CN113113246A - 用于有载分接开关蓄能器的全程助推装置、蓄能器以及有载分接开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于有载分接开关蓄能器的全程助推装置、蓄能器以及有载分接开关，全程助推装置，包括两个槽轮间歇机构以及中心齿轮；所述两个槽轮间歇机构均包括拨盘齿轮、主动拨盘、拨盘圆销、从动槽轮以及助推板；带有拨盘圆销的主动拨盘与拨盘齿轮同轴固定且轴向不接触，助推板固定连接在从动槽轮上，所述从动槽轮上开设径向槽；两个槽轮间歇机构上下交错安装，两个拨盘齿轮由同一个中心齿轮驱动；两个槽轮间歇机构位置关系满足如下约束条件：其中一个槽轮间歇机构的主动拨盘转动α1角度，通过拨盘圆销与从动轮上径向槽的配合使得从动槽轮上的助推板转动需要助推的角度α；另外一个槽轮间歇机构的主动拨盘转动(360°‑α1)角度时，其拨盘圆销正好位于径向槽的槽口。

Description

用于有载分接开关蓄能器的全程助推装置、蓄能器以及有载 分接开关

技术领域

本发明涉及有载分接开关技术领域，特别涉及一种用于有载分接开关蓄能器的全程助推装置、蓄能器以及有载分接开关。

背景技术

众所周知，有载分接开关用于在有负载的情况下通过有载切换开关从当前的绕组抽头切换到由无载分接选择器预选好的新的绕组抽头。在有负载尤其是超高压有负载的情况，如果有载切换开关的切换不到位，将会导致有载切换开关甚至整个变压器无法使用。因此，为了提高有载分接开关的可靠性，其中一个设计重点是保证有载分接开关切换到位。

德国发明专利DE1956369和DE2806282、中国发明专利授权公告号CN102024552B以及中国实用新型授权公告号CN2891237分别描述了一种用于有载分接开关的蓄能器。上述蓄能器具有相似的机械结构和相同的工作原理，均属于滑架式蓄能器。考虑到储能弹簧弹力不足、低温使得油非常粘稠以及其他使得有载分接开关切换不到位的不利情况，上述蓄能器采用如下设计：一方面，在偏心轮最长径靠近轴心位置设置一个滚轮，使得在下滑架开始运动后，如果下滑架运动缓慢到一定程度，所述滚轮能够与下滑架其中一侧碰块碰撞，这样可以通过由电动机构直接带动的偏心轮的旋转，附加地启动下滑架的运动；另一方面，在偏心轮最长径远离轴心位置设置另一个滚轮，在下滑架运动到下一个新的终端位置前，如果下滑架运动缓慢到一定程度，所述另一个滚轮能够与下滑架其中一侧碰块碰撞，这样可以通过由电动机构直接带动的偏心轮的旋转，附加地将下滑架准确地推动到新的终端位置。

中国发明专利授权公告号CN107438889B描述了另一种用于有载分接开关的蓄能器。所述蓄能器具有弹性储能元件和传动装置，所述传动装置具有输入毂、输出毂、可变传动比的传动器件、第一耦联装置和第二耦联装置。其工作过程为：第一阶段，第一耦联装置和第二耦联装置的上、下齿轮的挡块均未相互接触，储能装置和从动轴均未移动。第二阶段，第一耦联装置上、下齿轮的挡块相互接触，而第二耦联装置上、下齿轮的挡块未相互接触，这个阶段，储能装置逐渐张紧而从动轴未移动。第三阶段，第一耦联装置上、下齿轮的挡块不再相互接触，而第二耦联装置上、下齿轮的挡块相互接触，储能装置逐渐松弛并带动从动轴转动到下一个极限位置。在这个阶段，如果从动轴的转速缓慢到一定程度，第一耦联装置上、下齿轮的挡块将会相互接触，使得驱动元件能够追上从动元件，从而使得电动机构能够协同或者取代储能装置驱动从动轴转动。但是由于有载切换开关的切换时间占有载分接开关整个切换过程的比例较小以及曲线槽的设计局限性，所以在从动轴转动过程的后半段，驱动元件无法追上从动元件，从而在此阶段无法实现助推功能。

综上所诉，为了避免不利情况下有载切换开关切换不到位的情况，上述蓄能器都只实现了局部助推，具体为：蓄能器的助推装置在蓄能器从动轴整个运动过程的某些位置具有帮助蓄能器从动轴转动的可能性；而无法实现全程助推，具体为：蓄能器的助推装置在蓄能器从动轴整个运动过程的任何位置(特别是开始阶段和结束阶段)都具有帮助蓄能器从动轴转动的可能性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于有载分接开关蓄能器的全程助推装置、蓄能器以及有载分接开关，其中蓄能器能够实现全程助推，也就是蓄能器的助推装置在蓄能器从动轴整个运动过程的任何位置(特别是开始阶段和结束阶段)都具有帮助蓄能器从动轴转动的可能性，从而弥补有载分接开关技术领域蓄能器无法实现全程助推的空白。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：用于有载分接开关蓄能器的全程助推装置，包括两个槽轮间歇机构以及中心齿轮；

所述两个槽轮间歇机构均包括拨盘齿轮、主动拨盘、拨盘圆销、从动槽轮以及助推板；带有拨盘圆销的主动拨盘与拨盘齿轮同轴固定且轴向不接触，助推板固定连接在从动槽轮上，所述从动槽轮上开设径向槽；

两个槽轮间歇机构上下交错安装，两个拨盘齿轮由同一个中心齿轮驱动；两个槽轮间歇机构位置关系满足如下约束条件：

其中一个槽轮间歇机构的主动拨盘转动α1角度，通过拨盘圆销与从动轮上径向槽的配合使得从动槽轮上的助推板转动需要助推的角度α；另外一个槽轮间歇机构的主动拨盘转动(360°-α1)角度时，其拨盘圆销正好位于径向槽的槽口。

