一种接地开关电动操作机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于开关【技术领域】，公开了一种接地开关电动操作机构，包括电机、减速机构、离合传动机构，电机输出轴与减速机构输入端连接，所述离合传动机构包括一主动齿轮、一从动齿轮、一传动盘、一摩擦件，所述主动齿轮、从动齿轮、传动盘三者同轴心设置，所述主动齿轮和从动齿轮轴向位置固定，传动盘在主动齿轮与从动齿轮之间可轴向滑动；传动盘和主动齿轮的相对面设有成对的锥形槽，每对锥形槽内装配有钢珠；所述从动齿轮和传动盘之间设有压缩弹簧，从动齿轮与传动盘之间设有凸凹配合结构。本实用新型的接地开关电动操作机构通过优化设计离合传动机构，不仅结构简单、紧凑，而且更少的部件具有更少的不可靠因素，使操作机构的整体可靠性更高。
【专利说明】一种接地开关电动操作机构
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电气设备【技术领域】，尤其涉及电气开关技术，具体地说是一种用于电气开关设备的接地开关。
【背景技术】
[0002]接地开关是一种用于将设备或线路接地的机械装置，用于在异常条件，如短路时，在规定时间内承载规定的异常电流，以便在设备或线路检修时，保证检修人员的安全。接地开关多见于高低压开关柜等配电设备中，主要包括静触头和动触刀，两者中一者与设备连接，另一者接地。对于常见开关柜而言，接地开关的动、静触头各三个，三个静触头分别接开关柜的进线端A、B、C母线，三个动触刀与静触头一一配对，通过线排接地。
[0003]所述静触头通过绝缘子固定在底座上，所述动触刀装配在一根主轴上，与动触刀同轴固定装配有拐臂，拐臂的活动端与动触刀压簧(两端带铰链式连接头的圆柱压缩弹簧)连接头铰接。拐臂与压簧的压缩临界点介于动触刀合闸与分闸状态之间。在分闸状态下，压簧作用在主轴上的扭矩与合闸方向相反，该作用扭矩与限位机构配合将动触刀维持在分闸状态下。对主轴施加外力，向合闸方向旋转主轴，拐臂压缩压簧储能，当转过压簧的临介点，压簧作用在主轴上的扭矩变换方向，迅速释放能量，并推动拐臂协助合闸外力带动动触刀快速合闸；反之，在合闸状态下，压簧作用在主轴上的扭矩与合闸方向相同，该作用扭矩与限位机构配合将动触刀维持在合闸状态下。对主轴施加外力，使其向分闸方向旋转，拐臂压缩压簧储能，当转过压簧的临介点，压簧作用在主轴上的转矩再次变换方向，压簧推动拐臂协助分闸外力进一步驱动动触刀向分闸方向转动，直到被限位机构阻挡，分闸过程完成。
[0004]随着开关柜等配电设备的不断智能化，接地开关的远程操作成为普遍需求。要实现接地开关的远程操作并不难，最简单的处理方式是，为接开关设置可控的电动操作机构。在接地开关中设置通过传动机构带动接地开关主轴转动的电机，完成接地开关的合闸与分闸，再通过远程控制电机的正反转，则可实现接地开关的远程操作。
[0005]通过电机配合简单的机械传动机构驱动接地开关主轴转动，以实现动触刀的电动分合闸，并不难实现。考虑到单纯的电动操作式接地开关在不可避免的断电的情况下无法工作的问题，为电动式接开关配置手动操作功能显然是非常必要的。
[0006]目前，现有技术已公开有多种实现接地开关同时具备电动和手动操作功能的方案，如专利号 200620109339.6,200810182723.2,201220474160,201220013812 等专利公开的接地开关或操作机构。
[0007]现有电动接地开关的操作机构，通过引入离合机构已经较好地实现了接地开关兼备手动和电动操作功能。但是仍存在不足之处。
