外挂式驱动装置及底盘车的制作方法

1.本实用新型涉及开关柜设备领域，特别涉及一种应用在开关柜上的外挂式驱动装置，以及装设有外挂式驱动装置的底盘车。


背景技术：

2.真空断路器是电力行业的常用的设备，一般安装在开关柜内，用于电气回路的闭合分断和承载负荷电流。开关柜的日常检修维护需要将真空断路器在工作位置和实验位置之间移动，或者将真空断路器移出柜体外检测或更换。
3.真空断路器非常沉重，必须由底盘车承托才能进出。常用的底盘车有机械式底盘车和内置电动的底盘车。机械式底盘车应用螺杆结构，需要人手将摇柄插入露在开关柜门外的方形螺杆接头，人力旋转摇柄扭动螺杆，从而驱动有四个轮子的承重平台水平移动，将安装在其上的真空断路器移进或移出。内置电动的底盘车是在机械式底盘车的基础上，内置联动链条链轮、离合器、减速箱和小电机，可以电动带动底盘车进出；当需要手动操作时离合器将电动装置和螺杆脱开，保证安全的同时也不影响手动操作。
4.机械式底盘车需要人手操作，无法实现自动化、远程操作，而且安全性也不如电动的底盘车。
5.内置式的电动底盘车结构紧凑、可以电动操作，满足电动操作的功能要求。但其结构采用的高速电机、大比例减速箱和离合器等部件，也带来下述的一些问题：
6.·
离合器容易损坏；
7.·
减速箱效率低，因此负荷电流和实际的负载没有精确的比例关系，很难设置堵转保护，要么太灵敏，要么机械损坏了保护也不生效；
8.·
无法进行精确的负载阻力检测；
9.·
由于减速箱齿轮间隙导致累积误差大，难以进行精确的定位控制；
10.·
控制器没有速度
‑
位置曲线规划功能，也没有智能分析功能。


