CN109904044B - 一种无离合连杆机构的断路器电动操作机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开低压电气技术领域中的一种无离合连杆机构的断路器电动操作机构，电机的输出轴刚性连接第一连杆一端，第一连杆另一端通过所设的第一凸台与第二连杆的一端所设的第一腰形通槽相连，第二连杆的另一端通过第二通孔与第三连杆的一端所设的第二凸台转动式连接，第三连杆的另一端通过所设的第三凸台与第四连杆的一端上所设第二腰形通槽相连，第四连杆的另一端所设的第三通孔与销轴的上端转动式连接，第三连杆的中间所设的矩形通槽与断路器的手柄上端刚性连接，第三连杆的左侧方和右侧面方各设置固定连接于断路器上盖上的限位装置，电机仅绕顺时针方向转动；本发明在没有离合机构的情况下实现了操作机构的电动和手动操作，结构简单可靠。

Description

一种无离合连杆机构的断路器电动操作机构

技术领域

本发明涉及低压电气技术领域中的塑壳断路器，具体涉及带自动重合闸功能的塑壳断路器的电动操作机构。

背景技术

带自动重合闸功能的塑壳断路器，可以保证发电系统连续、安全可靠运行；带电动操作结构的塑壳断路器可以实现远程控制功能，方便操作人员远程控制断路器。

中国专利申请号为 CN201610089658.3、名称为“一种侧装电动操作模块”的文献中公开一种采用了侧装电动操作模块的结构，其原理是通过电机带动单侧连杆来拨动开关的手柄，这种结构存在以下缺点：连杆结构类似于悬臂梁，多次动作后连杆易变形，导致开关分合闸失效。

中国专利申请号为CN201410326243.4、名称为“带有离合机构的漏电断路器的重合闸机构及方法”的文献中公开的是一体式离合机构，对断路器进行手动电动操作，其缺陷是：电动机构占用了断路器两侧附件的空间。

中国专利申请号为CN201711381963.0、名称为“一种离合连杆机构的断路器操作机构及工作方法”的文献中公开的操作机构，采用顶装式的离合连杆机构对断路器进行手动电动操作，虽然节省了断路器两侧的安装空间，但缺陷是：离合机构复杂，增加了断路器的安装高度。

目前常用的断路器操作机构均存在以下缺陷：

1、要求电机必须能够正反转，控制复杂，制作成本高。

2、通过离合机构来实现电动操作与手动操作的切换，含有离合机构的操、机构结构复杂，加工制造难度大。

3、操作机构本身没有限位，依靠断路器手柄分合闸的自身限位来实现限位，对手柄冲击力大。

4、操作机构带动断路器手柄分合闸的手柄驱动件非直线运动，对手柄形成扭矩作用。

5、操作机构带动操作断路器手柄直线运动时，手柄驱动件与限位装置滑动摩擦，摩擦作用力大。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有断路器操作机构存在的上述问题，提出一种结构简单、运动平稳、性能可靠、安装方便、一体式的无离合连杆机构的断路器电动操作机构。

本发明所述的一种无离合连杆机构的断路器电动操作机构采用的技术方案是：靠近断路器出线端的电机垂直固定连接于断路器上盖上方，电机的输出轴刚性连接第一连杆的一端，第一连杆的另一端通过所设的第一凸台与第二连杆的一端所设的第一腰形通槽相连，第一凸台能沿第一腰形通槽的内侧表面滑动，第二连杆的另一端通过第二通孔与第三连杆的一端所设的第二凸台转动式连接，第三连杆的另一端通过所设的第三凸台与第四连杆的一端上所设的第二腰形通槽相连，第三凸台能沿第二腰形通槽的内侧表面滑动，第四连杆的另一端所设的第三通孔与销轴的上端转动式连接，销轴靠近断路器进线端且垂直固定连接于断路器上盖；第三连杆的中间所设的矩形通槽与断路器的手柄上端刚性连接；第三连杆的左侧方和右侧面方各设置固定连接于断路器上盖上的限位装置，限制第三连杆仅能沿进出线端方向移动；电机仅绕从上向下俯视断路器上盖时的顺时针方向转动；电机未通电时，第一连杆停留其另一端正向指向出线端方向的位置或其另一端正向指向进线端方向的位置。

