CN108242364A - 一种双蜗轮蜗杆驱动式断路器操作机构及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双蜗轮蜗杆驱动式断路器操作机构，包括塑胶外壳、电机、传动装置、内轴和离合装置，其特征在于：所述塑胶外壳内安装有电机，所述传动装置包括一级蜗杆、一级蜗轮、二级蜗杆、扇形蜗轮和不定性拨叉，所述电机通过传动装置带动不定性拨叉的内轴和断路器手柄联动来实现断路器的分闸、合闸动作；所述离合装置包括定位轴和摆杆，所述摆杆另一端与不定性拨叉的拱轮侧面活动接触，所述摆杆上设置有贯穿塑胶外壳上弧形槽的伸出轴，所述伸出轴与断路器盒体内的翻转机构配合而能实现断路器手柄在闭合后的复位功能，同时也介绍了该操作机构的控制方法。本发明具有环境适应性好、使用寿命长且控制精度高等优点。

Description

一种双蜗轮蜗杆驱动式断路器操作机构及其控制方法
技术领域
本发明涉及断路器操作机构技术领域，尤其是一种双蜗轮蜗杆驱动式断路器操作机构及其控制方法。
背景技术
断路器操作机构是通过自动或手动使断路器进行分闸或合闸的操作装置，该操作装置的主要性能在于确保断路器可靠地进行闭合及断开。目前市场主流的电表断路器操作机构产品的结构大同小异，但存在如下问题：1、塑料外壳采用ABS塑料制成，容易发生形变，在恶劣环境下性能不稳定，在紫外线、太阳照射下容易老化；2、内部构件数量多且复杂，安装精度不高，在外力撞击下容易松动，不便维修，控制精度低；3、生产成本高，装配难，依赖于手工作业，不利于规模化生产。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种环境适应性好、使用寿命长且控制精度高的双蜗轮蜗杆驱动式断路器操作机构，同时也介绍该机构的控制方法。
本发明的技术方案为：一种双蜗轮蜗杆驱动式断路器操作机构，包括塑胶外壳、电机、传动装置、内轴和离合装置，其特征在于：所述塑胶外壳内安装有电机，所述传动装置包括一级蜗杆、一级蜗轮、二级蜗杆、扇形蜗轮和不定性拨叉，所述电机通过减速机构与一级蜗杆连接，所述塑胶外壳内旋转固定有二级蜗杆，所述二级蜗杆端部设置有与一级蜗杆活动配合的一级蜗轮，所述塑胶外壳上旋转固定有不定性拨叉，所述不定性拨叉包括一体设置的内轴、环形主体和拱轮，所述内轴旋转固定在塑胶外壳上且内轴与位于塑胶外壳外的断路器手柄固定连接，所述内轴位于塑胶外壳内的部分旋转固定有与二级蜗杆活动配合的扇形蜗轮，所述环形主体、拱轮和内轴固定连接且拱轮位于环形主体外端，所述环形主体一侧设置有限位块A和限位块B，所述扇形蜗轮上设置有拨杆，所述拨杆与位于限位块A和限位块B之间的环形主体活动配合，所述电机通过传动装置带动内轴和断路器手柄联动来实现断路器的分闸、合闸动作；所述离合装置包括定位轴和摆杆，所述定位轴固定设置在塑胶外壳内，摆杆一端铰接在定位轴上，摆杆另一端与拱轮的侧面活动接触，所述摆杆上设置有贯穿塑胶外壳上弧形槽的伸出轴。
所述拱轮的侧面包括依次连接的过渡弧面、渐退弧面；所述塑胶外壳由前壳和后壳组装而成；所述塑胶外壳内安装有金属屏蔽罩，所述金属屏蔽罩由前屏蔽罩和后屏蔽罩组装而成；所述摆杆为L形摆杆。
一种双涡轮蜗杆驱动式断路器操作机构的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）由外部控制电路驱动电机转动，并经过自带减速机构降速达到所需转速；2）通过与电机相连的一级蜗杆带动一级蜗轮转动，转动角度由霍尔开关控制；3）一级蜗轮同步带动二级蜗杆旋转，二级蜗杆同步带动扇形涡轮转动；4）当扇形蜗轮逆时针转动时，能带动不定性拨叉逆时针转动，此时内轴及与之相连的断路器手柄被同步带动而实现分闸；5）当扇形蜗轮顺时针转动时，能带动不定性拨叉顺时针转动，此时内轴及与之相连的断路器手柄被同步带动而实现合闸。
所述步骤4）中，所述不定性拨叉的环形主体一侧设置有限位块A和限位块B，所述扇形蜗轮上设置有拨杆，所述拨杆与位于限位块A和限位块B之间的环形主体活动配合，具体过程为：
