CN107622924A - 一种通用断路器的电动操作机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种断路器，特别涉及的是一种通用断路器的电动操作机构。所述电动操作机构包括：一减速电机；一执行机构，所述执行机构与所述合闸推杆连接；一传动机构，所述减速电机通过传动机构传递扭矩驱动所述执行机构动作；应用本发明所述电动操作机构，电磁离合组件处于分离状态，在合闸推杆自动跳闸，电磁离合组件处于分离状态，合闸推杆不受所述拨杆的阻力影响，在电磁离合组件处于接合状态时，可远程控制所述拨叉推动所述合闸推杆运动至断闸、合闸位置，电动操作机构在不影响通用断路器的跳闸功能的同时，还可单独控制通用断路器的合闸、及断闸动作，并具备快速断闸功能，整个电动操作机构，适用于多种型号的断路器，操作简单，实用性强。

Description

一种通用断路器的电动操作机构

技术领域

本发明涉及一种断路器，特别涉及的是一种通用断路器的电动操作机构。

背景技术

在现有技术中，根据我国供电网络智能化的需求，国家电网公司要求供电网络智能化。在现有的供电网络的终端必须安装执行机构--断路设备，而断路设备在接受到异常电流信号时，断路设备具备跳闸、合闸功能。而目前传统的断路器只具备手动分合闸及过流过载自动脱扣功能，存在着结构较为复杂、易出故障和功能不全不能满足电力公司需求的缺陷；在未来断路器的发展趋势中，断路器还应具备电动分合闸功能，远程控制断路器功能、及实时监测用电情况，收集用电信息等功能，从而实现智能化控制断路器，结合智能电表、及国家电网，实现欠费自动跳闸断电，充费自动合闸送电的功能等一系列操作，而市面上还未出现这样的断路设备。

发明内容

为了有效解决上述问题，本发明提供一种通用断路器的电动操作机构。

具体解决方案如下:一种通用断路器的电动操作机构，所述电动操作机构设置在通用断路器的一侧，所述通用断路器具有一合闸推杆，所述电动操作机构包括：

一减速电机；

一执行机构，所述执行机构与所述合闸推杆连接；

一传动机构，所述减速电机通过传动机构传递扭矩驱动所述执行机构断闸、合闸动作；

所述传动机构包括一根据电磁力调整接合，或分离状态的电磁离合组件，在接合状态下，所述电磁离合组件传递减速电机的可控扭矩，实现电控推动合闸推杆，在分离状态下，所述通用断路器可完成自动跳闸动作。

进一步地，所述电动操作机构还包括一控制电路，所述控制电路连接并调节所述电磁离合组件的接合、分离状态；

所述控制电路连接所述减速电机，并与所述电磁离合组件协同动作，实现电控推动合闸推杆的分、合闸。

进一步地，所述减速电机与所述电磁离合组件相互啮合，所述电磁离合组件与所述执行机构相互连接，所述减速电机通过所述电磁离合组件驱动所述执行机构动作。

进一步地，所述减速电机的输出轴连接一蜗杆；

所述电磁离合组件包括第一齿轮、第二齿轮、固定轴、及电磁线圈，所述第一齿轮、第二齿轮、及电磁线圈同轴线依次堆叠设置在所述固定轴上；

所述第一齿轮与所述蜗杆相互啮合传动；

所述第一齿轮与第二齿轮的相对的两侧面为粗糙面，并所述第二齿轮朝向所述电磁线圈的一侧面上设置一磁性体，所述第二齿轮与所述电磁线圈通过电磁力相互作用，选择所述第一齿轮与第二齿轮的接合、分离状态。

