CN102881474B - 弹簧储能控制模块及其操动机构和断路器 - Google Patents

Abstract

一种高压控制技术领域的用于高压、中压断路器的弹簧储能控制模块及其操动机构和断路器，该弹簧储能控制模块包括设置于控制轴上且与储能弹簧相耦合的大齿轮组件以及设置于传动轴上且与大齿轮组件相耦合的小齿轮组件；其中大齿轮组件为齿轮半径可变结构，包括：固定设置于大齿轮上的齿轮半径固定部分和活动设置于大齿轮上的齿轮半径可变部分。本发明的结构简单，安装方便；其零件都可以通过常规的机加工方法加工。这明显降低了成本。同时，本发明能够可靠地工作，提高了整个断路器的可靠性。

Description

弹簧储能控制模块及其操动机构和断路器

技术领域

本发明涉及一种高压控制技术领域的设备，更具体地说是一种用于高压、中压断路器的弹簧储能控制模块及其操动机构和断路器。

背景技术

高压、中压断路器包括工作电压大于1000伏的任何开关设备，是电能传输和分配的关键部件。通常，它们用电机或手动驱动小齿轮，带动大齿轮给储能弹簧储能。在储能操作结束时，大齿轮到达第一角度位置。这时，大齿轮被限位，阻止在储能弹簧作用下继续转动，以保持储能弹簧的储能。当断路器的合闸命令发出后，储能弹簧释放能量驱使大齿轮转动，进行合闸操作，同时给分闸模块储能。为了提高电力系统的稳定性，要求在分闸操作后能够马上进行合闸操作，因此，在合闸操作结束后，应该立即给储能弹簧重新储能。

在这些开关设备中，应该解决：（1）在合闸后，在不引起断路器断开的情况下，通过驱动小齿轮需要能够对储能弹簧重新储能。（2）在储能弹簧释放的合闸操作中，以及驱动小齿轮张紧储能弹簧的储能操作中，大齿轮应该在同一方向上转动。（3）当大齿轮处在第一角度位置时，应该使电机从大齿轮上脱开。如果不这样做，由于电机和传动系统的惯性，在齿轮的轮齿上产生的力会使零部件产生相当大的磨损，导致设备很快被破坏。

通过对现有技术的检索发现，专利文献号CN88102715公开了一种断路器的操动机构。储能弹簧释放能量转动大齿轮进行合闸操作，同时给分闸弹簧储能；分闸弹簧释放能量进行分闸操作。在储能操作中，小齿轮由驱动源驱动，带动大齿轮给储能弹簧储能。大齿轮有一个缺齿部分，设置在储能操作结束时与小齿轮相对的区域内，用以同小齿轮脱开啮合。一个柱塞设置在大齿轮的缺齿部分上，用以使小齿轮与大齿轮重新啮合。该柱塞前端的形状与齿轮的齿形相同。在大齿轮上装配有一个始终沿半径方向推压，能使柱塞自由伸缩的弹簧，和一个能对柱塞进行导向的导向槽。在这种操动机构的弹簧储能控制方案中，柱塞在工作过程中受到较大的侧向力，容易引起卡塞。更严重的是，考虑到柱塞与小齿轮相碰时的冲击以及由此产生的振动，这种方案不能可靠地解决大齿轮与小齿轮在进入重新啮合时可能出现的齿顶干涉问题（齿顶对着齿顶）。

专利文献号EP0917168公开了可以在上述背景下使用的零部件。大齿轮包括多个可以向内滑动的轮齿，这些滑动齿位于当大齿轮处在第一角度位置时与小齿轮相对的区域内。每个滑动齿都依靠专门的弹簧通过径向滑动来缩回。这种方案提高了工作的可靠性，但是，每个滑动齿都需要独立的滑动系统，增加了复杂性和成本。此外，滑动齿具有特殊形状的曲面齿头，这也增加了制造费用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种弹簧储能控制模块及其操动机构和断路器，可以应用到这样一种开关设备中，大齿轮组件固定在与断路器的动触头耦合的控制轴上，从而可以通过释放弹簧，驱动控制轴来关合断路器。它还可以应用到下述类型的开关设备中，大齿轮组件固定在第一控制轴上，该第一控制轴经过第二控制轴耦合到断路器的动触头上。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种弹簧储能控制模块，包括：设置于控制轴上且与储能弹簧相耦合的大齿轮组件以及设置于传动轴上且与大齿轮组件相耦合的小齿轮组件。

