CN113782379B - 一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构，输出轴两端分别与机芯上板、机芯下板活动套接，且输出轴一端穿过机芯上板后固接至凸轮，机芯上板靠近凸轮的一面沿着凸轮外围依次安装隔离合闸微动开关、隔离接地分闸微动开关、接地合闸微动开关，输出轴与电机传动连接，本发明所述的一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构，辅助开关传输第一种信号，隔离合闸微动开关或隔离接地分闸微动开关或接地合闸微动开关传输第二种信号，解决了仅一种信号容易误导变电站控制层的问题，从而减少了变电站的损失，大大延长了变电站设备的使用寿命。

Description

一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构

技术领域

本发明属于高压开关技术领域，尤其是涉及一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构。

背景技术

国家电网公司为明确变电站一键顺控技术相关设备、功能、安装、调试、验收及运行维护等要求，结合自主可控新一代变电站二次系统总体方案，由国网设备部组织制定了变电站一键顺控技术导则(试行)，并且《国家电网有限公司35-750kV输变电工程通用设计、通用设备应用目录(2021年版)》中的3.3.2条规定，“(7)根据“一键顺控”需求，隔离开关、接地开关在分闸、合闸位置各增加1只微动开关；对于三工位隔离接地开关，隔离开关、接地开关各安装2只微动开关；对应分相操作机构，应按相分别配置微动开关，”已经明确指出了未来的研究方向。

目前由于单电机三工位操动机构，均为槽板结构或是弹簧结构，槽板结构由于位置不够精确，无法靠微动开关精准的传输分闸、合闸位置信号；弹簧结构振动剧烈，现有的单电机三工位操动机构仅通过辅助开关传输位置信号，这种信号传输方式无法可靠、有效的识别三工位隔离接地开关触头的真正位置，容易对变电站控制层造成误导。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构，以解决现有技术无法可靠、有效的传输三工位隔离接地开关触头的真正位置信号。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构，机芯上板和机芯下板相互平行设置，机芯上板、机芯下板分别与两个立板首尾固接，两个立板分别位于机芯上板和机芯下板之间的两端，机芯下板底端分别安装电机、隔离合闸接地分闸继电器、隔离分闸接地合闸继电器，机芯上板和机芯下板之间设有输出轴，输出轴两端分别与机芯上板、机芯下板活动套接，且输出轴一端穿过机芯上板后固接至凸轮，机芯上板靠近凸轮的一面沿着凸轮外围依次安装隔离合闸微动开关、隔离接地分闸微动开关、接地合闸微动开关，输出轴与电机传动连接，机芯下板顶端安装辅助开关，输出轴还通过拐臂连杆固接至辅助开关的开关轴，辅助开关、电机、隔离合闸接地分闸继电器、隔离分闸接地合闸继电器通过导线依次串接，隔离合闸接地分闸继电器、隔离分闸接地合闸继电器、隔离合闸微动开关、隔离接地分闸微动开关、接地合闸微动开关分别导线连接至外部控制电路。

进一步的，一个立板内部活动套接至活动轴，活动轴两端分别固定套接电机从动齿轮、第一锥齿轮，第一锥齿轮位于机芯上板和机芯下板之间，电机的转动轴固定套接至用于与电机从动齿轮啮合的电机主动齿轮，机芯上板和机芯下板之间还分别活动套接传动轴、齿轮轴，传动轴外围分别固定套接第二锥齿轮、第一传动齿轮，第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合，齿轮轴外围固定套接用于与第一传动齿轮啮合的第二传动齿轮，齿轮轴还传动连接至输出轴。

进一步的，第二传动齿轮两侧分别设有一个摆动扇齿轮，每个摆动扇齿轮分别固定套接至传动轴外围，输出轴外围还分别固定套接两个从动扇齿轮，两个从动扇齿轮分别位于机芯上板和机芯下板之间，每个摆动扇齿轮啮合至一个从动扇齿轮，其中一个从动扇齿轮远离第二传动齿轮的一面固接至拐臂连杆的一端，拐臂连杆的另一端固接至辅助开关的开关轴。

