本发明涉及一种断路器及其弹簧操动机构。
背景技术：
在输电领域，断路器的应用非常广泛。它是电力系统中重要的开关设备，担负着控制和保护电路的双重作用，操动机构是断路器的重要组成部分，断路器的储能以及分合闸操作均是通过断路器的操动机构实现的，目前断路器机构的安装大多是多个隔板拼装焊接装配的，如授权公告号为CN206774406U的实用新型专利中所公开的操动机构，包括机构框架，机构框架中设有沿左右方向依次布置有的多个安装架，在其中一个安装架上设有提供合闸驱动力的储能单元以及用于控制合闸操作的合闸脱扣单元，在另一个安装架上设有用于控制分闸操作的分闸脱扣单元， 在另外布置的安装架上转动装配有动力输出轴，该动力输出轴由储能单元中的储能轴驱动转动以输出相应的合闸驱动力，并在相应分闸驱动单元作用下输出相应的分闸驱动力。
上述储能单元包括储能轴、储能弹簧、储能电机，储能电机通过齿轮传动机构驱动储能轴转动，实现储能弹簧储能，合闸脱扣单元包括对应转动装配在相应安装架上的合闸挚子，对应合闸挚子设有复位弹簧，复位弹簧向合闸挚子施加迫使其处于储能保持位的作用力，处于储能保持位的合闸挚子与储能轴上的合闸凸轮挡止配合，将储能轴挡止限位在储能位置，当合闸挚子转动脱离储能保持位后，储能轴转动，储能凸轮通过击打动力输出轴上的相应输入拐臂驱动动力输出轴转动，实现合闸操作，同时，分闸簧储能完成，并由分闸脱扣单元将动力输出轴限制在合闸位，当进行分闸操作时，分闸脱扣单元中的分闸半轴转动，分闸扣板、分闸挚子转动，分闸挚子转动让开动力输出轴上的合闸保持拐臂，动力输出轴在分闸簧的作用下转动，实现分闸操作。
上述常规横向布置的方式，安装架数量多，特别是通过另外设置的安装架单独支撑安装动力输出轴的做法，更是增加了整个断路器的体积，不适合应用在安装空间较小的场合，不利于断路器小型化设计。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种弹簧操动机构，以解决现有技术中弹簧操动机构的动力输出轴另外单独设置安装架导致额外增加断路器体积的技术问题；同时，本发明还提供一种使用上述弹簧操动机构的断路器。
为实现上述目的，本发明所提供的弹簧操动机构的技术方案是：一种弹簧操动机构，包括机构架和分合闸操动部分，分合闸操动部分包括储能单元及用于由储能单元驱动以输出合闸驱动力的动力输出轴，机构架包括沿左右方向间隔布置的两夹板及固定连接两夹板的支撑件，储能单元包括在两夹板上的储能电机和储能轴，储能单元还包括布置在两夹板外侧的与所述储能轴传动连接的储能弹簧，储能电机和储能轴沿上下方向间隔布置，所述动力输出轴转动装配在所述两夹板上，且动力输出轴在上下方向上位于所述储能轴和储能电机之间。
所述两夹板之间设有用于在动力输出轴转动至合闸位时将其挡止定位的分闸脱扣单元，所述分闸脱扣单元位于所述动力输出轴和储能电机之间。将分闸脱扣单元布置在动力输出轴和储能电机之间可有效利用两夹板之间的空间。
所述两夹板之间设有用于在储能轴储能完成时将其挡止的合闸脱扣单元，合闸脱扣单元位于所述动力输出轴上方。将合闸脱扣单元布置在动力输出轴上方可有效利用两夹板之间的空间。
所述储能电机通过齿轮传动机构与储能轴传动连接，在前后方向上所述动力输出轴位于齿轮传动机构的旁侧。动力输出轴旁侧布置，方便操动机构集中化布置。
所述齿轮传动机构包括主动齿轮，主动齿轮的齿轮轴具有延伸至两夹板外侧的手动输入端。主动齿轮的齿轮轴具有延伸至夹板外侧的手动输入端，方便进行手动操作。
本发明所提供的使用上述弹簧操动机构的断路器的技术方案是： 一种断路器，包括对应配合使用的动触头及静触头，还包括弹簧操动机构，弹簧操动机构包括机构架和驱动动触头往复动作以实现分合闸操作的分合闸操动部分，分合闸操动部分包括储能单元及用于由储能单元驱动以输出合闸驱动力的动力输出轴，机构架包括沿左右方向间隔布置的两夹板及固定连接两夹板的支撑件，储能单元包括在两夹板上的储能电机和储能轴，储能单元还包括布置在两夹板外侧的与所述储能轴传动连接的储能弹簧，储能电机和储能轴沿上下方向间隔布置，所述动力输出轴转动装配在所述两夹板上，且动力输出轴在上下方向上位于所述储能轴和储能电机之间。
