CN202633075U - 开关设备用三工位电动操动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关设备用三工位电动操动机构，该机构机箱内有驱动装置、手动联锁装置和电气控制装置；驱动装置采用单电机/齿轮副/蜗杆蜗轮副/双向可控超越离合器/输出轴，通过联轴器与三位置隔离/接地开关连接，实现合、分、接地操作；机架在合和地位置各有一个限位离合销轴，分位置有一对掣子、半轴、脱扣电磁铁，实现合、分、接地的定位和机械离合保护；用链轮传动/伞齿轮副实现正侧面三位置状态指示和三工位辅助开关的位置切换；手动联锁装置可实现手电联锁，开关元件之间的电磁联锁。本实用新型结构简单，输出角度稳定，位置准确，与系统惯性大小无关，隔离/接地之间机械电气互锁，生产使用安全可靠度很高，成本低，可快速合分闸操作。

Description

开关设备用三工位电动操动机构

技术领域

本发明涉及电动操动机构领域，特别是气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中三工位隔离/接地开关操作用的电动操动机构。 

背景技术

近年来，随着高压开关设备技术不断进步，气体绝缘金属封闭开关设备向小型化、复合化、元件的多功能化，智能化方向发展，隔离开关(DS)和接地开关(ES)复合成三工位隔离/接地开关(DES)，可省去电气操作联锁，实现自然机械联锁，不存在DS和ES间各种误操作。这样，就需用一台电动操动机构实现三工位之间转换：DS合闸位置(隔离开关合+接地开关分)，ES合闸位置(隔离开关分+接地开关合)及DS、ES分闸位置(隔离开关分+接地开关分)，同时满足各种机械电气联锁要求，防止误操作，提高安全可靠度。 

现有三工位电动操动机构从机械原理上分析，主要有以下几种传动方式： 

①电机/圆柱齿轮副/螺旋传动副/槽轮传动副至轴旋转输出的组合机构，它的驱动装置是对称布置，结构相同的两套独立动力源驱动的机构，2个电机，2个丝杠螺母传动，一个槽板。②电机/圆柱齿轮副/蜗杆蜗轮副/槽轮传动副至轴旋转输出的组合机构，它的驱动装置是对称布置，结构相同的两套独立动力驱动的机构。2个电机，2副蜗杆蜗轮机构，一个槽板。 

以上两种传动原理，用到2套独立的动力驱动机构，与隔离/接地开关合二为一的设计原则背道而驰，在运动至中间位置停电再启动，存在运动紊乱和控制盲区，2套驱动机构不能实现机械联锁，辅助开关传动复杂，效率低下，成本很高。 

③电机/圆柱齿轮副/槽轮传动传动副至滑板直线输出的组合机构，它为单电机传动，在合，分，地位置输出定位，输入有一个空转角度。而GIS上的隔离/接地开关都为旋转输入，直线输出的机构还需要一套转换装置变成旋转运动，才可以使用，结构复杂。 

④电机/圆柱齿轮副/不完全齿轮传动副/锁止圆弧定位输出旋转运动，它为单电机，不完全齿轮传动易产生根切和加速度突变，为保证可靠运动，锁止弧之间有间隙使在三个位置角度变化范围增大，精度低。在合，分，地三个位置输出轴依靠锁止弧定位，输入有一个空转角度，在合，地位置为机械限位。 

⑤电机/圆柱齿轮/槽轮传动机构副/锁止圆弧定位；电机/圆柱齿轮副/锥齿轮副/槽轮传动副/锁止弧板定位；电机/圆柱齿轮副/蜗轮蜗杆副/槽轮传动副/锁止弧定位。这几种原理机构都为单电机，在合，分，地位置依靠锁止弧定位，输出角度变化大，由于用到槽轮传动，机械传动效率低，输入的合，分极限位置为机械限位。辅助开关传动用到槽轮机构实现程序操作，结构复杂。 

⑥单电机/蜗轮蜗杆副/槽和销定位至输出轴旋转运动。 

⑦单电机/圆柱齿轮副/摆动滚子从动件圆柱凸轮传动/三角支架滚轮定位，电磁铁解扣装置。 

⑧单电机/蜗杆蜗轮副至输出轴旋转运动。在合，地位置依靠蜗轮蜗杆机构的自锁和机械限位销轴定位，在中间位置一对掣子定位，电磁铁半轴解扣。 

以上原理的三工位操动机构存在以下问题： 

1.在电机的启动和停止时，对传动系统的惯性考虑不充分，无法实现快速合，分，接地三工位电动操作。传动系统惯性过大，使输出角度不准确，将机械限位销撞坏，进而将开关本体损坏，或者将机构内部零件碰撞变形，缩短使用寿命。 

2.对行程限位开关出现损坏或作用不到位的危害程度和防备措 施考虑不足。如以上用槽轮驱动，锁止弧板定位的机构，在中间位置行程开关接触不良或不起作用、损坏，就会出现中间分位置不停，直接由隔离开关合到接地开关合或从接地开关合到隔离开关合，造成开关设备控制系统紊乱。如果在隔离合闸位置或接地合闸位置，行程限位开关损坏或不起作用，则将电机烧毁或机械限位变形或断裂，造成开关主触头过位，将主开关损坏，这是极其危险的。 

3.负载轻重对输出角度和位置的变化考虑不足。负载轻，输出角度增大，负载重，输出角度减小，这样隔离或接地开关的触头满足不了开距和接触行程的技术要求。 

4.传动系统不自锁，机构在传动过程的变形，反力或主触头产生电动斥力，使输出轴朝反方向运动，输出角度减小。 

5.手动操作重。不是丝杠传动或蜗轮蜗杆传动的机构，减速比小，但主开关运动最大输入力矩是定值，要求手动操作要轻松，满足机械设计人机工程要求。 

6.手动操作联锁功能不完备，隔离开关和接地开关手动操作不是各自独立操作孔，与开关状态无机械关联，与其它开关元件也无机械联锁，易产生误操作。 

发明内容

本发明的目的是提供一种能解决上述技术问题，性能可靠，结构简单，隔离/接地开关操作互锁，联锁功能齐全，可靠，并有机械保护的气体绝缘金属封闭开关设备用三工位电动操动机构。 

