CN209729810U - 永磁断路器用手动操作装置及永磁断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种永磁断路器用手动操作装置，其包括：可旋转地支承在传动连杆上的传动辊；横向于所述传动连杆布置的传动轴，所述传动轴上设置有与所述传动辊配合的凸轮；固定连接至所述传动轴的一端的储能拐臂；储能弹簧，其中，在所述传动轴旋转时，带动所述储能拐臂旋转以使所述储能弹簧储能，当所述储能弹簧经过死点后自动释放能量并借助于所述储能拐臂带动所述凸轮旋转，从而经由传动辊带动所述传动连杆往复运动以完成合闸或分闸操作。由此，本实用新型使得真空断路器能够在线路带电运行时进行手动快速合闸操作。进一步，本实用新型还涉及一种永磁断路器。

Description

永磁断路器用手动操作装置及永磁断路器

技术领域

本实用新型涉及真空断路器技术领域，具体涉及一种永磁断路器用手动操作装置。此外，还涉及包含该手动操作装置的永磁断路器。

背景技术

自从真空断路器大量应用以来，其操动机构就成为不可或缺的关键部件，并随真空断路器的发展而不断更新。本世纪初，利用磁性原理设计出来的永磁机构得到推广，由于其机械零件大幅减少，可靠性显著提高等诸多优良特性，备受终端用户及电器制造企业的青睐。

但在目前，无论国内还是国外，缺少手动操作功能的真空断路器的仍然存在以下缺陷：首先，如果遇到真空断路器的永磁机构断电、此时需要分闸或者合闸并要求以快速的方式实现时，就无法实现可靠操作，从而造成停电故障。其次，实践中发现，很多地域的断路器用户仍然习惯传统的惯性思维方式(例如在东南亚、南美洲以及非洲地区)，即希望永磁驱动的开关依然要与弹簧操作驱动的开关一样----具备手动分合闸功能。因此，完善永磁真空断路器功能的缺失，特别是解决手动快速分合闸问题，即成为当下永磁真空断路器研发方向的一项现实需求。

因此，行业内仍存在提供一种结构简单、可靠性好、关合速度快的可手动操作的永磁断路器的需求。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种能至少部分地解决上述现有技术的种种不足的永磁断路器用手动操作装置。

根据本实用新型的一个方面，提供了永磁断路器用手动操作装置，其中所述永磁断路器包括：能往复运动的传动连杆；永磁机构，其输出端固定地连接至传动连杆的第一端；促动拐臂，所述促动拐臂的第一端固定连接至所述传动连杆的第二端，所述促动拐臂的第二端固定连接至所述断路器的开关以响应于所述传动连杆的往复运动来实现分闸和合闸操作，其中，所述手动操作装置包括：可旋转地支承在传动连杆上的传动辊；横向于所述传动连杆布置的传动轴，所述传动轴上设置有与所述传动辊配合的凸轮，以借助所述凸轮的转动带动传动辊往复运动；固定连接至所述传动轴的一端的储能拐臂；储能弹簧，该储能弹簧的第一端连接至所述储能拐臂，其第二端连接至安装座，其中，在所述传动轴旋转时，带动所述储能拐臂旋转以使所述储能弹簧储能，当所述储能弹簧经过死点后自动释放能量并借助于所述储能拐臂带动所述凸轮旋转，从而经由传动辊带动所述传动连杆往复运动以完成合闸或分闸操作。

与现有的永磁断路器相比，通过加装了根据本实用新型的手动操作装置后，使得常规永磁机构操动的真空断路器实现了手动快速合闸，功能得以完善，满足了用户选择要求。同时由于这一功能的实现，真空断路器能够在线路带电运行时进行手动合闸操作，能够关合断路器所能承受的极限短路电流，填补了这一设计领域中的一项空白，非常适合应用于检修不便的柱上类开关。本实用新型不改变原有箱体尺寸、不增加能耗、操作方便灵活、结构简单可靠、该手动操作装置与已有的永磁机构配合默契互不干扰，是一款实用性较强的创新设计。

在一个优选实施方式中，还包括设置在所述传动轴的至少一端处的单向轴承。由此，可以以更加符合操作人员的操作习惯的方式来作动该断路器，从而增加了该手动操作装置的用户友好性。

