CN111105940A - 一种电动弹簧机构及接地开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动弹簧机构及接地开关。电动弹簧机构包括主转动轴，主转动轴上止转连接有包括两个径向悬臂段的主动拐臂，电动弹簧机构还包括两个驱动单元，驱动单元包括储能拐臂，储能拐臂连接储能弹簧且在其转动时压缩和释放储能弹簧，主动拐臂与储能拐臂偏心设置，主动拐臂的悬臂段中部设有避让槽，悬臂段的端部具有顶推部，主动拐臂和储能拐臂的周向位置满足在储能拐臂朝释能方向转动时通过其上的拨杆与顶推部配合带动主动拐臂转动，在储能拐臂朝储能方向转动时从避让槽中通过，至少一个驱动单元的储能拐臂在靠近转动轴线位置具有供主动转轴穿过且在储能拐臂与主动拐臂偏心转动时避让主动转轴的轴向穿孔。本发明具有可靠性高的优点。

Description

一种电动弹簧机构及接地开关

技术领域

本发明涉及一种电动弹簧机构及接地开关。

背景技术

为了可持续发展和环境保护的需要，我国电力输变电发展迅速，特别是1000KV超高压输电居世界领先水平。弹簧机构是一种以储能弹簧作为储能元件的机械式操动机构。弹簧机构包括手动弹簧机构和电动弹簧机构，现有的气体绝缘金属封闭开关设备、气体封闭组合电器、高压六氟化硫断路器中都用到电动弹簧机构。

现有技术中的此类电动弹簧机构，如专利公告号为CN204189691U的实用新型专利说明书中公开的一种电动弹簧机构，包括安装机架，安装机架上安装有电机和输出轴，电机上安装有电机齿轮，电机齿轮啮合连接有蜗轮蜗杆机构，蜗轮和辅助齿轮同轴安装在转轴上，转轴安装在安装机架上，输出轴上安装第一从动拐臂、第二从动拐臂、辅拐臂(相当于主动拐臂)、主拐臂(相当于储能拐臂)和主齿轮，辅助齿轮与主齿轮啮合，主拐臂通过销连接有弹簧上座，安装机架上通过安装套和销安装有弹簧下座，弹簧上座与下座之间安装有压簧。该电动弹簧机构分合、闸时，电机带动蜗轮蜗杆机构转动，蜗轮带动辅助齿轮转动，辅助齿轮带动主齿轮转动，主齿轮带动销压缩压簧，当主拐臂、压簧呈一条水平直线时，压簧开始释放能量，在释放能量过程中，通过销与辅助拐臂转动，辅助拐臂带动输出轴转动，实现分、合闸操作。该电动弹簧机构可以有效完成开关分、合闸操作。但该电动弹簧机构仅有一个驱动主拐臂的电机，当电机出现故障时该电动弹簧机构无法正常使用时(特别是在停电状态下因电机故障而无法进行合闸操作时)，很有可能造成重大经济生产损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动弹簧机构，解决了现有电动弹簧机构可靠性差的问题；本发明的目的还在于提供一种安装上述电动弹簧机构的接地开关。

为实现上述目的，本发明的电动弹簧机构的技术方案是：

一种电动弹簧机构包括使用时带动开关触头动作的主转动轴，主转动轴上止转连接有包括两个径向悬臂段的主动拐臂，电动弹簧机构还包括两个同步工作的驱动单元，驱动单元包括被电机带动转动的储能拐臂，储能拐臂连接储能弹簧且在其转动时压缩和释放储能弹簧，主动拐臂与储能拐臂偏心设置，主动拐臂的悬臂段中部设有避让槽，悬臂段的端部具有顶推部，主动拐臂和储能拐臂的周向位置满足在储能拐臂朝释能方向转动时通过其上的拨杆与顶推部配合带动主动拐臂转动，在储能拐臂朝储能方向转动时从避让槽中通过，至少一个驱动单元的储能拐臂在靠近转动轴线位置具有供主动转轴穿过且在储能拐臂与主动拐臂偏心转动时避让主动转轴的轴向穿孔。

其有益效果是：本发明的电动弹簧机构的主动拐臂与主转动轴同心设置，主转动轴与储能拐臂偏心设置，从而使主动拐臂与储能拐臂偏心设置，主动拐臂的悬臂段上设置避让槽，悬臂段的端部具有顶推部，主动拐臂和储能拐臂的周向位置满足在储能拐臂朝释能方向转动时通过其上的拨杆与顶推部配合带动主动拐臂转动，在储能拐臂朝储能方向转动时从避让槽中通过。从而使得驱动两个储能拐臂运动的驱动单元不发生干涉，当驱动两套储能拐臂的驱动单元中的其中一套损坏时，另一套仍可继续工作，提高了电动弹簧机构可靠性。

