一种操动机构及使用该操动机构的电气开关的制作方法

本发明涉及一种操动机构及使用该操动机构的电气开关。

背景技术

近年来，随着气体绝缘金属封闭开关设备（gis）的发展，尤其是在110kvgis和220kvgis中，三工位隔离接地开关应用越来越广泛，三工位隔离接地开关中的三工位操动机构以其体积小、结构紧凑、复合化程度高、配置方式灵活多样等优点，被越来越多的电站厂家所采用。

由于三工位隔离接地开关中的动端部件需要进行两个方向的往复运动，以实现三工位隔离接地开关三个工位的转换（ds合闸位：隔离合闸、接地分闸；分闸位：隔离、接地均分闸；es合闸位：隔离分闸、接地合闸），在运动过程中可以实现隔离开关与接地开关的机械连锁，而传动的电动操动机构、弹簧操动机构无法实现这些功能。现有的三工位操动机构从传动原理上主要有以下几种类型：丝杠螺母加槽板传动、齿轮加槽轮传动、链条加异形齿轮传动等。但是，以上几种三工位操动机构的缺点是零部件的设计、加工难度较大，成本较高。

申请公布号为cn101763958a的一篇发明专利申请公开了一种螺旋槽式凸轮操动机构及操作方法，该操动机构包括电动机以及受电动机的驱动可转动的螺旋槽凸轮轴，在螺旋槽凸轮轴上设置有螺旋槽，操动机构还包括转动安装的输出轴，在输出轴上止转套装有一扇形板，在扇形板的径向边缘处设置有滚轮轴承，滚轮轴承嵌装于螺旋槽内。使用时，电动机驱动螺旋槽凸轮轴转动，能够依次通过滚轮轴承、扇形板带动输出轴转动，实现三工位隔离接地开关状态的切换。

该操动机构的零部件较少，传动效率高，动态性能好，可实现快速工位切换，切换定位准确，可靠性高，寿命长，易于操作和维护。

但是，根据gis隔离接地的要求，三工位操动机构必须性能稳定、可靠，尤其是向隔离和接地方向运动之间必须形成有效的闭锁，并且要求机构在三个工位的停止位置必须准确无误，比如，gis指令要求三工位操动机构带动动端部件从隔离合闸位置分开回到分闸位置，如果三工位操动机构带动动端部件到达分闸位置后没有停止运动，又向接地合闸位置继续运动的话，就会造成线路故障。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种操动机构，以解决现有技术中操动机构控制电气开关切换状态时动端部件易发生过位而造成线路故障的技术问题；还提供使用该操动机构的电气开关。

为实现上述目的，本发明操动机构的技术方案是：一种操动机构，包括用于带动动端部件动作以切换电气开关状态的传动转轴，所述传动转轴上止转装配有随转限位轮，所述随转限位轮上设有周向挡止部，操动机构还包括可与所述周向挡止部周向挡止配合的限位部，以及在电气开关切换状态时将限位部带离周向挡止部、状态切换完成时带动限位部与周向挡止部配合以防止传动转轴继续过位转动的驱动结构。

本发明的有益效果是：本发明提供的操动机构包括传动转轴，传动转轴能够直接或间接带动动端部件动作以切换电气开关的状态，在传动转轴上止转装配有随转限位轮，在随转限位轮上设置有周向挡止部，操动机构还包括一限位部以及驱动限位部动作的驱动结构。在操动机构带动电气开关切换状态时，驱动结构带动限位部与周向挡止部脱离挡止，避免限位部对随转限位轮的随转造成影响；在电气开关状态切换完成时，驱动结构带动限位部与随转限位轮上的周向挡止部挡止配合，防止随转限位轮以及传动转轴继续转动，而导致动端部件活动过位，进而导致电气开关的线路出现故障。本发明中采用机械挡止的方式来保证电气开关的动端部件不会被驱动过位。

所述随转限位轮的周向侧面上开设有限位槽，所述限位部为可受驱动结构的带动而摆入限位槽内并与限位槽的周向槽壁挡止配合的限位凸起，所述限位槽中对应的所述周向槽壁构成所述的周向挡止部。