在一个优选实施方式中，还包括固定连接至所述传动轴的另一端的手动输入机构，其中所述手动输入机构包括：固定连接至所述传动轴的另一端的第一齿轮；平行于所述传动轴设置的输入轴，其中所述输入轴上设置有与所述第一齿轮啮合连接的第二齿轮；固定连接至所述输入轴的一端的手柄。由此，可以简单可靠、成本低廉的方式实现对断路器的合闸和分闸操作。

在一个优选实施方式中，所述储能拐臂包括：固定连接至所述传动轴的一端的储能拐臂主体，其中所述储能拐臂主体上设置有供所述传动轴穿设的连接孔；凸伸臂，该凸伸臂自所述储能拐臂主体朝外侧凸伸出，其中所述凸伸臂上设置有供所述储能弹簧可枢转地绕设的多个台阶部。由此，可以简单可靠、成本低廉的方式实现对断路器的合闸和分闸操作。

在一个优选实施方式中，所述促动拐臂大致呈肘状，以将所述传动连杆的水平方向上的往复运动转变成竖直方向上的往复运动。由此，可以简单可靠、成本低廉的方式实现对断路器的合闸和分闸操作。

在一个优选实施方式中，所述凸轮包括在储能弹簧的储能期间与所述传动辊接触的基圆段和在储能弹簧的释能期间与所述传动辊接触的升程段，其中所述基圆段与所述升程段在所述凸轮的整个圆周上大致相等地分布。由此，以结构简单可靠、成本低廉的方式实现了手动操作装置对传动连杆的驱动。

根据本实用新型的另一方面，还涉及一种永磁电路器，其中包括永磁能往复运动的传动连杆；促动拐臂，所述促动拐臂的第一端固定连接至所述传动连杆的一端，所述促动拐臂的第二端固定连接至所述断路器的开关以响应于所述传动连杆的往复运动来实现分闸和合闸操作，其中，还包括可操作地连接至所述传动连杆的手动操作装置，其中所述手动操作装置为根据本实用新型的手动操作装置。

附图说明

以下参照附图对本实用新型实施例作进一步说明，其中：

图1是带有根据本实用新型的永磁断路器用手动操作装置的断路器的俯视图；

图2是带有根据本实用新型的永磁断路器用手动操作装置的断路器的正视图；

图3是根据本实用新型的永磁断路器用手动操作装置的凸轮的正视图；

图4是根据本实用新型的永磁断路器用手动操作装置的储能拐臂的不同视角的视图。

附图标记列表

1.永磁机构 11.外壳 12.动铁芯 13.输出端 2.传动连杆

21.第一端 22.第二端 3.促动拐臂 31.第一端 32.第二端

41.传动轴 42.单向轴承 43.凸轮 431.基圆段 432.升程段

44.传动辊 45.储能拐臂 46.储能弹簧 461.第一端 462.第二端

47.从动齿轮 48.主动齿轮 49.手柄轴 451.储能拐臂主体

452.连接孔 453.凸伸臂 454.台阶部 5.安装座

具体实施方式

现参考附图，详细说明本实用新型所公开的永磁断路器用手动操作装置的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本实用新型的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本实用新型的公开内容。附图中的部分构件可在不影响技术效果的前提下根据实际需求进行位置调整。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。

在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“前”、“后”、“内”、“外”、“上方”、“下方”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。

本实用新型中所使用的术语“第一”、“第二”及其类似术语，在本实用新型中并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个部件与其它部件进行区分。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本实用新型进一步详细说明。

图1-2分别是带有根据本实用新型较佳实施例的永磁断路器用手动操作装置的正视示意图和俯视示意图。本领域技术人员知晓，根据本实用性的手动操作装置可以作为一种辅助装置应用于目前已有的永磁断路器，例如但不限于可以为已有的户外三相立柱式真空断路器或者为户外真空自动重合器，上述产品例如可以商品名为NOVAi商购自伊顿公司，其中该真空断路器例如可以安装在箱体内且自身带有用于执行合闸和分闸操作的开关。由于上述断路器本身的结构是已知的且并不是本实用新型意图保护的重点，因此在图1中并未示出永磁断路器的主体。