所述的大齿轮组件为齿轮半径可变结构，包括：固定设置于大齿轮上的齿轮半径固定部分和活动设置于大齿轮上的齿轮半径可变部分，其中：齿轮半径可变部分包括：与大齿轮活动地相耦合的齿段组件以及分别与大齿轮和齿段组件相耦合的径向弹性元件。

所述的齿轮半径固定部分为一个不完全齿轮，其缺齿部分能够使传动轴在储能操作结束时与控制轴脱开。

所述的齿轮半径可变部分的齿段组件包括：与大齿轮活动耦合的转动部以及从径向弹性元件获得径向力的活动部。

所述的转动部与大齿轮的活动耦合是通过销接方式得以实现，其销接位置设置在所述的齿段组件的基圆内部。

所述的获得径向力是指：径向弹性元件的两端分别与大齿轮与齿段组件相耦合，使齿段组件趋向于向外张开，并且在大齿轮上设有限位槽和限位体以实现齿段组件的位置在限定的范围内伸缩变化。

所述的齿段组件上轮齿的齿形和齿距可以与所述齿轮半径固定部分不同或者相同。

所述的小齿轮组件为双排啮合齿结构，包括：一个小齿轮和一个辅助小齿轮，其中：双排啮合齿的齿数相同，当固定在传动轴上时，双排啮合齿的轮齿一一对应；小齿轮与大齿轮组件上的齿轮半径固定部分协同工作，辅助小齿轮与大齿轮组件上的齿轮半径可变部分协同工作。

在储能操作中，大、小齿轮组件啮合传动。电机或手动驱动传动轴，使大齿轮组件上的齿轮半径固定部分转动约180度越过死点位置，电机断电。过死点后，在储能弹簧作用下，齿轮半径固定部分再转过一个小角度，使小齿轮组件的小齿轮和大齿轮组件上的齿轮半径固定部分完全脱开，控制轴到达第一角度位置。

在第一角度位置，大齿轮组件上的齿轮半径固定部分与小齿轮组件的小齿轮完全脱开。在储能操作结束时，由于电机和传动系统的惯性，传动轴将继续转动一段时间。若小齿轮组件的辅助小齿轮与大齿轮组件上的齿轮半径可变部分啮合，该啮合力将使齿轮半径可变部分向控制轴方向缩回，从而，使小齿轮组件和大齿轮组件能够自发地脱开。

当断路器的合闸命令发出后，控制轴在储能弹簧作用下转动，其转动方向与储能操作中的转动方向相同。不管传动轴在储能操作结束时停止在什么位置，大齿轮组件上的齿轮半径可变部分的数个啮合齿能够保证：在控制轴转过一个小角度后并且在齿轮半径可变部分的啮合齿离开小齿轮组件之前，齿轮半径可变部分能够与小齿轮组件的辅助小齿轮正确啮合。

由于齿轮半径可变部分的转轴设置在其基圆内部，在合闸操作中小齿轮组件作用在齿轮半径可变部分上的力使齿轮半径可变部分趋向于向外张开。这有利于齿轮半径可变部分和辅助小齿轮的啮合传动。而且，齿轮半径可变部分的最后一个啮合齿与齿轮半径固定部分的第一个啮合齿之间的相对位置能够保证：在齿轮半径可变部分与辅助小齿轮退出啮合时，齿轮半径固定部分的第一个啮合齿已经顺利进入小齿轮的齿槽。这样，齿轮半径可变部分与双排啮合齿的啮合顺利过渡到了双排啮合齿与齿轮半径固定部分的啮合。

本发明涉及一种具有上述弹簧储能控制模块的操动机构，包括：弹簧储能控制模块，设置于弹簧储能控制模块的控制轴上的传动凸轮以及从储能弹簧获得能量的分闸模块。

所述的从储能弹簧获得能量是指：在合闸操作中，传动凸轮推动分闸模块运动，给分闸弹簧储能。

在合闸操作结束后，所述弹簧储能模块与分闸模块脱开。在合闸后，在不引起断路器断开的情况下，能够对储能弹簧重新储能。这保证了，断路器在分闸操作后能够马上进行合闸操作。

