CN108305813B - 一种输出多转转角的单电机三工位机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输出多转转角的单电机三工位机构，包括机架、驱动装置和输出轴，驱动装置又包括电机、蜗杆蜗轮副、扭力离合器以及安装在电机输出轴上的第一齿轮和与第一齿轮相啮合的安装在扭力离合器上的第二齿轮，其特征在于在机架上还设置有与蜗杆相同轴分布且联动的丝杆，在丝杆上螺纹连接随丝杆转动而能轴向移动的螺母，并设置有在隔离合闸时与该螺母相配合的第一控制开关和在接地合闸时与该螺母相配合的第二控制开关，扭力离合器安装在丝杆或蜗杆上，输出轴通过锥齿轮对与蜗杆或丝杆相联动；同时与蜗轮同轴安装的转盘上设有切换板，在转盘旁设置有在分闸状态下与该切换板相配合动作的第三控制开关。采用此结构，使得本发明具有工作更为可靠的优点。

Description

一种输出多转转角的单电机三工位机构

技术领域

本发明涉及一种开关操作机构，具体指一种用于操作以丝杆、螺母或齿轮、齿条运动的隔离/接地开关组合件的单电机三工位机构，尤其适合用于操作66-252KV共箱GIS 中的隔离/接地开关组合件的单电机三工位机构。

背景技术

电力工业是国民经济发展的命脉，国民经济发展促进了我国电力工业的高速发展，其中用SF6气体作为绝缘介质的新型全封闭配电开关装置(简称GIS)因占地面积小，重量轻，易实现标准化等优点而得到广泛应用，并经过多年的发展，人们又将GIS中的隔离开关和接地开关两个独立元件合并为一个隔离/接地开关三工位组合元件，使得GIS 产品进一步小型化。而与之相对应的操动机构就变成一台既能操作隔离开关也能操作接地开关的三工位机构。这其中的所谓三工位是指三个工作位置：1、隔离开关主断口接通的合闸位置，2、主断口分开的隔离位置，3、接地侧的接地位置。即用一把刀完成隔离开关和接地开关两者的功能，这样就可实现机械闭锁，防止主回路带电状态下合接地刀，避免了误操作的可能性。

近些年，随着高压开关设备的不断发展，高压开关中的隔离开关、接地开关或隔离/接地开关组合件的分、合闸采用了传动结构为齿轮/齿条或丝杆/螺母两种传动方式，这就要求开关输入(也就是三工位机构输出)的转角为多转才能满足行程的需求。

现有操动GIS隔离/接地开关组合件的三工位操作机构从传动原理上主要有：丝杆螺母加槽板传动、齿轮加槽轮传动或链条加异性齿传动等，这几种三工位操作机构的缺点是零部件的设计和加工难度较大，成本较高，且还具有体积大，输出转角小等缺陷。其中输出转角最大只有3/4转，达不到上述齿轮/齿条或丝杆/螺母传动方式的隔离/接地开关组合件需多转输入(三工位机构输出)的要求，特别是以丝杆/螺母为传动方式的隔离/接地开关组合件需输入(三工位机构输出)几转到几十转不等，现有的以丝杆螺母加槽板、齿轮加槽轮等传动方式的三工位操作机构达不到所需要求。

为了满足上述隔离/接地开关组合件要求输入(三工位机构输出)多转的要求，人们也在不断地设计出新的三工位机构，从目前的使用看，现有的三工位机构从类型上分，又分为双电机三工位机构和单电机的三工位机构，前者由于用两个电机、两套驱动装置通过曲柄槽轮结构合成一个输出，因此机械限位、指示信号的输出、辅助信号的输出、转角的控制等设计相对容易些，分闸位置限位也容易在各自的驱动系统中实现。但这种三工位机构由于有两套驱动装置，结构复杂、体积过于庞大、成本较高、维护困难。而单电机的三工位机构只用一个电机和一套驱动装置直接输出，因而结构简单，从外形、生产成本、产品的维护等方面均比双电机三工位机构更适合共箱GIS的要求。但单电机三工位操作机构因多转转角输出的特性造成机构的机械限位、指示信号的输出、辅助信号的输出、转角的控制设计上较难实现。面对设计困难，现有的在40.5KV以下等级中使用的几款多转转角单电机三工位机构在设计时干脆就省略了机械限位装置，只看面板指示，工作起来很不可靠。因此现有的单电机三工位机构的可靠性要差于双电机三工位机构的可靠性。

为此，本设计人曾设计出多款单电机三工位机构，并还设计出带有合、分、接地位置的机械限位的三工位电动操作机构，如中国授权公告号为CN103165298B《一种开关用单电机三工位机构》，为人们提供了性能可靠，成本低，且输出角度调节方便的操作机构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种工作更为可靠的输出多转转角的单电机三工位机构。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种输出多转转角的单电机三工位机构，包括有机架、安装在机架上的驱动装置和用来与开关输入轴连接的输出轴，其中驱动装置又包括有电机、蜗杆蜗轮副、扭力离合器以及安装在电机输出轴上的第一齿轮和与该第一齿轮相啮合的安装在上述扭力离合器上的第二齿轮，同时设置与所述蜗杆相联动的手动操作口、手动电动联锁结构和用来显示开关状态的指示和辅助开关结构，其特征在于：在所述的机架上还设置有与所述蜗杆相同轴分布且通过同轴连接器相联动的丝杆，在该丝杆上螺纹连接随丝杆转动而能轴向移动的螺母，并设置有在隔离合闸时与该螺母相配合的第一控制开关和在接地合闸时与该螺母相配合的第二控制开关，所述扭力离合器安装在所述丝杆或蜗杆上，所述输出轴通过锥齿轮对与所述蜗杆或丝杆相联动；同时与所述蜗轮同轴安装的转盘上设有切换板，在所述转盘旁设置有在分闸状态下与该切换板相配合动作的第三控制开关。