进一步地，所述电磁离合组件还包括第三齿轮，在所述电磁离合组件为接合、分离状态下，所述第三齿轮与所述第二齿轮始终相互啮合；

所述第三齿轮圆心位置处沿轴向方向延伸一方形传动孔。

进一步地，所述执行机构为一拨叉，所述拨叉为两端朝相反方向进行直角弯折的弯折结构，所述弯折结构一端连接所述方形传动孔，另一端伸入所述贯穿通腔，连接所述合闸推杆。

进一步地，所述磁性体与所述电磁线圈通过电磁斥力，对所述第一齿轮施加压力，控制所述第一齿轮与第二齿轮之间的摩擦力大小。

进一步地，所述第一齿轮朝向所述电磁线圈的一侧面上设置一磁性体，所述第一齿轮与所述电磁线圈通过电磁吸力，对所述第二齿轮施加压力，控制所述第一齿轮与第二齿轮之间的摩擦力大小。

进一步地，所述第一齿轮朝向所述电磁线圈的一侧面，或所述第二齿轮朝向所述电磁线圈的一侧面采用磁性材料。

进一步地，所述控制电路上集成微型计算机模块、电机控制模块、检测电路模块、及通信电路模块，所述电机控制模块、检测电路模块分别与所述减速电机连接，所述通信电路模块与外部用户终端，或服务器进行信息交换。

本发明的有益之处：应用本发明所述电动操作机构，在所述通用断路器为合闸状态时，所述电磁离合组件处于分离状态，所述合闸推杆自动跳闸，在跳闸过程中，由于电磁离合组件处于分离状态，所述合闸推杆不受所述拨杆的阻力影响，在所述电磁离合组件处于接合状态时，可远程控制所述拨叉推动所述合闸推杆运动至断闸、合闸位置，所述电动操作机构在不影响通用断路器的跳闸功能的同时，还可单独控制通用断路器的合闸、及断闸动作，并具备快速断闸功能，整个电动操作机构，适用于多种型号的断路器，操作简单，实用性强。

附图说明

图1为本发明一实施例所述电动操作机构整体结构示意图；

图2为本发明一实施例所述电动操作机构的内部俯视图；

图3为发发明一实施例所述电磁离合组件的剖视图；

图4为本发明一实施例所述所述拨叉的侧视图；

图5为本发明所述第三齿轮的结构示意图；

图6为本发明所述控制电路的连接关系图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

如图1所示，为本发明第一实施例的整体结构示意图，该实施例提供了一种通用断路器的电动操作机构3，所述电动操作机构3设置在通用断路器一侧，所述通用断路器包括：一断路器本体1、及一合闸推杆2，所述断路器本体1上设置所述合闸推杆2，所述合闸推杆2上设置有一贯穿通腔21，所述电动操作机构3可控制所述合闸推杆2动作，具体为，所述电动操作机构3可模拟人工手动推动所述合闸推杆2，使所述合闸推杆2处于断闸位置，或合闸位置，并完全不影响所述通用断路器跳闸功能。

如图2所示，为本发明第一实施例所述电动操作机构的内部俯视图，所述电动操作机构3包括一传动机构4、一减速电机5、一执行机构6、盒体8、及一控制电路9，所述盒体8延伸出固定块，固定卡位所述传动机构4、减速电机5、及控制电路9；所述减速电机5与所述传动机构4相互啮合传动，并传递扭矩驱动所述执行机构6断闸、合闸动作；

所述控制电路9连接所述传动机构4，控制所述传动机构4的扭矩大小，所述控制电路9连接所述减速电机5，控制所述减速电机5的输出扭矩，及检测所述减速电机5内的电流变化。

所述传动机构4包括电磁离合组件41、蜗杆42、第三齿轮43，所述减速电机5的输出轴连接所述蜗杆42，带动所述蜗杆42运动，所述蜗杆42与所述电磁离合组件41相互啮合传动，所述电磁离合组件41与所述第三齿轮43相互啮合传动，所述蜗杆42将所述减速电机5的输出扭矩，经过所述电磁离合器41传递至所述第三齿轮43；

如图3所示，为本发明所述电磁离合组件41的剖视图，所述执行机构6为一拨叉，所述拨叉为一经过两次直角弯折的弯折结构，且两次弯折方向相反；所述电磁离合组件41采用摩擦式电磁离合原理，所述电磁离合组件41包括第一齿轮411、第二齿轮412、电磁线圈413，磁性体414、及固定轴415，所述第一齿轮411与第二齿轮412、及电磁线圈413同轴线依次堆叠设置所述固定轴415上，所述第一齿轮411固定在所述固定轴415的一端，所述第二齿轮412可在所述固定轴415上沿轴向移动，所述第一齿轮411与第二齿轮412可绕自身轴心线作旋转运动，并所述第一齿轮411的直径大于所述第二齿轮412的直径；

