本實用新型公開一種電能表外置斷路器及電動操作機構(gòu)，按國際專利分類表(IPC)劃分屬于低壓電器制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電能表外置斷路器是配合智能電能表實現(xiàn)智能費控功能的關(guān)鍵器件，額定電流相對較大(>60A)的智能電能表一般采用外置斷路器的方式來實現(xiàn)各種費控功能，以符合國家電網(wǎng)技術(shù)規(guī)范 （Q/GDW11421-2015）和南方電網(wǎng)技術(shù)規(guī)范要求。電能表外置斷路器實現(xiàn)的方式一般為：采用斷路器+電動操作機構(gòu)+控制電路板，電動操作機構(gòu)帶動斷路器手柄及脫扣機構(gòu)使動靜觸點閉合或分開而實現(xiàn)合分閘，合閘過程是電機帶動齒輪組與手柄轉(zhuǎn)軸齒輪嚙合實現(xiàn)，如中國文獻CN 104795260 A公開一種電能表外置斷路器，包括與若干極小型斷路器的手柄聯(lián)動的電動合閘機構(gòu)，所述的電動合閘機構(gòu)包括平面豎齒從動輪、傘形主動輪及電機，該平面豎齒從動輪通過傳動軸與若干極小型斷路器的手柄聯(lián)動。斷路器合閘過程為勻速狀態(tài)，在合閘（動靜觸點閉合）瞬間，嚴(yán)重影響到產(chǎn)品電氣壽命，另外，動靜觸點從開始閉合到完全閉合，手柄轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速保持不變，對電機的沖擊力大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種電能表外置斷路器及電動操作機構(gòu)，通過改變斷路器手柄轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)快速合閘和柔性控制，有效提高產(chǎn)品的電氣壽命。

為達到上述目的，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種電能表外置斷路器電動操作機構(gòu)，包括電機、齒輪組和撥動齒輪，電機通過齒輪組與撥動齒輪嚙合傳動，撥動齒輪與轉(zhuǎn)軸配合而使斷路器合閘，所述撥動齒輪的兩側(cè)面分別設(shè)有凸部，轉(zhuǎn)軸上設(shè)有相配合的撥桿，撥動齒輪兩側(cè)面的凸部先后與轉(zhuǎn)軸的撥桿配合使轉(zhuǎn)軸先加速突變后減速而實現(xiàn)斷路器合閘。

進一步，所述撥動齒輪的正面設(shè)有第一凸部和第二凸部，轉(zhuǎn)軸上設(shè)有上撥桿，第一凸部和第二凸部依次與上撥桿作用使轉(zhuǎn)軸加速突變帶動斷路器快速合閘，撥動齒輪的背面設(shè)有第三凸部，轉(zhuǎn)軸上設(shè)有相配合的下?lián)軛U，撥動齒輪的第三凸部推動下?lián)軛U及轉(zhuǎn)軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動，此時，轉(zhuǎn)軸速度減速突變而完成斷路器合閘。

進一步，所述撥動齒輪上第一凸部所在齒輪半徑R1，第二凸部所在齒輪半徑R2，第三凸部所在齒輪半徑R3，其中R1<R2，R3<R2。

進一步，所述撥動齒輪上第一凸部處R1與第二凸部處R2形成夾角α，其中0°<α<90°。

進一步，所述轉(zhuǎn)軸上的上撥桿和下?lián)軛U具有一定角度，上撥桿與撥動齒輪正面的兩凸部先后作用，實現(xiàn)快速合閘，下?lián)軛U承接與撥動齒輪背面的凸部作用實現(xiàn)柔性控制。

進一步，所述撥動齒輪上的第一凸部和第二凸部連接形成連接體或第一凸部和第二凸部不連接形成分開的作用點。

進一步，所述撥動齒輪的背面設(shè)有斜面凸起，該斜面凸起推動脫扣推桿使斷路器分閘。

進一步，所述的撥動齒輪背面設(shè)有磁鋼安裝孔用于容置磁鋼，該磁鋼與電動操作機構(gòu)一側(cè)線路板上的一個以上霍爾元件配合定位。

進一步，所述撥動齒輪的斜面凸起與撥動齒輪上的第三凸部連接形成凸臺，凸臺上設(shè)有磁鋼安裝孔。

一種電能表外置斷路器，包括上述的電能表外置斷路器電動操作機構(gòu)。

本實用新型通過撥動齒輪兩側(cè)面設(shè)有的凸部分別與合閘轉(zhuǎn)軸上的撥桿配合實現(xiàn)先增速后減速的合閘行程，分閘時通過撥動齒輪的斜面凸起碰觸推桿脫扣完成。本實用新型合閘過程中，電動操作機構(gòu)的兩次變速配合斷路器合閘過程中的受力情況實現(xiàn)了柔性控制和快速合閘功能，提高產(chǎn)品的電氣壽命。

