CN115547712A - 一种联合驱动的操作机构及隔离组合式断路器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种联合驱动的操作机构及隔离组合式断路器，包括：机架；第一联轴，所述第一联轴转动设置于所述机架上，并适于驱动隔离模块分合闸；第二联轴，所述第二联轴转动设置于所述机架上，并适于驱动断路器模块分合闸；驱动组件，所述驱动组件包括驱动轴和间歇单元，所述驱动轴转动设置于所述机架上，所述间歇单元设置于所述驱动轴和所述第一联轴之间，所述驱动轴转动适于驱动所述第一联轴间歇转动；储能组件，所述驱动轴转动适于驱动所述储能组件进行储能，所述储能组件连接所述第二联轴，所述储能组件储能完毕后适于驱动所述第二联轴转动；限位组件，所述限位组件动作适于锁定或解锁所述第二联轴的转动限位。具有结构简单，操作方便的优点。

Description

一种联合驱动的操作机构及隔离组合式断路器

技术领域

本申请涉及电力设备领域，具体涉及操作机构及隔离组合式断路器。

背景技术

高压开关设备是指电压为3kV及以上的电力系统中运行在户内或户外的交流开关设备。高压开关设备的主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。高压开关设备主要包括隔离开关、断路器、接地开关、联锁机构和操作机构。高压开关设备需满足“五防”要求。所谓“五防”是电力系统中防止五种电气误操作的简称，具体的“五防”要求为防止误分、误合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂接地线或合接地开关；防止带接地线开关合闸；防止误入带电隔室。

为了满足“五防”要求，操作机构和联锁机构往往设计的比较复杂，而且需要分步分合闸隔离开关、断路器和接地开关，操作较为繁琐。

因此，如何在满足“五防”要求的前提下，对现有高压开关设备进行改进，使其克服上述问题，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的一个目的在于提供一种可以实现高压开关设备一步分合电路，且结构简单，操作方便的联合驱动的操作机构。

本申请的另一个目的在于提供一种具有上述联合驱动的操作机构的隔离组合式断路器。

为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：一种联合驱动的操作机构，包括：

机架；

第一联轴，所述第一联轴转动设置于所述机架上，并适于驱动隔离模块分合闸；

第二联轴，所述第二联轴转动设置于所述机架上，并适于驱动断路器模块分合闸；

驱动组件，所述驱动组件包括驱动轴和间歇单元，所述驱动轴转动设置于所述机架上，所述间歇单元设置于所述驱动轴和所述第一联轴之间，所述驱动轴转动适于驱动所述第一联轴间歇转动；

储能组件，所述驱动轴转动适于驱动所述储能组件进行储能，所述储能组件连接所述第二联轴，所述储能组件储能完毕后适于驱动所述第二联轴转动；

限位组件，所述限位组件动作适于锁定或解锁所述第二联轴的转动限位；

合闸过程中，所述驱动轴正向转动；所述驱动轴驱动所述储能组件进行正向储能，所述驱动轴通过所述间歇单元驱动所述第一联轴正向转动，并使得隔离模块合闸；所述隔离模块合闸完毕后，所述限位组件动作并解锁所述第二联轴的转动限位，所述储能组件驱动所述第二联轴正向转动，并使得所述断路器模块合闸；

分闸过程中，所述驱动轴反向转动；在转动前段，所述驱动轴驱动所述储能组件进行反向储能，所述间歇单元处于歇止状态，所述第一联轴不转动，所述储能组件储能完毕后，所述限位组件动作并解锁所述第二联轴的转动限位，所述储能组件驱动所述第二联轴反向转动，并使得所述断路器模块分闸；在转动后段，所述驱动轴通过所述间歇单元驱动所述第一联轴反向转动，并使得隔离模块分闸。

进一步的，所述间歇单元包括扇形齿轮、隔离齿轮、合闸挡块和分闸挡块，所述扇形齿轮转动设置于所述驱动轴上，所述隔离齿轮同心固定设置于所述第一联轴上，且所述隔离齿轮位于所述扇形齿轮正上方，所述合闸挡块和所述分闸挡块间隔固定设置，所述扇形齿轮适于在所述合闸挡块和所述分闸挡块之间转动；

合闸过程中，所述合闸挡块从低位转动至高位，所述扇形齿轮在重力的作用下抵触所述合闸挡块，所述合闸挡块适于推动所述扇形齿轮向上转动并与所述隔离齿轮啮合，同时驱动所述第一联轴正向转动进行所述隔离模块的合闸动作；