[0008]1、有的接地开关的电动操作机构，结构松散，占用空间大，增大了接地开关的整体尺寸。接地开关在开关柜等配电设备中安装，受到配电设备箱体的局限，较大的接地开关，不利于柜体的小型化，而接地开关复杂的结构给开关柜内部结构设计带来限制，影响柜内结构的优化，如专利号为200620109339.6的专利公开的接地开关。[0009]2、有的操作机构虽然结构相对紧凑，占用空间小，但结构复杂，零部件多，不仅增加了装配难度及成本，而且增加了操作机构的失效机率，如专利号为201220474160的专利公开的操作机构。
[0010]3、有的虽然结构紧凑，零部件少，但装配难度较大，可靠性低，对零件强度要求高，如专利号为201220013812的专利公开的操作机构。
[0011]而且，现有电动接地开关普遍存在，电动操作机构不可靠，使用寿命短的问题，一般无法通过反复2000次分合闸测试。使用时，需要对接地开关进行定期维护，否则将频发电机堵转等现象，最后损毁电机或传动机构。
【发明内容】
[0012]本实用新型的目的在于，针对现有电动接地开天存在的上述不足及问题，不仅提供一种结构更为合理的用于接地开关的电动操作机构。
[0013]为实现上述目的，本实用新型所采用技术方案是:一种接地开关电动操作机构，包括电机、减速机构、离合传动机构，电机输出轴与减速机构输入端连接，其特征在于，所述离合传动机构包括一个与减速机构输出端齿轮啮合的主动齿轮、一个与装配在接地开关主轴上的主轴齿轮啮合的从动齿轮、一传动盘、一与传动盘相互摩擦的摩擦件，所述主动齿轮、从动齿轮、传动盘三者同轴心设置，所述主动齿轮和从动齿轮轴向位置固定，传动盘在主动齿轮与从动齿轮之间可轴向滑动，
[0014]传动盘和主动齿轮的相对面设有成对的锥形槽，每对锥形槽内装配有钢珠。
[0015]所述从动齿轮和传动盘之间设有压缩弹簧，从动齿轮与传动盘之间设有凸凹配合结构。
[0016]常态下，电机不启动，传动盘在压缩弹簧作用下，靠在主动齿轮的侧面，传动盘和从动齿轮间的凸凹配合结构相脱开。从动齿轮、主轴齿轮及主轴可相对于电机、减速机构、主动齿轮、传动盘等部件自由转动。通过手柄手动操作主轴即可实现手动分合闸。
[0017]当需要电动分合闸时,启动电机,动力通过减速机构传递到主动齿轮,主动齿轮随之转动，开始时，因摩擦件作用，传动盘与主动齿轮不同步，此时，钢珠在锥形槽侧壁斜的挤推作用下，推动传动盘向从动齿轮方向滑动，当传动盘和从动齿轮间的凸凹配合结构咬合，并达到滑动极限后，主动齿轮、传动盘、与从动齿轮三者开始联动。电机的动力由从动齿轮、主轴齿轮传递到主轴，驱动主轴转动，实现对接地开关分合闸的操作。
[0018]根据上述离合传动机构的原理可知，传动盘轴向滑动最大距离应大于凸凹配合结构的有效配合宽度，但要小于钢珠直径。
[0019]本实用新型的离合传动机构仅由两个齿轮和一个传动盘共三个主要部件组成，零部件少，材料成本低；各部件上的配合结构均设置在表面，易于加工，有利于控制加工成本。三个主要部件之间无复杂的嵌合结构，方便装配。
[0020]三主要部件同轴心设置，相互轴向叠置在一起，结构非常紧凑。三者在强度满足要求的前题下，可以设计得很薄，以齿轮厚度15_，传动盘厚度IOmm为例，整个离合传动机构的宽度可以控制在40_以内。占用空间少，与电机及减速机构一起可直接设置在传统接地开关的底座后框内。与传统普通手动接地开关相比，基本不增加接地开关的整体体积，也无需改变传统接地开关的整体构架。为传统手动接地开关而生产加工的底座、动触刀、静触头、动触刀驱动机构(主轴、弹簧、分合闸限位部件等)、均可直接适用于采用本实用新型操作机构的手动电动一体式接地开关中。有利于零部件的通用化和标准化。