进一步的，其中一个从动扇齿轮设有用于固接至拐臂连杆的一端的通孔，拐臂连杆位于所述其中一个从动扇齿轮远离第二传动齿轮的一侧。

进一步的，电机主动齿轮以平键的方式与电机的转动轴连接，电机从动齿轮以平键的方式与活动轴连接，第一锥齿轮以平键的方式与活动轴连接，第一传动齿轮以花键的方式与传动轴连接，第二锥齿轮以平键的方式与传动轴连接，每个摆动扇齿轮分别以花键的方式与齿轮轴连接，第二传动齿轮以花键的方式与齿轮轴连接，每个从动扇齿轮分别以花键的方式与输出轴连接。

进一步的，输出轴靠近机芯下板的一端侧壁设有用于安装定位销的定位通孔，定位销位于机芯下板远离机芯上板的一侧。

相对于现有技术，本发明所述的一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构具有以下有益效果：

(1)本发明所述的一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构，辅助开关传输第一种信号，隔离合闸微动开关或隔离接地分闸微动开关或接地合闸微动开关传输第二种信号，解决了仅一种信号容易误导变电站控制层的问题，从而减少了变电站的损失，大大延长了变电站设备的使用寿命，一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构输出的位置信号为双通道，更加可靠、准确。

(2)本发明所述的一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构，第一锥齿轮和第二锥齿轮用于将传动方向由竖直改为水平，拐臂连杆位于从动扇齿轮远离第二传动齿轮的一侧，防止出现第二传动齿轮碰到拐臂连杆而妨碍到后续工作的情况，工作人员通过更改摆动扇齿轮的侧面直径和摆动扇齿轮、从动扇齿轮的锯齿数比例，即可精确控制摆动扇齿轮使从动扇齿轮转动的角度。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构的示意图；

图2为本发明实施例所述的未安装机芯上板时一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构的示意图；

图3为本发明实施例所述的一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构的仰视图；

图4为本发明实施例所述的一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构安装至三工位隔离接地开关的铸造壳体的示意图；

图5本发明实施例所述的从动扇齿轮带动拐臂连杆逆时针转动过程的俯视图；

图6为本发明实施例所述的从动扇齿轮带动拐臂连杆逆时针转动过程的正视图；

图7为本发明实施例所述的辅助开关的开关轴结构示意图。

附图标记说明：

1-电机；3-辅助开关；4-凸轮；5-隔离合闸微动开关；6-隔离接地分闸微动开关；7-接地合闸微动开关；8-隔离合闸接地分闸继电器；9-隔离分闸接地合闸继电器；10-电机从动齿轮；11-电机安装板；12-第一锥齿轮；13-第二锥齿轮；14-第二传动齿轮；15-摆动扇齿轮；16-从动扇齿轮；17-立板；18-传动轴；19-齿轮轴；20-输出轴；21-机芯上板；22-定位销；23-机芯下板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-3所示，一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构包括：机芯上板21和机芯下板23相互平行设置，机芯上板21、机芯下板23分别与两个立板17首尾固接(焊接)，两个立板17分别位于机芯上板21和机芯下板23之间的两端，机芯下板23底端分别安装电机1(电机1通过电机安装板11固定安装至机芯下板23底端，即电机1通过若干第三固定螺钉固接至电机安装板11上，再通过若干第一螺栓将电机安装板11固接至机芯下板23底端，电机型号为HDZ-23602C，转动灵活轻松，声音和谐噪音低，属于短时工作制电机，寿命长)、隔离合闸接地分闸继电器8、隔离分闸接地合闸继电器9(隔离合闸接地分闸继电器8、隔离分闸接地合闸继电器9分别若干第一固定螺钉固接至第一弯板上，第一弯板通过若干第二螺栓固接至机芯下板23底端，且第一弯板位于电机安装板11右侧)，机芯上板21和机芯下板23之间设有输出轴20，输出轴20两端分别与机芯上板21、机芯下板23活动套接(输出轴20两端通过第一轴承分别与机芯上板21、机芯下板23活动套接，第一轴承活动套接工作原理为现有技术，不再加以赘述)，且输出轴20一端穿过机芯上板21后固接(焊接)至凸轮4，机芯上板21靠近凸轮4的一面沿着凸轮4外围依次安装隔离合闸微动开关5、隔离接地分闸微动开关6、接地合闸微动开关7，输出轴20与电机1传动连接，机芯下板23顶端安装辅助开关3(辅助开关3通过第二固定螺钉固定至第二弯板上，第二弯板通过若干第三螺栓固接至机芯下板23顶端)，输出轴20还通过拐臂连杆固接至辅助开关3的开关轴，辅助开关3、电机1、隔离合闸接地分闸继电器8、隔离分闸接地合闸继电器9通过导线依次串接，隔离合闸接地分闸继电器8、隔离分闸接地合闸继电器9、隔离合闸微动开关5、隔离接地分闸微动开关6、接地合闸微动开关7分别通过导线连接至外部控制电路，隔离合闸接地分闸继电器8和隔离分闸接地合闸继电器9分别控制电机1的正反转，隔离合闸微动开关5、隔离接地分闸微动开关6和接地合闸微动开关7型号是CSK2-Za-10，为滚轮式磁吹微动开关，在凸轮4转动的过程中能有效的保证可靠的开合，由此大大增加了其使用寿命，磁吹微动开关比普通微动开关更能有效的切断线路中的电流，而不至于烧损造成电路故障，其开断电流的能力是普通微动开关的2倍以上，隔离合闸接地分闸继电器8、隔离分闸接地合闸继电器9型号均为西门子3RH6122-1AN20，性能可靠，质量稳定，拐臂连杆型号为8BN101799的夹叉式拐臂，传动精准度高，间隙小不易晃动，辅助开关3的型号为型号是FA-26C01，辅助开关3的原理是：开关轴依次转动45°，有三个位置，依次为CD通、都不通、AB通，如图7所示，分别对应一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构的隔离合闸位置、接地合闸位置和隔离接地分闸位置；

