專(zhuān)利名稱(chēng)：彈簧儲(chǔ)能控制模塊及其操動(dòng)機(jī)構(gòu)和斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高壓控制技術(shù)領(lǐng)域的設(shè)備，更具體地說(shuō)是一種用于高壓、中壓斷路器的彈簧儲(chǔ)能控制模塊及其操動(dòng)機(jī)構(gòu)和斷路器。
背景技術(shù)：
高壓、中壓斷路器包括工作電壓大于1000伏的任何開(kāi)關(guān)設(shè)備，是電能傳輸和分配的關(guān)鍵部件。通常，它們用電機(jī)或手動(dòng)驅(qū)動(dòng)小齒輪，帶動(dòng)大齒輪給儲(chǔ)能彈簧儲(chǔ)能。在儲(chǔ)能操作結(jié)束時(shí)，大齒輪到達(dá)第一角度位置。這時(shí)，大齒輪被限位，阻止在儲(chǔ)能彈簧作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，以保持儲(chǔ)能彈簧的儲(chǔ)能。當(dāng)斷路器的合閘命令發(fā)出后，儲(chǔ)能彈簧釋放能量驅(qū)使大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行合閘操作，同時(shí)給分閘模塊儲(chǔ)能。為了提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，要求在分閘操作后能夠馬上進(jìn)行合閘操作，因此，在合閘操作結(jié)束后，應(yīng)該立即給儲(chǔ)能彈簧重新儲(chǔ)能。在這些開(kāi)關(guān)設(shè)備中，應(yīng)該解決(1)在合閘后，在不引起斷路器斷開(kāi)的情況下，通過(guò)驅(qū)動(dòng)小齒輪需要能夠?qū)?chǔ)能彈簧重新儲(chǔ)能。(2)在儲(chǔ)能彈簧釋放的合閘操作中，以及驅(qū)動(dòng)小齒輪張緊儲(chǔ)能彈簧的儲(chǔ)能操作中，大齒輪應(yīng)該在同一方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。(3)當(dāng)大齒輪處在第一角度位置時(shí)，應(yīng)該使電機(jī)從大齒輪上脫開(kāi)。如果不這樣做，由于電機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的慣性，在齒輪的輪齒上產(chǎn)生的力會(huì)使零部件產(chǎn)生相當(dāng)大的磨損，導(dǎo)致設(shè)備很快被破壞。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，專(zhuān)利文獻(xiàn)號(hào)CN88102715公開(kāi)了一種斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)。儲(chǔ)能彈簧釋放能量轉(zhuǎn)動(dòng)大齒輪進(jìn)行合閘操作，同時(shí)給分閘彈簧儲(chǔ)能；分閘彈簧釋放能量進(jìn)行分閘操作。在儲(chǔ)能操作中，小齒輪由驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)大齒輪給儲(chǔ)能彈簧儲(chǔ)能。大齒輪有一個(gè)缺齒部分，設(shè)置在儲(chǔ)能操作結(jié)束時(shí)與小齒輪相對(duì)的區(qū)域內(nèi)，用以同小齒輪脫開(kāi)嚙合。一個(gè)柱塞設(shè)置在大齒輪的缺齒部分上，用以使小齒輪與大齒輪重新嚙合。該柱塞前端的形狀與齒輪的齒形相同。在大齒輪上裝配有一個(gè)始終沿半徑方向推壓，能使柱塞自由伸縮的彈簧，和一個(gè)能對(duì)柱塞進(jìn)行導(dǎo)向的導(dǎo)向槽。在這種操動(dòng)機(jī)構(gòu)的彈簧儲(chǔ)能控制方案中，柱塞在工作過(guò)程中受到較大的側(cè)向力，容易引起卡塞。更嚴(yán)重的是，考慮到柱塞與小齒輪相碰時(shí)的沖擊以及由此產(chǎn)生的振動(dòng)，這種方案不能可靠地解決大齒輪與小齒輪的齒頂干涉問(wèn)題。專(zhuān)利文獻(xiàn)號(hào)EP0917168公開(kāi)了可以在上述背景下使用的零部件。大齒輪包括多個(gè)可以向內(nèi)滑動(dòng)的輪齒，這些滑動(dòng)齒位于當(dāng)大齒輪處在第一角度位置時(shí)與小齒輪相對(duì)的區(qū)域內(nèi)。每個(gè)滑動(dòng)齒都依靠專(zhuān)門(mén)的彈簧通過(guò)徑向滑動(dòng)來(lái)縮回。