如图1所示，为了实现正常的分闸和合闸操作，该永磁断路器包括有能往复运动的传动连杆2，在图1中，该传动连杆是大致成水平布置的一对平行杆，其中该传动连杆2包括在图1中靠左设置的、与在下文中详细描述的永磁机构1相连接的第一端21和在图中1靠右设置的、与在下文中详细描述的促动拐臂3相连接的第二端22。如下文所述的，该传动连杆2在图1中向左侧的运动将例如导致促动拐臂的竖直方向上的向下动作，而其在图1中向右侧的运动将例如导致促动拐臂的竖直方向上的向上动作。借此，传动连杆2的往复运动能够实现断路器的合闸和分闸动作。

在图1中的左侧示出了永磁机构1，其中该永磁机构1包括设置有静铁芯的外壳11和能够在外壳11中往复运动的动铁芯12，其中该动铁芯12的输出端13自外壳突伸出并固定地连接至传动连杆的第一端21。在本实施例中，该永磁机构1的静铁芯和动铁芯12是通过设置在外壳11中的低磁阻通道所产生的强大的磁场，通过控制流过铁芯的电流所产生的磁力，使动铁芯12沿水平方向作往复运动，由于动铁芯12经由输出端13连接至传动连杆2，从而完成断路器的分闸和合闸操作。这种简单直接的传动方式使得永磁结构的分闸和合闸动作速度都非常快且稳定，这种优化的设计及较少的机械传动部件使得运动效率非常高，机械磨损也处于可以接受的范围内，并且不容易发生机械故障。

在图1中右侧示出了促动拐臂3，其中如图2所示，该促动拐臂3大致呈肘状或者L形，其中该促动拐臂的第一端31固定连接至传动连杆的第二端22，同时促动拐臂3的第二端32固定连接至断路器的开关(在图1-2中未示出)以将传动连杆2的水平方向上的往复运动转变成其第二端32在竖直方向上的往复运动，这从而实现了响应于传动连杆的往复运动来实现对断路器的分闸和合闸操作。

在使用永磁机构操作的情况下，由永磁机构1执行电动分闸和电动合闸操作指令，其中永磁机构1依靠例如直流电源提供能量驱动传动连杆2往复运动，进而该传动连杆22的往复运动经由促动拐臂3转化为竖直方向上的往复运动从而完成驱动断路器合闸和分闸的运动过程。

为了允许手动地合闸和分闸该断路器，如图1-2所示，还设置有手动操作装置，其中该手动操作装置包括可旋转地支承在传动连杆2上的传动辊44，其中该传动辊44例如可以如图所示地设置在传动连杆2的一对平行传动杆之间，但可选地，也可以设置在该传动杆的外侧；横向于该传动连杆2布置的传动轴41，在该传动轴上设置有与该传动辊44配合的凸轮43，以借助该凸轮43的转动带动传动辊44往复运动。

在图3中示出了该凸轮43的大致构造，其中该凸轮带有供传动轴41穿设的通孔从而使该传动轴41以过盈配合的方式连接至凸轮43以带动凸轮同步转动，该凸轮43包括一基圆段431，其中如下文所描述的那样，其在储能弹簧的储能期间与传动辊44接触，由于该基圆段的外径保持不变，因此在凸轮43的旋转期间，该凸轮43只是会与传动辊44保持接触，而不会驱动该传动辊44在水平方向上运动，换言之，在储能弹簧的储能期间，传动轴41的转动并不会造成传动连杆2的动作；同时，该凸轮43还包括一升程段，其中该升程段将在储能弹簧的释能期间与所述传动辊接触，该升程段的外径大于基圆且可以是渐变的，这使得随着凸轮43的旋转运动将迫使传动辊44及与其固定连接的传动连杆2在水平方向上运动，从而实现传动连杆2的动作。作为在图3中所示出的优选方式，其中该基圆段431与升程段432在凸轮43的整个圆周上大致相等地分布。但本领域技术人员能够理解，关于凸轮43的型线设计并不限于图3中示出的方式，其可以根据所期望的运动传递关系进行合理设计。

