CN104681365B - 断路器及其合闸驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种断路器的合闸驱动装置，包括：手柄机构、传动机构和电机。手柄机构具有驱动件。电机通过传动机构驱动手柄机构合闸。传动机构与手柄机构之间留有操作空间，操作空间足够手柄机构进行手动分闸或合闸操作。本发明的合闸驱动装置以及使用该装置的断路器结构简单、制造成本低、体积小，适合于小型断路器使用。并且在提供自动合闸/分闸的同时还提供了手动的合闸/分闸功能。

Description

断路器及其合闸驱动装置

技术领域

本发明涉及断路器领域，更具体地说，涉及适用于小型断路器的合闸驱动装置。

背景技术

随着智能电网的发展，具有远程操作功能的小型断路器，比如预付费小型断路器的需求不断增大。预付费小型断路器要求能在用户付费用完后自动分闸，在用户续费后能自动合闸，通过远程控制的功能来实现智能电网的需求。

在现有的预付费小型断路器中，自动分闸功能主要由脱扣机构实现，自动合闸功能主要由电机和热敏原件来提供驱动力，再通过传动机构传动至手柄实现。以热敏原件作为驱动力的技术方案受外界环境温度影响大，且自动合闸时间间隔长，不能满足自动合闸的频率要求。

此外，在现有的预付费小型断路器中，在提供自动合闸/分闸功能的同时没有同时提供手动合闸和分闸的功能。这就造成在出现元器件损坏时，断路器无法工作的情况，给用户带来很大的不便。

发明内容

本发明旨在提出一种传动可靠且具备自动手动两种模式的合闸驱动装置，以及使用该合闸驱动模式的断路器。

根据本发明的一实施例，提出一种断路器的合闸驱动装置，包括：手柄机构、传动机构和电机。手柄机构具有驱动件。电机通过传动机构驱动手柄机构合闸。传动机构与手柄机构之间留有操作空间，操作空间足够手柄机构进行手动分闸或合闸操作。

根据本发明的一实施例，提出一种断路器的合闸驱动装置，包括：手柄机构、齿轮连杆机构和电机。手柄机构具有驱动件。电机通过齿轮连杆机构驱动手柄机构合闸。齿轮连杆机构与手柄机构之间留有操作空间，操作空间足够手柄机构进行手动分闸或合闸操作。

在一个实施例中，手柄机构能绕转轴转动，手柄机构包括位于转轴两侧的手柄和驱动件。齿轮连杆机构包括锥齿轮组和连杆，锥齿轮组包括上级锥齿轮和下级锥齿轮，下级锥齿轮的平面与手柄机构的转动平面平行，连杆的一端安装在下级锥齿轮的平面上，连杆的另一端朝向手柄机构的方向延伸。电机与上级锥齿轮相连。电机能驱动上级锥齿轮转动，带动下级锥齿轮转动，下级锥齿轮带动连杆移动。

在一个实施例中，手柄机构处于分闸位置，连杆处于初始位置，连杆与驱动件无相互作用。电机驱动锥齿轮组，带动连杆移动至动作位置，连杆推动驱动件移动，带动手柄机构转动至合闸位置。电机驱动锥齿轮组，带动连杆返回初始位置，连杆与驱动件分离，手柄机构停留在合闸位置。

在一个实施例中，连杆位于初始位置，手柄机构位于合闸位置或分闸位置，连杆均与驱动件无相互作用，手柄机构进行手动合闸或分闸操作。

在一个实施例中，齿轮连杆机构包括开关机构，连杆位于初始位置，开关机构处于第一状态，连杆离开初始位置，开关处于第二状态，第一状态和第二状态分别是闭合或者断开的其中之一。

在一个实施例中，开关机构包括安装在下级锥齿轮的平面上的固定触点、弹性触点和凸台，连杆位于初始位置，凸台与弹性触点分离，弹性触点依靠弹性与固定触点接触，开关机构闭合；连杆离开初始位置，凸台挤开弹性触点，弹性触点与固定触点分离，开关机构断开。

根据本发明的一实施例，提出一种断路器，包括基座、手柄机构和脱扣机构，还包括合闸驱动装置和控制装置。合闸驱动装置是如前述的合闸驱动装置。控制装置控制电机的开关，还控制脱扣机构的脱扣。控制装置控制断路器于自动模式，由电机带动手柄机构合闸，由脱扣机构脱扣进行分闸。控制装置控制断路器于手动模式，通过手柄机构手动操作进行合闸或者分闸。

