專利名稱：開關(guān)設(shè)備用電動操動機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動操動機構(gòu)領(lǐng)域，特別是一種氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)中 使用的電動操動機構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著高壓開關(guān)設(shè)備的不斷發(fā)展，高壓開關(guān)中一些隔離開關(guān)或接地開關(guān)的分合閘采 用了傳動結(jié)構(gòu)為齒輪/齒條或絲杠/螺母兩種傳動方式，這就要求開關(guān)輸入(機構(gòu)輸出) 的轉(zhuǎn)角為多轉(zhuǎn)才能滿足行程的需要。 現(xiàn)有的能夠?qū)崿F(xiàn)多轉(zhuǎn)輸出的電動操動機構(gòu)，主傳動結(jié)構(gòu)為齒輪傳動裝置，輸出轉(zhuǎn) 角精度不高，且為了減小沖擊采用了限制傳動力矩的離合器，為了合分閘定位采用了多部 件組合而成的定位裝置。兩者零部件數(shù)量及影響質(zhì)量的環(huán)節(jié)非常多，外供件、加工、裝配、調(diào) 試的眾多環(huán)節(jié)中，只要有一個稍有不慎，質(zhì)量控制不到位，就會出現(xiàn)性能不穩(wěn)定或動作不正 常的現(xiàn)象。 本申請人原有的專利號為ZL 200720126452. X的電動操動機構(gòu)中，已經(jīng)采用了一 種結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)良、穩(wěn)定可靠的齒輪/凸輪聯(lián)合傳動裝置，該裝置主動凸輪與主動扇齒
輪同軸，從動凸輪與從動齒輪同軸，輸出轉(zhuǎn)角為9r 。這種主動凸輪、主動扇齒輪同軸，從
動凸輪、從動齒輪同軸的齒輪/凸輪聯(lián)合傳動裝置進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，可能實現(xiàn)的機構(gòu)輸出轉(zhuǎn) 角最大只能達(dá)到約3/4轉(zhuǎn)，不能滿足配用輸入轉(zhuǎn)角為多轉(zhuǎn)的隔離開關(guān)和接地開關(guān)的使用要 求。 本發(fā)明的電動操動機構(gòu)參考使用了原有的齒輪/凸輪聯(lián)合傳動的原理，創(chuàng)新設(shè)計 了一種特殊的齒輪/凸輪組合傳動裝置，使機構(gòu)輸出轉(zhuǎn)角為多轉(zhuǎn)，可滿足需多轉(zhuǎn)輸入的開 關(guān)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種性能可靠，結(jié)構(gòu)簡單的開關(guān)設(shè)備用電動操動機構(gòu)，滿足 高壓(252kV 1100kV)氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)中的隔離開關(guān)和接地開關(guān)要求 輸入為多轉(zhuǎn)的需要。 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的 —種開關(guān)設(shè)備用電動操動機構(gòu)，主要由機芯1、機構(gòu)箱2和手動操作聯(lián)鎖裝置3三 部分組成，機芯1、手動操作聯(lián)鎖裝置3固設(shè)于機構(gòu)箱2內(nèi)，機芯l包括一個機構(gòu)支架24，機 構(gòu)支架24上設(shè)置有電機4、主軸18、輸出軸20和中間齒輪軸23，電機4通過其輸出齒輪驅(qū) 動中間齒輪軸23上固連的傳動齒輪5，并通過中間齒輪軸23上的齒輪部分23a驅(qū)動輸出軸 20上的傳動齒輪7，傳動齒輪7帶動主軸18及主軸18上的傳動齒輪14和主動扇齒輪11 轉(zhuǎn)動；主軸18在伸出機構(gòu)支架24 —端通過一個與其固連的凸輪13驅(qū)動安裝在機構(gòu)支架24 上的微動開關(guān)12進(jìn)行切換，微動開關(guān)中的觸頭電連接于電機的控制回路，輸出軸20伸出機 構(gòu)支架24之外的兩個輸出端用于與機構(gòu)操作的開關(guān)連接及傳動，其特征在于主軸18另一