当断路器的合闸命令发出后，操动机构的输出轴输出合闸运动。当断路器的分闸命令发出后，操动机构的输出轴输出相反方向的分闸运动。

本发明涉及一种具有上述操动机构的断路器，包括：操动机构，灭弧室以及耦合操动机构和灭弧室的连接机构。

当合闸命令发出后，操动机构通过连接机构驱动灭弧室的绝缘拉杆运动，导通灭弧室的两个出线端子。当分闸命令发出后，操动机构通过连接机构驱动灭弧室的绝缘拉杆运动，断开灭弧室的两个出线端子。

本发明结构简单，安装方便；其零件都可以通过常规的机加工方法加工。这明显降低了成本。同时，本发明能够按上述方式可靠地工作，提高了整个断路器的可靠性。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明立体示意图；

图3为大齿轮组件的立体图；

图4为去除不完全齿轮后的大齿轮组件的立体图；

图5为大齿轮组件侧面的凸起的立体图；

图6为小齿轮组件及传动轴的立体图和平面图；

图7为实施例储能操作工作状态示意图；

图8为实施例储能操作结束时的一种位置状态示意图；

图9为实施例储能操作结束时的最坏停止位置示意图；

图10为实施例合闸操作中齿段组件与辅助小齿轮啮合后的工作状态示意图；

图11为实施例合闸操作中由齿段组件与辅助小齿轮啮合转变为不完全齿轮与小齿轮啮合的过渡状态示意图；

图12为实施例操动机构的结构示意图；

图13为实施例断路器的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，为依据本发明的一种弹簧储能控制模块100，本实施例包括：设置于控制轴130上且与储能弹簧201相耦合的大齿轮组件110以及设置于传动轴140上且与大齿轮组件110相耦合的小齿轮组件120。

电机经过超越离合器直接或间接驱动传动轴140。断路器的动触头通过本身公知但在图中未示出的方式耦合到控制轴130上。储能弹簧201的一端耦合到断路器的机架上，另一端经过一根在滑轮212上通过的缆绳或链条213耦合到控制轴130上的拐臂214的固定点215上。通过储能弹簧201驱动控制轴130，使断路器实现合闸操作。

所述的固定点215相对于控制轴130是偏心的。图1所示的第一角度位置（弹簧储能位置）处在控制轴130沿箭头111方向越过死点位置一个小角度的位置上。因此，在第一角度位置时，储能弹簧201给控制轴130施加箭头111方向的驱动力。

在第一角度位置上，掣子221与拐臂214在接触位置216接合，阻止控制轴130在储能弹簧201作用下继续转动，以保持储能弹簧201的储能，该掣子221为铰接。当断路器的合闸命令发出后，通过本身公知的技术（如电磁系统等）触发掣子221转动以释放拐臂214，控制轴130在储能弹簧201作用下沿箭头111转动约180度，从第一角度位置转动到与另一个死点位置大致对应的第二角度位置，完成合闸操作。通过本身公知的技术（如凸轮连杆机构等），根据控制轴130的角度位置来控制电机的通电或断电。在合闸操作结束之前或者在合闸操作刚刚结束之时（即在控制轴130到达第二角度位置时），给电机通电，传动轴140沿箭头127方向转动，驱动控制轴130沿箭头111方向转动约180度返回到第一角度位置，储能弹簧201重新储能。由此可见，在弹簧释放的合闸操作中，和在张紧弹簧的储能操作中，大齿轮组件110在同一方向上转动。

如图2、图3、图4和图5所示，所述的大齿轮组件110为齿轮半径可变结构，包括：固定设置于大齿轮119上的齿轮半径固定部分112和活动设置于大齿轮119上的齿轮半径可变部分150。