进一地，电机未通电，断路器处于分闸状态，第三凸台位于第二腰形通槽靠近出线端方向的极限位置，第一凸台停留在第一腰形通槽内的中间一位置；断路器处于合闸状态，第三凸台位于第二腰形通槽靠近进线端方向的极限位置，第一凸台停留在第一腰形通槽内的中间一位置。

本发明采用上述技术方案后具有的有益效果是：

1、本发明中的电机单向顺时针转动就能实现断路器的手动分合闸动作，控制简单，操作简便，成本低。

2、本发明由连杆结构组成，在没有离合机构的情况下实现了操作机构的电动和手动操作，结构更加简单可靠。

3、本发明依靠第四连杆的滑槽限位来实现手柄驱动件的行程控制，对手柄没有冲击作用影响。

4、本发明手柄驱动件在销钉套的限制作用下只能做沿进出线端方向的直线移动，对手柄没有扭转力作用。

5、本发明连杆机构的手柄驱动件与销钉套滚动接触，使运动更加平稳。

6、本发明由于是连杆结构，在空间上呈现偏平化，能够更多的节约空间，使断路器的高度降低。

附图说明

图1是本发明所述的一种无离合连杆机构的断路器电动操作机构的立体结构分解示意图；

图2是图1中当第一连杆处在指向出线端方向的位置X，断路器处于分闸状态时的俯视示意图；

图3是图2中当第一连杆处在指向进线端方向的位置Y，断路器处于分闸状态时的结构示意图；

图4是图1中第三连杆的结构放大示意图；

图5是图2中的第一连杆处在指向出线端方向的位置X，断路器处于合闸状态时的结构示意图；

图6是图3中的第一连杆处在指向进线端方向的位置Y，断路器处于分闸状态时的装配示意图。

图中：1.第一连杆；2.第二连杆；3.第三连杆；4.第四连杆；5.电机；6.销钉；7.销钉套；8.销轴；9.断路器上盖；10.手柄；11.第一通孔；12.第一凸台；21.第一腰形通槽；22.第二通孔；31.第二凸台；32.第三凸台；33.矩形通槽；41.第二腰形通槽；42.第三通孔；51.输出轴；81.第四凸台；91.手柄槽；92.左凸台；93.右凸台。

具体实施方式

参见图1、2、3所示，断路器本体包括断路器上盖9、手柄10。断路器上盖9上开有一手柄槽91，手柄槽91能容纳手柄10，手柄槽91的长度方向与进出线端方向一致，手柄10从手柄槽91向上伸出在断路器上盖9的上方，能在手柄槽91内向断路器的进线端和出线端两个方向运动。本发明整体安装在断路器上盖9的上方，操作手柄10运动。

本发明包括第一连杆1、第二连杆2、第三连杆3、第四连杆4和电机5等。电机5靠近断路器的出线端位置，在断路器上盖9上方且垂直于断路器上盖9，壳体固定在断路器上盖9上，输出轴51的中心轴垂直于断路器上盖9，只能沿顺时针转动。

电机5的输出轴51刚性连接第一连杆1的一端，第一连杆1的一端上开有第一通孔11，该第一通孔11固定套在电机5的输出轴51上。第一连杆1在断路器上盖9上方且与断路器上盖9相平行。第一连杆1的另一端上设有向上方凸出的第一凸台12，该第一凸台12与第二连杆2的一端相连。第二连杆2呈长杆形状且与断路器上盖9相平行，第二连杆2的一端上设有第一腰形通槽21，第一腰形通槽21的槽长方向与第二连杆2的杆长方向一致，第一连杆1的第一凸台12与第一腰形通槽21有间隙地装配，向上穿过第一腰形通槽21与第二连杆2相连，并且能沿第一腰形通槽21的内侧表面滑动。第二连杆2的另一端设有第二通孔22，通过该第二通孔22与第三连杆3的一端弹性相连。第三连杆3的一端设有第二凸台31，该第二凸台31向上与第二连杆2一端上的第二通孔22转动式连接。

