CN105118745A - 用于自动分合闸驱动机构的联动涡轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于自动分合闸驱动机构的联动涡轮，联动涡轮沿其转动中心轴线方向依次设有涡轮从动部、齿轮驱动部和凸轮联动部，且涡轮从动部、齿轮驱动部和凸轮联动部一体同心设置；涡轮从动部的整个外周壁上均设有与驱动涡轮适配的涡轮齿；凸轮联动部沿其外周依次设有复位槽、凹部、过渡部和凸部；齿轮驱动部的部分外周壁上设有多个驱动齿。本发明结构较为简化且集多种功能于一体。

Description

用于自动分合闸驱动机构的联动涡轮

技术领域

本发明小型断路器技术领域，具体涉及一种用于自动分合闸驱动机构的联动涡轮。

背景技术

根据我国供电网络智能化的需求，国家电网公司要求供电网络智能化。因此，需要供电网络的终端执行机构——小型断路器(或微型断路器)执行上端信号具备跳闸、合闸功能。因此小型断路器目前的发展趋势是除了具备传统的手动分合闸及过流过载自动脱扣功能外，还需要具有电动分合闸功能（俗称自动分合闸功能），以实现远程控制；尤其是结合智能电表，实现欠费自动跳闸断电，充费自动合闸送电的功能。

传统上的电动分合闸小型断路器，存在着结构较为复杂、易出故障和功能不全不能满足电力公司需求的缺陷，因此，对其结构进行不断改进以满足客户日益提升的要求，是本领域技术人员的工作重点和难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构较为简化且集多种功能于一体的用于自动分合闸驱动机构的联动涡轮。

实现本发明目的的技术方案是：一种用于自动分合闸驱动机构的联动涡轮，其特征在于：联动涡轮沿其转动中心轴线方向依次设有涡轮从动部、齿轮驱动部和凸轮联动部，且涡轮从动部、齿轮驱动部和凸轮联动部一体同心设置；涡轮从动部的整个外周壁上均设有与驱动涡轮适配的涡轮齿；凸轮联动部沿其外周依次设有复位槽、凹部、过渡部和凸部；齿轮驱动部的部分外周壁上设有多个驱动齿。

上述技术方案中，轮驱动部的外周壁和凸轮联动部中凸部邻接处的壁体上设有多个驱动齿。

上述技术方案中，所述多个驱动齿和凸轮联动部中的凸部，各自所在外周壁的位置、所夹中心角和所处弧长上基本相同。

上述技术方案中，所述凹部和凸部的外周边线是同心且半径不同的圆弧，且凸部外周边线的半径大于凹部外周边线的半径；所述过渡部的外周边线，其和凹部相连的一端呈直线状，其和凸部相连的一端呈弧线状。

