專利名稱：隔離開關電動機構及操動方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中高壓開關的隔離開關裝置，是一種隔離開關電動機構及操 動方法。
背景技術：
眾所周知，隔離開關是指在分位置時，觸頭間有符 合規(guī)定要求的絕緣距離和明顯 的斷開標志；在合位置時，能承載正?；芈窏l件下的電流及在規(guī)定時間內異常條件(例如 短路)下的電流的開關設備。隔離開關在整個電力系統(tǒng)中擔負著重要的作用，在實際使用 中這類開關的形式比較多樣化，配用的機構品種也很繁多，但都離不開連桿機構原理，大都 采用彈簧驅動的方式，而且還要實現(xiàn)連鎖功能，零件種類繁多，傳動環(huán)節(jié)復雜，這勢必會造 成此類開關在運行中的不穩(wěn)定，而影響整個配電系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。如中國專利文獻中披 露的申請?zhí)?00810045464. 9，
公開日2008年11月19日，發(fā)明名稱“軌道交通雙極隔離開 關電動控制裝置”，該裝置由雙極隔離開關和電動控制裝置組成；后者結構是電機經(jīng)齒輪 傳動分合閘傳動軸以及滾輪軸，第一級傳動比為4 1，第二級傳動比為1 1，滾輪軸上安 裝的兩個凹型滾輪，其上凹口相互錯位180°，使位于其下方的兩個位置開關接通或斷開， 以此實現(xiàn)分合閘回路的互鎖。但上述裝置的雙極隔離開關存在同樣的技術問題。

發(fā)明內容
為克服上述存在的不足，本發(fā)明旨在向本領域提供一種隔離開關電動機構及操動 方法，使其解決現(xiàn)有同類機構不穩(wěn)定、零件種類繁多、傳動環(huán)節(jié)復雜、彈簧易疲勞等的技術 問題，其目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的。一種隔離開關電動機構，該機構包括齒輪傳動單元、機構動作連鎖單元、電器控制 單元、對外能量輸出單元，四個單元組成的整個電器控制系統(tǒng)為一個有機的整體；齒輪傳動 單元包括夾板、螺桿式滾輪軸承、花鍵輸出軸、扇形板、大齒輪、小齒輪、支架、電動機、螺旋 槽凸輪軸、支撐軸承；機構動作連鎖單元包括手柄抽出限定拐臂、限位滾輪、位置解鎖桿、解 鎖電磁鐵、機械位置鎖拐臂、位置鎖凸輪；電器控制單元包括位置開關、轉換開關、線路控制 板。其設計要點具體如下所述齒輪傳動單元的小齒輪與電動機固定連接，大齒輪與螺旋槽凸輪軸固定連 接，螺旋槽凸輪軸的兩端通過支架支撐，扇形板豎直焊接于花鍵輸出軸上，螺桿式滾輪軸承 豎直安裝于扇形板的端面，花鍵輸出軸兩端安裝有支撐軸承，上述齒輪傳動單元的各部件 固定于夾板之間；扇形板按一定位置關系豎直焊接，螺桿式滾輪軸承按一定弧度豎直安裝。所述機構動作連鎖單元的位置鎖凸輪裝配在螺旋槽凸輪軸一端的方軸上，位置鎖 凸輪與限位滾輪滾動接觸；限位滾輪、位置解鎖桿、軸銷固定在三角形夾板之間，手柄抽出 限定拐臂與呈三角形夾板頂端的軸銷滑動連接，機械位置鎖拐臂與前面板上的彎板、拐臂 驅動旋轉連接；解鎖電磁鐵通過線圈帶電產(chǎn)生的電動力來驅動解鎖電磁鐵中的動鐵芯吸 合，并頂住位置解鎖桿，強迫其推動一定距離來達到解鎖的目的。