以断路器上盖9为基准，第二连杆2高于第三连杆3，靠近出线端位置。第三连杆3是矩形板，与断路器上盖9相平行且其两端沿进出线端方向一致，第三连杆3的长度方向与进出线端方向相一致，第三连杆3的一端靠近出线端，另一端靠近进线端。在第三连杆3的另一端设有第三凸台32，该第三凸台32与第四连杆4的一端相连。第四连杆4的一端上开有第二腰形通槽41，第二腰形通槽41的长度方向与第四连杆4的杆长方向一致，第三凸台32向上穿过第二腰形通槽41连接第四连杆4，并且能沿第二腰形通槽41的内侧表面滑动。第四连杆4的另一端上开有第三通孔42，第三通孔42与销轴8的上端相连接，销轴8下端固定在断路器外壳9上。销轴8上端设有第四凸台81，该第四凸台81与第三通孔42有间隙配合，使第四连杆4能沿销轴8转动。第四连杆4与断路器上盖9相平行，高于第三连杆3，靠近进线端位置。销轴8在靠近进线端的位置，销轴8和电机5位于手柄10的左或右的同一侧，图1中仅示出销轴8和电机5均位于手柄10的右侧。

在第三连杆3的中间设有矩形通槽33，矩形通槽33与手柄10上端形成刚性连接。断路器上盖9上，在手柄槽91左右两侧各固定设有凸台，分别是左侧的左凸台92和右侧的右凸台93，左凸台92和右凸台93均垂直固定连接于断路器上盖9。左凸台92以及第三连杆3的左侧方设置有限位装置，右凸台93以及第三连杆3的右侧方设置有同样的限位装置，两侧的限位装置均固定连接在断路器上盖9上，两侧的限位装置可限制第三连杆3转动或限制其沿左右方向移动，使第三连杆3仅能沿进出线端的方向移动。限位装置可采用平行导轨、组合连杆及其他限位方式实现。本发明中的限位装置的最佳结构是采用销钉套7和销钉6组成的限位装置，销钉套7同轴心且有间隙地套销钉6外部，销钉6垂直固定连接断路器上盖9上，第三连杆3的左侧面和右侧面各滚动接触于销钉套7的外圆柱面上，使第三连杆3与限位装置滚动接触。具体地：在左凸台92的左侧装有两个销钉6固定在断路器上盖9上，两个销钉6沿进出线端方向间隔分布，销钉6的中心轴线垂直于断路器上盖9。同样地，在右凸台93的右侧方装有两个销钉6固定在断路器上盖9上。在每个销钉6外部同轴心且有间隙地套有一个销钉套7，销钉套7能在销钉6外部转动。第三连杆3位于左右销钉套7之间，其左侧长边一面与左侧的两个销钉套7的外圆柱面相接触，其右侧长边一面与右侧的两个销钉套7的外圆柱面相接触。第三连杆3在左凸台92和右凸台93的正上方并且与左凸台92和右凸台93不接触。

电机5在未通电时，第一连杆1只能停留在两个位置：第一个位置是第一连杆1的另一端指向出线端方向的位置，即，第一连杆1与第二连接2相连接的这端指向出线端方向，如图2所示的位置X；第二位置是第一连杆1的另一端指向进线端方向的位置，如图3所示的位置Y。