一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构安装在三工位隔离接地开关的铸造壳体上时，如图4所示，结构紧凑，安装维护方便。

如图2-3所示，一个立板17内部活动套接至活动轴(活动轴侧壁通过第四轴承活动套接至立板17内部)，活动轴两端分别固定套接电机从动齿轮10、第一锥齿轮12，第一锥齿轮12位于机芯上板21和机芯下板23之间，电机1的转动轴固定套接至用于与电机从动齿轮10啮合的电机主动齿轮，机芯上板21和机芯下板23之间还分别活动套接传动轴18、齿轮轴19(传动轴18通过第二轴承分别与机芯上板21、机芯下板23活动套接，齿轮轴19通过第三轴承分别与机芯上板21、机芯下板23活动套接，且第四轴承、第二轴承、第三轴承与第一轴承同理，不再加以赘述)，传动轴18外围分别固定套接第二锥齿轮13、第一传动齿轮，第二锥齿轮13与第一锥齿轮12啮合，齿轮轴19外围固定套接用于与第一传动齿轮啮合的第二传动齿轮14，齿轮轴19还传动连接至输出轴20，第一锥齿轮12和第二锥齿轮13用于将传动方向由竖直改为水平，第一锥齿轮12和第二锥齿轮13均采用高硬度合金钢材质，表面做耐磨处理，能有效的提升使用寿命，并减少传动中的损耗；

第二传动齿轮14两侧分别设有一个摆动扇齿轮15，每个摆动扇齿轮15分别固定套接至传动轴18外围，输出轴20外围还分别固定套接两个从动扇齿轮16，两个从动扇齿轮16分别位于机芯上板21和机芯下板23之间，每个摆动扇齿轮15啮合至一个从动扇齿轮16(达到电机1与输出轴20传动连接的目的，同时也达到了齿轮轴19传动连接至输出轴20的目的)，其中一个从动扇齿轮16远离第二传动齿轮14的一面固接至拐臂连杆的一端，拐臂连杆的另一端固接至辅助开关3的开关轴，第二传动齿轮14、摆动扇齿轮15、从动扇齿轮16采用中心凹陷，边缘接触部分采用比中心部分宽的形式，能有效的减小第二传动齿轮14、摆动扇齿轮15、从动扇齿轮16的重量，提升电机1的负载能力，工作人员通过更改摆动扇齿轮15的侧面直径和摆动扇齿轮15、从动扇齿轮16的锯齿数比例，即可精确控制摆动扇齿轮15使从动扇齿轮16转动的角度。