所述電器控制單元的線路控制板控制電動機的正、反轉和解鎖電磁鐵的吸合；轉 換開關是對外提供開關所處位置信號和指示開關所處位置狀態(tài)，位置開關主要是實現(xiàn)電器 連鎖的。所述線路控制板，為機構的電器核心組件，控制著整個電動操作及電動機的停止和 啟動、正轉和反轉。所述對外能量輸出單元為花鍵輸出軸。花鍵輸出軸定位準確，傳遞力矩大，對外連 接接口方便實用。根據(jù)上述結構特點，位置鎖凸輪、小同步輪分別置于螺旋槽凸輪軸的兩端，位置開 關通過小同步輪上的突起來感應螺旋槽凸輪軸的旋轉角度，位置鎖凸輪通過限位滾輪沿其 表面滾動，到位后滑入其缺口來限位。即固定在螺旋槽凸輪軸端頭的小同步輪轉動一圈時 同步帶帶動固定在轉換開關上的大同步輪轉動90°，此時轉換開關正好旋轉一個工位。線 路控制板、轉換開關、位置開關、電磁鐵、電動機通過線路板上的繼電器來控制整個機構的 旋轉，線路板制板是控制電動機實現(xiàn)正轉和反轉，以及電磁鐵的吸合；轉換開關是對外提供 開關所處位置信號和指示開關所處位置狀態(tài)；位置開關是用來監(jiān)視機構運動狀態(tài)，實現(xiàn)連 鎖功能的。所述螺旋槽凸輪軸設有螺旋槽，小齒輪與大齒輪之間的傳動比為3 1，扇形板上 的螺桿式滾輪軸承與螺旋槽凸輪軸的螺旋槽之間的傳動比為1 1，小同步輪與大同步輪 之間的傳動比為4 1。電動機、小齒輪、大齒輪、螺旋槽凸輪軸、輸出軸之間通過一定傳動 比傳動連接，扇形板上的螺桿式滾輪軸承沿螺旋槽凸輪軸的螺旋槽實現(xiàn)滑動連接。所述小同步輪、位置鎖凸輪分別固定于螺旋槽凸輪軸的兩端，小同步輪與位置鎖 凸輪之間呈夾角。小同步輪與位置鎖凸輪二者之間的夾角為一定值，即小同步輪的突起部 位與位置鎖凸輪的缺口處于同一方向。總結上述機構的特點，無論手動或電動，該機構都能夠達到精確的限位，而且利用 螺旋槽自身的特點，還能很好的解決機構的運動反彈，可以說是隔離開關最為理想的選配 機構。根據(jù)上述結構特點，其操作方法是所述手柄抽出限定拐臂的限定拐臂滑動端始 終沿三角形夾板頂端上的軸銷擺動，實現(xiàn)其上下運動來鎖定操作手柄；機械位置鎖拐臂逆 時針旋轉一定角度將與三角形夾板的夾板矩形端頭相抵來鎖定的。小齒輪與操作手柄為插 接配合，需要使用手動時，只需將操作手柄插入小齒輪的內孔，軸銷卡住即可。本發(fā)明電動機構屬于夾板式結構，固封在整個箱體，箱體內部各單元結構簡單，布 局合理，傳動環(huán)節(jié)少，運動可靠，噪音小，而且電器上和機械上能達到互鎖功能，對外輸出采 用花鍵軸準確定位，位置可靠，傳遞力矩大，連接接口方便。配用隔離開關的安裝方式比較 方便靈活，可正裝，也可吊裝，滿足于配用隔離開關的各種復雜工況。


圖1是本發(fā)明內部結構示意圖一，圖中為產(chǎn)品正面。圖2是本發(fā)明內部結構示意圖二，圖中為產(chǎn)品背面。圖3a是本發(fā)明內部的部分剖視結構示意圖，圖中作了 H-H剖視線。圖3b是圖3a的H-H剖視結構示意圖。圖3c是圖3a的左視結構示意圖。
