CN105938784B - 断路器分合闸用自动操作机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种断路器用电动操作机构，具体说是断路器分合闸用自动操作机构。它包括壳体，该壳体内有控制器、电机和第一扇形齿轮。第一扇形齿轮与壳体间呈转动状配合，第一扇形齿轮通过齿轮减速机构与电机相连，第一扇形齿轮上有用于和断路器的分合闸开关相连的连接机构。电机通过导线与控制器相连。其特点是壳体内有第一拨杆和用于感应其位置的上位置感应器和下位置感应器。所述第一拨杆与齿轮减速机构呈联动配合，第一拨杆通过联动机构连接有用于和断路器的脱扣装置相连的销轴。所述上位置感应器和下位置感应器均通过导线与控制器相连。该自动操作机构的使用寿命较长，结构简单。

Description

断路器分合闸用自动操作机构

技术领域

本发明涉及一种断路器用电动操作机构，具体说是断路器分合闸用自动操作机构。

背景技术

中国实用新型专利ZL2014204467418公开了一种带瞬时脱扣装置的断路器电动操作机构。它主要包括壳体，壳体内有电机、控制器、扇形齿轮、活动块和电磁线圈。所述电机通过齿轮减速机构与扇形齿轮相连，扇形齿轮连接驱动手柄。所述电磁线圈用于驱动活动块转动，活动块上有连杆，电机和电磁线圈均通过导线与控制器相连。使用时，将驱动手柄与断路器的分合闸开关相连，将连杆与断路器脱扣装置相连。合闸时，控制器控制电机通过齿轮减速机构带动扇形齿轮转动，使得驱动手柄带动分合闸开关进行合闸。正常分闸时，控制器控制电机反转，齿轮减速机构带动扇形齿轮反转、使驱动手柄带动断路器的分合闸开关回复到分闸的位置。需要快速分闸时，控制器控制电磁线圈通电，电磁线圈内的动铁芯向外伸出，推动活动块带动连杆，使得断路器脱扣装置脱开，完成快速分闸。这种操作机构在正常状态下工作时，电机的输出轴、齿轮减速机构中的齿轮都需要切换旋转方向，即电机的输出轴和齿轮均为双向转动，每次切换旋转方向时电机负荷较大、齿轮磨损较为严重，操作机构易损坏，使用寿命变短。同时，该操作机构需另外借助电磁线圈的驱动来实现快速分闸，需要的驱动装置较多，使得整个机构的结构较复杂。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种断路器分合闸用自动操作机构，该自动操作机构的使用寿命较长，结构简单。

为解决上述问题，提供以下技术方案：

本发明的断路器分合闸用自动操作机构包括壳体，该壳体内有控制器、电机和第一扇形齿轮。所述第一扇形齿轮与壳体间呈转动状配合，第一扇形齿轮通过齿轮减速机构与电机相连，第一扇形齿轮上有用于和断路器的分合闸开关相连的连接机构。所述电机通过导线与控制器相连。其特点是所述壳体内有第一拨杆和用于感应其位置的上位置感应器和下位置感应器。所述第一拨杆与齿轮减速机构呈联动配合，第一拨杆通过联动机构连接有用于和断路器的脱扣装置相连的销轴。所述上位置感应器和下位置感应器均通过导线与控制器相连，当控制器控制电机转动，使第一拨杆随齿轮减速机构运动到下位置感应器所在的位置时，第一扇形齿轮对应断路器分合闸开关的合闸位置，当控制器控制电机转动，使第一拨杆随齿轮减速机构运动到上位置感应器所在的位置时，销轴对应断路器脱扣装置的脱扣位置。