如图2和图3所示，初始状态，电机5未通电，断路器处于分闸状态时，手柄10处于手柄槽91靠近出线端的极限位置无法继续向出线端方向移动，第三凸台32位于第二腰形通槽41靠近出线端方向的极限位置无法继续向出线端方向移动。第三连杆3在手柄9和第三凸台32的限制作用下，无法朝进线端方向和出线端方向移动。第三连杆3在左右两侧的销钉套7的限制作用下无法左右移动或转动。第三连杆3的位置固定相对于停留在位置X或位置Y的第一连杆1位置不变。第三连杆3的第二凸台31穿过第二连杆2的第二通孔22固定住了第二连杆2，第一连杆1的第一凸台12穿过第二连杆2的第一腰形通槽21固定了第二连杆2靠近出线端方向一端的位置，第二连杆2的相对位置固定。此时，第一连杆1的第一凸台12停留在第二连杆2的第一腰形通槽21内中间的某一固定位置，第一凸台12到第一腰形通槽21两端的距离足够可保证完成手动合闸动作。若是第一连杆1停留在位置X，如图2所示，完成手动合闸动作后，第一连杆1的第一凸台12停留在第二连杆2的第一腰形通槽21内的在远离第三连杆3这一端（最右端）的极限位置，如图5所示。若是第一连杆1停留在位置Y，如图3所示，完成手动合闸动作后，第一连杆1的第一凸台12停留在第二连杆2的第一腰形通槽21内的靠近第三连杆3这一端（最左端）的极限位置，如图6所示。

同理，电机5未通电，断路器处于合闸状态时，手柄10处于手柄槽91靠近进线端的极限位置无法继续向进线端方向移动，第三凸台32处于第二腰形通槽41靠近进线端方向的极限位置无法继续向进线端方向移动，第三连杆3位置固定，第二连杆2位置固定，第一连杆1位置固定，第一连杆1的第一凸台12穿过第二连杆2的第一腰形通槽21停留在第一腰形通槽21的中间一固定位置，到第一腰形通槽21两端距离足够可保证完成手动分闸动作。若是第一连杆1停留在位置X，如图5所示，完成手动分闸动作，第一连杆1的第一凸台12停留在第二连杆2的第一腰形通槽21内靠近第三连杆3这一端（最左端）的极限位置，如图3所示；若是第一连杆1停留在位置Y，如图6所示，完成手动合闸动作，第一连杆1的第一凸台12停留在第二连杆2的第一腰形通槽21内的远离第三连杆3这一端（最右端）的极限位置，如图3所示。当电机停留在位置X或位置Y时，均可完成手动分合闸动作。

电机5未通电时，第一连杆1停留在指向出线端方向的位置X时，断路器处于分闸状态，手柄10处于手柄槽91靠近出线端的极限位置无法继续向出线端方向移动，第三连杆3的第三凸台32处于第二腰形通槽41靠近出线端的极限位置无法继续向出线端方向移动，如图2所示。第三连杆3的左右两侧面与销钉套7滚动接触。朝进线端方向手动推动手柄10，手柄10带动第三连杆3向进线端方向运动，在销钉套7的限制作用下，第三连杆3朝进线端方向运动时，不能绕垂直于的断路器上盖9的中心轴线方向旋转，只能沿销钉套7的外圆柱表面滚动朝进线端方向直线运动。同时，第三连杆3上的第二凸台31带动第二连杆2向进线端方向转动，第二连杆2上的第一腰形通槽21沿停留在指向出线端方向位置X的第一连杆1的第一凸台12的外圆柱表面滑动。第三连杆3通过其上的第三凸台32在第二腰形通槽41的内侧表面滑动带动第四连杆4向进线端方向转动。当第三连杆3运动到合闸位置时，其上第三凸台32滑动到第二腰形通槽41靠近进线端方的极限位置，无法继续朝进线端方向移动，完成手动合闸动作。同理，反向朝出线端方向手动推动手柄10可完成手动分闸动作。

同理，电机5未通电时，当第一连杆1停留在指向进线端方向的位置Y，如图3所示，推动手柄10朝进线端方向移动可完成手动合闸动作，推动手柄10朝出线端方向移动可完成手动分合闸动作。