在一个实施例中，手柄机构安装在基座上，基座上具有滑槽，手柄机构中的驱动件和齿轮连杆机构中的连杆延滑槽滑动。

在一个实施例中，控制装置根据电机起停信号控制电机的启动或者暂停，起停信号由前述的开关机构产生。

本发明的合闸驱动装置以及使用该装置的断路器结构简单、制造成本低、体积小，适合于小型断路器使用。并且在提供自动合闸/分闸的同时还提供了手动的合闸/分闸功能。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本发明的一实施例的断路器的立体图，其中使用了合闸驱动装置。

图2是图1所示的断路器的正面视图。

图3揭示了图1所示的断路器的工作原理，齿轮连杆机构将手柄机构由分闸位置推动到合闸位置。

图4揭示了图1所示的断路器的工作原理，齿轮连杆机构退回初始位置，手柄机构停留在合闸位置。

图5a、5b和5c揭示了合闸驱动装置中开关机构的结构以及工作原理。

具体实施方式

本发明旨在提出一种传动可靠且具备自动手动两种模式的合闸驱动装置，以及使用该合闸驱动模式的断路器。根据本发明的一实施例，提出一种断路器的合闸驱动装置，包括手柄机构、传动机构和电机。手柄机构具有驱动件。电机通过传动机构驱动手柄机构合闸。传动机构与手柄机构之间留有操作空间，操作空间足够手柄机构进行手动分闸或合闸操作。

在一个实施例中，传动机构是齿轮连杆机构。参考图1和图2所示，图1揭示了根据本发明的一实施例的断路器的立体图，其中使用了合闸驱动装置，且使用的传动机构是齿轮连杆机构。图2是图1所示的断路器的正面视图。如图所示，该断路器的合闸驱动装置包括手柄机构102、齿轮连杆机构和电机106。

手柄机构102具有驱动件121。在图示的实施例中，手柄机构102能绕转轴转动，手柄机构102包括位于转轴两侧的手柄122和驱动件121。

齿轮连杆机构包括锥齿轮组和连杆104。锥齿轮组包括上级锥齿轮105和下级锥齿轮103，下级锥齿轮103的平面与手柄机构102的转动平面平行。在图示的实施例中，下级锥齿轮103的平面以及手柄机构102的转动平面都是竖直平面，而上级锥齿轮105的平面为水平平面。上级锥齿轮105与电机连接，电机的转动方向为水平向转动，通过锥齿轮组，可以将电机的转动转换为竖直平面内的转动，即与手柄机构102的转动平面平行的转动。锥齿轮组的另一个作用是对转速进行调节，通过上级锥齿轮105和下级锥齿轮103齿数的比例关系，可以对电机的输出转速进行调节。连杆104的第一端401安装在下级锥齿轮103的平面上，连杆104的第二端402朝向手柄机构102的方向延伸。

电机106通过齿轮连杆机构驱动手柄机构102合闸。在一个实施例中，电机106可以自带减速器。电机106以竖直方向布置，电机106的输出轴与上级锥齿轮105相连。电机106驱动上级锥齿轮105转动，上级锥齿轮105通过啮合的齿带动下级锥齿轮103转动，同时将转动方向有水平转动转换为竖直转动。下级锥齿轮103带动连杆104移动。