如图1-2所示，手动操作装置还包括固定连接至该传动轴41的一端的储能拐臂45，在图4中以不同视角详细地示出了该储能拐臂45的结构，其中该储能拐臂45包括固定连接至传动轴41的一端的储能拐臂主体451，其中该储能拐臂主体451上设置有供传动轴41穿设的连接孔452，其中该连接孔452的内径可以设计为与传动轴41的外径形成过盈配合，从而使得传动轴41能够带动储能拐臂45同步旋转，当然能够想到的是，也可以使储能拐臂45利用粘接、焊接或者经由紧固件连接等方式固定连接至该传动轴41。凸伸臂453，该凸伸臂453自该储能拐臂主体451朝外侧凸伸出，其中如下文所述，该凸伸臂453上设置有供储能弹簧可枢转地绕设的多个台阶部454，其中该台阶部可以就设计为以单向止挡地方式安放储能弹簧的一端。

如图1-2所示，该手动操作装置还包括储能弹簧46，其中该储能弹簧的第一端461例如经由上文所描述的台阶部454连接至该储能拐臂45，或者也可以借助于一可旋转的连接板连接至该储能拐臂45以允许随着储能弹簧46随着储能拐臂45的旋转被拉伸或者压缩；同时该储能弹簧的第二端462固定连接至安装座5，其中该安装座5可以是断路器的箱体的一部分，或者是独立于断路器的部分，只要能够确保储能弹簧46的第二端462是固定不动的即可。该储能弹簧46和储能拐臂45两者的装配关系被设计为可以经由储能拐臂45的转动以如下方式来拉伸或者压缩该储能弹簧46：在储能拐臂45的转动一周的过程中，在初始阶段该储能拐臂45会拉伸或者压缩该储能弹簧46直至储能拐臂45转动至死点，当该储能弹簧46经过该死点后会自动释放能量并借助于储能拐臂45带动凸轮43旋转(此时无需外部输入转矩)，从而经由传动辊44带动传动连杆2往复运动以完成合闸或分闸操作。这种储能弹簧在死点前蓄能、经过死点释能方式是已知的，本领域技术人员可以根据需要进行合理设计，在此并不赘述。

为了更好符合操作人员的操作习惯，优选地使储能拐臂45只能在单方向上转动，这例如可以经由设置在该传动轴41的至少一端处的单向轴承42来实现，借由该单向轴承可以实现允许在例如图2中的逆时针方向的旋转，而锁死传动轴41在顺时针方向上的转动。当然，本领域技术人员容易想到，也可以利用棘轮和棘爪机构来实现传动轴41的单向转动和旋转位置的保持。

进一步优选地，为了便于操作人员手动输入转矩以驱动传动轴41转动，还设置有固定连接至传动轴41的另一端的手动输入机构，其中该手动输入机构可以例如是手柄。但作为更优的示例，该手动输入机构优选地包括：固定连接至传动轴41的一端的第一齿轮47；平行于该传动轴设置的输入轴49，其中该输入轴49上设置有与第一齿轮47啮合连接的第二齿轮48；以及固定连接至该输入轴49的一端的手柄。其中该第一齿轮47优选为基圆较小、齿数较小的小齿轮，而第二齿轮48为基圆较大、齿数较大的大齿轮，由此允许操作者可以省力的方式快速转动手柄来驱动该传动轴41转动。

下面结合图1-2来说明根据上述的手动操作装置来实现断路器的合闸和分闸操作的过程。

在例如断路器的永磁机构意外断电，但需要快速地实现分闸或者合闸时，可以使用该手动操作装置来进行断路器的分闸和合闸操作。此时，由操作者经由手柄单向地快速转动该输入轴49以经由第二齿轮48和第一齿轮47带动该传动轴41转动。由此，经由储能拐臂45的转动来拉伸或者压缩该储能弹簧46来蓄能。作为一种示例，该储能弹簧46可以被逐步拉长直至运动到其死点位置。随着储能拐臂45旋转经过该死点，使得储能弹簧46所积蓄的能量即刻释放并带动储能拐臂45高速旋转，从而在随传动轴41一起转动的凸轮43的驱动下通过迫压传动辊44来带动传动连杆往复运动，转而经由与传动连杆2连接的促动拐臂3来完成了断路器的合闸或者分闸过程。在此，手动操作装置的合闸速度例如能达到0.6±0.2米/秒，从而可以额满足其开断短路电流20kA的要求。由此可见，在不对现有的永磁断路器做大的结构改变的情况下，通过安装根据本实用新型中的手动操作装置即可方便地对断路器进行手动操作，从而解决了解决手动快速分合闸的问题。

