CN107359091B - 自动分合闸断路器的驱动装置 - Google Patents

Abstract

自动分合闸断路器的驱动装置包括基座、以及安装在基座内的传动机构、控制电路、合闸驱动件和脱扣驱动件，传动机构包括电机以及与电机驱动连接的输出齿轮，通过控制电路与电机电连接以控制电机动作，输出齿轮与合闸驱动件和脱扣驱动件驱动连接，且合闸驱动件与断路器的操作手柄联动连接；控制电路控制电机驱动输出齿轮向一侧旋转，从而带动合闸驱动件使断路器的操作手柄摆动实现断路器的合闸；通过控制电路控制电机反转，驱动输出齿轮向另一侧旋转，输出齿轮转动驱动脱扣驱动件触发断路器脱扣实现断路器的分闸。本发明提供一种自动分合闸断路器的驱动装置，合闸驱动件和脱扣驱动件通过共用的传动机构带动，实现驱动断路器的自动合闸和分闸。

Description

自动分合闸断路器的驱动装置

技术领域

本发明涉及低压电器领域，具体涉及一种自动分合闸断路器的驱动装置。

背景技术

随着智能电网的发展，预付费小型断路器的需求不断增大，而普通的预付费小型断路器不能实现欠费自动跳闸断电和用户续费后自动合闸功能，给用户带来很大的不便。现有的自动分合闸断路器的驱动装置存在结构复杂、驱动不可靠容易出故障，或不能同时实现自动合闸和自动分闸的功能，此外，一般驱动装置由电机和齿轮组来提供动力，其中输出齿轮与联动件同轴连接来实现合闸和分闸，驱动装置设置壳体实现整体密封，但输出齿轮一般尺寸较大，导致壳体外形尺寸较大，使用空间大，适用范围窄。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单且可靠性高的自动分合闸断路器的驱动装置。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种自动分合闸断路器的驱动装置，包括基座1、以及安装在基座1内的传动机构2、控制电路、合闸驱动件4和脱扣驱动件5，所述传动机构2包括电机20以及与电机驱动连接的输出齿轮21，控制电路与电机20电连接以控制电机20动作，所述输出齿轮21与合闸驱动件4和脱扣驱动件5驱动连接，且所述合闸驱动件4与断路器的操作手柄联动连接；通过控制电路控制电机20驱动输出齿轮21向一侧旋转，从而带动合闸驱动件4使断路器的操作手柄摆动实现断路器的合闸；通过控制电路控制电机20反转，驱动输出齿轮21向另一侧旋转，输出齿轮21转动驱动脱扣驱动件5触发断路器脱扣实现断路器的分闸。

优选地，所述控制电路上连接有用于合闸控制的第一信号检测件31和第三信号检测件33，所述第一信号检测件31和第三信号检测件33间隔设置在与输出齿轮21同轴线的圆周上，所述输出齿轮21上设有与第一信号检测件31和第三信号检测件33配合的触发凸起21a；其中，触发凸起21a与第一信号检测件31接触时的检测信号用于控制电机20反转，触发凸起21a与第三信号检测件33接触时的检测信号用于控制电机20停止运行。

优选地，所述控制电路上连接有用于分闸控制的第二信号检测件32，所述输出齿轮21上设有与第二信号检测件32配合的触发凸起21a，所述触发凸起21a与第二信号检测件32接触时的检测信号用于控制电机20停止运行。

优选地，所述电机20通过传动组件实现与输出齿轮21驱动连接，所述传动组件包括多个齿轮。

优选地，所述电机20通过传动组件实现与输出齿轮21驱动连接，所述传动组件包括与电机20驱动连接的蜗杆23、以及同轴设置的蜗轮24和第一齿轮25、以及同轴设置的第二齿轮26和第三齿轮27，其中，所述蜗杆23与蜗轮24啮合连接，第一齿轮25与第二齿轮26啮合连接，第三齿轮27与输出齿轮21啮合连接。

优选地，所述脱扣驱动件5的一端转动安装在基座1的底板上，且与基座1弹性连接，脱扣驱动件5的另一端位于输出齿轮21的下方与输出齿轮21的驱动凸起21b相配合，输出齿轮21的驱动凸起21b旋转至与脱扣驱动件5接触配合触发脱扣。

优选地，在基座1的底板与输出齿轮21之间设有第二信号检测件32，输出齿轮21上设有与第二信号检测件32配合的触发凸起21a，触发凸起21a与第二信号检测件32的接触点到输出齿轮21中轴线的距离大于驱动凸起21b与脱扣驱动件5的接触点到输出齿轮21中轴线的距离。