在上述方案中，进一步改进的是，所述丝杆的两端还分别设有在隔离合闸时与该螺母相抵的第一限位件和在接地合闸时与该螺母相抵的第二限位件。即还配置有在隔离合闸和接地合闸时的机械限位，进一步确保本发明输出转角的正确性和可靠性。

在上述改进方案中，优选的是，所述第一、二限位件均为支撑丝杆端部的第二支撑座和套在丝杆上且邻近所述第二支撑座的碟簧片，以避免螺母与第二支撑座之间的刚性触碰，以延长使用寿命。

在上述各方案中，所述扭力离合器优选采用如下结构，它包括有套在所述丝杆或蜗杆上的轴套和设在轴套上的多个沿向周向间隔分布的径向孔，各径向孔中安装有滚珠和滚珠相抵的弹簧以及螺纹连接在径向孔中能调节弹簧预紧力的调节螺栓；所述丝杆或蜗杆上设有多个与径向孔相对应的小孔，各径向孔中的滚珠在各自弹簧的作用能部分落入到对应的小孔中。采用该扭力离合器，即便转角到位时控制开关失效，也能使电机空转，从而能有效保护了机构电机和开关，同时又可以根据需要旋转调节螺栓，来方便地调节离合力，以保证机构的安全、可靠使用。

在上述各方案中，进一步改进的是，所述手动电动联锁结构包括有联锁线圈、切换板、联锁门、销、第一联锁板、第二联锁板和复位弹簧，其中切换板和联锁门固定在转轴上而能随转轴一起转动，所述切换板的顶面设计有凹部而形成能与手电动联锁开关相配合的两个斜面；上述销位于转轴一侧的联锁门上，所述转轴另一侧的联锁门能遮挡住所述手动操作口；上述第一联锁板和第二联锁板直立在所述销处并各自与销配合能随联锁门的转动而作向下或向上移动，所述复位弹簧的两端分别挂设在第一联锁板和第二联锁板上，以使第一联锁板、第二联锁板在上下方向上具有相对移动而重合的趋势，且在该复位弹簧的自然状态下，所述第一联锁板、第二联锁板的一侧边上形成有供上述联锁线圈在失电状态下其铁芯落入的缺口。该方案结构简单，动作可靠，能满足电动和手动操作之间的联锁要求。

在上述改进方案中，所述第一联锁板、第二联锁板的一侧边上还开有供所述销落入的长槽，第一联锁板的另一侧下方、第二联锁板的另一侧上方还分别设有凸耳，所述复位弹簧的两端分别挂设在各凸耳上，在该复位弹簧的作用下，所述销被挡在所述第一联锁板的长槽下沿和第二联锁板的长槽上沿。使销易于驱动第一联锁板、第二联锁板的上下运动，且结构简单，装配方便。

为了确保第一、第二锁板的运动平稳性，上述第一联锁板和第二联锁板均开有上、下分布且沿竖方向延伸的两个长孔，即上长孔和上长孔，所述机架上配置有上轴销和下轴销，该上轴销插入到位于第一联锁板和第二联锁板上对应的上长孔中，该下轴销插入到位于第一联锁板和第二联锁板上对应的下长孔中，且在所述复位弹簧的作用下，所述上轴销被挡在第一联锁板的上长孔的下沿和第二联锁板的上长孔的上沿，所述下轴销被挡在第一联锁板的下长孔的下沿和第二联锁板的下长孔的上沿。

为了进一步防止误操作的发生，还包括有与蜗轮同轴安装的凸轮，该凸轮的周面上具有凹陷部而形成有两个控制平面；而在所述转轴上固定有分闸限位板，该分闸限位板的端面上设有两个相对于上述凸轮径向分布的顶销，当所述的联锁门转动而露出所述手动操作口的状态下，所述分闸限位板上的其中一顶销转至所述凹陷部，且在分闸状态下与凸轮上的其中一控制平面相抵，而当所述的联锁门遮挡住所述手动操作口的状态下，所述分闸限位板两顶销均偏离所述凸轮。顶销和凹陷部的设置，使得手动分闸时具有机械限位的功能，同时在手动操作时，能满足“只有隔离开关处于分闸位置时才能操作接地开关，同样只有接地开关处于分闸位置时才能操作隔离开关”联锁要求。

较实用的是，还包括有L形的第三联锁板，该第三联锁板拆卸连接在第二联锁板的下端，该第三联锁板与第二联锁板和第一联锁板的下端部之间形成所述的缺口。以方便制作和调节缺口大小。

较好的是，所述指示和辅助开关结构包括有两组辅助开关和两个指示器，与所述蜗轮同轴安装的第三齿轮与齿条板相啮合，该齿条板上设有与两组辅助开关相配合的第一销、第二销和与两个指示器相配合的第三销、第四销，以方便地实时显示开关的状态。

与现有技术相比，由于本发明将丝杆和蜗杆同轴设置并相互联动，即将蜗轮蜗杆副的减速结构和丝杆螺母副的减速结构进行有机的结合，用蜗轮蜗杆的减速来控制本发明的分闸位置，用丝杆螺母的减速来控制本发明的隔离/接地的合闸位置，因此在机构合、分闸时，能充分满足输出轴输出多转转角要求，并且工作起来安全、可靠。再者，在丝杆的两端增设碟簧片，并巧妙地借助于支撑丝杆的第二支撑座，使得在机构接地合闸或隔离合闸时均有可靠的机械限位，且这种结构成本低，维护方便。尤其增设的凸轮和与手动电动联锁结构相联动的分闸限位板，使得本发明在手动分闸位置具有可靠的机械限位功能，更能有效地防止手动误操作的发生，故本发明具有工作更为可靠的优点。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1的俯视图(即本发明实施例的正视图)；