所述合闸挡块转动到达或超过最高位时，所述隔离模块合闸完毕，同时所述扇形齿轮脱离与所述隔离齿轮的啮合，所述扇形齿轮在重力的作用下向下转动并靠近或抵触所述分闸挡块；

分闸过程中，所述分闸挡块从低位转动至高位，所述扇形齿轮在重力的作用下抵触所述分闸挡块，在转动前段，所述分闸挡块适于推动所述扇形齿轮向上空转直至所述断路器模块分闸完毕，在转动后段，所述分闸挡块适于推动所述扇形齿轮向上转动并与所述隔离齿轮啮合，同时驱动所述第一联轴反向转动进行所述隔离模块的分闸动作。

进一步的，所述隔离模块的分合闸角度趋于90°，所述第一联轴的转动角度趋于90°，所述扇形齿轮和所述隔离齿轮之间的传动比为1:1，所述扇形齿轮的夹角趋于90°，所述扇形齿轮具有第一直角边和第二直角边，所述扇形齿轮在所述合闸挡块和所述分闸挡块之间的转动角度趋于180°，所述驱动轴在分合闸过程中正转或反转角度趋于180°；分闸状态下，所述第一直角边处于竖直向下的位置并抵触所述合闸挡块，合闸状态下，所述第二直角边处于竖直向下的位置并抵触所述分闸挡块。

进一步的，所述储能组件包括储能轴、储能齿轮、主动拐臂、从动拐臂和储能弹簧，所述驱动轴上还同心固定设置有全时齿轮；所述储能轴转动设置于所述机架上，所述储能齿轮同心固定设置于所述储能轴上，所述主动拐臂固定设置于所述储能轴或储能齿轮上，所述从动拐臂固定设置于所述第二联轴上，所述储能弹簧两端分别连接所述主动拐臂和所述从动拐臂，所述全时齿轮和所述储能齿轮啮合；

合闸状态和分闸状态下，所述储能弹簧均处于自由状态；合闸过程中，所述全时齿轮适于通过所述储能轴、所述储能齿轮和所述主动拐臂的联动驱动所述储能弹簧向上拉伸进行正向储能；分闸过程中，在转动前段，所述全时齿轮适于通过所述储能轴、所述储能齿轮和所述主动拐臂的联动驱动所述储能弹簧向下压缩进行反向储能，在转动后段，所述储能弹簧处于自由状态。

进一步的，所述全时齿轮和所述储能齿轮之间的传动比为2:1，所述储能轴的转动角度趋于90°；分闸状态下，所述主动拐臂竖直向下延伸，合闸状态下，所述主动拐臂沿水平方向延伸。

进一步的，所述驱动组件还包括电机、主动齿轮和从动齿轮，所述电机安装于所述机架内，所述主动齿轮连接所述电机，所述从动齿轮同心固定设置于所述驱动轴上，所述主动齿轮和所述从动齿轮啮合，所述电机适于通过所述主动齿轮和所述从动齿轮驱动所述驱动轴转动；所述驱动组件还包括手操孔位，所述手操孔位同心固定设置于所述驱动轴顶部并适于延伸出所述机架，所述手操孔位插入操作手柄并驱动所述驱动轴转动。

进一步的，所述机架内还设置有编码器，所述编码器上安装有感应齿轮，所述感应齿轮与所述主动齿轮或所述从动齿轮啮合，所述编码器适于通过所述感应齿轮接收所述驱动轴的转动信息，并传递给所述限位组件，用于控制所述限位组件的动作。

进一步的，所述限位组件包括电磁单元、限位齿环和限位齿轮，所述电磁单元安装于所述机架内，所述限位齿环连接所述电磁单元，所述限位齿轮固定设置于所述第二联轴上，所述电磁单元适于根据所述编码器传递的转动信号控制所述限位齿环活动并啮合或脱离所述限位齿轮，进而锁定或解锁所述第二联轴的转动限位；

所述操作手柄内设置有应急电池，所述应急电池适于通过电源线向所述编码器和所述电磁单元供电。

进一步的，所述机架包括依次层叠固定的底板、中间板和面板，所述扇形齿轮、所述隔离齿轮、所述合闸挡块、所述分闸挡块、所述储能齿轮、所述主动齿轮、所述从动齿轮、所述感应齿轮布置于所述底板和所述中间板之间，所述主动拐臂、所述从动拐臂、所述储能弹簧、所述电磁单元、所述限位齿环和所述限位齿轮布置于所述中间板和所述面板之间；

所述面板上设置有分合闸标识，所述第一联轴顶部设置有第一指示盘，所述第二联轴顶部设置有第二指示盘，所述第一指示盘和所述第二指示盘的转动配合所述分合闸标识适于分别显示所述隔离模块和所述断路器模块的分合闸状态；

