磁螺线管61也可以设置在支架构件10的内侧。

联动件63，分别与动芯53和电磁螺线管61的可动铁芯61a连接，可弹性的沿轴线方向移动。联动件63为L型设置，一端开有圆孔，该圆孔套接在传动轴51上，联动件63可通过固定销或紧锁垫片等方式固接在传动轴51上。联动件63的另一端与电磁螺线管61的可动铁芯61a固定连接，可随可动铁芯61a沿轴线方向移动。

在一实施例中，变速齿轮组件20最佳为四个变速齿轮，分别为第一变速齿轮21、第二变速齿轮23、第三变速齿轮25以及第四变速齿轮27。

第一变速齿轮21，与电机30连接。第一变速齿轮21通过操作轴29可转动的固定在支架构件10的容置空间内，电机30的转子通过输出花键齿轮31与第一变速齿轮21啮合，输出动力。

第二变速齿轮23，与第一变速齿轮21啮合。第二变速齿轮23通过操作轴29可转动的固定在支架构件10的容置空间内，并与第一变速齿轮21啮合。

第三变速齿轮25，与第二变速齿轮23啮合。第三变速齿轮25中心设置有齿纹，花键齿轮25a与第三变速齿轮25同轴设置且咬合，该花键齿轮25a可转动的设置支架构件10的容置空间内，第三变速齿轮25围绕花键齿轮25a可转动的设置在容置空间内。

第四变速齿轮27，与第三变速齿轮25同轴设置的花键齿轮25a啮合。第四变速齿轮27以轴套27a可转动的固定连接在支架构件10的容置空间内。

力矩齿轮组件40最佳为二个力矩齿轮，分别为第一力矩齿轮41和第二力矩齿轮43。

第一力矩齿轮41，通过传动轴51与第四变速齿轮27共轴联接，且开设适配卡孔41a。具体地，第一力矩齿轮41、传动轴51与第四变速齿轮27共轴设置，且传动轴51与第四变速齿轮27是联动连接。第一力矩齿轮41可通过设置在与传动轴51连接的卡合件55卡合，第一力矩齿轮41、传动轴51、第四变速齿轮27共轴联动。

第二力矩齿轮43，通过支撑挡件43a可转动的固接在支架构件10的外侧，分别与第一力矩齿轮41和驱动齿轮70啮合。支撑挡件43a与第一支撑板11预留一定空间的位置，且通过螺栓固定，第二力矩齿轮43通过固定轴可旋转的设置在该空间内，分别与第一力矩齿轮41和驱动齿轮70啮合。

可以理解，卡合构件50可以与第一力矩齿轮41、传动轴51与第四变速齿轮27共轴设置，也可以与第二力矩齿轮43、传动轴51与第四变速齿轮27共轴设置。

在其它实施例中，力矩齿轮组件40与电磁控制组件60可以设置在支架构件10的同侧，也可以分别设置在支架构件10的两侧。

在近似矩形的支架构件10的容置空间内设置了变速齿轮组20，在支架构件10外侧设置了力矩齿轮组40，在与力矩齿轮组40相对的另一侧的支架构件10上设置了电磁控制组件60和电机30。通过电机30、电磁控制组件60、支架构件10、变速齿轮组20以及力矩齿轮组40的巧妙组合，能够适合的安装在特定的负荷开关柜空间位置，尤其是10KV负荷开关柜，例如施耐德（Schneider）公司的FBX系列10KV负荷开关柜，进而实现远程电动控制负荷开关。因此，安装负荷开关电动操作装置将更加便捷，负荷开关电动操作装置的运行更加稳定。

在一实施例中，负荷开关电动操作装置还包括电机支架80，电机30安装在电机支架80上，电机支架80安装在第一支撑板11上。具体地，电机支架80通过螺钉固定连接在第一支撑板11上，可以理解电机支架80安装在第一支撑板11上的方式有多种，例如焊接、铆接等，同理电机30安装在电机支架80的方式也多种。通过该方式，可以增加电机30安装在支架构件10上的牢固性。