优选的，初始状态，两个助推板之间放置有载分接开关蓄能器上需要助推的部件。

优选的，从动槽轮上的径向槽只开设一个。

用于有载分接开关的蓄能器，包括周转轮系、机械储能装置、所述的全程助推装置、可变瞬时传动比的驱动传动机构、驱动轴、从动轴、限位装置、飞轮；

所述的周转轮系包括太阳轮、至少一个行星齿轮、内齿圈、行星架装置；太阳轮与中心齿轮同轴固定连接，飞轮通过两个启动板固连在所述内齿圈上，至少一个行星齿轮通过行星架装置置于内齿圈与太阳轮之间，并分别与二者进行啮合，所述行星架装置在轴向方向上位于内齿圈与飞轮之间且与二者同轴转动，所述飞轮与从动轴无相对转动地连接；机械储能装置的一端可旋转地连接在其中一个行星齿轮的中心轴上，能够跟随其中一个行星齿轮的转动实现张紧、松弛状态的变化；

可变瞬时传动比的驱动传动机构用于将驱动轴任意方向的旋转转化成中心齿轮以及太阳轮单方向的旋转，全程助推装置中一个槽轮间歇机构的主动拨盘转动360°-α1角度的过程中，内齿圈由限位装置限位保持静止，其中一个行星齿轮在太阳轮的带动下运行至周转轮系死点位置，此时，内齿圈解锁、机械储能装置由张紧状态开始逐渐松弛。

优选的，所述行星架装置包括两个触发杆以及一个行星架；

所述行星架包括中心旋转部分以及外伸的支杆，支杆的数量与行星齿轮的数量相对应，行星齿轮通过中心轴安装在所述支杆的上端面；所述中心旋转部分外伸设置两个用于实现限位装置解锁的触发杆。

优选的，所述限位装置包括设置在飞轮上的两个卡钩凸起、两个卡钩、两个卡钩限位挡块以及限位挡块；其中卡钩、卡钩限位挡块以及限位挡块均安装在下支架上；所述限位挡块用于对飞轮的转动实现限位；所述两个卡钩分别用于与卡钩凸起配合实现两次切换中对飞轮到位后的转动限制；所述卡钩限位挡块用于对卡钩未钩住卡钩凸起的状态进行限位。

优选的，所述卡钩主体为带弯钩的杆件、该杆件两侧分别设置碰撞杆以及限位杆；卡钩限位挡块与带弯钩的杆件之间安装压簧，弯钩钩住卡钩凸起时，所述压簧处于压缩状态，所述的碰撞杆能够通过设置在行星架装置上触发杆触发完成弯钩与卡钩凸起之间的脱离；在弯钩与卡钩凸起脱离后，由所述压簧向带弯钩的杆件提供推力，由限位杆与卡钩限位挡块配合实现卡钩的限位，并保证此时，碰撞杆位置与所述触发杆不发生干涉。

优选的，弯钩与卡钩凸起的接触面上存在一受力点与卡钩转动中心处于以飞轮中心轴为中心的同一个圆弧面上。

优选的，所述可变瞬时传动比的驱动传动机构包括曲线槽盘、驱动扇齿、滚轮、第一中心齿轮；曲线槽盘与驱动轴无相对转动地连接，曲线槽盘的下端面设置曲线槽；驱动扇齿的径向方向固连一个能够在所述曲线槽内运动的滚轮，滚轮能够被曲线槽盘驱动进而使得驱动扇齿转动，驱动扇齿与第一中心齿轮啮合，所述第一中心齿轮与全程助推装置中的中心齿轮同轴固连；所述曲线槽上具有两个与中心轴的中心在同一条直线上的终端角度位置，使得曲线槽盘从任一方向转动180°，所述滚轮能够从一终端角度位置转动到另一个终端角度位置。

优选的，所述曲线槽的曲线以两个终端角度位置为界，一侧曲线方程为x′＝Rcos(ω+β)，y′＝Rsin(ω+β)；另一侧曲线方程为x″＝Rcos(ω-β)，y″＝Rsin(ω-β)；其中，以曲线槽盘旋转中心为坐标原点，x′、x″为曲线上各点的横坐标，y′、y″为曲线上各点的纵坐标；R为驱动扇齿的滚轮的矢径长度

其中，x、y分别为驱动扇齿的滚轮的横坐标和纵坐标，r为驱动扇齿的滚轮与驱动扇齿旋转中心轴的间距，θ为驱动扇齿起止位置倾角，L为曲线槽盘旋转中心轴与驱动扇齿旋转中心轴的间距，α为驱动扇齿的转动角度；ω为驱动扇齿的滚轮的矢径倾斜角度

β为曲线槽盘的转动角度。

优选的，机械储能装置包括弹性储能套筒以及两个弹性储能导杆；弹性储能元件套装在两个弹性储能导杆外部，小直径弹性储能导杆一端铰接在行星齿轮上，另一端插入另一大直径弹性储能导杆内腔，大直径弹性储能导杆插入弹性储能套筒，使得弹性储能元件处于弹性储能套筒内腔，大直径弹性储能导杆和弹性储能套筒均与下支架铰接。

一种有载分接开关，包括电动机构、有载切换开关和无载分接选择器以及所述蓄能器；

所述的电动机构为蓄能器驱动轴提供驱动旋转动力，蓄能器的从动轴驱动有载分接开关；蓄能器、有载分接开关与无载分接选择器串行连接；所述无载分接选择器用于无负载地预选到要被切换到的绕组抽头，有载切换开关用于从当前的绕组抽头有负载地切换到预选的新的绕组抽头。