当电机5通电时，电机5沿顺时针方向转动，本发明中的顺时针方向是指从上向下俯视断路器上盖9时的顺时针方向。第一连杆1在指向出线端方向的位置X，如图2所示，电机5带动第一连杆1沿顺时针方向转动。第一连杆1顺时针方向转动，其上的第一凸台12在第二连杆2的第一腰形通槽21内向进线端方向滑动。当第一凸台12滑动到第一腰形通槽21内靠近进线端方向的极限位置时，第一凸台12推动第二连杆2向进线端方向转动。第二连杆2带动第三连杆3向进线端方向移动，第三连杆3带动手柄10从分闸位置向合闸位置运动。第三连杆3上的第三凸台32在第四连杆4的第二腰形通槽41内侧表面从靠近出线端方向的极限位置向进线端方向滑动。当第三凸台32滑动到第二腰形通槽41内表面靠近进线端方的极限位置时，第三连杆3带动手柄10移动到合闸位置，第三连杆3无法继续朝进线端方向移动，电动合闸动作完成，如图5所示。然后，电机5继续带动第一连杆1沿顺时针方向旋转，第一连杆1的第一凸台12在第二连杆2的第一腰形通槽21内从进线端方向的极限位置向出线端方向移动。当第一凸台12滑动第一腰形通槽21内靠近出线端方向的极限位置时，第一凸台12推动第二连杆2向出线端方向转动，带动第三连杆3向出线端方向移动，第三连杆3带动手柄10从合闸位置向分闸位置运动。当第三连杆3的第三凸台32滑动到第四连杆4的第二腰形通槽41内表面靠近出线端方的极限位置时，第三连杆3带动手柄10移动到分闸位置，第三连杆3无法继续朝出线端方向移动，电动分闸动作完成。此时，第一连杆1刚好停留在位置Y处，第一凸台12停留在第二连杆2的第一腰形通槽21的中间位置，如图6所示。

同理，电机5通电，第一连杆1停留在指向进线端方的位置Y，如图3所示，电机5可带动手柄10完成电动分合闸动作。此时，第一连杆1刚好停留在位置X处，第一凸台12停留在第二连杆2的第一腰形通槽21的中间位置，如图2所示。

Claims (8)

1.一种无离合连杆机构的断路器电动操作机构，靠近断路器出线端的电机（5）垂直固定连接于断路器上盖（9）上方，其特征是：电机（5）的输出轴刚性连接第一连杆（1）的一端，第一连杆（1）的另一端通过所设的第一凸台（12）与第二连杆（2）的一端所设的第一腰形通槽（21）相连，第一凸台（12）能沿第一腰形通槽（21）的内侧表面滑动，第二连杆（2）的另一端通过第二通孔（22）与第三连杆（3）的一端所设的第二凸台（31）转动式连接，第三连杆（3）的另一端通过所设的第三凸台（32）与第四连杆（4）的一端上所设的第二腰形通槽（41）相连，第三凸台（32）能沿第二腰形通槽（41）的内侧表面滑动，第四连杆（4）的另一端所设的第三通孔（42）与销轴（8）的上端转动式连接，销轴（8）靠近断路器进线端且垂直固定连接于断路器上盖（9）；第三连杆（3）的中间所设的矩形通槽（33）与断路器的手柄（10）上端刚性连接；第三连杆（3）的左侧方和右侧面方各设置固定连接断路器上盖（9）的限位装置，限制第三连杆（3）仅能沿进出线端方向移动；电机（5）仅绕从上向下俯视断路器上盖（9）时的顺时针方向转动；电机（5）未通电时，第一连杆（1）停留在其另一端指向出线端方向的位置或其另一端指向进线端方向的位置。

2.根据权利要求1所述的一种无离合连杆机构的断路器电动操作机构，其特征是：电机（5）未通电，断路器处于分闸状态，第三凸台（32）位于第二腰形通槽（41）靠近出线端方向的极限位置，第一凸台（12）停留在第一腰形通槽（21）内的中间一位置；断路器处于合闸状态，第三凸台（32）位于第二腰形通槽（41）靠近进线端方向的极限位置，第一凸台（12）停留在第一腰形通槽（21）内的中间一位置。

