專利名稱：隔離開關(guān)電動機構(gòu)及操動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中高壓開關(guān)的隔離開關(guān)裝置，是一種隔離開關(guān)電動機構(gòu)及操 動方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，隔離開關(guān)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(nèi)異常條件(例如 短路)下的電流的開關(guān)設備。隔離開關(guān)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(guān)的形式比較多樣化，配用的機構(gòu)品種也很繁多，但都離不開連桿機構(gòu)原理，大都 采用彈簧驅(qū)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(guān)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(guān)電動控制裝置”，該裝置由雙極隔離開關(guān)和電動控制裝置組成；后者結(jié)構(gòu)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(guān)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(guān)存在同樣的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述存在的不足，本發(fā)明旨在向本領(lǐng)域提供一種隔離開關(guān)電動機構(gòu)及操動 方法，使其解決現(xiàn)有同類機構(gòu)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(shù) 問題，其目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的。一種隔離開關(guān)電動機構(gòu)，該機構(gòu)包括齒輪傳動單元、機構(gòu)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(gòu)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(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、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(guān)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(gòu)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(qū)動旋轉(zhuǎn)連接；解鎖電磁鐵通過線圈帶電產(chǎn)生的電動力來驅(qū)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(zhuǎn)和解鎖電磁鐵的吸合；轉(zhuǎn) 換開關(guān)是對外提供開關(guān)所處位置信號和指示開關(guān)所處位置狀態(tài)，位置開關(guān)主要是實現(xiàn)電器 連鎖的。所述線路控制板，為機構(gòu)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(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。所述對外能量輸出單元為花鍵輸出軸?；ㄦI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(jié)構(gòu)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(guān)通過小同步輪上的突起來感應螺旋槽凸輪軸的旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動一圈時 同步帶帶動固定在轉(zhuǎn)換開關(guān)上的大同步輪轉(zhuǎn)動90°，此時轉(zhuǎn)換開關(guān)正好旋轉(zhuǎn)一個工位。線 路控制板、轉(zhuǎn)換開關(guān)、位置開關(guān)、電磁鐵、電動機通過線路板上的繼電器來控制整個機構(gòu)的 旋轉(zhuǎn)，線路板制板是控制電動機實現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，以及電磁鐵的吸合；轉(zhuǎn)換開關(guān)是對外提供 開關(guān)所處位置信號和指示開關(guān)所處位置狀態(tài)；位置開關(guān)是用來監(jiān)視機構(gòu)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?？偨Y(jié)上述機構(gòu)的特點，無論手動或電動，該機構(gòu)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(gòu)的運動反彈，可以說是隔離開關(guān)最為理想的選配 機構(gòu)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(nèi)孔，軸銷卡住即可。本發(fā)明電動機構(gòu)屬于夾板式結(jié)構(gòu)，固封在整個箱體，箱體內(nèi)部各單元結(jié)構(gòu)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(guān)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(guān)的各種復雜工況。


圖1是本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖一，圖中為產(chǎn)品正面。圖2是本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖二，圖中為產(chǎn)品背面。圖3a是本發(fā)明內(nèi)部的部分剖視結(jié)構(gòu)示意圖，圖中作了 H-H剖視線。圖3b是圖3a的H-H剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3c是圖3a的左視結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖。
圖4bl是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)動作連鎖到位前，位置鎖鎖定狀態(tài)部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖4b2是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)動作連鎖到位后，位置鎖解鎖狀態(tài)部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖4cl是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)動作連鎖到位前，機械鎖未鎖定狀態(tài)部分結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)動作連鎖到位后，機械鎖完全鎖定狀態(tài)部分結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖，圖中箭頭為轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)示意圖一，圖中小 齒輪轉(zhuǎn)動一圈，箭頭為轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)示意圖二，圖中小 齒輪轉(zhuǎn)動二圈，箭頭為轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)示意圖，圖中小齒輪轉(zhuǎn)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(guān)，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(zhuǎn)換開關(guān)，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(qū)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(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及操作方法作進一步描述。如圖1、圖2所示，為該機 構(gòu)的前面板10和內(nèi)部各單元的分布情況，該機構(gòu)包括齒輪傳動單元、機構(gòu)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(zhuǎn)(或手柄插入小齒輪內(nèi)孔緊固軸銷902)將帶動小齒輪一同等速轉(zhuǎn)動，與其嚙合的大齒 輪8將被驅(qū)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(qū)動旋轉(zhuǎn)，螺旋槽凸輪軸的旋轉(zhuǎn)將引起螺旋槽1401的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動一并轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(gòu)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(guān)分合閘不到位的情況發(fā)生。若要 在隔離開關(guān)(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(guān)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(gòu)運動的位置；如圖4b2 所示的位置鎖解鎖狀態(tài)，機構(gòu)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(gòu)鎖定位置被接觸，螺旋槽凸輪軸開始轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動90°， 前面板上的彎板7后端固定連接著一拐臂31，彎板轉(zhuǎn)動一同帶動拐臂轉(zhuǎn)動，拐臂轉(zhuǎn)動到一 定距離后與鎖定拐臂驅(qū)動端2502接觸，并撥動其一同轉(zhuǎn)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(gòu)的所有操作。下面結(jié)合圖5a 圖5d所示機構(gòu)由分閘狀態(tài)到合閘狀態(tài)的過程，說明一下機構(gòu)的 運動過程如圖5a所示，機構(gòu)處于分閘狀態(tài)時，轉(zhuǎn)換開關(guān)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(nèi)孔軸銷)，解鎖電磁 鐵23內(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動120°。如圖 5b所示，小齒輪順時針轉(zhuǎn)動二圈，與其嚙合的大齒輪帶動螺旋槽凸輪軸逆時針轉(zhuǎn)動240°。 如圖5c所示，小齒輪順時針轉(zhuǎn)動三圈，與其嚙合的大齒輪帶動螺旋槽凸輪軸逆時針轉(zhuǎn)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(guān)，電動機斷電，同時小同步輪3上的同步帶16帶動轉(zhuǎn)換開關(guān)12上的大同步輪15轉(zhuǎn)動 90°，轉(zhuǎn)換開關(guān)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(zhuǎn)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(quán)利要求
一種隔離開關(guān)電動機構(gòu)，該機構(gòu)包括齒輪傳動單元、機構(gòu)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(gòu)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(guān)(4)、轉(zhuǎn)換開關(guān)(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(gòu)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(qū)動旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(quán)利要求1所述隔離開關(guān)電動機構(gòu)，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(quán)利要求1所述隔離開關(guān)電動機構(gòu)，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(quán)利要求1所述隔離開關(guān)電動機構(gòu)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(zhuǎn)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(guān)電動機構(gòu)及操動方法，是針對現(xiàn)有同類機構(gòu)設計欠佳的技術(shù)問題而設計的。該機構(gòu)包括齒輪傳動單元、機構(gòu)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(gòu)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(zhuǎn)換開關(guān)、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(guān)、位置鎖凸輪之間通過螺旋槽凸輪軸的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)位置的打開和鎖定；線路控制板、轉(zhuǎn)換開關(guān)、位置開關(guān)、電磁鐵、電動機通過線路板上的繼電器來控制整個機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)。該機構(gòu)配用隔離開關(guān)的安裝方式靈活、方便，可正裝，也可吊裝，滿足隔離開關(guān)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(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者彭海濤, 胡光福 申請人:胡光福