三工位操作机构及具有其的开关设备的制作方法

本发明涉及电气设备技术领域，尤其涉及三工位操作机构及具有其的开关设备。

背景技术：

随着近年来电力系统中的重要电气产品如开关设备向小型化和复合化发展，三工位操作机构以体积小、结构紧凑以及复合化程度高等优点而被广泛应用于开关柜内。其中，三工位操作机构可以在三个工作位置，即合闸位置、隔离位置和接地位置之间切换，以确保安全稳定地运行电气作业。然而，在现有技术中，在三工位操作机构移动至各位置时，通常需要在机构内设置附加锁定和解锁结构以将三工位操作机构锁定在该位置或从该位置解锁，这显然存在结构较复杂、所需的零件数量较多以及成本较高的问题。

因此在本领域内对于结构较简单、所需的零件数量较少以及成本较低的三工位操作机构存在需求。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种至少能够解决上述部分问题的三工位操作机构。

本发明还旨在提供一种应用上述改进的三工位操作机构的开关设备。

根据本发明的一个方面，提供了一种三工位操作机构，其被安装至基座并包括：输出板，其可转动连接至所述基座并且其上具有位于其转动轴线两侧的两个拨销；两个拨板，其可转动连接至所述基座并且分布在该转动轴线两侧，各所述拨板上设有用于接合对应的拨销的开口；所述三工位操作机构还包括：两个限位销，其布置在所述输出板上且位于该转动轴线两侧；其中，各所述拨板从各自开口靠近该转动轴线的一端延伸出的第一限位周缘均抵接至邻近的拨销，从而将所述输出板锁定在第一位置；两个所述拨板中的第一拨板被构造成能够在接合邻近的拨销时带动所述输出板以第一方向转动，直至该第一拨板从其开口远离该转动轴线的一端延伸出的第二限位周缘抵接至邻近的限位销，以将所述输出板移动至第二位置并防止所述输出板在第二位置处以相反于第一方向的第二方向转动；该第二拨板被构造成能够在接合邻近的拨销时带动所述输出板以第二方向转动，直至该第二拨板从其开口远离该转动轴线的一端延伸出的第二限位周缘抵接至邻近的限位销，以将所述输出板移动至第三位置并防止所述输出板在第三位置处以第一方向转动。

与现有技术相比，本发明中的三工位操作机构通过巧妙设计拨板的外周缘与输出板上的拨销和限位销之间的位置关系，可以实现将输出板在三个位置之间移动并且能够对处于其中任一位置的输出板进行限位，相较于现有技术中单独增加一整套锁定及解锁装置得到了极大的简化，并且所需的零部件数量得到了极大的降低，相应地所需的制造成本也得以下降。

优选地，各所述拨板的第一限位周缘的转动半径大于其第二限位周缘的转动半径。

优选地，所述拨销的转动半径大于所述限位销的转动半径。

优选地，该第一拨板以第一方向的转动力矩转动并接合邻近的拨销以带动所述输出板以第一方向转动，直至该第一拨板的第二限位周缘抵接邻近的限位销，该第一拨板的第二限位周缘被构造用于抵抗所述输出板的第二方向的反弹运动，其中该限位销对该第一拨板施加的力矩为零或第一方向的力矩。

优选地，该第二拨板以第二方向的转动力矩转动并接合邻近的拨销以带动所述输出板以第二方向转动，直至该第二拨板的第二限位周缘抵接邻近的限位销，该第二拨板的第二限位周缘被构造用于抵抗所述输出板的第一方向的反弹运动，其中该限位销对该第二拨板施加的力矩为零或第二方向的力矩。

优选地，各所述拨板的开口的尺寸大于邻近的所述拨销的外径。

优选地，各所述拨销可转动地连接至所述输出板。

本发明还提供了一种开关设备，所述开关设备包括基座和被安装至所述基座的前述三工位操作机构。

优选地，所述基座被构造成间隔对置的两个基板，限位柱用于连接两个所述基板以将两个所述基板保持为间隔对置状态。

本发明的其它特征和优点的一部分将会是本领域技术人员在阅读本申请后显见的，另一部分将在下文的具体实施方式中结合附图描述。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图1为根据本发明的三工位操作机构的立体示意图；