所述第一齿轮411与所述蜗杆42相互啮合，所述第三齿轮43与所述第二齿轮412始终相互啮合，所述第一齿轮411与第二齿轮412的相对的两侧面为粗糙面，所述第二齿轮412远离所述第一齿轮411的一侧面上，同轴线堆叠设置所述电磁线圈413，所述第二齿轮412相对所述电磁线圈413的一侧面上固定设置磁性体414，所述电磁线圈413与所述控制电路9连接，通过控制所述电磁线圈413的通电电流，调节所述电磁线圈413与所述第二齿轮412之间的电磁力，调节所述第一齿轮411与第二齿轮412之间的摩擦力，选择所述电磁离合组件41的接合、分离状态，实现电磁力控制齿轮之间的扭矩传递。

具体为，在所述电磁线圈413通电时，所述第二齿轮412与所述电磁线圈413产生电磁力为相互排斥力，所述第二齿轮412在受到所述电磁线圈413的电磁排斥力时，向接近所述第一齿轮411的方向运动，增大所述第一齿轮411与第二齿轮412之间的压力，由于第一齿轮411与第二齿轮412的接触面为摩擦面，此时所述第一齿轮411与第二齿轮412为接合状态，完全传递扭矩；

所述第一齿轮411与所述蜗杆42形成一蜗轮蜗杆结构，将电机扭矩传递至第一齿轮411上，所述第一齿轮411带动所述第二齿轮412运动，所述第二齿轮412带动第三齿轮43运动，所述第三齿轮43带动拨叉模拟人工推动所述合闸推杆2运动，实现所述通用断路器的合闸动作；

在所述电磁离合组件41为接合状态时，所述电磁线圈413的通电电流为电路可承受的最大值时，所述第一齿轮411与所述第二齿轮412的摩擦力为最大值时，所述电磁离合组件41传递所述减速电机5的最大扭矩，由于可通过控制所述电磁线圈413的通电电流，在减小所述电磁线圈413通电电流时，可调控所述第一齿轮411与所述第二齿轮412的摩擦力大小，进而调控所述出传动机构4的输出扭矩，在需要通过所述拨叉将所述合闸推杆2调整至跳闸位置时，仅需减小所述电磁线圈413的通电电流，所述电磁离合组件41传递所述减速电机5的最大扭矩的60％-70％，当所述合闸推杆2经过合闸运动的临界点时，即可完成自动跳闸动作，更加节省所述电动操作机构3的电功率，节约能源。

在所述电磁线圈413不通电时，所述第一齿轮411与第二齿轮412处于分离状态，所述第二齿轮412不受到的电磁力作用，所述第一齿轮411与第二齿轮412的摩擦力为零，在所述通用断路器跳闸时，所述合闸推杆2的快速跳至断闸位置，所述拨叉快速响应，移动至断闸位置，所述合闸推杆2的跳闸功能完全不受阻力影响，实现所述通用断路器的快速断开，更加安全可靠。

如图4所示，为本发明所述拨叉的侧视图，所述第三齿轮43与所述第二齿轮412相互啮合传动，带动所述拨叉运动，所述第三齿轮43圆心位置处沿轴向方向延伸出一方形传动孔，所述拨叉一端固定连接所述传动孔，另一端伸入所述合闸推杆2的贯穿通腔21，所述拨叉与所述方形传动孔形成一固定结构，在所述第三齿轮43作圆周运动时，所述拨叉绕与所述第三齿轮43的圆心做圆弧运动，并所述拨叉做圆弧运动时，带动所述合闸推杆2做圆弧运动，从而模拟人工推动所述合闸推杆2的分合，从而实现所述通用断路器的断闸、合闸动作。