技术实现要素：

11.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种外挂式驱动装置，采用外置式的电动装置，和机械式的底盘车结合起来，实现真空断路器的电动移动功能。
12.根据本实用新型的第一方面实施例的外挂式驱动装置，应用在设置有机械式底盘车的开关柜上，包括：基板，装设在开关柜的柜门上；联轴装置，设置在所述基板上，所述联轴装置朝内的一端穿过所述基板，所述联轴装置朝内的一端与机械式底盘车的螺杆接头连接；电机，设置在所述基板上；传动装置，设置在所述电机和所述联轴装置之间，所述电机的输出轴通过所述传动装置驱动所述联轴装置转动；控制器，设置在所述基板上，所述控制器连接和控制所述电机。
13.根据本实用新型第一方面实施例的外挂式驱动装置，至少具有如下有益效果：本
实施例的外挂式驱动装置结构简单、体积小、容易安装，采用外挂式结构，适合对采用机械式底盘车的开关柜进行改造；本实施例的外挂式驱动装置和内置式的电动底盘车相比，对无电动电柜的改造更为方便，且无需离合器，机械简单，故障更少，能实现更精确的负载检测和控制。
14.根据本实用新型第一方面所述的外挂式驱动装置，所述联轴装置包括：轴承座，固定设置在所述基板上；轴套，可转动设置在所述轴承座上，所述轴套外设置有用于连接所述传动装置的传动结构；内轴头，设置在所述轴套上并由所述轴套带动转动，所述内轴头朝内的一端设置有用于连接机械式底盘车螺杆接头的连接孔。轴套上的传动结构可以为皮带轮、齿轮等传动结构。内轴头的连接孔优选为与大多数螺杆接头匹配的方孔。
15.根据本实用新型第一方面所述的外挂式驱动装置，所述内轴头和所述轴套之间设置有弹簧。内轴头可前后移动，并有弹簧施加推力，使内轴头与螺杆接头的连接更加稳定可靠。
16.根据本实用新型第一方面所述的外挂式驱动装置，所述传动装置包括：第一皮带轮，设置在所述电机的输出轴上；第二皮带轮，设置在所述轴套上；传动皮带，连接所述第一皮带轮和所述第二皮带轮。传动装置采用皮带传动结构，结构简单，降低成本，同时可以减少故障。
17.根据本实用新型第一方面所述的外挂式驱动装置，所述基板上装设有罩壳。罩壳覆盖保护基板安装上的各个结构组件。
18.根据本实用新型第一方面所述的外挂式驱动装置，所述联轴装置上设置有朝外伸出的外轴头，所述外轴头与所述轴套固定连接。外轴头的设置，提供了让操作员利用摇柄手动操作的功能。进一步的，所述外轴头的形状尺寸，与螺杆接头的形状尺寸保持一致。
19.根据本实用新型第一方面所述的外挂式驱动装置，所述罩壳上设置有挡片和检测开关，所述挡片活动设置在所述罩壳上，所述检测开关监测所述挡片的状态并反馈控制所述控制器的通电状态；在所述挡片处于遮挡状态时，所述挡片置于所述外轴头前方，所述检测开关反馈信号接通所述控制器的电源；在所述挡片处于打开状态时，所述挡片从所述外轴头前方移开，所述检测开关反馈信号断开所述控制器的电源。通过挡片和检测开关，实现电动控制和手动控制之间的切换，挡片处于遮挡状态时，控制器的电源接通，为电动控制，这时挡片阻止摇柄连接外轴头；挡片处于打开状态时，摇柄可以连接外轴头，为手动控制，这时控制器的电源断开，保证人工操作的安全性。
20.根据本实用新型第一方面所述的外挂式驱动装置，所述基板上设置有水平支架，所述电机可移动装设在所述水平支架上，所述电机一侧设置有用于调节所述电机水平位置的调节螺栓。拧动调节螺栓，可调节电机的水平位置，从而调节传动皮带的张紧程度。
21.根据本实用新型第一方面所述的外挂式驱动装置，所述电机为带有反馈元件的伺服电机，所述控制器集成在所述电机内部。进一步的，所述控制器包括电机驱动组件、编码器信号接口组件、电机运动控制组件、逻辑控制接口组件、通讯总线组件以及人机界面交互组件。采用带有反馈元件的伺服电机和控制器相配合，具有完善的速度、位置、转矩控制能力，不但保证运行平顺和位置精确，而且在各个位置段都具备可设置的转矩检测与保护能力。
22.根据本实用新型的第二方面实施例的底盘车，应用在开关柜内，包括：螺杆，可转
动设置在开关柜内，所述螺杆一端穿过开关柜的柜门伸出构成螺杆接头；车架，活动设置在开关柜内，所述车架上固定设置有螺母结构，所述螺母结构套设在所述螺杆上，所述螺杆转动时通过所述螺母结构带动所述车架前后移动；本实用新型第一方面实施例的外挂式驱动装置，装设在开关柜的柜门外侧，所述外挂式驱动装置的联轴装置连接所述螺杆接头。
23.根据本实用新型第二方面实施例的底盘车，至少具有如下有益效果：和内置式的电动底盘车相比，本实施例的底盘车具有如下方面的优点：
24.·
驱动装置外挂，减少开关柜内安装的配件数，安装更加方便；
25.·
无需设置离合器，故障少；
26.·
减速机构简单，效率高；
27.·
负载检测精度高，可实现精确的速度、位置和力矩控制。
28.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
29.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
30.图1是本实用新型提供的外挂式驱动装置的结构示意图；
31.图2是本实用新型提供的底盘车的俯视图；
32.图3是联轴装置的结构示意图。
33.附图标号说明：
34.基板100，螺栓110，水平支架120，调节螺栓130，联轴装置200，轴承座210，轴套220，第二皮带轮221，内轴头230，连接孔231，外轴头240，弹簧250，电机300，第一皮带轮310，传动皮带400，罩壳500，螺栓510，挡片520，检测开关530，柜门600，车架700，螺母结构710，螺杆800，螺杆接头810。
具体实施方式
35.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
37.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
38.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型
中的具体含义。
39.下面参照图1至图3以一个具体的实施例详细描述根据本实用新型实施例的外挂式驱动装置和底盘车。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对实用新型的具体限制。
