CN104036984A - 一种电动操动机构的制动装置 - Google Patents

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高国宪
高辉
孟维东
常越
王杰
叶金华
贾书杰
杨震
梁宏伟
徐福
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Abstract

本发明提供了一种电动操动机构的制动装置，其特征在于，包括主动齿轮轴和脱扣齿轮轴，主动齿轮轴上设有主动齿轮，脱扣齿轮轴上设有脱扣齿轮，其中，所述的脱扣齿轮包括脱扣齿轮本体，脱扣齿轮本体的边缘设有固定齿，脱扣齿轮本体上设有缺口，所述的缺口内设有两个活动齿，脱扣齿轮的固定齿和活动齿可与主动齿轮相啮合，所述的两个活动齿的根部通过活动齿轴销连接，活动齿连接弹簧的一端，弹簧的另一端连接脱扣齿轮本体，活动齿可绕齿轴销旋转并可在弹簧的作用下复位，所述的脱扣齿轮连接到位锁止结构。本发明结构简单，零部件加工方便，机构整体生产效率提高，机构操作过程平稳，振动小，稳定性提高，机械寿命延长，产品可靠性提高。

Description

一种电动操动机构的制动装置
技术领域
本发明涉及一种电动操动机构的制动装置，尤其是气体绝缘金属封闭开关设备(也简称为GIS)的隔离开关、接地开关及与其同类工作环境要求下的电动操作机构的制动装置。
背景技术
开关设备是电网中的关键设备之一，可靠性要求高，因此提高操动机构的机械可靠性对开关设备整机的可靠性提高具有积极意义。开关设备的操动机构一般由电动机作为源动力，通过齿轮减速系统完成满足功率要求的操作输出。齿轮减速机构同时还附带切换电机电源的职能。但由于惯性原理，即使切断了电机的电源电机及齿轮减速系统都将继续运动一段时间。但开关设备对操动机构的输出角度要求严格，操动机构一般自带位置锁定装置，出于可靠性考虑这一装置通常为机械结构，将输出轴锁定在设计要求的位置上。在位置锁定装置起作用后，输出轴停止运动，而电机及齿轮减速系统由于惯性继续运动，由此产生不可避免的相对运动，所以必须要有一脱扣制动装置，切除齿轮减速系统与输出轴之间的联系。通常开关设备用电动操动机构普遍采用复杂的脱扣装置，如离合器等。这类装置结构复杂，零件较多，制动性能与多种因素相关，稳定性差。并且开关设备的操作循环为合分操作，属于双向往复运动，操动机构在启动初期输出转矩较大，若离合器限定力矩不稳定，出现异常降低，将造成工作期间脱扣，使操作机构发生拒动故障，严重威胁开关设备的安全运行。另外，在制动的过程中，离合器还会产生有害的振动，加大齿轮及轴承的磨损，这些磨损在机构操作的过程中反复积累，最终导致电动操动机构的机械故障。鉴于离合器的关键作用，以往的做法是用大量成本进行该装置的可靠性控制，但其自身零件多，装配复杂，分散性大的特点使得这样的做法难度很高，稍有不慎就会出现性能不稳定，动作不正常的情况，致使操动机构发生拒动故障危及开关设备的安全运行。
发明内容
本发明的目的是在电动操动机构的齿轮减速系统上增加活动齿脱扣制动装置，以克服以往电动操动机构的脱扣制动装置稳定性的不足以及磨损问题，提高操动机构的可靠性。
为了达到上述目的，本发明提供了一种电动操动机构的制动装置，其特征在于，包括主动齿轮轴和脱扣齿轮轴，主动齿轮轴上设有主动齿轮，脱扣齿轮轴上设有脱扣齿轮，其中，所述的脱扣齿轮包括脱扣齿轮本体，脱扣齿轮本体的边缘设有固定齿，脱扣齿轮本体上设有缺口，所述的缺口内设有两个活动齿，脱扣齿轮的固定齿和活动齿可与主动齿轮相啮合，所述的两个活动齿的根部通过活动齿轴销连接，活动齿连接弹簧的一端，弹簧的另一端连接脱扣齿轮本体，活动齿可绕齿轴销旋转并可在弹簧的作用下复位，所述的脱扣齿轮连接到位锁止结构。
优选地，所述的电动操动机构的制动装置还包括输出轴，输出轴上设有输出齿轮，输出齿轮与脱扣齿轮的固定齿相啮合。
更优选地，所述的主动齿轮轴连接电动机，所述的输出轴或脱扣齿轮轴连接开关设备。
优选地，所述的到位锁止结构包括齿轮制动块和机构制动块，齿轮制动块与脱扣齿轮连接，机构制动块与操动机构箱体连接，齿轮制动块由机构制动块限位。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明将脱扣制动装置与齿轮减速系统整合到一起，完全不需要附加离合器等装置进行脱扣，使操动机构传动系统结构更加紧凑，体积更小，同时杜绝了离合器等脱扣装置性能分散性带来的一系列问题，降低了操作机构的制造及质量控制成本。本发明结构简单，零部件加工方便，机构整体生产效率提高，机构操作过程平稳，振动小，稳定性提高，机械寿命延长，产品可靠性提高。
附图说明
图1为电动操动机构的制动装置结构示意图；
图2为电动操动机构的制动装置侧视图；
图3为操动机构停车时活动齿脱扣制动的受力分解图；
图4为操动机构启动时活动齿啮合的受力分解图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例
如图1所示，为电动操动机构的制动装置结构示意图，所述的电动操动机构的制动装置，包括主动齿轮轴1007和脱扣齿轮轴1005，主动齿轮轴1007上设有主动齿轮1006，脱扣齿轮轴1005上设有脱扣齿轮1004，其中，所述的脱扣齿轮1004包括脱扣齿轮本体，脱扣齿轮本体的边缘设有固定齿，脱扣齿轮本体上设有缺口，所述的缺口内设有两个活动齿1001，脱扣齿轮1004的固定齿和活动齿1001可与主动齿轮1006相啮合，所述的两个活动齿1001的根部通过活动齿轴销1002连接，活动齿1001连接弹簧1003的一端，弹簧1003的另一端连接脱扣齿轮本体，活动齿1001可绕齿轴销1002旋转并可在弹簧1003的作用下复位，所述的脱扣齿轮1004连接到位锁止结构。所述的电动操动机构的制动装置还包括输出轴1009，输出轴1009上设有输出齿轮1008，输出齿轮1008与脱扣齿轮1004的固定齿相啮合。所述的主动齿轮轴1007连接电动机，所述的输出轴1009或脱扣齿轮轴1005连接开关设备。
主动齿轮1006带动从动的脱扣齿轮1004和输出齿轮1008旋转。输出轴1009的旋转角度α由齿轮制动块1010与固定在操动机构箱体上的机构制动块1011的位置决定，可通过合理设计齿轮制动块1010的位置调整输出轴1009旋转的角度。输出齿轮1008齿轮的作用是增大操动机构的输出角度，当设计要求的输出轴角度低于脱扣齿轮1004的弧度时，可将脱扣齿轮轴1005作为输出轴，省去输出齿轮1008。高压开关设备的标准操作包括合闸、分闸正反两个方向的操作，所以本发明的电动操动机构的制动装置中包含两个活动齿1001，一个用于合闸操作，一个用于分闸操作。
如图2所示，所述的到位锁止结构包括齿轮制动块1010和机构制动块1011，齿轮制动块1010与脱扣齿轮1004连接，机构制动块1011与操动机构箱体连接，齿轮制动块1010由机构制动块1011限位。图中所示时刻为操动机构运动到位时的位置。此时，齿轮制动块1010与固定在操动机构箱体上的机构制动块1011接触，限制脱扣齿轮1004继续运动，实现到位锁止的功能。到位锁止机构包括但不限于图2中的结构，本发明还可扩展、应用多种其他机构实现锁止功能。
如图3所示，齿轮啮合点K上的正压力FK必然有一对分力FXX、FKY。操动机构停车时，按图3所示时刻，脱扣齿轮1004已运动到位，由位置锁止装置齿轮制动块与机构制动块锁定，不能继续旋转，从而抵消了分力FKY。主动齿轮1006受惯性作用继续运动，经过设计FKX方向与弹簧1003方向一致，FKX使弹簧压缩，活动齿则围绕活动齿轴销1002发生顺时针旋转。当活动齿1001旋转角度足够大时，主动齿轮1006的齿从活动齿1001上端越过，就实现了活动齿1001脱扣，脱扣齿轮1004锁定在预期位置不动而主动齿轮1006继续旋转，通过与活动齿的相互作用和传动系统摩擦力消耗传动系统与电机的惯性，最终停止运动，实现脱扣制动的目的。
如图4所示，操动机构启动时，主动齿轮1006对脱扣齿轮1004的活动齿1001的推力FKY远大于对弹簧1003的推力FKX，即使活动齿1001有顺时针旋转的趋势，但脱扣齿轮1004发生旋转，后续齿不断跟进与主动齿轮1006啮合，确保齿轮组的连续啮合，使操动机构不会因活动齿1001的旋转而损失转角，实现有效启动。