图3为图2中去掉安装盒、航空插座和手动摇把后的背视图；

图4为图1中去掉安装盒、航空插座和手动摇把后的背视图；

图5为图2中去掉安装盒、航空插座和手动摇把后的示意图；

图6为图5的左视图(去掉上方的指示器球形面)；

图7为本发明实施例机芯的立体示意图；

图8为图7的仰视的立体示意图；

图9为图7的后视的立体示意图；

图10为图7局部半剖示意图；

图11为图7的左视立体示意图；

图12为图11的局部分解图；

图13为图2中去掉开关盒和盒盖后的立体示意图；

图14为图13的正面示意图(去齿条板等部件)。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

参见图1-图6，一种输出多转转角的单电机三工位机构，适用于操作以丝杆、螺母或齿轮、齿条运动的隔离/接地开关组合件，尤其适合用于操作66-252KV共箱GIS中隔离/接地组合开关。该三工位机构的外形呈扁平形，非常适合GIS对机构体积的要求。

上述单电机三工位机构包括有机架、安装在机架上的驱动装置和用来与开关输入轴连接的输出轴8，其中机架又包括有安装盒1，安装盒1的正面设置有盒盖2，该盒盖2 与安装盒1之间用四个常规的搭扣3进行快速连接，可快速打开或合上盒盖2，以方便日后的维护。同时为便于户外使用，安装盒1底面装有一带有透水孔的透水板9，若因天气原因产生的凝露积水，可以从该透水板9的透水孔中排出。安装盒1与盒盖2的接合部还设有“U”形槽，“U”形槽内嵌入汽车门窗用的密封条，以便在户外使用时具有较好的防水性能。安装盒1的背面上部还设有两安装板10，用螺栓通过安装板10上的孔固定在开关装置的相应安装板上。

上述输出轴8两端分别通过各自的外圆轴承支承在法兰18中，法兰18固定在安装盒1上，如此，以使输出轴8尾端伸出法兰18和安装盒1背面后用来与开关装置的输入轴连接，作为本单电机三工位机构转角和扭矩的输出端。同样，为了具有防水性能，该输出轴8的伸出端头设有骨架油封，骨架油封安装在密封圈7中，密封圈7与安装盒 1的背面之间设有一防水垫，用螺栓将密封圈7和防水垫固定在安装盒1的背面。

打开盒盖2，就可以看到本单电机三工位机构(以下简称机构)的零部件。为便于机构的维护，安装盒内下侧的部件为机构的机芯，上侧为机构的二次元件，布置在机芯上的二次元件与机构上侧的二次元件通过一21芯的插座21相连接。

上述驱动装置包括有电机20、蜗杆蜗轮副、扭力离合器35和丝杆螺母副，其中电机20通过电机固定板19安装在安装盒1内，电机20的输出轴上安装有第一齿轮A1，请参见图7至图10。

上述蜗杆蜗轮副中的蜗轮31通过蜗轮轴42装在前板33和后板47之间，该蜗轮 31与前、后板成平行布置，前板33和后板47通过左、右分布的两个第一轴承座30用螺钉固定成一体，蜗杆32两端分别通过各自的轴承支承在该两第一轴承座30上，如此，蜗杆32与蜗轮31配合组成蜗轮蜗杆减速传动。

上述丝杆螺母副中丝杆46与蜗杆32同轴布置，该丝杆46的两端通过各自的轴承支承在两个第二轴承座39上，两个第二轴承座39通过螺栓固定在上述后板47上，丝杆46与蜗杆32之间通过同轴连接器34相连，在本实施例中，同轴连接器34采用一连接套，该连接套的一端与蜗杆32装配时用弹性销固定，连接套的另一端是内六角孔，直接与丝杆46一端的外六角轴端相插配连接，丝杆46的外六角轴端处还装有第一锥齿轮44，即第一锥齿轮44与丝杆46、蜗杆32是同步运动的。该第一锥齿轮44与第二锥齿轮43配对使用，第一锥齿轮44的旋转带动经过变比的第二锥齿轮43旋转。第二锥齿轮43通过平键连接在上述输出轴8上。

上述扭力离合器35套在丝杆46或蜗杆32上，并靠近上述第一锥齿轮44处，本实施例中，扭力离合器35套在丝杆46上，它包括有轴套351和设在轴套上的四个沿向周向间隔分布的径向孔，各径向孔中安装有滚珠352和一端与滚珠相抵的弹簧353以及螺纹连接在径向孔中的调节螺栓354，该调节螺栓354与弹簧353的另一端相抵，旋转调节螺栓354就可以调节弹簧的预紧力，进而可以调节扭力离合器35设定的额定力。丝杆46上在与扭力离合器35配合的外圆上钻有四个小孔461，四个小孔与扭力离合器35 上的四个滚珠352对应，在弹簧353的作用下，四个滚珠352部分落入到对应的小孔461 中。与上述第一齿轮A1相啮合的第二齿轮A2设在轴套351上，本实施例中第二齿轮 A2和轴套为一体件。

机构正常操作时，电机20旋转通过第一齿轮A1、第二齿轮A2的啮合带动扭力离合器35的轴套旋转，此时，由于滚珠外圆与丝杆46上的小孔边线相切，丝杆46与扭力离合器35也作同步的旋转运动；当机构操作异常，使得外在的力超过扭力离合器35 设定的额定力时，扭力离合器35上的滚珠从丝杆46上的四个小孔中滑出，扭力离合器 35旋转而丝杠46不转。