這種方案提高了工作的可靠性，但是，每個(gè)滑動(dòng)齒都需要獨(dú)立的滑動(dòng)系統(tǒng)，增加了復(fù)雜性和成本。此外，滑動(dòng)齒具有特殊形狀的曲面齒頭，這也增加了制造費(fèi)用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種彈簧儲(chǔ)能控制模塊及其操動(dòng)機(jī)構(gòu)和斷路器，可以應(yīng)用到這樣一種開(kāi)關(guān)設(shè)備中，大齒輪組件固定在與斷路器的動(dòng)觸頭耦合的控制軸上，從而可以通過(guò)釋放彈簧，驅(qū)動(dòng)控制軸來(lái)關(guān)合斷路器。它還可以應(yīng)用到下述類(lèi)型的開(kāi)關(guān)設(shè)備中，大齒輪組件固定在第一控制軸上，該第一控制軸經(jīng)過(guò)第二控制軸耦合到斷路器的動(dòng)觸頭上。本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型涉及一種彈簧儲(chǔ)能控制模塊，包括設(shè)置于控制軸上且與儲(chǔ)能彈簧相耦合的大齒輪組件以及設(shè)置于傳動(dòng)軸上且與大齒輪組件相耦合的小齒輪組件。所述的大齒輪組件為齒輪半徑可變結(jié)構(gòu)，包括固定設(shè)置于大齒輪上的齒輪半徑固定部分和活動(dòng)設(shè)置于大齒輪上的齒輪半徑可變部分，其中齒輪半徑可變部分包括 與大齒輪活動(dòng)地相耦合的齒段組件以及分別與大齒輪和齒段組件相耦合的徑向彈性元件。所述的齒輪半徑固定部分為一個(gè)不完全齒輪，其缺齒部分能夠使傳動(dòng)軸在儲(chǔ)能操作結(jié)束時(shí)與控制軸脫開(kāi)。所述的齒輪半徑可變部分的齒段組件包括與大齒輪活動(dòng)耦合的轉(zhuǎn)動(dòng)部以及從徑向彈性元件獲得徑向力的活動(dòng)部。所述的轉(zhuǎn)動(dòng)部與大齒輪的活動(dòng)耦合是通過(guò)銷(xiāo)接方式得以實(shí)現(xiàn)，其銷(xiāo)接位置設(shè)置在所述的齒段組件的基圓內(nèi)部。所述的獲得徑向力是指徑向彈性元件的兩端分別與大齒輪與齒段組件相耦合，使齒段組件趨向于向外張開(kāi)，并且在大齒輪上設(shè)有限位槽和限位體以實(shí)現(xiàn)齒段組件的位置在限定的范圍內(nèi)伸縮變化。所述的齒段組件上輪齒的齒形和齒距可以與所述齒輪半徑固定部分不同或者相同。所述的小齒輪組件為雙排嚙合齒結(jié)構(gòu),包括一個(gè)小齒輪和一個(gè)輔助小齒輪，其中雙排哨合齒的齒數(shù)相同，當(dāng)固定在傳動(dòng)軸上時(shí)，雙排哨合齒的輪齒對(duì)應(yīng)；小齒輪與大齒輪組件上的齒輪半徑固定部分協(xié)同工作，輔助小齒輪與大齒輪組件上的齒輪半徑可變部分協(xié)同工作。在儲(chǔ)能操作中，大、小齒輪組件嚙合傳動(dòng)。電機(jī)或手動(dòng)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸，使大齒輪組件上的齒輪半徑固定部分轉(zhuǎn)動(dòng)約180度越過(guò)死點(diǎn)位置，電機(jī)斷電。過(guò)死點(diǎn)后，在儲(chǔ)能彈簧作用下，齒輪半徑固定部分再轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)小角度，使小齒輪組件的小齒輪和大齒輪組件上的齒輪半徑固定部分完全脫開(kāi)，控制軸到達(dá)第一角度位置。在第一角度位置，大齒輪組件上的齒輪半徑固定部分與小齒輪組件的小齒輪完全脫開(kāi)。在儲(chǔ)能操作結(jié)束時(shí)，由于電機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的慣性，傳動(dòng)軸將繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間。若小齒輪組件的輔助小齒輪與大齒輪組件上的齒輪半徑可變部分嚙合，該嚙合力將使齒輪半徑可變部分向控制軸方向縮回，從而，使小齒輪組件和大齒輪組件能夠自發(fā)地脫開(kāi)。當(dāng)斷路器的合閘命令發(fā)出后，控制軸在儲(chǔ)能彈簧作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)方向與儲(chǔ)能操作中的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。