一種單電機驅動的斷路器隔離開關一體化操動機構的製作方法

2024-03-06 04:21:15

本發明涉及高壓電器設備，具體為一種單電機驅動的斷路器隔離開關一體化操動機構。

背景技術：

在高壓開關設備中，斷路器與隔離開關經常配合使用。斷路器操動機構必須能夠電動操作；而對於智能化的開關設備，隔離開關機構也必須具有電動操作功能。現有技術中，斷路器操動機構及隔離開關操動機構各使用一個電機進行驅動，不但生產成本高，也不利於斷路器操動機構及隔離操動機構的一體化、小型化。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種單電機驅動的斷路器隔離開關一體化操動機構，結構合理，設計巧妙，只需要一個電機進行驅動，體積小，成本低。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種單電機驅動的斷路器隔離開關一體化操動機構，包括能夠雙向旋轉的電機，連接在電機輸出端的電機齒輪，以及與斷路器的分合閘系統輸入端連接的儲能軸，與隔離開關的傳動系統輸入端連接的隔離驅動軸；

所述儲能軸上轉動套設有儲能齒輪並且固定連接有儲能棘輪；所述儲能齒輪上旋轉設置有與儲能棘輪相配合的儲能棘爪；

所述隔離驅動軸上轉動套設有隔離齒輪並且固定連接有隔離棘輪；所述隔離齒輪上旋轉設置有與隔離棘輪相配合的隔離棘爪；

所述電機齒輪同時與儲能齒輪和隔離齒輪嚙合；儲能齒輪帶動儲能棘爪驅動儲能棘輪時的轉動方向，與隔離齒輪帶動隔離棘爪驅動隔離棘輪時的轉動方向相反。

優選的，所述儲能棘輪上設置有一個輪齒；所述隔離棘輪上有兩個輪齒，兩個輪齒隔180度分布。

優選的，還包括儲能離合組件，所述的儲能離合組件包括儲能驅動件，以及分別對應儲能齒輪設置的儲能限位銷和儲能行程開關；儲能驅動件固定在儲能軸上，儲能行程開關的輸出端連接電機的控制端；

當儲能軸轉動到斷路器儲能到位後，儲能驅動件撞擊儲能行程開關，電機斷電，同時儲能限位銷使儲能棘爪與儲能棘輪脫離。

優選的，還包括隔離離合組件，所述隔離離合組件包括隔離驅動件，以及分別對應隔離齒輪設置的隔離限位銷、隔離合行程開關和隔離分行程開關；隔離驅動件固定在隔離驅動軸上，隔離合行程開關和隔離分行程開關的輸出端分別連接電機的控制端；

當隔離驅動軸轉動到隔離合閘或隔離分閘到位後，隔離驅動件分別撞擊隔離合行程開關或隔離分行程開關，電機斷電，同時隔離限位銷使隔離棘爪與隔離棘輪脫離。

進一步，所述隔離離合組件還包括電磁鐵；電磁鐵動杆與隔離限位銷關於隔離驅動軸呈中心對稱設置，所述電磁鐵未得電時，電磁鐵動杆向外伸出，能夠阻礙隔離棘爪的運動，電磁鐵得電時，電磁鐵動杆縮回，不再阻礙隔離棘爪的運動。

再進一步，所述電磁鐵與電機供電同步，電機通電時，電磁鐵得電，電機斷電時，電磁鐵失電。

優選的，還包括呈平行間隙固定連接形成支架的前安裝板與後安裝板；所述的電機、電機齒輪、儲能軸和隔離驅動軸均安裝在前安裝板與後安裝板之間。

優選的，所述的儲能軸上依次連接有斷路器的合閘拐臂和合閘彈簧，儲能軸帶動合閘拐臂給合閘彈簧進行斷路器儲能。

優選的，隔離齒輪上設有隔離棘爪彈簧，隔離棘爪彈簧用於使隔離棘爪緊貼隔離棘輪輪廓。

優選的，儲能齒輪上設有儲能棘輪彈簧，儲能棘輪彈簧用於使儲能棘爪緊貼儲能齒輪輪廓。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：

本發明斷路器機構與隔離機構共使用一個電機驅動，儲能齒輪通過儲能棘爪、儲能棘輪驅動儲能軸；隔離齒輪通過隔離棘爪、隔離棘輪驅動隔離軸。電機一個方向運動，為斷路器儲能，另一個方向轉動驅動隔離分閘、合閘；從而通過設置一個電機既能夠實現對斷路器和隔離開關的分別控制，極大的減小了體積，結構簡單，設計合理。