具体的，所述主动拐臂为一个，且主动拐臂位于两个储能拐臂之间。两个储能拐臂中间设置一个主动拐臂便于设置的同时有助于降低电动弹簧机构所占体积。

设置一个主动拐臂时，所述悬臂段为T形结构，T形结构的横边与竖边围成所述避让槽，T形结构的横边构成所述顶推部。两个储能拐臂之间设置一个主动拐臂时，主动拐臂上的悬臂段呈T形结构，有助于设置避让槽与顶推部。

对储能拐臂的驱动方式进一步限定，所述电机通过齿圈驱动储能拐臂转动，所述齿圈具有用于供主动转轴穿出用于避让主动转轴的内孔。齿圈可承受大扭矩，有对于增加对储能弹簧施加的载荷数值。

使用齿圈驱动储能拐臂时，所述齿圈与储能拐臂同心设置。齿圈正、反向旋转时，齿圈与储能拐臂同心设置有助于压缩储能弹簧。

当齿圈与储能拐臂同心设置时，储能拐臂朝向齿圈的一侧设有轴向延伸的销轴，齿圈朝向储能拐臂的一侧设有与销轴配合推动储能拐臂转动的顶推结构。顶推结构带动销轴驱动储能拐臂转动，便于设置。

对顶推结构的进一步限定，所述顶推结构为设置在齿圈端面上的凸台。

对于上述多种技术方案还可进行多种改进：

第一种改进：所述主动拐臂在两个悬臂段之间背向储能弹簧的周面上设有挡止结构，电动弹簧机构包括设置在主动拐臂的背向储能弹簧一侧的锁紧机构，锁紧机构的锁舌与挡止结构配合而能够分别在分、合闸位置对主动拐臂锁止。在分、合闸位置分别对主动拐臂进行锁止，有助于防止主动拐臂在分、合闸位置发生转动。

对第一种改进的进一步优化，所述挡止结构为挡沿，所述挡沿位于主动拐臂周向的两端面与锁舌配合而对主动拐臂锁止。可通过挡沿的两个端面与锁舌锁止，便于设置。

第二种改进：所述电动弹簧机构还包括在分闸位置分别对储能拐臂及主动拐臂缓冲的分闸缓冲器。分闸缓冲器有助于对储能拐臂及主动拐臂缓冲而使其停留在分闸位置。

第三种改进：所述电动弹簧机构还包括在合闸位置分别对储能拐臂及主动拐臂缓冲的合闸缓冲器。合闸缓冲器有助于对储能拐臂及主动拐臂缓冲而使其停留在合闸位置。

本发明的接地开关的技术方案是：

一种接地开关包括断口结构以及带动开关触头分、合闸动作的电动弹簧机构，所述电动弹簧机构包括带动开关触头分、合闸动作的主转动轴，主转动轴上止转连接有包括两个径向悬臂段的主动拐臂，电动弹簧机构还包括两个同步工作的驱动单元，驱动单元包括被电机带动转动的储能拐臂，储能拐臂连接储能弹簧且在其转动时压缩和释放储能弹簧，主动拐臂与储能拐臂偏心设置，主动拐臂的悬臂段中部设有避让槽，悬臂段的端部具有顶推部，主动拐臂和储能拐臂的周向位置满足在储能拐臂朝释能方向转动时通过其上的拨杆与顶推部配合带动主动拐臂转动，在储能拐臂朝储能方向转动时从避让槽中通过，至少一个驱动单元的储能拐臂在靠近转动轴线位置具有供主动转轴穿过且在储能拐臂与主动拐臂偏心转动时避让主动转轴的轴向穿孔。

其有益效果是：本发明的接地开关中的电动弹簧机构的主动拐臂与主转动轴同心设置，主转动轴与储能拐臂偏心设置，从而使主动拐臂与储能拐臂偏心设置，主动拐臂的悬臂段上设置避让槽，悬臂段的端部具有顶推部，主动拐臂和储能拐臂的周向位置满足在储能拐臂朝释能方向转动时通过其上的拨杆与顶推部配合带动主动拐臂转动，在储能拐臂朝储能方向转动时从避让槽中通过。从而使得驱动两个储能拐臂运动的驱动单元不发生干涉，当驱动两套储能拐臂的驱动单元中的其中一套损坏时，另一套仍可继续工作，提高了电动弹簧机构可靠性。