[0021]所述摩擦件的作用在于以摩擦的方式给传动盘施加一个有限的阻力，在传动盘与从动齿轮未咬合，且主动齿轮与传动盘两者间未被压紧之前，使传动盘相对于主动齿轮不同步，以迫使钢珠向锥形槽外滚动，推动传动盘向从动齿轮靠近。
[0022]实现上述功能的摩擦件，可以有各种各样的形式，如，与传动盘外圆接触的弧形摩擦片，摩擦片滑动设置在一短轴上，短轴与某固定部件固定，短轴上套装圆柱弹簧，圆柱弹簧顶在摩擦片背向传动盘的一面。
[0023]作为一种改进，本实用新型提出一种结构更加简单，且容易装配的摩擦件，该摩擦件为一半封闭结构的弹簧圈，弹簧圈的一端为带有开口的圆环结构，套配在传动盘圆周面上，与传动盘相互摩擦，另一端为套在传动盘一侧的一根轴上。
[0024]所述弹簧圈另一端套在一轴上，只为了限制弹簧圈不随传动盘转动，套装而不固定，是为了避免为增加专用固定零件或在零件上增加固定结构，或者特别为弹簧圈的固定而设计其它专用结构，增加机构的复杂程度。直接套装在传动盘侧面某现有的轴上即可，比如可以套装在减速机构输出轴上。因为减速机构输出端齿轮要与主动齿轮啮合，因此，输出轴必定位于传动盘的侧面，弹簧圈直接套在该输出轴上，完全可以达到预定的效果，且无需为弹簧圈设置特别的固定结构。
[0025]此外，由于弹簧圈为半封闭结构，装配弹簧圈可以等各部件均装配完毕后进行，通过开口先后套过减速机构输出轴和传动盘安装轴，然后稍微扳开弹簧圈，使其圆环结构张大，轴向移动套在传动盘上，放开手即可。装配过程极为简单宜行。
[0026]进一步地，为了防止弹簧圈相对于传动盘轴向滑动，从传动盘上脱落，可以在传动盘圆周面上设一环槽，弹簧圈的圆环结构套配在环槽内。
[0027]本实用新型公开的弹簧圈的优点在于:1、结构简单，仅由单根钢丝加工而成，而且其装配不需要配合其它固定用零件，直接套配已经部件上即可。2、采用半封闭结构，装配方便，摩擦力度可控，拆下来双手或单手即可调节。
[0028]所述凸凹配合结构可以具体为:从动齿轮朝向传动盘的一侧设凹槽，传动盘朝向从动齿轮的一侧设有与凹槽配合的凸起。
[0029]所述成对的锥形槽可以具体为:传动盘朝向主动齿轮的一侧设锥形槽，主动齿轮朝向传动盘的一侧也设锥形槽，主动齿轮上的锥形槽与传动盘上的锥形槽轴向对应，两者对合形成的腔体内装配钢珠。
[0030]凸凹配合结构的数量上优选两组以上，在圆周方向均布置。这样可以使两者在传动过程中受力均衡。同样地，钢珠的数量亦优选两个以上，且同样圆周方向均布置。
[0031]总体来说，本实用新型的接地开关电动操作机构通过优化设计离合传动机构，不仅结构简单、紧凑，而且更少的部件具有更少的不可靠因素，使操作机构的整体可靠性更闻。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为采用本实用新型电动操作机构的一种接地开关整体结构示意图。
[0033]图2为图1所示电动式接地开关的俯视结构示意图。[0034]图3为图1所示电动式接地开关的右视结构示意图。
[0035]图4为本实用新型所述离合传动机构整体结构示意图。
[0036]图5为离合传动机构中主动齿轮结构示意图。
[0037]图6为图5所示主动齿轮B-B向剖面结构示意图。
[0038]图7为离合传动机构中从动齿轮结构示意图。
[0039]图8为离合传动机构中传动盘结构示意图。
[0040]图9为图8所示传动盘右视结构示意图。
[0041]图10为图8所示传动盘C-C向剖面结构示意图。
[0042]图11为图4中A-A向截面图。
[0043]图12为离合传动机构中弹簧圈结构示意图。
