专利名称：开关设备用电动操动机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种开关设备中使用的电动操动机构。
技术背景现有的开关设备用电动操动机构，传动装置结构较复杂，零部件数量较 多，还要另外加装缓冲装置及定位件，有的机构为了避免过大的冲击力损坏 机构零件，在传动环节中加装了限制传动力矩的离合器，都使机构的结构复 杂、尺寸增大、造价提高。有的机构采用的传动方式，输出转角误差较大。另外，无现成可用的、满足特高压800 kV及1100kV气体绝缘金属封闭开关 设备(GIS)中的接地幵关要求的电动操动机构。发明内容本实用新型的目的是提供一种开关设备用电动操动机构，以满足大型特 高压(800kV 1100kV) GIS成套设备中的接地开关使用需要。为达到以上目的，本实用新型是采取如下技术方案予以实现的一种开关设备用电动操动机构，包括由面板和底板构成的机构支架，机 构支架上侧通过安装弯板设置有辅助开关，机构支架的面板和底板间设置有 主轴和输出轴，主轴上设有一个控制凸轮和一个齿轮，机,构支架底板上设置 有电机，该电机通过一个齿轮轴连接上述齿轮，该电机的控制回路设有分、 合闸断电行程开关SL1、 SL2，分、合闸断电行程开关SL1、 SL2的触点受控 于主轴上的控制凸轮，主轴和输出轴之间通过一个传动装置连接，输出轴伸 出面板的一端通过连板与辅助开关连接，并带动辅助开关动作；输出轴伸出 底板之外的输出端用于与机构操作的开关连接及传动；其特征在于，所述的 传动装置为齿轮和凸轮联合传动的装置。上述方案中，所述齿轮和凸轮联合传动装置包括主轴上同轴连接的半径 方向相反的一个主动扇齿轮和一个主动凸轮、输出轴上同轴连接的半径方向相同的一个从动扇齿轮和一个从动凸轮；所述的从动凸轮包括有两个对称的 凹口，合、分闸过程中，主轴、输出轴之间通过主动扇齿轮与从动扇齿轮的 啮合及主动凸轮与从动凸轮对应凹口的接触滑动，实现联合传动。主动凸轮 及输出轴上还设有一个后备保险用缓冲装置，该缓冲装置包括在主动凸轮中 间设置有一个销，该销的外围依次设有橡胶套和钢套，在输出轴上设有一个 档块于从动凸轮上两凹口对称中部。上述操动机构中，所述的机构支架右下角的面板与底板间还设有手动操作 联锁装置，该手动操作联锁装置包括设置在面板右下角正对电机齿轮轴的手 柄孔、挡板轴及与其连接的挡板、位置开关、联锁电磁铁和联锁掣子，挡板 轴上设有联锁凸轮并装有复位弹簧，联锁电磁铁包括有铁心，在电磁铁未吸 合时，铁心挡住联锁凸轮使挡板不能打开；联锁掣子置于装在面板及底板上 的一个小轴上，并装有复位弹簧，联锁掣子的摆动由主轴控制凸轮上的掣子 控制凸轮控制，用于控制手动操作时手柄的取出，联锁凸轮、联锁电磁铁及 其铁心、位置开关用于控制挡板的打开。上述操动机构中还设置有另一个后备保险装置，即将主轴延长伸出底板 外，并在其上设置两个保险凸轮分别控制底板外的保险行程开关SL4、 SL3， 保险行程开关SL4、 SL3错位叠装在一起，并直接串接于电机本身的电气回路 中。本实用新型的优点是采用了新型的齿轮/凸轮联合传动装置，其结构简 单、零件数少、尺寸小、多功能，传动损耗少、效率高，且输出转角精度高， 合分闸定位及保持准确可靠，合、分闸时无明显冲击力，没有另外专设的缓 冲装置和定位件，无需限制传动力矩的离合器，使机构结构简化、尺寸縮小、 造价降低。另外，本实用新型设置的防止手动合、分闸不到位误取出手柄的 联锁掣子也是一种简单、可靠的新结构。通过传动装置自有的简单、可靠的 后备保险用限位及缓冲结构、加装的保险行程开关等，还可防止机构在可能 (但发生率不高)的操作失误、元件故障、动作异常时不致损坏电机及机构零 部件，保证机构可继续正常工作。夹板式支架及所有转轴平行，使结构简化， 加工及装配工时大为减少。本实用新型具有完善的联锁和防误操作功能。