在一实施例中，负荷开关电动操作装置还包括与电机30和电磁控制组件60电气连接的控制电路装置（图未示），电气控制电机30和电磁控制组件60的运行。该控制电路装置可以为集成控制电路或逻辑控制电路等，对电机30的运行进行电气控制，例如控制电机30的正转、逆转、变速转动或者是停止等。同时也对电磁控制组件60进行电气控制，电磁牵引卡合构件50或通过弹性力推动卡合构件50，达到卡合构件50卡合力矩齿轮逐渐40的目的。

可以理解，控制电路装置可以与电机30和电磁控制组件60电气连接，也可以分别与电机30或电磁控制组件60电气连接。

采用本实施例的方案，可选择的控制电机30和/或电磁控制组件60，达到有目的输出力矩。

在其它实施例中，在控制电路装置中加载无线传输装置或网络通信装置，可实现无线或网络远程计算机控制，实现远程智能化控制。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种负荷开关电动操作装置，其特征在于，包括：

支架构件，内中空并形成容置空间；

变速齿轮组件，设置在所述容置空间；

电机，设置在所述支架构件上，且通过输出花键齿轮与所述变速齿轮组件连接；

力矩齿轮组件，设置在所述支架构件上；

卡合构件，连接所述变速齿轮组件和力矩齿轮组件；以及

电磁控制组件，设置在所述支架构件上，与所述卡合构件连接；

所述电机驱动所述变速齿轮组件转动，所述电磁控制组件控制所述卡合构件卡合所述力矩齿轮组件，使所述变速齿轮组件带动所述力矩齿轮组件转动；

所述变速齿轮组件包括二个或二个以上的相互啮合的变速齿轮；

所述力矩齿轮组件包括二个或二个以上的相互啮合的力矩齿轮。

2.根据权利要求1所述的负荷开关电动操作装置，其特征在于，还包括：与所述力矩齿轮组件连接的驱动负荷开关操作轴的驱动齿轮。

3.根据权利要求2所述的负荷开关电动操作装置，其特征在于，还包括与电机和/或电磁控制组件电气连接的控制电路装置，电气控制电机和/或电磁控制组件的运行。

4.根据权利要求3所述的负荷开关电动操作装置，其特征在于，所述卡合构件，包括：

传动轴，内中通，连接所述变速齿轮组件和所述力矩齿轮组件；

动芯，与所述传动轴同轴设置，贯穿所述传动轴并与所述电磁控制组件连接；以及

卡合件，与所述动芯固接；

所述力矩齿轮开设与所述卡合件相对应的适配卡孔，所述电磁控制组件控制所述动芯沿轴线向内牵拉，并带动所述卡合件与所述适配卡孔卡合。

5.根据权利要求4所述的负荷开关电动操作装置，其特征在于，所述电磁控制组件，包括：

电磁螺线管，设置在所述支架构件外侧；以及

联动件，分别与所述动芯和所述电磁螺线管的可动铁芯连接，可弹性的沿轴线方向移动。

6.根据权利要求5所述的负荷开关电动操作装置，其特征在于，所述支架构件，包括：

第一支撑板；

第二支撑板，与所述第一支撑板相对设置；以及

支撑杆，固接所述第一支撑板和所述第二支撑板。

7.根据权利要求6所述的负荷开关电动操作装置，其特征在于，还包括电机支架，所述电机安装在所述电机支架上，所述电机支架安装在所述第一支撑板上。

8.根据权利要求7所述的负荷开关电动操作装置，其特征在于，所述变速齿轮组件包括四个变速齿轮，为第一变速齿轮、第二变速齿轮、第三变速齿轮以及第四变速齿轮；

所述第一变速齿轮，通过输出花键齿轮与所述电机连接；

所述第二变速齿轮，与所述第一变速齿轮啮合；

所述第三变速齿轮，与所述第二变速齿轮啮合；以及

所述第四变速齿轮，与所述第三变速齿轮同轴设置的花键齿轮啮合。

9.根据权利要求8所述的负荷开关电动操作装置，其特征在于，所述力矩齿轮组件包括二个力矩齿轮，为第一力矩齿轮和第二力矩齿轮；

所述第一力矩齿轮，通过所述传动轴与所述第四变速齿轮共轴联接，且开设所述适配卡孔；以及

所述第二力矩齿轮，通过支撑挡件可转动的固接在所述支架构件的外侧，分别与所述第一力矩齿轮和所述驱动齿轮啮合。