不管傳動(dòng)軸在儲(chǔ)能操作結(jié)束時(shí)停止在什么位置，大齒輪組件上的齒輪半徑可變部分的數(shù)個(gè)嚙合齒能夠保證在控制軸轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)小角度后并且在齒輪半徑可變部分的嚙合齒離開(kāi)小齒輪組件之前，齒輪半徑可變部分能夠與小齒輪組件的輔助小齒輪正確合。由于齒輪半徑可變部分的轉(zhuǎn)軸設(shè)置在其基圓內(nèi)部，在合閘操作中小齒輪組件作用在齒輪半徑可變部分上的力使齒輪半徑可變部分趨向于向外張開(kāi)。這有利于齒輪半徑可變部分和輔助小齒輪的嚙合傳動(dòng)。而且，齒輪半徑可變部分的最后一個(gè)嚙合齒與齒輪半徑固定部分的第一個(gè)嚙合齒之間的相對(duì)位置能夠保證在齒輪半徑可變部分與輔助小齒輪退出嚙合時(shí)，齒輪半徑固定部分的第一個(gè)嚙合齒已經(jīng)順利進(jìn)入小齒輪的齒槽。這樣，齒輪半徑可變部分與雙排嚙合齒的嚙合順利過(guò)渡到了雙排嚙合齒與齒輪半徑固定部分的嚙合。本實(shí)用新型涉及一種具有上述彈簧儲(chǔ)能控制模塊的操動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括彈簧儲(chǔ)能控制模塊，設(shè)置于彈簧儲(chǔ)能控制模塊的控制軸上的傳動(dòng)凸輪以及從儲(chǔ)能彈簧獲得能量的分閘模塊。所述的從儲(chǔ)能彈簧獲得能量是指在合閘操作中，傳動(dòng)凸輪推動(dòng)分閘模塊運(yùn)動(dòng)，給分閘彈簧儲(chǔ)能。在合閘操作結(jié)束后，所述彈簧儲(chǔ)能模塊與分閘模塊脫開(kāi)。在合閘后，在不引起斷路器斷開(kāi)的情況下，能夠?qū)?chǔ)能彈簧重新儲(chǔ)能。這保證了，斷路器在分閘操作后能夠馬上進(jìn)行合閘操作。當(dāng)斷路器的合閘命令發(fā)出后，操動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸輸出合閘運(yùn)動(dòng)。當(dāng)斷路器的分閘命令發(fā)出后，操動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸輸出相反方向的分閘運(yùn)動(dòng)。 本實(shí)用新型涉及一種具有上述操動(dòng)機(jī)構(gòu)的斷路器，包括操動(dòng)機(jī)構(gòu)，滅弧室以及耦合操動(dòng)機(jī)構(gòu)和滅弧室的連接機(jī)構(gòu)。當(dāng)合閘命令發(fā)出后，操動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)連接機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)滅弧室的絕緣拉桿運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)通滅弧室的兩個(gè)出線(xiàn)端子。當(dāng)分閘命令發(fā)出后，操動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)連接機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)滅弧室的絕緣拉桿運(yùn)動(dòng)，斷開(kāi)滅弧室的兩個(gè)出線(xiàn)端子。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便；其零件都可以通過(guò)常規(guī)的機(jī)加工方法加工。這明顯降低了成本。同時(shí)，本實(shí)用新型能夠按上述方式可靠地工作，提高了整個(gè)斷路器的可靠性。

圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型立體示意圖；圖3為大齒輪組件的立體圖；圖4為去除不完全齒輪后的大齒輪組件的立體圖；圖5為大齒輪組件側(cè)面的凸起的立體圖；圖6為小齒輪組件及傳動(dòng)軸的立體圖和平面圖；圖7為實(shí)施例儲(chǔ)能操作工作狀態(tài)示意圖；圖8為實(shí)施例儲(chǔ)能操作結(jié)束時(shí)的一種位置狀態(tài)示意圖；圖9為實(shí)施例儲(chǔ)能操作結(jié)束時(shí)的最壞停止位置示意圖；圖10為實(shí)施例合閘操作中齒段組件與輔助小齒輪嚙合后的工作狀態(tài)示意圖；圖11為實(shí)施例合閘操作中由齒段組件與輔助小齒輪嚙合轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌耆X輪與小齒輪嚙合的過(guò)渡狀態(tài)示意圖；圖12為實(shí)施例操動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13為實(shí)施例斷路器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例I如圖I所示，為依據(jù)本實(shí)用新型的一種彈簧儲(chǔ)能控制模塊100，本實(shí)施例包括設(shè)置于控制軸130上且與儲(chǔ)能彈簧201相耦合的大齒輪組件110以及設(shè)置于傳動(dòng)軸140上且與大齒輪組件110相耦合的小齒輪組件120。