所述的齿轮半径固定部分112为一个不完全齿轮，其缺齿部分能够使传动轴140在储能操作结束时与控制轴130脱开。

所述的齿轮半径可变部分150包括：与大齿轮119活动地相耦合的齿段组件113以及分别与大齿轮119和齿段组件113相耦合的径向弹性元件163。

所述的齿段组件113包括：与大齿轮119活动耦合的转动部a以及从径向弹性元件163获得径向力的活动部b，其具体通过以下方式实现：

所述的转动部a与大齿轮119的活动耦合是通过销接方式，即销轴161和大齿轮119上的孔152，得以实现，其销接位置设置在所述的齿段组件113的基圆内部。

所述的获得径向力是指：径向弹性元件163的两端分别与大齿轮119和齿段组件113相耦合，使齿段组件113趋向于向外张开，并且在大齿轮上设有限位槽和限位体以实现齿段组件的位置在限定的范围内伸缩变化；即在大齿轮119侧面的凸起132上设有凹槽151、限位槽154和限位体155，其中：凸起132用铆钉或螺栓162等方式固定在齿轮半径固定部分112的侧面131上；转动部a和径向弹性元件163容纳在凸起132和齿轮半径固定部分112的凹槽151中；转动部a的通过销轴161可转动地连接在凸起132和齿轮半径固定部分112的凹槽151中；

所述的径向弹性元件163为V形片弹簧，其一端耦合在大齿轮119的限位槽154上，另一端耦合在齿段组件113的活动部b的末端底部114上，则该径向弹性元件163使活动部b趋向于向外，即径向张开；当然，其他形式的返回弹簧没有超出本实施例的范围，例如螺旋弹簧位于销轴161处，其一端耦合在活动部b上，另一端耦合在大齿轮119上。

如图6（A）和图6（B）所示，所述的小齿轮组件120为双排啮合齿结构，包括：具有相同的齿数的小齿轮122和辅助小齿轮123。当小齿轮122与辅助小齿轮123固定在传动轴140上时，它们的轮齿一一对应。小齿轮122与大齿轮组件上的齿轮半径固定部分112协同工作，辅助小齿轮123与大齿轮组件上的齿轮半径可变部分150协同工作。

当齿轮半径可变部分150的齿段组件113与辅助小齿轮123分离时，由于径向弹性元件163的外推作用，齿段组件113的活动部b的末端顶部115紧靠在大齿轮119的限位体155上，如图4、图5所示。这时，活动部b的轮齿和齿轮半径固定部分112的轮齿同心。另外，当齿段组件113的活动部b与辅助小齿轮123相碰时，大齿轮119的凹槽151能够让齿段组件113缩回，压缩径向弹性元件163，使齿段组件113与辅助小齿轮123的轮齿脱开啮合。

在第一角度位置（弹簧储能位置）时，齿轮半径固定部分112的缺齿部分和小齿轮122相对，使得传动轴140从控制轴130上脱开，这一点在下文中将进行详细描述。在合闸操作中，齿轮半径固定部分112，在齿段组件113和辅助小齿轮123的引导下，与小齿轮122重新啮合，确保在储能操作结束时立即可以通过驱动小齿轮122给储能弹簧201重新储能。在储能操作中，小齿轮122和齿轮半径固定部分112啮合传动，驱使齿轮半径固定部分112转动约180度，使储能弹簧201储能。

由上可知，本模块结构简单，安装方便，其零件都可以通过常规的机加工方法加工。这明显降低了成本。同时，本模块也能够可靠地工作。

如图7为弹簧储能控制模块100在储能操作中的工作状态：小齿轮122和齿轮半径固定部分112啮合传动，辅助小齿轮123与齿段组件113分离。电机直接或间接驱动传动轴140，使齿轮半径固定部分112转动约180度越过死点位置。过死点后，储能弹簧201给齿轮半径固定部分112施加沿箭头111方向的驱动力。这个力驱使齿轮半径固定部分112再转过一个小角度，使小齿轮122和齿轮半径固定部分112完全脱开，控制轴130到达第一角度位置。这时，掣子221起作用，把控制轴130保持在第一角度位置。为了减小过死点后的机械应力，电机经过超越离合器耦合到传动轴140上。在齿轮半径固定部分112越过死点位置之后，例如在控制轴130到达第一角度位置时，通过本身公知的技术（如凸轮连杆机构等），给电机断电。