图2是根据本发明的三工位操作机构的正视图，其中三工位操作机构处于隔离位置；

图3是根据本发明的三工位操作机构的正视图，其中三工位操作机构处于从隔离位置移向合闸位置之间的第一取向；

图4是根据本发明的三工位操作机构的正视图，其中三工位操作机构处于从隔离位置移向合闸位置之间的第二取向；

图5是根据本发明的三工位操作机构的正视图，其中三工位操作机构处于合闸位置；

图6是根据本发明的三工位操作机构的正视图，其中三工位操作机构处于接地位置。

附图标记说明：

1-三工位操作机构；11-输出部件；111-输出轴；112-输出板；113-合闸拨销；114-接地拨销；115-合闸限位销；116-接地限位销；117-限位槽；12-合闸驱动部件；121-合闸操作轴；122-合闸输入板；123-合闸拨板；124-合闸开口；125-合闸拨板123的第一限位周缘；126-合闸拨板123的第二限位周缘；13-接地驱动部件；131-接地操作轴；132-接地输入板；133-接地拨板；134-接地开口；135-接地拨板133的第一限位周缘；136-接地拨板133的第二限位周缘；14-弹性部件；151-合闸限位柱；152-接地限位柱；2-基座。

具体实施方式

现参考附图，详细说明本发明所公开的三工位操作机构的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本发明的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本发明的公开内容。附图中的部分构件可在不影响技术效果的前提下根据实际需求进行位置调整。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。

在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“内”、“外”、“上方”、“下方”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。

本发明中所使用的术语“第一”、“第一个”、“第二”、“第二个”及其类似术语，在本发明中并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个部件与其它部件进行区分。

本发明中所使用的术语“接合”、“连接”及其类似术语，在本发明中既包括两个部件借助中间层(例如粘合剂、焊接剂等)或中间件(例如连接件、过渡件等)间接地连接在一起，也包括两个部件不借助任何中间层(例如粘合剂、焊接剂等)或中间件(例如连接件、过渡件等)直接地连接在一起。

图1至图6以举例的方式示出了本发明的三工位操作机构1，该示例中的三工位操作机构1可安装至开关设备如三工位负荷开关或三工位隔离开关，以受外部控制装置控制而输出合闸、隔离和接地动作且保持在合闸、隔离和接地动作，结构简单且制造成本较低。

如图1和2所示，示例性地，三工位操作机构1可包括输出部件11、布置在输出部件11左右两侧的合闸驱动部件12和接地驱动部件13、以及连接合闸驱动部件12和接地驱动部件13的弹性部件14，合闸驱动部件12和接地驱动部件13可被外部控制装置和弹性部件14驱动，从而可由合闸驱动部件12带动输出部件11输出合闸动作或隔离动作，而由接地驱动部件13带动输出部件11输出接地动作或隔离动作。

其中，输出部件11可包括可转动地连接至基座2的输出轴111、不可转动地套接至输出轴111的输出板112、以及在输出轴111的两侧可布置在输出板112上的合闸拨销113和接地拨销114。输出轴111的端部可延伸贯穿基座2以将相应动作进行输出，输出板112可带动输出轴111运动，合闸拨销113和接地拨销114可如图2所示布置在输出轴111的转动轴线的左右两侧。

合闸驱动部件12可包括可转动地连接至基座2的合闸操作轴121、不可转动地套接至合闸操作轴121的合闸输入板122、可转动地套接至合闸操作轴121的合闸拨板123和连接至合闸输入板122的合闸支撑座。合闸操作轴121端部可延伸贯穿基座2以接受外部控制，合闸输入板122可跟随合闸操作轴121转动，合闸拨板123由合闸输入板122带动而转动且其上设有用于接合合闸拨销113的合闸开口124，合闸支撑座可连接至弹性部件14且与弹性部件14相互作用。