电机正向运动并通过传动装置带动扇形蜗轮作逆时针转动，首先扇形蜗轮转动一定角度使拨杆到达不定性拨叉的限位块B位置，然后不定性拨叉将受力并逆时针转动一定角度，此时内轴及与之相连的断路器手柄被同步逆时针转动一定角度而实现分闸动作。
所述步骤4）中，所述不定性拨叉的拱轮的侧面包括依次连接的过渡弧面和渐退弧面，当扇形蜗轮逆时针转动一定角度时，所述拱轮的过渡弧面与摆杆一端接触并使得摆杆的伸出轴位于弧形槽的底部，此时伸出轴与断路器盒体内的翻转机构配合将实现断路器手柄在闭合后的复位功能。
所述步骤5）中，所述不定性拨叉的环形主体一侧设置有限位块A和限位块B，所述扇形蜗轮上设置有拨杆，所述拨杆与位于限位块A和限位块B之间的环形主体活动配合，具体过程为：
电机反向运动并通过传动装置带动扇形蜗轮顺时针转动，首先扇形蜗轮转动一定角度后使得拨杆到达不定性拨叉的限位块A位置，然后不定性拨叉将受力并顺时针转动一定角度，此时内轴及与之相连的断路器手柄被同步顺时针转动一定角度而实现合闸动作。
所述步骤5）中，所述不定性拨叉的拱轮的侧面包括依次连接的过渡弧面和渐退弧面，当扇形蜗轮顺时针转动一定角度时，所述拱轮的渐退弧面与摆杆一端脱离而使得离合装置以及外部断路器盒体内的翻转机构均处于自由状态，从而使得实现断路器手柄能在外力作用下自动或手动实现合闸状态。
本发明的有益效果为：
1、本发明在塑料外壳中嵌入设置有不锈钢制成的金属内壳，能增强防火、绝缘、防尘性能以及抗电磁干扰的能力，有利于提高安装精度和延长设备使用寿命。
2、采用了两级蜗轮蜗杆的传动结构，并设计了独具特色的离合装置，具有环境适应性好、使用寿命长和控制精度高的优点。
附图说明
图1为本发明打开前壳及前屏蔽罩状态下的主视图；
图2为本发明的内部构件主视图；
图3为本发明扇形蜗轮、不定性拨叉及拱轮的组合立体图；
图4为本发明不定性拨叉及拱轮的组合立体图；
图5为本发明的金属屏蔽罩立体图；
图6为本发明的塑胶外壳后视图；
图中，1-塑胶外壳，2-金属屏蔽罩，21-螺钉安装孔，22-内轴安装孔，3-直流电机，4-一级蜗杆，5-一级蜗轮，6-二级蜗杆，7-内轴，8-扇形蜗轮，81-拨杆，9-环形主体，91-限位块A，92-限位块B，10-拱轮，100-弧形槽，101-过渡弧面，102-渐退弧面，103-弧面A，104-弧面B，11-定位轴，110-摆杆，111-伸出轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1-6所示，一种双蜗轮蜗杆驱动式断路器操作机构，包括塑胶外壳（1）、电机、传动装置、内轴（7）和离合装置，其特征在于：所述塑胶外壳（1）内安装有电机，所述传动装置包括一级蜗杆（4）、一级蜗轮（5）、二级蜗杆（6）、扇形蜗轮（8）和不定性拨叉，所述电机通过减速机构与一级蜗杆（4）连接，所述塑胶外壳（1）内旋转固定有二级蜗杆（6），所述二级蜗杆（6）端部设置有与一级蜗杆（4）活动配合的一级蜗轮（5），所述塑胶外壳（1）上旋转固定有不定性拨叉，所述不定性拨叉包括一体设置的内轴（7）、环形主体（9）和拱轮（10），所述内轴（7）旋转固定在塑胶外壳（1）上且内轴（7）与位于塑胶外壳（1）外的断路器手柄固定连接，所述内轴（7）位于塑胶外壳（1）内的部分旋转固定有与二级蜗杆（6）活动配合的扇形蜗轮（8），所述环形主体（9）、拱轮（10）和内轴（7）固定连接且拱轮（10）位于环形主体（9）外端，所述环形主体（9）一侧设置有限位块A（91）和限位块B（92），所述扇形蜗轮（8）上设置有拨杆（81），所述拨杆（81）与位于限位块A（91）和限位块B（92）之间的环形主体（9）活动配合，所述电机通过传动装置带动内轴（7）和断路器手柄联动来实现断路器的分闸、合闸动作；所述离合装置包括定位轴（11）和摆杆（110），所述定位轴（11）固定设置在塑胶外壳（1）内，摆杆（110）一端铰接在定位轴（11）上，摆杆（110）另一端与拱轮（10）的侧面活动接触，所述摆杆（110）上设置有贯穿塑胶外壳（1）上弧形槽（100）的伸出轴（111）；所述伸出轴（111）与断路器盒体内的翻转机构配合且能实现断路器手柄在闭合后的复位功能。