Claims (4)

1.一种电动操动机构的制动装置，其特征在于，包括主动齿轮轴(1007)和脱扣齿轮轴(1005)，主动齿轮轴(1007)上设有主动齿轮(1006)，脱扣齿轮轴(1005)上设有脱扣齿轮(1004)，其中，所述的脱扣齿轮(1004)包括脱扣齿轮本体，脱扣齿轮本体的边缘设有固定齿，脱扣齿轮本体上设有缺口，所述的缺口内设有两个活动齿(1001)，脱扣齿轮(1004)的固定齿和活动齿(1001)可与主动齿轮(1006)相啮合，所述的两个活动齿(1001)的根部通过活动齿轴销(1002)连接，活动齿(1001)连接弹簧(1003)的一端，弹簧(1003)的另一端连接脱扣齿轮本体，活动齿(1001)可绕齿轴销(1002)旋转并可在弹簧(1003)的作用下复位，所述的脱扣齿轮(1004)连接到位锁止结构。
2.如权利要求1所述的电动操动机构的制动装置，其特征在于，所述的电动操动机构的制动装置还包括输出轴(1009)，输出轴(1009)上设有输出齿轮(1008)，输出齿轮(1008)与脱扣齿轮(1004)的固定齿相啮合。
3.如权利要求2所述的电动操动机构的制动装置，其特征在于，所述的主动齿轮轴(1007)连接电动机，所述的输出轴(1009)或脱扣齿轮轴(1005)连接开关设备。
4.如权利要求1所述的电动操动机构的制动装置，其特征在于，所述的到位锁止结构包括齿轮制动块(1010)和机构制动块(1011)，齿轮制动块(1010)与脱扣齿轮(1004)连接，机构制动块(1011)与操动机构箱体连接，齿轮制动块(1010)由机构制动块(1011)限位。
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