CN211604948U - 断路器及其电动操动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种断路器及其电动操动机构,电动操动机构包括：伺服电机；拉杆，所述拉杆的第一端与所述伺服电机的输出轴偏心连接；连动件，所述连动件的第一端与所述拉杆的第二端铰接，所述连动件的第二端与所述断路器动触头的驱动轴周向固定，所述伺服电机的输出轴带动所述拉杆的第一端转动时，所述拉杆的第二端带动所述连动件动作以使所述连动件带动所述驱动轴转动，所述驱动轴转动能够带动所述动触头动作至合闸位置或分闸位置。该断路器的电动操动机构的结构设计可以有效地解决断路器的操动机构寿命短且运动特性不易精确控制的问题。

Description

断路器及其电动操动机构

技术领域

本实用新型涉及电力设备技术领域，更具体地说，涉及一种断路器及其电动操动机构。

背景技术

目前，随着智能技术的发展，国内外企业在断路器产品上进行了大量的智能化技术研究，越来越多的新元件和新技术应用在断路器上，尤其是各类传感器和通讯技术的应用，减小了断路器产品的体积，获取了断路器在各种工作条件下的数据。

操动机构作为驱动断路器动作的核心设备仍然沿用着传统的机械传动模式。该类机构的操作寿命短，运动特性不易精确控制、工作特性常无法自行获取；此外，该类机构无法满足频繁开断的场合，存在运动零件多，噪音大等问题，是断路器整体智能化技术发展的瓶颈。

综上所述，如何有效地解决断路器的操动机构寿命短且运动特性不易精确控制的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的第一个目的在于提供一种断路器的电动操动机构，该断路器的电动操动机构的结构设计可以有效地解决断路器的操动机构寿命短且运动特性不易精确控制的问题，本实用新型的第二个目的是提供一种包括上述电动操动机构的断路器。

为了达到上述第一个目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种断路器的电动操动机构，包括：

伺服电机；

拉杆，所述拉杆的第一端与所述伺服电机的输出轴偏心连接；

连动件，所述连动件的第一端与所述拉杆的第二端铰接，所述连动件的第二端与所述断路器动触头的驱动轴周向固定，所述伺服电机的输出轴带动所述拉杆的第一端转动时，所述拉杆的第二端带动所述连动件动作以使所述连动件带动所述驱动轴转动，所述驱动轴转动能够带动所述动触头动作至合闸位置或分闸位置。

优选地，上述断路器的电动操动机构中，所述伺服电机、拉杆和连动件仅与所述断路器的一相线路的动触头的驱动轴连动；该电动操动机构还包括连动机构，所述连动件带动一相线路的动触头的驱动轴转动时，所述连动机构的作用能够使另外两相线路的动触头的驱动轴同步转动。

优选地，上述断路器的电动操动机构中，所述连动机构包括连动杆和三个中间件，所述连动杆通过三个中间件分别与三相线路的动触头的驱动轴连接，所述中间件的一端与所述驱动轴周向固定且另一端与所述连动杆铰接，所述连动件带动一相线路的动触头的驱动轴转动时，所述连动杆能够带动另外两相线路的动触头的驱动轴同步转动。

优选地，上述断路器的电动操动机构中，还包括限位部件，所述限位部件包括用于限制所述伺服电机输出轴的转动角度的第一限位部和第二限位部。

优选地，上述断路器的电动操动机构中，所述伺服电机输出轴与所述拉杆的第一端之间通过中间杆连接，所述中间杆在所述第一限位部和第二限位部之间顺时针转动或逆时针转动。

优选地，上述断路器的电动操动机构中，还包括辅助开关显示部件，其包括连动组件和显示组件，所述伺服电机输出轴转动以使动触头合闸的同时带动所述连动组件动作至所述显示组件显示合闸状态，所述伺服电机输出轴转动以使动触头分闸的同时带动所述连动组件动作至所述显示组件显示分闸状态；