其中，所述齿轮减速机构包括蜗杆、减速蜗轮和减速齿轮，减速蜗轮和减速齿轮均与壳体间呈转动状配合。所述蜗杆固定在电机的输出轴上，所述减速蜗轮由大蜗轮和小齿轮同心一体连接而成，所述减速齿轮由大齿轮和第二扇形齿轮同心一体连接而成，所述蜗杆与大蜗轮啮合在一起，小齿轮和大齿轮啮合在一起；第二扇形齿轮与第一扇形齿轮在同一平面内，且第二扇形齿轮的轴心到第一扇形齿轮的轴心的距离小于这两个扇形齿轮的齿顶圆半径之和、大于这两个扇形齿轮的齿底圆半径之和，从而使得第二扇形齿轮与第一扇形齿轮在对应断路器的分闸向合闸操作的过程中呈啮合状态、在完成合闸操作后呈分离状态。所述上位置感应器的中心到减速齿轮轴心的连线与下位置感应器的中心到减速齿轮轴心的连线间的夹角小于180°。所述第一拨杆的一端与减速齿轮的中心呈固定连接，所述第一拨杆的另一端从上位置感应器的位置沿大弧度圆弧转动到下位置感应器的位置的过程中，第二扇形齿轮与第一扇形齿轮啮合，第二扇形齿轮带动第一扇形齿轮向对应断路器分合闸开关的合闸位置转动，直至第一扇形齿轮转动到对应断路器分合闸开关的合闸位置后第二扇形齿轮与第一扇形齿轮分离。第一拨杆远离减速齿轮的一端从下位置感应器的位置沿小弧度圆弧转动到上位置感应器的位置过程中，第二扇形齿轮与第一扇形齿轮始终处于分离状态，第一拨杆通过联动机构带动销轴，使销轴移动到对应断路器脱扣装置的脱扣位置。

所述上位置感应器的中心到减速齿轮轴心的连线与下位置感应器的中心到减速齿轮轴心的连线的夹角小于90°。

所述联动机构包括第二拨杆和第三拨杆，所述第一拨杆、第二拨杆和第三拨杆均在同一平面内，且第二拨杆位于第一拨杆的一侧，第三拨杆位于第二拨杆远离第一拨杆的那一侧。所述第二拨杆和第三拨杆均为7字形，第二拨杆和第三拨杆的中部均铰接在壳体内，且第二拨杆的开口朝上，第三拨杆的开口朝下，所述销轴位于第三拨杆远离第二拨杆的那一端上。第一拨杆从下位置感应器的位置沿小弧度圆弧转动到上位置感应器的位置的过程中，第一拨杆的一端向上拨动第二拨杆的一端、第二拨杆的另一端向下拨动第三拨杆的一端，使第三拨杆的另一端向上运动，从而带动销轴移动到对应断路器脱扣装置的脱扣位置。

对上述方案的进一步改进方案是所述上位置感应器与下位置感应器间的小弧度圆弧上有中位置感应器，中位置感应器通过导线与控制器相连，当第一拨杆从下位置感应器的位置沿小弧度圆弧转动到中位置感应器的位置时，销轴对应断路器脱扣装置的脱扣位置，此时，第一拨杆邻近第二拨杆的一端与第二拨杆相抵，第二拨杆邻近第三拨杆的一端与第三拨杆相抵，使得销轴处于锁死状态。当第一拨杆从中位置感应器的位置沿小弧度圆弧转动到上位置感应器时，销轴对应断路器脱扣装置的脱扣位置，第一拨杆邻近第二拨杆的一端与第二拨杆分离，使得销轴处于自由状态。这样改进的优点利用中位置感应器可实现禁止手动合闸的功能。

上述方案中，所述连接机构为连接轴，该连接轴的横截面为六边形，所述第一扇形齿轮的一侧有中心孔，该中心孔内侧壁的断面呈六边形，所述连接轴的一端位于中心孔内，且两者大小相适配。