上述技术方案中，复位槽朝着凹部外周边线的切线方向内凹。

上述技术方案中，联动涡轮上还设有随联动涡轮同步转动的感应磁铁。

附图说明

图1为本发明的一种正视图；

图2为图1所示联动涡轮的一种立体结构示意图；

图3为图1所示联动涡轮从另一角度观察时的一种立体结构示意图；

图4为采用图1所示联动涡轮制成的小型断路器的一种立体结构示意图；

图5为图4所示小型断路器中自动分合闸驱动机构的一种立体结构示意图；

图6为图5所示自动分合闸驱动机构的一种分解示意图；

图7为图4所示小型断路器在移除部分塑壳后的一种立体结构示意图；

图8为图7所示小型断路器从另一角度观察时的一种立体结构示意图；

图9为图8中A处的局部放大示意图；

图10为图5所示自动分合闸驱动机构在移除验电弹簧和进电弹簧后的一种爆炸图；

图11为图5所示自动分合闸驱动机构中脱扣联动件的一种正视图；

图12为图11所示脱扣联动件的一种立体结构示意图；

图13为图11所示脱扣联动件从另一角度观察时的一种立体结构示意图；

图14为图10所示自动分合闸驱动机构中电路板的一种正视图；

图15为图10所示自动分合闸驱动机构在有费正常使用状态时的一种结构示意图；

图16为图15所示自动分合闸驱动机构的一种立体结构示意图；

图17为图10所示自动分合闸驱动机构在欠费分闸状态时的一种结构示意图；

图18为图17所示自动分合闸驱动机构的一种立体结构示意图；

图19为图10所示自动分合闸驱动机构在充费合闸解锁瞬间状态时的一种结构示意图；

图20为图19所示自动分合闸驱动机构的一种立体结构示意图；

图21为图10所示自动分合闸驱动机构在充费合闸状态时的一种结构示意图；

图22为图20所示自动分合闸驱动机构的一种立体结构示意图。

具体实施方式

（实施例1）

图1至图3显示了本发明的一种具体实施方式。

本实施例是一种用于自动分合闸驱动机构的联动涡轮，联动涡轮沿其转动中心轴线方向依次设有涡轮从动部51、齿轮驱动部52和凸轮联动部53，且涡轮从动部、齿轮驱动部和凸轮联动部一体同心设置；涡轮从动部的整个外周壁上均设有与驱动涡轮适配的涡轮齿511；凸轮联动部沿其外周依次设有复位槽531、凹部532、过渡部533和凸部534；齿轮驱动部的部分外周壁上设有多个驱动齿521。

轮驱动部的外周壁和凸轮联动部中凸部邻接处的壁体上设有多个驱动齿521。

所述多个驱动齿521和凸轮联动部中的凸部534，各自所在外周壁的位置、所夹中心角和所处弧长上基本相同。

所述凹部532和凸部534的外周边线是同心且半径不同的圆弧，且凸部外周边线的半径大于凹部外周边线的半径；所述过渡部533的外周边线，其和凹部相连的一端呈直线状，其和凸部相连的一端呈弧线状。

复位槽531朝着凹部外周边线的切线方向内凹。

联动涡轮上还设有随联动涡轮同步转动的感应磁铁84。

本发明具有以下技术效果：结构较为简化且集多种功能于一体。

（应用例1）

图4至图22显示本发明的一种具体应用方式。

下面结合附图对本实施例进行详细描述。

见图4至图22所示，本实施例是采用上述实施例1制成的一种自动分合闸小型断路器，包括断路器本体2和自动分合闸驱动机构1；本实施例中，断路器本体包括两个断路器20（也叫小型断路器或微型断路器）。在具体实践中，根据具体需求，组合成断路器本体的小型断路器的数量可以在一个至四个中任意选择。

各断路器包括塑壳21、分合闸手柄22、动触头、静触头、操作机构25、进电接线端子26、出电接线端子27和灭弧机构28；各分合闸手柄的转动中心处设有主轴孔221；

断路器的操作机构包括分闸脱扣联动杆251和分闸脱扣联动槽252；塑壳壁体上设有联动孔211，两个断路器邻接时，其中一个断路器的分闸联动脱扣杆穿过相应联动孔后插设在另一个断路器中的分闸脱扣联动槽中；本实施例中，是距离自动分合闸驱动机构较远的一个断路器中的分闸联动脱扣杆，穿过相应联动孔后插设在距离自动分合闸驱动机构较近的一个断路器中的分闸脱扣联动槽中。

各分闸脱扣联动杆具有两个状态位置，第一是当断路器合闸后，其分闸脱扣联动杆处于准脱扣位；第二是当断路器分闸时，其分闸脱扣联动杆处于原始位；当断路器处于合闸状态时，若将分闸脱扣联动杆向原始位拨动，将会导致操作机构带动分合闸手柄进行分闸（俗称跳闸）动作；当断路器处于分闸状态时，若不扳动分合闸手柄，仅试图将分闸脱扣联动杆向准脱扣位拨动，并不能够实现合闸动作；若此时锁定分闸脱扣联动杆，即使外力将分合闸手柄扳动至合闸位置，操作机构也不能进行合闸动作，动静触头也不能闭合，且一旦撤去外力，分合闸手柄将自动回复至分闸位置，故在分闸状态下，通过锁定分闸脱扣联动杆，可使断路器不能实现合闸动作。这些结构和技术效果是本领域技术人员的公知技术，故不再在此对操作机构的结构进行详细描述。

