CN106328429A - 一种具有ds和es机械互锁解锁功能的单电机三工位机构 - Google Patents

Abstract

本发明一种具有DS和ES机械互锁解锁功能的单电机三工位机构，包括机构箱，设置在机构箱内啮合的主动锥齿轮轴和从动锥齿轮，设置在机构箱内的底座和机芯顶板，以及设置在底座和机芯顶板之间的机械互锁装置和解锁装置；主动锥齿轮轴的输入端与操作电机连接，从动锥齿轮经输出轴输出操作动力；机械互锁装置包括互锁齿轮和互锁半轴；互锁齿轮与输出轴上的直齿轮啮合；互锁半轴转动支点设置在底座上；解锁装置包括自动解锁装置；自动解锁装置包括设置在机芯顶板上的解锁电机及控制解锁电机停止的位置监测微动开关；解锁电机轴上设有主动解锁凸轮，与主动解锁凸轮配合的从动解锁凸轮与互锁半轴固连；互锁齿轮由互锁半轴限定其绕轴线的旋转自由度。

Description

一种具有DS和ES机械互锁解锁功能的单电机三工位机构

技术领域

本发明涉及高压隔离/接地三工位开关使用的三工位机构，具体为一种具有DS和ES机械互锁解锁功能的单电机三工位机构。

背景技术

在高压输变电系统中，目前普遍采用SF6气体绝缘全封闭组合电器(GIS)作为系统操作、系统保护的重要设备。隔离开关(DS)和接地开关(ES)是GIS中的必备单元，起着安全保护的功能。为减小体积、降低成本，现普遍将DS和ES设计在一个气室内，由一台操动机构分别实现对DS和ES的开断和关合操作。根据安全操作要求，DS和ES之间有三种位置状态，即：DS合闸、ES分闸位置；DS分闸、ES合闸位置；DS和ES都处于分闸位置。根据以上要求，所配的三工位操动机构在可进行手动、电动操作的同时必须在操作DS和操作ES之间有完善、可靠的机械闭锁装置，以确保不会发生误操作。现有三工位机构是通过在DS侧和ES侧分别设置各自的传动系统来实现操作功能的，机构中DS侧和ES侧之间的互锁是根据其结构设计的。当用一套传动系统同时可操作DS和ES时，就需一种全新的装置来实现机构中DS侧和ES侧之间的机械互锁，且应适宜机构小型化、超薄化的结构布置。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种具有DS和ES机械互锁解锁功能的单电机三工位机构，机械互锁效果好，能够防止三工位操动机构的DS和ES之间意外误操作，结构紧凑，集成度高。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种具有DS和ES机械互锁解锁功能的单电机三工位机构，包括机构箱，设置在机构箱内的啮合的主动锥齿轮轴和从动锥齿轮，设置在机构箱内 的底座和机芯顶板，以及设置在底座和机芯顶板之间的机械互锁装置和解锁装置；主动锥齿轮轴的输入端与操作电机连接，从动锥齿轮经输出轴输出操作动力；所述机械互锁装置包括互锁齿轮和互锁半轴；互锁齿轮与输出轴上设置的直齿轮啮合；互锁半轴转动支点设置在底座上；解锁装置包括自动解锁装置；自动解锁装置包括设置在机芯顶板上的解锁电机及控制解锁电机停止的位置监测微动开关；解锁电机轴上设置有主动解锁凸轮，与主动解锁凸轮配合工作的从动解锁凸轮与互锁半轴作固定连接；互锁半轴转动到锁定位置时，互锁齿轮由互锁半轴限定其绕轴线的旋转自由度，用于实现DS和ES的互锁状态；互锁半轴转动到两个解锁位置的其中一个时，互锁齿轮由互锁半轴限定能够单向转动，用于实现DS的解锁状态或ES的解锁状态。

优选的，所述互锁齿轮的外缘在与互锁半轴配合的范围内无齿，无齿部分上设置有U型缺口，U型缺口的两侧直边倾斜设置，其延长线通过互锁齿轮的圆心，U型缺口两侧的顶部为高出齿顶圆的凸块，凸块的顶部呈弧形；凸块分别沿厚度方向设置有方向相反的凸块凹台。

进一步，所述互锁半轴为阶梯轴，轴的中间部分沿轴向相邻设置有两个截面为圆缺的弧形缺口，缺口的弧形与互锁齿轮上U型缺口两侧凸块顶部的弧形相一致；两个弧形缺口的高度与凸块顶部高度相同；两个弧形缺口之间的夹角等于互锁半轴由锁定位置转动到解锁位置夹角的两倍。