電機(jī)經(jīng)過(guò)超越離合器直接或間接驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸140。斷路器的動(dòng)觸頭通過(guò)本身公知但在圖中未示出的方式耦合到控制軸130上。儲(chǔ)能彈簧201的一端耦合到斷路器的機(jī)架上，另一端經(jīng)過(guò)一根在滑輪212上通過(guò)的纜繩或鏈條213耦合到控制軸130上的拐臂214的固定點(diǎn)215上。通過(guò)儲(chǔ)能彈簧201驅(qū)動(dòng)控制軸130，使斷路器實(shí)現(xiàn)合閘操作。所述的固定點(diǎn)215相對(duì)于控制軸130是偏心的。圖I所示的第一角度位置(彈簧儲(chǔ)能位置)處在控制軸130沿箭頭111方向越過(guò)死點(diǎn)位置一個(gè)小角度的位置上。因此，在 第一角度位置時(shí)，儲(chǔ)能彈簧201給控制軸130施加箭頭111方向的驅(qū)動(dòng)力。在第一角度位置上，掣子221與拐臂214在接觸位置216接合，阻止控制軸130在儲(chǔ)能彈簧201作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，以保持儲(chǔ)能彈簧201的儲(chǔ)能，該掣子221為鉸接。當(dāng)斷路器的合閘命令發(fā)出后，通過(guò)本身公知的技術(shù)(如電磁系統(tǒng)等)觸發(fā)掣子221轉(zhuǎn)動(dòng)以釋放拐臂214，控制軸130在儲(chǔ)能彈簧201作用下沿箭頭111轉(zhuǎn)動(dòng)約180度，從第一角度位置轉(zhuǎn)動(dòng)到與另一個(gè)死點(diǎn)位置大致對(duì)應(yīng)的第二角度位置，完成合閘操作。通過(guò)本身公知的技術(shù)(如凸輪連桿機(jī)構(gòu)等)，根據(jù)控制軸130的角度位置來(lái)控制電機(jī)的通電或斷電。在合閘操作結(jié)束之前或者在合閘操作剛剛結(jié)束之時(shí)(即在控制軸130到達(dá)第二角度位置時(shí))，給電機(jī)通電，傳動(dòng)軸140沿箭頭127方向轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)控制軸130沿箭頭111方向轉(zhuǎn)動(dòng)約180度返回到第一角度位置，儲(chǔ)能彈簧201重新儲(chǔ)能。由此可見(jiàn)，在彈簧釋放的合閘操作中，和在張緊彈簧的儲(chǔ)能操作中，大齒輪組件110在同一方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖2、圖3、圖4和圖5所示，所述的大齒輪組件110為齒輪半徑可變結(jié)構(gòu)，包括固定設(shè)置于大齒輪119上的齒輪半徑固定部分112和活動(dòng)設(shè)置于大齒輪119上的齒輪半徑可變部分150。所述的齒輪半徑固定部分112為一個(gè)不完全齒輪，其缺齒部分能夠使傳動(dòng)軸140在儲(chǔ)能操作結(jié)束時(shí)與控制軸130脫開(kāi)。所述的齒輪半徑可變部分150包括與大齒輪119活動(dòng)地相耦合的齒段組件113以及分別與大齒輪119和齒段組件113相耦合的徑向彈性元件163。所述的齒段組件113包括與大齒輪119活動(dòng)耦合的轉(zhuǎn)動(dòng)部a以及從徑向彈性元件163獲得徑向力的活動(dòng)部b，其具體通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)所述的轉(zhuǎn)動(dòng)部a與大齒輪119的活動(dòng)耦合是通過(guò)銷(xiāo)接方式，即銷(xiāo)軸161和大齒輪119上的孔152，得以實(shí)現(xiàn)，其銷(xiāo)接位置設(shè)置在所述的齒段組件113的基圓內(nèi)部。