图1是本实用新型正面示意图(分闸位置)。图2是本实用新型主轴、输出轴及传动装置的剖视图。图3、图4是图2传动装置及机构的传动原理示意图。图3为分闸到位位 置；图4为合闸到位位置(机构主轴惯性转动即将停止)。图中标出了分、合 闸时的转向。图5是合闸时主轴意外转动到限位位置示意图。图6是后备保险装置示意图。图7是本实用新型的分、合闸断电行程开关SL1、 SL2、控制凸轮及手动 操作联锁装置示意图(分闸位置)。图8是联锁掣子防止合、分闸不到位误取出手柄示意图。图中101.面板；101a.手柄孔；102.螺杆；102a.螺杆在底板外部分； 103.螺母；104.输出轴；105.指示板；106.主轴；107.行程开关SL2 (合闸到位 断电)；108.行程开关SL1 (分闸到位断电)；109.计数器；110.底板；111.弯 板；112.弯板；113.连板；114.杠杆；115.辅助开关；116.连板；117.拐臂； 118.小轴；119.接线端子排；120.手柄转向标牌；121.手柄孔挡板；122.挡板 轴；123.位置开关；201.钢套；202.橡胶套；203.螺母；204.销；205.控 制凸轮；205a.行程开关SL1、SL2控制凸轮；205b.联锁掣子摆动控制凸轮;206.定位套；207.定位套；208.挡块；209.从动凸轮；210.从动扇齿轮； 211.定位套；212.主动凸轮；213.主动扇齿轮；214.齿轮；215.轴承座； 216.轴承；104a.输出轴的输出端；217.轴承座；218.轴承；219.保 险凸轮；220.保险凸轮；221.保险行程开关SL4 (合)；222.保险行程开 关SL3(分)；301.过渡齿轮；302.过渡短轴；303.电机；303a.电机输出齿轮 (轴)；701.手柄；702.联锁掣子；703.弹簧；704.联锁电磁铁；704a.联 锁电磁铁铁心；705.联锁凸轮；706.弹簧。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。 如图l、图2所示，机构支架为夹板式结构。机构的面板IOI、底板IIO 由4件螺杆102及螺母103连接固定，面板、底板间有定位套206保证两板 间的准确距离。螺杆102在底板外的部分102a为加粗的正方形，作为机构的支撑腿，用于机构与安装板的安装连接。机构的传动装置装于面板ioi、底板110之间。机构右侧装有双层接线端子排119，上侧装有两个辅助开关115。 端子排设在弯板111右面，辅助开关115还要利用其两端的弯板112，通过弯 板111用螺钉固定在机构支架上侧面。机构输出轴104伸出面板101的端头 固定有指示板105。指示板上有合、分显示标牌，在合闸或分闸位置，合或分 标牌与机构箱上的观察窗对准，可方便的观察机构及开关的合或分位置，图1 为分闸位置。指示板上的销通过连板113、杠杆114、连板116，拐臂117带 动两个辅助开关动作，在合闸或分闸的相应位置动作切换。指示板105上装 的小螺钉通过不锈钢丝及弹簧带动计数器109动作，每合分一次，计数增加1。 计数器通过小安装板用螺钉固定在面板上。机构右下角，面板与底板间还设 有手动操作连锁装置，面板101上开有手柄孔101a，被固定在挡板轴122端 头的手柄孔挡板121遮挡。如图2所示，机构的主轴106两端装有球轴承218，通过轴承座217装在 面板101及底板110上。