真空断路器的操动机构

技术领域

本申请涉及高压开关设备技术领域，尤其涉及一种真空断路器的操动机构。

背景技术

真空断路器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任务，其性能好坏是决定电力系统能否安全供电的重要因素之一。真空断路器由于采用了真空灭弧技术，并具有不污染环境、操动机构功率小、使用寿命长和安全可靠以及维护方便等优点，因而获得了迅速的发展。

目前，在真空断路器的操动机构中，在合闸的过程中，通常采用掣子、传动连杆以及锁销相互配合对操动机构的状态进行固定，以将真空断路器保持在合闸状态。

然而，此类操动机构在合闸过程中，掣子通常需要进行过冲再复位的动作，一旦复位不及时，则操动机构在合闸后的状态会因无法保持而失效，进而使真空断路器断开而导致空合问题，从而影响操动机构以及真空断路器的稳定性。

发明内容

基于上述技术问题，本申请提供一种真空断路器的操动机构，以避免真空断路器空合问题，提升操动机构以及真空断路器的稳定性。

本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种真空断路器的操动机构，包括：

支架；

合闸操作块，合闸操作块具有转轴部、连接部以及限位部，转轴部与支架活动连接；

合闸异形板，合闸异形板具有驱动端以及连接端，连接端与合闸操作块的连接部活动连接；

分闸脱扣模块，包括分闸脱扣板以及设置于分闸脱扣板上的止档件，分闸脱扣板与支架活动连接，止挡件用于在合闸时与合闸操作块的限位部接触使以限制合闸操作块转动；

储能合闸模块，包括储能合闸板以及设置于储能合闸板上的合闸滚轮，储能合闸板与支架活动连接并且用于通过合闸滚轮驱动合闸异形板转动直至与合闸操作块的转轴部抵接以进行合闸操作。

在本申请的一些实施例中，在以上实施例的基础上，合闸异形板为弧形拐臂，弧形拐臂中设置有限位件，其中，在合闸时，限位件与合闸操作块的转轴部抵接，以使合闸异形板保持在合闸位置。

在本申请的一些实施例中，在以上实施例的基础上，合闸操作块和合闸异形板设置于支架内，并且储能合闸模块设置于合闸异形板与支架之间。

在本申请的一些实施例中，在以上实施例的基础上，连接部与转轴部之间的连线与限位部与转轴部之间的连线的夹角在80°至100°之间。

在本申请的一些实施例中，在以上实施例的基础上，操动机构还包括：

合闸保持半轴，与分闸脱扣板上远离止挡件的一端接触，其中，在合闸时，合闸保持半轴用于阻挡分闸脱扣板转动以使分闸脱扣板处于合闸位置。

在本申请的一些实施例中，在以上实施例的基础上，操动机构还包括：

储能轴，穿设于支架上；

储能拐臂板，与储能轴固定连接，储能拐臂板上设置有驱动滚轮并且用于转动使与驱动滚轮与储能合闸板脱离接触以使储能合闸板进行合闸操作；

驱动装置，设置于支架上并且与储能轴传动连接，驱动装置用于通过储能轴驱动储能拐臂板转动，以使储能合闸模块进行合闸操作。

在本申请的一些实施例中，在以上实施例的基础上，操动机构还包括：

储能保持凸轮板，与储能轴固定连接；

储能保持脱扣板，具有驱动部和保持部，储能保持脱扣板与支架活动连接并且驱动部与储能保持凸轮板接触；

储能保持半轴，与储能保持脱扣板的保持部接触，用于在合闸时允许储能保持脱扣板转动以允许储能保持凸轮板以及储能轴转动，以允许储能合闸模块进行合闸操作。

在本申请的一些实施例中，在以上实施例的基础上，储能保持凸轮板具体包括：

凸轮轴承，设置于储能保持凸轮板上远离储能轴的一端并且用于在合闸时与储能保持脱扣板的保持部接触以便确定储能保持半轴允许储能合闸模块进行合闸操作。

在本申请的一些实施例中，在以上实施例的基础上，操动机构还包括：

储能棘轮，套设在储能轴上并且用于驱动储能轴转动；

储能驱动模块，包括异形板以及储能棘爪，异形板套设在储能轴上并且用于驱动储能棘轮转动，储能棘爪设置于异形板上并且用于在异形板转动时与储能棘轮的棘齿贴合以驱动储能棘轮转动；