上述两个第二轴承座39之间连接有加强板45，这一方面提高牢固度，另一方面可在加强板45的中间开有一与丝杆相平行分布的导向槽451，上述丝杆螺母副中的螺母 36上则装有导向销48，该导向销48插入在该导向槽451中，因而随着丝杆的转动，在导向销48的限位作用下，螺母36只能作直线运动。同时在螺母36两侧的丝杆上分别套有与各自侧的第二轴承座39相抵的碟簧片65，本实施例中，每侧的碟簧片65有两个，相互紧邻设置。当机构接地合闸或隔离合闸操作到位时，螺母36将分别与对应侧的碟簧片65相抵，各碟簧片65又顶住对应侧的第二轴承座39，从而起到机械限位的作用。同时在上述两个第二轴承座39上分别安装有开关板63，各开关板63上安装有控制开关，本实施例中，该控制开关采用行程开关，即设置有在隔离合闸时与该螺母36相配合的第一行程开关64a和在接地合闸时与该螺母相配合的第二行程开关64b(当然也可以采用如磁吹开关等其它开关)，为了方便触碰对应侧的行程开关，在上述螺母36上还延伸出安装部，在该安装部的两侧螺纹连接有两调整螺钉37，该两调整螺钉37分别与各自的行程开关相对应，即能随着螺母36运动，螺母36通过对应侧的调整螺钉37来切换相应的行程开关，从而能控制机构电动时接地合闸或隔离合闸的转角。也就是通过丝杆螺母副的相应结构，可以实现接地合闸或隔离合闸的机械限位和电气控制限位。

为了直观地记录下机构动作的次数，上述螺母36的安装部上还装有计数器推板66，计数器推板66随着螺母36直线运动去推动隔离计数器38a和接地计数器38b，隔离计数器38a和接地计数器38b外露于盒盖2，并且计数器观察窗4进行罩设，以便能直观地显示机构本身隔离侧与接地侧的运动次数，即可以自动地记下机构动作的次数。

上述蜗轮轴42的前端还装着能随蜗轮轴42作同步旋转运动的转盘60，在该转盘60上固定有切换板61，在转盘60旁设置有在分闸状态下与该切换板61相配合动作的第三控制开关。该切换板可以是一件，但考虑到加工和组装误差，接地分闸位置和隔离分闸位置有可能会不重合，因此本实施例中，切换板有两件，第三控制开关也有两件，且第三控制开关采用磁吹开关62(当然也可以采用行程开关)，该两件切换板61能随着转盘60的旋转而去切换安装在前板33上的对应磁吹开关62，从而控制机构电动时的隔离分闸位置和接地分闸位置。

本单电机三工位机构同样可手动操作，为此在安装盒1的左侧面上设置有手动操作窗口，并配置有相互啮合的主动齿轮57和从动齿轮58，主动齿轮57位于蜗杆32的上方，它通过主动齿轮轴支承在左侧的第一支撑座30和位于该左侧第一支撑座30左边的固定板55上，固定板55通过三根支撑杆56安装在左侧的第一轴承座30(从图5看) 上，主动齿轮轴的轴端轴向开有内四角孔，该内四角孔对应于上述手动操作窗口而成为手动操作口79，手动摇把6通过手动操作窗口可以插入到该手动操作口79中。从动齿轮58安装在蜗杆32的左端，能随蜗杆一起转动。需要手动操作时，摇动手动摇把6，带动主动齿轮57旋转，主动齿轮57的旋转带动与之配合的从动齿轮58旋转(电动操作时，从动齿轮58带动主动齿轮57旋转，从动齿轮58旋转后再带动蜗杆32旋转。显然，由于电动和手动操作时，均采用了第一齿轮A1、第二齿轮A2以及上述主动齿轮 57和从动齿轮58的啮合，因此可以根据客户不同开关对转角的要求进行调整传动齿轮的变比，使机构输出的转角圈数得到更改，故适用范围较广。

为了禁止非专业人员手动操作本机构。在上述操作窗口上用螺栓还固定有盖板，在盖板上设有带有通孔的锁舌B，并在盖板外罩设有手动盖13，在该手动盖13上开有供锁舌B穿过的锁孔，锁舌外露于锁孔后，在锁舌的通孔中挂设有锁12，如此，只有打开锁12，可以卸下手动盖13，才能打开盖板进行手动操作。并且为了在需要手动操作时才能手动操作，而不需要手动操作时不准手动操作，为此还配置有手动电动联锁结构，该手动电动联锁结构布置在机构的左侧，请参见图11和图12，它包括有联锁线圈29、切换板71、联锁门72、销73、门控开关74、第一联锁板75、第二联锁板76、第三联锁板77和复位弹簧78，其中，切换板71与联锁门72一同安装在一转轴c上，可以随转轴c一起转动，转轴c通过轴承支撑在上述左侧的第一支撑座30和固定板55上。切换板71的顶面设计有凹槽(本实施例设计成V字形，也可以其它形状)而形成两个斜面，左侧的第一轴承座30上安装有与切换板71的顶面相配合的手电动联锁开关70，当切换板71随转轴顺时针或逆时针转动时，该切换板71的两个斜面中其中一斜面就会按压手电动联锁开关70，使电机20无法接通电源，即无法进行电动操作。上述销73位于转轴一侧的联锁门72上，转轴另一侧的联锁门72上设有手柄16，且联锁门72在安装有手柄16的这端可遮挡住上述手动操作口79。上述第一联锁板75和第二联锁板76直立在销73处，第一联锁板75和第二联锁板76各开有上、下分布的两个长孔，即上长孔d1和上长孔d2。左侧的第一轴承座30上固定有上轴销d3和下轴销d4，该上轴销d3 插入到位于第一联锁板75和第二联锁板76上对应的上长孔中，下轴销d4插入到位于第一联锁板75和第二联锁板76上对应的下长孔中，第一联锁板75、第二联锁板76的一侧边上还分别开有供销73落入的长槽d5，并且在下述复位弹簧78的作用下，上轴销 d3被挡在第一联锁板75的上长孔的下沿和第二联锁板76的上长孔的上沿(如图11所示)，下轴销d4被挡在第一联锁板75的下长孔的下沿和第二联锁板76的下长孔的上沿，而销73被挡在第一联锁板75的长槽下沿和第二联锁板76的长槽上沿。第一联锁板75 的另一侧下方、第二联锁板76的另一侧上方还分别设有凸耳d6，复位弹簧78的两端挂设在各凸耳上的孔中，以使第一联锁板75、第二联锁板76在上、下方向上具有相对移动重合的趋势。第三联锁板77设计成L形，用螺钉安装在第二联锁板76的下端，该第三联锁板77、第二联锁板76和第一联锁板75的下端部之间形成一个三面包围的缺口 d7，可以方便地按需调节缺口大小；上述联锁线圈29在失电状态下，其铁芯落入该缺口d7中，以使第一联锁板75、第二联锁板76相对静止，门控开关74安装在安装盒上，它串接在联锁线圈29的电源回路中。联锁线圈29装在联锁线圈安装支架59上，联锁线圈安装支架59装在固定板55上。