优选地，所述脱扣驱动件5通过第一复位扭簧50与基座1弹性连接，第一复位扭簧50的弹簧体套装在基座1的凸柱上，且两端分别连接在脱扣驱动件5和基座1上。

优选地，所述输出齿轮21通过传动杆22实现与合闸驱动件4驱动连接，所述传动杆22的一端连接在输出齿轮21上，传动杆22的另一端伸入基座1的轨迹槽10内，所述合闸驱动件4的一端转动安装在基座1的底板上，且与断路器的操作手柄联动连接，合闸驱动件4的另一端位于轨迹槽10的上方，输出齿轮21可带动传动杆22沿轨迹槽10滑行至与合闸驱动件4接触连接，从而推动合闸驱动件4摆动。

优选地，所述传动杆22包括中间的第一圆弧段221和第二圆弧段222、以及两端的第一折弯段223和第二折弯段224，其中第一折弯段223和第二折弯段224均为倒置L形结构，第一折弯段223的一端插接固定在输出齿轮21上，第一折弯段223的另一端与第一圆弧段221齐平连接，第一圆弧段221朝输出齿轮21的中心轴凹陷；第二折弯段224的一端插接在轨迹槽10内，第二折弯段224的另一端与第二圆弧段222齐平连接，第二圆弧段222朝输出齿轮21的中心轴凸起。

本发明的自动分合闸断路器的驱动装置，合闸驱动件和脱扣驱动件通过共用的传动机构带动，实现驱动断路器的自动合闸和分闸，结构简单，简化驱动装置的控制和传动机构的结构，整体外壳尺寸小，特别适配于小型断路器，同时自动合闸和分闸过程中合闸驱动件和脱扣驱动件往两个相反的方向摆动，保障合闸和分闸的驱动可靠且有序，相互不干涉。

附图说明

图1是本发明的自动分合闸断路器的驱动装置的立体图；

图2是本发明的自动分合闸断路器的驱动装置的正视图；

图3是本发明的自动分合闸断路器的驱动装置省去基座的后视图；

图4是本发明的自动分合闸断路器的驱动装置的局部图；

图5是本发明的合闸驱动件的结构示意图；

图6是本发明的传动杆的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图1至6给出的实施例，进一步说明本发明的自动分合闸断路器的驱动装置的具体实施方式。本发明的自动分合闸断路器的驱动装置不限于以下实施例的描述。

如图1所示，本发明的自动分合闸断路器的驱动装置包括基座1、以及安装在基座1内的传动机构2、合闸驱动件4和脱扣驱动件5，基座1上匹配覆盖有盖体以形成驱动装置的封闭壳体，传动机构2包括电机20以及与电机驱动连接的输出齿轮21，控制电路与电机20电连接，以控制电机20动作实现正转、反转或停止，输出齿轮21与合闸驱动件4和脱扣驱动件5驱动连接，且合闸驱动件4与断路器的操作手柄联动连接。

如图2所示，驱动合闸的动作过程，通过控制电路控制电机20正转，驱动输出齿轮21向一侧旋转，从而带动合闸驱动件4使断路器的操作手柄摆动实现断路器的合闸；驱动脱扣的动作过程，通过控制电路控制电机20反转，驱动输出齿轮21向另一侧旋转，输出齿轮21转动至与脱扣驱动件5接触连接，通过脱扣驱动件5触发断路器脱扣实现断路器的分闸。所述的电机的正转和反转是指描述驱动合闸和分闸的动作过程中相对的两个方向，并不是指电机正转则驱动输出齿轮逆时针旋转，反转则驱动输出齿轮顺时针旋转。合闸驱动件和脱扣驱动件通过共用的传动机构带动，实现驱动断路器的自动合闸和分闸，结构简单，简化驱动装置的控制和传动机构的结构，整体外壳尺寸小，特别适配于小型断路器，同时自动合闸和分闸过程中合闸驱动件和脱扣驱动件往两个相反的方向摆动，保障合闸和分闸的驱动可靠且有序，相互不干涉。

脱扣驱动件5在输出齿轮21驱动下可推动断路器的脱扣杆，使断路器完成脱扣动作，脱扣杆可以是断路器操作机构的锁扣，也可以是脱扣动作的传动杆。合闸驱动件4与断路器的操作手柄联动连接，可以是直接连接或间接连接，在输出齿轮21驱动下可带断路器的操作手柄合闸。脱扣驱动件5和合闸驱动件4分别与输出齿轮21的正反面配合联动，驱动装置整体结构紧凑。