所述驱动结构包括转动布置于随转限位轮旁侧的控制板，所述控制板包括凸出布置的支臂，该支臂上设有所述的限位凸起，驱动结构还包括用于正向带动控制板摆动以使限位凸起与限位槽挡止配合、反向带动控制板摆动以使限位凸起与限位槽脱离挡止的驱动件。

所述驱动件包括用于顶推控制板的一端以驱动控制板反向摆动以将限位部带离周向挡止部的解锁电磁铁顶推件，还包括用于在解锁电磁铁顶推件失电后驱动控制板正向摆动的复位簧。

操动机构还包括转动布置于随转限位轮旁侧的手动连锁板，手动连锁板用于在电气开关手动切换状态时锁止手动操作手柄以防止手动操作手柄向外拔出，所述手动连锁板具有在电气开关手动切换状态完成时被所述控制板顶推以摆动让开所述手动操作手柄的连锁板受力端。

所述手动连锁板上还设有用于将手动连锁板保持在锁止手动操作手柄位置的保持簧。

所述传动转轴为受力可绕自身轴线转动的凸轮轴，所述凸轮轴上开设有螺旋槽，于所述凸轮轴的旁侧还转动装配有动力输出轮，该动力输出轮上偏心布置有可嵌入螺旋槽内的传动滚子。

操动机构为用于与三工位隔离接地开关对应的三工位操动机构，以使得随转限位轮具有正、反两个转动行程，对应地，所述随转限位轮上具有正、反两个所述的周向挡止部。

本发明电气开关的技术方案是：一种电气开关，包括具有动端部件的开关本体，还包括操动机构，操动机构，包括用于带动动端部件动作以切换电气开关状态的传动转轴，所述传动转轴上止转装配有随转限位轮，所述随转限位轮上设有周向挡止部，操动机构还包括可与所述周向挡止部周向挡止配合的限位部，以及在电气开关切换状态时将限位部带离周向挡止部、状态切换完成时带动限位部与周向挡止部配合以防止传动转轴继续过位转动的驱动结构。

所述随转限位轮的周向侧面上开设有限位槽，所述限位部为可受驱动结构的带动而摆入限位槽内并与限位槽的周向槽壁挡止配合的限位凸起，所述限位槽中对应的所述周向槽壁构成所述的周向挡止部。

所述驱动结构包括转动布置于随转限位轮旁侧的控制板，所述控制板包括凸出布置的支臂，该支臂上设有所述的限位凸起，驱动结构还包括用于正向带动控制板摆动以使限位凸起与限位槽挡止配合、反向带动控制板摆动以使限位凸起与限位槽脱离挡止的驱动件。

所述驱动件包括用于顶推控制板的一端以驱动控制板反向摆动以将限位部带离周向挡止部的解锁电磁铁顶推件，还包括用于在解锁电磁铁顶推件失电后驱动控制板正向摆动的复位簧。

操动机构还包括转动布置于随转限位轮旁侧的手动连锁板，手动连锁板用于在电气开关手动切换状态时锁止手动操作手柄以防止手动操作手柄向外拔出，所述手动连锁板具有在电气开关手动切换状态完成时被所述控制板顶推以摆动让开所述手动操作手柄的连锁板受力端。

所述手动连锁板上还设有用于将手动连锁板保持在锁止手动操作手柄位置的保持簧。

所述传动转轴为受力可绕自身轴线转动的凸轮轴，所述凸轮轴上开设有螺旋槽，于所述凸轮轴的旁侧还转动装配有动力输出轮，该动力输出轮上偏心布置有可嵌入螺旋槽内的传动滚子。