具体的，所述主动拐臂为一个，且主动拐臂位于两个储能拐臂之间。两个储能拐臂中间设置一个主动拐臂便于设置的同时有助于降低电动弹簧机构所占体积。

设置一个主动拐臂时，所述悬臂段为T形结构，T形结构的横边与竖边围成所述避让槽，T形结构的横边构成所述顶推部。两个储能拐臂之间设置一个主动拐臂时，主动拐臂上的悬臂段呈T形结构，有助于设置避让槽与顶推部。

对储能拐臂的驱动方式进一步限定，所述电机通过齿圈驱动储能拐臂转动，所述齿圈具有用于供主动转轴穿出用于避让主动转轴的内孔。齿圈可承受大扭矩，有对于增加对储能弹簧施加的载荷数值。

使用齿圈驱动储能拐臂时，所述齿圈与储能拐臂同心设置。齿圈正、反向旋转时，齿圈与储能拐臂同心设置有助于压缩储能弹簧。

当齿圈与储能拐臂同心设置时，储能拐臂朝向齿圈的一侧设有轴向延伸的销轴，齿圈朝向储能拐臂的一侧设有与销轴配合推动储能拐臂转动的顶推结构。顶推结构带动销轴驱动储能拐臂转动，便于设置。

对顶推结构的进一步限定，所述顶推结构为设置在齿圈端面上的凸台。

对于上述多种技术方案还可进行多种改进：

第一种改进：所述主动拐臂在两个悬臂段之间背向储能弹簧的周面上设有挡止结构，电动弹簧机构包括设置在主动拐臂的背向储能弹簧一侧的锁紧机构，锁紧机构的锁舌与挡止结构配合而能够分别在分、合闸位置对主动拐臂锁止。在分、合闸位置分别对主动拐臂进行锁止，有助于防止主动拐臂在分、合闸位置发生转动。

对第一种改进的进一步优化，所述挡止结构为挡沿，所述挡沿位于主动拐臂周向的两端面与锁舌配合而对主动拐臂锁止。可通过挡沿的两个端面与锁舌锁止，便于设置。

第二种改进：所述电动弹簧机构还包括在分闸位置分别对储能拐臂及主动拐臂缓冲的分闸缓冲器。分闸缓冲器有助于对储能拐臂及主动拐臂缓冲而使其停留在分闸位置。

第三种改进：：所述电动弹簧机构还包括在合闸位置分别对储能拐臂及主动拐臂缓冲的合闸缓冲器。合闸缓冲器有助于对储能拐臂及主动拐臂缓冲而使其停留在合闸位置。

附图说明

图1为本发明的接地开关实施例一的电动弹簧机构的三维视图一；

图2为本发明的接地开关实施例一的电动弹簧机构的三维视图二；

图3为本发明的接地开关实施例一的电动弹簧机构的三维视图三；

图4为图1中的齿圈的结构示意图；

图5为图1中的储能拐臂的结构示意图；

图6为图1中的主动拐臂与主转动轴的连接状态示意图；

图7为图1中的储能拐臂与主动拐臂连接状态示意图；

图8为图1中的储能拐臂及主动拐臂与主转动轴的连接状态示意图；

图9为图1中的齿圈与储能拐臂的连接状态示意图；

图10为图1中的齿圈与储能拐臂的连接状态三维视图；

图11为图1中的主动拐臂的结构示意图；

图12为图1中的主动拐臂与锁紧机构锁紧状态时的结构示意图；

图13为图1中的储能拐臂及主动拐臂与缓冲器的位置关系图；

附图中：1、驱动电机；2、电机齿轮；3、齿圈；4、铰接轴；5、储能拐臂；6、压簧接头杆；7、主动拐臂；71、避让槽；72、顶推部；73、锁扣面；8、凸轮；9、主转动轴；10、储能弹簧；11、固定导向筒；12、限位槽；13、铁锁闩；14、电磁铁；15、储能拐臂缓冲器；16、主动拐臂缓冲器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的接地开关的具体实施例一，如图1至图13所示，包括断口结构以及带动开关触头分、合闸动作的电动弹簧机构。电动弹簧机构包括安装机架、驱动电机1、电机齿轮2、齿圈3、铰接轴4、储能拐臂5、压簧接头杆6、主动拐臂7、凸轮8、主转动轴9、储能弹簧10、固定导向筒11、铁锁闩13、电磁铁14、主动拐臂缓冲器16以及储能拐臂缓冲器15等部件。