当需要手动操作时，按上述方式打开手动盖13，如果后台信号允许手动操作，门控开关74闭合，使联锁线圈29得电，联锁线圈29吸合其铁芯，使铁芯离开缺口，此时就可以拨动手柄16，若使联锁门72顺时针旋转(按如图6和图11所示的“隔离”方向，以下描述方向时，均以此方向为参考)，在销73的作用下，第二联锁板76上移，复位弹簧拉长储能。或者使联锁门72逆时针旋转，在销73的作用下，第一联锁板75 下移，即无论联锁门72往哪个方向转动，仅使其中一联锁板相对于另一联锁板移动，并使复位弹簧拉长储能。随着联锁门的转动，露出手动操作口79，就可以插入手动摇把 6进行手动操作了。而拨出手动摇把6，则第一联锁板75或第二联锁板76在复位弹簧 78的复位作用下复位，并推动销73，使联锁门再一次遮挡住手动操作口79。在联锁门转动过程中，切换板71随之转动，按压手电动联锁开关70，使电机无法接通电源，当联锁门复位时，切换板71则离开手电动联锁开关，即又可以进行下一次的电动操作。当后台不允许手动操作，联锁线圈29没收到可以手动操作机构信号，联锁线圈29不得电，其铁芯不吸合，联锁线圈29上的铁芯挡住第一联锁板75或第二联锁板76，以阻止相应的联锁板运动。

在上述手动操作过程中，为了控制机构分闸位置的分闸限位，上述转轴上还安装有分闸限位板40，本实施例中，即该分闸限位板40与转轴c制成一体件，可以随同上述联锁门72一起转动，该分闸限位板40的端面上设有两个相对于下述凸轮径向分布的顶销，即第一顶销401和第二顶销402，而在上述蜗轮轴上则安装有凸轮41，凸轮41随蜗轮31一起同步运动，该凸轮41的周面上具有凹陷部而形成有两个控制面，即第一控制平面411和第二控制平面412，当机构处于电动操作时(图中均为分闸位置，可以参见图9)，分闸限位板40的两个顶销均偏离凸轮41，也就是不妨碍凸轮的转动；当机构需要手动操作时，联锁门72转动而露出手动操作口79的状态下，分闸限位板40上的其中一顶销将转至凹陷部，且在分闸状态下与凸轮41上的其中一控制平面相抵；即当上述联锁门72逆时针转动时，下方的顶销(即第二顶销402)将与分闸限位板40的第二控制平面412(处于下方位置的平面)相顶，此时，插入手动摇把6，摇动手动摇把6，凸轮41只能往抵住的反方向旋转(即只能作接地合闸操作)，离开距离后才能往抵住面旋转(即作接地分闸操作)。而当上述联锁门72顺时针转动时，上方的顶销即第一顶销 401)将与分闸限位板40的第一控制平面411(处于上方位置的平面)相顶；同样，插入手动摇把6，摇动手动摇把6，凸轮41只能往抵住的反方向旋转(即只作隔离合闸操作)，离开距离后才能往抵住面旋转(即只作隔离分闸操作)。

上述蜗轮轴42的后端还装着能随蜗轮轴42作同步旋转运动的第三齿轮15，请参见图13和图14，与之配合运动的是齿条板14，第三齿轮15的旋转使得齿条板14作上下直线运动。