所述的獲得徑向力是指徑向彈性元件163的兩端分別與大齒輪119和齒段組件113相耦合，使齒段組件113趨向于向外張開(kāi)，并且在大齒輪上設(shè)有限位槽和限位體以實(shí)現(xiàn)齒段組件的位置在限定的范圍內(nèi)伸縮變化；即在大齒輪119側(cè)面的凸起132上設(shè)有凹槽151、限位槽154和限位體155，其中凸起132用鉚釘或螺栓162等方式固定在齒輪半徑固定部分112的側(cè)面131上；轉(zhuǎn)動(dòng)部a和徑向彈性元件163容納在凸起132和齒輪半徑固定部分112的凹槽151中；轉(zhuǎn)動(dòng)部a的通過(guò)銷(xiāo)軸161可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在凸起132和齒輪半徑固定部分112的凹槽151中；所述的徑向彈性元件163為V形片彈簧，其一端耦合在大齒輪119的限位槽154上，另一端耦合在齒段組件113的活動(dòng)部b的末端底部114上，則該徑向彈性元件163使活動(dòng)部b趨向于向外，即徑向張開(kāi)；當(dāng)然，其他形式的返回彈簧沒(méi)有超出本實(shí)施例的范圍，例如螺旋彈簧位于銷(xiāo)軸161處，其一端稱(chēng)合在活動(dòng)部b上,另一端稱(chēng)合在大齒輪119上。如圖6(A)和圖6(B)所示，所述的小齒輪組件120為雙排嚙合齒結(jié)構(gòu)，包括具有相同的齒數(shù)的小齒輪122和輔助小齒輪123。當(dāng)小齒輪122與輔助小齒輪123固定在傳動(dòng)軸140上時(shí)，它們的輪齒一一對(duì)應(yīng)。小齒輪122與大齒輪組件上的齒輪半徑固定部分112協(xié)同工作，輔助小齒輪123與大齒輪組件上的齒輪半徑可變部分150協(xié)同工作。當(dāng)齒輪半徑可變部分150的齒段組件113與輔助小齒輪123分離時(shí)，由于徑向彈性元件163的外推作用，齒段組件113的活動(dòng)部b的末端頂部115緊靠在大齒輪119的限位體155上，如圖4、圖5所示。這時(shí)，活動(dòng)部b的輪齒和齒輪半徑固定部分112的輪齒同 心。另外，當(dāng)齒段組件113的活動(dòng)部b與輔助小齒輪123相碰時(shí)，大齒輪119的凹槽151能夠讓齒段組件113縮回，壓縮徑向彈性元件163，使齒段組件113與輔助小齒輪123的輪齒脫開(kāi)哨合。在第一角度位置(彈簧儲(chǔ)能位置)時(shí)，齒輪半徑固定部分112的缺齒部分和小齒輪122相對(duì)，使得傳動(dòng)軸140從控制軸130上脫開(kāi)，這一點(diǎn)在下文中將進(jìn)行詳細(xì)描述。在合閘操作中，齒輪半徑固定部分112，在齒段組件113和輔助小齒輪123的引導(dǎo)下，與小齒輪122重新嚙合，確保在儲(chǔ)能操作結(jié)束時(shí)立即可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)小齒輪122給儲(chǔ)能彈簧201重新儲(chǔ)能。在儲(chǔ)能操作中，小齒輪122和齒輪半徑固定部分112嚙合傳動(dòng)，驅(qū)使齒輪半徑固定部分112轉(zhuǎn)動(dòng)約180度，使儲(chǔ)能彈簧201儲(chǔ)能。由上可知，本模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，其零件都可以通過(guò)常規(guī)的機(jī)加工方法加工。這明顯降低了成本。同時(shí)，本模塊也能夠可靠地工作。如圖7為彈簧儲(chǔ)能控制模塊100在儲(chǔ)能操作中的工作狀態(tài)小齒輪122和齒輪半徑固定部分112嚙合傳動(dòng)，輔助小齒輪123與齒段組件113分離。電機(jī)直接或間接驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸140,使齒輪半徑固定部分112轉(zhuǎn)動(dòng)約180度越過(guò)死點(diǎn)位置。過(guò)死點(diǎn)后,儲(chǔ)能彈簧201給齒輪半徑固定部分112施加沿箭頭111方向的驅(qū)動(dòng)力。這個(gè)力驅(qū)使齒輪半徑固定部分112再轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)小角度，使小齒輪122和齒輪半徑固定部分112完全脫開(kāi)，控制軸130到達(dá)第一角度位置。這時(shí)，掣子221起作用，把控制軸130保持在第一角度位置。在齒輪半徑固定部分112越過(guò)死點(diǎn)位置之后，例如在控制軸130到達(dá)第一角度位置時(shí)，通過(guò)本身公知的技術(shù)(如凸輪連桿機(jī)構(gòu)等)，給電機(jī)斷電。