進一步的，由於分別通過棘輪和行程開關的設置，使得隔離分閘、合閘到位後，機構的離合功能保證隔離操作不會過衝；機構成本低，結構簡單，操動靈敏。

附圖說明

圖1是本發明所述機構在斷路器未儲能隔離合閘狀態下去除前安裝板的正面視圖。

圖2是本發明所述機構在斷路器未儲能隔離合閘狀態下去除前安裝板的背面視圖，去除後安裝板。

圖3是本發明所述機構在斷路器儲能隔離分閘狀態下去除前安裝板的正面視圖，去除前安裝板。

圖4是本發明所述機構在斷路器儲能隔離分閘狀態下去除前安裝板的背面視圖，去除後安裝板。

圖5是本發明所述機構在電磁鐵得電時的側面視圖。

圖6是本發明所述機構在隔離分狀態下去除前安裝板，電磁鐵得電時隔離棘爪運動到電磁鐵上方時的正面視圖。

圖7是本發明電磁鐵失電的側面視圖。

圖8是本發明隔離合狀態下去除前安裝板，電磁鐵失電隔離棘爪運動到電磁鐵上方時的正面視圖。

圖中：1、前安裝板，2、後安裝板，3、電機，4、電機齒輪，5、儲能軸，6、儲能齒輪，7、儲能棘輪，8、儲能棘爪，9、儲能限位銷，10、儲能棘爪彈簧，11、儲能行程開關、12、儲能驅動件，13、合閘拐臂，14、合閘彈簧，15、隔離驅動軸，16、隔離齒輪，17、隔離棘輪，18、隔離棘爪，19、隔離限位銷，20、電磁鐵，21、隔離棘爪彈簧，22、隔離合行程開關，23、隔離分行程開關，24、隔離驅動件。

具體實施方式

下面結合具體的實施例對本發明做進一步的詳細說明，所述是對本發明的解釋而不是限定。

本發明一種單電機驅動的斷路器隔離開關一體化操動機構，包括安裝於前安裝板1與後安裝板2之間的雙向旋轉電機3、電機齒輪4、儲能軸5、儲能離合組件、隔離驅動軸15、隔離離合組件；

所述儲能軸5空套有儲能齒輪6並且固定連接有儲能棘輪7，所述儲能齒輪6上旋轉設置有儲能棘爪8，所述儲能齒輪6順時針轉動帶動儲能棘爪8才能驅動儲能棘輪7；

所述隔離驅動軸15空套有隔離齒輪16並且固定連接有隔離棘輪17，所述隔離齒輪16上旋轉設置有隔離棘爪18，所述隔離齒輪16逆時針轉動帶動隔離棘爪18才能驅動隔離棘輪17；

所述電機齒輪4同時與儲能齒輪6、隔離齒輪16嚙合。

所述儲能棘輪7上有一個齒；所述隔離棘輪17上有兩個齒，兩個齒隔180度分布。

儲能離合組件包括儲能限位銷9、儲能行程開關11，儲能軸5上固定有儲能驅動件12，斷路器儲能到位後，儲能驅動件12撞擊儲能行程開關11，電機3斷電，同時儲能限位銷9使儲能棘爪8與儲能棘輪7脫離。

所述隔離離合組件包括隔離限位銷19、電磁鐵20、隔離合行程開關22、隔離分行程開關23；所述隔離驅動軸15上固定有隔離驅動件24，隔離合閘、隔離分閘到位後，隔離驅動件24分別撞擊隔離合行程開關22、隔離分行程開關23，電機3斷電，同時隔離限位銷19使隔離棘爪18與隔離棘輪17脫離。

所述電磁鐵20動杆與隔離限位銷19關於隔離驅動軸15中心對稱，所述電磁鐵20未得電時，電磁鐵動杆向外伸出，能夠阻礙隔離棘爪18的運動，電磁鐵20得電時，電磁鐵動杆縮回，不再阻礙隔離棘爪18的運動。

所述電磁鐵20的控制方式為：電機3得電，電磁鐵20得電，電機3失電時，電磁鐵20失電。

具體的，如圖1～圖5，一種單電機驅動的斷路器隔離開關一體化操動機構，該機構包括安裝於前安裝板1與後安裝板2之間的雙向旋轉電機3、電機齒輪4、儲能軸5、儲能離合組件、隔離離合組件和隔離驅動軸15；儲能軸5空套有儲能齒輪6並且固定連接有儲能棘輪7，儲能齒輪6上旋轉設置有儲能棘爪8；隔離驅動軸15空套有隔離齒輪16並且固定連接有隔離棘輪17，隔離齒輪16上旋轉設置有隔離棘爪18，電機齒輪4同時與儲能齒輪6、隔離齒輪16嚙合。

儲能棘輪7上有一個齒，儲能齒輪6上設有儲能棘爪彈簧10，儲能棘爪彈簧11使儲能棘爪8緊貼儲能棘輪7輪廓，儲能齒輪6順時針轉動帶動儲能棘爪8才能驅動儲能棘輪7；隔離棘輪17上有兩個齒，兩個齒隔180°分布，隔離齒輪16上設有隔離棘爪彈簧21，隔離棘爪彈簧21使隔離棘爪18緊貼隔離棘輪17輪廓，隔離齒輪16逆時針轉動帶動隔離棘爪18才能驅動隔離棘輪17。