为达到以上目的，本发明是采用如下技术方案予以实现的： 

所述机构包括机箱组件(a)、驱动装置(b)、手动联锁装置(c)和电气控制装置(d)；所述驱动装置(b)、手动联锁装置(c)和电气控制装置(d)连接为一体，置于所述机箱组件(a)内； 

所述机箱组件(a)包括手动操作孔、指示窗、箱体与盖的连接件、通风窗、拉手、接插件和铭牌、标识； 

所述驱动装置(b)包括电机(30)上齿轮副(45)、(44)，蜗杆(31)、蜗轮(56)，双向超越离合器(55)，输出轴(46)；所述输出轴(46)上连接输出轴链轮(62)，所述输出轴链轮(62)通过链条(60)与侧面指示链轮(63)和正面指示链轮(66)连接，构成链传动，将输出轴运动传动至侧面指示牌(11)、正面指示牌(18)和三工位辅助开关； 

所述手动联锁装置c由后夹板80、前夹板81用紧固杆连接而成，固定在底板3上；在所述后夹板80的内侧连接有第一行程开关72、第二行程开关73，左导板71、右导板74；在所述前夹板81的外侧连接有第一联锁电磁铁22、第二联锁电磁铁15，并通过导向件连接有隔离孔堵板83、接地孔堵板85；所述隔离孔堵板83、接地孔堵板85在弹簧82拉力作用下紧靠凸轮84； 

所述电气控制装置d采用三工位辅助开关，所述三工位辅助开关用辅助开关传动齿轮89、辅助开关齿轮108相互啮合传动，实现三位置切换； 

所述蜗杆31、伞齿轮A32、伞齿轮D43、蜗轮56、双向超越离合器55，上控轴滚35、下控轴滚41、伞齿轮G67、掣子组件位于所述底板3和上夹板27之间，第一解扣电磁铁17、第二解扣电磁铁23固定在所述后夹板80上，第一伞齿轮手动操作组件36、第二伞齿轮手动操作组件39位于蜗轮两侧，固定在所述底板3上； 

侧面指示链轮63、伞齿轮E64、辅助开关传动齿轮89连接在侧面指示链轮轴101上，啮合带动指示牌11转动；正面指示链轮66、伞齿轮G67连接于轴109上，伞齿轮G67与伞齿轮H68齿轮啮合，轴103上连接有伞齿轮H68、凸轮84和正面指示牌14。 

上述的开关设备用三工位电动操动机构，所述机箱组件a包括侧面指示牌11、正面指示牌18和顶面指示牌99；在所述机箱组件a两侧各有一个拉手95和呼吸通风窗12、28；在所述机箱组件a的正面 有隔离/接地独立手动操作孔，在孔上有铰链连接的活门16、21；所述机箱组件a的机箱体1和盖用搭扣9、13、24、29连接。 

上述的开关设备用三工位电动操动机构，所述蜗杆31两端各连接伞齿轮D43和伞齿轮A32，所述伞齿轮D43与第二伞齿轮手动操作组件39上的伞齿轮C42啮合，所述伞齿轮A32与第一伞齿轮手动操作组件36上的伞齿轮B33啮合；所述第一伞齿轮手动操作组件36和第二伞齿轮手动操作组件39分别安装在伞齿轮支撑架40、34上，并连接在底板3上，分别位于蜗轮56和输出轴46两侧。 

一种开关设备用的三工位电动操动机构是由机箱组件a，驱动装置b，手动联锁装置c，电气控制装置d四部分组成。驱动装置b，手动联锁装置c，电气控制装置d在机箱组件a的内部，用螺栓连接为一体，输出轴46伸到出底板3的外侧，与隔离/接地三位置开关的输入轴通过传动装置连接，实现合，分，接地的电动和手动操作，开关的位置转换。 

上述的开关设备用三工位电动操动机构中，所述掣子组件包括上掣子件一47、上掣子件二48、上掣子半轴49、上掣子半轴顶板50和下掣子半轴顶板51、下掣子半轴52、下掣子件二53、下掣子件一54，分别位于蜗轮的上方和下方，对称布置在输出轴垂直中心线两侧；上掣子件一47可绕上掣子件转轴104旋转，上面有扭簧，在上掣子件二48限位；下掣子件一54可绕下掣子件转轴105转动，上面有扭簧，在下掣子件二53限位。 

机箱组件a是由机箱体1，矩形工业联接器2，4，呼吸通风窗28，12，侧面指示牌11，正面指示牌18，顶面指示牌99，活门16，21，挂锁20，机箱盖96，拉手95，铭牌97，工程标识牌98，搭扣9，13，24，29组成，按要求固定在机箱体周围和盖的上面，机箱盖96与机箱体1用搭扣9，13，24，29连接，在侧面指示牌11，正面指示牌18，顶面指示牌99有三面指示，可根据实际需要选用；在二个 侧面各有一个拉手95，正面有2个活门16，21，在它上面有手动操作规程，在活门16，21的侧面可以加电力专用挂锁20；在二侧面有各有一个呼吸通风窗28，12。 

驱动装置b中，电机30输出轴端连接上齿轮副45与上齿轮副44啮合，通过上齿轮副44，45/蜗杆蜗轮副31，56/双向超越离合器组件55，上控轴滚35，下控轴滚41，将运动和动力传动到输出轴46，输出轴46在底板外侧伸出端头，通过联轴器或连杆机构与隔离/接地开关输入轴连接，实现合，分闸操作。在蜗杆31的两端连接有伞齿轮D43和伞齿轮A32，伞齿轮D43与第二伞齿轮手动操作组件39上42伞齿轮C啮合，操作手柄94插入接地开关手动操作轴进行合，分闸操作，顺时针合闸，逆时针分闸，伞齿轮A32与伞齿轮手动操作组件轴107连接的伞齿轮B33啮合，手动操作手柄94插入轴107，进行隔离开关合，分闸操作，顺时针转动为合闸，逆时针转动为分闸，第一伞齿轮手动操作组件36，第二伞齿轮手动操作组39分别位于蜗轮的两侧； 