當(dāng)掣子221把齒輪半徑固定部分112保持第一角度位置時(shí)，由于電機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的慣性，傳動(dòng)軸140將繼續(xù)沿箭頭127方向轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間。這時(shí)，若輔助小齒輪123的輪齒與齒段組件113的活動(dòng)部b嚙合，如圖8，輔助小齒輪123施加在齒段組件113上的力為Fl。這個(gè)力F1，驅(qū)使齒段組件113的轉(zhuǎn)動(dòng)部a繞銷(xiāo)軸161轉(zhuǎn)動(dòng)，壓縮徑向彈性元件163，使活動(dòng)部b向控制軸130方向縮回，如圖9。因此，當(dāng)彈簧儲(chǔ)能控制模塊100在第一角度位置時(shí)，電機(jī)與控制軸130在結(jié)構(gòu)上自發(fā)地脫開(kāi)。傳動(dòng)軸140在電機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)慣性的作用下可以停止在任意位置(I)輔助小齒輪123的輪齒與齒段組件113的活動(dòng)部b嚙合，如圖8，或者，(2)輔助齒輪123的齒頂對(duì)著活動(dòng)部b的齒頂,如圖9。當(dāng)斷路器的合閘命令發(fā)出后，掣子221釋放拐臂214，控制軸130在儲(chǔ)能彈簧201作用下轉(zhuǎn)動(dòng)。為了減小在合閘過(guò)程中的機(jī)械應(yīng)力，電機(jī)經(jīng)過(guò)超越離合器直接或間接耦合到傳動(dòng)軸140上。首先,分兩種情況來(lái)描述(I)若在第一角度位置時(shí)，輔助小齒輪123的輪齒與齒段組件113的活動(dòng)部b嚙合，活動(dòng)部b與輔助小齒輪123直接嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)若在第一角度位置時(shí)，輔助齒輪123的齒頂對(duì)著活動(dòng)部b的齒頂,活動(dòng)部b上的數(shù)個(gè)輪齒(2個(gè)或3個(gè)或4個(gè)或5個(gè)或6個(gè)等，在本實(shí)施方式中為4個(gè))，保證了在控制軸130轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)小角度后并且在齒段組件113的活動(dòng)部b離開(kāi)輔助小齒輪123的輪齒之前，活動(dòng)部b的輪齒能夠自然進(jìn)入輔助小齒輪123的齒槽，進(jìn)行正確嚙合。當(dāng)齒段組件113的活動(dòng)部b與輔助小齒輪123嚙合后，上述兩種情況的后續(xù)工作過(guò)程是一樣的，如圖10?；顒?dòng)部b為主動(dòng)，沿箭頭111方向轉(zhuǎn)動(dòng)，輔助小齒輪123為從動(dòng)，沿箭頭127方向轉(zhuǎn)動(dòng)。輔助小齒輪123作用在活動(dòng)部b上的力為F2。由于轉(zhuǎn)動(dòng)部a的轉(zhuǎn)軸161設(shè)置在其基圓118的內(nèi)部，這個(gè)力F2使活動(dòng)部b向外張開(kāi)。這有利于活動(dòng)部b與輔助小齒輪123的嚙合傳動(dòng)。齒段組件113的活動(dòng)部b最后一個(gè)輪齒171與齒輪半徑固定部分112的第一個(gè)輪齒172之間的相對(duì)位置保證了齒段組件113與輔助小齒輪123的嚙合能夠順利過(guò)渡到小齒輪122與齒輪半徑固定部分112的嚙合。如圖11所示，在齒段組件113沿箭頭111方向與輔助小齒輪123沿箭頭127方向退出嚙合時(shí)，齒輪半徑固定部分112的第一個(gè)輪齒172已經(jīng)順利進(jìn)入小齒輪122的齒槽，從而保證了傳動(dòng)的順利過(guò)渡。這樣在第一角度位置，大齒輪組件110與小齒輪組件120自發(fā)地脫開(kāi)。在合閘操作中，齒段組件113的活動(dòng)部b與輔助小齒輪123自動(dòng)嚙合，并且能夠由此順利過(guò)渡到小齒輪122與齒輪半徑固定部分112的正確嚙合。從而，保證了在合閘操作結(jié)束時(shí)立即能夠?qū)?chǔ)能彈簧201重新儲(chǔ)能。實(shí)施例2如圖12所示，本實(shí)施例涉及一種具有上述彈簧儲(chǔ)能控制模塊的操動(dòng)機(jī)構(gòu)300，該操動(dòng)機(jī)構(gòu)300包括彈簧儲(chǔ)能控制模塊100，設(shè)置于彈簧儲(chǔ)能控制模塊的控制軸130上的傳動(dòng)凸輪311以及從儲(chǔ)能彈簧獲得能量的分閘模塊310。