圖4a是本發(fā)明手動操作時，操作手柄被鎖定狀態(tài)結構示意圖。
圖4bl是本發(fā)明旋轉動作連鎖到位前，位置鎖鎖定狀態(tài)部分結構示意圖。圖4b2是本發(fā)明旋轉動作連鎖到位后，位置鎖解鎖狀態(tài)部分結構示意圖。圖4cl是本發(fā)明旋轉動作連鎖到位前，機械鎖未鎖定狀態(tài)部分結構示意圖，圖中a 位置表示拐臂處于未鎖定。圖4c2是本發(fā)明旋轉動作連鎖到位后，機械鎖完全鎖定狀態(tài)部分結構示意圖，圖 中b位置表示拐臂處于已鎖定。圖4c3是圖4c2的部分結構示意圖。圖5a是本發(fā)明由分閘到合閘動作過程中分閘狀態(tài)結構示意圖，圖中箭頭為轉動 方向。圖5b是本發(fā)明由分閘到合閘動作過程中分閘到合閘狀態(tài)結構示意圖一，圖中小 齒輪轉動一圈，箭頭為轉動方向。圖5c是本發(fā)明由分閘到合閘動作過程中分閘到合閘狀態(tài)結構示意圖二，圖中小 齒輪轉動二圈，箭頭為轉動方向。圖5d是本發(fā)明由分閘到合閘動作過程中合閘狀態(tài)結構示意圖，圖中小齒輪轉動三圈。以上附圖序號及名稱1、夾板，2、螺桿式滾輪軸承，3、小同步輪，4、位置開關，5、花 鍵輸出軸，6、扇形板，7、彎板，8、大齒輪，9、小齒輪，901、鍵，902、緊固軸銷，10、前面板，11、 支架，12、轉換開關，13、電動機，14、螺旋槽凸輪軸，1401、螺旋槽，15、大同步輪，16、同步帶， 17、電纜接插件，18、手柄抽出限定拐臂，1801、限定拐臂鎖定端，1802、限定拐臂滑動端，19、 軸銷，20、限位滾輪，21、線路控制板，22、位置解鎖桿，23、解鎖電磁鐵，2301、動鐵芯，24、支 撐軸承，25、機械位置鎖拐臂，2501、鎖定拐臂鎖定端，2502、鎖定拐臂驅動端，26、夾板矩形 端頭，27、位置鎖凸輪，2701、凸輪缺口，2702，凸輪端面，28、手動操作控制裝置，29、位置狀 態(tài)指示牌，30、操作手柄，3001、溝槽，31、拐臂，10001、三角形夾板。
具體實施例方式現(xiàn)結合附圖對本發(fā)明的結構及操作方法作進一步描述。如圖1、圖2所示，為該機 構的前面板10和內部各單元的分布情況，該機構包括齒輪傳動單元、機構動作連鎖單元、 電器控制單元、對外能量輸出單元，四個單元組成的整個電器控制系統(tǒng)為一個有機的整體。 如圖3a、圖3b、圖3c所示，小齒輪9通過鍵901緊固連接在電動機13的輸出軸上，電動機 旋轉(或手柄插入小齒輪內孔緊固軸銷902)將帶動小齒輪一同等速轉動，與其嚙合的大齒 輪8將被驅動，而大齒輪與螺旋槽凸輪軸14、位置鎖凸輪27、小同步輪3—同固定在一起， 將同時被驅動旋轉，螺旋槽凸輪軸的旋轉將引起螺旋槽1401的轉動，與其滾動連接的扇形 板6上的螺桿式滾輪軸承2將跟隨螺旋槽曲線的轉動一并轉動，扇形板將隨著實現(xiàn)左右擺 動，對外輸出的花鍵輸出軸5將跟隨扇形板一同轉動一定的角度。如圖4a所示的操作手柄30鎖定狀態(tài)。手動操作時，在機構處于分、合閘到位以外 的位置設有手柄抽出限定拐臂18，以防止手動操作時開關分合閘不到位的情況發(fā)生。