蜗轮56上连接有双向超越离合器55，在55的两侧有上控轴滚35，下轴滚41，输出轴两侧对称布置的上掣子组件47，48，49，50和下掣子组件51，52，53，54，49和52为半轴，固定顶板有上掣子半轴顶板50和下掣子半轴顶板51，上掣子件47可绕上掣子件转轴104转动，下掣子件一54可绕下掣子件转轴105转动，第一解扣电磁铁17的动铁芯顶杆通电吸合撞击上掣子半轴顶板50，使上掣子半轴49转动解扣，第二解扣电磁铁23通电吸合，动铁心顶杆撞击下掣子半轴顶板51使下掣子半轴52转动解扣，在底板3上固联有安装底板限位销37，在上夹板27的内侧固联有限位销38。隔离开关合闸时，电机30和第一解扣电磁铁17同时通电，使上掣子半轴49转动解扣，在电机30驱动下，35上控轴滚转动，驱动上掣子件一47，上掣子件二48绕轴转动，驶向合闸方向运动，输出轴46至合闸位置，上 控轴滚35与限位销38接触在驱动力作用下，双向超越离合器机械离合，电机空转。同时，输出轴上端凸轮61接触行程开关59，切断控制回路电源，电机断电，合闸结束。凸轮61脱离行程开关58时，第一解扣电磁铁17断电，复位。隔离开关分闸时，电机30驱动双向超越离合器55，上控轴滚35，下控轴滚41逆时针转动，上控轴滚35与上掣子件一47接触，使其绕上掣子件转轴104转动，两者脱离后上掣子件一47自动复位，下控轴滚41转至与下掣子半轴顶板51，下掣子半轴52，下掣子件二53，下掣子件一54接触，在电机驱动力矩作用下双向超越离合器55机械离合，电机空转，同时，凸轮61与行程开关58接触，触头动作，切断控制回路电源，电机断电。 

接地开关合闸；电机30和第二电磁铁23同时通电，顶开半轴52解扣，电机30使双向超越离合器55，上控轴滚35，下控轴滚41，输出轴46逆时针旋转，下控轴滚41使下掣子件二53，下掣子件一54绕轴旋转向接地开关合闸方向运动，下控轴滚41脱离下掣子件二53，下掣子件一54后，凸轮61脱离行程开关58，第二解扣电磁铁23断电复位，下控轴滚41与限位销37接触后，在电机驱动力作用下机械离合，电机空转，同时凸轮61接触地位置行程开关57，电机断电，合闸结束。接地开关分闸时，电机30通电，驱动双向超越离合器55，下控轴滚41，上控轴滚35，输出轴46顺时针转动，下控轴滚41驱动下掣子件一54绕下掣子件转轴105转动，脱离后，下掣子件一54复位，上控轴滚35与上掣子件一47接触后在驱动力作用下机械离合，电机空转，同时凸轮61接触行程开关58，使其动作，电机断电，接地开关分闸运动结束。 

驱动装置b中，输出轴46连接的输出轴链轮62与侧面指示链轮63、正面指示链轮66通过链条60连接，形成链传动，转动轴101使齿轮89中齿轮转动，实现三工位辅助开关的位置切换，通过伞齿轮E64，伞齿轮F65使侧面指示牌11旋转，显示开关所处的位置状态； 正面指示链轮66连接轴86上，伞齿轮G67，伞齿轮H68啮合，在轴103上连接凸轮84，输出轴转动，正面指示牌18，顶面指示牌99也随之旋转，显示开关所处位置，同时凸轮84转动，推动接地孔堵板85，隔离孔堵板83移动，锁住手动操作手柄和堵住操作孔。 

手动联锁装置中，前后夹板80，81用紧固杆联为一体，固定在底版3上，前夹板80内侧固72，第一行程开关；73，第二行程开关，70，弹簧连接左导板71，75连接右导板74，78，77三角块固定在左导板71，右导板74上，在后夹板81的外侧固定有第一联锁电磁铁22，第二联锁电磁铁15，连接隔离孔堵板83，接地孔堵板85，用2个拉簧82拉紧隔离孔堵板83、接地孔堵板85与凸轮84接触。 

电气控制装置d采用三工位辅助开关，齿轮89，108相互啮合传动，实现三位置切换。第一辅助开关5为接地合，表面黄色，第二辅助开关6为接地分，表面黄和绿，第三辅助开关7为隔离分，表面红和绿，第四辅助开关8为隔离合，表面红色。 

电气控制装置d中，四个接触器，一个温湿度控制器，一个计数器和二个矩形工业联接器，与其它电器元件一起用导线连接，构成二次控制和保护回路，实现开关的程序动作和保护。 

上述的开关设备用三工位电动操动机构中，侧面指示链轮轴101上连接的辅助开关传动齿轮89与连接在辅助开关方轴上的辅助开关齿轮108相互啮合，其传动比为1∶1。 

上述的开关设备用三工位电动操动机构中，所述三工位辅助开关包括第一辅助开关5、第二辅助开关6、第三辅助开关7和第四辅助开关8，各辅助开关的动触头轴为方轴，双断口，旋转运动，各位置间夹角为90°。 

上述的开关设备用三工位电动操动机构中，在所述手动操作联锁装置c的后夹板80内侧固定第一行程开关72、第二行程开关73，连接左导板71、右导板74，并用弹簧70、75拉紧；左导板71和右导 板74上固联有三角块77、78；所述前夹板81的外侧连接有第一联锁电磁铁22、第二联锁电磁铁15，并通过导向件连接有隔离孔堵板83、接地孔堵板85；所述隔离孔堵板83、接地孔堵板85在弹簧82拉力作用下紧靠凸轮84。 

