CN108565142A - 负荷开关电动操作装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种负荷开关电动操作装置，其包括支架组件、电机组件、变速齿轮组件、离合器以及力矩齿轮组件，通过电机组件经变速齿轮组件将高转速逐级转换成大力矩，由力矩齿轮组件输出至负荷开关的本体驱动轮，实现电动操作负荷开关。且由于设置离合器，使得能够在负荷开关电动操作装置损坏或者断电的情况下手动操作负荷开关而不额外受负荷开关电动操作装置的阻力。

Description

负荷开关电动操作装置

技术领域

本发明涉及一种操作装置，特别涉及一种负荷开关电动操作装置。

背景技术

负合开关柜是国内10KV(或20KV)配电网中闭合或开断负荷的设备，其常用操作方式为：将操作手柄插入负荷开关操作轴，旋转操作手柄，负荷开关操作轴随着操作手柄转动时压缩(或拉伸)负荷开关的储能弹簧进行储能；储能弹簧释放时快速闭合(或开断)负荷开关。由于操作力大，操作手柄必须有较长的长度，且需要操作人员具有较大力量。

随着供电区域的快速增长以及用户对供电可靠性要求的提高，传统的手动操作方式已不能满足要求。供电局可以用配网自动化系统在计算机上闭合或分断远方的负荷开关柜。为实现该功能，负荷开关柜必须在原手柄手动操作的基础上加装电动操作装置。但是在电动操作装置损坏或停电时，采用手动操作还将克服电动操作装置的阻力，使得手动操作更加困难。

发明内容

有鉴于此，本申请提出一种能克服上述问题的负荷开关电动操作装置。

一种负荷开关电动操作装置，用于操作负荷开关，所述负荷开关操作装置包括支架组件以及设置在所述支架组件上的电机组件、变速齿轮组件和力矩齿轮组件，所述电机组件、变速齿轮组件和力矩齿轮组件依次连接以形成一传动路径，所述力矩齿轮组件用以与所述负荷开关驱动连接，所述负荷开关电动操作装置包括设置在所述传动路径上的离合器，所述传动路径包括位于所述离合器一侧的传动路径上游和位于离合器另一侧的传动路径下游，所述离合器设置成当所述电机组件操作以提供操作所述负荷开关所需的动力时，所述离合器自动闭合，使得所述动力能够从所述传动路径上游传递到所述传动路径下游，而当所述电机组件未运行时，所述离合器自动分离以切断所述传递路径上游与传递路径下游之间的动力传递。

在一实施例中，所述变速齿轮组件包括多级变速齿轮，所述离合器设置在两相邻级变速齿轮之间。

在一实施例中，所述两相邻级变速齿轮的其中一级变速齿轮为离合齿轮，所述离合齿轮设有轴孔和若干第一离合槽，所述若干第一离合槽环绕所述轴孔设置；

所述离合器包括：

离合轴，所述离合轴的一端可转动地伸入所述轴孔，所述离合轴的另一端设有与所述离合轴一体转动的输出齿轮和第一法兰，所述第一法兰设置于所述输出齿轮和所述离合齿轮之间,所述输出齿轮与所述两相邻级变速齿轮的另一级变速齿轮啮合；

卡合件，所述卡合件套设于所述离合轴上并可在所述离合齿轮和所述第一法兰之间滑动，所述卡合件靠近所述离合齿轮的一侧设有与所述若干第一离合槽数量一致的若干第二离合槽，所述卡合件靠近所述第一法兰的一侧设有与所述第一法兰相配的第二法兰，在所述离合器闭合时，所述第一法兰和第二法兰咬合；

