CN106169401A - 一种新型小型断路器电动操作机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及断路器技术领域，尤其涉及一种新型小型断路器电动操作机构。该新型小型断路器电动操作机构包括线路板、电机、第一传动件、第二传动件、传感器和控制器，电机固设在线路板上，第一传动件固接于电机的输出轴上，第二传动件枢接于线路板上，第一传动件和第二传动件通过彼此表面的轮齿相啮合，第二传动件上设有导电件和磁铁，控制器与电机、合闸区、分闸区和常接触区均电连接，导电件能够分别与分闸区和合闸区接触，磁铁能够分别与合闸区和分闸区的传感器相对应。本发明的新型小型断路器电动操作机构为解决现有的断路器电动操作机构存在检测位置状态易受到磁场干扰或者由于机械磨损、老化的发生而使断路器的控制器无法正确判断检测位置状态的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及断路器技术领域，尤其是涉及一种新型小型断路器电动操作机构。
背景技术
电动操作机构是断路器控制分合闸的重要组成部分，而电动操作机构的位置状态检测尤为重要，如果不能正确判定电动操作机构的位置状态，驱动电机容易发生堵转等故障，堵转引起电机发热，严重时甚至发生火灾。
现有的断路器电动操作机构位置状态检测主要通过霍尔传感器加磁铁的方式或者机械接触式来实现，用霍尔传感器加磁铁来检测电动操作机构的位置状态的最大问题是容易受到磁场干扰，试验证明拿着磁铁靠近断路器时，霍尔传感器的检测状态会失效，断路器的控制器无法正确判断电动操作机构的位置状态；用机械接触式来检测电动操作机构的位置状态的最大问题是电动操作机构在老化测试过程中接触部分有磨损的现象，当动作次数足够多时，同样会出现失效的情况。
因此，本发明针对上述问题提供一种新型的新型小型断路器电动操作机构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型小型断路器电动操作机构，为解决现有的电动操作机构存在的检测电动操作机构的位置状态易受到磁场干扰或者检测位置接触部分有磨损、老化的现象，使断路器的控 制器无法正确判断现有位置状态的技术问题。
本发明是一种新型小型断路器电动操作机构，包括线路板、电机、第一传动件、第二传动件、传感器和控制器，所述电机固设在所述线路板上，所述第一传动件固接于所述电机的输出轴上，所述第二传动件枢接于所述线路板上；所述第一传动件和所述第二传动件均为外周面设有轮齿的旋转体结构，且通过所述轮齿相啮合；所述电机分别与所述控制器电连接；
所述第二传动件上设有导电件和磁铁，所述线路板上设有与所述控制器电连接的合闸区、分闸区和常接触区；
所述常接触区设有与所述导电件常接触的触点，所述合闸区和所述分闸区均设有在所述第二传动件转动过程中与所述导电件相接触的所述触点；
所述合闸区和所述分闸区还均设有传感器，在所述第二传动件转动过程中，所述磁铁与所述传感器位置相对应。
进一步的，还包括手柄、脱扣针、脱扣杆、分闸凸台、限位件、同轴轮和转轴，所述脱扣针和所述脱扣杆设置在所述线路板上，所述脱扣杆一端与所述脱扣针抵触，所述脱扣杆的另一端与所述线路板铰接，所述脱扣针与所述线路板铰接；
所述分闸凸台和所述限位件设置在所述第二传动件上；所述同轴轮的周面固设有与所述限位件抵接的凸起；所述同轴轮与所述线路板枢接，所述同轴轮与所述转轴固定连接；
所述第二传动件空套在所述转轴上，所述转轴与所述手柄连接。
进一步的，所述线路板上还设有与所述控制器电连接的手动分合闸区，所述手动分合闸区设有所述触点和所述传感器。
进一步的，所述合闸区、所述分闸区、所述手动分合闸区和所述常接触区均为长弧形。
进一步的，所述第一传动件为蜗杆，所述第二传动件为蜗轮；
进一步的，所述第一传动件和所述第二传动件均为锥齿轮。
进一步的，所述手动分合闸区设置于所述合闸区与所述分闸区之间位置处。
进一步的，所述导电件为弹性卡子，所述弹性卡子包括相连接的第一接触头和第二接触头；
所述第一接触头与所述常接触区接触，所述第二接触头能够随所述第二传动件的转动分别与所述合闸区、所述分闸区或者所述手动分合闸区接触。