所述面板上还设置有合闸按钮和分闸按钮，所述合闸按钮和所述分闸按钮用于分别控制所述电机的正转和反转，进而控制所述隔离模块和所述断路器模块的合闸和分闸。

一种隔离组合式断路器，包括所述的联合驱动的操作机构，所述隔离模块为隔离开关，所述断路器模块为真空灭弧室，所述隔离开关延伸出隔离主轴并适于联动连接所述第一联轴，所述真空灭弧室上延伸出断路器主轴并适于联动连接所述第二联轴。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：本方案通过驱动组件、储能组件、限位组件的联合协同作用，可以驱动第一联轴和第二联轴分步转动，以实现电路合闸过程过程中隔离模块先合断路器模块后合，以及电路分闸过程中断路器模块先分隔离模块后分，进而满足“五防”要求；同时，本方案只需操作驱动组件即可实现电路的分合闸动作，而无需分别操作第一联轴和第二联轴动作，以实现分合电路一步到位；另外，第一联轴和第二联轴采用单驱动组件实现联动，可以简化操作机构的结构，而且单驱动组件也便于操作，降低误操作的可能性。

附图说明

图1是根据本申请一个优选实施例相关的一款组合式真空断路器的模型示意图。

图2是根据本申请的一个优选实施例的立体结构示意图（三相结构相同，故仅显示单相结构，下同）。

图3是根据本申请的一个优选实施例的侧视图。

图4是根据本申请的一个优选实施例隐藏面板后的立体结构示意图。

图5是根据本申请的一个优选实施例隐藏面板和中间板后的立体结构示意图。

图6是根据本申请的一个优选实施例图5中A处的放大视图。

图7是根据本申请的一个优选实施例中面板上的布置示意图。

图8至图11是根据本申请的一个优选实施例的合闸过程示意图。

图11至图14是根据本申请的一个优选实施例的分闸过程示意图。

图15是根据本申请的一个优选实施例中驱动轴、扇形齿轮、合闸挡块、分闸挡块、全时齿轮和手操孔位的立体结构示意图。

图16是根据本申请的一个优选实施例中图15的爆炸示意图。

图17是根据本申请的一个优选实施例使用操作手柄进行分合闸时的结构示意图。

图18是根据本申请的一个优选实施例中操作手柄的爆炸示意图。

图中：100、隔离开关；101、隔离主轴；200、真空灭弧室；201、断路器主轴；300、操作手柄；301、应急电池；302、电源线；1、机架；11、底板；12、中间板；13、面板；131、分合闸标识；132、合闸按钮；133、分闸按钮；2、第一联轴；21、第一指示盘；3、第二联轴；31、第二指示盘；4、驱动组件；41、驱动轴；42、间歇单元；421、扇形齿轮；4211、第一直角边；4212、第二直角边；422、隔离齿轮；423、合闸挡块；424、分闸挡块；43、全时齿轮；44、电机；45、主动齿轮；46、从动齿轮；47、手操孔位；5、储能组件；51、储能轴；52、储能齿轮；53、主动拐臂；54、从动拐臂；55、储能弹簧；6、限位组件；61、电磁单元；62、限位齿环；63、限位齿轮；7、编码器；71、感应齿轮。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、 “横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，为一款隔离组合式断路器的模型示意图，该隔离组合式断路器主要包括隔离开关100和真空灭弧室200（真空灭弧室200设置于绝缘套筒内），通常隔离开关100通过隔离主轴101驱动分合闸，真空灭弧室200通过断路器主轴201驱动分合闸。为了满足“五防”要求以及便于操作，隔离主轴101和断路器主轴201通常连接同一操作机构。在现有的操作机构中通常设有隔离操作孔和断路器操作孔，隔离操作孔和断路器操作孔之间通过联锁机构实现“五防”联锁，使用操作手柄可以分别进入隔离操作孔和断路器操作孔进行操作，实现隔离开关100和真空灭弧室200的分合闸。具体分合闸流程如下：组合式真空断路器需要闭合电路时，隔离开关100先合闸，真空灭弧室200后合闸；组合式真空断路器需要断开电路时，真空灭弧室200先分闸，隔离开关100后分闸。在常规的操作机构上，上述分合闸过程都需要分步进行，操作较为繁琐，同时需要设置联锁机构，结构也较为复杂。

基于上述问题，本申请以简化结构、便于操作、可以实现一步合闸和一步分闸为目的，对操作机构进行重新设计，具体如图2至图18所示，本申请一个优选实施例的操作机构的主体结构包括：