本发明与背景技术相比优点是：在合、分、接地位置机械限位，到位机械离合，定位准确，输出角度误差很小，稳定。传动系统惯性大小对输出轴位置和角度都无影响；由于有机械离合保护，也不会造成机构电机烧毁和机构，开关设备的损坏；分位置掣子机械限位，不会出现由于分位置行程开关损坏或接触不良，直接从合到接地或接地到合，中间位置不停的故障；采用三工位辅助开关，简化了传动结构；新设计的手动联锁装置，结构简单，联锁功能完备，可靠；由于蜗轮蜗杆机构的自锁，消除了反力，变形对输出角度和位置的影响；由于蜗杆蜗轮机构减速比大，手动操作轻松。 

附图说明

图1是本发明机构的总体布置示意图； 

图2是本发明是机箱内部总体布置示意图； 

图3是驱动装置b在分位置示意图； 

图4是驱动装置b在地合位置示意图； 

图5是驱动装置b在合位置示意图； 

图6是驱动和电气控制中：行程开关和位置指示在分位置示意图； 

图7是驱动和电气控制中：行程开关和位置指示在合位置示意图； 

图8是驱动和电气控制中：行程开关和位置指示在地位置示意图； 

图9是手动联锁装置c示意图； 

图10是手动联锁装置c前部示意图； 

图11是手动联锁装置c剖面示意图； 

图12是侧面指示传动示意图； 

图13是驱动和电气控制中：辅助开关位置示意图； 

图14是驱动和电气控制中：辅助开关间联结示意图； 

图15是机箱组件a的主视图； 

图16是机箱组件a，手动操作手柄示意图； 

图17是机箱组件a的后视图； 

图18是机箱组件a的右视图； 

图19是机箱组件a的左视图； 

图中：a.机箱组件；b.驱动装置；c.手动联锁装置；d.电气控制装置；1.机箱体；2，4矩形工业联接器；3.底板；5，第一辅助开关；6，第二辅助开关；7，第三辅助开关；8，第四辅助开关；9，13，24，29.搭扣；10.底板与上夹板间联接组件；11，侧面指示牌；12，28，呼吸通风窗；14，计数器；15，22，联锁电磁铁；16，21，活门；17，第一解扣电磁铁；23，第二解扣电磁铁；18，正面指示牌；19，正面指示轴；20，挂锁；25，温湿度控制器；26，控制继电器；27，上夹板；30，电机；31，蜗杆；32，伞齿轮A；33，伞齿轮B；34，伞齿轮支撑架；35，上控轴滚；36，第一伞齿轮手动操作轴组件；37，限位销；38，限位销；39，第二伞齿轮手动操作组件；40，伞齿轮支撑架；41，下控轴滚；42，伞齿轮C；43，伞齿轮D；44，45，上齿轮副；46，输出轴；47，上掣子件一；48，上掣子件二；49，上掣子半轴；50，上掣子半轴顶板；51，下掣子半轴顶板；52，下掣子半轴；53，下掣子件二；54，下掣子件一；55，双向超越离合器；56，蜗轮；57，地位置行程开关；58，分位置行程开关；59，合位置行程开关；60，链条；61，凸轮；62，输出轴链轮；63，侧面指示链轮；64，伞齿轮E；65，伞齿轮F；66，正面指示链轮；67，伞齿轮G；68，伞齿轮H；69，电加热器板；70，75，拉簧；71，左导板；74，右导板；72，73，行程开关；76，隔离开关操作孔；77，78，三角块；79，接地开关操作孔；80，后夹板；81，前夹板；82，拉簧；83，隔离孔堵板；84，凸轮；85，接地孔堵板；86，正面指示伞齿轮组件； 87，侧面指示轴支架；88，辅助开关安装板；89，齿轮；90，辅助开关安装板支柱；91，电机蜗杆机架；92，93，左右手动操作轴支撑架；94，手动操作手柄；95，拉手；96，机箱盖；97，铭牌；98，工程标识牌；99，顶面指示牌；100，侧面指示链轮组件；101，侧面指示链轮轴；102，侧面指示轴；103，轴；104，上掣子件转轴；105，下掣子件转轴；106，接地开关手动操作轴；107，隔离开关手动操作轴；108.辅助开关齿轮；109.轴。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 

本实施例中机构输出轴转向，设定手动操作面板为正视方向，输出轴在机箱下方，从上向下俯视：逆时针为合-分-接地，顺时针为接地-分-合；也可反之。 

如图1，图2，图3，图4，图5，图6，图7，图8所示： 

开关设备用的三工位电动操动机构是由机箱组件a，驱动装置b，手动联锁装置c，电气控制装置d四部分组成。驱动装置b，手动联锁装置c，电气控制装置d，在机箱组件a的内部，用螺栓连接为一体，输出轴46伸出底板3，与隔离/接地三位置开关的输入轴通过传动装置连接，实现合，分，接地的电动和手动操作，开关的位置转换。 

所述机构包括机箱组件a、驱动装置b、手动联锁装置c和电气控制装置d；所述驱动装置b、手动联锁装置c和电气控制装置d连接为一体，置于所述机箱组件a内； 

所述机箱组件a包括手动操作孔、指示窗、箱体与盖的连接件、通风窗、拉手、接插件和铭牌、标识； 

所述驱动装置b包括电机30上齿轮副45、44，蜗杆31、蜗轮56，双向超越离合器55，输出轴46；所述输出轴46上连接输出轴链 轮62，所述输出轴链轮62通过链条60与侧面指示链轮63和正面指示链轮66连接，构成链传动，将输出轴运动传动至侧面指示牌11、正面指示牌18和三工位辅助开关； 

所述手动联锁装置c由后夹板80、前夹板81用紧固杆连接而成，固定在底板3上；在所述后夹板80的内侧连接有第一行程开关72、第二行程开关73，左导板71、右导板74；在所述前夹板81的外侧连接有第一联锁电磁铁22、第二联锁电磁铁15，并通过导向件连接有隔离孔堵板83、接地孔堵板85；所述隔离孔堵板83、接地孔堵板85在弹簧82拉力作用下紧靠凸轮84； 