安装机架上通过轴承以及轴承座安装有主转动轴9，主转动轴9的两端具有与传动机构连接的连接结构，连接结构为六棱柱。如图6所示，主动拐臂7安装在主转动轴9上，主转动轴9上具有截面为六棱台的定位结构，主动拐臂7中心具有与六棱台适配的六棱孔。可以理解的是，主动拐臂7与主转动轴9之间止转装配，那么在其他实施例中采用其他止转装配的方式(如焊接、螺纹连接、一体设置、嵌装等)对本领域技术人员来说也是可以实施的。主动拐臂7具有两个径向延伸的悬臂段，并且两个悬臂段的夹角为钝角。悬臂段呈T形结构，T形结构的横边与竖边围成避让槽71，T形结构的横边构成顶推部72。

如图8所示，主转动轴9在主动拐臂7两侧分别插装有一个储能拐臂5，储能拐臂5上具有供主转动轴9穿过的穿孔。储能拐臂5偏心套装在主转动轴9上，而使储能拐臂5与主动拐臂7呈偏心设置。如图5所述，储能拐臂5的外壁面上具有两个径向延伸的连接耳部，两个连接耳部上设置有连接孔。连接孔上通过铰接轴4铰接有压簧接头杆6，储能拐臂5与压簧接头杆6之间的铰接轴4沿其轴向延伸，铰接轴4的两端伸出连接孔的外部，铰接轴4朝向主动拐臂7的一端具有矩形体结构，铰接轴4背离主动拐臂7的一端的轴径大于位于连接孔内的铰接轴4的轴径。压簧接头杆6导向装配在固定导向筒11内，固定导向筒11上具有与安装机架连接的连接结构。压簧接头杆6以及固定导向筒11的外壁上套装有储能弹簧10。

安装机架上安装有驱动储能拐臂5转动的驱动机构，驱动机构为两套，两套驱动机构同时动作分别驱动两个储能拐臂5。驱动机构包括驱动电机1以及与驱动电机1连接电机齿轮2，电机齿轮2与齿圈3啮合，齿圈3套装在主转动轴9上且与储能拐臂5同心设置。齿圈3朝向储能拐臂5的一侧设置有凸轮8，凸轮8与储能拐臂5一体设置。凸轮8具有两个径向延伸的凸台，凸台与铰接轴4顶压推动储能拐臂5转动。主动拐臂7在两个悬臂段之间背向储能弹簧10的周面上具有径向延伸的挡沿，挡沿在主动拐臂7周向的两个端面为锁扣面73。电动弹簧机构还包括有靠近和远离主动拐臂7上的锁扣面73的锁紧机构，锁紧机构包括壳体以及一端伸入壳体内的铁锁闩13，壳体内具有电磁铁14，铁锁闩13为T形结构，并且T形铁锁闩13的竖杆上安装有挡板，挡板与电磁铁14之间的铁锁闩13上套装有复位弹簧，并且安装机架上在安装有对铁锁闩13径向限位的限位槽12，防止铁锁闩13径向方移动。

安装机架上安装有对储能拐臂5起缓冲作用的储能拐臂缓冲器15以及对主动拐臂7起缓冲作用的主动拐臂缓冲器16，储能释放缓冲器15为两个，且分别安装在储能拐臂5处于分、合闸时的位置。主动拐臂缓冲器16为两个，且两个主动拐臂缓冲器16分别位于主动拐臂7处于分合闸时的位置。

本发明中的电动弹簧机构处于正常情况下，两套驱动系统同步同时动作。驱动电机1旋转，带动电机齿轮2转动，电机齿轮2带动齿圈3转动，因凸轮8与齿圈3为一体结构，凸轮8与铰接轴4接触后推动储能拐臂5转动，储能拐臂5旋转推动压簧接头杆6在固定导向筒11内滑动压缩储能弹簧10，储能拐臂5、压簧接头杆6、固定导向筒11三者形成了曲柄滑块机构。当曲柄滑块机构过死点时，电磁铁14通电，电磁铁14带电吸合将铁锁闩13拉出，不再限制主动拐臂7的位置，储能拐臂5过死点后，驱动电机1由于微动开关的控制掉电，在惯性作用下，凸轮8和齿圈3会空转一定角度停止。储能弹簧10成为主动力快速推动储能拐臂5旋转，铰接轴4与主动拐臂7上的避让槽71接触。由于主动拐臂7与储能拐臂5偏心设置，储能拐臂5继续旋转，铰接轴4与主动拐臂7的顶推部72挡止推动主动拐臂7旋转。旋转一定角度后(一般为30°左右)，电磁铁14掉电，铁锁闩13在弹簧的推动下顶着主动拐臂7上的挡沿外周面，主动拐臂7按输出要求转动一定角度后，电磁铁14锁闩13滑动到主动拐臂7的锁扣面73上与主动拐臂7锁紧，同时铰接轴4从主动拐臂7的避让槽71中滑出，不再推动主动拐臂7旋转。最终主动拐臂7在主动拐臂缓冲器16的作用下形成缓冲和止位，同时，储能拐臂5在储能拐臂缓冲器15的作用下形成缓冲和止位。需要说明的是，本发明的电动弹簧机构分闸与合闸时，电机转动方向相反，从而储能拐臂5以及主动拐臂7的转动方向也相反，也就是说，电动弹簧机构分合闸操作时的原理相同。