若干离合滚珠，每一离合滚珠设置于其中一第一离合槽和一对应的第二离合槽之间，并且所述离合滚珠至少部分容置于所述第一离合槽和第二离合槽内；

阻尼元件，所述阻尼元件作用于所述卡合件上使得在所述第一法兰和第二法兰完全咬合之前所述卡合件的转速慢于所述离合齿轮的转速；以及

偏压元件，所述偏压元件朝向所述离合齿轮偏压所述卡合件，使得当所述电机组件未运行时，所述偏压元件推动所述卡合件使所述第一法兰和第二法兰分离。

在一实施例中，所述变速齿轮组件包括四级变速齿轮，所述离合齿轮为第三级变速齿轮，所述另一级变速齿轮为第四级变速齿轮，所述第四级变速齿轮驱动所述力矩齿轮组件。

在一实施例中，所述力矩齿轮组件包括两个相互啮合的力矩齿轮，所述第四级变速齿轮包括齿轮本体和与所述齿轮本体同轴转动的齿轴，所述第四级变速齿轮通过所述齿轴与所述力矩齿轮组件的一力矩齿轮连接，使得所述力矩齿轮与所述第四级变速齿轮共轴联动。

在一实施例中，所述卡合件沿着其侧壁设有周向凹槽，所述阻尼元件为阻尼簧，所述阻尼簧的一端固定于所述支架组件上，所述阻尼簧的另一端套设于所述卡合件的周向凹槽上，以增加所述卡合件的转动阻力，使得在所述第一法兰和第二法兰咬合之前所述卡合件的转速慢于所述离合齿轮的转速。

在一实施例中，所述第一法兰具有朝向所述第二法兰伸出的第一齿部，所述第二法兰具有朝向所述第一法兰伸出的第二齿部，所述第一法兰和所述第二法兰通过所述第一齿部和所述第二齿部咬合。

在一实施例中，所述第一离合槽和所述第二离合槽为锥形槽。

在一实施例中，所述偏压元件为套设在所述离合轴上并位于所述卡合件和所述第一法兰之间的弹簧。

在一实施例中，所述负荷开关电动操作装置还包括与电机组件连接的控制电路模块，所述控制电路模块控制所述电机组件运行。

综上所述，本发明提供一种负荷开关电动操作装置，其包括支架组件、电机组件、变速齿轮组件、离合器以及力矩齿轮组件，通过电机组件经变速齿轮组件将高转速逐级转换成大力矩，由力矩齿轮组件输出至负荷开关的本体驱动轮，实现电动操作负荷开关。且由于设置离合器，使得能够在负荷开关电动操作装置损坏或者断电的情况下手动操作负荷开关而不额外受负荷开关电动操作装置的阻力。本发明的负荷开关电动操作装置将电动操作负荷开关方式代替传统的手动操作负荷开关方式，使得对负荷开关的操作更加简便和智能化，并且在必须采用手动方式操作负荷开关的情况，可手动操作负荷开关而不额外受负荷开关电动操作装置的阻力。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的负荷开关电动操作装置的立体图。

图2为图1所示负荷开关电动操作装置的结构分解图。

图3为图1所示负荷开关电动操作装置中离合器的一种使用状态图。

图4为图1所示负荷开关电动操作装置中离合器的另一种使用状态图。

图5为图1所示负荷开关电动操作装置另一视角的立体图。

具体实施方式

在详细描述实施例之前，应该理解的是，本发明不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本发明可为其它方式实现的实施例。而且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某元件”时，本发明并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。

如图1所示，本发明提出的负荷开关电动操作装置用于操作负荷开关，使得可通过电机取代手动操作驱动负荷开关，且能够在的负荷开关电动操作装置或者断电的情况下手动操作负荷开关而不额外受负荷开关电动操作装置的阻力。

图2为本发明的负荷开关电动操作装置的结构分解图，本发明的负荷开关电动操作装置包括支架组件10以及设置在所述支架组件10上的电机组件20、变速齿轮组件30、离合器、力矩齿轮组件50。