限位棘爪，固定设置于储能棘轮的一侧，限位棘爪与储能棘轮的棘齿贴合以限制储能棘轮转动。

齿轮传动模块，包括第一齿轮、第二齿轮和储能凸轮，第一齿轮套设于驱动装置的输出轴上，第二齿轮的尺寸大于第一齿轮的尺寸并且与第一齿轮相啮合，储能凸轮套设在第二齿轮的转动轴上并且随第二齿轮转动并且可与异形板接触，齿轮传动模块用于通过第一齿轮、第二齿轮和储能凸轮驱动异形板转动。

在本申请的一些实施例中，在以上实施例的基础上，合闸异形板的驱动端与连杆传动相连，连杆与主轴拐臂传动连接，主轴拐臂用于驱动真空断路器的导通和分断。

在本申请的实施例中，在合闸时，通过储能合闸模块驱动所述合闸异形板与所述合闸操作块抵接来将真空断路器保持在合闸状态，省去了掣子的过冲再复位的动作，有利于稳定的保持住操动机构的合闸状态，从而避免真空断路器空合问题，提升了操动机构以及真空断路器的稳定性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本申请实施例中真空断路器的操动机构的结构图；

图2是图1中操动机构的左视图；

图3是图1中操动机构的右视图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本申请将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

请参阅图1至图3，本申请提出的真空断路器的操动机构主要包括如下部分：手动和电动储能驱动部分、机械传动部分、储能保持合闸脱扣部分、合闸保持分闸脱扣部分。手动和电动储能驱动部分主要包括：驱动装置2、第一齿轮3、第二齿轮4、储能凸轮10、异形板11、储能棘轮12、储能轴13、储能拐臂板31、储能合闸板34和弹簧挂轴6。机械传动模块主要包括：合闸操作块29、合闸异形板32、连杆36和主轴拐臂37组成的连杆机构。储能保持合闸脱扣部分主要包括：储能保持凸轮板30、标准凸轮轴承26、储能保持脱扣板25和储能保持半轴35。合闸保持分闸脱扣部分主要包括：合闸操作块29、分闸脱扣板27和合闸保持半轴24。

为了便于介绍，请参阅图1，图1是本申请实施例中真空断路器的操动机构的结构图。操动机构由支架来支撑整体结构，操动机构所包括的组件直接或者间接地固定在支架上。支架具体包括相对设置的机构左侧板1和机构右侧板9。驱动装置2设置在机构右侧板2上，驱动装置2主体向机构左侧板1延伸并且穿过机构左侧板1。驱动装置2的输出轴穿过机构右侧板9，并且从机构右侧板9另一侧突出。第一齿轮3设置在机构右侧板9上并且套设在驱动装置2的输出轴上，第二齿轮4与第一齿轮3相齿合，并且第二齿轮4的尺寸大于第一齿轮3的尺寸。第二齿轮4通过轴5固定在机构右侧板9上。操动机构还包括弹簧挂轴6，其贯穿机构左侧板1和机构右侧板9设置并且用于安装储能弹簧(图中未示出)，储能弹簧用于存储能量以便在合闸时驱动操动机构进行合闸操作。