参考图3和图4所示，图3和图4揭示了合闸驱动机构的工作原理。首先参考图3所示，揭示了齿轮连杆机构将手柄机构由分闸位置推动到合闸位置的过程。手柄机构102处于分闸位置，连杆104处于初始位置，或者说，锥齿轮组处于初始位置。连杆104与手柄机构的驱动件121无相互作用。此处，无相互作用是指连杆104与驱动件121之间无相互作用力，两者可以相互接触，也可以留有间隙。电机106驱动锥齿轮组，由下级锥齿轮103的转动带动连杆104转动。在图示的实施例中，下级锥齿轮103是顺时针转动，连杆104随下级锥齿轮的转动而移动。在图3所示的实施例中，连杆104的第二端402是在一滑槽中移动。当下级锥齿轮103顺时针转动时，连杆104的第二端402由滑槽的右侧向左侧滑动。手柄机构102处于分闸位置时，驱动件121也位于滑槽中的右侧，连杆104的第二端402沿滑槽自右向左滑动至动作位置，或者说锥齿轮组转动至动作位置，连杆的第二端402推动驱动件121移动至滑槽的左侧，带动手柄机构102转动至合闸位置。在图示的实施例中，滑槽被示为是弧形的滑槽，需要说明的是，首先滑槽的形状可以根据需要进行设定，不一定局限在弧形。另外，此处“滑槽”的含义为一个限制连杆的第二端的移动路径的机构。由于连杆的第二端处于自由运动状态，为了限制其移动路径，提供了滑槽，本领域的技术人员可以理解，任何具有上述功能的机构都应被包含在“滑槽”的含义中。继续参考图4所示，揭示了齿轮连杆机构退回初始位置，手柄机构停留在合闸位置的状态。在手柄机构102合闸后，电机106继续驱动锥齿轮组转动，下级齿轮组103继续顺时针旋转，带动连杆104返回初始位置，此时锥齿轮组也回到初始位置。连杆104的第二端402与驱动件121分离，手柄机构102停留在合闸位置。参考图4所示的状态，在完成自动合闸后，齿轮连杆机构与手柄机构之间留有操作空间，操作空间足够手柄机构进行手动分闸或合闸操作。在这种状态下，连杆位于初始位置，锥齿轮组也位于初始位置。手柄机构在合闸位置或分闸位置下连杆均与驱动件无相互作用，手柄机构进行手动合闸或分闸操作。

在该实施例中，在连杆推动手柄机构合闸后，电机继续以原有方向(顺时针方向)转动，使得连杆和锥齿轮组返回初始位置。在其他实施例中，也可以采用电机反转，带动锥齿轮组反向转动，使得连杆和锥齿轮组返回初始位置的方式。本领域的技术人员应当理解，本发明的范围应当涵盖所有使得连杆在推动手柄机构合闸后继续移动，以给手柄机构的手动操作留出足够空间的方式。

基于回到图示的实施例，在一次自动合闸操作的过程中，电机需要转动带动锥齿轮组转动，以使得锥齿轮组和连杆完成由初始位置至动作位置，再回到初始位置的循环，在锥齿轮组和连杆回到初始位置后，电机需要暂定，以等待下一次的合闸指令。

本发明还提供了一个开关机构，来实现上述对电机的操控要求。图5a、5b和5c揭示了合闸驱动装置中开关机构的结构以及工作原理。在图示的实施例中，齿轮连杆机构包括开关机构，连杆位于初始位置，开关机构处于第一状态，连杆离开初始位置，开关处于第二状态，第一状态和第二状态分别是闭合或者断开的其中之一。如图所示，在一个实施例中，开关机构包括安装在下级锥齿轮103的平面上的固定触点107、弹性触点108和凸台301。在一个实施例中，固定触点107是固定的导体，弹性触点108是导电的弹簧。在图中还示出了手柄机构102、手柄122、驱动件121、连杆104以及连杆的第一端401和第二端402。参考图5a所示，连杆104位于初始位置或者初始位置附近，凸台301与弹性触点108分离，弹性触点108依靠弹性使得一个引脚181与固定触点107接触，开关机构闭合。参考图5b所示，下级锥齿轮103旋转，带动连杆104离开初始位置，或者离开初始位置达到一定距离，凸台301挤开弹性触点108，弹性触点108的引脚181与固定触点107分离，开关机构断开。参考图5c所示，下级锥齿轮103继续旋转，带动连杆104再次回到初始位置或者初始位置附近，凸台301再次与弹性触点108分离，弹性触点108的引脚181依靠弹性重新与固定触点107接触，开关机构再次闭合。由此，在一次自动合闸过程中，开关机构会经历闭合、断开、闭合的状态循环，由此可以产生控制信号来控制电机的启动与暂停。需要说明的是，凸台301挤开弹性触点108可以设置在一定的范围内，即，当连杆和锥齿轮组离开初始位置达到一定范围后，凸台即会挤开弹性触点，当连杆和锥齿轮组再次回到初始位置达到一定范围后，凸台与弹性触点分离。还需要说明的是，在上述实施例中，开关机构经历的是闭合、断开、闭合的状态循环，也可以改变设置，称为断开、闭合、断开的状态循环，同样能够产生控制信号。如前所述，连杆位于初始位置，开关机构处于第一状态，连杆离开初始位置，开关处于第二状态，两种状态不同，分别为闭合和断开的其中之一。

