CN105006386A - 自动离合的断路器电动操作机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动离合的断路器电动操作机构，包括电磁铁、滚珠、轨道和内齿轮，所述滚珠设置在所述轨道中，所述电磁铁的动铁芯从所述轨道的一端伸入并且顶住所述滚珠沿所述轨道运动至另一端，所述滚珠部分伸出所述轨道的另一端的端面，所述滚珠伸出所述轨道端面的部分阻止所述内齿轮转动，这种自动离合的断路器电动操作机构具有以下优点：1、采用永磁电机与行星轮系采用一体化设计，齿轮传动，结构紧凑，传动效率高；2、采用行星轮系作为变速元件，同时作为双向离合元件，结构更紧凑，成本较低；3、采用电磁铁作为执行元件控制行星轮系的运转状态，自动实现传动系的接合与分离，可同时满足断路器手动与电动操作的要求。

Description

自动离合的断路器电动操作机构

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，尤其涉及一种自动离合的断路器电动操作机构。

背景技术

公知的电动操作机构作为各类断路器远程及智能化控制的核心元件，不仅要实现可靠的电动操作，还要保证断路器的手动操作。电动操作时，电动操作机构运转到位，微动开关动作，切断电机电源。但是，由于电机的惯性，电动操作机构会继续运转会对断路器造成一定的冲击。手动操作时，由于手动操作与电动操作共用一个传动系统，因此，手动操作时，不仅要克服断路器机构上本身的阻力，还要克服电动操作机构中的电机的阻力(带动电机旋转)，手动操作力过大，使用不方便。目前，也有部分电动操作机构采用了离合技术，但其结构较繁杂，成本高、体积大，断路器的容积也比较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：由于现有的断路器电操机构的离合结构具有较繁杂，成本高、体积大，断路器的容积也比较低等问题，本发明提供了一种自动离合的断路器电动操作机构来解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动离合的断路器电动操作机构，包括电磁铁、滚珠、轨道、永磁电机、行星轮传动机构、齿轮传动机构和输出轴，所述齿轮传动机构连接在所述行星轮传动机构和输出轴之间，所述行星轮传动机构包括第一双联齿轮、第一中心轴、内齿轮、行星架、行星齿轮、第二齿轮，所述永磁电机的电机轴上同轴固定有第一齿轮，所述第一双联齿轮的大齿轮与所述第一齿轮啮合并且其小齿轮与所述行星齿轮啮合，所述行星齿轮与所述内齿轮啮合，所述行星齿轮与所述行星架上的行星轴同轴固定，所述第二齿轮与第一双联齿轮同轴并且均套设在所述第一中心轴上，所述第二齿轮的端部具有与其齿部同轴并且直径大于其齿部直径的连接部，所述行星轴具有延伸出所述行星齿轮的轴颈，所述连接部上对应轴颈开设有与所述轴颈直径相同的圆柱形通孔或凹槽，所述轴颈伸入到所述通孔或凹槽中令所述行星架与所述连接部固定，所述滚珠设置在所述轨道中，所述电磁铁的动铁芯从所述轨道的一端伸入并且顶住所述滚珠沿所述轨道运动至另一端，所述滚珠部分伸出所述轨道的另一端的端面，所述滚珠伸出所述轨道端面的部分阻止所述内齿轮转动。

作为优选，所述内齿轮的侧壁外圈上设置有至少一个凸台，所述滚珠伸出所述轨道端面的部分置于所述凸台的转动轨迹中。

作为优选，所述内齿轮上开设有至少一个止动槽或者止动孔，所述滚珠伸出所述轨道端面的部分置于所述止动槽或者止动孔中。

作为优选，所述凸台的数量为三个，所述三个凸台沿周向均匀设置在所述内齿轮的侧壁外圈上。

作为优选，所述内齿轮的侧壁上沿周向均匀开设有三个止动孔。

作为优选，所述轨道的延伸方向垂直于所述第一中心轴。

作为优选，所述轨道为直径略大于所述滚珠直径的圆柱形通道。

作为优选，所述齿轮传动机构包括第二中心轴、第二双联齿轮和第三齿轮，所述第二双联齿轮与所述第二中心轴同轴连接，所述第二双联齿轮的大齿轮与所述第二齿轮啮合，小齿轮与所述第三齿轮啮合，所述第三齿轮与所述输出轴同轴固定。