儲能離合組件包含安裝於前安裝板1上的儲能限位銷9及儲能行程開關11，儲能軸5上固定有儲能驅動件12，斷路器儲能到位後，儲能驅動件12撞擊儲能行程開關11，電機3斷電，同時儲能限位銷9使儲能棘爪8與儲能棘輪7脫離。

隔離離合組件包含安裝於前安裝板1上的隔離限位銷19、隔離合行程開關22、隔離分行程開關23以及安裝於後安裝板2上的電磁鐵20，隔離驅動軸15上固定有隔離驅動件24，隔離合閘、隔離分閘到位後，隔離驅動件24分別撞擊隔離合行程開關22、隔離分行程開關23，電機3斷電，同時隔離限位銷19使隔離棘爪18與隔離棘輪17脫離。

電磁鐵20動杆與隔離限位銷19關於隔離驅動軸15中心對稱，電磁鐵20未得電時，電磁鐵動杆向外伸出，能夠阻礙隔離棘爪18的運動，電磁鐵20得電時，電磁鐵動杆縮回，不再阻礙隔離棘爪18的運動；

電磁鐵20的控制方式為：電機3得電，電磁鐵20得電，電機3失電，電磁鐵20失電。

隔離傳動系統的輸入端連接隔離驅動軸15，用於實現隔離驅動軸15輸出180度，驅動隔離刀從分到合，隔離驅動軸15同方向再轉動180度，驅動隔離刀從合到分。斷路器分合閘系統的輸入端連接合閘拐臂13。隔離傳動系統的具體結構可以是曲柄搖杆機構、凸輪滾子擺動機構等，此為本領域人員共知知識，不再贅述。

下面結合附圖說明本發明的工作原理：

斷路器儲能操作：斷路器合閘彈簧14未儲能時如圖1、圖2所示，當要給合閘彈簧14儲能時，從正面看，電機3逆時針轉動，驅動儲能齒輪6順時針轉動，儲能齒輪6帶動儲能棘爪8順時針轉動，從而驅動儲能棘輪7、儲能軸5和儲能驅動件12，儲能軸5帶動合閘拐臂13給合閘彈簧14進行儲能，儲能到位時，儲能驅動件12與儲能行程開關11接觸，電機3斷電，儲能結束，如圖3、圖4所示，在斷路器儲能過程中，隔離齒輪16帶動隔離棘爪18運動，但不驅動隔離棘輪17。

隔離開關分閘操作：初始狀態下為隔離合閘到位狀態，如圖3、圖4所示，此時隔離驅動件24與隔離合行程開關22接觸，隔離棘輪17處於圖示位置，隔離棘爪18可能處於任意位置，當要進行隔離分閘操作時，先使電機3得電，使電機3順時針轉動，驅動隔離齒輪16逆時針轉動，隔離齒輪16帶動隔離棘爪18運動，直至隔離棘爪18運動到電磁鐵20的上方，如圖5、圖6所示。此時電磁鐵20帶電，電磁鐵20的動杆沒有伸出，電磁鐵20不阻礙隔離棘爪18的運動，隔離棘爪18在此處與隔離棘輪17嚙合，開始驅動隔離棘輪17及隔離驅動軸15轉動。隔離驅動軸15聯動隔離驅動件24，當隔離驅動件24與隔離分行程開關23撞擊後，電機3斷電，同時隔離限位銷19使隔離棘爪18與隔離棘輪17脫離，如圖1、圖2所示。電機3斷電時電磁鐵20斷電，此時電磁鐵20動杆伸出。如圖7、圖8所示。此時，當隔離棘爪18運動到電磁鐵20的上方時，隔離棘爪18不能與隔離棘輪17嚙合，這樣電機斷電後，電機3的慣性能驅動隔離齒輪16繼續旋轉，但不再驅動隔離驅動軸15。上述過程保證了隔離分過程中，隔離驅動軸15僅轉動180°。隔離驅動軸15通過隔離傳動系統聯動隔離刀實現分閘動作。

隔離開關合閘操作：合閘操作與分閘操作類似，都是電機3順時針轉動，驅動隔離驅動軸15順時針轉動180度。所不同的是，在隔離合閘過程中，當隔離驅動件24與隔離分行程開關23撞擊時，電機3失電，同時電磁鐵20失電。隔離驅動軸15通過隔離傳動系統聯動隔離刀實現合閘動作。

以上結構和運動過程旨在說明本發明的技術手段。本領域技術人員在不改變本發明技術原理的前提下，結合現有共知常識對本發明所作的改進和變形，應該屬於本發明所保護的範圍之內。