本单电机三工位机构的二次控制和二次输出的主要的零部件位于的安装盒1的上侧(如图5所示)，包括有四件F10的辅助开关50，两两并列安装并上、下分布而形成上辅助开关组和下辅助开关组，分别用于接地信号输出和隔离信号输出。上辅助开关组和下辅助开关组均装在第一安装板49和第二安装板51上，第一安装板49和第二安装板51均固定在过渡板28上，过渡板28再用3个螺杆固定在安装盒1内。上辅助开关组中靠近过渡板28侧的第一辅助开关50头部四方杆上装有第一拐臂69a，请参见图14，上辅助开关组中的第二辅助开关50头部的四方杆装着第二拐臂69b，第一、第二拐臂之间用连板69c连接而能作同步动作，第一拐臂69a开有一大致沿高度方向延伸的异形长孔691。下辅助开关组中靠近过渡板28侧的第三辅助开关50头部四方杆上装有第三拐臂69d；下辅助开关组中的第四辅助开关50头部的四方杆装着第四拐臂69e，本实施例中，第三拐臂与第一拐臂具有上、下对称的结构，第四拐臂与第二拐臂也具有上、下对称的结构，第三、第四拐臂之间也用连板69c连接而能作同步动作。上述齿条板14上设有上下两个销，即第一销141和第二销142，第一销插入到第一拐臂的异形长孔中，第二销插入到第三拐臂的异形长孔中，各销在各自的拐臂的异形长孔中运动。并且当第一销在第一拐臂的异形长孔上边沿时，第二销位于第三拐臂的异形长孔的下边沿上，反之，当第一销在第一拐臂的异形长孔下边沿时，第二销位于第三拐臂的异形长孔的上边沿上，即当齿条板14随着蜗轮轴的转动，由第三齿轮15带动作向上移动时，第一销将会推动第一拐臂并通过连板推动第二拐臂，使上辅助开关组中的第一、第二辅助开关同时动作，而第二销在第三拐臂69d的异形长孔中走空程，下辅助开关组则不动作。反之，齿条板14作向下移动时，第二销将会推动通过第三拐臂并通过连板推动第四拐臂，使下辅助开关组的第三、第四辅助开关同时动作，而第一销在第一拐臂的异形长孔中走空程，上辅助开关组则不动作。

为了能直观地获知开关的状态，本机构上还配置有两组指示器11，上下分布地安装在安装板67上，安装板67固定在安装盒1左侧面上，指示器11的显示部分位于安装盒1外面，以便于观察。指示器11的显示部分为透明材料，球形面上下两侧透明、左右两侧喷漆。并且各指示器11的转轴上安装有第五拐臂，即对应指示器的上、下位置分别为上拐臂11a和下拐臂11b，上拐臂和下拐臂具有上下对称的结构。对应地，在上述齿条板14上还装有另外两根销，即与上拐臂相配合的第三销143和与下拐臂相配合的第四销144，齿条板14运动时带动第三、第四销作相应的运动，由于上、下拐臂对称设置，与两组辅助开关的动作原理相同，当两组指示器11中一组指示器动作时，另一组指示器是不动作的。

机构中还配置有常规的电气控制装置，该电气控制装置中的温湿度控制器26装在第一弯板25上，第一弯板25装在位于上方的第二安装板51上；二十一芯插座21和整流桥22装在第二弯板23上，第二弯板23装在下方的第二安装板上，二十一芯插座21 便于机芯上的二次元件电线与其它电线的连接，维护方便。为了实现结构三个位置(隔离合闸、分闸、接地合闸)的分合控制，机构布置了四个接触器52，四个接触器52装在辅助过渡板27上，辅助过渡板27装在安装盒1上焊接的二根螺杆上。

另外，机构的二次输出和电源、信号输入通过四组46芯航空插座5连接实现,四组46芯航空插座固定在机构右侧面，拔开、按上插座上的拔扣就可以方便的断开、连接机构与开关的二次线路。

由于机构的机芯在下侧，二次元件布置在上侧，相关联部分用可分离的航空插座连接，因此维护起来非常方便，并且只要通入电源和操作信号就能操作开关，故使用起来也非常方便。

本发明的单电机三工位机构的工作原理为：

1、机构隔离合闸操作：(锁12锁住手动盖13，机构处于分闸位置，如图5所示，) 电机20通电后，带动电机20上的第一齿轮A1顺时针旋转(按图7中的箭头所指方向)，与之配合的扭力离合器35上的第二齿轮A2逆时针旋转。扭力离合器35带着丝杆46 逆时针旋转，丝杆46逆时针旋转带动螺母36往丝杆46左侧直线移动。由于丝杆46与蜗杆32中间用同轴连接器连接在一起，因此蜗杆32同步逆时针旋转带动蜗轮31、第三齿轮15、转盘60上的切换板61逆时针旋转。同时，丝杆46逆时针旋转带动装在其上面的第一锥齿轮44同步逆时针旋转，第一锥齿轮44逆时针旋转带动变比后的第二锥齿轮43顺时针旋转，第二锥齿轮43顺时针旋转带着输出轴8顺时针旋转。同时，第三齿轮15逆时针旋转带动齿条板14往机构下侧直线移动，齿条板14往下移动推动机构下辅助开关组和下方指示器11旋转。由于丝杆螺母和蜗轮蜗杆是减速运动，输出轴8要输出多转转角时调整螺钉37才能顶住左侧的第一行程开关64a。调整螺钉37顶住左侧的第一行程开关64a，电机20失电停止运动旋转，下辅助开关组、下方指示器11旋转到位，输出隔离合信号、指示隔离合闸，隔离合闸动作完成。

2、机构隔离分闸操作：(锁12锁住手动盖13，机构处于隔离合闸位置)电机20 通电后，带动电机20上的第一齿轮A1逆时针旋转(按图7中的箭头所指反向运动)，与之配合的扭力离合器35顺时针旋转。扭力离合器35带着丝杆46顺时针旋转，丝杆 46顺时针旋转带动螺母36往丝杆46中间直线移动。由于丝杆46与蜗杆32中间用同轴连接器连接在一起，因此蜗杆32同步顺时针旋转带动蜗轮31、第三齿轮15、转盘60 上的切换板61顺时针旋转。同时，丝杆46顺时针旋转带动装在其上面的第一锥齿轮44 同步顺时针旋转，第一锥齿轮44顺时针旋转带动变比后的第二锥齿轮43逆时针旋转，第二锥齿轮43逆时针旋转带着输出轴8逆时针旋转。同时，第三齿轮15顺时针旋转带动齿条板14往上直线移动，齿条板14往上移动推动机构下辅助开关组旋转，下方指示器11则自动复位旋转。由于丝杆螺母和蜗轮蜗杆是减速运动，输出轴8要输出多转转角时切换板61才能顶住磁吹开关62。切换板61顶住磁吹开关62，电动机20失电停止运动旋转，下辅助开关组、下方的指示器11旋转到位，如图5所示，输出隔离分信号、指示隔离分闸，隔离分闸动作完成(隔离分闸与接地分闸机构分闸运动终止时重合)。