所述电气控制装置d采用三工位辅助开关，所述三工位辅助开关用辅助开关传动齿轮89、辅助开关齿轮108相互啮合传动，实现三位置切换； 

所述蜗杆31、伞齿轮A32、伞齿轮D43、蜗轮56、双向超越离合器55，上控轴滚35、下控轴滚1、伞齿轮G67、掣子组件位于所述底板3和上夹板27之间，第一解扣电磁铁17、第二解扣电磁铁23固定在所述后夹板80上，第一伞齿轮手动操作组件36、第二伞齿轮手动操作组件39位于蜗轮两侧，固定在所述底板3上； 

侧面指示链轮63、伞齿轮E64、辅助开关传动齿轮89连接在侧面指示链轮轴101上，啮合带动指示牌11转动；正面指示链轮66、伞齿轮G67连接于轴109上，伞齿轮G67与伞齿轮H68齿轮啮合，轴103上连接有伞齿轮H68、凸轮84和正面指示牌14。 

所述机箱组件a包括侧面指示牌11、正面指示牌18和顶面指示牌99；在所述机箱组件a两侧各有一个拉手95和呼吸通风窗12、28；在所述机箱组件a的正面有隔离/接地独立手动操作孔，在孔上有铰链连接的活门16、21；所述机箱组件a的机箱体1和盖用搭扣9、13、24、29连接。 

所述蜗杆31两端各连接伞齿轮D43和伞齿轮A32，所述伞齿轮 D43与第二伞齿轮手动操作组件39上的伞齿轮C42啮合，所述伞齿轮A32与第一伞齿轮手动操作组件36上的伞齿轮B33啮合；所述第一伞齿轮手动操作组件36和第二伞齿轮手动操作组件39分别安装在伞齿轮支撑架40、34上，并连接在底板3上，分别位于蜗轮56和输出轴46两侧。 

机箱组件a，见图15、17、18、19，是由机箱体1，矩形工业联接器2，4，呼吸通风窗28，12，侧面指示牌11，正面指示牌18，顶面指示牌99，活门16，21，挂锁20，机箱盖96，拉手95，铭牌97，工程标识牌98，搭扣9，13，24，29组成，按要求固定在机箱体和盖的位置，机箱盖96与机箱体1用搭扣9，13，24，29连接，在侧面指示牌11，正面指示牌18，顶面指示牌99有三面指示，可根据实际需要设置；在二个侧面各有一个拉手95，正面有2个活门16，21，在它上面有手动操作规程，在活门16，21的侧面可以加电力专用挂锁20；在二侧面有各有一个呼吸通风窗28，12。 

驱动装置b，见图3、4、5：电机30，蜗杆31联接在电机蜗杆支架91上，在蜗杆两端连接有伞齿轮A32，伞齿轮D43，组件用螺栓联接于底板3上。它与第一伞齿轮手动操作轴组件36，第二伞齿轮手动操作轴组件39上伞齿轮C42，伞齿轮B33组成传动副，伞齿轮C42，伞齿轮B33固联在手动操作轴上，安装在左右手动操作轴支撑架92，93上，并用螺栓连接在底板3上，蜗轮56上连接有双向超越离合器55，在双向超越离合器55上连接有输出轴46，在双向超越离合器上侧有上控轴滚35，在下侧有轴滚41，蜗轮离合器组件蜗轮56，双向超越离合器55，上控轴滚35，下控轴滚41，输出轴46，上掣子件一47，上掣子件二48，下掣子半轴52，下掣子件一54，上掣子半轴49，上掣子半轴顶板50，下掣子半轴顶板51，下掣子半轴52，下掣子件一54，安装在底板3和上夹板27之间，用紧固件组件10连接，第一解扣电磁铁17，第二解扣电磁铁23安装在后夹 板80上，在底板3内侧固联安装限位销37，在上夹板内侧固联有限位销38，在上夹板的上侧固定有行程开关57，58，59，输出轴上端连接有凸轮61，输出轴链轮62，在底板3和上夹板27间安装正面指示伞齿轮组件86，伞齿轮G67，伞齿轮H68啮合，伞齿轮H68与正面指示14轴连接。在正面指示组件轴上固联正面指示链轮66；在侧面指示组件100轴上连接侧面指示链轮63，伞齿轮E64，辅助开关传动齿轮89连接在轴101上，伞齿轮F65，侧面指示牌11连接在轴102上，都装配在侧面指示轴支架87上，伞齿轮E64，伞齿轮F65相互啮合将输出轴运动传动至侧面指示牌11和5，第一辅助开关；6，第二辅助开关；7，第三辅助开关；8，第四辅助开关，侧面指示轴支架用螺栓连接在辅助开关安装板88上，在88上还有用螺栓连接的5，第一辅助开关；6，第二辅助开关；7，第三辅助开关；8，第四辅助开关，其中5第一辅助开关是接地开关合闸，表面喷塑黄色，6第二辅助开关是接地开关分，喷塑为黄色和绿色，7第三辅助开关是隔离开关分，表面喷塑为绿色和红色，8第四辅助开关是隔离开关合闸，表面喷塑为红色。辅助开关下方都有齿轮89，相互啮合传递运动和动力，辅助开关安装板上铆有支柱90，用螺栓与底板3连接在一起，用链条60将输出轴链轮62，侧面指示链轮63，正面指示链轮66连接，构成链轮传动，连接在输出轴链轮62为主动件，将输出轴的三位置运动的转换传递至侧面指示，辅助开关，正面指示及手动操作孔的位置识别。 

手动联锁装置c：如图9，图10，图11，采用夹板式结构，后夹板80和前夹板81用双头螺栓连接为一体，并用螺钉连接在底板3上，在后夹板80的内侧连接有第一行程开关72，第二行程开关73，左导板71，右导板74，弹簧70，75，在左右导板上连接有三角块77、78，79是接地开关手动操作孔，76是隔离开关手动操作孔，在前夹板81 的外侧连接有第一联锁电磁铁22，第二联锁电磁铁15，如图10所示，接地孔堵板85，隔离孔堵板83用导向件连接于前夹板81的外侧，可以左右滑动，接地孔堵板85和隔离孔堵板83之间连接有二根复位拉簧，中间夹着凸轮84，正面指示轴103上连接有凸轮84，正面指示球14，伞齿轮H68，它们安装在前后夹板80和81上，中间夹个限位套。 