回到图1和图2，本发明还提出一种断路器，包括基座101、手柄机构102和脱扣机构(图中未示出)，还包括合闸驱动装置和控制装置(图中未示出)。合闸驱动装置是如前述的合闸驱动装置，包括手柄机构102、齿轮连杆机构和电机106。齿轮连杆机构包括有上级锥齿轮105和下级锥齿轮103组成的锥齿轮组和连杆104。手柄机构102安装在基座101上，基座101上具有滑槽111，手柄机构102中的驱动件121和齿轮连杆机构中的连杆104的第二端402延滑槽111滑动。

控制装置控制电机的开关，还控制脱扣机构的脱扣。控制装置控制断路器于自动模式，由电机带动手柄机构合闸，合闸过程如上面所描述。其中，控制装置根据电机起停信号控制电机的启动或者暂停，起停信号由前述的开关机构产生。控制装置还控制脱扣机构脱扣进行分闸。需要说明的是，在自动模式下，由于手柄具有足够的活动空间，依旧可以通过手动操作手柄进行合闸或者分闸，也可以理解为，在自动模式下，即提供了自动合闸方式，也提供了手动合闸方式。控制装置控制断路器于手动模式，电机关闭，通过手柄机构手动操作进行合闸或者分闸。

本发明的合闸驱动装置以及使用该装置的断路器结构简单、制造成本低、体积小，适合于小型断路器使用。并且在提供自动合闸/分闸的同时还提供了手动的合闸/分闸功能。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (6)

1.一种断路器的合闸驱动装置，其特征在于，包括：手柄机构、齿轮连杆机构和电机；

手柄机构能绕转轴转动，手柄机构包括位于转轴两侧的手柄和驱动件；

齿轮连杆机构包括锥齿轮组和连杆，所述锥齿轮组包括上级锥齿轮和下级锥齿轮，下级锥齿轮的平面与手柄机构的转动平面平行，连杆的一端安装在下级锥齿轮的平面上，连杆的另一端朝向手柄机构的方向延伸；

电机通过齿轮连杆机构驱动手柄机构合闸，电机与上级锥齿轮相连，电机能驱动上级锥齿轮转动，带动下级锥齿轮转动，下级锥齿轮带动连杆移动；手柄机构处于分闸位置，连杆处于初始位置，连杆与驱动件无相互作用；电机驱动锥齿轮组，带动连杆移动至动作位置，连杆推动驱动件移动，带动手柄机构转动至合闸位置；电机驱动锥齿轮组，带动连杆返回初始位置，连杆与驱动件分离，手柄机构停留在合闸位置；

合闸后齿轮连杆机构返回初始位置，使得齿轮连杆机构与手柄机构之间留有操作空间，操作空间足够手柄机构进行手动分闸或合闸操作；

其中电机沿一个方向转动，齿轮连杆机构由初始位置运动到合闸位置，合闸后齿轮连杆机构返回初始位置。

2.如权利要求1所述的合闸驱动装置，其特征在于，连杆位于初始位置，手柄机构位于合闸位置或分闸位置，连杆均与驱动件无相互作用，手柄机构进行手动合闸或分闸操作。

3.如权利要求1所述的断路器的合闸驱动装置，其特征在于，所述齿轮连杆机构包括开关机构，连杆位于初始位置，开关机构处于第一状态，连杆离开初始位置，开关处于第二状态，第一状态和第二状态分别是闭合或者断开的其中之一。

4.如权利要求3所述的断路器的合闸驱动装置，其特征在于，所述开关机构包括安装在下级锥齿轮的平面上的固定触点、弹性触点和凸台，连杆位于初始位置，凸台与弹性触点分离，弹性触点依靠弹性与固定触点接触，开关机构闭合；连杆离开初始位置，凸台挤开弹性触点，弹性触点与固定触点分离，开关机构断开。

5.一种断路器，包括基座和脱扣机构，其特征在于，还包括合闸驱动装置和控制装置；

所述合闸驱动装置是如权利要求1-4中任一项所述的合闸驱动装置；

控制装置控制电机的开关，还控制脱扣机构的脱扣；控制装置控制断路器于自动模式，由电机带动手柄机构合闸，由脱扣机构脱扣进行分闸；或者，控制装置控制断路器于手动模式，电机关闭，通过手柄机构手动操作进行合闸或者分闸。

6.如权利要求5所述的断路器，其特征在于，所述手柄机构安装在基座上，基座上具有滑槽，手柄机构中的驱动件和齿轮连杆机构中的连杆沿滑槽滑动。