CN105609383B - 分合闸操作控制装置和断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及断路器技术领域，公开一种分合闸操作控制装置，包括壳体、电机、驱动齿轮和手柄齿轮和手柄转盘及脱扣杆；驱动齿轮的端面上的压块与脱扣杆的一端能够配合，手柄转盘用于设置手柄内轴，手柄转盘的手柄连杆位于手柄齿轮的容纳槽内，电机在一个方向转动，手柄齿轮带动手柄转盘转动自动合闸，电机反向转动带动手柄齿轮回到初始位置，手柄转盘能够在容纳槽内自由转动以手动分合闸；电机进一步反向转动，压块能够驱动脱扣杆的一端，使脱扣联动轴带动断路器内部的脱扣联动结构脱扣以实现自动分闸并保持分闸状态，以能够实现自动分合闸且自动合闸后可手动分合闸、自动分闸后不能手动合闸等功能，并且结构简单、分合闸同步联动性好和分闸速度快。

Description

分合闸操作控制装置和断路器

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，具体地，涉及一种分合闸操作控制装置，以及一种具有这种分合闸操作控制装置的断路器。

背景技术

随着技术水平的发展，日常生活和生产的用电量越来越大，相应地，为了确保用电的安全性，具有自动分合闸功能的断路器产品在智能电网中越来越广泛地应用，例如自复位过欠压保护器和预付费重合闸断路器等，可以实现远距离控制断路器分合闸。

然而，在实际应用中，当自动重合闸通过其自身的操作手柄带动断路器手柄动作进行合闸或者分闸时，经常会出现断路器重合闸不同步的现象，这种现象尤其在多极断路器中较突出，这将会导致最后一极断路器不能正常合闸，电路不能接通，从而带来很大的电路故障或是安全隐患。

另外，在某些应用场合需要满足在分闸后不能人为手动合闸的需求，并且控制电机在得到控制指令后能够自动合闸，但是，这样的自动重合闸装置经常会出现分闸后人为手动合闸的情形，从而导致一些用户未付费用电。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种分合闸操作控制装置，以能够实现自动分合闸且自动合闸后可手动分合闸、自动分闸后不能手动合闸等功能，并且结构简单、分合闸同步联动性好和分闸速度快。

为此，本发明提供一种分合闸操作控制装置，该分合闸操作控制装置包括壳体、固定在壳体上的电机、可转动地设置在壳体上的驱动齿轮和手柄齿轮和手柄转盘以及脱扣杆，其中，电机通过驱动齿轮与手柄齿轮进行动力传递；驱动齿轮的端面上设置有压块，脱扣杆的一端能够与压块配合，另一端用于设置与断路器内部的脱扣联动结构连接的脱扣联动轴，手柄转盘用于设置与断路器的所有手柄相连的手柄内轴，手柄齿轮具有周向延伸的容纳槽，手柄转盘的手柄连杆位于容纳槽内，其中，电机根据控制指令在一个方向转动，在手柄齿轮带动手柄转盘转动以通过手柄内轴带动断路器的所有手柄自动合闸后，电机反向转动以带动手柄齿轮回到初始位置以使得手柄转盘能够在容纳槽内自由转动而能够手动分合闸；电机根据控制指令进一步反向转动时，压块能够驱动脱扣杆的一端，使得脱扣杆另一端的脱扣联动轴带动断路器内部的脱扣联动结构脱扣以实现自动分闸并保持分闸状态。

这样，由于驱动齿轮、手柄齿轮、手柄转盘和脱扣杆可转动地设置在壳体上，并且驱动齿轮上的压块在驱动齿轮转动时能够驱动脱扣杆的一端而带动脱扣杆转动，而手柄转盘的手柄连杆则位于手柄齿轮的容纳槽内，从而，例如，当断路器处在分闸状态时，电机可以根据控制指令在一个方向转动，例如正转，从而，手柄齿轮转动，手柄齿轮上的容纳槽的一个槽壁驱动手柄连杆，从而带动手柄转盘转动，并进一步通过手柄内轴带动断路器的所有手柄自动合闸，随后，电机反向转动以带动手柄齿轮回位到初始位置，此时，手柄转盘并不随手柄齿轮反向转动，从而使得手柄连杆在容纳槽内能够自由活动，使得手柄转盘相对于手柄齿轮能够在容纳槽的范围内自由转动，以实现自动合闸后的手动分合闸，此时，断路器处于合闸状态。