支架组件10包括第一支撑件11和第二支撑件12，第一支撑板11与第二支撑板12连接，并在第一支撑板11和第二支撑板12之间形成容置空间。

电机组件20、变速齿轮组件30以及力矩齿轮组件50依次连接以形成一传动路径，力矩齿轮组件50用以与负荷开关驱动连接。离合器设置在该传动路径上，该传动路径包括位于离合器一侧的传动路径上游和位于离合器另一侧的传动路径下游，离合器设置成当电机组件20操作以提供操作负荷开关所需的动力时，离合器自动闭合，使得电机组件输出的动力能够从传动路径上游传递到传动路径下游，而当电机组件未运行时，离合器自动分离以切断传递路径上游与传递路径下游之间的动力传递。

电机组件20包括电机21、输出轴23以及输出齿轮25，输出齿轮25设置于输出轴23远离电机21的一端，输出齿轮25用于与变速齿轮组件30驱动连接，在本实施例中，电机组件20设置于第二支撑板12上，应当理解的是，这仅作为本发明的一种实施方式，在其他实施例中，电机组件20也可以设置于其他位置，例如电机组件20设置于第一支撑板11上，本发明对电机组件20的具体设置位置不作限定，只要能实现与变速齿轮组件30驱动连接即可。

电机21可以多种方式安装至第二支撑板12上，在如图所示的实施例中，电机组件20还包括电机支架27，电机支架27通过螺钉固定于第二支撑板12上，并使电机支架27和第二支撑板12之间存在供输出齿轮25转动的空间。应当理解的是，电机支架27还可以通过其他方式安装至第二支撑板12上，例如焊接、铆接等，通过将电机21安装在电机支架27上可以增加电机21与支架组件10连接的牢固性，本发明对电机21安装至支架组件10的方式不作限定。

变速齿轮组件30设置于支架组件10的容置空间内，变速齿轮组件30包括多级变速齿轮，离合器设置在两相邻级变速齿轮之间，两相邻级变速齿轮的其中一级变速齿轮为离合齿轮，该离合齿轮通过离合器带动另一相邻级变速齿轮转动。在本实施例中，变速齿轮组件30包括可相对支架组件10转动的第一级变速齿轮31、第二级变速齿轮32、第三级变速齿轮33以及第四级变速齿轮34，其中第三级变速齿轮33为离合齿轮。

更具体地，第一级变速齿轮31和第二级变速齿轮32均为包括一较大齿轮和一较小齿轮一体连接的同轴齿轮，第一级变速齿轮31的较大齿轮与驱动齿轮25啮合，第二级变速齿轮32的较大齿轮与第一变速齿轮31的较小齿轮啮合。第三级变速齿轮33与第二级变速齿轮32的较小齿轮啮合。

第三级变速齿轮33设有轴孔331和若干第一离合槽333，轴孔331设置于第三级变速齿轮33的中心，若干第一离合槽环333绕轴孔331设置。

离合器包括离合轴41、卡合件43、阻尼元件45、若干离合滚珠47以及偏压元件49。离合轴41可转动地伸入第三级变速齿轮33的轴孔331，离合轴41的一端穿过第三级变速齿轮33的轴孔331，且通过轴承141可转动地连接于第一支撑板11上，离合轴41的另一端设有与离合轴41一体转动的输出齿轮411和第一法兰413，且通过另一轴承142可转动地连接于第二支撑板12上，使得离合轴41可相对支架组件10转动，且第三级变速齿轮33可相对离合轴41转动。卡合件43套设于离合轴41上并可在第三级变速齿轮33和第一法兰413之间滑动，卡合件43靠近第三级变速齿轮33的一侧设有与若干离合槽353数量一致的若干第二离合槽433，卡合件43靠近第一法兰413的一侧设有与第一法兰413相配的第二法兰435，第一法兰413具有朝向第二法兰435伸出的第一齿部415，第二法兰435具有朝向第一法兰413伸出的第二齿部437，第一法兰413和第二法兰435通过第一齿部415和第二齿部437咬合。