所述连动组件包括连接杆、齿条和齿轮，所述连接杆的第一端与所述伺服电机输出轴偏心连接，所述连接杆的第二端与所述齿条的第一端铰接，所述齿轮与所述齿条啮合；

所述显示组件包括与所述齿轮固定的齿轮轴和与所述齿轮轴固定的显示标识，所述齿轮转动时带动所述显示标识转动。

优选地，上述断路器的电动操动机构中，所述伺服电机为无刷电机，且所述伺服电机的转子为电磁线圈。

优选地，上述断路器的电动操动机构中，还包括控制柜，所述控制柜内设置有电能储存单元、定位单元和限位单元中的一个或任意多个；

所述定位单元用于监测所述伺服电机输出轴的转动角度；

所述限位单元用于限制所述伺服电机输出轴的转动角度。

优选地，上述断路器的电动操动机构中，还包括固定在所述伺服电机输出轴上的旋转变压器，所述旋转变压器与所述定位单元通讯连接。

一种断路器，包括如上述中任一项所述的电动操动机构。

应用上述实施例提供的电动操动机构时，由于使用伺服电机作为动力源，伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。并且当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。因此本实用新型的电动操动机构运动性更加精确，且没有转速惯性，使该操动机构的寿命更长。伺服电机的输出轴直接与拉杆连接，电机直驱式驱动，伺服电机的输出轴不需经过传动装置带动拉杆，减少或避免了传动部件在系统中故障率较高的风险，具有更低的故障率。

为了达到上述第二个目的，本实用新型还提供了一种断路器，该断路器包括上述任一种电动操动机构。由于上述的电动操动机构具有上述技术效果，具有该电动操动机构的断路器也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电动操动机构的局部结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电动操动机构的装配示意图；

图3为图2中B区域的放大图。

在图1-3中：

1-拉杆、2-输出轴、3-第一限位部、4-第二限位部、5-连接杆、6-齿条、 7-齿轮、8-控制柜、9-连动杆、10-连动件、11-中间件、12-驱动轴；

A-电动操动机构。

具体实施方式

本实用新型的第一个目的在于提供一种断路器的电动操动机构，该断路器的电动操动机构的结构设计可以有效地解决断路器的操动机构寿命短且运动特性不易精确控制的问题，本实用新型的第二个目的是提供一种包括上述电动操动机构的断路器。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1-图3，本实用新型提供的断路器的电动操动机构A主要用于驱动断路器动触头的驱动轴12动作，驱动轴12动作可以进而带动动触头动作以实现动触头动作至合闸位置或分闸位置。

上述电动操动机构A伺服电机、拉杆1和连动件10。拉杆1的第一端与伺服电机的输出轴2偏心连接，即伺服电机的输出轴2转动时带动拉杆1的第一端围绕输出轴2的轴线转动。拉杆1的第二端与连动件10的第一端铰接，连动件10的第二端与断路器动触头的驱动轴12周向固定。伺服电机的输出轴2带动拉杆1的第一端转动时，拉杆1的第二端带动连动件10动作以使连动件10带动驱动轴12转动，驱动轴12转动能够带动动触头动作至合闸位置或分闸位置。即伺服电机的输出轴2带动拉杆1的第一端围绕输出轴2的轴线转动时，拉杆1的第二端带动连动件10围绕驱动轴12的轴线转动，进而连动件10带动驱动轴12转动。驱动轴12转动时带动动触头动作以使动触头动作至合闸位置或分闸位置。

上述实施例中，驱动轴12转动时可以带动动触头平移，具体地驱动轴12 转动时可以带动动触头上下移动，驱动轴12和动触头之间可以通过涡轮蜗杆组件传动，在此不作限定。

应用上述实施例提供的电动操动机构A时，由于使用伺服电机作为动力源，伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。并且当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。因此本实用新型的电动操动机构A运动性更加精确，且没有转速惯性，使该操动机构的寿命更长。伺服电机的输出轴2直接与拉杆1连接，电机直驱式驱动，伺服电机的输出轴2不需经过传动装置带动拉杆1，减少或避免了传动部件在系统中故障率较高的风险，具有更低的故障率。