而当电机根据控制指令进一步反向转动时，手柄齿轮上的压块则驱动脱扣杆的一端以带动脱扣杆转动，此时，脱扣杆另一端上的脱扣联动轴将带动断路器内部的脱扣联动结构脱扣，使得断路器自动分闸，而电机在分闸后停止转动，此时，由于电机停止转动，驱动齿轮上的压块将压制脱扣杆的一端，以保持该分闸状态，此时，不能手动进行合闸。

这样，如上所述的，该分合闸操作控制装置能够实现自动分合闸且自动合闸后可手动分合闸、自动分闸后不能手动合闸等功能，并且通过手柄齿轮、手柄转盘和驱动齿轮的相互配合，使得该分合闸操作控制装置结构简单、分合闸同步联动性好和分闸速度快。

进一步地，所述分合闸操作控制装置还包括有检测合闸状态、初始状态和分闸状态的检测装置。

更进一步地，所述分合闸操作控制装置还包括有与电机电连接的控制线路板，其中，检测装置包括设置在手柄齿轮和手柄转盘上的磁铁和控制线路板上的霍尔传感器；或者，检测装置为微动开关。

更进一步地，电机为开环控制步进电机，控制线路板设置为向开环控制步进电机输出0伏或220伏的电平信号。

另外，所述脱扣杆包括柱体部，该柱体部通过穿过其中心孔和壳体的装配孔的支撑轴可转动地设置在壳体上，并且该柱体部外周面的一端伸出有与压块形状适配的拉杆部，该柱体部外周面的另一端伸出脱扣联动部，脱扣联动部可活动地容纳在壳体的限位槽内，脱扣联动部背向限位槽的部位上设置有脱扣联动轴。

另外，电机的输出轴形成为蜗杆；驱动齿轮包括同轴布置的蜗轮和直齿轮，或者驱动齿轮包括同轴布置的斜齿轮和直齿轮，其中，蜗轮或斜齿轮与蜗杆啮合，直齿轮和手柄齿轮啮合。

进一步地，直齿轮的直径小于蜗轮或斜齿轮的直径。

另外，容纳槽为绕手柄齿轮的安装孔布置的扇形开口；手柄转盘包括轴体和设置在轴体上的手柄连杆，手柄连杆和轴体的外周面具有间隔，轴体穿过安装孔，使得手柄连杆位于扇形开口内，并且安装孔的孔壁位于间隔内；轴体的端面上形成有多边形孔，该多边形孔装配有手柄内轴。

此外，本发明还提供一种断路器，该断路器包括断路器主体和以上任一所述的分合闸操作控制装置，其中，脱扣杆的另一端通过脱扣联动轴与断路器主体的脱扣联动结构连接；手柄转盘通过手柄内轴与断路器主体的所有手柄相连。

这样，如上所述的，该断路器能够准确快捷地实现自动分合闸且自动合闸后可手动分合闸、自动分闸后不能手动合闸等功能。

进一步地，该断路器为1P+N极微型断路器或3P+N极微型断路器。

本发明上述特征和优点以及其它特征和优点将结合附图在在下文的具体实施方式部分进行详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，仅用于具体说明解释本发明，但并不构成对本发明的限制，其中，