电气控制装置d：如图2，图6，图7，图8，图13所示，驱动电机采用交直流两用串激电机，控制接触器四个26，温湿度控制继电器25，计数器14连接在底板3上，57为接地控制行程开关，58为分位置控制行程开关，59为合位置控制行程开关固定在上夹板27的上侧，5第一辅助开关是接地闭合，6第二辅助开关是地分闭合，7第三辅助开关是隔离分闭合，8第四辅助开关是合位置闭合，在27夹板的上侧还固定有电加热器板69，第一解扣电磁铁17，第二解扣电磁铁23固定在后夹板80上，手电联锁行程开关固定在后夹板80的内侧，在前夹板81的外侧固定有第二联锁电磁铁15，第二联锁电磁铁22。 

上述的开关设备用三工位电动操动机构中，所述掣子组件包括上掣子件一47、上掣子件二48、上掣子半轴49、上掣子半轴顶板50和下掣子半轴顶板51、下掣子半轴52、下掣子件二53、下掣子件一54，分别位于蜗轮的上方和下方，对称布置在输出轴垂直中心线两侧；上掣子件一47可绕上掣子件转轴104旋转，上面有扭簧，在上掣子件二48限位；下掣子件一54可绕下掣子件转轴105转动，上面有扭簧，在下掣子件二53限位。 

上述的开关设备用三工位电动操动机构中，侧面指示链轮轴101上连接的辅助开关传动齿轮89与连接在辅助开关方轴上的辅助开关齿轮108相互啮合，其传动比为1∶1。 

上述的开关设备用三工位电动操动机构中，所述三工位辅助开关 包括第一辅助开关5、第二辅助开关6、第三辅助开关7和第四辅助开关8，各辅助开关的动触头轴为方轴，双断口，旋转运动，各位置间夹角为90°。 

上述的开关设备用三工位电动操动机构中，在所述手动操作联锁装置c的后夹板80内侧固定第一行程开关72、第二行程开关73，连接左导板71、右导板74，并用弹簧70、75拉紧；左导板71和右导板74上固联有三角块77、78；所述前夹板81的外侧连接有第一联锁电磁铁22、第二联锁电磁铁15，并通过导向件连接有隔离孔堵板83、接地孔堵板85；所述隔离孔堵板83、接地孔堵板85在弹簧82拉力作用下紧靠凸轮84。 

所有电器元件按二次控制原理和安装图的要求连接在一起，实现三工位电动操动机构的程序动作和保护，检测的要求。 

三工位电动操动机构的动作原理： 

如图3机构处于分闸位置，顺时针为合闸，逆时针为接地。 

1)，隔离开关合，分闸操作： 

合闸操作：如图3，图5示，电机30和第一解扣电磁铁17通电，电磁铁动铁芯运动，动铁芯顶杆撞击上掣子半轴顶板50做旋转运动，将半轴49打开，电机输出轴旋转通过上齿轮副44，45/蜗杆31，蜗轮56/双向超越离合器55/带动上控轴滚35，上控轴滚35给上掣子件一47，上掣子件二48施力，使其绕固定轴旋转，同时驱动输出轴46顺时针做旋转运动，输出运动和动力，当上控轴滚35脱离与上掣子件一47，上掣子件二48，电磁铁断电，上掣子件一47，上掣子件二48，上掣子半轴49，上掣子半轴顶板50，第一解扣电磁铁17在复位弹簧的作用下，恢复至原始状态。输出轴继续顺时针运动，当到合闸位置时，上控轴滚35与限位销38机械接触，在电机驱动力作用下，双向超越离合器内外圈分离，起到限位和保护作用，同时，见图6、7，凸轮61作用合闸位置控制行程开关59，控制回路断电， 电机停止，隔离开关合闸运动结束。在电动合闸时，输出轴顺时针转动，输出轴链轮62，通过链条60连接侧面指示链轮63，正面指示链轮66传动，通过伞齿轮E64，伞齿轮F65啮合，带动侧面指示牌11轴转动，侧面指示转动直至合的位置停止，显示隔离开关处于合闸状态，侧面指示链轮63，轴101转动，带动下面一组齿轮89旋转运动，辅助开关切换至隔离开关合闸位置后，停止运动。正面指示链轮66旋转，通过伞齿轮G67，伞齿轮H68，使轴103，凸轮84转动，正面指示牌18从分位置转向合位置停止，同时，凸轮84推动接地孔堵板85和隔离孔堵板83，将接地操作孔堵住。 

分闸操作：电机通电，通过上齿轮副45，44/蜗杆31，蜗轮56/上控轴滚35，下控轴滚41，双向超越离合器55，驱动输出轴46转动，输出运动和动力，如图5所示，输出轴逆时针转动，当上控轴滚35与上掣子件一47机械接触，在驱动力的作用下，上控轴滚35件推动上掣子件一47件绕上掣子件转轴104转动，上控轴滚35与上掣子件一47脱离时，上掣子件一47在复位弹簧作下复位，输出轴逆时针旋转，下控轴滚41与下掣子半轴顶板54，下掣子件二53，下掣子件半轴52机械接触，在驱动力作用下，双向超越离合器内外圈机械分离，外圈空转，同时，输出轴带动凸轮61转动，至分位置与行程开关58接触，行程开关动作，控制回路和电机断电，隔离开关分闸运动结束。同时，输出轴逆时针运动时，通过传动装置带动辅助开关触头运动，触头从合位置切换至隔离开关分闸位置，侧面指示也从合状态指示转向分状态指示。正面指示，顶面指示通过传动装置从合状态指示转换为分，凸轮84转动，在弹簧82的作用下，接地孔堵板85向右运动，隔离孔堵板83向左运动，隔离，接地手动操作孔打开。 