每一离合滚珠47设置于一第一离合槽333和一对应的第二离合槽433之间，第一离合槽353和第二离合槽433至多容纳半个离合滚珠47。离合滚珠47至少部分容置于第一离合槽333和第二离合槽433内，且当卡合件43抵靠第三级变速齿轮33时，第一法兰413与第二法兰435完全分离，即离合轴41的转动不能带动卡合件43转动。在所示的实施例中，离合滚珠47的直径大于卡合件43和第三级变速齿轮33之间的最大距离。

阻尼元件45作用于卡合件43上使得在第一法兰413和第二法兰435完全咬合之前卡合件43的转速慢于第三级变速齿轮33的转速。在本实施例中，支架组件10设有支撑杆13，卡合件43沿着其侧壁设有周向凹槽，阻尼元件45为呈类“8”字形的阻尼簧45，阻尼簧45的一端套设于支撑杆13上而与支架组件10固定，阻尼簧45的另一端套设于卡合件43的周向凹槽上，以增加卡合件43的转动阻力。只有当第一法兰413和第二法兰435完全咬合后，第三变速齿轮33才与第一法兰413同步转动。

偏压元件49朝向第三级变速齿轮33偏压卡合件43，在本实施例中，偏压元件49为套设在离合轴41上并位于第一法兰413和卡合件43之间的弹簧49，弹簧朝向第三级变速齿轮抵顶卡合件43。

同时参照图3，当电机21停止转动时，第三级变速齿轮33处于静止状态，弹簧49朝向第三级变速齿轮33抵顶卡合件43，使得卡合件43抵靠第三级变速齿轮33，第一法兰413和第二法兰435分离，离合轴41可相对第三级变速齿轮33转动，即传动路径上游和传动路径下游的动力传递被切断。

同时参照图4，当电机21运行时，电机21经第一级变速齿轮31和第二级变速齿轮32带动第三级变速齿轮33转动，第三级变速齿轮33通过离合滚珠47带动卡合件43转动，由于卡合件43受阻尼簧的作用，卡合件43的转速慢于第三级变速齿轮33的转速，在不同转速的第三级变速齿轮33和卡合件43的共同作用下，离合滚珠47将在对应的第一离合槽333和第二离合槽433内发生相对位移并朝向第一法兰413推动卡合件43，随着卡合件43逐渐靠近第一法兰413而压缩弹簧，第一法兰413与第二法兰435逐渐咬合，卡合件43带动离合轴41转动，直至在第一法兰413和第二法兰435完全咬合且卡合件43因第一法兰413抵顶而无法继续移动，卡合件43将在第三级变速齿轮33的带动下与第三级变速齿轮33同转速转动，并通过第一法兰413和第二法兰435的咬合带动离合轴41同转速转动，从而实现第三级变速齿轮33、卡合件43以及离合轴41以同转速转动。

在本发明中，第一级离合槽333、第二级离合槽433以及离合滚珠47的数量均为四个，仅作为本发明的一种实施方式，在其他实施例中，第一离合槽333、第二离合槽433以及离合滚珠47也可以设置成其他数量，只要能提供第三级变速齿轮33带动卡合件43的咬合力即可，本发明对此不作限定。

在本实施例中，第一离合槽333和第二离合槽433为锥形槽，应当理解的是，这仅作为本发明的一种实施方式，在其他实施例中，第一离合槽333和第二离合槽433也可设置为其他形状的槽，例如半球槽，本发明对此不作限定。

第四级变速齿轮34与输出齿轮411啮合，第四级变速齿轮34包括齿轮本体341和与齿轮本体341同轴转动的齿轴343，齿轴343贯穿齿轮本体341设置。齿轴343的一端通过轴承151可转动地连接于第一支撑板11上；齿轴343的另一端通过另一轴承142可转动地连接于第二支撑板12上，并伸出第二支撑板12与力矩齿轮组件50驱动连接。