如图9所示，电动弹簧机构动作过程中，一套系统由于掉电或者齿轮系损坏时，由于主动拐臂7与储能拐臂5偏心设置以及铰接轴4、避让槽71的结构，储能拐臂5和主动拐臂7最终都将停止在分、合闸位置，因此实现了两套驱动系统独立工作，互不影响。

本发明的接地开关的具体实施例二，与接地开关具体实施例一的不同之处在于，本实施例中的两个储能拐臂中的一个上具有供主转动轴穿过的穿孔，其他与实施例一相同，不再赘述。

本发明的接地开关的具体实施例三，与接地开关具体实施例一的不同之处在于，本实施例中的主动拐臂为两个，两个储能拐臂位于两个齿圈之间，两个主动拐臂位于齿圈背离储能拐臂的一侧，储能拐臂朝向主动拐臂的一侧具有推动主动拐臂转动的拨杆，其他与实施例一相同，不再赘述。

本发明的电动弹簧机构的具体实施例与上述接地开关各实施例中的电动弹簧机构的结构相同，不再赘述。

Claims (10)

1.一种电动弹簧机构，包括使用时带动开关触头动作的主转动轴，其特征在于：主转动轴上止转连接有包括两个径向悬臂段的主动拐臂，电动弹簧机构还包括两个同步工作的驱动单元，驱动单元包括被电机带动转动的储能拐臂，储能拐臂连接储能弹簧且在其转动时压缩和释放储能弹簧，主动拐臂与储能拐臂偏心设置，主动拐臂的悬臂段中部设有避让槽，悬臂段的端部具有顶推部，主动拐臂和储能拐臂的周向位置满足在储能拐臂朝释能方向转动时通过其上的拨杆与顶推部配合带动主动拐臂转动，在储能拐臂朝储能方向转动时从避让槽中通过，至少一个驱动单元的储能拐臂在靠近转动轴线位置具有供主动转轴穿过且在储能拐臂与主动拐臂偏心转动时避让主动转轴的轴向穿孔。

2.根据权利要求1所述的电动弹簧机构，其特征在于：所述主动拐臂为一个，且主动拐臂位于两个储能拐臂之间。

3.根据权利要求2所述的电动弹簧机构，其特征在于：所述悬臂段为T形结构，T形结构的横边与竖边围成所述避让槽，T形结构的横边构成所述顶推部。

4.根据权利要求1所述的电动弹簧机构，其特征在于：所述电机通过齿圈驱动储能拐臂转动，所述齿圈具有用于供主动转轴穿出用于避让主动转轴的内孔。

5.根据权利要求4所述的电动弹簧机构，其特征在于：所述齿圈与储能拐臂同心设置。

6.根据权利要求5所述的电动弹簧机构，其特征在于：储能拐臂朝向齿圈的一侧设有轴向延伸的销轴，齿圈朝向储能拐臂的一侧设有与销轴配合推动储能拐臂转动的顶推结构。

7.根据权利要求6所述的电动弹簧机构，其特征在于：所述顶推结构为设置在齿圈端面上的凸台。

8.根据权利要求1～7任一项所述的电动弹簧机构，其特征在于：所述主动拐臂在两个悬臂段之间背向储能弹簧的周面上设有挡止结构，电动弹簧机构包括设置在主动拐臂的背向储能弹簧一侧的锁紧机构，锁紧机构的锁舌与挡止结构配合而能够分别在分、合闸位置对主动拐臂锁止。

9.根据权利要求8所述的电动弹簧机构，其特征在于：所述挡止结构为挡沿，所述挡沿位于主动拐臂周向的两端面与锁舌配合而对主动拐臂锁止。

10.一种接地开关，包括断口结构以及带动开关触头分、合闸动作的电动弹簧机构，其特征在于：所述电动弹簧机构为上述权利要求1～9任一项所述的电动弹簧机构。

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