机架1，作为安装基座。

第一联轴2，第一联轴2转动设置于机架1上，并适于通过隔离主轴101驱动隔离开关100分合闸。

第二联轴3，第二联轴3转动设置于机架1上，并适于通过断路器主轴201驱动真空灭弧室200分合闸。

驱动组件4，驱动组件4包括驱动轴41和间歇单元42，驱动轴41转动设置于机架1上，间歇单元42设置于驱动轴41和第一联轴2之间，驱动轴41转动适于驱动第一联轴2间歇转动。

储能组件5，驱动轴41转动适于驱动储能组件5进行储能，储能组件5连接第二联轴3，储能组件5储能完毕后适于驱动第二联轴3转动。

限位组件6，限位组件6动作适于锁定或解锁第二联轴3的转动限位。

需要说明的是，第一联轴2和隔离主轴101之间，以及第二联轴3和断路器主轴201通常还会通过连杆、拐臂、弹簧等零部件进行连接，用于配合操作机构，使得隔离开关100和真空灭弧室200分别达到设定的分合闸速度、分合闸力度、绝缘距离等参数，并保证分合闸过程顺畅且状态保持稳定。而上述连杆、拐臂、弹簧等零部件的具体结构和具体连接方式均可以采用现有成熟技术，其并非本申请所要讨论的重点，故不在本实施例中具体描述，但这并不妨碍其成本申请隐含的技术特征。

本实施例通过驱动组件4、储能组件5、限位组件6的联合协同作用，可以驱动第一联轴2和第二联轴3分步转动，以实现电路合闸过程过程中隔离开关100先合真空灭弧室200后合，以及电路分闸过程中真空灭弧室200先分隔离开关100后分，进而满足“五防”要求。同时，本实施例只需操作驱动组件4即可实现电路的分合闸动作，而无需分别操作第一联轴2和第二联轴3动作，以实现分合电路一步到位；另外，第一联轴2和第二联轴3采用单驱动组件4实现联动，可以简化操作机构的结构，而且单驱动组件4（即操作机构上只设置单操作孔）也便于操作，降低误操作的可能性。

要实现上述功能，关键在于间歇单元42的设计。具体的说，在分闸前段，驱动轴41驱动储能组件5进行反向储能时，间歇单元42需要处于歇止状态，才能实现真空灭弧室200先分隔离开关100后分的功能；可以理解的是，此时或分闸开始之前间歇单元42必须引入外力才能保持或转换到歇止状态，这个外力可以由人力操作提供，也可以由其他机械驱动装置提供，但是上述两种外力的提供方式均会将操作机构复杂化，不符合其设计初衷。因此，本申请设计引入重力作为间歇单元42的一驱动力，在简化结构的基础上，实现上述功能，具体结构如下：

如图6、图8至图16所示，间歇单元42包括扇形齿轮421、隔离齿轮422、合闸挡块423和分闸挡块424，扇形齿轮421转动设置于驱动轴41上，隔离齿轮422同心固定设置于第一联轴2上，且隔离齿轮422位于扇形齿轮421正上方，合闸挡块423和分闸挡块424间隔固定设置，扇形齿轮421适于在合闸挡块423和分闸挡块424之间转动。在上述结构的基础上，间歇单元42还需满足以下条件：合闸过程中，合闸挡块423从低位转动至高位，扇形齿轮421在重力的作用下抵触合闸挡块423，合闸挡块423适于推动扇形齿轮421向上转动并与隔离齿轮422啮合，同时驱动第一联轴2正向转动进行隔离开关100的合闸动作；合闸挡块423转动到达或超过最高位时，隔离开关100合闸完毕，同时扇形齿轮421脱离与隔离齿轮422的啮合，扇形齿轮421在重力的作用下向下转动并靠近或抵触分闸挡块424；分闸过程中，分闸挡块424从低位转动至高位，扇形齿轮421在重力的作用下抵触分闸挡块424，在转动前段，分闸挡块424适于推动扇形齿轮421向上空转直至真空灭弧室200分闸完毕，在转动后段，分闸挡块424适于推动扇形齿轮421向上转动并与隔离齿轮422啮合，同时驱动第一联轴2反向转动进行隔离开关100的分闸动作。

根据惯常设计，隔离开关100的分合闸角度一般为90°，因此第一联轴2的转动角度为90°，同时设计扇形齿轮421和隔离齿轮422之间的传动比为1:1，扇形齿轮421的夹角为90°，扇形齿轮421具有第一直角边4211和第二直角边4212，扇形齿轮421在合闸挡块423和分闸挡块424之间的转动角度为180°，驱动轴41在分合闸过程中正转或反转角度为180°；分闸状态下，第一直角边4211处于竖直向下的位置并抵触合闸挡块423，合闸状态下，第二直角边4212处于竖直向下的位置并抵触分闸挡块424。