3端固定連接凸輪15，機構(gòu)支架24上安裝有輔助開關(guān)17，輔助開關(guān)17的轉(zhuǎn)軸固定連接凸輪 16，凸輪15驅(qū)動凸輪16轉(zhuǎn)動，帶動輔助開關(guān)17切換，主軸18與輸出軸20之間通過齒輪/ 凸輪組合傳動裝置連接傳動及輸出轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換，所述的齒輪/凸輪組合傳動裝置包括主軸18 上同軸固定連接一個主動扇齒輪11和一個傳動齒輪14，傳動扇齒輪10和從動凸輪9固定 連接且空套在主軸18上繞主軸18同步轉(zhuǎn)動；輸出軸20上同軸固定連接一個從動齒輪22， 從動齒輪22與傳動扇齒輪10嚙合，主動凸輪8和傳動齒輪7固定連接且空套在輸出軸20 上繞輸出軸20同步轉(zhuǎn)動。 本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述的齒輪/凸輪組合傳動裝置中設(shè)有限位裝置， 所述的限位裝置設(shè)置于主動扇齒輪11和傳動扇齒輪10的內(nèi)部，該限位裝置包括在主動扇 齒輪11上設(shè)置一個銷25，傳動扇齒輪10上設(shè)有一個弧型凹槽10a，凹槽的兩端分別設(shè)有一 個限位件26和一個橡膠墊27，銷25在傳動扇齒輪10的弧型凹槽10a里運動。
本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述的手動操作聯(lián)鎖裝置3包括一個聯(lián)鎖支座37， 聯(lián)鎖用旋轉(zhuǎn)電磁鐵32通過安裝板38固定在聯(lián)鎖支座37上，擋板31固定連接在旋轉(zhuǎn)電磁 鐵32的軸上，微動開關(guān)28、30通過螺栓固定連接在安裝板29上，安裝板29固定連接在聯(lián) 鎖支座37上，微動開關(guān)28的驅(qū)動板36和驅(qū)動板36的復(fù)位彈簧35套裝在銷子40上，繞銷 子40轉(zhuǎn)動；微動開關(guān)30的驅(qū)動板34和驅(qū)動板34的復(fù)位彈簧33套裝在銷子39上，繞銷子 39轉(zhuǎn)動。 本發(fā)明更進(jìn)一步的技術(shù)方案還包括如下特征所述傳動扇齒輪10和從動凸輪9通 過圓孔六方套、花鍵或平鍵固定連接，主動凸輪8和傳動齒輪7通過圓孔六方套、花鍵或平 鍵固定連接；所述的傳動齒輪7是齒輪/凸輪組合傳動裝置中的驅(qū)動輪，也可以采用傳動齒 輪14作為驅(qū)動輪，還可以在主軸上另外固定連接一個齒輪作為驅(qū)動輪；所述微動開關(guān)28、 30的動作受控于操作手柄的插入過程，微動開關(guān)28、30的觸頭電連接于機構(gòu)的控制回路， 操作手柄41插入過程及手動操作時，適時接通或斷開相關(guān)的電氣回路，實現(xiàn)聯(lián)鎖及防誤操 作。 本發(fā)明與傳統(tǒng)電動操動機構(gòu)相比，其優(yōu)點是采用了結(jié)構(gòu)簡單、零件數(shù)少、多功能 且傳動環(huán)節(jié)少的特殊齒輪/凸輪組合傳動方式，傳動損耗小、效率高，傳動特性優(yōu)良，分、合 閘啟動及到位沖擊力小，機構(gòu)輸出轉(zhuǎn)角精度高，分、合閘到位的定位及保持準(zhǔn)確可靠，簡化 了機構(gòu)結(jié)構(gòu)，縮小了機構(gòu)尺寸。
本發(fā)明采用了創(chuàng)新設(shè)計的特殊齒輪/凸輪組合傳動及轉(zhuǎn)換方式，使原有的齒輪/ 凸輪聯(lián)合傳動裝置輸出轉(zhuǎn)角最大只能達(dá)到約3/4轉(zhuǎn)變?yōu)榻咏D(zhuǎn)的輸出轉(zhuǎn)角，可滿足高壓 (252kV 1100kV)GIS成套開關(guān)設(shè)備中的隔離開關(guān)和接地開關(guān)要求多轉(zhuǎn)輸入的需要。
本發(fā)明采用了創(chuàng)新的限位裝置，該限位裝置沒有另外占用空間，使機構(gòu)傳動裝置 的結(jié)構(gòu)更加緊湊、尺寸更小。 本發(fā)明采用了一對凸輪帶動輔助開關(guān)，傳動零件比任何類型的所有機構(gòu)實現(xiàn)同一 功能的傳動零件數(shù)都少，已減少至最低極限數(shù)目，并使輔助開關(guān)可與其驅(qū)動軸間靠得很近， 可以縮小機構(gòu)尺寸，凸輪為結(jié)構(gòu)簡單的平面凸輪，加工簡易，傳動及定位精準(zhǔn)，性能可靠。通 過改變凸輪兩齒的位置，可非常方便的做到輔助開關(guān)在任何需要的位置切換，這一點，其它 傳動方式難以做到。這種傳動方式，還提高了輔助開關(guān)切換時其轉(zhuǎn)軸和觸頭的運動速度，可 改善其開斷性能。