所述控制电路设置在线路板3上，与电机20电连接控制电机20正转、反转或停止，通过电路控制电机20的转动属于本领域的公知技术在此不再赘述。线路板3上的控制电路可与断路器内的带电元件连接取电，如与断路器的进线端子和出线端子电连接。线路板3的控制电路还可以接出相应的控制信号线，用于远程控制断路器的分合闸。

如图3和图4所示，控制电路上连接有第一信号检测件31和第三信号检测件33，用于检测输出齿轮21在合闸过程中转动的位置并传输检测信号给控制电路，以控制电机20的反转或停止，从而实现合闸和合闸后的传动机构的复位，具体地，第一信号检测件31和第三信号检测件33间隔设置在与输出齿轮21同轴线的圆周上，输出齿轮21上设有与第一信号检测件31和第三信号检测件33配合的触发凸起21a；其中，触发凸起21a与第一信号检测件31接触时的检测信号用于控制电机20反转，触发凸起21a与第三信号检测件33接触时的检测信号用于控制电机20停止运行。驱动断路器合闸过程中，触发凸起21a随输出齿轮21旋转而往返于第三信号检测件33和第一信号检测件31之间。此外，控制电路上连接有第二信号检测件32，用于检测输出齿轮21在分闸过程中转动的位置并传输检测信号给控制电路，以控制电机20的停止，从而实现脱扣动作完成后停留在脱扣处，有效防止欠费后进行手动合闸。具体地，输出齿轮21上设有与第二信号检测件32配合的触发凸起21a，触发凸起21a与第二信号检测件32接触时的检测信号用于控制电机20停止运行。驱动断路器分闸过程中，触发凸起21a随输出齿轮21旋转，自第三信号检测件33旋转至第二信号检测件32并停留在第二信号检测件32，防止欠费分闸后进行手动合闸。而且，第一信号检测件31、第三信号检测件33和第二信号检测件32间隔设置在同一圆周上，从而共用触发凸起21a实现触发，其中第三信号检测件33设置在第一信号检测件31和第二信号检测件32之间。两个过程相互不干涉，降低故障的发生，提高可靠性，同时信号检测件与输出齿轮的配合结构简单，通过设定的位置达到有效控制合闸或分闸过程中各零件的复位和停止，提高动作一致性和准确性。本发明的第一信号检测件、第二信号检测件和第三信号检测件均可采用微动开关，触发凸起触发微动开关的触点，微动开关则将信号传输给线路板的控制电路，用于指导控制电机反转或停止，反应灵敏且可靠性高。

如图3和图4所示，本发明的驱动脱扣的结构，脱扣驱动件5的一端转动安装在基座1的底板上，且与基座1弹性连接，脱扣驱动件5的另一端位于输出齿轮21的下方与输出齿轮21的驱动凸起21b相配合，且与断路器的脱扣杆对应设置，输出齿轮21的驱动凸起21b旋转至与脱扣驱动件5接触连接，从而带动脱扣驱动件5推动断路器的脱扣杆，以完成断路器的脱扣动作。脱扣驱动件和驱动凸起的配合设置，结构简单且可靠，便于完成脱扣后的复位。进一步地，第一信号检测件31、第二信号检测件32和第三信号检测件33设置在基座1的底板与输出齿轮21之间，且第三信号检测件33和脱扣驱动件5分别位于第一信号检测件31和第二信号检测件32的两侧，触发凸起21a与第二信号检测件32的接触点到输出齿轮21中轴线的距离大于驱动凸起21b与脱扣驱动件5的接触点到输出齿轮21中轴线的距离，以实现驱动凸起21b旋转时不与第二信号检测件32接触。层叠设置，布局紧凑合理，有效缩小装置壳体的长度尺寸，同时驱动脱扣的驱动凸起不干涉辅助脱扣的信号检测件，使得整个脱扣过程有序且可靠。具体地，脱扣驱动件5通过第一复位扭簧50与基座1弹性连接，第一复位扭簧50的弹簧体套装在基座1的凸柱上，且两端分别连接在脱扣驱动件5和基座1上。当然，脱扣驱动件的弹性复位也可以是自身一体设置有弹性结构与基座相配合来实现。