在其他实施例中，所述第二齿轮412采用磁体材料，通过控制所述电磁线圈413通电电流的大小，控制所述电磁线圈413与所述第二齿轮412之间的磁场强度，进一步地，控制所述第一齿轮411与第二齿轮412之间的摩擦力大小，从而实现传递可控扭矩，在此所述第二齿轮412采用磁性材料，或是第二齿轮412上设置磁性体414，都以实现所述第二齿轮412与电磁线圈413之间产生电磁力为准，不做结构的具体限定。

如图5所示，为本发明所述第三齿轮43的结构示意图，所述拨叉一端与所述传动孔的形状相互配合，在其他实施例中，所述方形传动孔结构可替换为其他使第三齿轮43带动所述拨叉运动的结构，在此不做具体限定。

所述减速电机5为整个所述电动操作机构3的动力源，所述减速电机5为空心杯式直流减速电机5，所述减速电机5的主动惯量小，电机响应速度块，所述控制电路9控制所述减速电机5快速实现电机的正转，或反转，实现所述传动机构4带动所述拨叉产生的推和拉的动作。

如图6所示，为本发明所述控制电路9的连接关系图，所述控制电路9包括微型计算机模块91、电机控制模块92、检测电路模块93、及通信电路模块94，所述控制电路9输入电流数据包括但不限于DC12V，或AC220V，所述电机控制模块92控制所述减速电机5的正转、反转、及停止动作，所述检测电路模块93与所述减速电机5连接，检测所述合闸推杆2的位置变换所产生的电流信息，实现监测所述合闸推杆2的合闸，或断闸的位置检测，及保护所述减速电机5的工作电路；

所述通信电路模块94用于连接外部用户终端10，或服务器的执行信号，所述用户终端10可以为智能移动终端，所述通信电路模块94可采用的通讯方式包括但不限于RS485的有线通信、RF无线通信或电力线载波通讯的方式；

所述检测电路模块93实时监测所述减速电机5的电流情况，在所述电磁线圈413通电时，所述电磁离合组件41处于接合状态下，当所述合闸推杆2跳闸时，通过拨叉带动所述第三齿轮43运动，从而联动所述电磁离合组件41运动，使得所述减速电机5产生异常电流，所述检测电路模块93检测到电流变化，通过通信电路模块94反馈至用户终端10，用户可立即获得断路器的跳闸信息，保证通用断路器的安全工作。

在本发明的第二实施例中，该实施例提供了一种通用断路器的电动操作机构3，所述第二实施例与第一实施例大部分结构相同，唯不同之处在于，所述电磁离合组件41利用电磁吸力方式来增大所述第一齿轮411与第二齿轮412之间的摩擦力，具体为，所述第一齿轮411可在所述固定轴415上沿轴向移动，所述第二齿轮412固定在所述固定轴415上，所述第一齿轮411面向所述第二齿轮412的一侧面上设置所述磁性体414，通过控制所述电磁线圈413通电电流，所述磁性体414与所述电磁线圈413之间产生电磁吸力，从而控制所述第一齿轮411与所述第二齿轮412之间的摩擦力，传递可控扭矩；

在其他实施例中，所述第一齿轮411采用磁体材料，通过控制所述电磁线圈413通电电流的大小，控制所述电磁线圈413与所述第一齿轮411之间的磁场强度，进一步地，控制所述第一齿轮411与第二齿轮412之间的摩擦力大小，从而实现传递可控扭矩，在此所述第一齿轮411采用磁性材料，或是第一齿轮411上设置磁性体414，都以实现所述第一齿轮411与电磁线圈413之间产生电磁力为准，不做结构的具体限定。

工作过程：在所述电磁离合组件41为分离状态时，所述第一齿轮411与所述第二齿轮412之间的摩擦力为零，在所述合闸推杆2跳闸过程中，所述合闸推杆2快速响应动作，并带动所述拨杆44运动至断闸位置时，完全不影响所述通用断路器的跳闸功能；