本發(fā)明采用了新型設(shè)計的手動聯(lián)鎖裝置，結(jié)構(gòu)合理，聯(lián)鎖功能完善，與已有的多轉(zhuǎn) 輸出電動機構(gòu)相比，操作簡便，結(jié)構(gòu)更可靠，尤其是機構(gòu)閉鎖使用的零件數(shù)減少了數(shù)倍、結(jié) 構(gòu)大大簡化，成本降低非常明顯。


圖1是本發(fā)明機構(gòu)的總體布置示意圖；
圖2是本發(fā)明機構(gòu)機芯部分總體布置示意圖；
圖3是機構(gòu)機芯部分的傳動系統(tǒng)示意圖； 圖4是主軸與輸出軸間齒輪/凸輪組合傳動裝置的分閘動作過程示意圖； 圖4a為啟動凸輪傳動階段；圖4b為齒輪傳動階段；圖4c為分閘接近到凸輪傳動
階段；圖4d為動作結(jié)束后的分閘到位位置； 圖5是機構(gòu)限位裝置示意圖； 圖6是輔助開關(guān)合閘動作過程示意圖； 圖6a為凸輪15的15a齒與凸輪16的16b齒、16c齒接觸傳動階段；圖6b為圖6a
傳動結(jié)束后，凸輪15繼續(xù)轉(zhuǎn)動，凸輪16不轉(zhuǎn)動階段；圖6c為凸輪15的15b齒與凸輪16的
16d齒、16e齒接觸傳動階段；圖6d為動作結(jié)束后的合閘到位位置； 圖7是機構(gòu)手動操作聯(lián)鎖裝置示意圖； 圖7a為主視圖，圖7b為左視圖，圖7c為俯視(剖視)圖。 圖8是手動操作示意圖； 圖9是機構(gòu)閉鎖示意圖。 圖中1.機芯，2.機構(gòu)箱，2a.通風(fēng)窗，2b.接插件，2c.接插件，2d.分、合位置指 示器，2e.保護(hù)罩，3.手動操作聯(lián)鎖裝置，4.電機，5.傳動齒輪，6.手動齒輪軸，7.傳動齒 輪，8.主動凸輪，9.從動凸輪，IO.傳動扇齒輪，10a.傳動扇齒輪10中的弧形凹槽，11.主動 扇齒輪，12.微動開關(guān)，13.凸輪，14.傳動齒輪，15.凸輪，15a、15b.凸輪15的15a齒、15b 齒，16.凸輪，16a、16b、16c、16d、16e、16f.凸輪16的16a齒、16b齒、16c齒、16d齒、16e齒、 16f齒，17.輔助開關(guān)，18.主軸，19.接線端子排，20.輸出軸，21.驅(qū)潮加熱器，22從動齒輪， 23.中間齒輪軸，23a.中間齒輪軸上的齒輪部分，24.機構(gòu)支架，25.銷，26.限位件，27.橡 膠墊，28.微動開關(guān)SP2，29.安裝板，30.微動開關(guān)SP1，31.擋板，32.旋轉(zhuǎn)電磁鐵，33.彈簧， 34.驅(qū)動板，35.彈簧，36.驅(qū)動板，37.聯(lián)鎖支座，38.安裝板，39.銷子，40.銷子，41.操作 手柄，42.閉鎖桿，43.掛鎖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 如圖1所示，本發(fā)明主要由機芯1、機構(gòu)箱2和手動操作聯(lián)鎖裝置3三部分組成，機 芯1、手動操作聯(lián)鎖裝置3固設(shè)于機構(gòu)箱2內(nèi)，機構(gòu)箱2上設(shè)有箱體內(nèi)外換氣的通風(fēng)窗2a， 用于機構(gòu)電氣連接導(dǎo)線引出引入的接插件2b、2c，分、合閘位置指示器2d，手動操作聯(lián)鎖裝 置的保護(hù)罩2e。 本實施例中機構(gòu)輸出軸轉(zhuǎn)向為分閘逆時針，合閘是順時針。如圖4所示。 如圖2、圖3所示，機構(gòu)機芯部分包括一個鑄鋁機構(gòu)支架24，機構(gòu)支架24上設(shè)置有
5主軸18、輸出軸20和中間齒輪軸23。主軸在伸出機構(gòu)支架24—端通過一個與其固連的驅(qū) 動微動開關(guān)的凸輪13驅(qū)動安裝在機構(gòu)支架24上的兩個微動開關(guān)12進(jìn)行切換，微動開關(guān)中 的觸頭電連接于電機的控制回路。在主軸另一端(機構(gòu)支架24內(nèi)側(cè))固定連接的凸輪15， 驅(qū)動與安裝在機構(gòu)支架24上的輔助開關(guān)17的轉(zhuǎn)軸固定連接的凸輪16轉(zhuǎn)動，帶動輔助開關(guān) 17切換。 如圖2、圖3所示，機構(gòu)支架24左上角設(shè)置有電機4，電機4通過其輸出齒輪驅(qū)動 中間齒輪軸23上固連的傳動齒輪5，并通過中間齒輪軸23中的齒輪部分23a驅(qū)動輸出軸 20上的傳動齒輪7。