3、机构接地合闸操作：(锁12锁住手动盖13，机构处于分闸位置，如图5所示，) 电机20通电后，带动电机20上的第一齿轮A1逆时针旋转，与之配合的扭力离合器35 顺时针旋转。扭力离合器35带着丝杆46顺时针旋转，丝杆46顺时针旋转带动螺母36 往丝杆46右侧直线移动。由于丝杆46与蜗杆32中间用同轴连接器连接在一起，因此蜗杆32同步顺时针旋转带动蜗轮31、第三齿轮15、转盘60上的切换板61顺时针旋转。同时，丝杆46顺时针旋转带动装在其上面的第一锥齿轮44同步顺时针旋转，第一锥齿轮44顺时针旋转带动变比后的第二锥齿轮43逆时针旋转，第二锥齿轮43逆时针旋转带着输出轴8逆时针旋转。同时，第三齿轮15顺时针旋转带动齿条板14继续往机构上侧直线移动，齿条板14往上移动推动机构上辅助开关组和上方指示器11旋转。由于丝杆螺母和蜗轮蜗杆是减速运动，输出轴8要输出多转转角时调整螺钉37才能顶住右侧的第二行程开关64b。调整螺钉37顶住右侧的第二行程开关64b，电机20失电停止运动旋转，上辅助开关组、上方指示器11旋转到位，输出接地合信号、指示接地合闸，接地合闸动作完成。

4、机构接地分闸操作：(锁12锁住手动盖13，机构处于接地合闸位置)电机20 通电后，带动电机20上的第一齿轮A1顺时针旋转，与之配合的扭力离合器35逆时针旋转。扭力离合器35带着丝杆46逆时针旋转，丝杆46逆时针旋转带动螺母36往丝杆46中间直线移动。由于丝杆46与蜗杆32中间用同轴连接器连接在一起，因此蜗杆32 同步逆时针旋转带动蜗轮31、第三齿轮15、转盘60上的切换板61逆时针旋转。同时，丝杆46逆时针旋转带动装在其上面的第一锥齿轮44同步逆时针旋转，第一锥齿轮44 逆时针旋转带动变比后的第二锥齿轮43顺时针旋转，第二锥齿轮43顺时针旋转带着输出轴8顺时针旋转。同时，第三齿轮15顺时针旋转带动齿条板14往下，即向齿条板14 中间直线移动，齿条板14往下移动推动机构上辅助开关组旋转，上指示器11则自动复位。由于丝杆螺母和蜗轮蜗杆是减速运动，输出轴8要输出多转转角时切换板61才能顶住磁吹开关62。切换板61顶住磁吹开关62，电机20失电停止运动旋转，上辅助开关组、上方指示器11旋转到位，输出接地分信号、指示接地分闸，接地分闸动作完成 (隔离分闸与接地分闸机构分闸运动终止时重合)。

5、机构的手动操作:(后台给手动操作信号)先打开锁12，卸下手动盖13，此时联锁线圈29的铁芯吸合并露出了手柄16。按联锁门72上操作指示拨动手柄16，露出手动操作口79，插入手动摇把6，按安装盒1“分合指示牌”，摇动手动摇把，带动主动齿轮57旋转，主动齿57轮旋转带动从动齿轮58旋转，从动齿轮58旋转带动蜗杆32 旋转。因蜗杆32与丝杆4通过同轴连接器联成一体，因此手动操作运动过程与电动操作过程一样。手动操作机构不管是隔离合闸还是接地合闸到位，都是螺母36顶住对应侧的碟簧片65，碟簧片65再顶住对应侧的第二轴承座39，因受外力制约而终止运动；手动操作机构不管是隔离分还是接地分到位都是凸轮41的一个控制面顶住分闸限位板 40上的一根顶销，分闸限位板40顶住左侧的第一轴承座30，因受外力制约而终止运动。每次手动操作完毕，抽出手动摇把6，手柄16在复位簧78的作用下自动复位，联锁门 72遮住手动操作口79。最后装上手动盖13，上好锁12，为电动操作做好准备。

6、机构的手动、电动操作联锁：手动操作机构使开关合、分闸时，拨动手柄16，不管往哪个方向拨手柄16，手电动联锁开关70被顶住，电动电源都会被切断。手柄16 复位后，手电动联锁开关70释放，可进行电动操作。

Claims (10)

1.一种输出多转转角的单电机三工位机构，包括有机架(1)、安装在机架(1)上的驱动装置和用来与开关输入轴连接的输出轴(8)，其中驱动装置又包括有电机(20)、蜗杆蜗轮副、扭力离合器(35)以及安装在电机输出轴上的第一齿轮(A1)和与该第一齿轮(A1)相啮合的安装在上述扭力离合器上的第二齿轮(A2)，同时设置与所述蜗杆(32)相联动的手动操作口(79)、手动电动联锁结构和用来显示开关状态的指示和辅助开关结构，其特征在于：在所述的机架(1)上还设置有与所述蜗杆(32)相同轴分布且通过同轴连接器(34)相联动的丝杆(46)，在该丝杆上螺纹连接随丝杆转动而能轴向移动的螺母(36)，并设置有在隔离合闸时与该螺母相配合的第一控制开关和在接地合闸时与该螺母相配合的第二控制开关，所述扭力离合器(35)安装在所述丝杆或蜗杆上，所述输出轴(8)通过锥齿轮对与所述蜗杆或丝杆相联动；同时与所述蜗轮(31)同轴安装的转盘(60)上设有切换板(61)，在所述转盘(60)旁设置有在分闸状态下与该切换板(61)相配合动作的第三控制开关。

