CN106876221B - 一种带有光电传感器的断路器操作机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有光电传感器的断路器操作机构，包括带齿转盘、合闸推动机构、光电传感器、分闸机构、控制线路板、马达组件、蜗轮、第一齿轮和第二齿轮，带齿转盘分别带动合闸推动机构和分闸机构完成合闸和分闸动作，光电传感器检测带齿转盘的相对位置，马达组件与蜗轮采用两段式蜗杆原理。本发明的操作机构采用光电传感器来实现机构在合闸和分闸中的位置控制，大大增强了抗磁场干扰能力，光电传感器响应迅速，更加有利于机构的操作控制，同时本发明采用了新型的两段式塑料蜗杆设计，能够有效的消除传动机构的误差，使机构传动更为顺畅。

Description

一种带有光电传感器的断路器操作机构

技术领域

本发明涉及智能断路器技术领域，尤其涉及一种带有光电传感器的断路器操作机构。

背景技术

随着智能电网的推广，带有远程控制合闸和分闸功能的智能断路器开始逐步应用，这种断路器的基本结构是操作机构模块加上断路器来实现的。操作机构为了可靠实现合闸和分闸的整个过程，在现有技术中一般采用霍尔传感器来实现操作过程中的位置控制。但是霍尔传感器对磁场较为敏感，抗磁场干扰比较弱，如外部施加磁场干扰会导致控制混乱，霍尔传感器响应时间较慢导致无法实现对位置的精确控制，导致操作机构在操作断路器合闸和分闸的时候一致性不佳。

发明内容

本发明提出一种带有光电传感器的断路器操作机构，采用光电传感器来实现机构在合闸和分闸中的位置控制，大大增强了抗磁场干扰能力，光电传感器响应迅速，更加有利于机构的操作控制。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种带有光电传感器的断路器操作机构，包括带齿转盘、合闸推动机构、光电传感器、分闸机构、控制线路板、马达组件、蜗轮、第一齿轮和第二齿轮；

所述马达组件连接所述蜗轮以提供动力，所述控制线路板连接所述马达组件控制马达进行转动，所述蜗轮依次啮合连接所述第一齿轮、所述第二齿轮和所述带齿转盘，所述合闸推动机构设置于带齿转盘上，所述带齿转盘上设置有第一凸台，所述第一凸台用于推动所述合闸推动机构合闸和用于推动所述分闸机构分闸；

所述合闸推动机构包括推动机构本体，所述推动机构本体外周侧上设置有第二凸台，所述推动机构本体的一端能够相对于带齿转盘的圆心自由作轴心转动地设置于带齿转盘上，所述推动机构本体和所述带齿转盘同轴自由转动，所述推动机构本体的另一端连接非圆形传动轴；合闸时，带齿转盘上的第一凸台会推动第二凸台旋转，同时带动非圆形传动轴旋转，非圆形传动轴与断路器手柄同轴旋转；

所述分闸机构包括分闸机构本体，所述分闸机构本体一端连接有第一轴，外周侧上连接有弧形面和第二轴，所述弧形面延伸至带齿转盘；分闸时，带齿转盘的第一凸台推动弧形面，从而使第二轴围绕第一轴旋转，第二轴装在断路器的跳扣的孔中，第二轴旋转时将带动断路器的跳扣，断路器的跳扣拨动后断路器跳闸；

所述光电传感器包括光电传感器发射管和光电传感器接收管，分别设置在带齿转盘相对的两侧，所述带齿转盘设有若干个用于光电传感器发射管检测位置时透光的透光孔；当光电传感器接收管透过所述透光孔检测到光电传感器发射管的光线时，光电传感器接收管转换成电信号反馈给控制线路板，控制线路板根据信号控制马达组件做出停止或继续转动的指令；

进一步的，所述马达组件包括马达，马达的电机轴上套有蜗杆，电机轴与蜗杆间隙配合，所述蜗杆啮合连接蜗轮；

进一步的，所述马达的电机轴上套有轴套，轴套与电机轴过盈配合，轴套外周侧设置有第一凸条，所述蜗杆内壁上设置有第二凸条；电机轴旋转时，轴套随之旋转，第一凸条推动第二凸条使蜗杆围绕电机轴旋转，蜗杆带动蜗轮旋转。

进一步的，所述非圆形传动轴的纵截面为三角形、四角形或五角形。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：采用光电传感器来实现机构在合闸和分闸中的位置控制，大大增强了抗磁场干扰能力，光电传感器响应迅速，更加有利于机构的操作控制；蜗杆与电机轴为间隙配合，因而在传动时有效的消除了蜗杆与蜗轮的应力，使传动更为顺畅。