采取以上方案，具有以下优点：

由于本发明的断路器分合闸用自动操作机构的壳体内有第一拨杆和用于感应其位置的上位置感应器和下位置感应器，第一拨杆与齿轮减速机构呈联动配合，第一拨杆通过联动机构连接有用于和断路器的脱扣装置相连的销轴，上位置感应器和下位置感应器均通过导线与控制器相连。使用时，将连接机构与断路器的分合闸开关相连，将销轴与断路器的脱扣装置相连。需要合闸时，控制器控制电机转动，使得第一拨杆随齿轮减速机构转动到下位置感应器的位置，从而通过第一扇形齿轮带动连接机构转动断路器的分合闸开关，使得断路器合闸。需要分闸时，控制器控制电机继续向同向转动，使得第一拨杆随齿轮减速机构转动到上位置感应器的位置，第一拨杆通过联动机构带动销轴拨动断路器的脱扣装置，使得断路器分闸，同时断路器的分合闸开关带动本操作机构的连接机构及第一扇形齿轮，使它们恢复到分闸的位置。该操作机构内的电机在工作时，始终向同一方向转动，避免了因切换转动方向而产生的电机大负荷冲击，以及齿轮减速机构中齿轮的严重磨损，使得该操作机构不易损坏，使用寿命较长。同时，该操作机构利用电机驱动销轴，使得销轴拨动断路器的脱扣装置实现快速分闸，避免了另外安装其它驱动装置，从而使得整个操作机构的结构得到简化。

附图说明

图1为本发明的断路器分合闸用自动操作机构的结构示意图（壳体的盖板去除，大蜗轮局部剖视）；

图2为本发明的断路器分合闸用自动操作机构在第一扇形齿轮与第二扇形齿轮在啮合状态下的结构示意图；

图3为本发明的断路器分合闸用自动操作机构在分闸可手动合闸状态下的结构示意图；

图4为本发明的断路器分合闸用自动操作机构在分闸禁止手动合闸状态下的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明的断路器分合闸用自动操作机构包括壳体1，该壳体1内设置有控制器15、电机16和第一扇形齿轮7。所述第一扇形齿轮7与壳体1间呈转动状配合，第一扇形齿轮7通过齿轮减速机构与电机16相连，第一扇形齿轮7上有用于和断路器的分合闸开关相连的连接机构。所述电机16通过导线与控制器15相连。所述壳体1内有第一拨杆18和用于感应其位置的上位置感应器9和下位置感应器17。所述第一拨杆18与齿轮减速机构呈联动配合，第一拨杆18通过联动机构连接有用于和断路器的脱扣装置相连的销轴13。所述上位置感应器9和下位置感应器17均通过导线与控制器15相连。

所述齿轮减速机构包括蜗杆2、减速蜗轮和减速齿轮，减速蜗轮和减速齿轮均与壳体1间呈转动状配合。所述蜗杆2固定在电机16的输出轴上，所述减速蜗轮由大蜗轮3和小齿轮4同心一体连接而成，所述减速齿轮由大齿轮5和第二扇形齿轮6同心一体连接而成，所述蜗杆2与大蜗轮3啮合在一起，小齿轮4和大齿轮5啮合在一起；第二扇形齿轮6与第一扇形齿轮7在同一平面内，且第二扇形齿轮6的轴心到第一扇形齿轮7的轴心的距离小于这两个扇形齿轮的齿顶圆半径之和、大于这两个扇形齿轮的齿底圆半径之和，从而使得第二扇形齿轮6与第一扇形齿轮7在对应断路器的分闸向合闸操作的过程中呈啮合状态、在完成合闸操作后呈分离状态。所述上位置感应器9的中心到减速齿轮轴心的连线与下位置感应器17的中心到减速齿轮轴心的连线间的夹角小于180°。本实施例中，上位置感应器9的中心到减速齿轮轴心的连线与下位置感应器17的中心到减速齿轮轴心的连线的夹角小于90°。所述第一拨杆18的一端与减速齿轮的中心呈固定连接，所述第一拨杆18的另一端从上位置感应器9的位置沿大弧度圆弧转动到下位置感应器17的位置的过程中，第二扇形齿轮6与第一扇形齿轮7啮合，第二扇形齿轮6带动第一扇形齿轮7向对应断路器分合闸开关的合闸位置转动，直至第一扇形齿轮7转动到对应断路器分合闸开关的合闸位置后第二扇形齿轮6与第一扇形齿轮7分离。第一拨杆18远离减速齿轮的一端从下位置感应器17的位置沿小弧度圆弧转动到上位置感应器9的位置过程中，第二扇形齿轮6与第一扇形齿轮7始终处于分离状态，第一拨杆18通过联动机构带动销轴13，使销轴13移动到对应断路器脱扣装置的脱扣位置。