需要说明的是，拉杆1与伺服电机的输出轴2可以相互垂直设置，便于动力的传递。驱动轴12和伺服电机的输出轴2平行设置。伺服电机的输出轴2的沿水平方向布置，连动件10的中心和拉杆1的中心可以在同一竖直面上。

如图2所示，伺服电机、拉杆1和连动件10仅与断路器的一相线路的动触头的驱动轴12连动。即伺服电机、拉杆1和连动件10的数量均为一个，并且伺服电机、拉杆1和连动件10仅能带动一相线路的动触头的驱动轴12 转动。该电动操动机构A还包括连动机构，当连动件10带动一相线路的动触头的驱动轴12转动时，连动机构的作用能够使另外两相线路的动触头的驱动轴12同步转动。换言之，一相线路的动触头的驱动轴12转动时，带动连动机构动作，连动机构动作进而带动另外两相线路的动触头的驱动轴12同步转动，进而实现了三相线路的动触头的驱动轴12同时转动，保证了三相线路同时合闸或同时分闸。

进一步地，上述连动机构包括连动杆9和三个中间件11，连动杆9通过三个中间件11分别与三相线路的动触头的驱动轴12连接，中间件11的一端与驱动轴12周向固定，中间件11的另一端与连动杆9铰接，连动件10带动一相线路的动触头的驱动轴12转动时，连动杆9能够带动另外两相线路的动触头的驱动轴12同步转动。具体地，连动件10带动一相线路的动触头的驱动轴12转动时，上述转动的驱动轴12带动与其连接的中间件11转动，中间件11转动进而带动连动杆9移动，连动杆9转动进而带动另外两个中间件11 转动，以使另外两个中间件11带动另外两相线路的动触头的驱动轴12同步转动，进而实现了三相线路的动触头的驱动轴12同时转动，保证了三相线路同时合闸或同时分闸。

假如伺服电机、拉杆1和连动件10仅与断路器的B相线路的动触头的驱动轴12连动。连动件10带动B相线路的动触头的驱动轴12转动时，B相线路的动触头的驱动轴12带动与其连接的中间件11转动，与B相线路的动触头的驱动轴12连接的中间件11转动进而带动连动杆9移动，连动杆9转动进而带动分别与AC相线路的动触头的驱动轴12连接的另外两个中间件11 转动，以使另外两个中间件11带动另外AC相线路的动触头的驱动轴12同步转动，进而实现了三相线路的动触头的驱动轴12同时转动，保证了三相线路同时合闸或同时分闸。

当然，上述连动机构还可以为齿轮齿带组件，只要能使三相线路的动触头的驱动轴12同步转动即可，在此不作限定。

中间件11与驱动轴12之间可以通过花键连接，连动件10与驱动轴12 之间也可以通过花键连接。

另一实施例中，也可以每相线路的动触头的驱动轴12均连接有伺服电机、拉杆1和连动件10，分别通过多个伺服电机以实现三相线路的合闸和分闸。

如图1所示，为了防止伺服电机的输出轴2转动角度过大，上述电动操动机构A还包括限位部件，限位部件包括用于限制伺服电机输出轴2的转动角度的第一限位部3和第二限位部。第一限位部3和第二限位部4通过阻挡伺服电机输出轴2继续转动以防止伺服电机的输出轴2转动角度过大。

具体地，伺服电机输出轴2与拉杆1的第一端之间通过中间杆连接，中间杆在第一限位部3和第二限位部4之间顺时针转动或逆时针转动。伺服电机输出轴2带动中间杆转动，进而中间杆带动拉杆1的第一端转动。中间杆的一端与伺服电机输出轴2固定连接，中间杆的另一端与拉杆1的第一端固定连接或铰接。