进一步的，所述传感器为霍尔传感器。
进一步的，所述合闸区、所述分闸区、所述手动分合闸区和所述常接触区均设有碳膜层。
本发明的有益效果为：
当控制器发出合闸命令时，控制器控制电机向第一方向转动，电机驱动第一传动件运动，由于第一传动件和第二传动件均为外周面设有轮齿的旋转体结构，且通过轮齿相啮合，因而第二传动件转动，第二传动件上固设有导电件和磁铁，导电件始终保持着与常接触区接触，导电件与磁铁能够随第二传动件转动，使得导电体与常接触区接触的同时又与合闸区接触，实现了合闸区与常接触区的短接，产生第一信号，同时，磁铁与合闸区设有的传感器接触，同样产生第一信号，控制器接收到了第一信号，使得断路器的触头向合闸方向移动，也就是说新型小型断路器电动操作机构正确的执行了控制器所发出的合闸命令，实现了对新型小型断路器电动操作机构的合闸位置状态的检测，控制器继而相应的控制电机继续向第一方向转动，以驱使所述合闸装置使断路器的触头闭合，从而实现断路器合闸；当控制器发出分闸命令时，控制器控制电机向与第一方向相反的第二方向转动，继而 第一传动件和第二传动件均做与合闸命令时相反的转动，在导电件与常接触区接触的同时又与分闸区接触，实现了分闸接触区域与常接触区域的短接，产生第二信号，磁体与分闸区设有的传感器接触，产生第二信号，控制器接收到了第二信号，使得断路器的触头向分闸方向移动，控制器继而相应的控制电机继续向第二方向转动以驱使所述分闸装置使断路器的触头断开，从而实现断路器分闸。
本发明提供的新型小型断路器电动操作机构，通过控制器控制电动操作机构使断路器合闸或者分闸的动作过程中，使固设在线路板上的合闸区、分闸区分别与常接触区短接，同时还使得固设在第二传动件上的磁铁分别与固设在合闸区的传感器、分闸区的传感器接触形成的信号反馈给控制器，该新型小型断路器电动操作机构通过两套检测装置来采集位置信号，经过信号处理电路，CPU对采集到的信号进行或运算，即只要其中一组信号为真就判定已经采集到相应状态位置，来检测电动操作机构的分闸、合闸位置状态，结构巧妙、实用性强。通过机械接触与电磁感应接触相结合的方式检测新型小型断路器电动操作机构的位置状态，定位准确、抗干扰能力强、工作可靠，除此之外，该电动操作机构还具有内部零件少、结构简单和可靠性高的特点，解决了现有的感应式新型小型断路器电动操作机构存在检测位置状态易受到磁场干扰或者机械式新型小型断路器电动操作机构由于机械磨损、老化的发生而使断路器的控制器无法正确判断检测位置状态的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式， 对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例新型小型断路器电动操作机构的结构示意图；
图2为图1的部分结构示意图；
图3为图1导电件结构示意图；
图4为本实施例新型小型断路器电动操作机构的部分结构的立体结构示意图；
图5为本实施例提供的新型小型断路器电动操作机构的电路连接示意图；
图6为图1手柄的结构示意图。
1-线路板 2-控制器 3-电机
4-第一传动件 5-第二传动件 6-霍尔传感器
7-脱扣针 8-脱扣杆 9-同轴轮
10-手柄
11-合闸区 12-分闸区 13-常接触区
14-手动分合闸区 51-弹性卡子 52-磁铁
53-分闸凸台 54-限位件 91-转轴
92-凸起 511-第一接触头 512-第二接触头
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关 系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。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。
如图1、图2结合图5所示，本实施例是提供一种新型小型断路器电动操作机构，包括线路板1、电机3、第一传动件4、第二传动件5、传感器和控制器2，电机3固设在线路板1上，第一传动件4固接于电机3的输出轴上，第二传动件5枢接于线路板1上，第一传动件4和第二传动件5均为外周面设有轮齿的旋转体结构，且通过轮齿相啮合；电机3分别与控制器2电连接；。