【具体实施方式】
[0044]下面结合附图以一个相对具体的采用本实用新型电动操作机构的电动式接地开关为例，对本实用新型的技术方案做进一步的说明。
[0045]参照图1-3，所述电动式接地开关包括开关主体和电动操作机构，所述开关主体包括底座，底座由长方体后框3和后端与后框3固定的左、右两侧支撑板7、9 (左边板和右边板)构成，后框3上表面间隔安装三个绝缘子2，每个绝缘子2上端通过静触头座16固定一个静触头I。主轴8装配在两侧支撑板靠近后端的轴孔内，主轴8上对应三个静触头I的位置固定三组动刀支板17，每组动刀支板17上安装一个由双刀片组成的动触刀5，三个动触刀5通过短接管4连接，位于两侧的两组动刀支板17上分别包括或固定一拐臂15，对应每个拐臂15设有一弹簧组件13，所述弹簧组件13由中间圆柱弹簧13和固定在圆柱弹簧两端的两个铰链式连接头12、14，两个弹簧组件13的一端连接头14分别与两个拐臂15铰接，另一端连接头12分别铰接在底座两侧支撑板7、9的前端。
[0046]所述主轴右端伸出底座右侧板的一段用于手动操作主轴。主轴8上设有轴向长三角槽6，用于可靠地限制安装于其上的各部件的旋转自由动，及装配手动操作用的手柄。手柄上设主轴套孔,主轴套孔内设与主轴三角槽6配合的凸起结构，主轴套孔的形状与主轴截面形状相同。
[0047]所述电动操作机构设置在底座的后框内，后框朝向主轴的一侧设有窗口 28,主轴上对应窗口 28的部位装配一齿轮29。所述电动操作机构包括电机、减速机构、离合传动机构，电机输出轴与减速机构输入端连接，减速机构输出端通过离合传动机构与主轴上装配的齿轮29连接。
[0048]主轴上装配的齿轮29相对于主轴存在一个自由转动余角。这种设置结构主要包括两个优点。
[0049]其一，当电机操作机构驱动动触头转过临界角时，在强有力的弹簧组件的作用下，动触头会突然加速动作，直到达到动程极限。在这个过程中，由于动触头动作速度超过电动操作机构的转速，如果主轴与主轴齿轮29直接固定，则，在主轴加速后，操作机构的传动系统中各部件间的受力会突然反向，对各部件间的连接面带来很大的舜间冲击力，容易导致部件损坏。主轴与主轴齿轮29之间设计转动余角，则可以在主轴转过临界点后加速过程中，使主轴与电动操作系统脱离关系。有效避免上述问题。[0050]其二，因为误差的存在，即使再精确的电机关停控制，也难以实现电机刚好在动触头转动到极限位置时的舜间停转，不免发生堵转或托转。采用主轴与主轴齿轮29之间设计转动余角的方式，因为余解的存在，则在设定时，适当将电机的关停时机提前，电机关停后，动触头动作的最后的小段动程由主轴弹簧自动完成。有效解决了因为误差不可能非常精确设定电机关停时机的现实问题。
[0051]显然，主轴与主轴齿轮之间转动余角的设计，改变了电机关停时机对接地开关整体操作性能存在关键影响的现实。采用这种余角设计，不再需要设定精准的电机关停时机，而且对接地开关的性能没有任何不良影响。
[0052]所述底座右侧支撑板9外侧固定两个行程开关10，两个行程开关10分用于分闸时关停电机和合闸时关停电机。所述主轴8伸出该侧支撑板9的部位装配两个分别用于触动两个行程开关的凸轮11。
[0053]参照图4-12,所述离合传动机构包括一个从动齿轮24、一个主动齿轮22、一传动盘27、及一弹簧圈18，所述从动齿轮24、主动齿轮22、传动盘27三者套装在同一装配轴21上，所述传动盘27位于从动齿轮24与主动齿轮22之间。主动齿轮22与减速机构输出端齿轮啮合，从动齿轮24边缘伸出窗口 28与装配主轴上的主轴齿轮29啮合。