如图1和图2所示，本发明的驱动合闸的结构，输出齿轮21通过传动杆22实现与合闸驱动件4驱动连接，其中，传动杆22与合闸驱动件4之间可分离式连接，使得合闸动作完成后传动杆22与合闸驱动件4可分离，不影响合闸驱动件4的手动操作和脱扣的复位。具体地，传动杆22的一端连接在输出齿轮21上，传动杆22的另一端伸入基座1的轨迹槽10内，合闸驱动件4的一端转动安装在基座1的底板上，且与断路器的操作手柄联动连接，合闸驱动件4的另一端位于轨迹槽10的上方，输出齿轮21可带动传动杆22沿轨迹槽10滑行至与合闸驱动件4接触连接，从而推动合闸驱动件4摆动。驱动合闸前的初始位置，传动杆22的两端分别位于驱动齿轮21的中心轴两侧。当然，轨迹槽10也可以设置在合闸驱动件4上，使得合闸驱动件4和传动杆22直接匹配驱动。轨迹槽的位置优选为前者，相较于后者，传动杆有固定的运动轨道，传动平稳且高效，同时简化合闸驱动件的结构，方便装配；而且传动杆通过轨迹槽与合闸驱动件分离设置，避免分闸时输出齿轮转动对合闸驱动件的影响。

如图5所示，本发明的合闸驱动件4包括用于转动安装的安装柱体41，安装柱体41的中部轴向设置有安装轴42，安装轴42的一端设置在基座1内，且其上套装有安装柱体41，安装轴42的另一端设置在基座1外，且其上开设用于与断路器的操作手柄联动连接的联动轴孔42a，安装柱体41的侧壁上一体设置有用于与传动杆22驱动配合的驱动杆43，驱动杆43和安装柱体41的连接处形成用于加强连接强度的凹陷部44。合闸驱动件的结构简单，便于装配，驱动合闸动作快，且与断路器操作机构的联动性好。

如图6所示，本发明的传动杆22为一体成型结构，包括中间的第一圆弧段221和第二圆弧段222、以及两端的第一折弯段223和第二折弯段224，其中第一折弯段223和第二折弯段224均为倒置L形结构，第一折弯段223的一端插接固定在输出齿轮21上，第一折弯段223的另一端与第一圆弧段221齐平连接，第一圆弧段221朝输出齿轮21的中心轴凹陷；第二折弯段224的一端插接在轨迹槽10内，第二折弯段224的另一端与第二圆弧段222齐平连接，第二圆弧段222朝输出齿轮21的中心轴凸起。传动杆的多段式结构，增加传动杆的行程，传动平稳且高效，提高合闸动作的快捷性和可靠性。

本发明的自动分合闸断路器的驱动装置还可以设置有可供用户操作的切换机构，切换机构可触发线路板3上的开关或按钮，以提供信号，启动电机进行分合闸操作。除了设置在断路器上的切换机构外，线路板3的控制电路还可以接出相应的控制信号线，用于远程控制断路器的分合闸。

如图1所示，本发明的传动机构的结构，电机20通过传动组件实现与输出齿轮21驱动连接，传动组件包括多个齿轮。优选的，传动组件包括蜗杆23和至少两组齿轮组，每组齿轮包括同轴设置的两个齿轮，齿轮组的数量优选为两组，具体地，传动组件包括与电机20驱动连接的蜗杆23、以及同轴设置的蜗轮24和第一齿轮25、以及同轴设置的第二齿轮26和第三齿轮27，其中，蜗杆23与蜗轮24啮合连接，第一齿轮25与第二齿轮26啮合连接，第三齿轮27与输出齿轮21啮合连接。蜗轮24的直径大于第一齿轮25的直径，且第一齿轮25位于蜗轮24上方，第二齿轮26的直径大于第三齿轮27的直径，且第二齿轮26位于第三齿轮27的上方。层叠交错的直齿轮设置，相较于锥齿轮，经济实用，不易损坏出故障，布局合理且紧凑，节省占用空间，依据驱动装置壳体的长度大厚度小的特点，沿长度尺寸铺设在壳体内，不额外增大壳体厚度尺寸，便于基座内其它零件的布设。传动组件除蜗杆和蜗轮外的齿轮数不限于三个，可以根据空间布设所需的奇数个齿轮。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种自动分合闸断路器的驱动装置，其特征在于：包括基座(1)、以及安装在基座(1)内的传动机构(2)、控制电路、合闸驱动件(4)和脱扣驱动件(5)，所述传动机构(2)包括电机(20)以及与电机驱动连接的输出齿轮(21)，控制电路与电机(20)电连接以控制电机(20)动作，所述输出齿轮(21)与合闸驱动件(4)和脱扣驱动件(5)驱动连接，且所述合闸驱动件(4)与断路器的操作手柄联动连接；

通过控制电路控制电机(20)驱动输出齿轮(21)向一侧旋转，从而带动合闸驱动件(4)使断路器的操作手柄摆动实现断路器的合闸；通过控制电路控制电机(20)反转，驱动输出齿轮(21)向另一侧旋转，输出齿轮(21)转动驱动脱扣驱动件(5)触发断路器脱扣实现断路器的分闸；