2.根据权利要求1所述的输出多转转角的单电机三工位机构，其特征在于：所述丝杆(46)的两端还分别设有在隔离合闸时与该螺母(36)相抵的第一限位件和在接地合闸时与该螺母(36)相抵的第二限位件。

3.根据权利要求2所述的输出多转转角的单电机三工位机构，其特征在于：所述第一、二限位件均为支撑丝杆端部的第二支撑座(39)和套在丝杆(46)上且邻近所述第二支撑座的碟簧片(65)。

4.根据权利要求1所述的输出多转转角的单电机三工位机构，其特征在于：所述扭力离合器(35)包括有套在所述丝杆或蜗杆上的轴套(351)和设在轴套上的多个沿向周向间隔分布的径向孔，各径向孔中安装有滚珠(352)和滚珠相抵的弹簧(353)以及螺纹连接在径向孔中能调节弹簧预紧力的调节螺栓(354)；所述丝杆或蜗杆上设有多个与径向孔相对应的小孔(461)，各径向孔中的滚珠(352)在各自弹簧的作用能部分落入到对应的小孔中。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的输出多转转角的单电机三工位机构，其特征在于：所述手动电动联锁结构包括有联锁线圈(29)、切换板(71)、联锁门(72)、销(73)、第一联锁板(75)、第二联锁板(76)和复位弹簧(78)，其中切换板(71)和联锁门(72)固定在转轴(c)上而能随转轴一起转动，所述切换板(71)的顶面设计有凹槽而形成能与手电动联锁开关(70)相配合的两个斜面；上述销(73)位于转轴一侧的联锁门(72)上，所述转轴(c)另一侧的联锁门(72)能遮挡住所述手动操作口(79)；上述第一联锁板(75)和第二联锁板(76)直立在所述销(73)处并各自与销(73)配合而能随联锁门(72)的转动做相对向下或向上移动，所述复位弹簧(78)的两端分别挂设在该第一联锁板(75)和第二联锁板(76)上，以使第一联锁板(75)、第二联锁板(76)在上下方向上始终具有相对移动而重合的趋势，且在该复位弹簧的自然状态下，所述第一联锁板(75)、第二联锁板(76)的一侧边上形成有供上述联锁线圈(29)在失电状态下其铁芯落入的缺口(d7)。

6.根据权利要求5所述的输出多转转角的单电机三工位机构，其特征在于：所述第一联锁板(75)、第二联锁板(76)的一侧边上还开有供所述销(73)落入的长槽(d5)，第一联锁板(75)的另一侧下方、第二联锁板(76)的另一侧上方还分别设有凸耳(d6)，所述复位弹簧(78)的两端分别挂设在各凸耳(d6)上，在该复位弹簧(78)的作用下，所述销(73)被挡在所述第一联锁板(75)的长槽下沿和第二联锁板(76)的长槽上沿。

7.根据权利要求5所述的输出多转转角的单电机三工位机构，其特征在于：所述第一联锁板(75)和第二联锁板(76)均开有上、下分布且沿竖方向延伸的两个长孔，即上长孔(d1)和上长孔(d2)，所述机架上配置有上轴销(d3)和下轴销(d4)，该上轴销(d3)插入到位于第一联锁板(75)和第二联锁板(76)上对应的上长孔中，该下轴销(d4)插入到位于第一联锁板(75)和第二联锁板(76)上对应的下长孔中，且在所述复位弹簧(78)的作用下，所述上轴销(d3)被挡在第一联锁板(75)的上长孔的下沿和第二联锁板(76)的上长孔的上沿，所述下轴销(d4)被挡在第一联锁板(75)的下长孔的下沿和第二联锁板(76)的下长孔的上沿。

8.根据权利要求5所述的输出多转转角的单电机三工位机构，其特征在于：还包括有与蜗轮同轴安装的凸轮(41)，该凸轮(41)的周面上具有凹陷部而形成有两个控制平面；而在所述转轴上固定有分闸限位板(40)，该分闸限位板(40)的端面上设有两个相对于上述凸轮(41)径向分布的顶销(401、402)，当所述的联锁门(72)转动而露出所述手动操作口(79)的状态下，所述分闸限位板(40)上的其中一顶销转至所述凹陷部，且在分闸状态下与凸轮(41)上的其中一控制平面相抵，而当所述的联锁门(72)遮挡住所述手动操作口(79)的状态下，所述分闸限位板(40)的两顶销均偏离所述凸轮(41)。

9.根据权利要求5所述的输出多转转角的单电机三工位机构，其特征在于：还包括有L形的第三联锁板(77)，该第三联锁板拆卸连接在第二联锁板(76)的下端，该第三联锁板(77)与第二联锁板(76)和第一联锁板(75)的下端部之间形成所述的缺口(d7)。

10.根据权利要求1或2或3或4所述的输出多转转角的单电机三工位机构，其特征在于：所述指示和辅助开关结构包括有两组辅助开关(50)和两个指示器(11)，与所述蜗轮同轴安装的第三齿轮(15)与齿条板(14)相啮合，该齿条板(14)上设有与两组辅助开关相配合的第一销(141)、第二销(142)和与两个指示器(11)相配合的第三销(143)、第四销(144)。