附圖說明

圖1是本實用新型斷路器示意圖。

圖2是本實用新型電動操作模塊示意圖。

圖3是本實用新型實施例示意圖。

圖4是本實用新型實施例另一示意圖。

圖5是撥動齒輪正面示意圖。

圖6是撥動齒輪背面示意圖。

圖7是本實用新型斷路器電操合閘速度曲線圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明：

實施例：隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的推進，電能表費控系統(tǒng)作為量大面廣的基礎(chǔ)，受到國家電網(wǎng)公司和南網(wǎng)電網(wǎng)公司的重視。為進一步提高電能表費控系統(tǒng)的可靠性，確保電力系統(tǒng)智能管理、智能服務(wù)的安全穩(wěn)定運行，國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司分別制定了《電能表外置斷路器技術(shù)規(guī)范》，本實用新型是依據(jù)此規(guī)范研發(fā)而成。

本實用新型電能表外置斷路器基本功能有：可靠實現(xiàn)欠費自動分閘斷電，用戶不能合閘，繳費自動合閘續(xù)電，用戶可以自由分合閘，同時可精準(zhǔn)反饋合閘、分閘脫扣、離合三種狀態(tài)信號。

請參照圖1至圖6，一種電能表外置斷路器，包括斷路器A和電動操作單元B，斷路器A的與電動操作單元B通過內(nèi)軸傳動，所述內(nèi)軸為轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸帶動斷路器手柄實現(xiàn)合閘作業(yè)，保證了斷路器分合閘的同步性、一致性和可靠性。電動操作單元B是由殼體B1和殼體內(nèi)電動操作機構(gòu)、及線路板B2組成。電動操作機構(gòu)即為電能表外置斷路器電動操作機構(gòu)100，包括電機或直流電機1、齒輪組2和撥動齒輪3，電機1通過齒輪組2與撥動齒輪3嚙合傳動，撥動齒輪3與轉(zhuǎn)軸4配合而使斷路器合閘，撥動齒輪3的兩側(cè)面分別設(shè)有凸部，轉(zhuǎn)軸4上設(shè)有相配合的撥桿，撥動齒輪兩側(cè)面的凸部先后與轉(zhuǎn)軸的撥桿配合使轉(zhuǎn)軸先加速突變后減速而實現(xiàn)斷路器合閘。撥動齒輪3的正面設(shè)有第一凸部301和第二凸部302，轉(zhuǎn)軸4上設(shè)有上撥桿41，第一凸部301和第二凸部302依次與上撥桿41作用使轉(zhuǎn)軸4加速突變帶動斷路器快速合閘，撥動齒輪3的背面設(shè)有第三凸部303，轉(zhuǎn)軸4上設(shè)有相配合的下?lián)軛U42，撥動齒輪3的第三凸部303推動下?lián)軛U42及轉(zhuǎn)軸4繼續(xù)轉(zhuǎn)動，此時，轉(zhuǎn)軸4速度減速突變而完成斷路器合閘。撥動齒輪3上第一凸部301中心所在齒輪半徑R1，第二凸部302中心所在齒輪半徑R2，第三凸部303中心所在齒輪半徑R3，其中R1<R2，R3<R2。撥動齒輪3上第一凸部處R1與第二凸部處R2形成夾角α，其中0°<α<90°。本實用新型撥動齒輪3上的第一凸部和第二凸部連接形成連接體或第一凸部和第二凸部不連接形成分開的作用點。本實用新型轉(zhuǎn)軸上的上撥桿41和下?lián)軛U42具有一定角度，上撥桿41與撥動齒輪3正面的兩凸部先后作用，實現(xiàn)快速合閘，下?lián)軛U42承接與撥動齒輪背面的凸部作用實現(xiàn)柔性控制，上撥桿和下?lián)軛U可以一體成型，也可以分開成型生產(chǎn)后按設(shè)定要求組裝在轉(zhuǎn)軸上。本實用新型撥動齒輪3的背面還設(shè)有斜面凸起304，該斜面凸起304推動脫扣推桿5使斷路器分閘，斜面凸起304與第三凸部303連接形成凸臺或不連接。當(dāng)斜面凸起與第三凸部連接形成凸臺時，在凸臺上設(shè)有磁鋼安裝孔305用于容置磁鋼，該磁鋼與電動操作機構(gòu)一側(cè)線路板B2上的一個以上霍爾元件配合定位，可以是3個或更多個霍爾元件。當(dāng)斜面凸起與第三凸部不連接時，也可以直接在撥動齒輪背面上設(shè)有磁鋼安裝孔以固定磁鋼以與相配合的磁感應(yīng)元件精準(zhǔn)定位，方便電路實現(xiàn)。