需要说明的是，上次参数设置并非唯一或绝对的，可以根据实际情况配置合理的角度和传动比，只需满足间歇单元42能实现上述功能的条件即可。另外，为了保证扇形齿轮421能及时与隔离齿轮422脱啮合，可以设计扇形齿轮421两侧缺齿，或者略增大扇形齿轮421的转动角度。

基于上述驱动组件4的结构设计，如图6、图8至图14所示，本实施例的储能组件5包括储能轴51、储能齿轮52、主动拐臂53、从动拐臂54和储能弹簧55，驱动轴41上还同心固定设置有全时齿轮43；储能轴51转动设置于机架1上，储能齿轮52同心固定设置于储能轴51上，主动拐臂53固定设置于储能轴51或储能齿轮52上，从动拐臂54固定设置于第二联轴3上，储能弹簧55两端分别连接主动拐臂53和从动拐臂54，全时齿轮43和储能齿轮52啮合。在上述结构的基础上，储能组件5还需满足以下条件：合闸状态和分闸状态下，储能弹簧55均处于自由状态；合闸过程中，全时齿轮43适于通过储能轴51、储能齿轮52和主动拐臂53的联动驱动储能弹簧55向上拉伸进行正向储能；分闸过程中，在转动前段，全时齿轮43适于通过储能轴51、储能齿轮52和主动拐臂53的联动驱动储能弹簧55向下压缩进行反向储能，在转动后段，储能弹簧55处于自由状态。

由于储能弹簧55的弹力较大，因此设计全时齿轮43和储能齿轮52之间的传动比为2:1（可以理解的是，该传动比应不小于1），结合间歇单元42的参数设计，储能轴51的转动角度为90°；分闸状态下，设计主动拐臂53竖直向下延伸，合闸状态下，设计主动拐臂53沿水平方向延伸。

基于上述结构，如图8至图14所示，本实施例的工作流程如下：

如图8所示，本实施例处于分闸状态，第一直角边4211处于竖直向下的位置并抵触合闸挡块423，主动拐臂53竖直向下延伸，储能弹簧55处于自由状态。

如图8至图9所示，本实施例开始合闸，驱动轴41正向转动90°（本实施例定义顺时针转动为正向转动，定义逆时针转动为反向转动，以符合操作直觉），合闸挡块423正向转动90°，扇形齿轮421在重力的作用下抵触合闸挡块423，合闸挡块423推动扇形齿轮421向上转动90°，这一过程中扇形齿轮421空转（未与隔离齿轮422啮合）；而同时全时齿轮43正向转动90°，驱动储能齿轮52正向转动45°，进而通过储能轴51和主动拐臂53的联动驱动储能弹簧55向上拉伸进行一次正向储能；这一过程中限位组件6保持锁定状态。

如图9至图10所示，本实施例继续进行合闸，驱动轴41继续正向转动90°，合闸挡块423转动90°，合闸挡块423推动扇形齿轮421继续转动并与隔离齿轮422啮合，驱动第一联轴2正向转动90°进行隔离开关100的合闸动作；而同时全时齿轮43继续转动90°，驱动储能齿轮52再转动45°，进而通过储能轴51和主动拐臂53的联动驱动储能弹簧55向上拉伸进行二次正向储能；在隔离开关100合闸瞬间，限位组件6解锁。

如图10至图11所示，在限位组件6解锁时，储能组件5驱动第二联轴3正向转动，并使得真空灭弧室200合闸；真空灭弧室200合闸完毕后，限位组件6转换至锁定状态；同时扇形齿轮421脱离与隔离齿轮422的啮合，扇形齿轮421在重力的作用下向下转动90°并抵触分闸挡块424。

如图11所示，本实施例处于合闸状态，第二直角边4212处于竖直向下的位置并抵触分闸挡块424，主动拐臂53沿水平方向延伸，储能弹簧55处于自由状态。

如图11至图12所示，本实施例开始分闸，驱动轴41反向转动90°，分闸挡块424反向转动90°，扇形齿轮421在重力的作用下抵触分闸挡块424，分闸挡块424推动扇形齿轮421向上转动90°，这一过程中扇形齿轮421空转；而同时全时齿轮43反向转动90°，驱动储能齿轮52反向转动45°，进而通过储能轴51和主动拐臂53的联动驱动储能弹簧55向下压缩进行反向储能；这一过程中限位组件6保持锁定状态。

