CN111276348B - 电机操动机构、隔离接地开关及隔离接地开关控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机操动机构、隔离接地开关及隔离接地开关控制方法，隔离接地开关包括开关本体和电机操动机构，开关本体包括开关输入轴，电机操动机构包括电机壳和电机输出轴，电机壳上设有与开关本体固定的电机固定结构，所述电机输出轴上有与开关输入轴连接的开关输入轴连接结构；操动机构控制器用于控制电机输出轴的输出转速和输出转角。本发明的电机操动机构采用伺服电机，电机输出轴直接与开关本体的开关输入轴连接，简化传动结构，同时能够通过操动机构控制器控制电机输出轴的输入转速和输出转角，通过伺服电机可以简化传动机构，简化了电机操动机构的结构，提高了电机操动机构的稳定性。

Description

电机操动机构、隔离接地开关及隔离接地开关控制方法

技术领域

本发明涉及开关设备领域，特别涉及电机操动机构、隔离接地开关及隔离接地开关控制方法。

背景技术

传统隔离接地开关用的操动机构大多数为电机操动机构、电动弹簧操动机构、弹簧操动机构等，这些操动机构体积大、结构复杂、零部件种类多，故障源也多，不便于现场运行维护。传统的电机操动机构虽然也将电机作为执行元件，但电机并不是直接驱动开关本体完成动作的，中间增加多种传动装置（如凸轮、齿轮），传动链较复杂，稳定性差。

传统电机操动机构输出角度不可变，即一款机构硬件设计定型后，那么该款机构的输出角度也就随之固定，不可改变，且传统机构输出转角多为小于360°，如果想实现大于360°转角输出，需要额外增加齿轮传动装置，进一步增加电机操动结构复杂程度。综上所述，目前的电动操动机构存在结构复杂稳定性差的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机操动机构，用于解决目前的电机操动机构结构复杂造成的稳定差的技术问题，另外，本发明的目的还在于提供一种隔离接地开关，用于解决目前的隔离接地开关的电机操动机构由于结构复杂造成的稳定性差的技术问题；另外，本发明的目的还在于提供一种基于上述隔离接地开关的隔离接地开关控制方法。

本发明的电机操动机构采用如下技术方案：

电机操动机构包括：

伺服电机，包括电机壳和电机输出轴，所述电机壳上设有用于与开关本体固定的电机固定结构，所述电机输出轴上有用于与所述开关本体的开关输入轴连接的开关输入轴连接结构；

操动机构控制器，与伺服电机连接，用于控制电机输出轴的输出转速和输出转角。

本发明的有益效果：本发明的电机操动机构采用伺服电机，电机输出轴直接与开关本体的开关输入轴连接，简化传动结构，同时能够通过操动机构控制器控制电机输出轴的输入转速和输出转角，通过伺服电机可以简化传动机构，简化了电机操动机构的结构，提高了电机操动机构的稳定性。

进一步的，为了方便电机输出轴与开关输入轴的连接，所述电机输出轴为中空轴，所述电机输出轴具有供所述开关本体的开关输入轴插入的开关输入轴插孔，所述开关输入轴连接结构包括设置在开关输入轴插孔内壁上的键槽。中空电机输出轴可以将电机输出轴直接套装至外露的开关输入轴上，安装方便，结构简单。

进一步的，所述键槽为平键槽。平键槽结构简单，方便安装。

进一步的，所述平键槽成对设置且成对的两个平键槽沿开关输入轴插孔径向相对布置。双平键槽设计比单键槽设计传动间隙小，传动更准确可靠。

进一步的，所述电机固定结构包括电机固定法兰。方便电机壳的固定。

进一步的，所述电机固定法兰上设有用于与所述开关本体定位对装的定位止口或者定位凸起。定位操作方便，装配省时省力。

本发明隔离接地开关采用的技术方案：

隔离接地开关包括开关本体和电机操动机构，开关本体包括开关输入轴，电机操动机构包括：

伺服电机，包括电机壳和电机输出轴，所述电机壳上设有与开关本体固定的电机固定结构，所述电机输出轴上有与所述开关本体的开关输入轴连接的开关输入轴连接结构；

操动机构控制器，与伺服电机连接，用于控制电机输出轴的输出转速和输出转角。

本发明的有益效果：本发明的电机操动机构采用伺服电机，电机输出轴直接与开关本体的开关输入轴连接，简化传动结构，同时能够通过操动机构控制器控制电机输出轴的输入转速和输出转角，通过伺服电机可以简化传动机构，简化了电机操动机构的结构，提高了电机操动机构的稳定性。

进一步的，所述电机输出轴为中空轴，所述电机输出轴具有供所述开关输入轴插入的开关输入轴插孔，所述电机输出轴与所述开关输入轴键连接，所述开关输入轴连接结构包括设置在开关输入轴插孔内壁上的键槽。中空电机输出轴可以将电机输出轴直接套装至外露的开关输入轴上，安装方便，结构简单。