图1是本发明具体实施方式提供的分合闸操作控制装置的结构示意图；

图2是图1的局部示意图；

图3和4是图1中驱动齿轮的结构示意图；

图5是图1中手柄齿轮的结构示意图；

图6和7是图1中手柄转盘的结构示意图；

图8是图1中脱扣杆的结构示意图；

图9是图1中壳体的局部结构示意图；

图10和11是本发明的分合闸操作控制装置中控制线路板和手柄转盘上检测装置的结构示意图；

图12是本发明的断路器的结构示意图。

附图标记说明

1-壳体，2-电机，3-驱动齿轮，4-手柄齿轮，5-手柄转盘，6-脱扣杆，7-压块，8-脱扣联动轴，9-手柄内轴，10-容纳槽，11-手柄连杆，12-控制线路板，13-磁铁，14-霍尔传感器，15-柱体部，16-中心孔，17-装配孔，18-支撑轴，19-拉杆部，20-脱扣联动部，21-限位槽，22-蜗杆，23-蜗轮，24-直齿轮，25-斜齿轮，26-安装孔，27-扇形开口，28-轴体，29-间隔，30-多边形孔，31-断路器主体，32-分合闸操作控制装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所示，本发明的分合闸操作控制装置包括壳体1、电机2、驱动齿轮3和手柄齿轮4和手柄转盘5以及脱扣杆6，其中，电机2固定在壳体1上，驱动齿轮3和手柄齿轮4和手柄转盘5以及脱扣杆6可转动地设置在壳体1上，而电机2通过驱动齿轮3与手柄齿轮4进行动力传递；其中，驱动齿轮3的端面上设置有压块7，脱扣杆6的一端能够与压块7配合，另一端用于设置与断路器内部的脱扣联动结构连接的脱扣联动轴8(此时，该分合闸操作控制装置还并不包括该脱扣联动轴8)，手柄转盘5用于设置与断路器的所有手柄相连的手柄内轴9(相同地，此时，该分合闸操作控制装置还并不包括该手柄内轴9)，手柄齿轮4具有周向延伸的容纳槽10，手柄转盘5的手柄连杆11位于容纳槽10内，其中，电机2根据控制指令在一个方向转动，在手柄齿轮4带动手柄转盘5转动以通过手柄内轴9带动断路器的所有手柄自动合闸后，电机2反向转动以带动手柄齿轮4回到初始位置以使得手柄转盘5能够在容纳槽10内自由转动而能够手动分合闸；电机2根据控制指令进一步反向转动时，压块7能够驱动脱扣杆6的一端，使得脱扣杆6另一端的脱扣联动轴8带动断路器内部的脱扣联动结构脱扣以实现自动分闸并保持分闸状态。

这样，由于驱动齿轮3、手柄齿轮4、手柄转盘5和脱扣杆6可转动地设置在壳体1上，并且驱动齿轮3上的压块7在驱动齿轮3转动时能够驱动脱扣杆6的一端而带动脱扣杆6转动，而手柄转盘5的手柄连杆11则位于手柄齿轮4的容纳槽10内，从而，例如，当断路器处在分闸状态时，电机2可以根据控制指令在一个方向转动，例如正转，从而，手柄齿轮4转动，手柄齿轮4上的容纳槽10的一个槽壁驱动手柄连杆11，从而带动手柄转盘5转动，并进一步通过手柄内轴9带动断路器的所有手柄自动合闸，随后，电机2反向转动以带动手柄齿轮4回位到初始位置，此时，由于容纳槽10的另一个槽壁与手柄连杆11具有周向间隔，手柄转盘5并不随手柄齿轮4反向转动，从而使得手柄连杆11在容纳槽10内能够自由活动，使得手柄转盘5相对于手柄齿轮4能够在容纳槽10的范围内自由转动，以实现自动合闸后的手动分合闸，此时，断路器处于合闸状态。

而当电机2根据控制指令进一步反向转动时，手柄齿轮4上的压块7则驱动脱扣杆6的一端以带动脱扣杆6转动，此时，脱扣杆6另一端上的脱扣联动轴8将带动断路器内部的脱扣联动结构脱扣，使得断路器自动分闸，而电机2在分闸后停止转动，此时，由于电机2停止转动，驱动齿轮3上的压块7将压制脱扣杆6的一端，以保持该分闸状态，此时，不能手动进行合闸。

这样，如上所述的，该分合闸操作控制装置能够实现自动分合闸且自动合闸后可手动分合闸、自动分闸后不能手动合闸等功能，并且通过手柄齿轮、手柄转盘和驱动齿轮的相互配合，使得该分合闸操作控制装置结构简单、分合闸同步联动性好和分闸速度快。

例如，在预付费电表应用中，用户欠费后，电机2将带动驱动齿轮3转动，压块7驱动脱扣杆6的一端以自动分闸，此时，用户并不能手动合闸，可有效避免用户未付费而用电，而在交费后，手柄齿轮4的容纳槽10的一个槽壁将驱动手柄转盘5转动而自动合闸，并在自动合闸后，电机2带动驱动齿轮3回到初始位置，使得手柄转盘5能够自动转动进行手动分合闸。

进一步地，为了更准确地控制电机2进行分闸、合闸以及通过驱动齿轮3带动手柄齿轮4回到初始位置，优选地，所述分合闸操作控制装置还包括有检测合闸状态、初始状态和分闸状态的检测装置，这样，在重合闸后，检测装置将向电机2发送控制指令，以停止电机2的转动，从而准确地实现合闸，同理，对于分闸和手柄齿轮4回到初始位置，也是相同的原理，检测装置将通过控制指令停止电机2。