如图12至图13所示，限位组件6解锁，储能组件5驱动第二联轴3反向转动，并使得真空灭弧室200分闸；分闸完毕后，储能弹簧55处于自由状态。

如图13至图14所示，本实施例继续分闸，驱动轴41继续反向转动90°，分闸挡块424推动扇形齿轮421向上转动并与隔离齿轮422啮合，同时驱动第一联轴2反向转动90°，进行隔离开关100的分闸动作；这一过程中限位组件6保持解锁状态，储能弹簧55处于自由状态。

最后，本实施例从图14所示的状态，通过限位组件6恢复锁定状态，可以转换至图8所示的状态，即上述工作流程可以循环重复进行。

作为惯常设计，驱动组件4设计了电动和手动两种驱动方式，具体如图6所示，本实施例的驱动组件4还包括电机44、主动齿轮45和从动齿轮46，电机44安装于机架1内，主动齿轮45连接电机44，从动齿轮46同心固定设置于驱动轴41上，主动齿轮45和从动齿轮46啮合，电机44适于通过主动齿轮45和从动齿轮46驱动驱动轴41转动；驱动组件4还包括手操孔位47，手操孔位47同心固定设置于驱动轴41顶部并适于延伸出机架1，如图17所示，手操孔位47插入操作手柄300并驱动驱动轴41转动。

为了便于加工和装配，如图15和图16所示，驱动轴41、合闸挡块423和分闸挡块424一体焊接于全时齿轮43上，手操孔位47则一体车加工或一体焊接于驱动轴41上。扇形齿轮421则可以通过销轴穿过全时齿轮43进行转动连接。

作为电气控制方式，如图6所示，机架1内还设置有编码器7，编码器7上安装有感应齿轮71，感应齿轮71与主动齿轮45或从动齿轮46啮合，编码器7适于通过感应齿轮71接收驱动轴41的转动信息（识别转动方向及转动角度即可），并传递给限位组件6，用于控制限位组件6的动作。

对应的，如图5所示，限位组件6采用电气控制方式，其包括电磁单元61、限位齿环62和限位齿轮63，电磁单元61安装于机架1内，限位齿环62连接电磁单元61，限位齿轮63固定设置于第二联轴3上，电磁单元61适于根据编码器7传递的转动信号控制限位齿环62活动并啮合或脱离限位齿轮63，进而锁定或解锁第二联轴3的转动限位。

当然限位组件6还可以选择机械联锁装置，第一联轴2、第二联轴3、驱动轴41、储能轴51分别或一起通过机械联锁装置参与第二联轴3的转动限位。由于限位组件6的具体结构不是本申请所要讨论的重点，故不对机械联锁装置进行具体拓展，但是凡是能实现上述功能的限位组件6理应落入本申请的保护范围。

为了应急，如图17和图18所示，操作手柄300设计内设置有应急电池301，应急电池301适于通过电源线302向编码器7和电磁单元61供电，以实现完全断电时的分合闸操作。

作为合理布局，如图2至图5所示，机架1包括依次层叠固定的底板11、中间板12和面板13，扇形齿轮421、隔离齿轮422、合闸挡块423、分闸挡块424、储能齿轮52、主动齿轮45、从动齿轮46、感应齿轮71布置于底板11和中间板12之间，主动拐臂53、从动拐臂54、储能弹簧55、电磁单元61、限位齿环62和限位齿轮63布置于中间板12和面板13之间。

如图7所示，面板13上设置有分合闸标识131，第一联轴2顶部设置有第一指示盘21，第二联轴3顶部设置有第二指示盘31，第一指示盘21和第二指示盘31的转动配合分合闸标识131适于分别显示隔离开关100和真空灭弧室200的分合闸状态；面板13上还设置有合闸按钮132和分闸按钮133，合闸按钮132和分闸按钮133用于分别控制电机44的正转和反转，进而控制隔离开关100和真空灭弧室200的合闸和分闸。可以看到，本申请的操作机构除了本身结构简单外，其面板13也很简洁，能进一步避免误操作，降低操作门槛，提高安全性。

值得一提的是，“一键顺控”技术是未来智能电力系统的技术发展路径。具体的说：“一键顺控”是利用智能变电站自动化系统中的程序模块对变电站传统操作票、操作流程进行描述，再结合防误闭锁逻辑（即五防联锁要求），通过变电站自动化系统服务器、测控装置、通信装置进行变电站一次、二次设备的自动控制，将传统人工倒闸操作模式转化为操作步骤一键启动，设备自动识别的模式，极大地降低了工作人员运维巡视及倒闸操作人身风险。