进一步，U型缺口内通过轴销镶嵌有铰接的导向拐臂；当互锁齿轮由解锁状态转动到锁定状态时，导向拐臂作用于互锁半轴由解锁位置转动到锁定位置。

再进一步，导向拐臂工作面呈M型轮廓设置，在M型轮廓上两个突出轮廓的厚度方向分别设置一个凹台，两凹台的厚度和方向与同侧的凸块凹台相同；

当互锁齿轮由解锁状态转动到锁定状态时，导向拐臂上与互锁半轴接触 的突出轮廓推动互锁半轴由解锁位置转动到锁定位置；互锁半轴接触位置为与对应突出轮廓同高度的弧形缺口处棱边。

优选的，互锁齿轮和与其配合的直齿轮通过轴承固定支撑在底座和机芯顶板之间。

优选的，主动解锁凸轮设计有三个凸轮面，第一凸轮面为一个完整的齿形轮廓，齿形轮廓两侧为齿槽，齿槽两侧是齿形轮廓所在齿轮的基圆圆形轮廓面；第二和第三凸轮面为对称的凹形弧面，用于转换位置监测微动开关的状态；

从动解锁凸轮呈扇形设置，扇形的弧面上设置有两个完整的齿和分别设置在两个齿外侧的齿状缺口，第一凸轮面上的齿形轮廓与两个齿中间的齿槽啮合；

当第一凸轮面的齿形轮廓与扇形弧面上两个完整的齿完全啮合时，互锁半轴处于锁定位置；第一凸轮面两侧基圆圆形轮廓面完全进入扇形弧面上齿外侧的齿状缺口时，互锁齿轮处于解锁位置。

优选的，解锁装置还包括手动解锁装置；手动解锁装置包括设置在机构箱的箱盖外侧的手动解锁手柄；手动解锁手柄通过联轴器与解锁电机的轴连接，箱盖上对应手动解锁手柄的操作档位设置有解锁指示铭牌。

优选的，互锁齿轮上还设置有零位监测器，同时在DS和ES均为分闸状态时在机芯顶板上对应于零位检测器的检测位置处设置有零点定位光电开关。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明对三工位机构DS和ES之间的机械互锁提出了集成化的设计理念，在采用一个动力输入端即可满足三工位机构安全、可靠工作的同时，结构简单，零部件大幅度减少，并满足机构小型化、超薄化的结构布置。通过设置的互锁齿轮和互锁半轴完成对DS和ES的互锁或单独的解锁，当机构 中DS和ES中的某一侧接收到电动合闸指令，可按要求自动解锁并完成后续合闸动作。功能更加齐全，在很大程度上提高了产品的可靠性和品质，外观更加美观。

进一步的，互锁齿轮和互锁半轴相配合后，可通过互锁半轴与互锁齿轮上U型缺口之间的位置来限制互锁齿轮绕轴线旋转的自由度，实现DS和ES均在分闸位置时动力锁定的功能。

进一步的，通过设置的导向拐臂，能够在从解锁状态向互锁状态转换时，带动互锁半轴自动的完成转动，保持DS和ES的始终互锁。

进一步的，通过设置的手动解锁装置，当某一侧需要手动合闸时，也可通过手动解锁之后完成后续的合闸动作。

附图说明

图1a是本发明实例中所述机构的结构示意图。

图1b是图1a的俯视图。

图2a是本发明实例中所述DS和ES均处于分闸位置时机械锁定状态示意图。

图2b是图2a的俯视图。

图3a是本发明实例中所述DS或ES处于非分闸位置时非锁定状态的示意图。

图3b是图3a的俯视图。

图4a是本发明实例中所述DS或ES进入分闸位置后的自动锁定示意图。

图4b是图4a的俯视图。

图5a是本发明实例中所述DS手动解锁示意图。

图5b是图5a的俯视图。

图6a是本发明实例中所述装置的零点定位示意图。

图6b是图6a的俯视图。

图中：1、底座；2、从动锥齿轮；3、轴承；4、主动齿轮轴；5、机芯顶板；6、零点定位光电开关；7、互锁齿轮；8、从动解锁凸轮；9、手动解锁手柄；10、箱盖；11、解锁指示铭牌；12、导正拐臂；13、销轴；14、输出轴；15、联轴器；16、位置监测微动开关；17、主动解锁凸轮；18、解锁电机、19、零位监测器；20、机构箱；21、互锁半轴；22、定位销。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明一种用于DS和ES机械互锁解锁的单电机三工位机构，如图1a和图1b所示，其中解锁装置包括自动解锁装置和手动解锁装置，设置在机构箱20内的动力输入端的主动锥齿轮轴4是本发明所述三工位机构的唯一动力输入端，机械互锁装置及自动解锁装置设置在底座1和机芯顶板5之间，手动解锁装置通过联轴器15引出至箱盖10外侧。