傳動齒輪7帶動主軸18及主軸18上的傳動齒輪14和主動扇齒輪11 轉(zhuǎn)動；此后，機構(gòu)主軸18與輸出軸20之間通過一個創(chuàng)新設(shè)計的特殊的齒輪/凸輪組合傳動 裝置連接傳動及輸出轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換。輸出軸20伸出機構(gòu)支架24之外的兩個輸出端用于與機構(gòu) 操作的開關(guān)連接及傳動。 如圖2、圖3、圖4所示，所述齒輪/凸輪組合傳動裝置由傳動齒輪7、主動凸輪8、 從動凸輪9、傳動扇齒輪10、主動扇齒輪11、傳動齒輪14、主軸18、輸出軸20、從動齒輪22 組成。主軸18上同軸固定連接有一個主動扇齒輪11和一個傳動齒輪14，傳動扇齒輪10和 從動凸輪9通過圓孔六方套固定連接在一起且空套在主軸18上繞主軸18同步轉(zhuǎn)動；輸出 軸20上同軸固定連接有一個從動齒輪22，主動凸輪8和傳動齒輪7通過圓孔六方套固定 連接在一起且空套在輸出軸20上繞輸出軸20同步轉(zhuǎn)動。分、合閘過程中，主軸18與輸出 軸20之間通過上述創(chuàng)新設(shè)計的齒輪/凸輪組合傳動裝置進(jìn)行傳動及轉(zhuǎn)換，將主軸18接近 340°的轉(zhuǎn)動及從動凸輪9、傳動扇齒輪10的略大于3/4圈的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲚S20的近三 圈的轉(zhuǎn)動輸出。 如圖5所示，機芯部分的齒輪/凸輪組合傳動裝置中還設(shè)有創(chuàng)新設(shè)計的限位裝置， 該限位裝置設(shè)置于相鄰的主動扇齒輪11和傳動扇齒輪10的內(nèi)部，沒有另外占用空間。該 限位裝置包括在主動扇齒輪11上設(shè)置有一個銷25，在傳動扇齒輪10上設(shè)有一個弧型凹槽 10a，在凹槽的兩端分別設(shè)有一個限位件26和橡膠墊27，主動扇齒輪11上設(shè)置的銷25在傳 動扇齒輪10上的弧型凹槽10a里運動。合或分到位時，從動凸輪9及傳動扇齒輪10被主 動凸輪8在C、D兩處雙向限位到不能轉(zhuǎn)動，主動扇齒輪11及主軸18轉(zhuǎn)動到銷25與限位件 26接觸時被限位強制停轉(zhuǎn)。正常情況下，分、合閘到位，電機4斷電后的慣性轉(zhuǎn)動應(yīng)在主動 扇齒輪11上的銷25碰到傳動扇齒輪10上的弧型凹槽10a內(nèi)的限位件26之前停下。如發(fā) 生電機4不斷電故障時、電機4轉(zhuǎn)向出錯不能斷電時、或手動操作不留意手柄轉(zhuǎn)動過多時， 限位裝置才起作用。 如圖2、圖6所示，機芯部分輔助開關(guān)17的動作切換由兩個新型設(shè)計的凸輪15、 16 帶動完成。在分、合閘過程中，與主軸18固定連接的凸輪15驅(qū)動與安裝在機構(gòu)支架24上的 輔助開關(guān)17的轉(zhuǎn)軸固定連接的凸輪16轉(zhuǎn)動，帶動輔助開關(guān)17動作切換。凸輪15和凸輪 16形狀與間歇齒輪相似，但并不按齒輪的齒形和模數(shù)進(jìn)行設(shè)計，是兩個特殊的凸輪，具有驅(qū) 使輔助開關(guān)17動作切換和運動到位后實現(xiàn)定位的功能。 如圖1、圖2、圖7、圖8、圖9所示，在機構(gòu)左下部的機構(gòu)支架24與機構(gòu)箱2之間還 設(shè)置有新型設(shè)計的手動操作聯(lián)鎖裝置3，包括機構(gòu)箱2內(nèi)側(cè)正對手動齒輪軸6的安裝孔處 固設(shè)一個聯(lián)鎖支座37，聯(lián)鎖用旋轉(zhuǎn)電磁鐵32通過安裝板38固定在聯(lián)鎖支座37上，擋板31 固定連接在旋轉(zhuǎn)電磁鐵的軸上，微動開關(guān)28、30通過螺栓固定連接在安裝板29上，安裝板
629固定連接在聯(lián)鎖支座37上，微動開關(guān)28的驅(qū)動板36和驅(qū)動板36的復(fù)位彈簧35套裝在 銷子40上， 一起繞銷子40轉(zhuǎn)動；微動開關(guān)30的驅(qū)動板34和驅(qū)動板34復(fù)位彈簧33套裝在 銷子39上， 一起繞銷子39轉(zhuǎn)動。本發(fā)明機構(gòu)配有專用操作手柄41，手柄端部最前端直徑較 小，用錐度適當(dāng)?shù)膱A錐面過渡到與聯(lián)鎖支座37內(nèi)孔直徑相配的長桿部分，長桿后端設(shè)置有 搖柄及把手。手柄前端中心有與手動齒輪軸6端頭六方相配的六方孔。機構(gòu)還配有專用的 如圖9所示左、右側(cè)有兩個前后錯開的斜面的長度很短的閉鎖桿42。