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比存在如下优点：

1、本发明考虑到有载分接开关在实际运行中，遇到机械储能装置的弹力不足或者发生故障或者无法松弛到预定的状态或者处于过载状态或者处于低温使得机构周围的油非常粘稠等不利情况，由机械储能装置驱动的从动轴的运行速度比正常情况下的运行速度缓慢。所述全程助推装置具有全程助推能力，具体为：在从动轴的整个运动过程中的任何位置(特别是开始阶段和结束阶段)，如果从动轴的运行速度缓慢到一定程度时，全程助推装置都具有至少一个构件能够追上与从动轴直接或间接连接的部件上的助推块协同或者取代机械储能装置以机械接触的方式直接地不延迟地驱动与从动轴直接或间接连接的部件上的助推块，进而驱动从动轴转动，以确保从动轴能够最终到达预定的终端角度位置，使得蓄能器的可靠性更高。

2、本发明避免了蓄能器进行旋转运动与直线运动之间繁琐的运动变换以及避免了采用较多级的齿轮传动，从而使其运动传递效率更高，可靠性更高。

3、本发明的限位装置直接对与从动轴无相对转动的飞轮进行限位，限位对象更加直接，限位效果更加可靠。

4、本发明的限位装置的两个卡钩分开布置，并且在一次切换中，限位卡钩与对应的卡钩凸起脱离后，两者之间不会再产生机械接触，从而有利于保证限位卡钩的使用寿命，也降低了使用风险。

5、本发明的限位装置的两个卡钩分开布置，使得一个卡钩与卡钩凸起脱离后另一个卡钩能够保持静止状态，并且限位装置具有两个卡钩限位挡块分别用于快速可靠地对两个卡钩未钩住卡钩凸起的状态进行限位，从而保证了两个卡钩能够容易可靠的钩住对应的卡钩凸起。

附图说明

图1是本发明的全程助推装置的仰视图；

图2为本发明的用于有载分接开关的蓄能器的第一视图；

图3为本发明的用于有载分接开关的蓄能器的第二视图；

图4为本发明的用于有载分接开关的蓄能器的第三视图；

图5为本发明的用于有载分接开关的蓄能器的第四视图

图6为本发明的用于蓄能器的曲线槽盘的一种优选实施方式的仰视图；

图7为本发明的用于蓄能器的太阳轮处于α₁角度位置的视图；

图8为本发明的用于蓄能器的太阳轮处于α₁₂角度位置的视图；

图9为本发明的用于蓄能器的太阳轮处于α₂角度位置的视图；

图10为本发明的用于蓄能器的太阳轮处于α₃角度位置的视图；

图11是本发明的具有蓄能器的有载分接开关的第一优选实施方式。

具体实施方式

第一部分，本发明提出一种用于有载分接开关蓄能器的全程助推装置，所述全程助推装置包括两个槽轮间歇机构以及中心齿轮；

所述两个槽轮间歇机构均包括拨盘齿轮、主动拨盘、拨盘圆销、从动槽轮以及助推板；带有拨盘圆销的主动拨盘与拨盘齿轮同轴固定且轴向不接触，助推板固定连接在从动槽轮上，所述从动槽轮上开设径向槽；

两个槽轮间歇机构上下交错安装，两个拨盘齿轮由同一个中心齿轮驱动；两个槽轮间歇机构位置关系满足如下约束条件：

其中一个槽轮间歇机构的主动拨盘转动α1角度，通过拨盘圆销与从动轮上径向槽的配合使得从动槽轮上的助推板转动需要助推的角度α；另外一个槽轮间歇机构的主动拨盘转动(360°-α1)角度时，其拨盘圆销正好位于径向槽的槽口。

第二部分，本发明提出一种用于有载分接开关的蓄能器，所述蓄能器包括

-蓄能器驱动轴，所述蓄能器驱动轴能够在所述电动机构的驱动下沿任意方向旋转；

-蓄能器从动轴，所述蓄能器从动轴能够驱动所述有载切换开关旋转；

-根据第一部分构造的全程助推装置；

-机械储能装置；

-太阳轮(驱动装置)，所述太阳轮与机械储能装置连接并且在所述驱动轴转动时能够压紧和或释放所述机械储能装置；

-内齿圈(从动装置)，所述内齿圈与机械储能装置连接并且在所述机械储能装置释放时驱动所述从动轴转动；

-机械传动装置，所述机械传动装置包括：

·可变瞬时传动比的驱动传动机构，所述驱动传动机构连接在所述驱动轴与所述太阳轮之间；和或

·可变瞬时传动比的从动传动机构，所述从动传动机构连接在所述内齿圈与所述从动轴之间。

所述蓄能器从动轴能驱动有载切换开关在所述有载分接开关的一次切换中沿单方向旋转，并且在所述有载分接开关的下一次切换中沿相反方向旋转。

在这里，驱动传动机构的瞬时传动比示例性地定义为i₁＝v₁:v₂，其中，v₁是瞬时输入速度，具体为所述驱动轴的瞬时转速；v₂是瞬时输出速度，具体为所述太阳轮的瞬时运动速度。从动传动机构的瞬时传动比示例性地定义为i₂＝v₃:v₄，其中，v₃是瞬时输入速度，具体为所述内齿圈的瞬时运动速度；v₄是瞬时输出速度，具体为所述从动轴的瞬时转速。进一步可以得出，瞬时输出速度的计算公式为v₂＝v₁:i₁、v₄＝v₃:i₂。因此，传动机构的传动比发生变化能够导致输出速度发生变化，具体为传动比i₁、i₂越大，输出速度v₂、v₄越小。

在这里，可变瞬时传动比的驱动传动机构示例性地理解为在太阳轮从α₁角度转动到α₂角度过程中和或从α₂角度转动到α₃角度过程中和或从α₃角度转动到α₄角度过程中和或从α₄角度转动到α₅角度过程中，驱动传动机构的瞬时传动比i₁可以保持相等或变大或变小或改变正负或无穷大。同理，可变瞬时传动比的从动传动机构示例性地理解为在内齿圈从α₅角度转动到α₄角度过程中和或从α₄角度转动到α₃角度过程中和或从α₃角度转动到α₂角度过程中和或从α₂角度转动到α₁角度过程中，从动传动机构的瞬时传动比i₂可以保持相等或变大或变小或改变正负或无穷大。