机械互锁装置包括互锁齿轮7和互锁半轴21，以及对其起固定支撑作用的轴承3。互锁齿轮7上设置有用于传动的直齿和用于DS和ES之间机械互锁的U型缺口，互锁半轴21为阶梯轴，轴的中间部分设置有两个截面为圆缺的弧形缺口；两个弧形缺口之间的夹角等于互锁半轴21由锁定位置转动到解锁位置夹角的两倍；两个弧形缺口的高度与凸块顶部高度相同；缺口的弧形与互锁齿轮7上U型缺口两侧凸块顶部的弧形相一致。互锁齿轮7和互锁半轴21联合后，可通过互锁半轴21与互锁齿轮7上U型缺口之间的位置来限制互锁齿轮7绕轴线旋转的自由度，实现DS和ES均在分闸位置时动力锁定的功能。

互锁齿轮7上设置了通过轴销13连接于其U型缺口内的导正拐臂12，导向拐臂12工作面呈M型轮廓设置，在M型轮廓上两个突出轮廓的厚度 方向分别设置一个凹台，两凹台的厚度和方向与同侧的凸块凹台相同；与互锁半轴21上弧形缺口配合后，当三工位机构从非分闸位置向分闸位置动作时，即DS或ES由合闸状态过渡到分闸状态时，处于解锁状态的互锁半轴21在分闸末段受导正拐臂12的作用，将由解锁状态又重新自动进入锁定状态，从而实现分闸位置DES之间始终处于锁定的状态。

互锁齿轮7上还设置有的零位监测器19，机芯顶板5上对应于处于DS和ES均为分闸状态时的零位检测器19设置了零点定位光电开关6，当零位监测器19随互锁齿轮7一起转动至进入零点定位光电开关6感应范围内时，零点定位光电开关6输出零位确认信号，确定DS和ES均为分闸状态时机构所处的零点位置。

自动解锁装置包括设置于机芯顶板5上的解锁电机18及控制解锁电机停止的位置监测微动开关16，解锁电机18轴上设置有主动解锁凸轮17，主动解锁凸轮17设置有3个凸轮面，其一为一个完整的齿形轮廓，齿两侧为齿槽，再向两则是以凸轮圆心为中心，某一半径的圆形轮廓面。另两个凸轮面为对称的凹形弧面，该两个凸轮面用于切断位置监测微动开关16。与主动解锁凸轮17配合工作的是装在互锁半轴21上的从动解锁凸轮8，该从动解锁凸轮8呈扇形，其上设置有两个完整的齿和两个因切除一齿而形成的齿状缺口，扇形的圆心设计有带键槽的圆孔。主动解锁凸轮17和从动解锁凸轮8组合后，当解锁电机18接收到DS或ES合闸指令或进行手动解锁时，主动解锁凸轮17按顺时针或逆时针方向旋转时，带动从动解锁凸轮8按逆时针或顺时针方向旋转唯一确定的角度，从而保证互锁半轴21可精确转动至解锁位置，解锁动作完成后，互锁半轴21已转动至解锁位置，其上预设的两个截面为圆缺的弧形缺口之一可完全避开对互锁齿轮7沿转动轴线方向旋转的自由度的限制，使得机构按接收到的指令完成后续动作。

从动解锁凸轮8呈扇形设置，扇形的圆心设计有带键槽的圆孔。主动解 锁凸轮17和从动解锁凸轮8组合后，主动解锁凸轮17按顺时针或逆时针方向旋转时，带动从动解锁凸轮8按逆时针或顺时针方向旋转唯一确定的角度，从而保证互锁半轴21可精确转动至解锁位置。