如图2、3、5、6所示，其中一个从动扇齿轮16设有用于固接(焊接)至拐臂连杆的一端的通孔(拐臂连杆的一端与通孔内壁焊接，实现固定的目的)，拐臂连杆位于所述其中一个从动扇齿轮16远离第二传动齿轮14的一侧，防止出现第二传动齿轮14碰到拐臂连杆而妨碍到后续工作的情况；

电机主动齿轮以平键的方式与电机1的转动轴连接，电机从动齿轮10以平键的方式与活动轴连接，第一锥齿轮12以平键的方式与活动轴连接，第一传动齿轮以花键的方式与传动轴18连接，第二锥齿轮13以平键的方式与传动轴18连接，每个摆动扇齿轮15分别以花键的方式与齿轮轴19连接，第二传动齿轮14以花键的方式与齿轮轴19连接，每个从动扇齿轮16分别以花键的方式与输出轴20连接，提高了整体的稳固度和传动效率。

当本发明处于隔离接地分闸时，隔离合闸接地分闸继电器8吸合，使电机10正转，实现隔离合闸；当本发明处于接地合闸时，隔离合闸接地分闸继电器8吸合，使电机10正转，实现接地分闸；当本发明处于隔离接地分闸时，隔离分闸接地合闸继电器9吸合，使电机10反转，实现接地合闸；当本发明处于隔离合闸时，隔离分闸接地合闸继电器9吸合，使电机10反转，实现隔离分闸。

输出轴20靠近机芯下板23的一端侧壁设有用于安装定位销22的定位通孔，定位销22位于机芯下板23远离机芯上板21的一侧，定位销22穿过定位通孔后，以紧定螺钉固定，定位销22用于连接三工位隔离接地开关，因为轴结构无法带动三工位隔离接地开关转动。

本发明的工作原理：

当一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构处于隔离接地分闸时，凸轮4拨动隔离接地分闸微动开关6，隔离接地分闸微动开关6传输位置信号至外部控制电路，外部控制电路给三工位隔离接地开关隔离合闸信号，使得隔离合闸接地分闸继电器8吸合，进而使得电机1正转，电机1带动电机主动齿轮，电机主动齿轮带动电机从动齿轮10转动，同时第一锥齿轮12随之转动，带动与其啮合的第二锥齿轮13，以此将传动方向由竖直改为水平，进而使得传动轴18随第二锥齿轮13转动，传动轴18上的第一传动齿轮又带动齿轮轴19上的第二传动齿轮14转动，这时第二传动齿轮14两侧的摆动扇齿轮15顺时针旋转，进而带动与摆动扇齿轮15啮合的从动扇齿轮16逆时针旋转，从动扇齿轮16分别带动输出轴20、凸轮4逆时针转动，同时从动扇齿轮16还带动拐臂连杆转动，从动扇齿轮16转动过程如图5-6所示，拐臂连杆带动辅助开关3的开关轴转动，辅助开关3的开关轴转过45°时，辅助开关3切断了隔离合闸接地分闸继电器8的保持回路，从而使电机1停转，此时的凸轮4刚好旋转至隔离合闸微动开关5，使隔离合闸微动开关5传输位置信号至外部控制电路，三工位隔离接地开关的隔离合闸动作完成；

当一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构处于隔离合闸位置时，凸轮4拨动隔离合闸微动开关5，隔离合闸微动开关5传输位置信号至外部控制电路，外部控制电路给三工位隔离接地开关隔离合闸信号，隔离分闸接地合闸继电器9吸合，使电机1反转，电机1传动与上述工作原理同理，不再展开加以赘述，传动齿轮14带动两侧的摆动扇齿轮15逆时针旋转，带动与摆动扇齿轮15啮合的从动扇齿轮16顺时针旋转，从动扇齿轮16还带动拐臂连杆转动，拐臂连杆带动辅助开关3的开关轴转动，辅助开关3的开关轴转过45°时，辅助开关3切断隔离分闸接地合闸继电器9的保持回路，从而使电机1停转，此时的凸轮4刚好旋转至隔离接地分闸微动开关6，隔离接地分闸微动开关6传输位置信号至外部控制电路，三工位隔离接地开关的隔离分闸动作完成；