在这里，所述有载分接开关的一次切换示例性地理解为所述有载分接开关完成无负载地预选到要被切换到的绕组抽头(n、n+1)以及从当前的绕组抽头有负载地切换到预选的新的绕组抽头(n、n+1)的完整切换过程。所述有载分接开关的下一次切换示例性地理解为所述有载分接开关完成无负载地预选到下一个要被切换到的绕组抽头(n、n+1)以及从当前的绕组抽头有负载地切换到下一个预选的新的绕组抽头(n、n+1)的完整切换过程。

所述太阳轮和所述机械储能装置构造成，使得所述太阳轮从α₁角度转动到α₂角度时逐渐压缩所述机械储能装置直至其处于最大的张紧状态，并且在这个过程中所述从动轴静止。

所述机械储能装置、所述内齿圈和所述从动传动机构构造成，使得所述机械储能装置在所述太阳轮从α₂角度转动到α₃角度时逐渐松弛，并且在这个过程中所述从动轴从β₁角度或从β₁角度与β₂角度之间的中间角度位置转动到β₂角度。

所述全程助推装置构造成，使得所述全程助推装置

·在所述太阳轮从α₁角度转动到α₂角度时，不会对机械储能装置和或太阳轮和或内齿圈和或从动轴和或机械传动装置的运动造成影响或产生阻碍或产生助推；

·在所述太阳轮从α₂角度转动到α₃角度时，并且在内齿圈和或从动轴以预定速度或大于预定速度运动的情况下，不会对机械储能装置和或太阳轮和或内齿圈和或从动轴和或机械传动装置的运动造成影响或产生阻碍或产生助推；和或

具有至少一个构件能够协同或者取代所述机械储能装置使得所述从动轴从β₁角度或从β₁角度与β₂角度之间的中间角度位置转动或者能够转动到β₂角度；

·在所述太阳轮从α₂角度转动到α₃角度时，在内齿圈和或从动轴的运动速度缓慢到一定程度时，具有至少一个构件能够协同或者取代所述机械储能装置使得所述从动轴从β₁角度或从β₁角度与β₂角度之间的中间角度位置转动或者能够转动到β₂角度。

特别地，在太阳轮从α₁角度转动到α₂角度时，从动轴在β₁角度保持静止。

所述太阳轮和所述机械储能装置构造成，使得所述太阳轮从α₃角度转动到α₂角度时逐渐压缩所述机械储能装置直至其处于最大的张紧状态，并且在这个过程中所述从动轴静止。

所述机械储能装置、所述内齿圈和所述从动传动机构构造成，使得所述机械储能装置在所述太阳轮从α₂角度转动到α₁角度时逐渐松弛，并且在这个过程中所述从动轴从β₂角度或从β₁角度与β₂角度之间的中间角度位置转动到β₁角度。

所述全程助推装置构造成，使得所述全程助推装置

·在所述太阳轮从α₃角度转动到α₂角度时，不会对机械储能装置和或太阳轮和或内齿圈和或从动轴和或机械传动装置的运动造成影响或产生阻碍或产生助推；

·在所述太阳轮从α₂角度转动到α₁角度时，并且在内齿圈和或从动轴以预定速度或大于预定速度运动的情况下，不会对机械储能装置和或太阳轮和或内齿圈和或从动轴和或机械传动装置的运动造成影响或产生阻碍或产生助推；和或

具有至少一个构件能够协同或者取代所述机械储能装置使得所述从动轴从β₂角度或从β₁角度与β₂角度之间的中间角度位置转动或者能够转动到β₁角度；

·在所述太阳轮从α₂角度转动到α₁角度时，在内齿圈和或从动轴的运动速度缓慢到一定程度时，具有至少一个构件能够协同或者取代所述机械储能装置使得所述从动轴从β₂角度或从β₁角度与β₂角度之间的中间角度位置转动或者能够转动到β₁角度。

特别地，在太阳轮从α₃角度转动到α₂角度时，从动轴在β₂角度保持静止。

所述驱动传动机构构造成，使得

·所述驱动轴沿任意方向持续转动能够使太阳轮从α₁角度转动到α₂角度，再转动到α₃角度。

·所述驱动轴沿任意方向持续转动能够使太阳轮从α₃角度转动到α₂角度，再转动到α₁角度。

在这里，驱动传动机构可以按照需求以任意方式构造，例如曲柄摇杆机构或者曲线槽轮机构。

本发明所述驱动传动机构包含曲线槽盘、驱动扇齿、滚轮、第一中心齿轮，所述曲线槽盘连接在驱动轴和驱动扇齿之间并且包含曲线槽。特别地，所述驱动扇齿包括具有中心轴的转动轮并且在其中心轴径向方向固定连接一个能够在曲线槽中运动的滚轮。所述滚轮能够被曲线槽驱动进而使得驱动扇齿以及太阳轮转动。

所述曲线槽构造成，使得所述驱动轴沿任意方向持续转动能够使所述太阳轮从α₁角度转动到α₃角度或从α₃角度转动到α₁角度并且在上述两个过程中对应的运动彼此镜像对称地进行。所述曲线槽的曲线是封闭的。

所述机械传动装置包括限位装置，所述限位装置作用到所述从动轴上。所述限位装置构造成，使得所述限位装置

·在所述太阳轮从α₂角度转动到α₃角度(或从α₂角度转动到α₁角度)时，防止所述驱动轴正向和或反向旋转离开β₂角度(或β₁角度)；

·在所述从动轴在β₁角度(或β₂角度)时，防止从动轴从β₁角度(或β₂角度)两侧离开β₁角度(或β₂角度)。

所述机械传动装置包括触发机构，所述触发机构作用到所述从动轴上。所述触发机构构造成，使得所述触发机构

·在所述太阳轮在α₂角度或从α₂角度转动到α₃角度过程中或从α₂角度转动到α₁角度过程中松开所述限位装置。

第三部分，本发明提出一种有载分接开关，所述有载分接开关包括:

-电动机构；

-无载分接选择器，所述无载分接选择器用于无负载地预选到要被切换到的绕组抽头(n、n+1)；

-有载切换开关，所述有载切换开关用于从当前的绕组抽头有负载地切换到预选的新的绕组抽头(n、n+1)；

-根据第二部分构造的蓄能器。

上述及下文α₁/α₁₂/α₂/α₃为一次切换过程中太阳轮的几个角度位置，β₁/β₂为蓄能器从动轴的极限角度位置。

实施例

图1给出一种用于有载分接开关蓄能器的全程助推装置，包括两个槽轮间歇机构以及中心齿轮(亦即蓄能器中的第二中心齿轮)；所述两个槽轮间歇机构均包括拨盘齿轮、主动拨盘、拨盘圆销、从动槽轮以及助推板；带有拨盘圆销的主动拨盘与拨盘齿轮同轴固定且轴向不接触，助推板固定连接在从动槽轮上，所述从动槽轮上开设径向槽；两个槽轮间歇机构上下交错安装，两个拨盘齿轮由同一个中心齿轮驱动；两个槽轮间歇机构位置关系满足如下约束条件：其中一个槽轮间歇机构的主动拨盘转动α1角度，通过拨盘圆销与从动轮上径向槽的配合使得从动槽轮上的助推板转动需要助推的角度α；另外一个槽轮间歇机构的主动拨盘转动(360°-α1)角度时，其拨盘圆销正好位于径向槽的槽口。初始状态，两个助推板之间放置有载分接开关蓄能器上需要助推部件，在下述给出的蓄能器中该需要助推部件为齿圈助推块262，当然根据不同的安装位置，需要助推的部件可以安装在传统蓄能器的从动轴或者与从动轴直接或间接连接的部件上。

图2、图3、图4、图5以不同角度的视图示出本发明的用于有载分接开关10的蓄能器13的一种优选实施方式。蓄能器13包括支架16、曲线槽盘17、驱动扇齿18、第一中心齿轮19、第二中心齿轮20、第一槽轮间歇机构21、第二槽轮间歇机构22、机械储能装置23、太阳轮24、行星齿轮25、输出装置26、行星架装置27、限位装置28。具体地，支架16包括上支架板161、下支架板162以及两者之间的支撑柱。曲线槽盘17位于上支架板161下方，并且与储能器驱动轴131无相对转动地连接。曲线槽盘17具有曲线槽171，曲线槽171包括第一终端角度位置172、第二终端角度位置173。在驱动扇齿18的径向方向固定连接一个能够在曲线槽171中运动的滚轮181。所述滚轮181能够被曲线槽盘17驱动进而使得驱动扇齿18转动。第一中心齿轮19的中心轴与蓄能器驱动轴131在同一条直线上，驱动扇齿18以固定的传动比驱动第一中心齿轮19转动；为了保证一定大小的传动比，第一中心齿轮19的直径相对较小。同样为了保证一定大小的传动比以及避免拨盘齿轮的直径过小，在第一中心齿轮19同轴地固定连接直径较大的第二中心齿轮20，二者在轴向方向不接触，并且第二中心齿轮20以相同的传动比同时驱动第一槽轮间歇机构21的第一拨盘齿轮211和第二槽轮间歇机构22的第二拨盘齿轮221转动。

第一槽轮间歇机构21和第二槽轮间歇机构22具有相似的机械结构，均为典型的槽轮机构，但是两者的结构设计成上下交错的形式，以便在避免结构干涉的同时减少了占用的空间。以第一槽轮间歇机构21为例，第一槽轮间歇机构21包括第一拨盘齿轮211、第一主动拨盘212、第一拨盘圆销213、第一从动槽轮214以及第一助推板215。其中，第一主动拨盘212与第一拨盘齿轮211同轴固定且轴向不接触。第一助推板215在特定位置固定连接在第一从动槽轮214上。第一从动槽轮214的歇停范围是300°，运动范围是60°，通常应该具有3个径向槽。然而根据使用需要，第一从动槽轮214只开了一个径向槽，另外两个位置未开槽。第一槽轮间歇机构21工作原理为：第一主动拨盘212在第一拨盘齿轮211的带动下旋转，在第一主动拨盘212上的第一拨盘圆销213未进入第一从动槽轮214的径向槽时，由于第一从动槽轮214的内凹锁止弧被第一主动拨盘212的外凸锁止弧卡住，此时第一从动槽轮214和第一助推板215保持静止。在第一拨盘圆销213刚进入第一从动槽轮214的径向槽时，第一从动槽轮214的内凹锁止弧与第一主动拨盘212的外凸锁止弧也刚好分离。此后，第一从动槽轮214受第一拨盘圆销213的驱使而转动，并且带动第一助推板215运动。第一助推板215用于在必要的时候推动输出装置26上的齿圈助推块262。

太阳轮24、行星齿轮25、输出装置26的内齿圈261与行星架装置27的行星架271共同组成了典型的周转轮系。太阳轮24与第一中心齿轮19、第二中心齿轮20同轴固定且轴向不接触。机械储能装置23的一端可旋转地连接在行星齿轮25的中心轴上，另一端可旋转地连接在下支架板162的上方。

输出装置26还包括齿圈助推块262、第一启动板263、第二启动板264、飞轮265、第一卡钩凸起266以及第二卡钩凸起267。齿圈助推块262固定连接在内齿圈261的外圈上，用于将助推板215和225的助推力传递到内齿圈261上。启动板263和264一方面用于将飞轮265固定连接在内齿圈261上，另一方面用于在内齿圈261开始转动的时候与行星架271的支杆直接产生短暂的碰撞，从而帮助内齿圈261启动转动。卡钩凸起266和267位于飞轮265的圆弧面的中间区域。