在第二齿轮4的轴5上还固定安装有储能凸轮。请参阅图2，图2是图1中操动机构的左视图。如图2所示，储能凸轮10安装在第二齿轮4的轴5上。储能凸轮10随着第二齿轮4的转动而转动，并且在转动的过程中，会接触到异形板11上的滚轴。第一齿轮3、第二齿轮4和储能凸轮5可以被称为齿轮传动模块，用于将驱动装置2输出的扭力传递给储能驱动模块。储能驱动模块包括异形板11和储能棘爪21，其作用是将接收到的扭力专递到储能棘轮12。具体地，异形板11与储能轴13活动连接，储能棘轮12与储能轴13固定连接。异形板11上设置有储能棘爪21，并且储能棘爪21的形状与储能棘轮12的棘轮齿配合。在异形板11被储能凸轮10驱动而转动时，储能棘爪21卡入储能棘轮12的棘轮齿以推动储能棘轮12顺时针转动，进而带动储能轴13转动。在机构右侧板9上还设置有限位棘爪14，如图2所示，其设置在储能棘轮12的左上方，形状同样与储能棘轮12的棘轮齿配合，并且卡入储能棘轮12的棘轮齿，以限制储能棘轮12逆向转动。

进一步地，请参阅图3，图3是图1中操动机构的右视图，其中，机构左侧板1未示出以便展示操动机构的内部结构。储能轴13贯穿机构左侧板1和机构右侧板9设置。在机构左侧板1和机构右侧板9之间，从机构右侧板9至机构左侧板1的方向在储能轴13上依次设置有合闸操作块29以及储能拐臂板31，并且在机构左侧板1的外侧，在储能轴13上还设置有储能保持凸轮板30。可以理解的是，上述顺序关系仅为了示出，而非对本申请的限定，具体地，合闸操作块和合闸异形板应设置于支架内并且储能合闸模块设置于合闸异形板与支架之间的任意结构均可。

合闸操作块29大体上为三角形结构，并且在三个角上分别具有转轴部、连接部以及限位部。合闸操作块29的转轴部与储能轴13活动连接，并且不会随储能轴13的转动而转动。合闸操作块29的连接部用于与合闸异形板32连接，而限位部用于与分闸脱扣模块中的分闸脱扣板27接触。连接部与转轴部之间的连线与限位部与转轴部之间的连线的夹角在80°至100°之间。可以理解的是，合闸操作块29、合闸异形板32和分闸脱扣板27通常设置在同一平面上。合闸异形板32上具有凸轮轮廓，在本实施例中，合闸异形板32为弧形拐臂结构。合闸异形板32具有驱动端以及连接端，其中，驱动端与合闸操作块29的连接部活动连接，并且具体可以是铰接，而连接端与连杆36连接。连杆36的下端与主轴拐臂37传动相连，以用于驱动真空断路器的导通和分断。分闸脱扣板27用于在合闸时限制合闸操作块29转动。具体地，在分闸脱扣板27为长条状结构，并且在长条状结构的中部设置有转动轴，转动轴与机构左侧板1和机构右侧板9固定连接。在分闸脱扣板27的一端上设置有止档件28，具体可以是滚子。合闸操作块29的限位部上设置有与止档件28相配合的限位结构，例如凹槽或者卡口。分闸脱扣板27的另一侧与合闸保持半轴24接触。合闸保持半轴24与机构左侧板1和机构右侧板9活动连接。在进行合闸时，合闸保持半轴24阻挡分闸脱扣板27，以使其不能逆时针转动，而分闸脱扣板27上的止档件28与合闸操作块29的限位部接触，从而限制合闸操作块29的顺时针转动。

储能拐臂板31与储能轴13固定连接以随储能轴13转动而转动，并且在转动的过程中可以与储能合闸模块中的储能合闸板34接触。如图3所示，储能合闸板34通过转动轴与机构左侧板1和机构右侧板9活动连接并且可围绕其转动轴转动，储能合闸板34上设置有弹簧挂轴6以及合闸滚轮38。合闸滚轮38用于在合闸时与合闸异形板32的凸轮轮廓接触以驱动合闸异形板32逆时针转动到与合闸操作块29的转轴部抵接。在一个实施例中，合闸异形板32上设置有限位滚轮，合闸异形板32通过限位滚轮合闸操作块29的转轴部抵接，以限制合闸异形板32逆时针转动的角度。在本申请中，合闸异形板上凸轮轮廓的曲线使得合闸过程中合闸异形板、连杆、和主轴拐臂之间的力矩机械利益被放大，因此，所需要的储能弹簧的力被相应减小，进而降低了合闸过程中对操动机构中各个部件的冲击力，加大了操动机构的使用寿命和可靠性