本實用新型電能表外置斷路器工作如下：

1、電表給出合閘信號，電動操作機構(gòu)100帶動斷路器A合閘；

2、斷路器A合閘后，電機1反轉(zhuǎn)，回到初始位置；

3、此時用戶處在未欠費狀態(tài)，可以自由合分閘；

4、用戶欠費，電表給出分閘信號，電動操作機構(gòu)100推動脫扣連桿（推桿5）分閘；

5、用戶欠費，手動合閘，斷路器不能閉合。

本實用新型電能表外置斷路器電動操作機構(gòu)技術(shù)方案：

1、直流電機1與蝸桿固定連接，蝸桿帶動一級齒輪21轉(zhuǎn)動；

2、一級齒輪21上有上下兩層齒輪，一級齒輪帶動二級齒輪轉(zhuǎn)動；

3、二級齒輪22上也有上下兩層齒輪，二級齒輪帶動三級齒輪即撥動齒輪轉(zhuǎn)動；

4、三級齒輪即撥動齒輪3正反面（正背面）各有不同凸起，正面凸起設(shè)有兩個與轉(zhuǎn)軸碰撞的凸起點，兩個凸起點可以是連接的，也可以是不連接的，背面設(shè)置一個凸起點、一個斜面凸起、一個磁鋼安裝孔；

5、轉(zhuǎn)軸4上設(shè)置兩個撥桿41、42；

6、在合閘過程中，三級齒輪（撥動齒輪3）上表面（正面）的一個凸起點（第一凸部）推動轉(zhuǎn)軸的上撥桿轉(zhuǎn)動，從而帶動轉(zhuǎn)軸4運動，緊接著，三級齒輪上表面的另一個凸起點（第二凸部）推動轉(zhuǎn)軸的上撥桿轉(zhuǎn)動，此時由于兩個凸起點在三級齒輪上的轉(zhuǎn)動半徑不一樣（半徑加長），接觸轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動半徑也不一樣（半徑減短），齒輪3上和轉(zhuǎn)軸4上的半徑變化疊加，轉(zhuǎn)軸上的速度發(fā)生突變（增加），帶動斷路器快速合閘（斷路器動靜觸點快速閉合），提高產(chǎn)品的電氣壽命；動靜觸點閉合后，三級齒輪下表面（背面）的凸起點（第三凸部）推動轉(zhuǎn)軸的下?lián)軛U轉(zhuǎn)動，此時三級齒輪下表面的凸起點和下?lián)軛U的轉(zhuǎn)動半徑又產(chǎn)生變化，轉(zhuǎn)軸上的速度再次發(fā)生突變（減?。?，此時斷路器合閘力最大，減速后可以減少對電機的沖擊；

7、在此合閘過程中，電動操作機構(gòu)的兩次變速配合斷路器合閘過程中的受力情況實現(xiàn)了柔性控制和快速合閘功能，通過仿真后的合閘速度曲線如圖7所示；

8、斷路器合閘后，電機反轉(zhuǎn)，回到初始位置，帶動三級齒輪與轉(zhuǎn)軸間分開，保證合閘后，斷路器可以手動分合閘；

9、在接收到分閘信號后，電機繼續(xù)反轉(zhuǎn)，帶動三級齒輪，三級齒輪的斜面凸起推動推桿，推桿推動斷路器脫扣部件脫扣，實現(xiàn)斷路器分閘。電機反轉(zhuǎn)到一定位置后停止，保證在分閘信號下分閘后斷路器不能手動分合閘，此時斜面凸起定位在推桿的止擋位，即使用戶手動合閘，斷路器不能閉合，此狀態(tài)為用戶欠費狀態(tài)。

本實用新型斷路器符合《GB10963.1家用及類似場所過電流保護斷路器》標(biāo)準(zhǔn)，符合國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)《電能表外置斷路器技術(shù)規(guī)范》，符合中國CQC質(zhì)量認(rèn)證中心CQC1121-2016《電能表外置斷路器技術(shù)規(guī)范》。

以上所記載，僅為利用本創(chuàng)作技術(shù)內(nèi)容的實施例，任何熟悉本項技藝者運用本創(chuàng)作所做的修飾、變化，皆屬本創(chuàng)作主張的專利范圍，而不限于實施例所揭示者。