2)接地开关合，分闸操作： 

接地合闸操作：输出轴逆时针转动。如图3，图4所示。电机和 第二解扣电磁铁23同时通电，电磁铁顶杆撞击下掣子半轴顶板51，使下掣子半轴顶板51打开，解扣。电机通过传动装置驱动使下控轴滚施力与下掣子件二53，下掣子件一54，绕轴转动，同时驱动输出轴46逆时针转动，驶向接地开关合闸位置。到接地开关合闸位置，下控轴滚41与限位销37机械接触，在电机驱动力矩作用下，双向超越离合器55内外圈机械分离，电机空转，同时，输出轴上固联的凸轮61也逆时针转动，到接地开关合闸位置时与行程开关57接触，行程开关57动作，切断控制回路和电机回路电源，接地开关合闸运动结束。输出轴46逆时针运动的同时，通过传动装置，顶面指示，正面指示，侧面指示由分状态指示转换为地状态指示，5，第一辅助开关；6，第二辅助开关；7，第三辅助开关；8，第四辅助开关动触头转动，从分位置切换至接地开关合闸位置，轴103上连接的凸轮84逆时针转动，将隔离开关手动操作孔堵住。 

接地开关分闸操作：如图4，图8所示。电机通电，通过传动装置使下控轴滚41，输出轴46顺时针转动，由接地开关合闸位置驶向分闸位置。当下控轴滚41与下掣子件一54接触，在驱动力作用下，下掣子件一54件绕105下掣子件转轴转动，二个脱离接触后，在复位弹簧作用下，件下掣子件一54复位至原始位置。输出轴46转动的同时，上控轴滚35顺时针转动，与上掣子件一47，上掣子件二48，上掣子半轴49机械接触后，在驱动力作用下，双向超越离合器55内外圈机械分离，电机空转，输出轴固联的凸轮61也顺时针转动，在分位置时，与行程开关58接触，行程开关58动作，将控制回路和电机电源切断，接地开关从合闸到分闸位置运动结束。输出轴在转动的同时，通过传动装置，驱动顶面指示牌，侧面指示牌，正面指示牌，显示的位置状态从地转换为分，辅助开关动触头位置也从接地开关合闸位置切换成分闸位置。正面指示轴固联的凸轮84顺时针转动，将隔离开关手动操作孔打开。 

隔离/接地开关手动合，分闸操作： 

隔离开关合，分闸手动操作：如图3、9所示，开关在分闸位置，隔离，接地手动操作孔都张开，手动操作手柄94都可以插入。此时，如要隔离开关手动合闸操作，打开活门16，操作手柄内六方与第一伞齿轮手动操作组件36接合对扣，用力推到底，此时右导板74向左移动，第二行程开关73触头切换，将电机控制回路和电机电源切断，顺时针为隔离开关合闸，逆时针为隔离开关分闸。现开关处于分闸位置，顺时针转动操作手柄，观察指示至合闸位置时，双向超越离合器内外圈机械分离，手柄转动很轻松，在合的过程堵板将操作手柄锁住，拔不出来，只有到位置后才可以拔出。接地开关孔由堵板堵住，操作手柄插不进去，只有到分闸位置，才可以；隔离开关分闸也一样，合闸位置，在隔离开关操作孔插入手动操作手柄，逆时针转动，到分闸位置后，手动操作很轻松，此时，拔出操作手柄，盖上活门，旋紧蝶形螺母，挂上挂锁，锁紧即可。 

接地开关合、分闸手动操作：如图3、9所示、用对号钥匙打开挂锁20，并卸下，松开蝶形螺母，打开活门21(打开活门前必须认真阅读操作程序，并按程序按顺序操作)，手动操作手柄94插入孔79内，伞齿轮手动操作组件39与94内六方对扣，用力推到底至台阶处，此时，左导板71向右运动，推动第一行程开关72触点动作，将控制回路和电机回路电源切断，此时开关是分闸位置，顺时针转动操作手柄，接地开关向合闸方向运动，合闸到位后，双向离合器机械分离，手动操作很轻松。向接地合的过程中，隔离孔堵板83在凸轮84驱动下，将隔离开关手动操作孔76堵住，同时，凸轮84驱动接地孔堵板85将手动操作手柄锁住，只有合闸到位才可拔出。接地开关分闸时，操作手柄94逆时针转动，到分闸位置，双向离合器内外圈机械分离，手动操作很轻松。操作完毕后，拔出手动操作手柄94，闭合活门21，旋紧蝶形螺母，挂上挂锁20并锁紧。 

在电站检修需要闭锁本机构时，隔离开关和接地开关手动操作孔76，79内插入闭锁杆106，并加挂锁20，与插入操作手柄94程序相似，插入时第二联锁电磁铁15，第一联锁电磁铁22带电，动静铁心吸合，手动操作孔敞开，插入闭锁杆106时第一行程开关72或第二行程开关73动作将机构控制回路和电机电源切断，同时将第一联锁电磁铁22，第二联锁电磁铁15回路切断，实现闭锁。机构闭锁后，可防止他人在不知情时操作本机构，造成人员和设备的损害。 

如图2，在前夹板81的外侧固定有第一联锁电磁铁22，第二联锁电磁铁15，在联锁条件不满足时，电磁铁处于无电状态，动铁心在复位弹簧作用下，横在隔离和接地开关操作孔前面，手动操作手柄不能插入，在联锁条件成立时，联锁电磁铁带电，动静铁心吸合，将隔离和接地操作孔让开。机构的控制回路及联锁电磁铁回路都要经过一个“外部联锁回路”再接至电源，外部联锁回路由电站中与本机构操作的开关相关的所有开关设备的辅助开关触头串联组成，只有相关的所有开关设备所处的位置或状态都允许本开关动作，外部联锁回路才能接通本机构控制回路及电磁铁回路才能接通电源，电磁铁才可通电，动铁芯吸合，操作手柄才可插入进行手动操作。通过上述方式，实现了机构的手动操作与电动操作之间，本机构手动操作(以及电动操作)与相关开关设备状态之间的电气联锁，防止了误操作。 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 

Claims (9)