作为优选，还包括上壳体和下壳体，所述电磁铁、轨道、滚珠、第一齿轮、第一双联齿轮、第一中心轴、内齿轮、行星架、行星齿轮、第二齿轮、第二中心轴、第二双联齿轮和第三齿轮均设置在所述上壳体和下壳体之间，所述第一中心轴和第二中心轴均垂直于所述上壳体，所述第一中心轴的两端分别与所述上壳体和下壳体连接，所述第二中心轴的两端分别与所述上壳体和下壳体连接，所述永磁电机固定在所述下壳体的外表面上，所述永磁电机的输出轴穿过所述下壳体与所述第一齿轮同轴固定。

作为优选，所述输出轴的下端与所述下壳体旋转固定，所述输出轴的上端垂直于所述上壳体穿出。

本发明的有益效果是，这种自动离合的断路器电动操作机构具有以下优点：1、采用永磁电机与行星轮系采用一体化设计，齿轮传动，结构紧凑，传动效率高；2、采用行星轮系作为变速元件，同时作为双向离合元件，结构更紧凑，成本较低；3、采用电磁铁作为执行元件控制行星轮系的运转状态，自动实现传动系的接合与分离，可同时满足断路器手动与电动操作的要求；4、采用电磁铁作为执行元件控制行星轮系的运转状态，自动实现传动系的接合与分离，手动与电动操作自动切换，避免了电机惯性运转对断路器的冲击，提高了断路器的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明自动离合的断路器电动操作机构的最优实施例的立体图。

图2是本发明自动离合的断路器电动操作机构的部分剖视图。

图3是本发明自动离合的断路器电动操作机构的剖视图。

图中1、电磁铁，2、滚珠，3、永磁电机，4、第一齿轮，5、第一双联齿轮，6、第一中心轴，7、内齿轮，8、行星架，9、行星齿轮，10、第二齿轮，11、第二中心轴，12、第二双联齿轮，13、第三齿轮，14、输出轴，15、轨道，16、凸台，17、上壳体，18、下壳体。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1～3所示，本发明提供了一种自动离合的断路器电动操作机构，包括电磁铁1、滚珠2、轨道15、永磁电机3、行星轮传动机构、齿轮传动机构和输出轴14，齿轮传动机构连接在行星轮传动机构和输出轴14之间，行星轮传动机构包括第一双联齿轮5、第一中心轴6、内齿轮7、行星架8、行星齿轮9、第二齿轮10，永磁电机3的电机轴上同轴固定有第一齿轮4，第一双联齿轮5的大齿轮与第一齿轮4啮合并且其小齿轮与行星齿轮9啮合，行星齿轮9与内齿轮7啮合，行星齿轮9与行星架8上的行星轴同轴固定，第二齿轮10与第一双联齿轮5同轴并且均套设在第一中心轴6上，第二齿轮10的端部具有与其齿部同轴并且直径大于其齿部直径的连接部，行星轴具有延伸出行星齿轮9的轴颈，连接部上对应轴颈开设有与轴颈直径相同的圆柱形通孔或凹槽，轴颈伸入到通孔或凹槽中令行星架8与连接部固定，滚珠2设置在轨道15中，轨道15的延伸方向垂直于第一中心轴6，轨道15为直径略大于滚珠2直径的圆柱形通道，电磁铁1的动铁芯从轨道15的一端伸入并且顶住滚珠2沿轨道15运动至另一端，滚珠2部分伸出轨道15的另一端的端面，滚珠2伸出轨道15端面的部分阻止内齿轮7转动。内齿轮7的侧壁外圈上沿周向均匀设置有三个凸台16，滚珠2伸出轨道15端面的部分置于凸台16的转动轨迹中，从而达到阻值内齿轮7转动的目的；齿轮传动机构包括第二中心轴11、第二双联齿轮12和第三齿轮13，第二双联齿轮12与第二中心轴11同轴连接，第二双联齿轮12的大齿轮与第二齿轮10啮合，小齿轮与第三齿轮13啮合，第三齿轮13与输出轴14同轴固定；这种自动离合的断路器电动操作机构还包括上壳体17和下壳体18，电磁铁1、轨道15、滚珠2、第一齿轮4、第一双联齿轮5、第一中心轴6、内齿轮7、行星架8、行星齿轮9、第二齿轮10、第二中心轴11、第二双联齿轮12和第三齿轮13均设置在上壳体17和下壳体18之间，第一中心轴6和第二中心轴11均垂直于上壳体17，第一中心轴6的两端分别与上壳体17和下壳体18连接，第二中心轴11的两端分别与上壳体17和下壳体18连接，永磁电机3固定在下壳体18的外表面上，永磁电机3的输出轴14穿过下壳体18与第一齿轮4同轴固定，输出轴14的下端与下壳体18固定连接并且输出轴14相对于下壳体18可以绕其中轴自由转动，输出轴14的上端垂直于上壳体17穿出。