具体的，第二传动件5上设有导电件和磁铁52，线路板1上设有与控制器2电连接的合闸区11、分闸区12和常接触区13。
常接触区13设有与导电件常接触的触点，合闸区11和分闸区12均设有在第二传动件5转动过程中与导电件相接触的触点。
合闸区11和分闸区12还均设有传感器，在第二传动件5转动过程中，磁铁52与传感器位置相对应。
当控制器2发出合闸命令时，控制器2控制电机3向第一方向转动，电机3驱动第一传动件4运动，由于第一传动件4和第二传动件5均为外周面设有轮齿的旋转体结构，且通过轮齿相啮合，因而第二 传动件5转动，第二传动件5上固设有导电件和磁铁52，导电件始终保持着与常接触区13接触，导电件与磁铁52能够随第二传动件5转动，使得导电体与常接触区13接触的同时又与合闸区11接触，实现了合闸区11与常接触区13的短接，产生第一信号，同时，磁铁52与合闸区11设有的传感器接触，同样产生第一信号，控制器2接收到了第一信号，使得断路器的触头向合闸方向移动，也就是说新型小型断路器电动操作机构正确的执行了控制器2所发出的合闸命令，实现了对新型小型断路器电动操作机构的合闸位置状态的检测，控制器2继而相应的控制电机3继续向第一方向转动，以驱使所述合闸装置使断路器的触头闭合，从而实现断路器合闸；当控制器2发出分闸命令时，控制器2控制电机3向与第一方向相反的第二方向转动，继而第一传动件4和第二传动件5均做与合闸命令时相反的转动，在导电件与常接触区13接触的同时又与分闸区12接触，实现了分闸接触区域与常接触区13域的短接，产生第二信号，磁体与分闸区12设有的传感器接触，产生第二信号，控制器2接收到了第二信号，使得断路器的触头向分闸方向移动，控制器2继而相应的控制电机3继续向第二方向转动以驱使所述分闸装置使断路器的触头断开，从而实现断路器分闸。
本实施例提供的新型小型断路器电动操作机构，通过控制器2控制电动操作机构使断路器合闸或者分闸的动作过程中，使固设在线路板1上的合闸区11、分闸区12分别与常接触区13短接，同时还使得固设在第二传动件5上的磁铁52分别与固设在合闸区11的传感器、分闸区12的传感器接触形成的信号反馈给控制器2，该新型小型断路器电动操作机构通过两套检测装置来采集位置信号，经过信号处理电路，CPU对采集到的信号进行或运算，即只要其中一组信号为真就判定已经采集到相应状态位置，来检测电动操作机构的分闸、合闸位置状态，结构巧妙、实用性强。通过机械接触与电磁感应接触相结合的方式检测新型小型断路器电动操作机构的位置状态，定位准确、抗干扰能力强、工作可靠，除此之外，该电动操作机构还具有内部零件少、结构简单和可靠性高的特点，解决了现有的感应式新型小型断路器电动操作机构存在检测位置状态易受到磁场干扰或者机械式新型小型断路器电动操作机构由于机械磨损、老化的发生而使断路器的控制器2无法正确判断检测位置状态的技术问题。
如图1、图5结合图6所示，其中，该新型小型断路器电动操作机构还包括手柄10、脱扣针7、脱扣杆8、分闸凸台53、限位件54、同轴轮9和转轴91，脱扣针7和脱扣杆8设置在线路板1上，脱扣杆8一端与脱扣针7抵触，脱扣杆8的另一端与线路板1铰接，脱扣针7与线路板1铰接。
具体的，分闸凸台53和限位件54设置在第二传动件5上，同轴轮9的周面固设有与限位件54抵接的凸起92，同轴轮9与线路板1枢接，同轴轮9与转轴91固定连接，第二传动件5空套在转轴91上，转轴91与手柄10连接。
在本实施例中，凸起92、限位件54均有两个，且两个限位件54间隔地位于同一个凸起92的两侧。分闸动作与合闸动作在前文已经说明，此处不再赘述。当控制器2发出合闸命令时，控制器2控制电机3向第一方向转动，限位件54随第二传动件5转动，以驱动限位件54与同轴轮9上的凸起92抵触，从而使得同轴轮9随限位件54转动，驱使转轴91随同轴轮9同步转动，进而使转轴91带动断路器的手柄10转动至合闸。当控制器2发出分闸命令时，控制器2控制电机3向第二方向转动，分闸凸台53随第二传动件5转动，以使分闸凸台53驱使脱扣杆8推动脱扣针7转动，进而使断路器的手柄10转动至分闸。
此处需要补充说明的是，限位件54可以是柱状的限位柱，也可以为块状的限位块。