在所述电磁离合组件43处于接合状态，所述控制电路9通过控制所述电磁线圈413的通电电流大小，输出可控扭矩，并可控制所述减速电机5的正转，或反转，从而带动所述传动机构4运动，实现所述拨叉完成断闸、合闸动作，所述电动操作机构3在不影响通用断路器的跳闸功能的同时，还可单独控制通用断路器的合闸、及断闸动作，并具备快速响应断闸功能，整个电动操作机构3，适用于多种型号的断路器，操作简单，实用性强。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种通用断路器的电动操作机构，所述电动操作机构设置在通用断路器的一侧，所述通用断路器具有一合闸推杆，其特征在于，所述电动操作机构包括：

一减速电机；

一执行机构，所述执行机构与所述合闸推杆连接；

一传动机构，所述减速电机通过传动机构传递扭矩驱动所述执行机构断闸、合闸动作；

所述传动机构包括一根据电磁力调整接合，或分离状态的电磁离合组件，在接合状态下，所述电磁离合组件传递减速电机的可控扭矩，实现电控推动合闸推杆，在分离状态下，所述通用断路器可完成自动跳闸动作。

2.根据权利要求1所述一种通用断路器的电动操作机构，其特征在于，所述电动操作机构还包括一控制电路，所述控制电路连接并调节所述电磁离合组件的接合、分离状态；

所述控制电路连接所述减速电机，并与所述电磁离合组件协同动作，实现电控推动合闸推杆的分、合闸。

3.根据权利要求1所述一种通用断路器的电动操作机构，其特征在于，所述减速电机与所述电磁离合组件相互啮合，所述电磁离合组件与所述执行机构相互连接，所述减速电机通过所述电磁离合组件驱动所述执行机构动作。

4.根据权利要求1所述一种通用断路器的电动操作机构，其特征在于，所述减速电机的输出轴连接一蜗杆；

所述电磁离合组件包括第一齿轮、第二齿轮、固定轴、及电磁线圈，所述第一齿轮、第二齿轮、及电磁线圈同轴线依次堆叠设置在所述固定轴上；

所述第一齿轮与所述蜗杆相互啮合传动；

所述第一齿轮与第二齿轮的相对的两侧面为粗糙面，并所述第二齿轮朝向所述电磁线圈的一侧面上设置一磁性体，所述第二齿轮与所述电磁线圈通过电磁力相互作用，选择所述第一齿轮与第二齿轮的接合、分离状态。

5.根据权利要求4所述一种通用断路器的电动操作机构，其特征在于，所述电磁离合组件还包括第三齿轮，在所述电磁离合组件为接合、分离状态下，所述第三齿轮与所述第二齿轮始终相互啮合；

所述第三齿轮圆心位置处沿轴向方向延伸一方形传动孔。

6.根据权利要求5所述一种通用断路器的电动操作机构，其特征在于，所述执行机构为一拨叉，所述拨叉为两端朝相反方向进行直角弯折的弯折结构，所述弯折结构一端连接所述方形传动孔，另一端伸入所述贯穿通腔，连接所述合闸推杆。

7.根据权利要求4所述一种通用断路器的电动操作机构，其特征在于，所述磁性体与所述电磁线圈通过电磁斥力，对所述第一齿轮施加压力，控制所述第一齿轮与第二齿轮之间的摩擦力大小。

8.根据权利要求4所述一种通用断路器的电动操作机构，其特征在于，所述第一齿轮朝向所述电磁线圈的一侧面上设置一磁性体，所述第一齿轮与所述电磁线圈通过电磁吸力，对所述第二齿轮施加压力，控制所述第一齿轮与第二齿轮之间的摩擦力大小。

9.根据权利要求7或8所述一种通用断路器的电动操作机构，其特征在于，所述第一齿轮朝向所述电磁线圈的一侧面，或所述第二齿轮朝向所述电磁线圈的一侧面采用磁性材料。

10.根据权利要求1所述的一种通用断路器的电动操作机构，其特征在于，所述控制电路上集成微型计算机模块、电机控制模块、检测电路模块、及通信电路模块，所述电机控制模块、检测电路模块分别与所述减速电机连接，所述通信电路模块与外部用户终端，或服务器进行信息交换。