当掣子221把齿轮半径固定部分112保持第一角度位置时，由于电机和传动系统的惯性，传动轴140将继续沿箭头127方向转动一段时间。这时，若辅助小齿轮123的轮齿与齿段组件113的活动部b啮合，如图8，辅助小齿轮123施加在齿段组件113上的力为F1。这个力F1，驱使齿段组件113的转动部a绕销轴161转动，压缩径向弹性元件163，使活动部b向控制轴130方向缩回，如图9。

因此，当弹簧储能控制模块100在第一角度位置时，电机与控制轴130在结构上自发地脱开，解决了现有技术可能出现的卡塞问题。传动轴140在电机和传动系统惯性的作用下可以停止在任意位置：（1）辅助小齿轮123的轮齿与齿段组件113的活动部b啮合，如图8，或者，（2）辅助齿轮123的齿顶对着活动部b的齿顶（齿顶干涉），如图9。

当断路器的合闸命令发出后，掣子221释放拐臂214，控制轴130在储能弹簧201作用下转动。为了减小在合闸过程中的机械应力，电机经过超越离合器耦合到传动轴140上。首先，分两种情况来描述：（1）若在第一角度位置时，辅助小齿轮123的轮齿与齿段组件113的活动部b啮合，活动部b与辅助小齿轮123直接啮合转动。（2）若在第一角度位置时，辅助齿轮123的齿顶对着活动部b的齿顶，活动部b上的数个轮齿（2个或3个或4个或5个或6个等，在本实施方式中为4个），保证了在控制轴130转过一个小角度后并且在齿段组件113的活动部b离开辅助小齿轮123的轮齿之前，活动部b的轮齿能够自然进入辅助小齿轮123的齿槽，进行正确啮合。

当齿段组件113的活动部b与辅助小齿轮123啮合后，上述两种情况的后续工作过程是一样的，如图10。活动部b为主动，沿箭头111方向转动，辅助小齿轮123为从动，沿箭头127方向转动。辅助小齿轮123作用在活动部b上的力为F2。由于转动部a的转轴161设置在其基圆118的内部，这个力F2使活动部b向外张开。这有利于活动部b与辅助小齿轮123的啮合传动。

齿段组件113的活动部b最后一个轮齿171与齿轮半径固定部分112的第一个轮齿172之间的相对位置保证了齿段组件113与辅助小齿轮123的啮合能够顺利过渡到小齿轮122与齿轮半径固定部分112的啮合。如图11所示，在齿段组件113沿箭头111方向与辅助小齿轮123沿箭头127方向退出啮合时，齿轮半径固定部分112的第一个轮齿172已经顺利进入小齿轮122的齿槽，从而保证了传动的顺利过渡。

这样，在第一角度位置，大齿轮组件110与小齿轮组件120自发地脱开。在合闸操作中，齿段组件113的活动部b与辅助小齿轮123自动啮合并且能够由此顺利过渡到小齿轮122与齿轮半径固定部分112的正确啮合，解决了现有技术可能出现的齿顶干涉问题。从而，保证了在合闸操作结束时立即能够对储能弹簧201重新储能。

实施例2

如图12所示，本实施例涉及一种具有上述弹簧储能控制模块的操动机构300，该操动机构300包括：弹簧储能控制模块100，设置于弹簧储能控制模块的控制轴130上的传动凸轮311以及从储能弹簧获得能量的分闸模块310。

所述的分闸模块的拐臂321设置于输出轴（第二控制轴）320上。分闸弹簧301的一端耦合到断路器的机架上，另一端经过一根在滑轮312上通过的缆绳或链条313耦合到拐臂321的固定点325上。输出轴320通过本身公知的技术（如连杆机构等）耦合到断路器的动触头上。输出轴320输出不同方向的运动，以实现对断路器的动触头的合闸操作和分闸操作。

所述的从储能弹簧获得能量是指：在合闸操作中，如在实施例1中所述，掣子221转动，释放拐臂214，控制轴130在储能弹簧201作用下沿箭头111方向转动；在控制轴130转过一个小角度后，固定在控制130上的传动凸轮311接触设置在拐臂321上的滚子322，推动输出轴320沿箭头328方向转动，输出合闸运动；同时，储能弹簧201克服分闸弹簧301施加在输出轴320上的沿箭头329方向的力，给分闸弹簧301储能。