如图1、图2所示，其中，该新型小型断路器电动操作机构的线路板1还设有与控制器2电连接的手动分合闸区14，手动分合闸区14设有触点和传感器。
在本实施例中，当控制器2发出合闸命令实现断路器合闸时，控制器2会控制电机3转动，当达到合闸状态时，随后，控制器2会发出命令控制电机3沿第二方向转动，固设在第二传动件5上的导电件和磁铁52随第二传动件5转动，使得导电件与常接触区13接触的同时又与合闸区11接触，实现了合闸区11与常接触区13的短接，产生第三信号，同时，磁铁52与合闸区11设有的传感器接触，同样产生第三信号，控制器2接收到了第三信号，使得断路器的触头向手动分合闸方向移动，也就是说新型小型断路器电动操作机构正确的执行了控制器2所发出的手动分合闸命令，实现了对新型小型断路器电动操作机构的手动分合闸位置状态的检测，实现了控制器2控制断路器能够通过断路器的手柄10改变断路器的触头闭合或断开状态，即实现了断路器在电动操作机构使得断路器合闸后，自动实现可以根据实际需要手动分合闸，更方便用户使用。
此处需要补充说明的是，合闸后，为了实现能够手动分合闸，控制器2控制电机3会向第二方向转动一定角度，第二传动件5上的两个限位件54间隔的处于两个凸起92之间，而限位件54在一定范围内不会与凸起92接触，此时同轴轮9在一定范围内能够脱离第二传动件5而自由转动，不受电机3的约束，即转轴91不会受电机3的约束，又由于手柄10与转轴91连接，实现了操作者能够掰动手柄10，从而带动断路器的触头断开。
如图2、图5所示，其中，合闸区11、分闸区12、手动分合闸 区14和常接触区13均为长弧形。常接触区13为长弧形，实现了导电件能够随第二传动件5的转动而与常接触区13始终保持接触状态；合闸区11、分闸区12和手动分合闸区14为长弧形，能够较好的使电机3在转动过程中，减少甚至避免控制器2控制电机3停转，电机3在惯性的作用下过转，使得导电件容易离开合闸区11、分闸区12或手动分合闸区14情况的发生，较好的使得产生的第一信号、第二信号或者第三信号为长时信号，保持断路器的合闸位置状态、分闸位置状态或者手动分合闸位置状态。
在本实施例中的第一传动件4为蜗杆，第二传动件5为涡轮，由于蜗杆传动属于啮合传动，蜗杆齿是连续的螺旋齿，与蜗轮逐渐进入和退出啮合，且同时啮合的齿数对较多，因此传动平稳、噪声低。
或者，该新型小型断路器电动操作机构的第一传动件4与第二传动件5均为锥齿轮。锥齿轮具有寿命长、负荷承载力高、耐腐蚀性强、传动平稳、成本低、易于成型和润滑性好的特点。
请继续参照图2和图5，其中，手动分合闸区14设置于合闸区11与分闸区12之间位置处。在本实施例中，手动分合闸区14设置于合闸区11和分闸区12之间，控制器2控制电动操作机构合闸后，能够自动实现手动分合闸，即导电件从合闸区11移动至手动分合闸区14，若将手动分合闸区14设置于合闸区11远离分闸区12的一侧，则导电件需要从手动分合闸区14，经过合闸区11，从而移动至分闸区12，即发出第二信号之前会先发出第一信号，使得控制器2接收到错误的信号，使得检测电动操作机构的位置状态有误而影响断路器的正常工作；若将手动分合闸区14设置于分闸区12远离合闸区11的一侧，则电动操作机构使得断路器合闸后，实现自动手动分合闸的过程中，导电件需要从合闸区11，先经过分闸区12，从而移动至手动分合闸区14，即发出第三信号之前会先发出第二信号，使得控制 器2接收到错误的信号，使得检测电动操作机构的位置状态有误而影响断路器的正常工作。
如图4所示，其中，导电件还可以为弹性卡子51，弹性卡子51包括相连接的第一接触头511和第二接触头512，第一接触头511与常接触区13接触，第二接触头512能够随第二传动件5的转动与合闸区11、分闸区12或者手动分合闸区14接触。在本实施例中，导电件为弹簧钢等弹性材料制成，其目的与作用在前文已经说明，此处不再赘述。
如图6所示，其中，在本实施例中的传感器为霍尔传感器6。霍尔传感器6具有可以测量任意波形的电流和电压、精确度与可靠性高、线性度与动态性能好的优点。