所述联动机构包括第二拨杆11和第三拨杆12，所述第一拨杆18、第二拨杆11和第三拨杆12均在同一平面内，且第二拨杆11位于第一拨杆18的一侧，第三拨杆12位于第二拨杆11远离第一拨杆18的那一侧。所述第二拨杆11和第三拨杆12均为7字形，第二拨杆11和第三拨杆12的中部均铰接在壳体1内，且第二拨杆11的开口朝上，第三拨杆12的开口朝下，所述销轴13位于第三拨杆12远离第二拨杆11的那一端上。第一拨杆18从下位置感应器17的位置沿小弧度圆弧转动到上位置感应器9的位置的过程中，第一拨杆18的一端向上拨动第二拨杆11的一端、第二拨杆11的另一端向下拨动第三拨杆12的一端，使第三拨杆12的另一端向上运动，从而带动销轴13移动到对应断路器脱扣装置的脱扣位置。

所述上位置感应器9与下位置感应器17间的小弧度圆弧上有中位置感应器10，中位置感应器10通过导线与控制器15相连，当第一拨杆18从下位置感应器17的位置沿小弧度圆弧转动到中位置感应器10的位置时，销轴13对应断路器脱扣装置的脱扣位置，此时，第一拨杆18邻近第二拨杆11的一端与第二拨杆11相抵，第二拨杆11邻近第三拨杆12的一端与第三拨杆12相抵，使得销轴13处于锁死状态。当第一拨杆18从中位置感应器10的位置沿小弧度圆弧转动到上位置感应器9时，销轴13对应断路器脱扣装置的脱扣位置，第一拨杆18邻近第二拨杆11的一端与第二拨杆11分离，使得销轴13处于自由状态。这样改进的优点利用中位置感应器10可实现禁止手动合闸的功能。

所述连接机构为连接轴8，该连接轴8的横截面为六边形，所述第一扇形齿轮7的一侧有中心孔，该中心孔内侧壁的断面呈六边形，所述连接轴8的一端位于中心孔内，且两者大小相适配。

本实施例中，所述电机16、上位置感应器9、中位置感应器10和下位置感应器17与控制器15间的导线均集成在一电路板14中，该电路板14与控制器15相连。

使用时，将连接轴8与断路器的分合闸开关相连，将销轴13与断路器的脱扣装置相连。

需要合闸时，控制器15控制电机16启动。使得第一拨杆18随减速齿轮沿大弧度圆弧向下位置感应器17所在的位置转动，在此过程中，第二扇形齿轮6与第一扇形齿轮7啮合，使得第二扇形齿轮6通过第一扇形齿轮7和连接轴8带动断路器的分合闸开关向合闸的位置移动，如图2所示。当第一拨杆18转动到下位置感应器17所在的位置时，控制器15控制电机16停止转动。此时，断路器的分合闸开关已移动到合闸的位置，完成合闸，同时断路器的脱扣装置带动本操作机构的销轴13、第二拨板11和第三拨板12，使它们位于合闸的位置，如图1所示。