機構(gòu)的工作原理 如圖3所示，電動或手動分閘時，電機4通電或用操作手柄手動操作，使電機4輸 出齒輪及手動齒輪軸6逆時針轉(zhuǎn)動，驅(qū)動中間齒輪軸23上的傳動齒輪5轉(zhuǎn)動，并通過中間 齒輪軸23上的齒輪部分23a驅(qū)動輸出軸20上的傳動齒輪7轉(zhuǎn)動，輸出軸20上的傳動齒輪 7帶動主軸18及主軸18上的傳動齒輪14和主動扇齒輪11順時針轉(zhuǎn)動，固連于主軸18上 的驅(qū)動微動開關(guān)12的凸輪13及驅(qū)動輔助開關(guān)17的凸輪15也同向轉(zhuǎn)動。主軸18與輸出 軸20之間由創(chuàng)新設(shè)計的特殊的齒輪/凸輪組合傳動裝置完成傳動及輸出轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換。
齒輪/凸輪組合傳動裝置的傳動及輸出角轉(zhuǎn)換動作原理如下
如圖3、圖4所示，傳動扇齒輪10比主動扇齒輪11多保留4齒，從而在傳動的啟 動段及到位段，主動扇齒輪11可與從動齒輪22順利脫開，而傳動扇齒輪10在機構(gòu)可能達(dá) 到的任何位置始終保持與從動齒輪22嚙合，以確保由輸出軸20移位于主軸18上的從動凸 輪9與從動齒輪22及輸出軸20之間始終保持一一對應(yīng)的準(zhǔn)確位置，并將輸出軸20較快轉(zhuǎn) 速的轉(zhuǎn)動通過從動齒輪22、傳動扇齒輪10的傳動轉(zhuǎn)換為從動凸輪9較慢轉(zhuǎn)速的同步轉(zhuǎn)動。 通過齒數(shù)相同的傳動齒輪14與傳動齒輪7的嚙合傳動，使主軸18、主動扇齒輪11與由主軸 18移位于輸出軸20的主動凸輪8之間始終保持一一對應(yīng)的準(zhǔn)確位置及等轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)動。 本發(fā)明的齒輪/凸輪組合傳動裝置中，傳動齒輪7是在機構(gòu)傳動鏈中最靠前的本裝置的驅(qū) 動輪。所述的主動凸輪8、從動凸輪9的軸間移位，是以原有的常規(guī)齒輪/凸輪聯(lián)合傳動裝 置為基礎(chǔ)作比較。這正是本傳動裝置的特殊之處。 如圖4所示，主動凸輪8由半徑方向外凸出部分兩側(cè)為等半徑圓弧，中間有局部凸 出部分F，靠近局部凸出部分F的一段由兩側(cè)至中間逐漸向外凸出。啟動時凸輪傳動階段初 始，本裝置的驅(qū)動齒輪7直接帶動主動凸輪8逆時針轉(zhuǎn)動，主、從動凸輪在所述的等半徑圓 弧上滑動，主動凸輪8空轉(zhuǎn)，從動凸輪9、傳動扇齒輪10、從動齒輪22及輸出軸20不轉(zhuǎn)動。 轉(zhuǎn)動到主動凸輪8向外逐漸凸出的非等半徑部分，主動凸輪8滑動推壓從動凸輪9，依次傳 遞帶動從動凸輪9、傳動扇齒輪10、從動齒輪22、輸出軸20相對于主軸18、主動扇齒輪11及 主動凸輪8由慢到快轉(zhuǎn)動，在從動齒輪22加速到凸輪傳動的轉(zhuǎn)速比與齒輪傳動的轉(zhuǎn)速比非 常接近時，圖4a的啟動段凸輪傳動接力轉(zhuǎn)換為圖4b的齒輪傳動。啟動及轉(zhuǎn)換時沒有明顯的 沖擊力。啟動段及到位段凸輪傳動時，主動扇齒輪11與從動齒輪22脫開，傳動齒輪14、主 軸18、主動扇齒輪11空轉(zhuǎn)。凸輪傳動時，主軸18、主動扇齒輪11與傳動扇齒輪10、從動凸 輪9轉(zhuǎn)動不同步(圖4a、4c、4d)，齒輪傳動時，上述四種零件等速同步轉(zhuǎn)動，主動扇齒輪11 與傳動扇齒輪10的對應(yīng)齒對準(zhǔn)，如圖4b。齒輪傳動的輸出軸轉(zhuǎn)角占絕大部分(接近97% 的輸出總轉(zhuǎn)角)，啟動段及到位段的凸輪傳動輸出軸轉(zhuǎn)角很小(都小于2%的輸出總轉(zhuǎn)角)。 齒輪傳動時，本裝置的驅(qū)動齒輪7依次傳遞帶動傳動齒輪14、主軸18、主動扇齒輪11、從動 齒輪22、輸出軸20轉(zhuǎn)動及輸出，并由從動齒輪22帶動傳動扇齒輪10及從動凸輪9在主軸18上空轉(zhuǎn)。齒輪傳動結(jié)束，主動扇齒輪11與從動齒輪22自動脫開，參見圖4c，主動凸輪8 前端E處隨即與從動凸輪9對應(yīng)處接觸，滑動推壓從動凸輪9，依次傳遞帶動從動凸輪9、傳 動扇齒輪10、從動齒輪22、輸出軸20轉(zhuǎn)動，傳動轉(zhuǎn)換為圖4c的接近到位段的凸輪傳動。凸 輪傳動臨近輸出軸22分閘到位位置，凸輪13推動分閘側(cè)的微動開關(guān)12切換，電機4斷電。 電機4至主軸18、主動扇齒輪11、主動凸輪8因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，主動凸輪8通過從動凸輪9 等將輸出軸20推送到位。此后從動凸輪9、傳動扇齒輪10、從動齒輪22、輸出軸20不再轉(zhuǎn) 動，而電機4至主軸18、主動扇齒輪11、主動凸輪8繼續(xù)慣性轉(zhuǎn)動到設(shè)計控制的限位位置之 前適當(dāng)位置停轉(zhuǎn)，到達(dá)圖4d的動作結(jié)束的整個傳動裝置分閘到位位置。分閘到位后，從動 凸輪9的凹口兩端的兩段短圓弧分別由主動凸輪8兩側(cè)等半徑的C、 D處雙向限位，將輸出 軸20及機構(gòu)帶動的開關(guān)的主觸頭精準(zhǔn)可靠的定位在設(shè)計要求的位置。