此处需要补充说明的是，本实施例中的传感器也可以选择红外线传感器。红外线传感器不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且具有灵敏度高，响应快的优点。
其中，在本实施例中的合闸区11、分闸区12、手动分合闸区14和常接触区13均包括碳膜层，碳膜具有价格低廉、质量稳定、机械强度高、耐磨损，导电性能佳的优点。
此处需要补充说明的是，合闸区11、分闸区12、手动分合闸区14、常接触区13、第一接触头511与第二接触头512也可以选用铜片、铝片、铁片、铝合金材料等导电材料与导电件接触。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种新型小型断路器电动操作机构，其特征在于，包括线路板(1)、电机(3)、第一传动件(4)、第二传动件(5)、传感器和控制器(2)，所述电机(3)固设在所述线路板(1)上，所述第一传动件(4)固接于所述电机(3)的输出轴上，所述第二传动件(5)枢接于所述线路板(1)上；所述第一传动件(4)和所述第二传动件(5)均为外周面设有轮齿的旋转体结构，且通过所述轮齿相啮合；所述电机(3)与所述控制器(2)电连接；
所述第二传动件(5)上设有导电件和磁铁(52)，所述线路板(1)上设有与所述控制器(2)电连接的合闸区(11)、分闸区(12)和常接触区(13)；
所述常接触区(13)设有与所述导电件常接触的触点，所述合闸区(11)和所述分闸区(12)均设有在所述第二传动件(5)转动过程中与所述导电件相接触的所述触点；
所述合闸区(11)和所述分闸区(12)还均设有传感器，在所述第二传动件(5)转动过程中，所述磁铁(52)与所述传感器位置相对应。
2.根据权利要求1所述的新型小型断路器电动操作机构，其特征在于，还包括手柄(10)、脱扣针(7)、脱扣杆(8)、分闸凸台(53)、限位件(54)、同轴轮(9)和转轴(91)，所述脱扣针(7)和所述脱扣杆(8)设置在所述线路板(1)上，所述脱扣杆(8)一端与所述脱扣针(7)抵触，所述脱扣杆(8)的另一端与所述线路板(1)铰接，所述脱扣针(7)与所述线路板(1)铰接；
所述分闸凸台(53)和所述限位件(54)设置在所述第二传动件(5)上；所述同轴轮(9)的周面固设有与所述限位件(54)抵接的 凸起(92)；所述同轴轮(9)与所述线路板(1)枢接，所述同轴轮(9)与所述转轴(91)固定连接；
所述第二传动件(5)空套在所述转轴(91)上，所述转轴(91)与所述手柄(10)连接。
3.根据权利要求2所述的新型小型断路器电动操作机构，其特征在于，所述线路板(1)上还设有与所述控制器(2)电连接的手动分合闸区(14)，所述手动分合闸区(14)设有所述触点和所述传感器。
4.根据权利要求3所述的新型小型断路器电动操作机构，其特征在于，所述合闸区(11)、所述分闸区(12)、所述手动分合闸区(14)和所述常接触区(13)均为长弧形。
5.根据权利要求4所述的新型小型断路器电动操作机构，其特征在于，所述第一传动件(4)为蜗杆，所述第二传动件(5)为蜗轮。
6.根据权利要求4所述的新型小型断路器电动操作机构，其特征在于，所述第一传动件(4)和所述第二传动件(5)均为锥齿轮。
7.根据权利要求4所述的新型小型断路器电动操作机构，其特征在于，所述手动分合闸区(14)设置于所述合闸区(11)与所述分闸区(12)之间位置处。
8.根据权利要求3-6任一项所述的新型小型断路器电动操作机构，其特征在于，所述导电件为弹性卡子(51)，所述弹性卡子(51)包括相连接的第一接触头(511)和第二接触头(512)；
所述第一接触头(511)与所述常接触区(13)接触，所述第二接触头(512)能够随所述第二传动件(5)的转动分别与所述合闸区(11)、所述分闸区(12)或者所述手动分合闸区(14)接触。
9.根据权利要求1所述的新型小型断路器电动操作机构，其特征在于，所述传感器为霍尔传感器(6)。
10.根据权利要求9所述的新型小型断路器电动操作机构，其特征在于，所述合闸区(11)、所述分闸区(12)、所述手动分合闸区(14)和所述常接触区(13)均设有碳膜层。
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