在本实施例中，力矩齿轮组件50包括相啮合的第一力矩齿轮51和第二力矩齿轮52，应当理解的是，这仅作为本发明的一种实施方式，在其他实施例中，力矩齿轮组件50可只设置一个力矩齿轮或者包括更多数量的相啮合的力矩齿轮以满足不同的需求。第一力矩齿轮51设置于第二支撑板12的外侧，并通过齿轴343与第四级变速齿轮34共轴连接，使得第一力矩齿轮51和第四级变速齿轮34一体转动。

如图5所示，支架组件10还包括支撑挡件17，支撑挡件17设置于第二支撑板12外侧，第二力矩齿轮52可转动地设置于支撑挡件17和第二支撑板12之间。将本发明的负荷开关电动操作装置安装至负荷开关上，并使第二力矩齿轮52与负荷开关的本体驱动轮啮合，则第一力矩齿轮51带动第二力矩齿轮52转动，第二力矩齿轮52可驱动负荷开关的本体驱动轮，从而操作负荷开关。

在一实施例中，负荷开关电动操作装置还包括与电机21电连接的控制电路模块(图未示)，该控制电路模块可以为集成控制电路或者逻辑控制电路等，通过控制电路模块可以控制电机21的正转、逆转、变速转动或者停止等。并可在控制电路模块中加载无线传输装置或网络通信装置，进而实现远程电动控制负荷开关，使得对负荷开关的控制更加便捷及智能化。

当需要操作负荷开关时，可通过远程控制等方式运行负荷开关电动操作装置，电机21运行并通过变速齿轮组件30逐级将高转速转化成大力矩进而驱动力矩齿轮组件50，从而实现电动操作负荷开关。

当负荷开关电动操作装置损坏或者未通电无法运行等需要人工操作负荷开关时，由于离合器中的第一法兰413和第二法兰435处于分离状态，人工操作负荷开关的本体驱动轮无需额外克服负荷开关电动操作装置中变速齿轮组件30的阻力。

在上述实施例中，离合器设置在两相邻级变速齿轮之间。需要指出的是，根据不同的设计，离合器可以设置在传动路径的任何位置，只要能实现前述的离合器自动闭合和分离的功能即可。

综上所述，本发明提供一种负荷开关电动操作装置，其包括支架组件、电机组件、变速齿轮组件、离合器以及力矩齿轮组件，通过电机组件经变速齿轮组件将高转速逐级转换成大力矩，由力矩齿轮组件输出至负荷开关的本体驱动轮，实现电动操作负荷开关。且由于设置离合器，使得能够在负荷开关电动操作装置损坏或者断电的情况下手动操作负荷开关而不额外受负荷开关电动操作装置的阻力。本发明的负荷开关电动操作装置将电动操作负荷开关方式代替传统的手动操作负荷开关方式，使得对负荷开关的操作更加简便和智能化，并且在必须采用手动方式操作负荷开关的情况，可手动操作负荷开关而不额外受负荷开关电动操作装置的阻力。

本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性的。因此，本发明的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种负荷开关电动操作装置，用于操作负荷开关，所述负荷开关操作装置包括支架组件以及设置在所述支架组件上的电机组件、变速齿轮组件和力矩齿轮组件，所述电机组件、变速齿轮组件和力矩齿轮组件依次连接以形成一传动路径，所述力矩齿轮组件用以与所述负荷开关驱动连接，其特征在于，所述负荷开关电动操作装置包括设置在所述传动路径上的离合器，所述传动路径包括位于所述离合器一侧的传动路径上游和位于离合器另一侧的传动路径下游，所述离合器设置成当所述电机组件操作以提供操作所述负荷开关所需的动力时，所述离合器自动闭合，使得所述动力能够从所述传动路径上游传递到所述传动路径下游，而当所述电机组件未运行时，所述离合器自动分离以切断所述传递路径上游与传递路径下游之间的动力传递。