行星架装置27还包括第一触发杆272和第二触发杆273。处于同一平面的触发杆272和273与行星架271固定连接，并且与内齿圈261、飞轮265同轴转动。触发杆272和273位于下支架162的下方，用于触发限位装置28的第一卡钩281和第二卡钩282。

限位装置28包括第一卡钩281、第二卡钩282、第一卡钩限位挡块283、第二卡钩限位挡块284以及限位挡块285。第一卡钩281和第二卡钩282能够通过弯钩部位钩住对应的卡钩凸起266和267，从而从正向或反向限定飞轮265的转动。限位挡块285在与飞轮265的两个碰撞面上具有停顿阻尼，用于防止飞轮265的旋转角度超过所需角度。

第一卡钩281和第二卡钩282的结构相同，卡钩主体均为带弯钩的杆件、该杆件两侧分别设置碰撞杆以及限位杆；卡钩限位挡块与带弯钩的杆件之间安装压簧，弯钩钩住卡钩凸起时，所述压簧处于压缩状态，所述的碰撞杆能够通过设置在行星架装置上触发杆触发完成弯钩与卡钩凸起之间的脱离；在弯钩与卡钩凸起脱离后，由所述压簧向带弯钩的杆件提供推力，由限位杆与卡钩限位挡块配合实现卡钩的限位，并保证此时，碰撞杆位置与所述触发杆不发生干涉。弯钩与卡钩凸起的接触面上存在一受力点与卡钩转动中心处于以飞轮中心轴为中心的同一个圆弧面上。

卡钩凸起266和267的外侧碰撞面与对应的卡钩281和282的外侧碰撞面相配合，使其在飞轮运动265运动过程中能够挤压进对应的卡钩281和282，并且通过其内侧弯钩面与对应的卡钩281和282的内侧弯钩面使其被对应的卡钩281和282稳定地锁定。

在卡钩281(或282)没有钩住飞轮265的时候，两个小压簧和卡钩限位挡块283(或284)配合在一起避免触发杆172(或173)碰撞到对应的卡钩281(或282)。在卡钩281(或282)钩住飞轮265的时候，两个小压簧和卡钩限位挡块283(或284)配合在一起使卡钩281(或282)稳定地钩住飞轮265，并且能够被对应的触发杆172(或173)触发，从而释放飞轮265。

图6示出本发明的蓄能器13的曲线槽盘17的一种优选实施方式。具体地，第一终端角度位置172和第二终端角度位置173与曲线槽盘17的旋转中心点处于同一条直线上，因此曲线槽盘17当前的第一终端角度位置172转动到当前的第二终端角度位置173或当前的第二终端角度位置173转动到当前的第一终端角度位置172两个过程中旋转的角度均为180°。在分接开关10的一次切换过程中，蓄能器驱动轴可以沿任意方向旋转180°，使得所述滚轮182能够从一终端角度位置172(或173)转动到另一个终端角度位置173(或172)。

图7、图8、图9、图10示出本发明的蓄能器13的部分关键构件在工作过程中四个关键时刻的姿态图。本发明的蓄能器13的工作方式如下：如图7所示，太阳轮24处于α₁位置。驱动扇齿18的滚轮181处于曲线槽盘17的第一终端角度位置172。飞轮265的第一卡钩凸起266被第一卡钩281钩住。蓄能器从动轴132处于β₁角度位置。机械储能装置23的储能压簧处于松弛状态。第一拨盘圆销213贴在第一从动槽轮214未开径向槽的一侧，并且能够通过顺时针转动远离第一从动槽轮214。第二拨盘圆销223位于第二从动槽轮224径向槽的槽口，并且能够通过顺时针转动进入第二从动槽轮224的径向槽。第一从动槽轮214和第二从动槽轮224的径向槽处于同一条直线上。助推板215和225分别位于齿圈助推块262的两侧，并且处于极限位置。其中，助推板215在顺时针方向没有障碍，助推板225在逆时针方向没有障碍。运动过程中，曲线槽盘17将沿任意旋转方向不间断地匀速转动。运动开始后，在曲线槽盘17的驱动下驱动扇齿18沿顺时针方向旋转。在驱动扇齿18的驱动下中心齿轮19和20以及太阳轮24沿逆时针旋转。一方面，因为飞轮265被第一卡钩281钩住以及被限位挡块285挡住，所以内齿圈261在初始位置保持静止。此时，周转轮系中，行星齿轮25无法转动，太阳轮24、行星齿轮25和内齿圈261共同组成行星轮系。太阳轮24作为主动轮驱动行星齿轮25沿逆时针方向绕着太阳轮24“公转”，从而压缩机械储能装置23的储能压簧，直至机械储能装置23达到如图8所示的位置。另一方面，在第二中心齿轮20的驱动下，拨盘齿轮211和221沿顺时针旋转，从而带动主动拨盘212和222同样沿顺时针方向转动。其中，第一拨盘圆销213逐渐远离第一从动槽轮214，第一主动拨盘212的外凸锁止弧逐渐进入第一从动槽轮214的内凹锁止弧，从而使得第一从动槽轮214和与其固连的第一助推板215保持静止。第二拨盘圆销223进入第二从动槽轮224的径向槽内，并且驱动第二从动槽轮224和第二助推板225快速沿逆时针方向旋转，直至槽轮间歇机构21和22达到如图8所示的位置。

在如图8所示的位置，太阳轮24处于α₁₂角度位置。机械储能装置23被压缩到一定位置但压缩量未达到最大值。第一主动拨盘212的外凸锁止弧的一端转动过一定角度后到达第一从动槽轮214的内凹锁止弧的一端。第一从动槽轮214和第一助推板215仍然处于初始位置。第二拨盘圆销223完成了对第二从动槽轮224的驱动，并且即将沿顺时针方向远离第二从动槽轮224的径向槽的槽口。同时，第二主动拨盘222的外凸锁止弧即将进入第二从动槽轮224的内凹锁止弧。第二助推板225沿逆时针方向远离齿圈助推块262，并且转动到下一个极限位置。继续运动后，在曲线槽盘17的驱动下太阳轮24继续沿逆时针方向旋转。一方面，内齿圈261仍然在初始位置保持静止。机械储能装置23的储能压簧在行星齿轮25的驱动下继续逐渐被压缩，直至机械储能装置23到达如图9所示的位置。另一方面，主动拨盘212和222继续沿顺时针方向转动，直至槽轮间歇机构21和22到达如图9所示位置。