当断路器的数量是两个以上时，通过拨动其中一个分闸脱扣联动杆，即可同步带动其他所有分闸脱扣联动杆，进行同步分闸动作。

自动分合闸驱动机构1包括壳体3、设有驱动涡轮41的驱动电机4、联动涡轮5、联动齿轮6、输出主轴7和脱扣联动件8；本实施例中的输出主轴的截面形状选用三角形；联动涡轮、联动齿轮和脱扣联动件各自转动设置在壳体中，且联动涡轮、联动齿轮和脱扣联动件各自的转动中心轴线互相平行，输出主轴和分闸脱扣联动杆的中轴线也和联动涡轮的转动中心轴线互相平行；输出主轴的一端插设固定在联动齿轮的中心处，另一端伸出壳体并插入各分合闸手柄的主轴孔中；本实施例中，因为自动分合闸驱动机构中的输出主轴的截面形状是三角形，故主轴孔的形状选用三角形；在具体实践中，输出主轴的截面形状的选取还可以是菱形、矩形或其它的多边形，相应的主轴孔的形状也随其变化即可；只要使得输出主轴能够插入主轴孔，并能同步带动各分合闸手柄转动，均是可行的。

与自动分合闸驱动机构邻接的一个断路器中的分闸联动脱扣杆，伸入自动分合闸驱动机构的壳体中；自动分合闸驱动机构可以通过拨动该分闸联动脱扣杆使得各断路器同步进行快速分闸动作；

联动涡轮沿其转动中心轴线方向从一端到另一端依次设有涡轮从动部51、齿轮驱动部52和凸轮联动部53，涡轮从动部、齿轮驱动部和凸轮联动部一体同心设置；涡轮从动部的整个外周壁上均设有与驱动涡轮适配的涡轮齿511；凸轮联动部沿其外周依次设有复位槽531、凹部532、过渡部533和凸部534；齿轮驱动部的外周壁和凸轮联动部中凸部邻接处的壁体上设有与联动齿轮适配的多个驱动齿521；本实施例中所述多个驱动齿521和凸轮联动部中的凸部534，各自所在外周壁的位置、所夹中心角和所处弧长上基本相同，这种结构可以保证凸部和联动齿基本上同时到达某角度处。

另外，本实施例中，所述凹部532和凸部534的外周边线是同心且半径不同的圆弧，且凸部外周边线的半径大于凹部外周边线的半径；所述过渡部533的外周边线，其和凹部相连的一端呈直线状，其和凸部相连的一端呈弧线状；所述复位槽531优选朝着凹部外周边线的切线方向内凹。在具体实践中，根据实际需求和各部件的尺寸，对上述结构关系进行适当的调整均是可行的，也在本发明所要求保护的范围内。

见图11至图13所示，脱扣联动件设有转动中心孔81、传动杆部82和拨杆部83；传动杆部设有用于抵接在联动涡轮中凸轮联动部外周壁上的传动接触面821，且该传动接触面上设有复位缺口822；脱扣联动件通过插设在其转动中心孔中的销轴转动设置在壳体中。

本实施例在置于电表箱中使用时，一般而言，由于电表箱中的导轨是沿水平线竖直设置；故断路器本体通过设有卡轨的底壁卡接固定在导轨上，其设有分合闸手柄的一侧面作为正面正对使用者，以便于搬动分合闸手柄；设有进电接线端子的一侧端作为顶端，设有出电接线端子的一侧端作为底端，另外两侧面分别作为左侧端和右侧端；按照此种置放状态，本实施例中的自动分合闸驱动机构中壳体的左侧壳壁上设有脱扣联动孔31、接电凹槽33和多个接电孔32。