2.如权利要求1所述的负荷开关电动操作装置，其特征在于，所述变速齿轮组件包括多级变速齿轮，所述离合器设置在两相邻级变速齿轮之间。

3.如权利要求2所述的负荷开关电动操作装置，其特征在于，所述两相邻级变速齿轮的其中一级变速齿轮为离合齿轮，所述离合齿轮设有轴孔和若干第一离合槽，所述若干第一离合槽环绕所述轴孔设置；

所述离合器包括：

离合轴，所述离合轴的一端可转动地伸入所述轴孔，所述离合轴的另一端设有与所述离合轴一体转动的输出齿轮和第一法兰，所述第一法兰设置于所述输出齿轮和所述离合齿轮之间,所述输出齿轮与所述两相邻级变速齿轮的另一级变速齿轮啮合；

卡合件，所述卡合件套设于所述离合轴上并可在所述离合齿轮和所述第一法兰之间滑动，所述卡合件靠近所述离合齿轮的一侧设有与所述若干第一离合槽数量一致的若干第二离合槽，所述卡合件靠近所述第一法兰的一侧设有与所述第一法兰相配的第二法兰，在所述离合器闭合时，所述第一法兰和第二法兰咬合；

若干离合滚珠，每一离合滚珠设置于其中一第一离合槽和一对应的第二离合槽之间，并且所述离合滚珠至少部分容置于所述第一离合槽和第二离合槽内；

阻尼元件，所述阻尼元件作用于所述卡合件上使得在所述第一法兰和第二法兰完全咬合之前所述卡合件的转速慢于所述离合齿轮的转速；以及

偏压元件，所述偏压元件朝向所述离合齿轮偏压所述卡合件，使得当所述电机组件未运行时，所述偏压元件推动所述卡合件使所述第一法兰和第二法兰分离。

4.如权利要求3所述的负荷开关电动操作装置，其特征在于，所述变速齿轮组件包括四级变速齿轮，所述离合齿轮为第三级变速齿轮，所述另一级变速齿轮为第四级变速齿轮，所述第四级变速齿轮驱动所述力矩齿轮组件。

5.如权利要求4所述的负荷开关电动操作装置，其特征在于，所述力矩齿轮组件包括两个相互啮合的力矩齿轮，所述第四级变速齿轮包括齿轮本体和与所述齿轮本体同轴转动的齿轴，所述第四级变速齿轮通过所述齿轴与所述力矩齿轮组件的一力矩齿轮连接，使得所述力矩齿轮与所述第四级变速齿轮共轴联动。

6.如权利要求3所述的负荷开关电动操作装置，其特征在于，所述卡合件沿着其侧壁设有周向凹槽，所述阻尼元件为阻尼簧，所述阻尼簧的一端固定于所述支架组件上，所述阻尼簧的另一端套设于所述卡合件的周向凹槽上，以增加所述卡合件的转动阻力，使得在所述第一法兰和第二法兰咬合之前所述卡合件的转速慢于所述离合齿轮的转速。

7.如权利要求3所述的负荷开关电动操作装置，其特征在于，所述第一法兰具有朝向所述第二法兰伸出的第一齿部，所述第二法兰具有朝向所述第一法兰伸出的第二齿部，所述第一法兰和所述第二法兰通过所述第一齿部和所述第二齿部咬合。

8.如权利要求3所述的负荷开关电动操作装置，其特征在于，所述第一离合槽和所述第二离合槽为锥形槽。

9.如权利要求3所述的负荷开关电动操作装置，其特征在于，所述偏压元件为套设在所述离合轴上并位于所述卡合件和所述第一法兰之间的弹簧。

10.如权利要求1至9所述的负荷开关电动操作装置，其特征在于，所述负荷开关电动操作装置还包括与电机组件连接的控制电路模块，所述控制电路模块控制所述电机组件运行。