该实施例中，第一限位部3和第二限位部4通过阻挡中间杆以实现限制伺服电机输出轴2的转动角度。伺服电机输出轴2带动中间杆可以逆时针转动至与第一限位部3和第二限位部4中的一个相抵，伺服电机输出轴2带动中间杆可以顺时针转动至与第一限位部3和第二限位部4中的另一个相抵，如此实现了第一限位部3和第二限位部4通过阻挡伺服电机输出轴2继续转动以防止伺服电机的输出轴2转动角度过大。

当然，第一限位部3和第二限位部4也可以直接阻挡伺服电机输出轴2 上的凸起，在此不作限定。

第一限位部3和第二限位部4可以均包括底座和固定在底座上的层叠设置的多个阻挡片，通过调节阻挡片的多少以实现调节第一限位部3和第二限位部 4的高度。

当然，第一限位部3和第二限位部4也可以为限位杆等部件，在此不作限定。

为了便于观察断路器处于合闸状态还是分闸状态，上述电动操动机构A 还包括辅助开关显示部件，其包括连动组件和显示组件，伺服电机输出轴2 转动以使动触头合闸的同时带动连动组件动作至显示组件显示合闸状态，伺服电机输出轴2转动以使动触头分闸的同时带动连动组件动作至显示组件显示分闸状态。

即伺服电机输出轴2转动以使动触头合闸的同时，伺服电机输出轴2带动连动组件动作，连动组件带动显示组件动作以使显示组件显示合闸状态。伺服电机输出轴2转动以使动触头分闸的同时，伺服电机输出轴2带动连动组件动作，连动组件带动显示组件动作以使显示组件显示分闸状态。

进一步地，连动组件包括连接杆5、齿条6和齿轮7，连接杆5的第一端与伺服电机输出轴2偏心连接，连接杆5的第二端与齿条6的第一端铰接，齿轮7与齿条6啮合。连接杆5的第一端与伺服电机输出轴2铰接，并且伺服电机输出轴2转动时带动连接杆5的第一端围绕输出轴2轴线转动。显示组件包括与齿轮7固定的齿轮轴和与齿轮轴固定的显示标识，齿轮7转动时带动显示标识转动。具体地，伺服电机输出轴2转动时带动连接杆5的第一端围绕输出轴2轴线转动，连接杆5的第一端围绕输出轴2轴线转动时，带动齿条6平移，齿条6平移带动齿轮7转动，齿轮7转动时带动齿轮轴转动，进而齿轮轴带动显示标识转动，最终实现显示。还可以设置显示孔，齿轮轴带动显示标识转动时，显示标识与显示孔相对以显示分闸状态或合作状态。

优选地，伺服电机为无刷电机，且伺服电机的转子为电磁线圈。电磁线圈的电磁力更便于进行控制。

另外，上述电动操动机构A还包括控制柜8，控制柜8内设置有电能储存单元、定位单元和限位单元中的一个或任意多个。其中，定位单元用于监测伺服电机输出轴2的转动角度。即定位单元可以实时监测伺服电机输出轴2 的转动角度，以通过伺服电机输出轴2的转动角度的分析断路器的状态。

限位单元用于限制伺服电机输出轴2的转动角度。比如限位单元可以限制伺服电机输出轴2在180°范围内转动。

在控制柜8体内配备了电能储存单元即使该系统短时失去外部输入的电能，也依然能保持数小时的正常动作，避免了原有技术无法离线工作的缺点。

进一步地，上述电动操动机构A还包括固定在伺服电机输出轴2上的旋转变压器，旋转变压器与定位单元通讯连接。利用旋转变压器测量伺服电机输出轴2的转轴角位移和角速度，并反馈给定位单元。