进一步的，所述键槽为平键槽。平键槽结构简单，方便安装。

进一步的，所述平键槽成对设置且成对的两个平键槽沿开关输入轴插孔径向相对布置。双平键槽设计比单键槽设计传动间隙小，传动更准确可靠。

进一步的，所述电机固定结构包括电机固定法兰。方便电机壳的固定。

进一步的，电机固定法兰和开关本体中一个上设有定位止口，另一个上设有与定位止口插接的定位凸起，定位凸起与定位止口配合实现电机壳与开关本体定位对装。定位操作方便，装配省时省力。

本发明的隔离接地开关的控制方法的技术方案：通过电机操动机构驱动隔离接地开关的开关本体，电机操动机构包括驱动所述开关本体的伺服电机和控制所述伺服电机的操动机构控制器；向操动机构控制器输入电机输出转速和输出转角的信息，操动机构控制器根据输入的信息控制伺服电机按照预设的参数运转；伺服电机将运行参数反馈至操动机构控制器，操动机构控制器根据伺服电机反馈的数据判断机构的状态，伺服电机动作带动开关本体完成分合闸操作。

本发明的有益效果：本发明的隔离接地开关的控制方法采用伺服电机驱动开关本体，通过操动机构控制器控制电机输出轴的输入转速和输出转角，伺服电机动作带动开关本体完成分合闸，操作简化了传动机构，提高了电机操动机构的稳定性。

附图说明

图1是本发明隔离接地开关具体实施例1的结构示意图；

图2是本发明隔离接地开关具体实施例1的控制系统示意图；

图3是本发明隔离接地开关具体实施例1的伺服电机的结构示意图；

图4是图3的左视图；

图中：1-开关本体；11-开关壳；2-电机操动机构；21-伺服电机；211-电机壳；212-电机输出轴；2121-开关输入轴插孔；2122-平键槽；213-电机固定法兰；214-定位凸起；215-密封槽；22-操动机构控制器。

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说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明的隔离接地开关的具体实施例1：如图1至图4所示，隔离接地开关包括开关本体1和电机操动机构2，开关本体1包括开关壳11、设置在开关壳11内的开断结构、带动隔离接地开关分合闸的开关输入轴，电机操动机构2包括伺服电机21和操动机构控制器22。本实施例中的隔离接地开关为高压隔离接地开关，开关本体1的开断结构设置在开关壳11内，提高开关本体1的防护等级。

如图3和图4所示，伺服电机21包括电机壳211和电机输出轴212，电机壳211上设有电机固定法兰213，电机壳211通过电机固定法兰213固定在开关壳11上。电机固定法兰213上设有环形的定位凸起214，对应的开关壳11上设有与定位凸起214对应的定位止口，通过定位凸起214与定位止口的插接，实现电机壳211与开关本体1定位对装，方便电机壳211的固定安装。电机壳211为礼帽形，电机固定法兰213为圆盘状法兰，其上设有供固定螺栓穿过的固定孔，固定螺栓穿过固定孔，将伺服电机21固定在开关壳11上。电机固定法兰213端面上开设有密封槽215，电机壳211与开关壳11对接后，通过密封槽215内的密封圈实现对电机壳211与电机壳211对接面的防护，保证防水、防尘性能。电机壳211上的电机固定法兰213构成电机壳211用于与开关本体1固定的电机固定结构。

电机输出轴212为空心轴，电机输出轴212具有供开关本体的开关输入轴插入的开关输入轴插孔2121，电机输出轴212与电机输入轴止转配合，二者通过双平键连接，开关输入轴插孔2121孔壁上设有成对的平键槽2122，成对的两个平键槽2122沿径向相对设置，双平键槽2122相比单键槽间隙更小，传动精度更高，使隔离接地开关更可靠。其他实施例中，平键槽也可以设置一个或者设置两对以上。操动机构控制器22通过光纤与伺服电机21通讯连接，通过动力电缆控制伺服电机21的供电回路。电机输出轴212上的平键槽2122形成电机输出轴212上与开关输入轴连接的开关输入轴连接结构。

隔离接地开关工作时控制方法如下：首先根据隔离接地开关技术需求在操动机构控制器22中输入电机输出转速、输出转角，输出转角以及输出转速可按需设置，能够满足隔离接地开关的需求。参数设置完毕后，操动机构控制器22控制伺服电机21使伺服电机21按照预设参数运转。电机内设置位置传感器及速度传感器，传感器采集的数据可通过光纤将数据信号反馈至操动机构控制器22中，操动控制器根据反馈数据，不断计算并下达下一指令，直至伺服电机21按预设参数动作完毕，在此过程中，操动机构控制器22可根据反馈的数据信号判断电机操动机构2的状态，实现电机操动机构2的在线监测及故障诊断；伺服电机21动作的同时带动开关本体1完成分合闸操作。