不难发现，本实用新型中的手动操作装置的设计思路力求简单，目标明确：其手动操作装置小型可靠、结构模块化，减少了许多繁琐环节和部件，譬如转动手柄就可实现手动快速合闸；在不改变原有箱体尺寸的前提下，利用剩余空间即能方便地安装到位，同时又不妨碍开关的装配及调试；该手动操作装置与已有的永磁机构即各自独立又相互依存，操作时互不干涉。增设有根据本实用新型的手动操作装置的断路器完全满足真空断路器各项电气及机械参数的技术要求，达到了预期目的。

虽然本实用新型已经通过优选实施例进行了描述，然而本实用新型并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本实用新型范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。

Claims (9)

1.一种永磁断路器用手动操作装置，其中所述永磁断路器包括：能往复运动的传动连杆；永磁机构，其输出端固定连接至该传动连杆的第一端；促动拐臂，所述促动拐臂的第一端固定连接至所述传动连杆的第二端，所述促动拐臂的第二端固定连接至所述断路器的开关以响应于所述传动连杆的往复运动来实现分闸和合闸操作，其特征在于，所述手动操作装置包括：

可旋转地支承在传动连杆上的传动辊；

横向于所述传动连杆布置的传动轴，所述传动轴上设置有与所述传动辊配合的凸轮，以借助所述凸轮的转动带动传动辊往复运动；

固定连接至所述传动轴的一端的储能拐臂；

储能弹簧，该储能弹簧的第一端连接至所述储能拐臂，其第二端连接至安装座，其中，在所述传动轴旋转时，带动所述储能拐臂旋转以使所述储能弹簧储能，当所述储能弹簧经过死点后自动释放能量并借助于所述储能拐臂带动所述凸轮旋转，从而经由传动辊带动所述传动连杆往复运动以完成合闸或分闸操作。

2.如权利要求1所述的手动操作装置，其特征在于，还包括设置在所述传动轴的至少一端处的单向轴承。

3.如权利要求1所述的手动操作装置，其特征在于，还包括固定连接至所述传动轴的另一端的手动输入机构，其中所述手动输入机构包括：固定连接至所述传动轴的另一端的第一齿轮；

平行于所述传动轴设置的输入轴，其中所述输入轴上设置有与所述第一齿轮啮合连接的第二齿轮；

固定连接至所述输入轴的一端的手柄。

4.如权利要求1所述的手动操作装置，其特征在于，所述储能拐臂包括：固定连接至所述传动轴的一端的储能拐臂主体，其中所述储能拐臂主体上设置有供所述传动轴穿设的连接孔；

凸伸臂，该凸伸臂自所述储能拐臂主体朝外侧凸伸出，其中所述凸伸臂上设置有供所述储能弹簧可枢转地绕设的多个台阶部。

5.如权利要求1所述的手动操作装置，其特征在于，所述促动拐臂大致呈肘状，以将所述传动连杆的水平方向上的往复运动转变成竖直方向上的往复运动。

6.如权利要求1所述的手动操作装置，其特征在于，所述凸轮包括在储能弹簧的储能期间与所述传动辊接触的基圆段和在储能弹簧的释能期间与所述传动辊接触的升程段，其中所述基圆段与所述升程段在所述凸轮的整个圆周上大致相等地分布。

7.一种永磁断路器，其中包括永磁能往复运动的传动连杆；促动拐臂，所述促动拐臂的第一端固定连接至所述传动连杆的一端，所述促动拐臂的第二端固定连接至所述断路器的开关以响应于所述传动连杆的往复运动来实现分闸和合闸操作，其特征在于，还包括可操作地连接至所述传动连杆的手动操作装置，其中所述手动操作装置为如权利要求1-6中任一项所述的手动操作装置。

8.如权利要求7所述的永磁断路器，其特征在于，还包括永磁机构，其输出端固定地连接至传动连杆的另一端。

9.如权利要求8所述的永磁断路器，其特征在于，所述永磁机构包括设置有静铁芯的外壳和能够在所述外壳中往复运动的动铁芯，其中所述动铁芯的输出端自外壳突伸出并固定地连接至传动连杆的另一端。