CN105355479A - 柔性离合器及使用该离合器的断路器弹簧操动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高压开关技术领域，特别是涉及一种柔性离合器及使用该离合器的断路器弹簧操动机构，以解决现有技术中刚性挤压及扭转造成的对材料性能要求高的问题。为解决该技术问题，本发明将抱簧的一端固定在主动齿轮上，另一端套设在从动的摩擦轮毂上，当主动齿轮相对从动摩擦轮毂正向旋转时抱簧缩径收缩实现离合器主动部分与从动部分的接合。以弹簧作为传递力与转矩的媒介避免了刚性挤压，通过此种方式，降低了对材料性能的要求。同时本发明也减少了离合器中零部件数目，使得离合器拆装方便、缩短产品成套时间，大大减少了产品的研发试验周期及零部件成本。

Description

柔性离合器及使用该离合器的断路器弹簧操动机构

技术领域

本发明涉及高压开关技术领域，特别是涉及一种柔性离合器及使用该离合器的断路器弹簧操动机构。

背景技术

由于弹簧操动机构利用常规电机带动弹簧储能，再利用已储能的弹簧作为动力元件实现断路器的合闸动作，避免了使用大功率的直流电源，大大减小了合闸电流，提高了断路器分、合闸的安全性能，因而弹簧操动机构被广泛应用于中高压断路器中。

在弹簧合闸过程中，为了防止电机在被动情况下高速转动烧毁，在弹簧操动机构中通常都安装有离合器装置。离合器装置的主要功能是在弹簧操动机构储能过程中传递转速和扭矩，带动凸轮轴转动进行储能；在弹簧操动机构合闸过程中，将主、从动部分脱离，不再继续传递转速和扭矩，使电机不会在被动情况下高速转动而被烧毁。现有的弹簧操动机构中采用的离合器多为滚子离合器，在离合器接合运动状态下通过滚子在开口槽中的滑动方向实现主动部分与从动部分的离合。在主、从动部分接合状态下依靠紧夹在两者间的滚子为从动部分的运转提供足够的摩擦力，以保证从动部分可跟随主动部分而旋转。依靠滚子传递力及扭矩时对主动部分、从动部分及安装在两者间的滚子强度都有极高的要求，同时滚子与主、从动部分的配合有严格要求，这都会造成离合器产品加工制造难度大、加工成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性离合器，以解决现有技术中刚性挤压及扭转造成的对材料的性能要求高的问题；同时本发明的目的还在于提供一种使用该离合器的断路器弹簧操动机构。

为解决该技术问题，本发明柔性离合器采用以下技术方案：

一种柔性离合器，包括主动部分和从动部分，主动部分和从动部分之间设有抱簧，所述抱簧的一端与主动部分和从动部分中的一个固定连接，另一端与主动部分和从动部分中的另一个上所设的摩擦结构摩擦配合；抱簧与摩擦结构配合的一端有套在摩擦结构上的摩擦段，主动部分相对于从动部分正转时，摩擦结构可与抱簧相应端配合卷紧抱簧，主动部分相对于从动部分反转时，摩擦结构可与抱簧相应端配合放松抱簧。

所述摩擦结构为摩擦轮毂。

所述主动部分为齿轮，所述从动部分为固定在轴上的摩擦轮毂，抱簧一端固定在齿轮上，另一端固定在摩擦轮毂上。

本发明断路器弹簧操动机构采用以下技术方案：

一种断路器弹簧操动机构，包括操动机构本体与柔性离合器，柔性离合器包括主动部分和从动部分，主动部分和从动部分之间设有抱簧，所述抱簧的一端与主动部分和从动部分中的一个固定连接，另一端与主动部分和从动部分中的另一个上所设的摩擦结构摩擦配合，抱簧与摩擦结构配合的一端有套在摩擦结构上的摩擦段，主动部分相对于从动部分正转时，摩擦结构可与抱簧相应端配合卷紧抱簧，主动部分相对于从动部分反转时，摩擦结构可与抱簧相应端配合放松抱簧。