机构的输出轴104两端装球轴承216，通过轴承座 215装在面板101及底板110上。输出轴104的输出端104a伸出底板之外， 用于与机构操作的开关连接及传动。机构主轴106上用六方固定有齿轮214、 主动扇齿轮213、主动凸轮212，还用扁轴固定有控制凸轮205。输出轴104 上用六方固定有从动扇齿轮210、从动凸轮209及挡块208，还装有输出轴及 轴上零件的轴向位置定位套207、 211。如图3、图4、图5所示，机构底板110上用螺钉固定有电机303，装有 螺母固定的过渡短轴302，短轴外装有过渡齿轮301 (两者之间装有滚针轴承)。 过渡齿轮301同时与电机的输出齿轮303a和齿轮214啮合。电机的输出齿轮 轴303a相对面板的一端为六方头，该六方头正对手柄孔101a。电动合闸时，电机303通电，其输出齿轮303a逆时针转动(参见图4)， 经过渡齿轮301、齿轮214带动主轴106逆时针转动。主轴与输出轴104之间 由主动扇齿轮213、从动扇齿轮210及主动凸轮212、从动凸轮209联合传动。 输出轴大部分转角由齿轮传动，在启动和到位的3。 5°转角由凸轮传动。 临近合闸到位时，凸轮205的205a部分已由图7位置逆时针转动近一圈，推 动SL2行程开关107动作断开，接触器和电机相继断电。电机及主轴惯性转 动时，主动凸轮将从动凸轮和输出轴推送到图4的合闸到位位置。其后，电机及主轴继续惯性转动逐渐耗能停转。合闸到位时，从动凸轮凹口两侧209a、 209b处的短弧面，由主动凸轮上对应的弧面双向限位，将输出轴及开关准确、 可靠地定位并保持在合闸位置，输出转角偏差可在±0.5'以内。主动凸轮 的中部有向外凸出部分212a， 212a部分及从动凸轮凹口设计成适当的形状， 在合(分)闸的启动段和到位段没有明显的冲击力。主动凸轮中部的孔中装有销204，销上依次装有橡胶套202及钢套201， 并用螺母203拧紧限制轴向位移。上述零件与输出轴上的挡块208 —起，构成 一个简单的缓冲装置。主动凸轮中部凸出部分212a和从动凸轮中部两侧的弧 形凸出部分209c构成简单可靠的限位装置。正常动作时上述缓冲及限位装置 不起作用，因电气元件故障或操作失误等非正常情况，主轴转角偏大或有可 能超过允许限度时，上述装置有可靠的缓冲及限位的后备保险作用，保证机 构零件和电机在意外的非正常情况下也不损坏，机构可继续正常工作。图5 为合闸时因意外原因主轴到达限位位置的示意图。电动分闸动作过程与合闸相同，但各部分转向相反(图3)。由于主、从 动凸轮的合闸及分闸侧弧面及凹口设计成对称结构，主、从动扇齿轮及挡块 208也为对称结构，分闸时传动特性也与合闸相同。分闸临近到位，由205a 凸轮推动SL1行程开关108切换使电机断电。SL1、 SL2开关利用其安装板， 用螺钉固定在面板101上。如图7所示，手动操作联锁装置包括联锁电磁铁704、联锁掣子702、控 制凸轮205、联锁凸轮705、手柄孔挡板121、弹簧706、 703，位置开关123 (含SP1、 SP2两个开关)等，具有完善的联锁及防误操作功能。挡板轴122 上固定联锁凸轮705并装有第一复位弹簧706，位置开关123(包含叠装的SP2、 SP1两个开关)通过其安装板用螺钉固定在面板上。联锁电磁铁704用两个螺 钉固定在面板上，螺钉外有垫套，使联锁电磁铁离开面板位于需要的位置。 小轴118上装有联锁掣子702及其第二复位弹簧703，联锁掣子的摆动由固定 于主轴上的控制凸轮205中的掣子控制凸轮205b控制。