进一步地，如图5和10所示，在一种优选结构形式中，壳体1内设置有与电机2电连接的控制线路板12，其中，检测装置包括设置在手柄齿轮4和手柄转盘5上的磁铁13，和控制线路板12上的霍尔传感器14，这样，手柄齿轮4转动，当其上的磁铁13与控制线路板12上的合闸的霍尔传感器14感应时，控制线路板12将控制电机2停止。而在分闸时，手柄齿轮4上的磁铁13将和控制线路板12上的分闸的霍尔传感器14感应，从而在分闸后停止电机2。同理，在手柄齿轮4回到初始位置时，手柄齿轮4上的磁铁13将和控制线路板12上的初始位置的霍尔传感器14感应而停止电机2。

当然，可选择地，在另一种结构形式中，磁铁13可以形成手柄转盘5上，例如，在分闸时，手柄转盘5上的磁铁13将和控制线路板12上的分闸的霍尔传感器14感应，从而在分闸后停止电机2。

另外，上述的检测装置除了磁铁和霍尔传感器的形式外，检测装置还可以为微动开关，也就是，当手柄齿轮4或手柄转盘5转动到设定位置而触发设定位置的微动开关，并进一步停止电机2。

进一步地，电机2可以为开环控制步进电机，而控制线路板12设置为向开环控制步进电机输出0伏或220伏的电平信号，在输出220伏的电平信号时，电机2转动，而在输出0伏的电平信号时，电机2停止。

此外，脱扣杆6可以具有多种结构形式，其只要能够实现以上所述的功能即可，例如，在一种优选结构形式中，如图1、2和8所示，脱扣杆6包括柱体部15，该柱体部15通过穿过其中心孔16和壳体1的装配孔17(图9所示)的支撑轴18(图1和2所示)可转动地设置在壳体1上，并且该柱体部15外周面的一端伸出有与压块7形状适配的拉杆部19，该柱体部15外周面的另一端伸出脱扣联动部20，脱扣联动部20可活动地容纳在壳体1的限位槽21内，脱扣联动部20背向限位槽21的部位上设置有脱扣联动轴8，这样，压块7作用于拉杆部19时，脱扣杆6将绕支撑轴18转动，脱扣杆6另一端的脱扣联动轴8将及时准确地带动断路器脱扣而分闸。当然，当压块7与拉杆部19分离后，脱扣杆6也是可以复位的。

如图3和4所示，在电机2通过驱动齿轮3与手柄齿轮4进行动力传递的一种结构形式中，为了使结构更紧凑，占用空间小，优选地，电机2的输出轴形成为蜗杆22；而驱动齿轮3包括同轴布置的蜗轮23和直齿轮24，或者驱动齿轮3包括同轴布置的斜齿轮25和直齿轮24，而压块7形成在蜗轮23或斜齿轮25背向直齿轮24的轮端面上，其中，蜗轮23或斜齿轮25与蜗杆22啮合，直齿轮24和手柄齿轮4啮合，这样，通过该双层齿轮结构，以实现动力的可靠传递。

进一步地，直齿轮24的直径小于蜗轮23或斜齿轮25的直径，从而进一步减少占用的空间，降低微型断路器的体积。

另外，在手柄齿轮4和手柄转盘5的一种更优选配合结构中，如图5、6和7所示，容纳槽10为绕手柄齿轮4的安装孔26布置的扇形开口27，也就是，手柄齿轮4的一部分被切除掉以形成一缺口，即容纳槽10。而手柄转盘5包括轴体28和设置在轴体28上的手柄连杆11，手柄连杆11和轴体28的外周面具有间隔29，轴体28穿过安装孔26，使得手柄连杆11位于扇形开口27内，并且安装孔26的孔壁位于间隔29内；也就是，手柄齿轮4套装在手柄转盘5的轴体28上，从而两者形成紧密紧凑的装配，而轴体28的端面上形成有多边形孔30，该多边形孔30装配有手柄内轴9，例如三边形孔和三边形轴的配合。

当然，在其他结构中，也可以在手柄齿轮4的端面上形成有一弧形槽来作为该容纳槽10，而手柄连杆11则垂直于手柄齿轮4的端面以位于容纳槽10内。

此外，在以上的基础上，本发明还提供一种断路器，如图12所示，该断路器包括断路器主体31，和以上任意所述的分合闸操作控制装置32，其中，脱扣杆6的另一端通过脱扣联动轴8与断路器主体31内的脱扣联动结构连接；而手柄转盘5通过手柄内轴9与断路器主体31的所有手柄相连，以实现断路器所有手柄的同时分闸和合闸。

进一步地，该断路器为1P+N极微型断路器或3P+N极微型断路器。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，本领域技术人员可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。此外，本发明上述的各种不同的实施方式之间如果在技术上不存在矛盾或障碍，也是可以进行任意组合的，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种分合闸操作控制装置，其特征在于，包括壳体(1)、固定在壳体(1)上的电机(2)、可转动地设置在壳体(1)上的驱动齿轮(3)和手柄齿轮(4)和手柄转盘(5)以及脱扣杆(6)，其中，