手动解锁装置是在自动解锁装置的基础上将解锁电机18的轴通过联轴器15与箱盖10外侧的手动解锁手柄9相连接，箱盖10上还设置有解锁指示铭牌11，手动解锁手柄9上设置有三个档位：分别为“DS解锁”、“DES互锁”、“ES解锁”，进入手动操作模式时，操作人员可依照解锁指示铭牌11的位置指示选择预期的操作需求，达到DES机械互锁装置手动解锁的目的。

采用本发明对SF6气体绝缘全封闭组合电器(GIS)中三工位机构的DS和ES进行机械互锁及解锁。

电机的动力通过主动锥齿轮带动装在输出轴上的从动锥齿轮2转动，与从动锥齿轮2同装于输出轴上还有一个直齿轮，与输出轴平行设置的是装有互锁齿轮7的轴，直齿轮与互锁齿轮7相啮合。在互锁齿轮7的另一侧装有与互锁齿轮7相配合的互锁半轴21，互锁半轴21上加工有两个角度不同的弧形凹槽，互锁齿轮7的外缘有一U型缺口，U型缺口两侧的顶部为高出齿顶的凸块，凸块的顶部呈弧形，凸块分别沿厚度方向设置有方向相反的凸块凹台；U型缺口处装有导正拐臂12，互锁齿轮7的凸块对应的嵌入互锁半轴21上同高度的弧形缺口中。和互锁半轴21连接的还有设置在底座1和机芯顶板5之间的解锁装置，包括解锁电机18、传动凸轮、手动解锁手柄9。当DS、ES均处于分闸位置时，互锁半轴21上弧形凹槽所处的角度恰好将互锁齿轮7任何方向的转动均限制住，进而使机构不能手动操作，在未接到电动操作指令前也不能电动，实现DS、ES间锁定功能。当机构需要电动操作时，机构的控制系统会使解锁电机18先于输入动力的操作电机接收到动作指令，接收到指令的解锁电机18使互锁半轴按设定方向旋转至某一确 定的解锁位置，使互锁半轴21上两个角度不同弧形缺口的其中一个完全避开对互锁齿轮7旋转的限制，使得机构按接收到的指令完成指定动作。当机构需要手动操作时，用手扭动手动解锁手柄11旋转至所需的档位，使互锁半轴21上两个角度不同弧形凹槽的其中一个完全避开对互锁齿轮7旋转的限制之后进行手动操作。当机构恢复到分闸位置后互锁半轴21在互锁齿轮7上导正拐臂12的作用下又会自动进入锁定状态，从而实现了三工位机构DS、ES机械互锁及解锁的功能。

具体的，本发明单电机三工位机构的DS和ES机械互锁解锁装置的工作位置及功能简述如下。

DS和ES均处于机械锁定的分闸位置：如图2a和图2b所示，互锁半轴21穿入互锁齿轮7的U型缺口中，使得互锁齿轮7转动完一设定的间隙后，其U型缺口的两直边轮廓即与互锁半轴21接触，限制其沿转动轴线方向旋转的自由度，实现DES间锁定的功能；

DS或ES处于非锁定的非分闸位置：如图3a和图3b所示，机构解锁后已操作至DS合闸位置，其动作过程如下：解锁电机18按(DS合闸)指令逆时针旋转，设置在其上的主动解锁凸轮17同步旋转，带动从动解锁凸轮8顺时针旋转，当主动解锁凸轮17上以圆心为中心，齿形轮廓的基圆圆形轮廓面完全进入从动解锁凸轮8上因切除一齿而形成的齿状缺口时，即使主动解锁凸轮17继续旋转，从动解锁凸轮8已不再转动，与其固连的互锁半轴21也已不再转动，转过了某一固定值的角度，互锁半轴21处于DS解锁位置，随即DS合闸指令下达至主动力驱动元件，动力通过主动齿轮轴4输入，带动从动锥齿轮2转动，从而带动与从动锥齿轮2固连的输出轴转动，由于输出轴上加工有与互锁齿轮7啮合的齿，从而带动互锁齿轮7旋转，直至完成DS合闸动作，ES合闸动作除转向相反外，其余过程与DS合闸动作相同。

DS或ES进入分闸位置的自动锁定功能：如图4a和图4b所示，机构正在进行DS分闸操作，此时互锁齿轮7的旋向按如图4b中箭头方向，铰接于互锁齿轮7上的导正拐臂12随之一起旋转，同时导正拐臂12上的其中一个与互锁半轴21接触的突出的轮廓面推动互锁半轴21上设置的圆缺的弧形缺口的处棱边，按逆时针方向转动，直至导正拐臂上的弧面轮廓与互锁半轴上的圆缺处棱边脱离接触，此时互锁半轴又自进入了DES间的机械锁定状态，如图2a和图2b所示。