联锁电磁铁704及其 铁心704a、联锁凸轮705、位置开关SP1，用于控制手柄孔挡板121的打开。 只有在电站中与本机构操作的开关相关的其他所有开关、设备的状态都允许 本机构和开关动作且控制回路有电时，逆时针稍许转动挡板121，联锁凸轮 705将推动SP1开关动作，切断电动操作控制回路(不可能再进行电动操作)，并接通联锁电磁铁回路，联锁电磁铁铁心704a吸合，让开联锁凸轮705的转 动通道，挡板121才能转动足够的角度，完全打开手柄孔101a插入手柄进行 手动操作。手柄孔打开时，SP2开关动作，切断只能短时通电的联锁电磁铁的 导电回路。以上装置，使手动操作与电动操作间、本开关手动操作与相关开 关及设备的状态间实现了联锁，可防止手动误操作开关。在相关的其他开关和设备的状态允许本开关操作的条件下，按上述方法 打开手柄孔挡板，将手柄701穿过手柄孔101a，将手柄的六方孔套在电机的 输出齿轮轴303a的靠近面板的六方头上，按装于面板上的手柄转向标牌120 标明的合或分转向转动手柄，就可实现手动合或分操作。手动合、分时，机 构各部分的动作过程与电动合、分相同。参见图7、图8。联锁掣子702受掣子控制凸轮205b控制，在合闸或分 闸过程中都处于702a双点划线位置，这时停止手动操作也不能取下手柄。只 有当机构合闸或分闸到位时，联锁掣子才抬起到达实线位置，可顺利取下手 柄。这可防止操作失误使开关停留保持在合、分中途的位置。本实用新型设 计的这种防止误取下手柄的联锁装置，是结构非常简单又非常可靠的新结构， 比正在大量生产使用的引进外国技术的一种机构中的同一作用的装置，零件 数，尺寸都小好几倍，但位置控制精确，性能可靠得多。参见图2及图6。在主轴伸出底板的端头，固定有保险凸轮219和保险凸 轮220。在底板外侧，用螺钉安装有SL4保险行程开关221和SL3保险行程 开关222， SL4、 SL3开关错位叠装在一起。凸轮219、 220分别控制开关SL4、 SL3在合闸或分闸时稍晚于行程开关SL2、 SL1动作后切换断开。SL4、 SL3 开关直接串接于电机回路中。正常操作时，SL4、 SL3开关不起作用，两开 关短接，也可完成机构所有正常操作。如因电气元件故障，电机不能断电， 电机和主轴继续通电转动，SL4、 SL3开关将动作直接切断电机回路，具有后 备保险作用，可避免烧损电机。本实用新型的电气回路，除上述在电机回路中增加了 SL4、 SL3保险行程 开关外，其余与GIS设备中大量使用的电动机构的常规电路相同，就不再详 细说明。实施例轴上零件用六方或扁轴固定，也可改用平键、花键、圆锥销、弹 性圆柱销等其他方式固定。本实用新型设计的用途是操作接地开关，但也可用于操作不需快速动作的隔离开关；设计用途用于800kV及1100kV的GIS成套设备中，但也可用 于操作其他较低电压等级或非GIS中的隔离开关和接地开关。本实用新型输出轴转向合闸顺时针，分闸逆时针。但也可用于要求输 出轴转向相反的隔离开关和接地开关，即机构输出轴转向为合闸逆时针，分闸顺时针。机构只需如下微小变化即可①指示板105上的合、分标牌位置 对调；②手柄转向标牌120上的合、分字样位置对调(零件不同)；③SL1、 SL2行程开关位置对调，实际只需对调粘贴的SL1、 SL2标牌； 电机的正 极和负极引出线在电路中接线的位置对调； 两个辅助开关115的方轴转过 90°与扛杆114、拐臂117相连，使辅助开关的常开、常闭触头的编号保持不 变。