三工位隔离接地开关的接地开关分闸、合闸动作与上述隔离开关同理，在此不再重复阐述。

外部控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释电路连接和控制方式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构，其特征在于：机芯上板(21)和机芯下板(23)相互平行设置，机芯上板(21)、机芯下板(23)分别与两个立板(17)首尾固接，两个立板(17)分别位于机芯上板(21)和机芯下板(23)之间的两端，机芯下板(23)底端分别安装电机(1)、隔离合闸接地分闸继电器(8)、隔离分闸接地合闸继电器(9)，机芯上板(21)和机芯下板(23)之间设有输出轴(20)，输出轴(20)两端分别与机芯上板(21)、机芯下板(23)活动套接，且输出轴(20)一端穿过机芯上板(21)后固接至凸轮(4)，机芯上板(21)靠近凸轮(4)的一面沿着凸轮(4)外围依次安装隔离合闸微动开关(5)、隔离接地分闸微动开关(6)、接地合闸微动开关(7)，输出轴(20)与电机(1)传动连接，机芯下板(23)顶端安装辅助开关(3)，输出轴(20)还通过拐臂连杆固接至辅助开关(3)的开关轴，辅助开关(3)、电机(1)、隔离合闸接地分闸继电器(8)、隔离分闸接地合闸继电器(9)通过导线依次串接，隔离合闸接地分闸继电器(8)、隔离分闸接地合闸继电器(9)、隔离合闸微动开关(5)、隔离接地分闸微动开关(6)、接地合闸微动开关(7)分别导线连接至外部控制电路；

一个立板(17)内部活动套接至活动轴，活动轴两端分别固定套接电机从动齿轮(10)、第一锥齿轮(12)，第一锥齿轮(12)位于机芯上板(21)和机芯下板(23)之间，电机(1)的转动轴固定套接至用于与电机从动齿轮(10)啮合的电机主动齿轮，机芯上板(21)和机芯下板(23)之间还分别活动套接传动轴(18)、齿轮轴(19)，传动轴(18)外围分别固定套接第二锥齿轮(13)、第一传动齿轮，第二锥齿轮(13)与第一锥齿轮(12)啮合，齿轮轴(19)外围固定套接用于与第一传动齿轮啮合的第二传动齿轮(14)，齿轮轴(19)还传动连接至输出轴(20)；

第二传动齿轮(14)两侧分别设有一个摆动扇齿轮(15)，每个摆动扇齿轮(15)分别固定套接至传动轴(18)外围，输出轴(20)外围还分别固定套接两个从动扇齿轮(16)，两个从动扇齿轮(16)分别位于机芯上板(21)和机芯下板(23)之间，每个摆动扇齿轮(15)啮合至一个从动扇齿轮(16)，其中一个从动扇齿轮(16)远离第二传动齿轮(14)的一面固接至拐臂连杆的一端，拐臂连杆的另一端固接至辅助开关(3)的开关轴。

2.根据权利要求1所述的一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构，其特征在于：其中一个从动扇齿轮(16)设有用于固接至拐臂连杆的一端的通孔，拐臂连杆位于所述其中一个从动扇齿轮(16)远离第二传动齿轮(14)的一侧。

3.根据权利要求1所述的一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构，其特征在于：电机主动齿轮以平键的方式与电机(1)的转动轴连接，电机从动齿轮(10)以平键的方式与活动轴连接，第一锥齿轮(12)以平键的方式与活动轴连接，第一传动齿轮以花键的方式与传动轴(18)连接，第二锥齿轮(13)以平键的方式与传动轴(18)连接，每个摆动扇齿轮(15)分别以花键的方式与齿轮轴(19)连接，第二传动齿轮(14)以花键的方式与齿轮轴(19)连接，每个从动扇齿轮(16)分别以花键的方式与输出轴(20)连接。

4.根据权利要求1所述的一种带一键顺控功能的单电机三工位操动机构，其特征在于：输出轴(20)靠近机芯下板(23)的一端侧壁设有用于安装定位销(22)的定位通孔，定位销(22)位于机芯下板(23)远离机芯上板(21)的一侧。