3.根据权利要求1所述的一种无离合连杆机构的断路器电动操作机构，其特征是：当第一连杆（1）停留在其另一端指向出线端方向的位置，电机（5）通电沿顺时针方向转动，第一凸台（12）滑动到在第一腰形通槽（21）内靠近进线端方向的极限位置，推动第二连杆（2）向进线端方向转动，第二连杆（2）带动第三连杆（3）向进线端方向移动，第三连杆（3）带动手柄（10）从分闸位置向合闸位置运动，完成合闸；电机（5）继续沿顺时针方向转动，第一凸台（12）在第一腰形通槽（21）内从进线端方向的极限位置向出线端方向移动，推动第二连杆（2）向出线端方向转动，带动第三连杆（3）向出线端方向移动，第三连杆（3）带动手柄（10）从合闸位置向分闸位置运动，完成电动分闸，第一连杆（1）停留在其另一端指向出线端方向的位置。

4.根据权利要求2所述的一种无离合连杆机构的断路器电动操作机构，其特征是：电机（5）未通电，断路器处于分闸状态且第一连杆（1）停留在其另一端指向出线端方向的位置，手动手柄（10）合闸后，第一凸台（12）停留在第一腰形通槽（21）远离第三连杆（3）这一端的极限位置，若第一连杆（1）停留在其另一端指向进线端方向的位置，手动合闸后，第一凸台（12）停留在第二连杆（2）的第一腰形通槽（21）靠近第三连杆（3）这一端的极限位置。

5.根据权利要求2所述的一种无离合连杆机构的断路器电动操作机构，其特征是：电机（5）未通电，断路器处于合闸且第一连杆（1）停留在其另一端指向出线端方向的位置，手动手柄（10）分闸后，第一凸台（12）停留在第一腰形通槽（21）内靠近第三连杆（3）这一端的极限位置；若第一连杆（1）停留在其另一端指向进线端方向的位置，手动合闸后，第一凸台（12）停留在第一腰形通槽（21）内远离第三连杆（3）这一端的极限位置。

6.根据权利要求1所述的一种无离合连杆机构的断路器电动操作机构，其特征是：所述的限位装置由销钉套（7）和销钉（6）组成，断路器上盖（9）上开有一容纳手柄（10）的手柄槽（91），手柄槽（91）的左侧设有左凸台（92），右侧设有右凸台（93），左凸台（92）和右凸台（93）均垂直固定连接断路器上盖（9）；左凸台（92）的左侧、右凸台（93）的右侧各设有销钉（6）固定在断路器上盖（9）上，销钉（6）的中心轴线垂直于断路器上盖（9），每个销钉（6）外部同轴心且有间隙地套有一个能在销钉（6）外部转动的销钉套（7）；第三连杆（3）位于左右销钉套（7）之间，其左侧长边一面与左侧的销钉套（7）的外圆柱面相接触，其右侧长边一面与右侧的销钉套（7）的外圆柱面相接触，第三连杆（3）在左凸台（92）和右凸台（93）的正上方且与左凸台（92）和右凸台（93）不接触。

7.根据权利要求1所述的一种无离合连杆机构的断路器电动操作机构，其特征是：第一连杆（1）、第二连杆（2）和第三连杆（3）均在断路器上盖（9）上方且与断路器上盖（9）相平行，第三连杆（3）是矩形板且长度方向与进出线端方向相一致。

8.根据权利要求1所述的一种无离合连杆机构的断路器电动操作机构，其特征是：所述的限位装置由销钉套（7）和销钉（6）组成，销钉套（7）同轴心且有间隙地套销钉（6）外部，销钉（6）垂直固定连接断路器上盖（9），第三连杆（3）的左侧面和右侧面各滚动接触于销钉套（7）的外圆柱面上。

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