在本实施例中，所述电机为直流电机（3），所述摆杆（110）为L形摆杆（110），所述弧形槽（100）为呈45°角设置的弧形槽（100）。
在本实施例中，所述拱轮（10）的侧面包括依次连接的过渡弧面（101）、渐退弧面（102）、弧面A（103）和弧面B（104），其中弧面A（103）和弧面B（104）均为半圆形弧面。
在本实施例中，所述塑胶外壳（1）前壳和后壳组装而成，所述后壳侧部设置有接线口。
作为本发明的进一步实施方案，所述塑胶外壳（1）内安装有金属屏蔽罩（2），所述金属屏蔽罩（2）由前屏蔽罩和后屏蔽罩组装而成，所述前屏蔽罩和后屏蔽罩上均安装有螺钉安装孔（21）和内轴（7）安装孔（22）。
本发明所提供的双涡轮蜗杆驱动式断路器操作机构的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）由外部控制电路驱动电机转动，并经过自带减速机构降速达到所需转速；2）通过与电机相连的一级蜗杆（4）带动一级蜗轮（5）转动，转动角度由霍尔开关控制；3）一级蜗轮（5）同步带动二级蜗杆（6）旋转，二级蜗杆（6）同步带动扇形涡轮转动；4）当扇形蜗轮（8）逆时针转动时，能带动不定性拨叉逆时针转动，此时内轴（7）及与之相连的断路器手柄被同步带动而实现分闸；5）当扇形蜗轮（8）顺时针转动时，能带动不定性拨叉顺时针转动，此时内轴（7）及与之相连的断路器手柄被同步带动而实现合闸。
所述步骤4）中，所述不定性拨叉的环形主体（9）一侧设置有限位块A（91）和限位块B（92），所述扇形蜗轮（8）上设置有拨杆（81），所述拨杆（81）与位于限位块A（91）和限位块B（92）之间的环形主体（9）活动配合，具体过程为：电机正向运动并通过传动装置带动扇形蜗轮（8）作逆时针转动，首先扇形蜗轮（8）转动一定角度使拨杆（81）到达不定性拨叉的限位块B（92）位置，然后不定性拨叉将受力并逆时针转动一定角度，此时内轴（7）及与之相连的断路器手柄被同步逆时针转动一定角度而实现分闸动作；在本实施例中，所述不定性拨叉的拱轮（10）的侧面包括依次连接的过渡弧面（101）和渐退弧面（102），当扇形蜗轮（8）逆时针转动一定角度时，所述拱轮（10）的过渡弧面（101）与摆杆（110）一端接触并使得摆杆（110）的伸出轴（111）位于弧形槽（100）的底部，此时伸出轴（111）与断路器盒体内的翻转机构配合将实现断路器手柄在闭合后的复位功能。
所述步骤5）中，所述不定性拨叉的环形主体（9）一侧设置有限位块A（91）和限位块B（92），所述扇形蜗轮（8）上设置有拨杆（81），所述拨杆（81）与位于限位块A（91）和限位块B（92）之间的环形主体（9）活动配合，具体过程为：电机反向运动并通过传动装置带动扇形蜗轮（8）顺时针转动，首先扇形蜗轮（8）转动一定角度后使得拨杆（81）到达不定性拨叉的限位块A（91）位置，然后不定性拨叉将受力并顺时针转动一定角度，此时内轴（7）及与之相连的断路器手柄被同步顺时针转动一定角度而实现合闸动作；在本实施例中，所述不定性拨叉的拱轮（10）的侧面包括依次连接的过渡弧面（101）和渐退弧面（102），当扇形蜗轮（8）顺时针转动一定角度时，所述拱轮（10）的渐退弧面（102）与摆杆（110）一端脱离而使得离合装置以及外部断路器盒体内的翻转机构均处于自由状态，从而使得实现断路器手柄能在外力作用下自动或手动实现合闸状态。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种双蜗轮蜗杆驱动式断路器操作机构，包括塑胶外壳、电机、传动装置、内轴和离合装置，其特征在于：所述塑胶外壳内安装有电机，所述传动装置包括一级蜗杆、一级蜗轮、二级蜗杆、扇形蜗轮和不定性拨叉，所述电机通过减速机构与一级蜗杆连接，所述塑胶外壳内旋转固定有二级蜗杆，所述二级蜗杆端部设置有与一级蜗杆活动配合的一级蜗轮，所述塑胶外壳上旋转固定有不定性拨叉，所述不定性拨叉包括一体设置的内轴、环形主体和拱轮，所述内轴旋转固定在塑胶外壳上且内轴与位于塑胶外壳外的断路器手柄固定连接，所述内轴位于塑胶外壳内的部分旋转固定有与二级蜗杆活动配合的扇形蜗轮，所述环形主体、拱轮和内轴固定连接且拱轮位于环形主体外端，所述环形主体一侧设置有限位块A和限位块B，所述扇形蜗轮上设置有拨杆，所述拨杆与位于限位块A和限位块B之间的环形主体活动配合，所述电机通过传动装置带动内轴和断路器手柄联动来实现断路器的分闸、合闸动作；所述离合装置包括定位轴和摆杆，所述定位轴固定设置在塑胶外壳内，摆杆一端铰接在定位轴上，摆杆另一端与拱轮的侧面活动接触，所述摆杆上设置有贯穿塑胶外壳上弧形槽的伸出轴。