而本实施例的驱动轴41具有单一的运动方式，即顺时针转动闭合电路，逆时针转动断开电路，而且闭合电路过程中能实现隔离开关100先合闸、真空灭弧室200后合闸的动作，断开电路过程中能实现真空灭弧室200先分闸、隔离开关100后分闸的动作，从而满足五防联锁要求。关键在于，上述分合闸过程中不存在额外运行方式，也无需额外联锁机构，就能实现一步合闸和一步分闸的功能。综上，本实施例的操作机构或具有该操作机构的隔离组合式断路器具有控制逻辑清晰，驱动方式简单，操作步骤少的特点，具备实现一键启动的条件，完全满足实现“一键顺控”功能的要求。因此，本实施例的操作机构或具有该操作机构的隔离组合式断路器可以预留实现“一键顺控”功能的对外接口，与智能变电站的其他设备相结合进行自动化控制，从而满足智能变电站自动化系统的数字化运维管理需求。

需要说明的是，本申请仅提供一种原理可行的实施方式，其更进一步的五防联锁设置、受力分析、绝缘计算、公差配置、材料选择等均不是本申请所要讨论的重点。

以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种联合驱动的操作机构，其特征在于，包括：

机架；

第一联轴，所述第一联轴转动设置于所述机架上，并适于驱动隔离模块分合闸；

第二联轴，所述第二联轴转动设置于所述机架上，并适于驱动断路器模块分合闸；

驱动组件，所述驱动组件包括驱动轴和间歇单元，所述驱动轴转动设置于所述机架上，所述间歇单元设置于所述驱动轴和所述第一联轴之间，所述驱动轴转动适于驱动所述第一联轴间歇转动；

储能组件，所述驱动轴转动适于驱动所述储能组件进行储能，所述储能组件连接所述第二联轴，所述储能组件储能完毕后适于驱动所述第二联轴转动；

限位组件，所述限位组件动作适于锁定或解锁所述第二联轴的转动限位；

合闸过程中，所述驱动轴正向转动；所述驱动轴驱动所述储能组件进行正向储能，所述驱动轴通过所述间歇单元驱动所述第一联轴正向转动，并使得隔离模块合闸；所述隔离模块合闸完毕后，所述限位组件动作并解锁所述第二联轴的转动限位，所述储能组件驱动所述第二联轴正向转动，并使得所述断路器模块合闸；

分闸过程中，所述驱动轴反向转动；在转动前段，所述驱动轴驱动所述储能组件进行反向储能，所述间歇单元处于歇止状态，所述第一联轴不转动，所述储能组件储能完毕后，所述限位组件动作并解锁所述第二联轴的转动限位，所述储能组件驱动所述第二联轴反向转动，并使得所述断路器模块分闸；在转动后段，所述驱动轴通过所述间歇单元驱动所述第一联轴反向转动，并使得隔离模块分闸。

2.根据权利要求1所述的一种联合驱动的操作机构，其特征在于：所述间歇单元包括扇形齿轮、隔离齿轮、合闸挡块和分闸挡块，所述扇形齿轮转动设置于所述驱动轴上，所述隔离齿轮同心固定设置于所述第一联轴上，且所述隔离齿轮位于所述扇形齿轮正上方，所述合闸挡块和所述分闸挡块间隔固定设置，所述扇形齿轮适于在所述合闸挡块和所述分闸挡块之间转动；

合闸过程中，所述合闸挡块从低位转动至高位，所述扇形齿轮在重力的作用下抵触所述合闸挡块，所述合闸挡块适于推动所述扇形齿轮向上转动并与所述隔离齿轮啮合，同时驱动所述第一联轴正向转动进行所述隔离模块的合闸动作；

所述合闸挡块转动到达或超过最高位时，所述隔离模块合闸完毕，同时所述扇形齿轮脱离与所述隔离齿轮的啮合，所述扇形齿轮在重力的作用下向下转动并靠近或抵触所述分闸挡块；

分闸过程中，所述分闸挡块从低位转动至高位，所述扇形齿轮在重力的作用下抵触所述分闸挡块，在转动前段，所述分闸挡块适于推动所述扇形齿轮向上空转直至所述断路器模块分闸完毕，在转动后段，所述分闸挡块适于推动所述扇形齿轮向上转动并与所述隔离齿轮啮合，同时驱动所述第一联轴反向转动进行所述隔离模块的分闸动作。

3.根据权利要求2所述的一种联合驱动的操作机构，其特征在于：所述隔离模块的分合闸角度趋于90°，所述第一联轴的转动角度趋于90°，所述扇形齿轮和所述隔离齿轮之间的传动比为1:1，所述扇形齿轮的夹角趋于90°，所述扇形齿轮具有第一直角边和第二直角边，所述扇形齿轮在所述合闸挡块和所述分闸挡块之间的转动角度趋于180°，所述驱动轴在分合闸过程中正转或反转角度趋于180°；分闸状态下，所述第一直角边处于竖直向下的位置并抵触所述合闸挡块，合闸状态下，所述第二直角边处于竖直向下的位置并抵触所述分闸挡块。