在如图9所示的位置，太阳轮24处于α₂角度位置。机械储能装置23被压缩到死点位置并且压缩量达到最大值。在行星齿轮25的带动下行星架装置27的第一触发杆272随之逐渐沿逆时针方向运动并且此时刚好与限位装置28的第一卡钩281接触。第一拨盘圆销213刚好到达第一从动槽轮214的径向槽的槽口，并且第一主动拨盘212的外凸锁止弧即将脱离第一从动槽轮214的内凹锁止弧。此时，第一从动槽轮214和第一助推板215仍然处于初始位置。第二拨盘圆销223在第二从动槽轮224未开径向槽的一侧的附近，并且第二主动拨盘222的内凹锁止弧的一端到达第二从动槽轮224的外凸锁止弧的一端。继续运动后，在曲线槽盘17的驱动下太阳轮24继续沿逆时针方向旋转。一方面，行星架装置27的第一触发杆272随即触发第一卡钩281，从而释放飞轮265。行星架装置27的行星架271与第一启动板263机械碰撞。此时太阳轮24、行星齿轮25和内齿圈261共同组成差动轮系，太阳轮24和行星齿轮25作为主动轮一起驱动内齿圈261阶跃式地迅速地沿逆时针方向转动，直至内齿圈261和助推块262到达如图10所示位置。另一方面，第一拨盘圆销213进入第一从动槽轮214的径向槽内，并且驱动第一从动槽轮214和第一助推板215快速沿逆时针方向旋转。特别地，在内齿圈261开始转动后的任何时刻，如果内齿圈261的转速在机械储能装置23的驱动下缓慢到一定程度，第一助推板215都可以与内齿圈261上的齿圈助推块262直接接触，此时电动机构11将能够协同或者取代机械储能装置23驱动内齿圈261转动。第二拨盘圆销223继续沿顺时针转动并且逐渐靠近第二从动槽轮224未开径向槽的一侧，直至槽轮间歇机构21和22到达如图10所示位置。

在如图10所示的位置，太阳轮24处于α₃角度位置。驱动扇齿18的滚轮181处于曲线槽盘17的第二终端角度位置173。飞轮265的第二卡钩凸起267被第二卡钩282钩住，飞轮265的另一侧被限位挡块285挡住。蓄能器从动轴132处于β₂角度位置。机械储能装置23的储能压簧再次处于松弛状态。第一拨盘圆销213位于第一从动槽轮214径向槽的槽口，并且能够通过逆时针转动进入第一从动槽轮214的径向槽。第二拨盘圆销223贴在第二从动槽轮224未开径向槽的一侧，并且能够通过逆时针转动远离第二从动槽轮224。第一从动槽轮214和第二从动槽轮224的径向槽处于同一条直线上。助推板215和225分别位于齿圈助推块262的两侧，并且处于极限位置。其中，助推板215在顺时针方向没有障碍，助推板225在逆时针方向没有障碍。至此，蓄能器完成了有载分接开关10的一次切换过程中的全部动作，并处于下一次切换的初始位置。

图11示出本发明的有载分接开关10的第一优选实施方式，所述有载分接开关包括电动机构11、蓄能器13、有载切换开关14和无载分接选择器15。蓄能器驱动轴131能够在电动机构11的驱动下沿任意方向旋转。蓄能器从动轴132能够驱动有载切换开关14旋转。并且，通过蓄能器13的作用，蓄能器从动轴132能驱动有载切换开关14在有载分接开关10的一次切换中沿单方向旋转，以及在有载分接开关10的下一次切换中沿相反方向旋转。有载切换开关14和无载分接选择器15采用现有技术构造，因此在本发明中没有详细示出。其中，无载分接选择器15用于无负载地预选到要被切换到的绕组抽头(n、n+1)，有载切换开关14用于从当前的绕组抽头有负载地切换到预选的新的绕组抽头(n、n+1)。蓄能器13和有载切换开关14被包围在切换芯子壳体121中，并且共同组合成为切换芯子12。在有载分接开关10的工作过程中，蓄能器驱动轴131同时驱动蓄能器13和无载分接选择器15，并且蓄能器13、有载切换开关14和无载分接选择器15串行连接，从而使得切换芯子12与无载分接选择器15形成串联一体式分布。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (12)

1.用于有载分接开关蓄能器的全程助推装置，其特征在于：包括两个槽轮间歇机构以及中心齿轮；

所述两个槽轮间歇机构均包括拨盘齿轮、主动拨盘、拨盘圆销、从动槽轮以及助推板；带有拨盘圆销的主动拨盘与拨盘齿轮同轴固定且轴向不接触，助推板固定连接在从动槽轮上，所述从动槽轮上开设径向槽；

两个槽轮间歇机构上下交错安装，两个拨盘齿轮由同一个中心齿轮驱动；两个槽轮间歇机构位置关系满足如下约束条件：

其中一个槽轮间歇机构的主动拨盘转动α1角度，通过拨盘圆销与从动轮上径向槽的配合使得从动槽轮上的助推板转动需要助推的角度α；另外一个槽轮间歇机构的主动拨盘转动(360°-α1)角度时，其拨盘圆销正好位于径向槽的槽口。