2.根据权利要求1所述的双蜗轮蜗杆驱动式断路器操作机构，其特征在于：所述拱轮的侧面包括依次连接的过渡弧面、渐退弧面。
3.根据权利要求1所述的双蜗轮蜗杆驱动式断路器操作机构，其特征在于：所述塑胶外壳由前壳和后壳组装而成。
4.根据权利要求1所述的双蜗轮蜗杆驱动式断路器操作机构，其特征在于：所述塑胶外壳内安装有金属屏蔽罩，所述金属屏蔽罩由前屏蔽罩和后屏蔽罩组装而成。
5.根据权利要求1所述的双蜗轮蜗杆驱动式断路器操作机构，其特征在于：所述摆杆为L形摆杆。
6.根据权利要求1所述的双涡轮蜗杆驱动式断路器操作机构的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）由外部控制电路驱动电机转动，并经过自带减速机构降速达到所需转速；2）通过与电机相连的一级蜗杆带动一级蜗轮转动，转动角度由霍尔开关控制；3）一级蜗轮同步带动二级蜗杆旋转，二级蜗杆同步带动扇形涡轮转动；4）当扇形蜗轮逆时针转动时，能带动不定性拨叉逆时针转动，此时内轴及与之相连的断路器手柄被同步带动而实现分闸；5）当扇形蜗轮顺时针转动时，能带动不定性拨叉顺时针转动，此时内轴及与之相连的断路器手柄被同步带动而实现合闸。
7.根据权利要求6所述的双涡轮蜗杆驱动式断路器操作机构的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：所述步骤4）中，所述不定性拨叉的环形主体一侧设置有限位块A和限位块B，所述扇形蜗轮上设置有拨杆，所述拨杆与位于限位块A和限位块B之间的环形主体活动配合，具体过程为：电机正向运动并通过传动装置带动扇形蜗轮作逆时针转动，首先扇形蜗轮转动一定角度使拨杆到达不定性拨叉的限位块B位置，然后不定性拨叉将受力并逆时针转动一定角度，此时内轴及与之相连的断路器手柄被同步逆时针转动一定角度而实现分闸动作。
8.根据权利要求6或7所述的双涡轮蜗杆驱动式断路器操作机构的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：所述步骤4）中，所述不定性拨叉的拱轮的侧面包括依次连接的过渡弧面和渐退弧面，当扇形蜗轮逆时针转动一定角度时，所述拱轮的过渡弧面与摆杆一端接触并使得摆杆的伸出轴位于弧形槽的底部，此时伸出轴与断路器盒体内的翻转机构配合将实现断路器手柄在闭合后的复位功能。
9.根据权利要求6所述的双涡轮蜗杆驱动式断路器操作机构的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：所述步骤5）中，所述不定性拨叉的环形主体一侧设置有限位块A和限位块B，所述扇形蜗轮上设置有拨杆，所述拨杆与位于限位块A和限位块B之间的环形主体活动配合，具体过程为：电机反向运动并通过传动装置带动扇形蜗轮顺时针转动，首先扇形蜗轮转动一定角度后使得拨杆到达不定性拨叉的限位块A位置，然后不定性拨叉将受力并顺时针转动一定角度，此时内轴及与之相连的断路器手柄被同步顺时针转动一定角度而实现合闸动作。
10.据权利要求6或9所述的双涡轮蜗杆驱动式断路器操作机构的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：所述步骤5）中，所述不定性拨叉的拱轮的侧面包括依次连接的过渡弧面和渐退弧面，当扇形蜗轮顺时针转动一定角度时，所述拱轮的渐退弧面与摆杆一端脱离而使得离合装置以及外部断路器盒体内的翻转机构均处于自由状态，从而使得实现断路器手柄能在外力作用下自动或手动实现合闸状态。
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