权利要求1.一种开关设备用电动操动机构，包括由面板和底板构成的机构支架，机构支架上侧通过安装弯板设置有辅助开关，机构支架的面板和底板间设置有主轴和输出轴，主轴上设有一个控制凸轮和一个齿轮，机构支架底板上设置有电机，该电机通过一个齿轮轴连接所述齿轮，该电机的控制回路设有分、合闸断电行程开关SL1、SL2，分、合闸断电行程开关SL1、SL2的触点受控于主轴上的控制凸轮，主轴和输出轴之间通过一个传动装置连接；输出轴伸出面板的一端通过连板与辅助开关连接，并带动辅助开关动作；输出轴伸出底板之外的输出端用于与机构操作的开关连接及传动；其特征在于，所述的传动装置为齿轮和凸轮联合传动的装置。
2. 如权利要求l所述的开关设备用电动操动机构，其特征在于，所述齿 轮和凸轮联合传动装置包括主轴上同轴连接的半径方向相反的一个主动扇齿 轮和一个主动凸轮、输出轴上同轴连接的半径方向相同的一个从动扇齿轮和 一个从动凸轮；所述的从动凸轮包括有两个对称的凹口，合、分闸过程中， 主轴、输出轴之间通过主动扇齿轮与从动扇齿轮的啮合及主动凸轮与从动凸 轮对应凹口的接触滑动，实现联合传动。
3. 如权利要求2所述的开关设备用电动操动机构，其特征在于，所述的 主动凸轮及输出轴上还设有一个后备保险用缓冲装置，该缓冲装置包括在主 动凸轮中间设置有一个销，该销的外围依次设有橡胶套和钢套，在输出轴上 设有一个档块于从动凸轮上两凹口对称中部。
4. 如权利要求l所述的开关设备用电动操动机构，其特征在于，所述的 机构支架右下角的面板与底板间还设有手动操作联锁装置。
5. 如权利要求4所述的开关设备用电动操动机构，其特征在于，所述的 手动操作联锁装置，包括设置在面板右下角的正对电机齿轮轴的手柄孔、挡 板轴及与其连接的挡板、位置开关、联锁电磁铁和联锁掣子，挡板轴上设有联锁凸轮并装有第一复位弹簧，联锁电磁铁包括有铁心，在电磁铁未吸合时， 铁心挡住联锁凸轮使挡板不能打开；联锁掣子置于装在面板及底板上的一个 小轴上，并装有第二复位弹簧，联锁掣子的摆动由主轴控制凸轮上的挚子控 制凸轮控制，用于控制手动操作时手柄的取出；联锁凸轮、联锁电磁铁及其铁心、位置开关用于控制挡板的打开。
6. 如权利要求3所述的开关设备用电动操动机构，其特征在于，还包括 有另一个后备保险装置，即将主轴延长伸出底板外，并在其上设置两个保险 凸轮分别控制底板外的保险行程开关SL4、 SL3的触点，保险行程开关SL4、 SL3错位叠装在一起，并直接电连接于电机的电气回路中。
7. 如权利要求1 6任一所述的开关设备用电动操动机构，其特征在于， 所述的输出轴伸出面板的一端设有指示板与所述的连板连接，该指示板上设 有钢丝及小弹簧连接一个设在面板下方的计数器。
专利摘要本实用新型公开了一种开关设备用电动操动机构，包括由面板和底板构成的机构支架，机构支架上侧通过安装弯板设置有辅助开关，机构支架的面板和底板间设置有主轴和输出轴，主轴上设有一个控制凸轮和一个齿轮，机构支架底板上设置有电机，该电机通过一个齿轮轴连接上述齿轮，该电机的控制回路设有分、合闸断电行程开关SL1、SL2，分、合闸断电行程开关SL1、SL2的触点受控于主轴上的控制凸轮，主轴和输出轴之间通过一个传动装置连接，输出轴伸出面板的一端通过连板与辅助开关连接，并带动辅助开关动作；输出轴伸出底板之外的输出端用于与机构操作的开关连接及传动；其特征在于，所述的传动装置为齿轮和凸轮联合传动的装置。所述的机构支架右下角的面板与底板间还设有手动操作联锁装置。
文档编号H01H3/26GK201122522SQ20072012645
公开日2008年9月24日 申请日期2007年11月21日 优先权日2007年11月21日
发明者强 张, 猛 张, 张希捷, 申春红, 苏菊芳, 邓洪祥, 娟 陈 申请人:西安电力机械制造公司