还可以将凸台16改成止动孔，内齿轮7的侧壁沿周向均匀开设有三个止动孔，滚珠2伸出轨道15端面的部分置于止动孔中，从而达到阻止内齿轮7转动的目的；另外，止动孔可以改成一定深度的止动槽。

电动操作时：可以双向运转的永磁电机3与电磁铁1同时得电，永磁电机3运转不限旋转方向，永磁电机3的输出轴上的第一齿轮4带动第一双联齿轮5运动，第一双联齿轮5带动行星齿轮9运动；同时，电磁铁1动作，动铁芯将滚珠2沿轨道15推动，滚珠2伸出轨道15端面的部分挡在内齿轮7侧壁上的一个凸台16的侧面上，内齿轮7不能转动，行星齿轮9绕第一中心轴6转动，行星架8也跟着转动，由于行星架8通过轴颈与第二齿轮10固定，因此第二齿轮10被带动，从而带动第二双联齿轮12转动，第二双联齿轮12带动第三齿轮13转动，输出轴14也开始转动，最终输出轴14带动断路器的操作机构，实现断路器的合闸与分闸。

断路器的合闸与分闸在到位时，控制回路切断永磁电机3与电磁铁1的电源，永磁电机3与电磁铁1失电，电磁铁1上动铁芯缩回，滚珠2在凸台16的作用力下被压回轨道15中，此时永磁电机3因惯性继续转动，永磁电机3输出轴上的第一齿轮4带动第一双联齿轮5运动，第一双联齿轮5带动行星齿轮9运动，行星齿轮9带动内齿轮7转动，第二齿轮10不转动，因此第二齿轮10之后的第二双联齿轮12、第三齿轮13和输出轴14均无动作，避免了由于永磁电机3的惯性运转对断路器的冲击。