需要分闸时，控制器15控制电机16启动，使得第一拨杆18随减速齿轮从下位置感应器17沿小弧度圆弧向上位置感器的位置转动，在此过程中，第一扇形齿轮7和第二扇形齿轮6始终处于分离状态，第一拨杆18的一端向上拨动第二拨杆11的一端、第二拨杆11的另一端向下拨动第三拨杆12的一端，使第三拨杆12的另一端向上运动，从而带动销轴13向和断路器脱扣装置向脱扣的位置运动。当第一拨杆18转动到上位置感应器9的位置时，控制器15控制电机16停止转动。此时，断路器脱扣装置已位于脱扣的位置，完成分闸，同时断路器的分合闸开关带动本操作机构的连接轴8及第一扇形齿轮7，使它们位于分闸的位置，第一拨杆18邻近第二拨杆11的一端已与第二拨杆11分离，使得销轴13处于自由状态，如图3所示。

遇到特殊情况需要分闸、同时禁止手动合闸时，控制器15控制电机16启动，使得第一拨杆18随减速齿轮从下位置感应器17沿小弧度圆弧向中位置感应器10的位置转动，在此过程中，第一扇形齿轮7和第二扇形齿轮6始终处于分离状态，第一拨杆18的一端向上拨动第二拨杆11的一端、第二拨杆11的另一端向下拨动第三拨杆12的一端，使第三拨杆12的另一端向上运动，从而带动销轴13向带动断路器脱扣装置向脱扣的位置运动。当第一拨杆18转动到中位置感应器10的位置时，控制器15控制电机16停止转动。此时，断路器脱扣装置已位于脱扣的位置，完成分闸，同时断路器的分合闸开关带动本操作机构的连接轴8及第一扇形齿轮7，使它们位于分闸的位置，第一拨杆18邻近第二拨杆11的一端与第二拨杆11相抵，第二拨杆11邻近第三拨杆12的一端与第三拨杆12相抵，使得销轴13处于锁死状态，从而使得断路器无法手动合闸，如图4所示。

Claims (5)

1.断路器分合闸用自动操作机构，包括壳体（1），该壳体（1）内有控制器（15）、电机（16）和第一扇形齿轮（7）；所述第一扇形齿轮（7）与壳体（1）间呈转动状配合，第一扇形齿轮（7）通过齿轮减速机构与电机（16）相连，第一扇形齿轮（7）上有用于和断路器的分合闸开关相连的连接机构；所述电机（16）通过导线与控制器（15）相连；其特征在于所述壳体（1）内有第一拨杆（18）和用于感应其位置的上位置感应器（9）和下位置感应器（17）；所述第一拨杆（18）与齿轮减速机构呈联动配合，第一拨杆（18）通过联动机构连接有用于和断路器的脱扣装置相连的销轴（13）；所述上位置感应器（9）和下位置感应器（17）均通过导线与控制器（15）相连，当控制器（15）控制电机（16）转动，使第一拨杆（18）随齿轮减速机构运动到下位置感应器（17）所在的位置时，第一扇形齿轮（7）对应断路器分合闸开关的合闸位置，当控制器（15）控制电机（16）转动，使第一拨杆（18）随齿轮减速机构运动到上位置感应器（9）所在的位置时，销轴（13）对应断路器脱扣装置的脱扣位置；所述齿轮减速机构包括蜗杆（2）、减速蜗轮和减速齿轮，减速蜗轮和减速齿轮均与壳体（1）间呈转动状配合；所述蜗杆（2）固定在电机（16）的输出轴上，所述减速蜗轮由大蜗轮（3）和小齿轮（4）同心一体连接而成，所述减速齿轮由大齿轮（5）和第二扇形齿轮（6）同心一体连接而成，所述蜗杆（2）与大蜗轮（3）啮合在一起，小齿轮（4）和大齿轮（5）啮合在一起；第二扇形齿轮（6）与第一扇形齿轮（7）在同一平面内，且第二扇形齿轮（6）的轴心到第一扇形齿轮（7）的轴心的距离小于这两个扇形齿轮的齿顶圆半径之和、大于这两个扇形齿轮的齿底圆半径之和，从而使得第二扇形齿轮（6）与第一扇形齿轮（7）在对应断路器的分闸向合闸操作的过程中呈啮合状态、在完成合闸操作后呈分离状态；所述上位置感应器（9）的中心到减速齿轮轴心的连线与下位置感应器（17）的中心到减速齿轮轴心的连线间的夹角小于180°；所述第一拨杆（18）的一端与减速齿轮的中心呈固定连接，所述第一拨杆（18）的另一端从上位置感应器（9）的位置沿大弧度圆弧转动到下位置感应器（17）的位置的过程中，第二扇形齿轮（6）与第一扇形齿轮（7）啮合，第二扇形齿轮（6）带动第一扇形齿轮（7）向对应断路器分合闸开关的合闸位置转动，直至第一扇形齿轮（7）转动到对应断路器分合闸开关的合闸位置后第二扇形齿轮（6）与第一扇形齿轮（7）分离；第一拨杆（18）远离减速齿轮的一端从下位置感应器（17）的位置沿小弧度圆弧转动到上位置感应器（9）的位置过程中，第二扇形齿轮（6）与第一扇形齿轮（7）始终处于分离状态，第一拨杆（18）通过联动机构带动销轴（13），使销轴（13）移动到对应断路器脱扣装置的脱扣位置。