所述的拐臂321固定設(shè)置在輸出軸(第二控制軸)320上。分閘彈簧301的一端耦合到斷路器的機(jī)架上，另一端經(jīng)過(guò)一根在滑輪312上通過(guò)的纜繩或鏈條313耦合到拐臂321的固定點(diǎn)325上。輸出軸320通過(guò)本身公知的技術(shù)(如連桿機(jī)構(gòu)等)耦合到斷路器的動(dòng)觸頭上。輸出軸320輸出不同方向的運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器的動(dòng)觸頭的合閘操作和分閘操作。所述的從儲(chǔ)能彈簧獲得能量是指在合閘操作中，如在實(shí)施例I中所述，掣子221轉(zhuǎn)動(dòng)，釋放拐臂214，控制軸130在儲(chǔ)能彈簧201作用下沿箭頭111方向轉(zhuǎn)動(dòng)；在控制軸130轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)小角度后，固定在控制130上的傳動(dòng)凸輪311接觸設(shè)置在拐臂321上的滾子322，推動(dòng)輸出軸320沿箭頭328方向轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出合閘運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，儲(chǔ)能彈簧201克服分閘彈簧301施加在輸出軸320上的沿箭頭329方向的力，給分閘彈簧301儲(chǔ)能。就在合閘操作結(jié)束之前，傳動(dòng)凸輪311與滾子322分離，拐臂321將在分閘彈簧301作用下沿箭頭329回?cái)[，這時(shí)，掣子331與設(shè)置于拐臂321上的制動(dòng)塊326在接觸位置332接合，阻止拐臂321在分閘彈簧301作用下繼續(xù)回?cái)[，以保持分閘彈簧301的儲(chǔ)能以及把輸出軸320限制在合閘位置，該掣子331為鉸接。在合閘結(jié)束操作結(jié)束后，傳動(dòng)凸輪311與滾子322完全脫離，即彈簧儲(chǔ)能模塊100與分閘模塊310脫開(kāi)。所以，在合閘后，在不引起斷路器斷開(kāi)的情況下，以在實(shí)施例I中所述的方式，立即能夠?qū)?chǔ)能彈簧201重新儲(chǔ)能。這保證了，斷路器在分閘操作后能夠馬上進(jìn)行合閘操作。當(dāng)斷路器的合閘命令發(fā)出后，操動(dòng)機(jī)構(gòu)300的輸出軸320輸出沿箭頭328方向的合閘運(yùn)動(dòng)。當(dāng)斷路器的分閘命令發(fā)出后，通過(guò)本身公知的技術(shù)(如電磁系統(tǒng)等)觸發(fā)掣子331轉(zhuǎn)動(dòng)以釋放拐臂321，輸出軸320在分閘彈簧301作用下沿箭頭329方向轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出相反方向的分閘運(yùn)動(dòng)。實(shí)施例3 如圖13所示，本實(shí)施例涉及一種具有上述操動(dòng)機(jī)構(gòu)的斷路器500，該斷路器500包括操動(dòng)機(jī)構(gòu)300，滅弧室360以及耦合操動(dòng)機(jī)構(gòu)和滅弧室的連接機(jī)構(gòu)370。所述的連接機(jī)構(gòu)370為連桿機(jī)構(gòu)，包括設(shè)置在操動(dòng)機(jī)構(gòu)300的輸出軸320上的拐臂371，連桿372以及連接滅弧室370的絕緣拉桿367的拐臂373，此拐臂373設(shè)置在機(jī)架上。當(dāng)然，其他形式的連接機(jī)構(gòu)沒(méi)有超出本實(shí)施例的范圍。在斷路器的合閘命令發(fā)出后，拐臂371隨輸出軸320沿箭頭375方向轉(zhuǎn)動(dòng)，連接機(jī)構(gòu)370驅(qū)動(dòng)滅弧室的絕緣拉桿367運(yùn)動(dòng)，閉合動(dòng)、靜觸頭。滅弧室370的兩個(gè)出線(xiàn)端子363、364導(dǎo)通，接通電流。在斷路器的分閘命令發(fā)出后，拐臂371隨輸出軸320沿箭頭376方向轉(zhuǎn)動(dòng)，連接機(jī)構(gòu)370驅(qū)動(dòng)滅弧室的絕緣拉桿367運(yùn)動(dòng)，分開(kāi)動(dòng)、靜觸頭。滅弧室370的兩個(gè)出線(xiàn)端子363、364斷開(kāi)，在滅弧室370協(xié)助下分?jǐn)嚯娏鳌?br> 權(quán)利要求1.