就在合闸操作结束之前，传动凸轮311与滚子322分离，拐臂321将在分闸弹簧301作用下沿箭头329回摆，这时，掣子331与设置于拐臂321上的制动块326在接触位置332接合，阻止拐臂321在分闸弹簧301作用下继续回摆，以保持分闸弹簧301的储能以及把输出轴320限制在合闸位置，该掣子331为铰接。

在合闸结束操作结束后，传动凸轮311与滚子322完全脱离，即弹簧储能模块100与分闸模块310脱开。所以，在合闸后，在不引起断路器断开的情况下，以在实施例1中所述的方式，立即能够对储能弹簧201重新储能。这保证了，断路器在分闸操作后能够马上进行合闸操作。

当断路器的合闸命令发出后，操动机构300的输出轴320输出沿箭头328方向的合闸运动。当断路器的分闸命令发出后，通过本身公知的技术（如电磁系统等）触发掣子331转动以释放拐臂321，输出轴320在分闸弹簧301作用下沿箭头329方向转动，输出相反方向的分闸运动。

实施例3

如图13所示，本实施例涉及一种具有上述操动机构的断路器500，该断路器500包括：操动机构300，灭弧室360以及耦合操动机构和灭弧室的连接机构370。

所述的连接机构370为连杆机构，包括：设置在操动机构300的输出轴320上的拐臂371，连杆372以及连接灭弧室370的绝缘拉杆367的拐臂373，此拐臂373设置在机架上。当然，其他形式的连接机构没有超出本实施例的范围。

在断路器的合闸命令发出后，拐臂371随输出轴320沿箭头375方向转动，连接机构370驱动灭弧室的绝缘拉杆367运动，闭合动、静触头。灭弧室370的两个出线端子363、364导通，接通电流。

在断路器的分闸命令发出后，拐臂371随输出轴320沿箭头376方向转动，连接机构370驱动灭弧室的绝缘拉杆367运动，分开动、静触头。灭弧室370的两个出线端子363、364断开，在灭弧室370协助下分断电流。

Claims (1)

1.一种断路器，其特征在于，该断路器包括：操动机构、灭弧室以及耦合操动机构和灭弧室的连接机构；

所述的操动机构包括：弹簧储能控制模块、设置于弹簧储能控制模块的控制轴上的传动凸轮以及从储能弹簧获得能量的分闸模块；

所述的弹簧储能控制模块包括：设置于控制轴上且与储能弹簧相耦合的大齿轮组件以及设置于传动轴上且与大齿轮组件相耦合的小齿轮组件；

所述的大齿轮组件为齿轮半径可变结构，包括：固定设置于大齿轮上的齿轮半径固定部分和活动设置于大齿轮上的齿轮半径可变部分；

所述的小齿轮组件为双排啮合齿结构，包括：一个小齿轮和一个辅助小齿轮，其中：双排啮合齿的齿数相同，当固定在传动轴上时，双排啮合齿的轮齿一一对应；小齿轮与大齿轮组件上的齿轮半径固定部分协同工作，辅助小齿轮与大齿轮组件上的齿轮半径可变部分协同工作；

所述的齿轮半径可变部分包括：与大齿轮活动地相耦合的齿段组件以及分别与大齿轮和齿段组件相耦合的径向弹性元件；

所述的齿轮半径固定部分为一个不完全齿轮，其缺齿部分能够使传动轴在储能操作结束时与控制轴脱开；

所述的齿段组件包括：与大齿轮活动耦合的转动部以及从径向弹性元件获得径向力的活动部；

所述的齿段组件上轮齿的齿形和齿距与所处齿轮半径固定部分不同；

所述的转动部与大齿轮的活动耦合是通过销接方式得以实现，其销接位置设置在所述的齿段组件的基圆内部；

所述的获得径向力是指：径向弹性元件的两端分别与大齿轮与齿段组件相耦合，使齿段组件趋向于向外张开，并且在大齿轮上设有限位槽和限位体以实现齿段组件的位置在限定的范围内伸缩变化；