手动解锁功能：如图5a和图5b所示，机构DS已进行手动解锁，手动解锁手柄9通过联轴器15与解锁电机18固连，解锁电机18按逆时针旋转，其后续解锁过程同自动解锁过程。

零点定位功能：如图6a和图6b所示，机构机芯顶板5上固定设置了零点定位光电开关6，当零位监测器19随互锁齿轮7一起转动至进入零点定位光电开关6的感应范围内时，零点定位光电开关6输出零位确认信号，确定DS、ES均为分闸状态时机构所处的零点位置。

本发明的工作原理简述如下：

机构进行零点定位，确定DS、ES均为分闸状态时机构所处的零点位置，此时，零点定位光电开关发光，指示该位置为分闸位置并输出零位确认信号，机构处于待机状态。当机构接收到DS或ES合闸指令，解锁电机按指令旋转，设置在其上的主动解锁凸轮17同步旋转，带动从动解锁凸轮8旋转，当主动解锁凸轮17上以圆心为中心，某一半径的圆形轮廓面完全进入从动解锁凸轮8上因切除一齿而形成的齿状缺口时，即使主动解锁凸轮17继续旋转，从动解锁凸轮8已不再转动，与其固连的互锁半轴21也已不再转动，此时，转过了固定值角度的互锁半轴21处于解锁位置。当主动解锁凸轮17转到一定角度后，其上的另一凸轮面推动位置监测微动开关，切断解锁电机18并向至主动力驱动元件下达动作指令，动力通过主动齿轮轴 4输入，带动从动锥齿轮2转动，从而带动与从动锥齿轮2固连在一起的输出轴转动，由于输出轴上加工有与互锁齿轮7啮合的齿，从而带动互锁齿轮7旋转，直至完成指令合闸动作。

当机构接收到分闸操作指令，此时互锁齿轮7的旋向与原合闸时的旋转方向相反，铰接于互锁齿轮上的导正拐臂12随之一起旋转，导正拐臂12上其中一个与互锁半轴21接触的突出的轮廓面推动互锁半轴21上圆缺的弧形缺口处的棱边，使互锁半轴做一定角度的转动，直至导正拐臂12上的该突出的轮廓面与互锁半轴21上的圆缺的弧形处棱边脱离接触，此时互锁半轴又自进入了DES间的机械锁定状态。

当需要手动操作时，操作人员可通过旋转手动解锁手柄9，按解锁指示铭牌11的位置指示选择预期的操作需求，由于手动解锁手柄9通过联轴器15与解锁电机18连接，解锁电机18也按预期的方向旋转，其后续解锁过程同自动解锁过程相同，达到DES机械互锁装置手动解锁的目的。

本发明完全摒弃了市场现有三工位机构两套动力输入、两套传动装置所采取的机械互锁、解锁的结构形式，对三工位机构DES之间的机械互锁提出了集成化的设计理念，采用一个动力输入端即可满足三工位机构的工作需求，使得零部件大幅度减少，实现了机构小型化、超薄化的结构布置。

上述中结合附图对本装置的基本结构和使用原理进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明的宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种具有DS和ES机械互锁解锁功能的单电机三工位机构，其特征在于，包括机构箱(20)，设置在机构箱(20)内啮合的主动锥齿轮轴(4)和从动锥齿轮(2)，设置在机构箱(20)内的底座(1)和机芯顶板(5)，以及设置在底座(1)和机芯顶板(5)之间的机械互锁装置和解锁装置；

主动锥齿轮轴(4)的输入端与操作电机连接，从动锥齿轮(2)经输出轴(14)输出操作动力；

所述机械互锁装置包括互锁齿轮(7)和互锁半轴(21)；互锁齿轮(7)与输出轴(14)上设置的直齿轮啮合；互锁半轴(21)转动支点设置在底座(1)上；

解锁装置包括自动解锁装置；自动解锁装置包括设置在机芯顶板(5)上的解锁电机(18)及控制解锁电机(18)停止的位置监测微动开关(16)；解锁电机(18)轴上设置有主动解锁凸轮(17)，与主动解锁凸轮(17)配合工作的从动解锁凸轮(8)与互锁半轴(21)固定连接；