与自动分合闸驱动机构邻接的一个断路器中的分闸脱扣联动杆251穿过脱扣联动孔31伸入至自动分合闸驱动机构的壳体中；壳体中还设有设有限位套36，该限位套用于套设在插入壳体中的分闸脱扣联动杆251上，联动脱扣件的拨杆部83可以通过拨动限位套36或分闸脱扣联动杆251实现快速脱扣分闸动作。本实施例是优选拨杆部83拨动分闸脱扣联动杆251实现快速脱扣分闸动作。另外，本实施例中的拨杆部83的末端还设有限位角831，限位角的外侧边线成钝角状，拨杆部83通过该限位角831拨动和锁定分闸脱扣联动杆251。

自动分合闸驱动机构的壳体中还设有具有中央控制电路的电路板9；联动涡轮上还设有安装孔535，一个感应磁铁84嵌置在该安装孔中；电路板上设有与该感应磁铁适配的两个感应开关91，感应磁铁在随着联动涡轮转动至预设位置时触发相应一个感应开关，从而给中央控制电路一个信号，中央控制电路可根据信号的变化判断联动涡轮的转动位置。壳体的正面设有用于启动或关掉中央控制电路的拨动开关34；壳体的上端设有信号接线端子35，中央控制电路和信号接线端子35相连。

本实施例的自动分合闸驱动机构还包括一个进电弹簧92和两个验电弹簧93；进电弹簧电连接电路板以及与自动分合闸驱动机构邻接的一个断路器中的进电接线端子，该进电弹簧用于从该断路器中接电，用于为电路板提供工作电源；各验电弹簧电连接电路板以及各断路器中的出电接线端子，各验电弹簧用于从各断路器中取电，供中央控制电路判断断路器处于合闸还是分闸状态，当验电弹簧带电时，可认为相应的断路器处于合闸状态，当验电弹簧不带电时，可认为相应的断路器处于分闸状态。在具体实践中，进电弹簧和验电弹簧的数量可根据电路控制的具体需要而定。

具体来说，见图14所示，本实施例中的电路板上设有多个接电触点94，所述各接电触点是设置在电路板上的焊点、焊孔或铜片，因为传统电路板上的焊孔的外周边缘涂覆有环形的导电层，可以作为一个接电触点使用，故本实施例优选电路板上的预设焊孔作为接电触点。

本实施例中的进电弹簧92，为了避开驱动电机、联动涡轮、联动齿轮和脱扣联动件的安装位置，采用了Z字形结构方式，中间部分是直线杆体923，一端是用于抵接在电路板上相应一个接电触点上的第一螺纹弹簧体921，另一端是用于抵接在与自动分合闸驱动机构邻接的一个断路器中的导电部件上的第二螺纹弹簧体922，该导电部件需和该断路器中的进电接线端子电连接。进电弹簧92的直线杆体923嵌置在接电凹槽33中，防止其阻碍自动分合闸驱动机构的壳体和邻接一个断路器的塑壳的并排安装。

本实施例中的验电弹簧93采用直线螺纹弹簧结构，其一端抵接在电路板上相应一个接电触点，另一端抵接在各断路器中的导电部件上，该导电部件需和该断路器中的出电接线端子电连接。

进一步的优选方案是在进电弹簧和验电弹簧的一端或两端上加设接电柱95；本实施例中，接电柱的中端部分是圆柱状，两端中心处各设有一个凸柱，一端的凸柱插入电路板上相应一个作为接电触点的焊孔，另一端伸入进电弹簧的第一螺纹弹簧体921中或者伸入验电弹簧中；这种方案也是可行的，且具有更好的导电和定位性能。

本实施例中，与自动分合闸驱动机构邻接的一个断路器的操作机构包括具有金属框架253的电磁脱扣机构254，该金属框架和该断路器中的进电接线端子电连接；进电弹簧的一端抵接在相应一个接电触点上，另一端依次穿过自动分合闸驱动机构的壳体以及该断路器的塑壳后抵接在该金属框架上；各断路器中的灭弧机构中设有灭弧室283、与进电接线端子电连接的上引弧片281以及与出电接线端子相连的下引弧片282；相应一个验电弹簧的一端抵接在相应一个接电触点上，另一端依次穿过自动分合闸驱动机构的壳体以及断路器的塑壳后抵接在相应一个下引弧片上。