当小齿轮与辅助小齿轮固定在传动轴上时，它们的轮齿一一对应；小齿轮与大齿轮组件上的齿轮半径固定部分协同工作，辅助小齿轮与大齿轮组件上的齿轮半径可变部分协同工作；

当齿轮半径可变部分的齿段组件与辅助小齿轮分离时，由于径向弹性元件的外推作用，齿段组件的活动部的末端顶部紧靠在大齿轮的限位体上，这时，活动部的轮齿和齿轮半径固定部分的轮齿同心；当齿段组件的活动部与辅助小齿轮相碰时，大齿轮的凹槽能够让齿段组件缩回，压缩径向弹性元件，使齿段组件与辅助小齿轮的轮齿脱开啮合；

在第一角度位置弹簧储能位置时，齿轮半径固定部分的缺齿部分和小齿轮相对，使得传动轴从控制轴上脱开，在合闸操作中，齿轮半径固定部分，在齿段组件和辅助小齿轮的引导下，与小齿轮重新啮合，确保在储能操作结束时立即通过驱动小齿轮给储能弹簧重新储能；在储能操作中，小齿轮和齿轮半径固定部分啮合传动，驱使齿轮半径固定部分转动180度，使储能弹簧储能；

当弹簧储能控制模块在储能操作中时：小齿轮和齿轮半径固定部分啮合传动，辅助小齿轮与齿段组件分离；电机直接或间接驱动传动轴，使齿轮半径固定部分转动180度越过死点位置；过死点后，储能弹簧给齿轮半径固定部分施加沿箭头方向的驱动力；这个力驱使齿轮半径固定部分再转过一个角度，使小齿轮和齿轮半径固定部分完全脱开，控制轴到达第一角度位置；这时，掣子起作用，把控制轴保持在第一角度位置；在齿轮半径固定部分越过死点位置之后给电机断电；

当掣子把齿轮半径固定部分保持第一角度位置时，由于电机和传动系统的惯性，传动轴将继续沿箭头方向转动；这时，若辅助小齿轮的轮齿与齿段组件的活动部啮合，辅助小齿轮施加在齿段组件上的力驱使齿段组件的转动部绕销轴转动，压缩径向弹性元件，使活动部向控制轴方向缩回；

当弹簧储能控制模块在第一角度位置时，电机与控制轴在结构上自发地脱开；传动轴在电机和传动系统惯性的作用下停止在任意位置：辅助小齿轮的轮齿与齿段组件的活动部啮合，或者辅助齿轮的齿顶对着活动部的齿顶；

当断路器的合闸命令发出后，掣子释放拐臂，控制轴在储能弹簧作用下转动；为了减小在合闸过程中的机械应力，电机经过超越离合器直接或间接耦合到传动轴上；

当在第一角度位置时，辅助小齿轮的轮齿与齿段组件的活动部啮合，活动部与辅助小齿轮直接啮合转动；当在第一角度位置时，辅助齿轮的齿顶对着活动部的齿顶，活动部上的数个轮齿保证了在控制轴转过一个小角度后并且在齿段组件的活动部离开辅助小齿轮的轮齿之前，活动部的轮齿能够自然进入辅助小齿轮的齿槽，进行正确啮合；

当齿段组件的活动部与辅助小齿轮啮合后，活动部为主动，沿箭头方向转动，辅助小齿轮为从动，沿箭头方向转动；辅助小齿轮作用在活动部上的力使活动部向外张开；这有利于活动部与辅助小齿轮的啮合传动；

齿段组件的活动部最后一个轮齿与齿轮半径固定部分的第一个轮齿之间的相对位置保证了齿段组件与辅助小齿轮的啮合能够顺利过渡到小齿轮与齿轮半径固定部分的啮合；在齿段组件沿箭头方向与辅助小齿轮沿箭头方向退出啮合时，齿轮半径固定部分的第一个轮齿已经顺利进入小齿轮的齿槽，从而保证了传动的顺利过渡；

这样在第一角度位置，大齿轮组件与小齿轮组件自发地脱开；在合闸操作中，齿段组件的活动部与辅助小齿轮自动啮合，并且能够由此顺利过渡到小齿轮与齿轮半径固定部分的正确啮合；从而保证了在合闸操作结束时立即能够对储能弹簧重新储能。