电机(2)通过驱动齿轮(3)与手柄齿轮(4)进行动力传递；

驱动齿轮(3)的端面上设置有压块(7)，脱扣杆(6)的一端能够与压块(7)配合，另一端用于设置与断路器内部的脱扣联动结构连接的脱扣联动轴(8)，手柄转盘(5)用于设置与断路器的所有手柄相连的手柄内轴(9)，手柄齿轮(4)具有周向延伸的容纳槽(10)，手柄转盘(5)的手柄连杆(11)位于容纳槽(10)内，其中，

电机(2)根据控制指令在一个方向转动，在手柄齿轮(4)带动手柄转盘(5)转动以通过手柄内轴(9)带动断路器的所有手柄自动合闸后，电机(2)反向转动以带动手柄齿轮(4)回到初始位置以使得手柄转盘(5)能够在容纳槽(10)内自由转动而能够手动分合闸；

电机(2)根据控制指令进一步反向转动时，压块(7)能够驱动脱扣杆(6)的一端，使得脱扣杆(6)另一端的脱扣联动轴(8)带动断路器内部的脱扣联动结构脱扣以实现自动分闸并保持分闸状态。

2.根据权利要求1所述的分合闸操作控制装置，其特征在于，所述分合闸操作控制装置还包括有检测合闸状态、初始状态和分闸状态的检测装置。

3.根据权利要求2所述的分合闸操作控制装置，其特征在于，所述分合闸操作控制装置还包括有与电机(2)电连接的控制线路板(12)，其中，

检测装置包括设置在手柄齿轮(4)和手柄转盘(5)上的磁铁(13)和控制线路板(12)上的霍尔传感器(14)；或者，

检测装置为微动开关。

4.根据权利要求3所述的分合闸操作控制装置，其特征在于，电机(2)为开环控制步进电机，

控制线路板(12)设置为向开环控制步进电机输出0伏或220伏的电平信号。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的分合闸操作控制装置，其特征在于，所述脱扣杆(6)包括柱体部(15)，该柱体部(15)通过穿过其中心孔(16)和壳体(1)的装配孔(17)的支撑轴(18)可转动地设置在壳体(1)上，并且该柱体部(15)外周面的一端伸出有与压块(7)形状适配的拉杆部(19)，该柱体部(15)外周面的另一端伸出脱扣联动部(20)，脱扣联动部(20)可活动地容纳在壳体(1)的限位槽(21)内，脱扣联动部(20)背向限位槽(21)的部位上设置有脱扣联动轴(8)。

6.根据权利要求1所述的分合闸操作控制装置，其特征在于，电机(2)的输出轴形成为蜗杆(22)；

驱动齿轮(3)包括同轴布置的蜗轮(23)和直齿轮(24)，或者驱动齿轮(3)包括同轴布置的斜齿轮(25)和直齿轮(24)，其中，蜗轮(23)或斜齿轮(25)与蜗杆(22)啮合，直齿轮(24)和手柄齿轮(4)啮合。

7.根据权利要求6所述的分合闸操作控制装置，其特征在于，直齿轮(24)的直径小于蜗轮(23)或斜齿轮(25)的直径。

8.根据权利要求1或6或7所述的分合闸操作控制装置，其特征在于，容纳槽(10)为绕手柄齿轮(4)的安装孔(26)布置的扇形开口(27)；

手柄转盘(5)包括轴体(28)和设置在轴体(28)上的手柄连杆(11)，手柄连杆(11)和轴体(28)的外周面具有间隔(29)，

轴体(28)穿过安装孔(26)，使得手柄连杆(11)位于扇形开口(27)内，并且安装孔(26)的孔壁位于间隔(29)内；

轴体(28)的端面上形成有多边形孔(30)，该多边形孔(30)装配有手柄内轴(9)。

9.一种断路器，包括断路器主体(31)，其特征在于，所述断路器还包括根据权利要求1-8中任意一项所述的分合闸操作控制装置(32)，其中，

脱扣杆(6)的另一端通过脱扣联动轴(8)与断路器主体(31)的脱扣联动结构连接；

手柄转盘(5)通过手柄内轴(9)与断路器主体(31)的所有手柄相连。

10.根据权利要求9所述的断路器，其特征在于，该断路器为1P+N极微型断路器或3P+N极微型断路器。