操动机构为用于与三工位隔离接地开关对应的三工位操动机构，以使得随转限位轮具有正、反两个转动行程，对应地，所述随转限位轮上具有正、反两个所述的周向挡止部。

附图说明

图1为本发明操动机构实施例的示意图；

图2为本发明操动机构实施例的传动部件的立体图（图中未画出防过位结构）；

图3为本发明操动机构实施例的传动原理图（图中未画出防过位结构）；

图4为本发明操动机构实施例中防过位结构的原理图；

图5为本发明操动机构实施例中防过位结构处的立体图。

附图中，100-操动机构箱体；1-电机；11-电机齿轮；12-手动操作销轴；2-凸轮轴；21-凸轮轴齿轮；22-传动滚子；23-传动齿轮；3-随转限位轮；31-限位槽；4-控制板；41-限位滚子；42-顶推滚子；43-受推滚子；5-手动连锁板；51-复位扭簧；52-连锁板受力端；53-连锁板挡止端；6-电磁驱动件；61-电磁铁；62-滑道板；63-电磁铁衔铁；7-手动操作手柄；71-手柄限位部；8-电磁铁触发凸轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的操动机构的具体实施例，如图1至图5所示，本实施例的操动机构为与三工位隔离接地开关对应的三工位操动机构，三工位操动机构包括操动机构箱体100，在操动机构箱体100内设置有电机1，在电机1的输出轴上止转套装有电机齿轮11，电机齿轮11的前端内部设置有手动操作销轴12，能够供外部的手动操作手柄7穿入并与手动操作销轴12周向止转插套配合，以在电机1出现故障等异常情况下进行手动操作。在操动机构箱体100内还设置有与电机齿轮11啮合传动的凸轮轴齿轮21，在凸轮轴齿轮21内止转套装有凸轮轴2。由图2中能够看出，在凸轮轴2上开设有沿凸轮轴轴向延伸的螺旋槽。在凸轮轴2的旁侧设置有传动齿轮23，传动齿轮23可绕自身的轴线转动，传动齿轮23上偏心固定有传动滚子22，图2中可以看出，传动滚子22伸入螺旋槽内，使得在凸轮轴转动的同时能够通过螺旋槽、传动滚子22带动传动齿轮23转动，将动力传递出去，带动三工位隔离接地开关的动端部件进行对应的活动。

本发明中，为了防止三工位操动机构带动动端部件活动时活动过位（比如由隔离合闸位移动至分闸位后继续移动至接地合闸位等），额外设置了防过位结构。其中，防过位结构包括止转套装在凸轮轴2一端的随转限位轮3，随转限位轮3上开设有限位槽31，限位槽31沿周向延伸一定的长度，在操动机构箱体100或者凸轮轴齿轮21外部的齿轮箱上还转动安装有控制板4，控制板4位于随转限位轮3的旁侧。本实施例中，控制板4包括三个周向间隔布置的三个支臂，在朝下的支臂端部设置有限位滚子41，靠近电机齿轮11的支臂端部设置有顶推滚子42，在远离电机齿轮11的支臂端部设置有受推滚子43，使用时，通过外力的驱动能够使得控制板4发生正、反往复摆动，在控制板4的转轴上套装有扭簧（图中未画出）。由图中能够看出，限位滚子41能够随控制板4的摆动摆入限位槽31内，并与限位槽31的上端槽壁周向挡止配合，防止随转限位轮3继续转动。

在控制板4的远离电机齿轮11的一侧还设置有电磁驱动件6，能够驱动控制板4沿图4所示的顺时针方向进行摆动。具体地，电磁驱动件6包括滑道板62，在滑道板62的上方布置有电磁铁61，在滑道板62上的滑道内沿上下方向滑动装配有电磁铁衔铁63，电磁铁衔铁63的右端延伸至受推滚子43的下方。当电磁铁61外部的线圈得电后，能够吸合电磁铁衔铁63在滑道内向上移动，并向上顶推受推滚子43。

在控制板4的朝向电机齿轮11的一侧还设置有手动连锁板5，手动连锁板5的中间部位转动装配在操动机构箱体100或凸轮轴齿轮21外部的齿轮箱上。在手动连锁板5的转轴上套装有保持扭簧51，手动连锁板5的靠近控制板4的左端为连锁板受力端52，手动连锁板5的靠近电机齿轮11的右端为连锁板挡止端53，由图5可以看出，连锁板挡止端53延伸至电机齿轮11处，并与手动操作手柄7的手柄限位部71配合，防止手动操作手柄7拔出，具体地，手柄限位部71可以为开设在手动操作手柄7上的限位环槽，连锁板挡止端53能够卡入以防止手动操作手柄7拔出。