控制柜与伺服电机模块化结构，分开布置，将相互间的电磁场干扰充分降低，可靠工作，互不影响。

基于上述实施例中提供的电动操动机构A，本实用新型还提供了一种断路器，该断路器包括上述实施例中任意一种电动操动机构A。由于该断路器采用了上述实施例中的电动操动机构A，所以该断路器的有益效果请参考上述实施例。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种断路器的电动操动机构，其特征在于，包括：

伺服电机；

拉杆(1)，所述拉杆(1)的第一端与所述伺服电机的输出轴(2)偏心连接；

连动件(10)，所述连动件(10)的第一端与所述拉杆(1)的第二端铰接，所述连动件(10)的第二端与所述断路器动触头的驱动轴(12)周向固定，所述伺服电机的输出轴(2)带动所述拉杆(1)的第一端转动时，所述拉杆(1)的第二端带动所述连动件(10)动作以使所述连动件(10)带动所述驱动轴(12)转动，所述驱动轴(12)转动能够带动所述动触头动作至合闸位置或分闸位置。

2.根据权利要求1所述的断路器的电动操动机构，其特征在于，所述伺服电机、拉杆(1)和连动件(10)仅与所述断路器的一相线路的动触头的驱动轴(12)连动；该电动操动机构还包括连动机构，所述连动件(10)带动一相线路的动触头的驱动轴(12)转动时，所述连动机构的作用能够使另外两相线路的动触头的驱动轴(12)同步转动。

3.根据权利要求2所述的断路器的电动操动机构，其特征在于，所述连动机构包括连动杆(9)和三个中间件(11)，所述连动杆(9)通过三个中间件(11)分别与三相线路的动触头的驱动轴(12)连接，所述中间件(11)的一端与所述驱动轴(12)周向固定且另一端与所述连动杆(9)铰接，所述连动件(10)带动一相线路的动触头的驱动轴(12)转动时，所述连动杆(9)能够带动另外两相线路的动触头的驱动轴(12)同步转动。

4.根据权利要求1所述的断路器的电动操动机构，其特征在于，还包括限位部件，所述限位部件包括用于限制所述伺服电机输出轴(2)的转动角度的第一限位部(3)和第二限位部(4)。

5.根据权利要求4所述的断路器的电动操动机构，其特征在于，所述伺服电机输出轴(2)与所述拉杆(1)的第一端之间通过中间杆连接，所述中间杆在所述第一限位部(3)和第二限位部(4)之间顺时针转动或逆时针转动。

6.根据权利要求1所述的断路器的电动操动机构，其特征在于，还包括辅助开关显示部件，其包括连动组件和显示组件，所述伺服电机输出轴(2)转动以使动触头合闸的同时带动所述连动组件动作至所述显示组件显示合闸状态，所述伺服电机输出轴(2)转动以使动触头分闸的同时带动所述连动组件动作至所述显示组件显示分闸状态；

所述连动组件包括连接杆(5)、齿条(6)和齿轮(7)，所述连接杆(5)的第一端与所述伺服电机输出轴(2)偏心连接，所述连接杆(5)的第二端与所述齿条(6)的第一端铰接，所述齿轮(7)与所述齿条(6)啮合；

所述显示组件包括与所述齿轮(7)固定的齿轮轴和与所述齿轮轴固定的显示标识，所述齿轮(7)转动时带动所述显示标识转动。

7.根据权利要求1所述的断路器的电动操动机构，其特征在于，所述伺服电机为无刷电机，且所述伺服电机的转子为电磁线圈。

8.根据权利要求1所述的断路器的电动操动机构，其特征在于，还包括控制柜(8)，所述控制柜(8)内设置有电能储存单元、定位单元和限位单元中的一个或任意多个；

所述定位单元用于监测所述伺服电机输出轴(2)的转动角度；

所述限位单元用于限制所述伺服电机输出轴(2)的转动角度。

9.根据权利要求8所述的断路器的电动操动机构，其特征在于，还包括固定在所述伺服电机输出轴(2)上的旋转变压器，所述旋转变压器与所述定位单元通讯连接。

10.一种断路器，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电动操动机构。

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