若要 在隔離開關(即分閘、合閘、接地)任一不到位的位置，想抽出操作手柄，由于操作手柄設有 溝槽3001，而此時抽出限定拐臂鎖定端1801已經(jīng)抬起，卡住手柄溝槽，即操作手柄已被鎖定，將不能實現(xiàn)。如圖4bl 圖4b2所示的位置鎖鎖定與解鎖狀態(tài)。開關在各位置(即分閘、合閘、 接地)上都有位置機械鎖裝置，即具有位置鎖定功能，目的是為了防止“合間”及“接地”操 作超出控制行程范圍。如圖4bl所示的位置鎖鎖定狀態(tài)，限位滾輪20沿位置鎖凸輪27表 面滾動，到達位置鎖凸輪的凸輪缺口 2701時，滑入落下，鎖定了機構運動的位置；如圖4b2 所示的位置鎖解鎖狀態(tài)，機構需要進行下一個動作時，解鎖電磁鐵23的線圈通電，解鎖電 磁鐵的動鐵芯2301吸合，同時將位置解鎖桿22頂開一定距離，限位滾輪將一并被抬起，機 構鎖定位置被接觸，螺旋槽凸輪軸開始轉動。如圖4cl 圖4c3所示的機械鎖未鎖定和完全鎖定狀態(tài)，圖中a位置表示拐臂31處于未鎖定，b位置表示拐臂處于已鎖定，電動和手動操作均無法實施的機械裝置。當要實 施機械鎖來鎖定時，只需將前面板10上機械鎖的彎板7按圖中箭頭方向逆時針轉動90°， 前面板上的彎板7后端固定連接著一拐臂31，彎板轉動一同帶動拐臂轉動，拐臂轉動到一 定距離后與鎖定拐臂驅動端2502接觸，并撥動其一同轉動。到位后，機械位置鎖拐臂25的 鎖定拐臂鎖定端2501正好限位了夾板矩形端頭26，使得其不能抬起，即限位滾輪不能完全 抬起解鎖，鎖定了機構的所有操作。下面結合圖5a 圖5d所示機構由分閘狀態(tài)到合閘狀態(tài)的過程，說明一下機構的 運動過程如圖5a所示，機構處于分閘狀態(tài)時，轉換開關12的指示位置及其各觸點也處于 分閘狀態(tài)，外界給電動機給出動作信號(或操作手柄插入小齒輪9的內孔軸銷)，解鎖電磁 鐵23內的線圈啟動，動鐵芯2301吸合，位置解鎖桿22被頂開，限位滾輪20解鎖抬起，小 齒輪順時針轉動一圈，與其嚙合的大齒輪8帶動螺旋槽凸輪軸14逆時針轉動120°。如圖 5b所示，小齒輪順時針轉動二圈，與其嚙合的大齒輪帶動螺旋槽凸輪軸逆時針轉動240°。 如圖5c所示，小齒輪順時針轉動三圈，與其嚙合的大齒輪帶動螺旋槽凸輪軸逆時針轉動 360°。如圖5d所示，到達合閘位置，此時螺旋槽凸輪軸端的小同步輪的突起部位切斷位置 開關，電動機斷電，同時小同步輪3上的同步帶16帶動轉換開關12上的大同步輪15轉動 90°，轉換開關的指示位置及其各觸點將處于合閘狀態(tài)。由合閘到分閘的過程，電動機的旋 轉方向正好相反。分閘到接地，接地到分閘的動作過程與此相同。
權利要求