所述摩擦结构为摩擦轮毂。

所述主动部分为齿轮，所述从动部分为固定在轴上的摩擦轮毂，抱簧一端固定在齿轮上，另一端固定在摩擦轮毂上。

本发明的柔性离合器在主动部分和从动部分之间设有抱簧，抱簧的一端与主动部分和从动部分中的一个固定连接，另一端与主动部分和从动部分中的另一个上所设的摩擦结构摩擦配合，抱簧与摩擦结构配合的一端有套在摩擦结构上的摩擦段。以抱簧套设在具有摩擦结构的从动部分上、另一端固定在主动部分上为例分析本发明的有益效果：

抱簧的一端固连在主动部分上将主动部分与抱簧连接成为一个整体，另一端与具有摩擦结构的外圆周面相配合为从动部分提供初始预紧力。所以在主动部分作为驱动件开始转动的瞬间，主动部分的速度和扭矩会经抱簧传递至从动部分，从动部分会跟随主动部分而转动。此时，保证抱簧旋转的方向与其旋绕方向一致，根据抱簧的结构特点知：抱簧中径会缩小，抱簧与从动部分之间间隙会逐渐缩小将从动部分抱紧，将主动部分的力和扭矩传递到从动部分上，使得从动部分与主动部分成为运动状态一致的一个整体。

由于主、从动部分沿抱簧的轴向布置，所以当从动部分作为驱动件转动且旋转方向不变时，抱簧的旋转方向将与其旋绕方向相反。在从动部分刚开始转动时在抱簧的作用下主动部分会跟随从动部分而旋转，随着转动的进行，抱簧压紧在从动部分外圆周面上的端部受扭转扩径，抱簧的中径也会逐渐放大。这会造成抱簧与从动部分的外圆周面间隙增大，其端部不再压紧从动部分，与从动部分脱离的抱簧将不再继续将从动部分的速度及转矩传递至主动部分，主动部分将不再跟随从动部分而旋转。

抱簧一端固定在主动部分上，另一端与从动部分摩擦配合时效果与此类似。

现有技术通过将滚子压紧在主、从动部分之间实现从动部分的随动，主、从动部分会受到滚子传递的刚性挤压力及扭转力，因此对零部件强度要求很高。而本发明中离合器主动部分与从动部分的接合是通过沿弹簧旋绕方向旋转弹簧使得柔性弹簧中径的缩小实现的，以弹簧作为传递力与转矩的媒介避免了刚性挤压。通过此种方式，一是降低了对材料性能的要求，二是减少了离合器中零部件数目，使得离合器拆装方便、缩短了产品的成套时间，综上可知本发明大大减少了产品的研发试验周期及生产制造成本。

附图说明

图1为本发明断路器弹簧操动机构的一个实施例的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为本发明断路器弹簧操动机构中离合器与轴的连接示意图；

图4为图3中抱簧两端受力方向相同而放松的工作原理图；

图5为图3中抱簧两端受力方向相反而卷紧的工作原理图。

具体实施方式

断路器弹簧操动机构的实施例：

断路器弹簧操动机构的结构示意图如图1~5所示，断路器弹簧操动机构包括柔性离合器，柔性离合器包括挡圈1、球轴承3、抱簧4及摩擦轮毂5，柔性离合器通过齿轮2连接在轴6上。