接地驱动部件13基本与合闸驱动部件12的布置相同。其中，接地驱动部件13可包括可转动地连接至基座2的接地操作轴131、不可转动地套接至接地操作轴131的接地输入板132、可转动地套接至接地操作轴131的接地拨板133和连接至接地输入板132的接地支撑座。接地操作轴131端部可延伸贯穿基座2以接受外部控制，接地输入板132可跟随接地操作轴131转动，接地拨板133由接地输入板132带动而转动且其上设有用于接合接地拨销114的接地开口134，接地支撑座可连接至弹性部件14且与弹性部件14相互作用。

在实际操作过程中，当需要输出合闸动作时，接地驱动部件13保持不动，合闸操作轴121受外部操作装置控制而以如图2所示的逆时针方向转动，合闸输入板122随之转动且压缩弹性部件14，弹性部件14到达死点位置后，弹性部件14释放能量而推动合闸输入板122，合闸输入板122推动合闸拨板123逆时针转动，合闸开口124随后接合合闸拨销113而带动合闸拨销113移动，输出板112随之被带动而从隔离位置顺时针转动至合闸位置，输出轴111被输出板112带动而输出合闸动作。当需要输出隔离动作时，合闸操作轴121可被控制而顺时针转动，随后操作过程可相反于输出合闸动作而在此不再描述。

同理，当需要输出接地动作时，合闸驱动部件12保持不动，接地操作轴131受外部操作装置控制而以如图2所示的顺时针方向转动，接地输入板132随之转动且压缩弹性部件14，弹性部件14到达死点位置后，弹性部件14释放能量而推动接地输入板132，接地输入板132推动接地拨板133顺时针转动，接地开口134随后接合接地拨销114而带动接地拨销114移动，输出板112随之被带动而从隔离位置逆时针转动至接地位置，输出轴111被输出板112带动而输出接地动作。当需要输出隔离动作时，接地操作轴131可被控制而逆时针转动，随后操作过程可相反于输出接地动作而在此不再描述。

在本发明的实施例中，三工位操作机构1还包括设在输出板112上的合闸限位销115和接地限位销116以及可选地布置在合闸驱动部件12和接地驱动部件13的行程末端的限位结构，如固定连接至基座2的合闸限位柱151和接地限位柱152。如图1至6所示，合闸限位销115和接地限位销116以及合闸限位柱151和接地限位柱152均可分布在图2中所示的输出轴111的转动轴线的左右两侧。合闸拨板123和接地拨板133可大体位于输出轴111的上侧而合闸限位柱151和接地限位柱152均位于输出轴111的下侧，接地限位柱152与合闸拨板123均位于输出轴111的左侧，合闸限位柱151与接地拨板133均位于输出轴111的右侧。

可选地，基座2可包括间隔对置的第一基板和第二基板，则三工位操作机构1可被布置在第一基板和第二基板之间，第一基板和第二基板可由大体布置在二者周侧的多个连接件如双头螺柱连接在一起。因此，限位柱还可由用于连接第一基板和第二基板的连接件充当，由此进一步减少了本发明的三工位操作机构1的所需零件。

此外，合闸拨板123的自合闸开口124远离输出板112的一端延伸出的第二限位周缘126的转动半径大于自合闸开口124靠近输出板112的一端延伸出的第一限位周缘125的转动半径，接地拨板133的自接地开口134远离输出板112的一端延伸出的第二限位周缘136的转动半径大于自接地开口134靠近输出板112的一端延伸出的第一限位周缘135的转动半径，合闸拨销113的转动半径大于合闸限位销115的转动半径，接地拨销114的转动半径大于接地限位销116的转动半径。