2.如权利要求1所述的断路器分合闸用自动操作机构，其特征在于所述上位置感应器（9）的中心到减速齿轮轴心的连线与下位置感应器（17）的中心到减速齿轮轴心的连线的夹角小于90°。

3.如权利要求2所述的断路器分合闸用自动操作机构，其特征在于所述联动机构包括第二拨杆（11）和第三拨杆（12），所述第一拨杆（18）、第二拨杆（11）和第三拨杆（12）均在同一平面内，且第二拨杆（11）位于第一拨杆（18）的一侧，第三拨杆（12）位于第二拨杆（11）远离第一拨杆（18）的那一侧；所述第二拨杆（11）和第三拨杆（12）均为7字形，第二拨杆（11）和第三拨杆（12）的中部均铰接在壳体（1）内，且第二拨杆（11）的开口朝上，第三拨杆（12）的开口朝下，所述销轴（13）位于第三拨杆（12）远离第二拨杆（11）的那一端上；第一拨杆（18）从下位置感应器（17）的位置沿小弧度圆弧转动到上位置感应器（9）的位置的过程中，第一拨杆（18）的一端向上拨动第二拨杆（11）的一端、第二拨杆（11）的另一端向下拨动第三拨杆（12）的一端，使第三拨杆（12）的另一端向上运动，从而带动销轴（13）移动到对应断路器脱扣装置的脱扣位置。

4.如权利要求3所述的断路器分合闸用自动操作机构，其特征在于所述上位置感应器（9）与下位置感应器（17）间的小弧度圆弧上有中位置感应器（10），中位置感应器（10）通过导线与控制器（15）相连，当第一拨杆（18）从下位置感应器（17）的位置沿小弧度圆弧转动到中位置感应器（10）的位置时，销轴（13）对应断路器脱扣装置的脱扣位置，此时，第一拨杆（18）邻近第二拨杆（11）的一端与第二拨杆（11）相抵，第二拨杆（11）邻近第三拨杆（12）的一端与第三拨杆（12）相抵，使得销轴（13）处于锁死状态；当第一拨杆（18）从中位置感应器（10）的位置沿小弧度圆弧转动到上位置感应器（9）时，销轴（13）对应断路器脱扣装置的脱扣位置，第一拨杆（18）邻近第二拨杆（11）的一端与第二拨杆（11）分离，使得销轴（13）处于自由状态。

5.如权利要求1~4中任一项所述的断路器分合闸用自动操作机构，其特征在于所述连接机构为连接轴（8），该连接轴（8）的横截面为六边形，所述第一扇形齿轮（7）的一侧有中心孔，该中心孔内侧壁的断面呈六边形，所述连接轴（8）的一端位于中心孔内，且两者大小相适配。