由于從動齒輪22與主動扇齒輪11、傳動齒輪IO有較大的傳動比，可實現(xiàn)主軸18、 主動扇齒輪11的近340°轉(zhuǎn)動及從動凸輪9、傳動扇齒輪10的略大于3/4圈轉(zhuǎn)動(常規(guī) 齒輪/凸輪聯(lián)合傳動裝置可能達(dá)到的最大輸出轉(zhuǎn)角)與輸出軸20的近3圈輸出轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn) 換。適當(dāng)設(shè)計主動凸輪8、從動凸輪9的形狀和尺寸，可實現(xiàn)精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)角輸出(誤差小于 ±0.3%)，可靠穩(wěn)定的合、分閘定位，充分限制消減啟動及到位時的沖擊力的功能。
如上所述，輸出軸20臨近分閘到位時，與主軸18固定連接的驅(qū)動微動開關(guān)的凸輪 13驅(qū)動安裝在機構(gòu)支架24上的微動開關(guān)12進(jìn)行切換，微動開關(guān)中的觸頭切斷分閘控制回 路，分閘接觸器動作，切斷電機回路。 如圖6所示，機芯部分輔助開關(guān)17的動作切換由兩個新型設(shè)計的凸輪15、16帶 動完成。在分、合閘過程中，與主軸18固定連接的凸輪15驅(qū)動與安裝在機構(gòu)支架24上的 輔助開關(guān)17的轉(zhuǎn)軸固定連接的凸輪16轉(zhuǎn)動，帶動輔助開關(guān)17動作切換。在分閘位置時， 凸輪16的16a齒及16b齒位于與圖6d對稱的與凸輪15等半徑圓弧部分緊靠的位置，合閘 動作的初始段，凸輪15轉(zhuǎn)動，凸輪16不轉(zhuǎn)動，當(dāng)凸輪15轉(zhuǎn)過一定角度，到達(dá)圖6a的傳動階 段，凸輪15的15a齒及其后的等半徑圓弧的前端分別驅(qū)動凸輪16的16b齒及16c齒轉(zhuǎn)動， 帶動輔助開關(guān)17第一次切換，斷開常閉觸頭。隨后，進(jìn)入圖6b的傳動階段，凸輪15繼續(xù)轉(zhuǎn) 動，凸輪16由于其16c齒、16d齒靠近凸輪15等半徑圓弧，凸輪16不轉(zhuǎn)動，這一階段占用 了凸輪15的大部分轉(zhuǎn)角。繼續(xù)動作，到達(dá)圖6c的傳動階段，凸輪15的15b齒及其后的等 半徑圓弧前端，分別驅(qū)動凸輪16的16d齒及16e齒轉(zhuǎn)動，帶動輔助開關(guān)17第二次切換，接 通常開觸頭。再繼續(xù)動作，直至到達(dá)圖6d的動作結(jié)束的合閘到位位置，到達(dá)該位置之前，有 一段凸輪15空轉(zhuǎn)，凸輪16不轉(zhuǎn)的過程。在合閘到位的位置，凸輪16的16e齒及16f齒被 凸輪15的等半徑圓弧雙向限位不能轉(zhuǎn)動，將輔助開關(guān)17準(zhǔn)確定位。分閘時，凸輪15、凸輪 16及輔助開關(guān)的動作過程與合閘時相同，但轉(zhuǎn)向與合閘相反，輔助開關(guān)17第一次切換是斷 開其常開觸頭，第二次切換是接通其常閉觸頭。合、分閘中，輔助開關(guān)斷開其常閉、常開觸頭 時，都是短時間打開觸頭全行程。合閘時，是在機構(gòu)操作的主開關(guān)的動靜觸頭可靠接通后， 輔助開關(guān)常開觸頭才接通；分閘時，是在主開關(guān)的動觸頭非常接近到位位置，輔助開關(guān)常閉 觸頭才接通。 機構(gòu)的合閘過程的動作原理和動作過程與機構(gòu)的分閘過程相同，但各部件運動方 向相反，不再詳細(xì)描述。 如圖7、圖8所示，在機構(gòu)進(jìn)行手動操作時，應(yīng)在設(shè)置于機構(gòu)左下部的手動操作聯(lián)鎖裝置3中插入操作手柄41。