在储能合闸板34上设置有与储能拐臂板31相配合的凹陷结构。在合闸之前，储能拐臂板31与储能合闸板34上的凹陷结构接触，以限制储能合闸板34逆时针转动。在合闸时，储能拐臂板31逆时针转动与储能合闸板34脱离接触，以允许储能合闸板34逆时针转动，进而进行合闸操作。

储能保持凸轮板30与储能轴13固定连接，并且随储能轴13的转动而转动。储能保持凸轮板30大体上为旋臂，其一端与储能轴13连接，而另一端上安装有凸轮轴承。在储能保持凸轮板30转动时，凸轮轴承能够与储能保持脱扣板25的一端接触。储能保持脱扣板25的中部设置有转动轴，该转动轴固定连接在机构左侧板1上。储能保持脱扣板具有驱动部和保持部，并且驱动部和保持部分别设置在转动轴的两侧。在储能保持凸轮板30逆时针转动时，其上的凸轮轴承与储能保持脱扣板25的驱动部接触，并驱动储能保持脱扣板25的保持部顺时针转动。储能保持脱扣板25的保持部可与储能保持半轴35接触。储能保持半轴35穿设与机构左侧板1以及机构右侧板2上。在非合闸时，储能保持半轴35阻挡储能保持脱扣板25的保持部使其无法顺时针转动，从而阻挡储能保持凸轮板30逆时针转动。在合闸时，以允许储能保持半轴35转动而不再阻挡允许储能保持脱扣板25的保持部，从而允许储能保持凸轮板30逆时针转动，进而储能合闸模块进行合闸操作。

本申请介绍的操动机构可以采用电动或者手动的方式触发。具体地，请参阅图2，在机构右侧板2上设置有手动合闸杆固定支架15、设置在其上的手动合闸杆16以及手动合闸脱扣板20。手动合闸脱扣板20与储能保持半轴35固定连接。通过推动手动合闸杆16，可以推动手动合闸脱扣板20顺时针转动，进而带动储能保持半轴35转动，以允许储能合闸模块进行合闸操作。在机构右侧板2上还设置有手动分闸杆固定支架18，设置在其上的手动分闸杆17以及手动分闸脱扣板19。手动分闸脱扣板19与合闸保持半轴24固定连接。通过推动手动分闸杆17，可以驱动手动分闸脱扣板19顺时针转动，带动合闸保持半轴24转动，以接触对合闸操作块29的转动限制，进而进行分闸。

请参阅图3，在机构左侧板1与机构右侧板2之前还设置有分闸电磁铁22和电动分闸脱扣板23，以及合闸电磁铁39以及电动合闸脱扣板40。电动分闸脱扣板23与合闸保持半轴24固定连接，分闸电磁铁22用于驱动电动分闸脱扣板23转动，进而带动合闸保持半轴24转动，以允许分闸操作。电动合闸脱扣板40与储能保持半轴35固定连接，合闸电磁铁39用于驱动电动合闸脱扣板40转动，进而带动储能保持半轴35，以允许合闸操作。

本申请的操动机构的工作过程主要包括储能过程，合闸过程和分闸过程。图2和图3中所持出的操动机构所处的状态为分闸状态且已储能的状态。下面将以电动驱动为例，从图2和图3所处的状态开始介绍合闸过程，分闸过程以及储能过程。可以理解的是，手动驱动的过程中各部件的转动和驱动关系与电动驱动的过程相同，区别仅在于由各个半轴以及驱动装置由手动驱动。