柔性离合器工作原理如图3~5所示，当断路器弹簧操动机构处于储能状态时，储能电机得电逆时针转动，经过两级齿轮副带动齿轮2逆时针转动。齿轮2开始转动的瞬间，由于抱簧4的一端固连在齿轮2上将齿轮2与抱簧4连接成为一个整体，另一端压紧在摩擦轮毂5的外圆周面上为摩擦轮毂5提供初始预紧力，所以在齿轮2作为驱动件开始转动的瞬间，齿轮2的速度和扭矩会经抱簧4传递至摩擦轮毂5，所以摩擦轮毂5会跟随齿轮2而逆时针转动。此时抱簧4的转动方向与其旋绕方向一致，根据抱簧4的结构特点，抱簧4的中径将会缩小，使得抱簧4与摩擦轮毂5之间的间隙减小从而将摩擦轮毂5抱紧，将齿轮2的力和扭矩传递到摩擦轮毂5上，使得摩擦轮毂5与齿轮2形成运动状态一致的一个整体，实现摩擦轮毂5随齿轮2而运动的目的。

当断路器弹簧操动机构储能结束合闸锁扣装置打开时，轴6会被动逆时针旋转，此时固定在轴6上的摩擦轮毂5作为驱动件逆时针方向转动，由于主、从动部分沿抱簧的轴向布置，所以当摩擦轮毂5作为驱动件逆时针转动时，抱簧的旋转方向将与其旋绕方向相反。在摩擦轮毂5刚开始转动时端部压紧在摩擦轮毂5外圆周面导航的抱簧使得齿轮2会跟随摩擦轮毂5而旋转，随着转动的进行，抱簧4的中径会放大，压紧摩擦轮毂5外圆周面的端部也会受扭转不再压紧摩擦轮毂5的外圆周面。此时与摩擦轮毂5脱离的抱簧4将不再向齿轮2传递速度及转矩，齿轮2将与摩擦轮毂5脱离不再跟随摩擦轮毂而运转，避免了电机被动高速转动而被烧坏。

在其他实施例中，摩擦结构也可设置在齿轮上，抱簧的一端固定在轴上，另一端与齿轮上的带有摩擦结构摩擦连接。

柔性离合器的实施例：

柔性离合器的结构如图3~5所示，其结构与断路器弹簧操动机构实施例中的柔性离合器结构相同，不再赘述。

Claims (6)

1.一种柔性离合器，包括主动部分和从动部分，其特征在于：主动部分和从动部分之间设有抱簧，所述抱簧的一端与主动部分和从动部分中的一个固定连接，另一端与主动部分和从动部分中的另一个上所设的摩擦结构摩擦配合；抱簧与摩擦结构配合的一端有套在摩擦结构上的摩擦段，主动部分相对于从动部分正转时，摩擦结构可与抱簧相应端配合卷紧抱簧，主动部分相对于从动部分反转时，摩擦结构可与抱簧相应端配合放松抱簧。

2.根据权利要求1所述的柔性离合器，其特征在于：所述摩擦结构为摩擦轮毂。

3.根据权利要求1所述的柔性离合器，其特征在于：所述主动部分为齿轮，所述从动部分为固定在轴上的摩擦轮毂，抱簧一端固定在齿轮上，另一端固定在摩擦轮毂上。

4.一种断路器弹簧操动机构，包括操动机构本体与柔性离合器，柔性离合器包括主动部分和从动部分，其特征在于：主动部分和从动部分之间设有抱簧，所述抱簧的一端与主动部分和从动部分中的一个固定连接，另一端与主动部分和从动部分中的另一个上所设的摩擦结构摩擦配合，抱簧与摩擦结构配合的一端有套在摩擦结构上的摩擦段，主动部分相对于从动部分正转时，摩擦结构可与抱簧相应端配合卷紧抱簧，主动部分相对于从动部分反转时，摩擦结构可与抱簧相应端配合放松抱簧。

5.根据权利要求4所述的断路器弹簧操动机构，其特征在于：所述摩擦结构为摩擦轮毂。

6.根据权利要求4所述的断路器弹簧操动机构，其特征在于：所述主动部分为齿轮，所述从动部分为固定在轴上的摩擦轮毂，抱簧一端固定在齿轮上，另一端固定在摩擦轮毂上。