在操作手柄41插入聯(lián)鎖支座37的內(nèi)孔時，操作手柄前端的 錐面先推開微動開關(guān)30的驅(qū)動板34，驅(qū)動板34推動微動開關(guān)30切換，切換時，微動開關(guān) 30的常閉和常開觸頭分別切斷電動操作控制回路(此時不可能再進(jìn)行電動操作)，同時接 通聯(lián)鎖電磁鐵回路，聯(lián)鎖用旋轉(zhuǎn)電磁鐵32帶電旋轉(zhuǎn)打開擋板31讓開手柄通道，使操作手柄 前端能夠進(jìn)入到超過擋板。手柄繼續(xù)插入，其前端錐面再推開微動開關(guān)28的驅(qū)動板36，驅(qū) 動板36推動微動開關(guān)28切換，切換時，微動開關(guān)28的常閉和常開觸頭分別切斷只能短時 通電的聯(lián)鎖用旋轉(zhuǎn)電磁鐵32的回路及接通給出"正在手動操作"信號的回路；擋板31在 旋轉(zhuǎn)電磁鐵內(nèi)的復(fù)位彈簧的作用下回轉(zhuǎn)，由于已插入操作手柄的阻擋，擋板31不能完全復(fù) 位，操作手柄仍可繼續(xù)插入，直至手柄前端的六方孔套在手動齒輪軸6的六方端頭上，再轉(zhuǎn) 動手柄帶動手動齒輪軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行手動操作。 如圖9所示，在電站檢修需要閉鎖本機構(gòu)時，在聯(lián)鎖支座37的內(nèi)孔中插入閉鎖桿 42并加鎖(使用掛鎖43)，與插入操作手柄41的動作過程相似，插入閉鎖桿42時，閉鎖桿 42推動微動開關(guān)30、28分別切斷電動操作控制回路和聯(lián)鎖電磁鐵回路，實現(xiàn)閉鎖。機構(gòu)閉 鎖后，可防止他人在不知情時誤操作本機構(gòu)，造成人員、設(shè)備的損害。 機構(gòu)的控制回路及聯(lián)鎖電磁鐵回路都經(jīng)過一個"外部聯(lián)鎖回路"再接至電源，外部 聯(lián)鎖回路由電站中與本機構(gòu)操作的開關(guān)相關(guān)的所有開關(guān)設(shè)備的輔助開關(guān)觸頭串聯(lián)組成，只 有相關(guān)的所有開關(guān)設(shè)備所處的位置或狀態(tài)都允許本開關(guān)動作，外部聯(lián)鎖回路才能接通，本 機構(gòu)控制回路及電磁鐵回路才能接通電源，旋轉(zhuǎn)電磁鐵32才能通電旋轉(zhuǎn)，操作手柄41才可 插入進(jìn)行手動操作。通過上述方式，實現(xiàn)了機構(gòu)的手動操作與電動操作之間，本機構(gòu)手動操 作(以及電動操作)與相關(guān)開關(guān)設(shè)備狀態(tài)之間的電氣聯(lián)鎖，防止了誤操作。
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權(quán)利要求
一種開關(guān)設(shè)備用電動操動機構(gòu)，主要由機芯(1)、機構(gòu)箱(2)和手動操作聯(lián)鎖裝置(3)三部分組成，機芯(1)、手動操作聯(lián)鎖裝置(3)固設(shè)于機構(gòu)箱(2)內(nèi)部，機芯(1)包括一個機構(gòu)支架(24)，機構(gòu)支架(24)上設(shè)置有電機(4)、主軸(18)、輸出軸(20)和中間齒輪軸(23)，電機(4)通過其輸出齒輪驅(qū)動中間齒輪軸(23)上固連的傳動齒輪(5)，并通過中間齒輪軸(23)上的齒輪部分(23a)驅(qū)動輸出軸(20)上的傳動齒輪(7)，傳動齒輪(7)帶動主軸(18)及主軸(18)上的傳動齒輪(14)和主動扇齒輪(11)轉(zhuǎn)動；主軸(18)在伸出機構(gòu)支架(24)一端通過一個與其固連的凸輪(13)驅(qū)動安裝在機構(gòu)支架(24)上的微動開關(guān)(12)進(jìn)行切換，微動開關(guān)中的觸頭電連接于電機的控制回路，輸出軸(20)伸出機構(gòu)支架(24)之外的兩個輸出端用于與機構(gòu)操作的開關(guān)連接及傳動，其特征在于主軸(18)另一端固定連接凸輪(15)，機構(gòu)支架(24)上安裝有輔助開關(guān)(17)，輔助開關(guān)(17)的轉(zhuǎn)軸固定連接凸輪(16)，凸輪(15)驅(qū)動凸輪(16)轉(zhuǎn)動，帶動輔助開關(guān)(17)切換，主軸(18)與輸出軸(20)之間通過齒輪/凸輪組合傳動裝置連接傳動及輸出轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換；所述的齒輪/凸輪組合傳動裝置包括主軸(18)上同軸固定連接一個主動扇齒輪(11)和一個傳動齒輪(14)，傳動扇齒輪(10)和從動凸輪(9)固定連接且空套在主軸(18)上繞主軸(18)同步轉(zhuǎn)動；輸出軸(20)上同軸固定連接一個從動齒輪(22)，從動齒輪(22)與傳動扇齒輪(10)嚙合，主動凸輪(8)和傳動齒輪(7)固定連接且空套在輸出軸(20)上繞輸出軸(20)同步轉(zhuǎn)動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)設(shè)備用電動操動機構(gòu)，其特征在于所述的齒輪/凸 