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为操作机构整体示意图；

图2为光电传感器位置示意图；

图3为带齿转盘示意图；

图4为合闸推动机构示意图；

图5为分闸机构示意图；

图6为两段式蜗杆(马达组件与蜗轮)原理示意图(爆炸图)；

图7为合闸状态图；

图8为回位状态图；

图9为分闸状态图；

图10为带齿转盘与合闸推动机构的连接结构分解图。

附图标记说明：1-带齿转盘；11-第一凸台；12-透光孔；2-合闸推动机构；21-第二凸台；22-非圆形传动轴；23-推动机构本体；3-光电传感器；31-光电传感器发射管；32-光电传感器接收管；4-分闸机构；41-弧形面；42-第一轴；43-第二轴；44-分闸机构本体；5-控制线路板；6-马达组件；61-马达；62-电机轴；63-轴套；64-第一凸条；65-蜗杆；66-第二凸条；7-蜗轮；8-第一齿轮；9-第二齿轮。

具体实施方式

如图1-6所示，一种带有光电传感器的断路器操作机构，包括带齿转盘1、合闸推动机构2、光电传感器3、分闸机构4、控制线路板5、马达组件6、蜗轮7、第一齿轮8和第二齿轮9；马达组件6连接所述蜗轮7以提供动力，所述控制线路板5连接所述马达组件6控制马达进行转动，所述蜗轮7依次啮合连接所述第一齿轮8、所述第二齿轮9和所述带齿转盘1，所述合闸推动机构2设置于带齿转盘1上，所述带齿转盘1上设置有第一凸台11，所述第一凸台11用于推动所述合闸推动机构2合闸和用于推动所述分闸机构4分闸；马达组件6包括马达61，马达61的电机轴62上套有蜗杆65，电机轴62与蜗杆65间隙配合，所述蜗杆65啮合连接蜗轮7，利用两段式蜗杆原理，马达61的电机轴62上套有轴套63，轴套63与电机轴62过盈配合，轴套63外周侧设置有第一凸条64，所述蜗杆65内壁上设置有第二凸条66，蜗杆65可为塑料蜗杆，电机轴62旋转时，轴套63随之旋转，第一凸条64推动第二凸条66使蜗杆65围绕电机轴62旋转，蜗杆65带动蜗轮7旋转；合闸推动机构2包括推动机构本体23，所述推动机构本体23外周侧上设置有第二凸台21，所述推动机构本体23的一端能够相对带齿转盘1的圆心自由作轴心转动的设置于带齿转盘1上，所述推动机构本体23的另一端连接非圆形传动轴22，该非圆形传动轴22的纵截面为三角形、四角形(四边形)、五角形(五边形)等这样的异形轴，优选三角轴，三角轴扳动手柄时受力不容易打滑；合闸时，带齿转盘1上的第一凸台11会推动第二凸台21旋转，同时带动非圆形传动轴22旋转，非圆形传动轴22与断路器手柄同轴旋转；分闸机构4包括分闸机构本体44，所述分闸机构本体44一端连接有第一轴42，外周侧上连接有弧形面41和第二轴43，所述弧形面41延伸至带齿转盘1，分闸时，带齿转盘1的第一凸台11推动弧形面41，从而使第二轴43围绕第一轴42旋转，第二轴43装在断路器的跳扣的孔中，第二轴43旋转时将带动断路器的跳扣，断路器的跳扣拨动后断路器跳闸；光电传感器3包括光电传感器发射管31和光电传感器接收管32，分别设置在所述带齿转盘1相对的两侧，所述带齿转盘1设有若干个用于光电传感器发射管31检测位置时透光的透光孔12，当光电传感器接收管32检测到光电传感器发射管31的光线时，表示所述带齿转盘1转动到相应的位置，如：当光电传感器接收管32接收到其中一个透光孔12透过的光线时，表示所述带齿转盘1转动到合闸到位的相应位置；当光电传感器接收管32接收到另一个透光孔12透过的光线时，表示所述带齿转盘1转动到回位位置的相应位置；当光电传感器接收管32接收到再另一个透光孔12透过的光线时，表示所述带齿转盘1转动到分闸到位的相应位置。光电传感器接收管32分别转换成电信号反馈给控制线路板5，控制线路板5根据接收到的电信号控制马达组件6做出停止或继续转动的指令。