本发明电机操动机构2结构简单、体积小，输出转角、输出速度均可按需设置，且可在不增加传动装置基础上实现大于360°的角度输出，实现高压隔离接地开关操动机构的统一、通用以及可靠性。操动机构控制器22可以精确控制电机转速、输出转角，并可自适应本体负载扭矩，根据负载扭矩情况调整自身输出扭矩，从而达到伺服电机21输出的柔性控制。本发明的隔离接地开关为分体式的高压隔离接地开关，即高压隔离开关和高压接地开关分开设置，其他实施例中，隔离接地开关也可以是集成式的隔离接地开关。

本发明的隔离接地开关的具体实施例2，本实施例中的隔离接地开关与上述具体实施例1中的区别仅在于：本实施例中，电机输出轴为实心轴，开关输入轴连接结构为连接法兰。

本发明的隔离接地开关的具体实施例3，本实施例中的隔离接地开关与上述具体实施例1中的区别仅在于：电机输入轴与开关输入轴后通过花键连接。

本发明的隔离接地开关的具体实施例4，本实施例中的隔离接地开关与上述具体实施例1中的区别仅在于：电机壳固定在开关壳内部。

本发明的隔离接地开关的具体实施例5，本实施例中的隔离接地开关与上述具体实施例1中的区别仅在于：电机壳通过托架与开关壳固定。

本发明的隔离接地开关的具体实施例6，本实施例中的隔离接地开关与上述具体实施例1中的区别仅在于：隔离接地开关为中低压开关，此时隔离接地开关设置在开关柜内，不需要设置开关壳，此时开关本体包括开关安装架，伺服电机固定在开关安装架上。

本发明的隔离接地开关的具体实施例7，本实施例中的隔离接地开关与上述具体实施例1中的区别仅在于：电机固定法兰上设置有定位止口，开关壳上设有定位凸起。

本发明的电机操动机构的具体实施例，本实施例中的电机操动机构的结构与上述隔离接地开关任意一个具体实施例中的电机操动机构的结构相同，具体不再赘述。当然，其他实施例中，本发明的电机操动机构也可以用于集成式的隔离接地开关，也可以适用于分开式的隔离开关和接地开关。

本发明隔离接地开关的控制方法的具体实施例，通过电机操动机构驱动隔离接地开关的开关本体，电机操动机构包括驱动开关本体的伺服电机和控制伺服电机的操动机构控制器；本实施例中涉及的隔离接地开关的结构和控制方法与上述隔离接地开关的任意一具体实施例中所述的结构以及涉及的控制方法相同，不再赘述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.电机操动机构，其特征在于，包括：

伺服电机，包括电机壳和电机输出轴，所述电机壳上设有用于与开关本体固定的电机固定结构，所述电机输出轴上有用于与所述开关本体的开关输入轴连接的开关输入轴连接结构；

操动机构控制器，与伺服电机连接，用于控制电机输出轴的输出转速和输出转角；

所述电机输出轴为中空轴，所述电机输出轴具有供所述开关本体的开关输入轴插入的开关输入轴插孔，所述开关输入轴连接结构包括设置在开关输入轴插孔内壁上的键槽；

所述键槽为平键槽，平键槽成对设置且成对的两个平键槽沿开关输入轴插孔径向相对布置；电机输出轴直接与开关本体的开关输入轴连接。

2.根据权利要求1所述的电机操动机构，其特征在于，所述电机固定结构包括电机固定法兰。

3.根据权利要求1所述的电机操动机构，其特征在于，电机固定法兰上设有用于与所述开关本体定位对装的定位止口或者定位凸起。

4.隔离接地开关，包括开关本体和电机操动机构，所述开关本体包括开关输入轴，其特征在于，电机操动机构为权利要求1所述的电机操动机构。

5.根据权利要求4所述的隔离接地开关，其特征在于，所述电机固定结构包括电机固定法兰。

6.根据权利要求5所述的隔离接地开关，其特征在于，所述电机固定法兰和所述开关本体中一个上设有定位止口，另一个上设有与定位止口插接的定位凸起，定位凸起与定位止口配合实现电机壳与开关本体定位对装。

7.隔离接地开关的控制方法，通过电机操动机构驱动隔离接地开关的开关本体，电机操动机构包括驱动所述开关本体的伺服电机和控制所述伺服电机的操动机构控制器；电机操动机构为权利要求1所述的电机操动机构；

向操动机构控制器输入电机输出转速和输出转角的信息，操动机构控制器根据输入的信息控制伺服电机按照预设的参数运转；伺服电机将运行参数反馈至操动机构控制器，操动机构控制器根据伺服电机反馈的数据判断机构的状态，伺服电机动作带动开关本体完成分合闸操作。

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