所述两夹板之间设有用于在动力输出轴转动至合闸位时将其挡止定位的分闸脱扣单元，所述分闸脱扣单元位于所述动力输出轴和储能电机之间。将分闸脱扣单元布置在动力输出轴和储能电机之间可有效利用两夹板之间的空间。
所述两夹板之间设有用于在储能轴储能完成时将其挡止的合闸脱扣单元，合闸脱扣单元位于所述动力输出轴上方。将合闸脱扣单元布置在动力输出轴上方可有效利用两夹板之间的空间。
所述储能电机通过齿轮传动机构与储能轴传动连接，在前后方向上所述动力输出轴位于齿轮传动机构的旁侧。动力输出轴旁侧布置，方便操动机构集中化布置。
所述齿轮传动机构包括主动齿轮，主动齿轮的齿轮轴具有延伸至两夹板外侧的手动输入端。主动齿轮的齿轮轴具有延伸至夹板外侧的手动输入端，方便进行手动操作。
本发明的有益效果是：本发明所提供的弹簧操动机构及断路器中，将动力输出轴直接转动装配在相应两夹板上，这样可以省去另外设置安装架，节省横向空间，且将其布置在储能电机和储能轴之间，这样可以省去额外占用的高度空间，进而可有效减小弹簧操动机构的整个体积，方便对弹簧操动机构的小型化设计。
附图说明
图1为本发明所提供的弹簧操动机构的一种实施例的结构示意图；
图2为图1所示操动机构的背面结构示意图；
图3为图1中两夹板内侧的合闸脱扣单元与储能轴配合结构示意图；
图4为图1种两夹板内侧的分闸脱扣单元与动力输出轴配合结构示意图；
图5为本发明所提供的断路器的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，但并不以此为限。
本发明所提供的弹簧操动机构的具体实施例，如图1至图4所示，该实施例中的弹簧操动机构包括机构架和分合闸操动部分，机构架用于支撑安装分合闸操动部分的零部件，并将其固定安装在相应断路器上以实现对应的动力输出，分合闸操动部分则用于驱动相应的动触头往复动作，进而实现断路器的分合闸操作。
弹簧操动机构的机构架包括沿左右方向间隔布置的两夹板及固定连接两夹板的支撑件，两夹板为第一夹板1和第二夹板2，两夹板之间形成间隙，分合闸操动部分的大部分零部件均放置在该间隙中，以形成集成式、模块化的安装。
与现有技术中的弹簧操动机构一样，本实施例中的分合闸操动部分同样包括储能单元、动力输出轴15、合闸脱扣单元、分闸脱扣单元、位置开关等零部件，储能单元同样包括储能轴3、储能电机6、储能弹簧8等结构，合闸脱扣单元包括合闸挚子10、合闸挚子轴9、合闸复位扭簧11等结构，分闸脱扣单元包括分闸半轴14、分闸扣板13、分闸挚子12以及对应分闸扣板、分闸挚子分别设置有的相应复位扭簧等结构。
本实施例中的分合闸操动部分与现有弹簧操动机构的区别主要在于：各零部件的相对安装位置。
如图1和图2所示，将两夹板间隔方向定义为左右方向，将夹板的延伸方向定义为上下方向，将与左右方向、上下方向相垂直的方向定义为前后方向，那么，本实施例中，转动装配在两夹板上的储能轴3及定位固设在两夹板上的储能电机6沿上下方向间隔布置，储能电机6通过齿轮传动机构驱动储能轴转动进行储能操作，齿轮传动机构位于上述两夹板内侧的间隙的前侧。于齿轮传动机构的后侧在两夹板上转动装配有上述的动力输出轴15，在上下方向上，动力输出轴15位于储能轴3和储能电机6之间。
需要说明的是，储能电机6通过齿轮传动机构驱动储能轴转动，实现电动储能。齿轮传动机构包括主动齿轮、中间传动齿轮以及固设在储能轴上的从动齿轮，主动齿轮相对应的主动齿轮轴5通过减速机构与储能电机传动连接，主动齿轮轴5具有延伸至两夹板外侧的手动操作端，以在储能电机无法工作时，可通过相应把手实现手动储能操作。
储能轴3的延伸出两夹板外侧的一端设有储能拐臂7，储能弹簧8对应的布置在设有储能拐臂7的一侧，储能弹簧的一端固定连接在相应的机构框架上、另一端则与储能拐臂传动连接。