1.一种开关设备用三工位电动操动机构，其特征在于，所述机构包括机箱组件(a)、驱动装置(b)、手动联锁装置(c)和电气控制装置(d)；所述驱动装置(b)、手动联锁装置(c)和电气控制装置(d)连接为一体，置于所述机箱组件(a)内；

所述机箱组件(a)包括手动操作孔、指示窗、箱体与盖的连接件、通风窗、拉手、接插件和铭牌、标识；

所述驱动装置(b)包括电机(30)上齿轮副(45)、(44)，蜗杆(31)、蜗轮(56)，双向超越离合器(55)，输出轴(46)；所述输出轴(46)上连接输出轴链轮(62)，所述输出轴链轮(62)通过链条(60)与侧面指示链轮(63)和正面指示链轮(66)连接，构成链传动，将输出轴运动传动至侧面指示牌(11)、正面指示牌(18)和三工位辅助开关；

所述手动联锁装置(c)由后夹板(80)、前夹板(81)用紧固杆连接而成，固定在底板(3)上；在所述后夹板(80)的内侧连接有第一行程开关(72)、第二行程开关(73)，左导板(71)、右导板(74)；在所述前夹板(81)的外侧连接有第一联锁电磁铁(22)、第二联锁电磁铁(15)，并通过导向件连接有隔离孔堵板(83)、接地孔堵板(85)；所述隔离孔堵板(83)、接地孔堵板(85)在弹簧(82)拉力作用下紧靠凸轮(84)；

所述电气控制装置(d)采用三工位辅助开关，所述三工位辅助开关用辅助开关传动齿轮(89)、辅助开关齿轮(108)相互啮合传动，实现三位置切换；

所述蜗杆(31)、伞齿轮A(32)、伞齿轮D(43)、蜗轮(56)、双向超越离合器(55)，上控轴滚(35)、下控轴滚(41)、伞齿轮G(67)、掣子组件位于所述底板(3)和上夹板(27)之间，第一解扣电磁铁(17)、第二解扣电磁铁(23)固定在所述后夹板(80)上，第一伞齿轮手动操作组件(36)、第二伞齿轮手动操作组件(39)位于蜗轮两侧，固定在所述底板(3)上；

侧面指示链轮(63)、伞齿轮E(64)、辅助开关传动齿轮(89)连接在侧面指示链轮轴(101)上，啮合带动指示牌(11)转动；正面指示链轮(66)、伞齿轮G(67)连接于轴(109)上，伞齿轮G(67)与伞齿轮H(68)齿轮啮合，轴(103)上连接有伞齿轮H(68)、凸轮(84)和正面指示牌(14)。

2.根据权利要求1所述开关设备用三工位电动操动机构，其特征在于，所述机箱组件(a)包括侧面指示牌(11)、正面指示牌(18)和顶面指示牌(99)；在所述机箱组件(a)两侧各有一个拉手(95)和呼吸通风窗(12)、(28)；在所述机箱组件(a)的正面有隔离/接地独立手动操作孔，在孔上有铰链连接的活门(16)、(21)；所述机箱组件(a)的机箱体(1)和盖用搭扣(9)、(13)、(24)、(29)连接。

3.根据权利要求1所述开关设备用三工位电动操动机构，其特征在于，所述蜗杆(31)两端各连接伞齿轮D(43)和伞齿轮A(32)，所述伞齿轮D(43)与第二伞齿轮手动操作组件(39)上的伞齿轮C(42)啮合，所述伞齿轮A(32)与第一伞齿轮手动操作组件(36)上的伞齿轮B(33)啮合；所述第一伞齿轮手动操作组件(36)和第二伞齿轮手动操作组件(39)分别安装在伞齿轮支撑架(40)、(34)上，并连接在底板(3)上，分别位于蜗轮(56)和输出轴(46)两侧。

4.根据权利要求1所述开关设备用三工位电动操动机构，其特征在于，所述蜗轮(56)内连接有双向超越离合器(55)，在上下两侧分别有上控轴滚(35)和下控轴滚(41)；在底板(3)和上夹板(27)内侧固定连接有限位销(37)和(38)。

5.根据权利要求1所述开关设备用三工位电动操动机构，其特征在于，所述掣子组件包括上掣子件一(47)、上掣子件二(48)、上掣子半轴(49)、上掣子半轴顶板(50)和下掣子半轴顶板(51)、下掣子半轴(52)、下掣子件二(53)、下掣子件一(54)，分别位于蜗轮的上方和下方，对称布置在输出轴垂直中心线两侧；上掣子件一(47)可绕上掣子件转轴(104)旋转，上面有扭簧，在上掣子件二(48)限位；下掣子件一(54)可绕下掣子件转轴(105)转动，上面有扭簧，在下掣子件二(53)限位。

6.根据权利要求1所述开关设备用三工位电动操动机构，其特征在于，伞齿轮E(64)与伞齿轮F(65)啮合，伞齿轮F(65)连接于侧面指示轴(102)上。

7.根据权利要求1所述开关设备用三工位电动操动机构，其特征在于，侧面指示链轮轴(101)上连接的辅助开关传动齿轮(89)与连接在辅助开关方轴上的辅助开关齿轮(108)相互啮合，其传动比为1∶1。

8.根据权利要求1所述开关设备用三工位电动操动机构，其特征在于，所述三工位辅助开关包括第一辅助开关(5)、第二辅助开关(6)、第三辅助开关(7)和第四辅助开关(8)，各辅助开关的动触头轴为方轴，双断口，旋转运动，各位置间夹角为90°。

9.根据权利要求1所述开关设备用三工位电动操动机构，其特征在于，在所述手动操作联锁装置(c)的后夹板(80)内侧固定第一行程开关(72)、第二行程开关(73)，连接左导板(71)、右导板(74)，并用弹簧(70)、(75)拉紧；左导板(71)和右导板(74)上固联有三角块(77)、(78)；所述前夹板(81)的外侧连接有第一联锁电磁铁(22)、第二联锁电磁铁(15)，并通过导向件连接有隔离孔堵板(83)、接地孔堵板(85)；所述隔离孔堵板(83)、接地孔堵板(85)在弹簧(82)拉力作用下紧靠凸轮(84)。

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