因此，如图2所示。在输出板112位于隔离位置时，合闸拨板123的第一限位周缘125抵接至合闸拨销113且接地拨板133的第一限位周缘135抵接至接地拨销114。此外，合闸拨销113与合闸拨板123的第一限位周缘125的抵接点距输出板112的转动轴线的距离小于合闸拨销113相对于输出板112的转动轴线的径向最远侧距输出板112的转动轴线的距离，且该抵接点在合闸拨销113上位于该径向最远侧的顺时针方向侧，由此，在输出板112被合闸拨板123带动而从合闸位置沿第二方向即逆时针转动至隔离位置时，由于弹性部件14的能量释放速度较快，因此在输出板112移动至隔离位置后输出板112的接地拨销114会与接地拨板133的第一限位周缘135发生碰撞，这会导致输出板112产生第一方向即顺时针方向的反弹运动，此时，合闸拨板123的第一限位周缘125被构造用于限制该反弹运动且抵抗该反弹力矩，合闸拨销113对合闸拨板123施加的力矩为零或为逆时针方向的力矩，从而防止了输出板112在没有外力时绕输出板112的转动轴线的顺时针转动，以实现合闸拨板123对输出板112的顺时针方向的刚性限位。同理，接地拨销114与接地拨板133的第一限位周缘135的抵接点距输出板112的转动轴线的距离小于接地拨销114相对于输出板112的转动轴线的径向最远侧距输出板112的转动轴线的距离，且该抵接点在接地拨销114上位于该径向最远侧的逆时针方向侧，由此，在输出板112被接地拨板133带动而从接地位置顺时针转动至隔离位置时，由于弹性部件14的能量释放速度较快，因此在输出板112移动至隔离位置后输出板112的合闸拨销113会与合闸拨板123的第一限位周缘125发生碰撞，这会导致输出板112产生逆时针方向的反弹运动，此时，接地拨板133的第一限位周缘135被构造用于限制该反弹运动且抵抗该反弹力矩，接地拨销114对接地拨板133施加的力矩为零或为顺时针方向的力矩，从而防止了输出板112在没有外力时绕该转动轴线的逆时针转动，以实现接地拨板133对输出板112的逆时针方向的刚性限位。因此，输出轴111的顺时针转动和逆时针转动均被限制，从而将输出板112和输出轴111锁定在隔离状态。

如图3至5所示，在使输出轴111输出合闸动作，输出板112从隔离位置移向合闸位置时，合闸拨板123逆时针转动，合闸拨板123的第一限位周缘125与合闸拨销113脱离接合，合闸拨板123继续转动而使合闸拨销113落入合闸开口124内，合闸开口124的邻近合闸拨板123的第二限位周缘126的侧边抵接合闸拨销113而带动输出板112以顺时针方向转动，当输出板112从图3经图4移动至如图5所示的合闸位置时，移动至行程末端的合闸拨板123的第二限位周缘126可恰好抵接至合闸限位销115，附加地，输出板112的下侧抵接至合闸限位柱151。其中，合闸限位销115与合闸拨板123的第二限位周缘126的抵接点距输出板112的转动轴线的距离小于合闸限位销115相对于输出板112的转动轴线的径向最远侧距输出板112的转动轴线的距离，且该抵接点在合闸限位销115上位于该径向最远侧的逆时针方向侧。由此，在输出板112被合闸拨板123带动而从隔离位置顺时针转动至合闸位置时，由于弹性部件14的能量释放速度较快，因此在输出板112移动至合闸位置后输出板112会与合闸限位柱151发生碰撞，这会导致输出板112产生逆时针方向的反弹运动，此时，合闸拨板123的第二限位周缘126可用于限制该反弹运动且抵抗该反弹力矩，合闸限位销113对合闸拨板123施加的力矩为零或为顺时针方向的力矩，从而防止了输出板112在没有外力时绕输出板112的转动轴线的逆时针转动，实现了合闸拨板123对输出板113的逆时针方向的刚性限位。合闸限位柱151被布置在输出板112的顺时针转动路径上，因此，合闸限位柱151抵接输出板112也可限制输出板112绕该转动轴线的顺时针转动。因此，输出轴111的顺时针转动和逆时针转动均被限制，从而将输出板112和输出轴111锁定在合闸状态。