互锁半轴(21)转动到锁定位置时，互锁齿轮(7)由互锁半轴(21)限定其绕轴线的旋转自由度，用于实现DS和ES的互锁状态；互锁半轴(21)转动到两个解锁位置的其中一个时，互锁齿轮(7)由互锁半轴(21)限定能够单向转动，用于实现DS的解锁状态或ES的解锁状态。

2.根据权利要求1所述的一种具有DS和ES机械互锁解锁功能的单电机三工位机构，其特征在于，所述互锁齿轮(7)的外缘在与互锁半轴(21)配合的范围内无齿，无齿部分上设置有U型缺口，U型缺口的两侧直边倾斜设置，其延长线通过互锁齿轮(7)的圆心，U型缺口两侧的顶部为高出齿顶圆的凸块，凸块的顶部呈弧形；凸块分别沿厚度方向设置有方向相反的凸块凹台。

3.根据权利要求2所述的一种具有DS和ES机械互锁解锁功能的单电机三工位机构，其特征在于，所述互锁半轴(21)为阶梯轴，轴的中间部分沿轴向相邻设置有两个截面为圆缺的弧形缺口，缺口的弧形与互锁齿轮(7)上U型缺口两侧凸块顶部的弧形相一致；两个弧形缺口的高度与凸块顶部高度相同；两个弧形缺口之间的夹角等于互锁半轴(21)由锁定位置转动到解锁位置夹角的两倍。

4.根据权利要求2所述的一种具有DS和ES机械互锁解锁功能的单电机三工位机构，其特征在于，U型缺口内通过轴销(13)镶嵌有铰接的导向拐臂(12)；当互锁齿轮(7)由解锁状态转动到锁定状态时，导向拐臂(12)作用于互锁半轴(21)由解锁位置转动到锁定位置。

5.根据权利要求4所述的一种具有DS和ES机械互锁解锁功能的单电机三工位机构，其特征在于，导向拐臂(12)工作面呈M型轮廓设置，在M型轮廓上两个突出轮廓的厚度方向分别设置一个凹台，两凹台的厚度和方向与同侧的凸块凹台相同；

当互锁齿轮(7)由解锁状态转动到锁定状态时，导向拐臂(12)上与互锁半轴(21)接触的突出轮廓推动互锁半轴(21)由解锁位置转动到锁定位置；互锁半轴(21)接触位置为与对应突出轮廓同高度的弧形缺口处棱边。

6.根据权利要求1所述的一种具有DS和ES机械互锁解锁功能的单电机三工位机构，其特征在于，互锁齿轮(7)和与其配合的直齿轮通过轴承(3)固定支撑在底座(1)和机芯顶板(5)之间。

7.根据权利要求1所述的一种具有DS和ES机械互锁解锁功能的单电机三工位机构，其特征在于，主动解锁凸轮(17)设计有三个凸轮面，第一凸轮面为一个完整的齿形轮廓，齿形轮廓两侧为齿槽，齿槽两侧是齿形轮廓所在齿轮的基圆圆形轮廓面；第二和第三凸轮面为对称的凹形弧面，用于转换位置监测微动开关(16)的状态；

从动解锁凸轮(8)呈扇形设置，扇形的弧面上设置有两个完整的齿和分别设置在两个齿外侧的齿状缺口，第一凸轮面上的齿形轮廓与两个齿中间的齿槽啮合；

当第一凸轮面的齿形轮廓与扇形弧面上两个完整的齿完全啮合时，互锁半轴(21)处于锁定位置；第一凸轮面两侧基圆圆形轮廓面完全进入扇形弧面上齿外侧的齿状缺口时，互锁齿轮(7)处于解锁位置。

8.根据权利要求1所述的一种具有DS和ES机械互锁解锁功能的单电机三工位机构，其特征在于，解锁装置还包括手动解锁装置；手动解锁装置包括设置在机构箱(20)的箱盖(10)外侧的手动解锁手柄(9)；手动解锁手柄(9)通过联轴器(15)与解锁电机(18)的轴连接，箱盖(10)上对应手动解锁手柄(9)的操作档位设置有解锁指示铭牌(11)。

9.根据权利要求1所述的一种具有DS和ES机械互锁解锁功能的单电机三工位机构，其特征在于，互锁齿轮(7)上还设置有零位监测器(19)，同时在DS和ES均为分闸状态时在机芯顶板(5)上对应于零位检测器(19)的检测位置处设置有零点定位光电开关(6)。