一種彈簧儲(chǔ)能控制模塊，其特征在于，包括設(shè)置于控制軸上且與儲(chǔ)能彈簧相耦合的大齒輪組件以及設(shè)置于傳動(dòng)軸上且與大齒輪組件相耦合的小齒輪組件；所述的大齒輪組件為齒輪半徑可變結(jié)構(gòu)，包括固定設(shè)置于大齒輪上的齒輪半徑固定部分和活動(dòng)設(shè)置于大齒輪上的齒輪半徑可變部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彈簧儲(chǔ)能控制模塊，其特征是，所述的齒輪半徑可變部分包括與大齒輪活動(dòng)地相耦合的齒段組件以及分別與大齒輪和齒段組件相耦合的徑向彈性元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彈簧儲(chǔ)能控制模塊，其特征是，所述的齒輪半徑固定部分為一個(gè)不完全齒輪，其缺齒部分能夠使傳動(dòng)軸在儲(chǔ)能操作結(jié)束時(shí)與控制軸脫開(kāi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彈簧儲(chǔ)能控制模塊，其特征是，所述的齒段組件包括與大齒輪活動(dòng)I禹合的轉(zhuǎn)動(dòng)部以及從徑向彈性元件獲得徑向力的活動(dòng)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的彈簧儲(chǔ)能控制模塊，其特征是，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)部與大齒輪的活動(dòng)耦合是通過(guò)銷(xiāo)接方式得以實(shí)現(xiàn)，其銷(xiāo)接位置設(shè)置在所述的齒段組件的基圓內(nèi)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的彈簧儲(chǔ)能控制模塊，其特征是，所述的獲得徑向力是指徑向彈性元件的兩端分別與大齒輪與齒段組件相耦合，使齒段組件趨向于向外張開(kāi)，并且在大齒輪上設(shè)有限位槽和限位體以實(shí)現(xiàn)齒段組件的位置在限定的范圍內(nèi)伸縮變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彈簧儲(chǔ)能控制模塊，其特征是，所述的齒段組件上輪齒的齒形和齒距與所處齒輪半徑固定部分不同或者相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彈簧儲(chǔ)能控制模塊，其特征是，所述的小齒輪組件為雙排嚙合齒結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)小齒輪和一個(gè)輔助小齒輪，其中雙排哨合齒的齒數(shù)相同，當(dāng)固定在傳動(dòng)軸上時(shí)，雙排哨合齒的輪齒對(duì)應(yīng)；小齒輪與大齒輪組件上的齒輪半徑固定部分協(xié)同工作，輔助小齒輪與大齒輪組件上的齒輪半徑可變部分協(xié)同工作。
9.一種操動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括上述任一權(quán)利要求所述的彈簧儲(chǔ)能控制模塊。
10.一種斷路器，其特征在于，包括權(quán)利要求9中所述的操動(dòng)機(jī)構(gòu)或權(quán)利要求1-8中任一所述的彈簧儲(chǔ)能控制模塊。
專(zhuān)利摘要一種高壓控制技術(shù)領(lǐng)域的用于高壓、中壓斷路器的彈簧儲(chǔ)能控制模塊及其操動(dòng)機(jī)構(gòu)和斷路器，該彈簧儲(chǔ)能控制模塊包括設(shè)置于控制軸上且與儲(chǔ)能彈簧相耦合的大齒輪組件以及設(shè)置于傳動(dòng)軸上且與大齒輪組件相耦合的小齒輪組件；其中大齒輪組件為齒輪半徑可變結(jié)構(gòu)，包括固定設(shè)置于大齒輪上的齒輪半徑固定部分和活動(dòng)設(shè)置于大齒輪上的齒輪半徑可變部分。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便；其零件都可以通過(guò)常規(guī)的機(jī)加工方法加工。這明顯降低了成本。同時(shí)，本實(shí)用新型能夠可靠地工作，提高了整個(gè)斷路器的可靠性。
文檔編號(hào)H01H3/30GK202816715SQ201220528129
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者張先剛, 潘艷明, 陳賀, 蔣舒, 楊志軼 申請(qǐng)人:上海思源高壓開(kāi)關(guān)有限公司