当将输出轴111输出隔离动作，输出板112从合闸位置返回隔离位置时，可大致参照从图2至图5的逆过程，合闸拨板123的第二限位周缘126与合闸限位销115脱离接合，随后合闸开口124的邻近合闸拨板123的第一限位周缘125的侧边抵接合闸拨销113而带动输出板112逆时针转动，直至合闸拨销113与合闸开口124脱离接合而由合闸拨板123的第一限位周缘125抵接合闸拨销113，与此同时，输出板112上的接地拨销114抵接至接地拨板133的第一限位周缘135，从而将输出板112进而将输出轴111锁定在上述隔离状态。

可以理解地，关于输出轴111输出接地动作和从接地状态返回隔离状态而输出隔离动作过程中的接地拨板133及相关元件的运动过程可参照上述输出轴111输出合闸动作和从合闸状态返回隔离状态而输出隔离动作过程中的合闸拨板123及相关元件的运动过程，而在此不再赘述。

在实际设计过程中，合闸驱动部件12和接地驱动部件13与输出部件11的各结构之间的抵接在设计过程中可留有一定的间隙，以避免在制造过程中因制造误差等原因而造成结构之间的干涉。除此之外，需要注意的是，为了便于说明，在本文中将两个拨销具体描述为合闸拨销113和接地拨销114，两个拨板被具体描述为第一拨板/合闸拨板123和第二拨板/接地拨板133，第一位置、第二位置和第三位置分别为隔离位置、合闸位置和接地位置。此外，合闸拨板123的邻近的拨销、限位销和限位柱为与其位于输出轴111的转动轴线的同一侧如图2所示的左侧的合闸拨销113、合闸限位销115和接地限位柱152，接地拨板133的邻近的拨销、限位销和限位柱为与其位于输出轴111的转动轴线的同一侧即如图2所示的右侧的接地拨销114、合闸限位销115和合闸限位柱151。

可选地，各拨板的第一限位周缘和第二限位周缘均圆滑过渡至相应开口，从而避免在抵接相应的拨销和限位销的过程中对拨销和限位销造成损害，以提高三工位操作机构1的使用寿命。可选地，各输出板112上可设有与相应的限位柱接合的限位槽117。例如，若限位柱被构造成圆柱形，则限位槽117可相应配合构造成弧形槽，以提高机构在锁定状态时的稳定性。

可选地，各拨板的开口的用于抵接邻近拨销以带动输出板112从隔离位置移动至合闸位置或接地位置时的侧边可被构造成凹向该拨板的曲线形，以将该拨板的转动顺利转移至输出板112。示例性地，如图4和5所示，合闸拨板123接合合闸拨销113带动输出板112移动至合闸拨板123的第二限位周缘126开始抵接合闸限位销115后，合闸拨板123通过第二限位周缘126推动合闸限位销115来带动输出板112继续转动，此时，合闸拨板123的邻近第二限位周缘126的侧边可与合闸拨销113脱离接合而存在一定间隙，直到转动至合闸位置处，合闸拨板123的第二限位周缘126与合闸限位销115的接触面积最大且输出板112抵接至限位柱151，合闸拨板123的邻近第二限位周缘126的侧边可再次与合闸拨销113接触。由此，合闸开口124的邻近第二限位周缘126的侧边被设计成凹向合闸拨板123的曲线形。

可选地，各拨板的开口尺寸大于邻近的拨销的外径，这种布置便于该拨销落入该开口内。此外，各拨板的第一限位周缘和第二限位周缘可布置成弧线段或直线段，仅需使该拨板的第一限位周缘和第二限位周缘与相应的拨销和限位销之间满足前述的运动关系和相互作用即可。

可选地，各拨销可转动连接至输出板112，从而便于各拨销在其所接合的开口内可滚动，以减小二者之间相互运动的阻力。或者，各拨销与合闸开口124之间的相互作用的接触面可采用摩擦力较小的材料或采用摩擦力较小的材料进行涂覆，以减小二者之间相互运动的阻力。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。