一種隔離開關電動機構，該機構包括齒輪傳動單元、機構動作連鎖單元、電器控制單元、對外能量輸出單元，四個單元組成的整個電器控制系統(tǒng)為一個有機的整體；齒輪傳動單元包括夾板(1)、螺桿式滾輪軸承(2)、花鍵輸出軸(5)、扇形板(6)、大齒輪(8)、小齒輪(9)、支架(11)、電動機(13)、螺旋槽凸輪軸(14)、支撐軸承(24)；機構動作連鎖單元包括手柄抽出限定拐臂(18)、限位滾輪(20)、位置解鎖桿(22)、解鎖電磁鐵(23)、機械位置鎖拐臂(25)、位置鎖凸輪(27)；電器控制單元包括位置開關(4)、轉換開關(12)、線路控制板(21)；其特征在于所述齒輪傳動單元的小齒輪(9)與電動機(13)固定連接，大齒輪(8)與螺旋槽凸輪軸(14)固定連接，螺旋槽凸輪軸的兩端通過支架(11)支撐，扇形板(6)豎直焊接于花鍵輸出軸(5)上，螺桿式滾輪軸承(2)豎直安裝于扇形板的端面，花鍵輸出軸兩端安裝有支撐軸承(24)，上述齒輪傳動單元的各部件固定于夾板(1)之間；所述機構動作連鎖單元的位置鎖凸輪(27)裝配在螺旋槽凸輪軸(14)一端的方軸上，位置鎖凸輪與限位滾輪(20)滾動接觸；限位滾輪、位置解鎖桿(22)、軸銷(19)固定在三角形夾板(10001)之間，手柄抽出限定拐臂(18)與三角形夾板頂端的軸銷滑動連接，機械位置鎖拐臂(25)與前面板(10)上的彎板(7)、拐臂(31)驅動旋轉連接；所述電器控制單元的線路控制板(21)控制電動機(13)的正、反轉和解鎖電磁鐵(23)的吸合；所述對外能量輸出單元為花鍵輸出軸(5)。
2.根據(jù)權利要求1所述隔離開關電動機構，其特征是所述螺旋槽凸輪軸(14)設有螺旋 槽(1401)，小齒輪(9)與大齒輪⑶之間的傳動比為3 1，扇形板(6)上的螺桿式滾輪軸 承⑵與螺旋槽凸輪軸的螺旋槽(1401)之間的傳動比為1 1，小同步輪(3)與大同步輪(15)之間的傳動比為4 1。
3.根據(jù)權利要求1所述隔離開關電動機構，其特征是所述小同步輪(3)、位置鎖凸輪 (27)分別固定于螺旋槽凸輪軸(14)的兩端，小同步輪與位置鎖凸輪之間呈夾角。
4.根據(jù)權利要求1所述隔離開關電動機構的操動方法，其特征是所述手柄抽出限定拐 臂(18)的限定拐臂滑動端(1802)始終沿三角形夾板(10001)頂端上的軸銷(19)擺動，實 現(xiàn)其上下運動來鎖定操作手柄(30)；機械位置鎖拐臂(25)逆時針旋轉一定角度將與三角 形夾板的夾板矩形端頭(26)相抵來鎖定的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種隔離開關電動機構及操動方法，是針對現(xiàn)有同類機構設計欠佳的技術問題而設計的。該機構包括齒輪傳動單元、機構動作連鎖單元、電器控制單元、對外能量輸出單元，其要點是機構的電動機、小齒輪、大齒輪、螺旋槽凸輪軸、輸出軸之間通過一定傳動比傳動連接；轉換開關、螺旋槽凸輪軸、大同步輪、小同步輪通過同步帶按一定的傳動比連接；連鎖部件、螺旋槽凸輪軸、小同步輪、位置開關、位置鎖凸輪之間通過螺旋槽凸輪軸的旋轉實現(xiàn)位置的打開和鎖定；線路控制板、轉換開關、位置開關、電磁鐵、電動機通過線路板上的繼電器來控制整個機構的旋轉。該機構配用隔離開關的安裝方式靈活、方便，可正裝，也可吊裝，滿足隔離開關的各種復雜工況。
文檔編號H01H3/42GK101800135SQ20101010079
公開日2010年8月11日 申請日期2010年1月19日 優(yōu)先權日2010年1月19日
發(fā)明者彭海濤, 胡光福 申請人:胡光福