进一步的优选方案是：各下引弧片上设有垂直于该引弧片且平行于电路板的平直的接电板部284，各验电弹簧的一端抵接在相应一个接电触点上，另一端抵接在一个接电板部上。

本实施例的工作过程如下：首先通过信号线连接信号接线端子35和外接智能电表，并将自动分合闸驱动机构壳体正面上的拨动开关34拨动至“开”的位置，使得中央控制电路正常工作。

见图15至图16所示，本实施例处于有费正常使用状态，各断路器均处于合闸状态，各断路器中的分闸脱扣联动杆251处于准脱扣位；此时脱扣联动件8的传动接触面821抵接在联动涡轮5中凸轮联动部53的过渡部533上，脱扣联动件8中拨杆部83的限位角831没有对分闸脱扣联动杆251施加推力，联动涡轮中齿轮驱动部52的驱动齿521此时没有接触到联动齿轮，联动齿轮实质上和联动涡轮处于离合状态，此时联动齿轮的正反转动均不会受到联动涡轮的阻碍，故在此种状态下，自动分合闸驱动机构不会阻碍断路器本体中分合闸手柄的转动，此时的分合闸手柄可以自由的进行分闸和合闸操作，也即可以自由进行手动分合闸操作。

见图17至图18所示，本实施例处于欠费分闸状态，各断路器均处于分闸状态；当用户欠费后，外接智能电表向电路板上的中央控制电路发出信号；驱动电机转动，通过驱动涡轮41带动联动涡轮转动；所述联动涡轮从图15所示位置沿顺时针方向转动，凸轮联动部中的凸部534也随之顺时针转动，由于凸部外周边线的半径大于过渡部533外周边线的半径，故凸部在代替凹部抵接在传动接触面上时，对脱扣联动件的传动杆部起推动作用，脱扣联动件绕其转动中心孔81顺时针转动；当联动涡轮转动至图17所示位置时，联动涡轮中齿轮驱动部52的驱动齿521仍没有接触到联动齿轮，此时脱扣联动件中拨杆部已拨动分闸脱扣联动杆，使其从准脱扣位跳动至原始位，使得各断路器从分闸状态瞬间转为跳闸状态，实现欠费快速跳闸动作；当分闸脱扣联动件移动至原始位后，脱扣联动件还通过其限位角把分闸脱扣联动杆锁定限位在原始位上；此时若是通过外力将分合闸手柄扳动至合闸位，一旦撤去外力，分合闸手柄将自动回复至分闸位，故不能实现合闸动作；此时若是关掉拨动开关，由于电动机断电不能动作，分闸脱扣联动杆仍处于锁定状态，用户仍不能进行手动合闸动作；故本实施例可以有效防止用户欠费后私自合闸送电。

见图19至图20所示，本实施例处于充费合闸解锁瞬间状态，各断路器仍处于分闸状态；由于此前锁定限位住分闸脱扣联动杆，要想合闸，必须要对分闸脱扣联动杆进行解锁动作：驱动电机转动，通过其涡轮带动联动涡轮转动，使得联动涡轮从图17所示位置转动至图19所示位置；在复位槽531和复位缺口的共同作用下，和复位槽531相邻的凸部的一角可以嵌入脱扣联动件的复位缺口中，从而使得脱扣联动件的传动接触面821可以抵接在凸轮联动部的凹部532的外周壁上；此时，拨杆部由于有了回转空间，不能够再继续锁定分闸脱扣联动杆，从而实现充费合闸解锁状态，保证断路器在合闸过程中不会出现脱扣现象，也即保证断路器在合闸过程中不会出现合不上闸的现象；另外，此时如果由于断路器自身的位置置放原因，例如和上面所述正常安装状态颠倒置放，导致该解锁瞬间时，脱扣联动件的传动接触面821未能抵接在凸轮联动部的凹部532的外周壁上，也是不影响解锁效果的，因为在下一步进行充费合闸动作时，分闸脱扣联动杆要从原始位移动至准脱扣位，分闸脱扣杆将推动脱扣联动件的限位角，使得脱扣联动件的传动接触面821抵接在凸轮联动部的凹部532的外周壁上。