本发明的使用过程如下：正常电机驱动时，电机1通过电机齿轮11、凸轮轴齿轮21带动凸轮轴2绕自身的轴线转动，并带动传动齿轮23转动将动力传递出去，凸轮轴2上套装的随转限位轮3沿图4所示的逆时针进行转动。当凸轮轴2转动至可带动动端部件处于隔离合闸位置或分闸或接地合闸位置时，限位滚子41落入限位槽31内，限位滚子41所在的控制板4动作，控制板4触发电机所在回路的微动开关动作，控制电机1断电，但由于电机的转速不能立刻将为0，限位滚子41会在限位槽31内滑行移动的距离后，与限位槽31的对应侧槽壁挡止配合，避免继续转动。此时，与凸轮轴2另一端相连并随凸轮轴2转动的电磁铁触发凸轮8触发电磁铁61回路的微动开关动作，接通回路。再次切换状态时，电磁铁61得电带动电磁铁衔铁63向上移动，并使得限位滚子41与限位槽31之间脱离挡止，同时，控制板上的扭簧储能。不会对随转限位轮3的正常转动造成影响，之后电磁铁触发凸轮8再次触发电磁铁61所在回路的微动开关，电磁铁61断开，此时，随转限位轮3的完整的圆形外轮廓限制限位滚子41不落到限位槽31内，电机带动凸轮轴旋转直至限位滚子41在控制板自身扭簧的复位作用下逆时针转动落到限位槽31内。并且与限位槽31的上侧槽壁进行挡止配合，防止随转限位轮3以及凸轮轴2进行逆时针转动，将三工位隔离接地开关保持在该切换后的状态，防止凸轮轴2以及与之相连的动端部件的活动过位，状态切换更加准确，不会造成线路故障。

图4可以看出，本实施例中的限位槽31具有上下两侧槽壁，在凸轮轴2逆时针转动时，限位滚子41与限位槽31的上侧槽壁进行挡止配合，在凸轮轴2顺时针转动时，限位滚子41与限位槽31的下侧槽壁进行挡止配合，对应于三工位操动机构的往复活动的特性。

本实施例中，电磁铁触发凸轮8是为了保护电磁铁，防止电磁铁长时间得电而导致容易被烧坏的情况发生。

切换状态手动操作时，手动操作手柄7穿过操动机构箱体100前端的手动操作孔，并伸入电机齿轮11内，此时限位滚子41与限位槽31之间挡止配合，同时，控制板4上的顶推滚子42驱动手动连锁板5保持在顺时针转动的极限位置，此时，保持扭簧51储能，连锁板挡止端53让开电机齿轮11。在手动操作手柄7伸入后，电磁铁61驱动控制板4顺时针转动，手动连锁板5在保持扭簧51的弹性释放力作用下逆时针转动，连锁板挡止端53向上摆动并与手柄限位部71配合，使得手动操作手柄7无法拔出。在三工位隔离接地开关切换状态的过程中，手动操作手柄7无法被拔出，只有在状态切换完成后，连锁板挡止端53才能顺时针下摆并让开手动操作手柄7。本发明采用手动连锁板5能够防止手动操作手柄7在未分合闸完成时即拔出。

本实施例中，凸轮轴2构成了传动转轴，其他实施例中，可以将随转限位轮3安装在电机齿轮的转轴或者后续的传动轴上，无论是电机齿轮的转轴或者是后续的传动轴均构成传动转轴。本实施例采用凸轮轴2上设置螺旋槽的形式来驱动动端部件往复活动，其他实施例中，为了实现动端部件的往复活动，可以采取其他的方式，比如使用正反转电机直接驱动等。

本实施例中，防过位结构中除随转限位轮外的其他部分构成了驱动结构。其他实施例中，限位凸起的运动轨迹可以为直线往复移动。

本实施例中，限位滚子构成了限位凸起，限位滚子可以绕自身的轴线转动，避免了限位凸起与随转限位轮之间的滑动摩擦。限位槽上的周向槽壁构成了周向挡止部，由于三工位操动机构中凸轮轴会正、反摆动，因此，限位槽的两个间隔布置的周向槽壁分别构成了正、反周向挡止部。

本实施例中，电磁驱动件构成了解锁电磁铁顶推件，控制板上的复位扭簧构成了复位簧，复位簧以及解锁电磁铁顶推件共同构成了驱动件。

本实施例中，传动齿轮构成了动力输出轮，传动齿轮与其他的齿轮啮合传动，输出动力，当然，动力输出轮自身也可单独作为输出使用。

本发明电气开关的具体实施例，电气开关包括开关本体，开关本体内设有动端部件，电气开关还包括操动机构，操动机构的结构与上述实施例中的一致，其内容不再赘述。