所述输出齿轮(21)通过传动杆(22)实现与合闸驱动件(4)驱动连接，所述传动杆(22)的一端连接在输出齿轮(21)上，传动杆(22)的另一端伸入基座(1)的轨迹槽(10)内，所述合闸驱动件(4)的一端转动安装在基座(1)的底板上，且与断路器的操作手柄联动连接，合闸驱动件(4)的另一端位于轨迹槽(10)的上方，输出齿轮(21)可带动传动杆(22)沿轨迹槽(10)滑行至与合闸驱动件(4)接触连接，从而推动合闸驱动件(4)摆动。

2.根据权利要求1所述的自动分合闸断路器的驱动装置，其特征在于：所述控制电路上连接有用于合闸控制的第一信号检测件(31)和第三信号检测件(33)，所述第一信号检测件(31)和第三信号检测件(33)间隔设置在与输出齿轮(21)同轴线的圆周上，所述输出齿轮(21)上设有与第一信号检测件(31)和第三信号检测件(33)配合的触发凸起(21a)；其中，触发凸起(21a)与第一信号检测件(31)接触时的检测信号用于控制电机(20)反转，触发凸起(21a)与第三信号检测件(33)接触时的检测信号用于控制电机(20)停止运行。

3.根据权利要求1所述的自动分合闸断路器的驱动装置，其特征在于：所述控制电路上连接有用于分闸控制的第二信号检测件(32)，所述输出齿轮(21)上设有与第二信号检测件(32)配合的触发凸起(21a)，所述触发凸起(21a)与第二信号检测件(32)接触时的检测信号用于控制电机(20)停止运行。

4.根据权利要求1所述的自动分合闸断路器的驱动装置，其特征在于：所述电机(20)通过传动组件实现与输出齿轮(21)驱动连接，所述传动组件包括多个齿轮。

5.根据权利要求1所述的自动分合闸断路器的驱动装置，其特征在于：所述电机(20)通过传动组件实现与输出齿轮(21)驱动连接，所述传动组件包括与电机(20)驱动连接的蜗杆(23)、以及同轴设置的蜗轮(24)和第一齿轮(25)、以及同轴设置的第二齿轮(26)和第三齿轮(27)，其中，所述蜗杆(23)与蜗轮(24)啮合连接，第一齿轮(25)与第二齿轮(26)啮合连接，第三齿轮(27)与输出齿轮(21)啮合连接。

6.根据权利要求1所述的自动分合闸断路器的驱动装置，其特征在于：所述脱扣驱动件(5)的一端转动安装在基座(1)的底板上，且与基座(1)弹性连接，脱扣驱动件(5)的另一端位于输出齿轮(21)的下方与输出齿轮(21)的驱动凸起(21b)相配合，输出齿轮(21)的驱动凸起(21b)旋转至与脱扣驱动件(5)接触配合触发脱扣。

7.根据权利要求6所述的自动分合闸断路器的驱动装置，其特征在于：在基座(1)的底板与输出齿轮(21)之间设有用于分闸控制的第二信号检测件(32)，输出齿轮(21)上设有与第二信号检测件(32)配合的触发凸起(21a)，触发凸起(21a)与第二信号检测件(32)的接触点到输出齿轮(21)中轴线的距离大于驱动凸起(21b)与脱扣驱动件(5)的接触点到输出齿轮(21)中轴线的距离。

8.根据权利要求6所述的自动分合闸断路器的驱动装置，其特征在于：所述脱扣驱动件(5)通过第一复位扭簧(50)与基座(1)弹性连接，第一复位扭簧(50)的弹簧体套装在基座(1)的凸柱上，且两端分别连接在脱扣驱动件(5)和基座(1)上。

9.根据权利要求1所述的自动分合闸断路器的驱动装置，其特征在于：所述传动杆(22)包括中间的第一圆弧段(221)和第二圆弧段(222)、以及两端的第一折弯段(223)和第二折弯段(224)，其中第一折弯段(223)和第二折弯段(224)均为倒置L形结构，第一折弯段(223)的一端插接固定在输出齿轮(21)上，第一折弯段(223)的另一端与第一圆弧段(221)齐平连接，第一圆弧段(221)朝输出齿轮(21)的中心轴凹陷；第二折弯段(224)的一端插接在轨迹槽(10)内，第二折弯段(224)的另一端与第二圆弧段(222)齐平连接，第二圆弧段(222)朝输出齿轮(21)的中心轴凸起。