请参照图2和图3，在合闸过程中，首先合闸电磁铁39推动电动合闸脱扣板40顺时针转动，从而带动储能保持半轴35顺时针转动。此时，储能合闸板34受储能弹簧的力而逆时针转动，同时推动储能拐臂板31逆时针转动并且带动储能轴13以及储能保持凸轮板30逆时针转动。由于储能保持半轴35已顺时针转动，储能保持脱扣板25将不会阻挡储能保持凸轮板30以及储能拐臂板31逆时针转动，因此，储能拐臂板31与储能合闸板34脱离接触。随后，储能合闸板34上的合闸滚轮38与合闸异形板32的凸轮轮廓接触，并且驱动合闸异形板32逆时针转动。此时，由于分闸脱板27上的止档件28的阻挡，合闸操作块29不会被合闸异形板32的推动而改变位置。合闸异形板32转动直至其与合闸操作块29的转轴部抵接并同时推动连杆36以及主轴拐臂37向下推动真空断路器的开关连杆，使真空断路器导通，操动机构进入并保持在合闸状态。此时，真空断路器上的触头弹簧受连杆36以及主轴拐臂37推动而被压缩，进入储能状态。在上述过程中，在储能保持凸轮板30逆时针转动后的任意适合的时间点，合闸电磁铁39取消对电动合闸脱扣板40的推动力，而储能保持半轴35受复位弹簧的力回复到原状态。

在分闸过程中，首先分闸电磁铁22拉动电动分闸脱扣板23逆时针转动，从而带动合闸保持半轴24逆时针转动。此时，真空断路器上的触头弹簧不再收到分闸脱扣板27的限制而向上推动真空断路器的开关连杆，从而推动合闸异形板32、连杆36以及主轴拐臂37向上移动。合闸操作块29受到合闸异形板32传递的力而顺时针转动并推动分闸脱扣板27逆时针转动，真空断路器断开，操动机构进入并保持在分闸状态。在分闸脱扣板27逆时针转动后的合适时间点，分闸电磁铁22取消对电动分闸脱扣板23的驱动力，此时合闸操作块29以及分闸脱扣板27的复位弹簧已经储能，然而由于真空断路器上的触头弹簧推力以及储能合闸板34上的合闸滚轮38的限制，合闸操作块29以及分闸脱扣板27将保持在分闸状态。

在分闸过程后，操动机构可以进行储能过程。在储能过程中，然后，驱动装置2带动第一齿轮3顺时针转动，从而带动第二齿轮4和储能凸轮10逆时针转动。储能凸轮10在转动的过程中，会接触异形板11并带动异形板11顺时针转动。异形板11通过储能棘爪21带动储能棘轮12转动，并带动储能轴13转动。储能拐臂板31受储能轴13的带动而逆时针转动。在储能拐臂板31转动过程中与储能合闸板34接触，并且驱动储能合闸板34顺时针转动至图3所示的状态，储能合闸板34的弹簧挂轴6上挂接储能弹簧被压缩而储能，并且由于储能保持凸轮板30、储能保持脱扣板25以及动储能保持半轴35对于储能轴13的转动限制，储能拐臂板31被限制在图3所示的状态并将储能合闸板34也限制在该状态。此时，合闸异形板32不再受到合闸滚轮38的限制，合闸操作块29受复位弹簧的力而恢复到图3所示的状态，并且合闸异形板32、连杆36以及主轴拐臂37由于合闸操作块29的复位弹簧以及真空断路器上的触头弹簧的共同作用以及合闸滚轮38的限制作用，转动到图3所示的状态。合闸脱扣板27由于复位弹簧的力而恢复到图3所示的状态，从而合闸保持半轴24也由于复位弹簧的驱动回复到图3所示的状态。此时，合闸脱扣板27受到合闸保持半轴24阻挡不能逆时针转动，同时合闸操作块29受到合闸脱扣板27上止档件28的限制而不能顺时针转动。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。