如图10所示，所述推动机构本体23和所述带齿转盘1设置于同一根轴上且能自由作轴心转动，不相互影响，机构本体23只能通过带齿转盘1上的第一凸起11带动第二凸起21才能旋转，进而带动非圆形传动轴22旋转，其不能固定于带齿转盘1而随带齿转盘1的转动而转动。

如图7-9所示，分别为合闸、回位和分闸状态图。当操作断路器合闸时，带齿转盘1顺时针转动带动合闸推动机构2，非圆形传动轴22带动断路器手柄合闸；光电传感器3检测到合闸位置时，电机轴62停止转动，并逆时针回转，光电传感器3检测到回位位置时停止旋转；当操作断路器分闸时，带齿转盘1逆时针转动带动分闸机构4，第二轴43使断路器跳扣，断路器的跳扣拨动后断路器跳闸。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种带有光电传感器的断路器操作机构，其特征在于：包括带齿转盘(1)、合闸推动机构(2)、光电传感器(3)、分闸机构(4)、控制线路板(5)、马达组件(6)、蜗轮(7)、第一齿轮(8)和第二齿轮(9)；

所述马达组件(6)连接所述蜗轮(7)以提供动力，所述控制线路板(5)连接所述马达组件(6)控制马达进行转动，所述蜗轮(7)依次啮合连接所述第一齿轮(8)、所述第二齿轮(9)和所述带齿转盘(1)，所述合闸推动机构(2)设置于所述带齿转盘(1)上，所述带齿转盘(1)上设置有第一凸台(11)，所述第一凸台(11)用于推动所述合闸推动机构(2)合闸和用于推动所述分闸机构(4)分闸；

所述合闸推动机构(2)包括推动机构本体(23)，所述推动机构本体(23)外周侧上设置有第二凸台(21)，所述推动机构本体(23)的一端能够相对于所述带齿转盘(1)的圆心自由作轴心转动地设置于所述带齿转盘(1)上，所述推动机构本体(23)和所述带齿转盘(1)同轴自由转动，所述推动机构本体(23)的另一端连接非圆形传动轴(22)，合闸时，所述带齿转盘(1)上的第一凸台(11)会推动所述第二凸台(21)旋转，同时带动所述非圆形传动轴(22)旋转，所述非圆形传动轴(22)与断路器手柄同轴旋转；

所述分闸机构(4)包括分闸机构本体(44)，所述分闸机构本体(44)一端连接有第一轴(42)，外周侧上连接有弧形面(41)和第二轴(43)，所述弧形面(41)延伸至所述带齿转盘(1)，分闸时，所述带齿转盘(1)上的所述第一凸台(11)推动所述弧形面(41)，从而使所述第二轴(43)围绕所述第一轴(42)旋转，所述第二轴(43)装在断路器的跳扣的孔中，所述第二轴(43)旋转时将带动断路器的跳扣，断路器的跳扣拨动后断路器跳闸；

所述光电传感器(3)包括光电传感器发射管(31)和光电传感器接收管(32)，分别设置在所述带齿转盘(1)相对的两侧，所述带齿转盘(1)设有若干个用于光电传感器发射管(31)检测位置时透光的透光孔(12)，当所述光电传感器接收管(32)透过所述透光孔(12)检测到所述光电传感器发射管(31)的光线时，所述光电传感器接收管(32)转换成电信号反馈给所述控制线路板(5)，所述控制线路板(5)根据信号控制所述马达组件(6)做出停止或继续转动的指令。

2.根据权利要求1所述的带有光电传感器的断路器操作机构，其特征在于：所述马达组件(6)包括马达(61)，所述马达(61)的电机轴(62)上套有蜗杆(65)，电机轴(62)与蜗杆(65)间隙配合，所述蜗杆(65)啮合连接蜗轮(7)。

3.根据权利要求2所述的带有光电传感器的断路器操作机构，其特征在于：所述马达(61)的电机轴(62)上套有轴套(63)，所述轴套(63)与所述电机轴(62)过盈配合，所述轴套(63)外周侧设置有第一凸条(64)，所述蜗杆(65)内壁上设置有第二凸条(66)，所述电机轴(62)旋转时，所述轴套(63)随之旋转，所述第一凸条(64)推动所述第二凸条(66)使所述蜗杆(65)围绕所述电机轴(62)旋转，所述蜗杆(65)带动所述蜗轮(7)旋转。

4.根据权利要求1所述的带有光电传感器的断路器操作机构，其特征在于：所述非圆形传动轴(22)的纵截面为三角形、四角形或五角形。