[0054]从动齿轮24和传动盘27之间设有压缩弹簧25，从动齿轮24朝向传动盘27的一侧设有四个沿径向延伸的长条形凹槽30，所述四个长条形凹槽30沿周向均匀分布。
[0055]传动盘27朝向从动齿轮24的一侧设有两个同样延径向延伸的长条形凸起31，凸起31的形状与凹槽30相吻合，两个凸起相互对称，位于传动盘的同一条直径上，两个凸起31同时分别与四个凹槽30中不相临的两个凹槽咬合。
[0056]传动盘27朝向主动齿轮22的一侧设有四个锥形槽23，主动齿轮朝22向传动盘的一侧设有四个反向的锥形槽19，主动齿轮上的锥形槽19与传动盘上的锥形槽23相对，锥形槽两两对合形成的空腔内各配有一个钢珠20。
[0057]传动盘圆周面设有环槽32，所述弹簧圈18的一端为圆环结构，套配在环槽32上，与环槽表面相互摩擦，另一端比圆环结构部分更窄，套装在减速机构输出轴上。
【权利要求】
1.一种接地开关电动操作机构，包括电机、减速机构、离合传动机构，电机输出轴与减速机构输入端连接，其特征在于，所述离合传动机构包括一个与减速机构输出端齿轮啮合的主动齿轮、一个与装配在接地开关主轴上的主轴齿轮啮合的从动齿轮、一传动盘、一与传动盘相互摩擦的摩擦件，所述主动齿轮、从动齿轮、传动盘三者同轴心设置，所述主动齿轮和从动齿轮轴向位置固定，传动盘在主动齿轮与从动齿轮之间可轴向滑动；传动盘和主动齿轮的相对面设有成对的锥形槽，每对锥形槽内装配有钢珠；所述从动齿轮和传动盘之间设有压缩弹簧，从动齿轮与传动盘之间设有凸凹配合结构。
2.根据权利要求1所述的接地开关电动操作机构，其特征在于，所述传动盘轴向滑动最大距离大于凸凹配合结构的有效配合宽度，小于钢珠直径。
3.根据权利要求1所述的接地开关电动操作机构，其特征在于，所述摩擦件为一半封闭结构的弹簧圈，弹簧圈的一端为带有开口的圆环结构，套配在传动盘圆周面上，与传动盘相互摩擦，另一端为套在传动盘一侧的一根轴上。
4.根据权利要求3所述的接地开关电动操作机构，其特征在于，所述弹簧圈另一端套装在减速机构输出轴上。
5.根据权利要求3所述的接地开关电动操作机构，其特征在于，所述传动盘圆周面上设一环槽，弹簧圈的圆环结构套配在环槽内。
6.根据权利要求1所述的接地开关电动操作机构，其特征在于，所述从动齿轮朝向传动盘的一侧设凹槽，传动盘朝向从动齿轮的一侧设有与凹槽配合的凸起。
7.根据权利要求1所述的接地开关电动操作机构，其特征在于，传动盘朝向主动齿轮的一侧设锥形槽，主动齿轮朝向传动盘的一侧也设锥形槽，主动齿轮上的锥形槽与传动盘上的锥形槽轴向对应，两者对合形成的腔体内装配钢珠。
8.根据权利要求1所述的接地开关电动操作机构，其特征在于，从动齿轮朝向传动盘的一侧设有四个沿径向延伸的长条形凹槽，所述四个长条形凹槽沿周向均匀分布；传动盘朝向从动齿轮的一侧设有两个同样延径向延伸的长条形凸起，凸起的形状与凹槽相吻合，两个凸起相互对称，位于传动盘的同一条直径上，两个凸起同时分别与四个凹槽中不相临的两个凹槽咬合。
9.根据权利要求1所述的接地开关电动操作机构，其特征在于，传动盘朝向主动齿轮的一侧设有四个锥形槽，主动齿轮朝向传动盘的一侧设有四个反向的锥形槽，主动齿轮上的锥形槽与传动盘上的锥形槽相对，锥形槽两两对合形成的空腔内各配有一个钢珠。
10.根据权利要求1所述的接地开关电动操作机构，其特征在于，所述主轴齿轮相对于主轴存在一个自由转动余角。
【文档编号】H01H3/40GK203562332SQ201320722690
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】周丽菡, 毛朝福, 姜春伟 申请人:江山市电器技术开发有限公司