见图21至图22所示，本实施例是充费合闸状态，各断路器均处于合闸状态；由于此前解除了对分闸脱扣联动杆的锁定，故联动涡轮从图19所示位置起，随着电动机启转带动联动涡轮的进一步转动，联动涡轮上的驱动齿和联动齿轮啮合，进而拨动联动齿轮转动，从而通过输出主轴带动各断路器中的分合闸手柄进行合闸动作；此后，驱动电机继续转动，带动联动涡轮转动至图15所示位置。

当需要对用户线路进行检修时，需要把断路器处于分闸状态，此时优选将拨动开关拨动至“关”位，这样的好处是关掉中央控制电路，失去控制驱动电机运转的能力，防止在检修过程中，因受到远程信号的控制使得断路器进行合闸动作，造成触电事故。

本发明具有以下技术效果：（1）本实施例能够实现远程信号控制合闸与分闸，且能判断出小型断路器是故障跳闸、欠费跳闸还是人工分闸等。当用户欠费时，可以远程控制分闸；当用户充费后，可以远程控制合闸。小型断路器远程控制分闸后属于锁死状态，不能通过人工扳动小型断路器手柄合闸，只能通过远程控制合闸；远程控制合闸状态时，可以通过人工扳动小型断路器手柄进行任意分闸、合闸。（2）当用户线路需要维修时，可以把拔动开关拔到关闭位置，关掉智能中央控制电路，失去远程控制驱动电机的能力。远程信号控制失去控制能力，无法对小型断路器进行控制，防止误合闸导致维修时维修人员被电击。（3）自动分合闸驱动机构在和小型断路器组装过程中，电气连接由于选用接电弹簧和验电弹簧进行电连接，优选加设接电柱，同传统的使用引线（聚氯乙稀电缆线）连接相比，由于引线（聚氯乙稀电缆线）连接需要用烙铁焊接，组装及拆卸过程复杂。本发明则利用弹簧的弹性，自身的一端或把接电柱压紧在电路板的接触触点上，另一端亦利用弹簧弹性，自身或把接电柱小型断路器的引弧片上，从而不需要烙铁焊接，轻松进行电气连接，其组装及拆卸过程快捷、方便。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于自动分合闸驱动机构的联动涡轮，其特征在于：联动涡轮沿其转动中心轴线方向依次设有涡轮从动部、齿轮驱动部和凸轮联动部，且涡轮从动部、齿轮驱动部和凸轮联动部一体同心设置；涡轮从动部的整个外周壁上均设有与驱动涡轮适配的涡轮齿；凸轮联动部沿其外周依次设有复位槽、凹部、过渡部和凸部；齿轮驱动部的部分外周壁上设有多个驱动齿。

2.根据权利要求1所述的用于自动分合闸驱动机构的联动涡轮，其特征在于：轮驱动部的外周壁和凸轮联动部中凸部邻接处的壁体上设有多个驱动齿。

3.根据权利要求1所述的用于自动分合闸驱动机构的联动涡轮，其特征在于：所述多个驱动齿和凸轮联动部中的凸部，各自所在外周壁的位置、所夹中心角和所处弧长上基本相同。

4.根据权利要求1所述的用于自动分合闸驱动机构的联动涡轮，其特征在于：所述凹部和凸部的外周边线是同心且半径不同的圆弧，且凸部外周边线的半径大于凹部外周边线的半径；所述过渡部的外周边线，其和凹部相连的一端呈直线状，其和凸部相连的一端呈弧线状。

5.根据权利要求4所述的用于自动分合闸驱动机构的联动涡轮，其特征在于：复位槽朝着凹部外周边线的切线方向内凹。

6.根据权利要求1所述的用于自动分合闸驱动机构的联动涡轮，其特征在于：联动涡轮上还设有随联动涡轮同步转动的感应磁铁。