如图2和图3所示，两夹板之间设有用于在储能轴储能完成时将其挡止的合闸脱扣单元，合闸脱扣单元具体位于动力输出轴15的上方，且布置在储能轴3的后侧。
合闸脱扣单元包括合闸挚子10，合闸挚子10转动装配在合闸挚子轴9上，合闸挚子轴固定装配在两夹板上，对应合闸挚子10设有合闸复位扭簧11，合闸复位扭簧11向合闸挚子10施加迫使其朝向挡止储能轴的位置摆动的弹性作用力，在储能轴3的合闸凸轮18上设有储能保持滚轮19，合闸挚子10与储能保持滚轮19挡止配合，以将储能轴保持在储能完成的位置。此处的合闸脱扣单元具体可参见授权公告号为CN206774406U的实用新型专利中所公开的合闸脱扣单元，在此不再赘述。
如图3和图4所示，两夹板之间还设有用于在动力输出轴转动至合闸位时将其挡止定位的分闸脱扣单元，分闸脱扣单元位于动力输出轴和储能电机之间。
此处的分闸脱扣单元包括分闸半轴14、分闸扣板13及分闸挚子12，分闸半轴14和分闸扣板13均可转动的装配在两夹板上，并且，在夹板和分闸扣板之间装配有向分闸扣板施加迫使其向远离动力输出轴的方向摆动的弹性力的扣板复位扭簧，分闸挚子铰接在分闸扣板上，并且，对应该分闸挚子也设有相应的复位扭簧。
在动力输出轴15上设有对应分闸脱扣单元的合闸保持凸轮16，合闸保持凸轮16上设有合闸保持滚轮17，当分闸扣板13和分闸挚子12挡止合闸保持滚轮17时，将动力输出轴挡止在合闸位置处，当需要进行分闸操作，驱动分闸半轴转动，分闸扣板在扣板复位扭簧的作用下带着分闸挚子与合闸保持滚轮脱离，动力输出轴在相应分闸簧的作用下转动，以驱动相应动触头进行分闸操作。
上述分闸脱扣单元中的分闸半轴、分闸扣板及分闸挚子的结构可参见授权公告号为CN206774406U的实用新型专利中所公开的分闸脱扣单元，在此不再赘述。
本实施例所提供的弹簧操动机构动作过程如下：
1）储能
储能电机6的输出转轴通过齿轮传动机构带动储能轴3转动，由储能拐臂7带动储能弹簧8进行储能，当储能到位时，合闸挚子10顶住储能保持滚轮19，以使得储能轴保持在储能位置。
2）合闸
当需要合闸时，可通过合闸驱动组件，推动合闸挚子10克服相应合闸复位扭簧11的作用下转动离开储能保持位，储能弹簧释放能量，驱动储能轴3快速转动，储能轴上的相应合闸凸轮击打动力输出轴上的相应滚轮，从而带动驱动动力输出轴转动，完成合闸操作。当合闸到位时，由分闸挚子挡止动力输出轴15，以将其挡止限位在合闸位置处。
3）分闸
当需要进行分闸操作时，通过分闸驱动组件驱动分闸半轴14转动，此时分闸扣板13与分闸半轴分离，带动分闸挚子12与合闸保持滚轮17分离，使动力输出轴15在分闸簧的作用下转动到分闸位置，完成分闸操作。
本实施例所提供的弹簧操动机构中，将储能单元、合闸脱扣单元以及分闸脱扣单元集中在两个夹板之间，夹板之间通过支撑，用螺栓紧固，不仅节省空间，简化了弹簧操动机构的体积而且安装方便，相对于现有焊接式框架，节省成本，组装方便，而且动作可靠。
本实施例中，分闸脱扣单元位于动力输出轴和储能电机之间，而合闸脱扣单元位于动力输出轴上方。在其他实施例中，也可根据实际情况，将分闸脱扣单元和合闸脱扣单元对应布置在其他位置，只要可满足相应的储能保持功能和合闸保持功能即可。
本实施例中，储能电机通过齿轮传动机构驱动储能轴转动以实现储能操作，在其他实施例中，也可采用其他的传动机构如链传动实现动力传递。
本发明所提供的断路器的实施例：
该实施例中，断路器的结构如图5所示，断路器具有隔离单元200和接地单元400，还具有固封极柱100，固封极柱100中设有静触头和对应配合使用的动触头，该动触头由对应的弹簧操动机构300驱动，弹簧操动机构300的结构如图1至图4所示，其结构在此不再赘述。
需要说明是，弹簧操动机构300的动力输出轴通过传动连杆500输出控制固封极柱分合闸动作的作用力，而弹簧操动机构上独立于分合闸操作部分布置的手动驱动轴控制隔离单元、接地单元的分合闸动作。