輪組合傳動裝置中設(shè)有限位裝置，所述的限位裝置設(shè)置于主動扇齒輪(11)和傳動扇齒輪 (10)的內(nèi)部，該限位裝置包括在主動扇齒輪(11)上設(shè)置一個銷(25)，傳動扇齒輪(10)上 設(shè)有一個弧型凹槽(10a)，凹槽的兩端分別設(shè)有一個限位件(26)和一個橡膠墊(27)，銷 (25)在傳動扇齒輪(10)的弧型凹槽(10a)里運動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)設(shè)備用電動操動機構(gòu)，其特征在于所述的手動操作聯(lián) 鎖裝置(3)包括一個聯(lián)鎖支座(37)，聯(lián)鎖用旋轉(zhuǎn)電磁鐵(32)通過安裝板(38)固定在聯(lián)鎖 支座(37)上，擋板(31)固定連接在旋轉(zhuǎn)電磁鐵(32)的軸上，微動開關(guān)(28)、 (30)通過螺 栓固定連接在安裝板(29)上，安裝板(29)固定連接在聯(lián)鎖支座(37)上，微動開關(guān)(28)的 驅(qū)動板(36)和驅(qū)動板(36)的復(fù)位彈簧(35)套裝在銷子(40)上，繞銷子(40)轉(zhuǎn)動；微動 開關(guān)(30)的驅(qū)動板(34)和驅(qū)動板(34)的復(fù)位彈簧(33)套裝在銷子(39)上，繞銷子(39) 轉(zhuǎn)動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)設(shè)備用電動操動機構(gòu)，其特征在于所述傳動扇齒輪 (10)和從動凸輪(9)通過圓孔六方套、花鍵或平鍵固定連接，主動凸輪(8)和傳動齒輪(7) 通過圓孔六方套、花鍵或平鍵固定連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的開關(guān)設(shè)備用電動操動機構(gòu)，其特征在于所述的傳動齒輪(7) 是齒輪/凸輪組合傳動裝置中的驅(qū)動輪，也可以采用傳動齒輪(14)作為驅(qū)動輪，還可以在 主軸上另外固定連接一個齒輪作為驅(qū)動輪。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)設(shè)備用電動操動機構(gòu)，其特征在于所述微動開關(guān)(28)、 (30)的動作受控于操作手柄(41)的插入過程，微動開關(guān)(28)、 (30)的觸頭電連接于機構(gòu) 的控制回路，操作手柄(41)插入過程及手動操作時，適時接通或斷開相關(guān)的電氣回路，實 現(xiàn)聯(lián)鎖及防誤操作。
全文摘要
本發(fā)明公開一種氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)中使用的電動操動機構(gòu)，采用了特殊的齒輪/凸輪組合傳動及轉(zhuǎn)換方式，使原有的齒輪/凸輪聯(lián)合傳動裝置輸出轉(zhuǎn)角最大只能達(dá)到約3/4轉(zhuǎn)變?yōu)榻咏D(zhuǎn)的輸出轉(zhuǎn)角，可滿足高壓(252kV～1100kV)GIS成套開關(guān)設(shè)備中的隔離開關(guān)和接地開關(guān)要求多轉(zhuǎn)輸入的需要；本發(fā)明采用了一對凸輪帶動輔助開關(guān)，傳動零件減少至最低極限數(shù)目，并使輔助開關(guān)可與其驅(qū)動軸間靠得很近，縮小機構(gòu)尺寸，傳動及定位精準(zhǔn)，性能可靠，通過改變凸輪兩齒的位置，可非常方便的做到輔助開關(guān)在任何需要的位置切換；本發(fā)明傳動特性優(yōu)良，分、合閘啟動及到位沖擊力小，機構(gòu)輸出轉(zhuǎn)角精度高，分、合閘到位的定位及保持準(zhǔn)確可靠。
文檔編號H01H3/26GK101714472SQ200910219519
公開日2010年5月26日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者張紅軍, 鄧洪祥 申請人:中國西電電氣股份有限公司