2.根据权利要求1所述的全程助推装置，其特征在于：初始状态，两个助推板之间放置有载分接开关蓄能器上需要助推的部件。

3.根据权利要求1所述的全程助推装置，其特征在于：从动槽轮上的径向槽只开设一个。

4.用于有载分接开关的蓄能器，其特征在于：包括周转轮系、机械储能装置、权利要求1-3之一所述的全程助推装置、可变瞬时传动比的驱动传动机构、驱动轴、从动轴、限位装置、飞轮；

所述的周转轮系包括太阳轮、至少一个行星齿轮、内齿圈、行星架装置；太阳轮与中心齿轮同轴固定连接，飞轮通过两个启动板固连在所述内齿圈上，至少一个行星齿轮通过行星架装置置于内齿圈与太阳轮之间，并分别与二者进行啮合，所述行星架装置在轴向方向上位于内齿圈与飞轮之间且与二者同轴转动，所述飞轮与从动轴无相对转动地连接；机械储能装置的一端可旋转地连接在其中一个行星齿轮的中心轴上，能够跟随其中一个行星齿轮的转动实现张紧、松弛状态的变化；

可变瞬时传动比的驱动传动机构用于将驱动轴任意方向的旋转转化成中心齿轮以及太阳轮单方向的旋转，全程助推装置中一个槽轮间歇机构的主动拨盘转动360°-α1角度的过程中，内齿圈由限位装置限位保持静止，其中一个行星齿轮在太阳轮的带动下运行至周转轮系死点位置，此时，内齿圈解锁、机械储能装置由张紧状态开始逐渐松弛。

5.根据权利要求4所述的蓄能器，其特征在于：所述行星架装置包括两个触发杆以及一个行星架；

所述行星架包括中心旋转部分以及外伸的支杆，支杆的数量与行星齿轮的数量相对应，行星齿轮通过中心轴安装在所述支杆的上端面；所述中心旋转部分外伸设置两个用于实现限位装置解锁的触发杆。

6.根据权利要求4所述的蓄能器，其特征在于：所述限位装置包括设置在飞轮上的两个卡钩凸起、两个卡钩、两个卡钩限位挡块以及限位挡块；其中卡钩、卡钩限位挡块以及限位挡块均安装在下支架上；所述限位挡块用于对飞轮的转动实现限位；所述两个卡钩分别用于与卡钩凸起配合实现两次切换中对飞轮到位后的转动限制；所述卡钩限位挡块用于对卡钩未钩住卡钩凸起的状态进行限位。

7.根据权利要求6所述的蓄能器，其特征在于：所述卡钩主体为带弯钩的杆件、该杆件两侧分别设置碰撞杆以及限位杆；卡钩限位挡块与带弯钩的杆件之间安装压簧，弯钩钩住卡钩凸起时，所述压簧处于压缩状态，所述的碰撞杆能够通过设置在行星架装置上触发杆触发完成弯钩与卡钩凸起之间的脱离；在弯钩与卡钩凸起脱离后，由所述压簧向带弯钩的杆件提供推力，由限位杆与卡钩限位挡块配合实现卡钩的限位，并保证此时，碰撞杆位置与所述触发杆不发生干涉。

8.根据权利要求7所述的蓄能器，其特征在于：弯钩与卡钩凸起的接触面上存在一受力点与卡钩转动中心处于以飞轮中心轴为中心的同一个圆弧面上。

9.根据权利要求4所述的蓄能器，其特征在于：所述可变瞬时传动比的驱动传动机构包括曲线槽盘、驱动扇齿、滚轮、第一中心齿轮；

曲线槽盘与驱动轴无相对转动地连接，曲线槽盘的下端面设置曲线槽；驱动扇齿的径向方向固连一个能够在所述曲线槽内运动的滚轮，滚轮能够被曲线槽盘驱动进而使得驱动扇齿转动，驱动扇齿与第一中心齿轮啮合，所述第一中心齿轮与全程助推装置中的中心齿轮同轴固连；所述曲线槽上具有两个与中心轴的中心在同一条直线上的终端角度位置，使得曲线槽盘从任一方向转动180°，所述滚轮能够从一终端角度位置转动到另一个终端角度位置。

10.根据权利要求9所述的蓄能器，其特征在于：所述曲线槽的曲线以两个终端角度位置为界，一侧曲线方程为x′＝Rcos(ω+β)，y′＝Rsin(ω+β)；另一侧曲线方程为x″＝Rcos(ω-β)，y″＝Rsin(ω-β)；其中，以曲线槽盘旋转中心为坐标原点，x′、x″为曲线上各点的横坐标，y′、y″为曲线上各点的纵坐标；R为驱动扇齿的滚轮的矢径长度

其中，x、y分别为驱动扇齿的滚轮的横坐标和纵坐标，r为驱动扇齿的滚轮与驱动扇齿旋转中心轴的间距，θ为驱动扇齿起止位置倾角，L为曲线槽盘旋转中心轴与驱动扇齿旋转中心轴的间距，α为驱动扇齿的转动角度；ω为驱动扇齿的滚轮的矢径倾斜角度

β为曲线槽盘的转动角度。

11.根据权利要求4所述的蓄能器，其特征在于：机械储能装置包括弹性储能套筒以及两个弹性储能导杆；弹性储能元件套装在两个弹性储能导杆外部，小直径弹性储能导杆一端铰接在行星齿轮上，另一端插入另一大直径弹性储能导杆内腔，大直径弹性储能导杆插入弹性储能套筒，使得弹性储能元件处于弹性储能套筒内腔，大直径弹性储能导杆和弹性储能套筒均与下支架铰接。

12.一种有载分接开关，其特征在于：包括电动机构、有载切换开关和无载分接选择器以及权利要求4-11任一所述蓄能器；

所述电动机构为蓄能器驱动轴提供驱动旋转动力，蓄能器的从动轴驱动有载分接开关；蓄能器、有载分接开关与无载分接选择器串行连接；所述无载分接选择器用于无负载地预选到要被切换到的绕组抽头，有载切换开关用于从当前的绕组抽头有负载地切换到预选的新的绕组抽头。

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