手动操作时：手动操作断路器合闸与分闸时，操作机构带动输出轴14转动，输出轴14上的第三齿轮13带动第二双联齿轮12转动，第二双联齿轮12带动第二齿轮10转动，第二齿轮10转动带动行星齿轮9转动，行星齿轮9带动内齿轮7转动，永磁电机3与电磁铁1失电，滚珠2在轨道15中不会阻止内齿轮7转动，因而第二双联齿轮12不会转动，不会带动永磁电机3转动。减轻了手动操作的力矩，减低了手动操作的负担。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种自动离合的断路器电动操作机构，其特征在于：包括电磁铁、滚珠、轨道、永磁电机、行星轮传动机构、齿轮传动机构和输出轴，所述齿轮传动机构连接在所述行星轮传动机构和输出轴之间，所述行星轮传动机构包括第一双联齿轮、第一中心轴、内齿轮、行星架、行星齿轮、第二齿轮，所述永磁电机的电机轴上同轴固定有第一齿轮，所述第一双联齿轮的大齿轮与所述第一齿轮啮合并且其小齿轮与所述行星齿轮啮合，所述行星齿轮与所述内齿轮啮合，所述行星齿轮与所述行星架上的行星轴同轴固定，所述第二齿轮与第一双联齿轮同轴并且均套设在所述第一中心轴上，所述第二齿轮的端部具有与其齿部同轴并且直径大于其齿部直径的连接部，所述行星轴具有延伸出所述行星齿轮的轴颈，所述连接部上对应轴颈开设有与所述轴颈直径相同的圆柱形通孔或凹槽，所述轴颈伸入到所述通孔或凹槽中令所述行星架与所述连接部固定，所述滚珠设置在所述轨道中，所述电磁铁的动铁芯从所述轨道的一端伸入并且顶住所述滚珠沿所述轨道运动至另一端，所述滚珠部分伸出所述轨道的另一端的端面，所述滚珠伸出所述轨道端面的部分阻止所述内齿轮转动。

2.如权利要求1所述的自动离合的断路器电动操作机构，其特征在于：所述内齿轮的侧壁外圈上设置有至少一个凸台，所述滚珠伸出所述轨道端面的部分置于所述凸台的转动轨迹中。

3.如权利要求1所述的自动离合的断路器电动操作机构，其特征在于：所述内齿轮上开设有至少一个止动槽或者止动孔，所述滚珠伸出所述轨道端面的部分置于所述止动槽或者止动孔中。

4.如权利要求2所述的自动离合的断路器电动操作机构，其特征在于：所述凸台的数量为三个，所述三个凸台沿周向均匀设置在所述内齿轮的侧壁外圈上。

5.如权利要求3所述的自动离合的断路器电动操作机构，其特征在于：所述内齿轮的侧壁上沿周向均匀开设有三个止动孔。

6.如权利要求4或5所述的自动离合的断路器电动操作机构，其特征在于：所述轨道的延伸方向垂直于所述第一中心轴。

7.如权利要求6所述的自动离合的断路器电动操作机构，其特征在于：所述轨道为直径略大于所述滚珠直径的圆柱形通道。

8.如权利要求7所述的自动离合的断路器电动操作机构，其特征在于：所述齿轮传动机构包括第二中心轴、第二双联齿轮和第三齿轮，所述第二双联齿轮与所述第二中心轴同轴连接，所述第二双联齿轮的大齿轮与所述第二齿轮啮合，小齿轮与所述第三齿轮啮合，所述第三齿轮与所述输出轴同轴固定。

9.如权利要求8所述的自动离合的断路器电动操作机构，其特征在于：还包括上壳体和下壳体，所述电磁铁、轨道、滚珠、第一齿轮、第一双联齿轮、第一中心轴、内齿轮、行星架、行星齿轮、第二齿轮、第二中心轴、第二双联齿轮和第三齿轮均设置在所述上壳体和下壳体之间，所述第一中心轴和第二中心轴均垂直于所述上壳体，所述第一中心轴的两端分别与所述上壳体和下壳体连接，所述第二中心轴的两端分别与所述上壳体和下壳体连接，所述永磁电机固定在所述下壳体的外表面上，所述永磁电机的输出轴穿过所述下壳体与所述第一齿轮同轴固定。

10.如权利要求9所述的自动离合的断路器电动操作机构，其特征在于：所述输出轴的下端与所述下壳体旋转固定，所述输出轴的上端垂直于所述上壳体穿出。