40.参照图1，本实用新型提供的优选实施例，一种外挂式驱动装置，主要安装在设置有机械式底盘车的开关柜上。外挂式驱动装置包括基板100，基板100固定在柜门600上，优选的，在本实施例中，基板100通过螺栓110装设在开关柜的柜门600上。基板100上设置有联轴装置200、电机300、传动装置和控制器。基板100上还装设有罩壳500，罩壳500通过螺栓510装设在基板100上，罩壳500覆盖保护基板100安装上的各个结构组件。
41.具体的，参照图3，联轴装置200包括轴承座210、轴套220、内轴头230和外轴头240。轴承座210固定设置在基板100上。轴套220可转动设置在轴承座210上，轴套220外设置有用于连接传动装置的传动结构，传动结构可以为皮带轮、齿轮等传动结构，例如本实施例所示的第二皮带轮221。内轴头230设置在轴套220内并由轴套220带动转动，内轴头230朝内的一端设置有连接孔231，连接孔231优选为方孔，可与大多数螺杆接头810匹配。联轴装置200通过连接孔231连接机械式底盘车的螺杆接头810。内轴头230和轴套220之间设置有弹簧250，内轴头230可前后移动，并有弹簧250施加推力，使内轴头230与螺杆接头810的连接更加稳定可靠。外轴头240与轴套220固定连接，外轴头240朝外伸出罩壳500，外轴头240的形状尺寸优选与螺杆接头810的形状尺寸保持一致，外轴头240的设置，提供了让操作员利用摇柄手动操作的功能。
42.本实施例采用的电机300为带有反馈元件的伺服电机300，控制器集成在电机300内部，控制器控制电机300进行工作。进一步的，控制器包括电机驱动组件、编码器信号接口组件、电机运动控制组件、逻辑控制接口组件、通讯总线组件以及人机界面交互组件。采用带有反馈元件的伺服电机300和控制器相配合，具有完善的速度、位置、转矩控制能力，不但保证运行平顺和位置精确，而且在各个位置段都具备可设置的转矩检测与保护能力。
43.电机300的输出轴上设置有第一皮带轮310，第一皮带轮310通过传动皮带400连接第二皮带轮221。第一皮带轮310、第二皮带轮221和传动皮带400组成传动装置。当电机300转动时，依次通过第一皮带轮310、传动皮带400和第二皮带轮221，带动联轴装置200转动，实现电动驱动。第一皮带轮310的直径小于第二皮带轮221，起到减速的作用，且两者之间的速率便于计算和控制。
44.进一步的，基于安全规定，底盘车电动操作时不容许插入摇柄手动操作；同理，插入摇柄手动操作时不容许电机通电运行。因此，本实施例的外挂式驱动装置还带有安全互锁装置。具体的，罩壳500上设置有挡片520和检测开关530，挡片520活动设置在罩壳500上，检测开关530监测挡片520的状态并反馈控制控制器的通电状态。在挡片520处于遮挡状态时，挡片520置于外轴头240前方，检测开关530反馈信号接通控制器的电源；在挡片520处于打开状态时，挡片520从外轴头240前方移开，检测开关530反馈信号断开控制器的电源。通过挡片520和检测开关530，实现电动控制和手动控制之间的切换，挡片520处于遮挡状态时，控制器的电源接通，为电动控制，这时挡片520阻止摇柄连接外轴头240；挡片520处于打开状态时，摇柄可以连接外轴头240，为手动控制，这时控制器的电源断开，电机300不运作，保证手动操作的安全性。挡片520和罩壳500上还可以设置有互相配合的上锁结构，在挡片
520处于遮挡状态时，可把挡片520上锁，防止无关人员随便操作挡片520变更状态。
45.进一步的，基板100上设置有水平支架120，电机300可移动装设在水平支架120上，电机300一侧设置有用于调节电机300水平位置的调节螺栓130。拧动调节螺栓130，可调节电机300的水平位置，从而调节传动皮带400的张紧程度。
46.本实施例的外挂式驱动装置结构简单、体积小、容易安装，采用外挂式结构，适合对采用机械式底盘车的开关柜进行改造；本实施例的外挂式驱动装置和内置式的电动底盘车相比，对无电动电柜的改造更为方便，且无需离合器，机械简单，故障更少，能实现更精确的负载检测和控制。
47.参照图2，本实用新型还提供了采用上述外挂式驱动装置的底盘车的实施例，该底盘车应用在开关柜内，底盘车包括有车架700、螺杆800和第一实施例所述的外挂式驱动装置。螺杆800可转动设置在开关柜内，螺杆800一端穿过开关柜的柜门600伸出构成螺杆接头810。车架700活动设置在开关柜内，车架700上固定设置有螺母结构710，螺母结构710套设在螺杆800上，螺杆800转动时通过螺母结构710带动车架700前后移动，外挂式驱动装置装设在开关柜的柜门600外侧，外挂式驱动装置的联轴装置200连接螺杆接头810。本实施例的底盘车的运行过程如下：
48.①
电动操作，平时挡片520都处于遮挡状态，控制器和电机300处于通电状态，操作人员通过与控制器连接的外部输入装置输入控制指令，控制器在接收到控制指令后，驱动电机300运转，通过传动装置带动联轴装置200转动，由于联轴装置200连接螺杆接头810，联轴装置200转动带着螺杆800旋转，从而驱动车架700移进或移出；
49.②
手动操作，挡片520处于打开状态时，检测开关530反馈信号断开控制器的电源，电机300不运作，操作人员将摇柄套入外轴头240上，就可以用手摇动摇柄，通过联轴装置200带动螺杆800转动，从而驱动车架700移进或移出；这时候，由于本实施例采用的皮带减速机构的逆向效率非常高，没有增加附加阻力。
50.本实施例的底盘车在进行电动操作时，控制器驱动伺服电机具有完善的速度、位置、转矩控制能力，不但保证运行平顺和位置精确，而且在各个位置段都具备可设置的转矩检测与保护能力。
51.和内置式的电动底盘车相比，本实施例的底盘车具有如下方面的优点：
52.·
驱动装置外挂，减少开关柜内安装的配件数，安装更加方便；
53.·
无需设置离合器，故障少；
54.·
减速机构简单，效率高；
55.·
负载检测精度高，可实现精确的速度、位置和力矩控制；
56.·
采用闭环控制的伺服电机，可实现精确的速度、位置和力矩控制；
57.·
提供精确的机械阻力检测，可实现精密智能的设备运行状况分析功能，不但更可靠有效地保护了设备，而且还能提供设备异常的警告数据给维护人员。
58.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
59.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。