4.根据权利要求3所述的一种联合驱动的操作机构，其特征在于：所述储能组件包括储能轴、储能齿轮、主动拐臂、从动拐臂和储能弹簧，所述驱动轴上还同心固定设置有全时齿轮；所述储能轴转动设置于所述机架上，所述储能齿轮同心固定设置于所述储能轴上，所述主动拐臂固定设置于所述储能轴或储能齿轮上，所述从动拐臂固定设置于所述第二联轴上，所述储能弹簧两端分别连接所述主动拐臂和所述从动拐臂，所述全时齿轮和所述储能齿轮啮合；

合闸状态和分闸状态下，所述储能弹簧均处于自由状态；合闸过程中，所述全时齿轮适于通过所述储能轴、所述储能齿轮和所述主动拐臂的联动驱动所述储能弹簧向上拉伸进行正向储能；分闸过程中，在转动前段，所述全时齿轮适于通过所述储能轴、所述储能齿轮和所述主动拐臂的联动驱动所述储能弹簧向下压缩进行反向储能，在转动后段，所述储能弹簧处于自由状态。

5.根据权利要求4所述的一种联合驱动的操作机构，其特征在于：所述全时齿轮和所述储能齿轮之间的传动比为2:1，所述储能轴的转动角度趋于90°；分闸状态下，所述主动拐臂竖直向下延伸，合闸状态下，所述主动拐臂沿水平方向延伸。

6.根据权利要求4所述的一种联合驱动的操作机构，其特征在于：所述驱动组件还包括电机、主动齿轮和从动齿轮，所述电机安装于所述机架内，所述主动齿轮连接所述电机，所述从动齿轮同心固定设置于所述驱动轴上，所述主动齿轮和所述从动齿轮啮合，所述电机适于通过所述主动齿轮和所述从动齿轮驱动所述驱动轴转动；所述驱动组件还包括手操孔位，所述手操孔位同心固定设置于所述驱动轴顶部并适于延伸出所述机架，所述手操孔位插入操作手柄并驱动所述驱动轴转动。

7.根据权利要求6所述的一种联合驱动的操作机构，其特征在于：所述机架内还设置有编码器，所述编码器上安装有感应齿轮，所述感应齿轮与所述主动齿轮或所述从动齿轮啮合，所述编码器适于通过所述感应齿轮接收所述驱动轴的转动信息，并传递给所述限位组件，用于控制所述限位组件的动作。

8.根据权利要求7所述的一种联合驱动的操作机构，其特征在于：所述限位组件包括电磁单元、限位齿环和限位齿轮，所述电磁单元安装于所述机架内，所述限位齿环连接所述电磁单元，所述限位齿轮固定设置于所述第二联轴上，所述电磁单元适于根据所述编码器传递的转动信号控制所述限位齿环活动并啮合或脱离所述限位齿轮，进而锁定或解锁所述第二联轴的转动限位；

所述操作手柄内设置有应急电池，所述应急电池适于通过电源线向所述编码器和所述电磁单元供电。

9.根据权利要求8所述的一种联合驱动的操作机构，其特征在于：所述机架包括依次层叠固定的底板、中间板和面板，所述扇形齿轮、所述隔离齿轮、所述合闸挡块、所述分闸挡块、所述储能齿轮、所述主动齿轮、所述从动齿轮、所述感应齿轮布置于所述底板和所述中间板之间，所述主动拐臂、所述从动拐臂、所述储能弹簧、所述电磁单元、所述限位齿环和所述限位齿轮布置于所述中间板和所述面板之间；

所述面板上设置有分合闸标识，所述第一联轴顶部设置有第一指示盘，所述第二联轴顶部设置有第二指示盘，所述第一指示盘和所述第二指示盘的转动配合所述分合闸标识适于分别显示所述隔离模块和所述断路器模块的分合闸状态；

所述面板上还设置有合闸按钮和分闸按钮，所述合闸按钮和所述分闸按钮用于分别控制所述电机的正转和反转，进而控制所述隔离模块和所述断路器模块的合闸和分闸。

10.一种隔离组合式断路器，其特征在于：包括如权利要求1至9任一权利要求所述的联合驱动的操作机构，所述隔离模块为隔离开关，所述断路器模块为真空灭弧室，所述隔离开关延伸出隔离主轴并适于联动连接所述第一联轴，所述真空灭弧室上延伸出断路器主轴并适于联动连接所述第二联轴。

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