一种永磁弹操一体化柱上开关操动机构的制作方法

本发明涉及高压开关，更具体的说是涉及一种永磁弹操一体化柱上开关操动机构。

背景技术：

1、永磁机构是10-35kv电压等级开关设备的先进操纵方式，以其结构简单可靠，响应速度快、吸合特性与真空灭弧触头高度匹配等优势受到国外和国内电网系统认可。但其因采用线圈通电后产生励磁来操作，在开关设备无电源的工况下（如安装后初次投运、电源故障等）便不能工作，因此在实际应用上一般均增加配置有手动合闸和手动分闸元件。其中手动合闸元件为一组独立安装的手动弹簧操动机构，利用手动储能拉伸合闸弹簧后释能，将三相真空灭弧室及永磁机构动铁芯一并快速驱动至合闸位置，然后依靠永磁机构的吸合力进行关合状态保持。

2、现有技术中，永磁机构的安装位置和手合弹操机构的安装位置，受开关壳体（即支撑构造件）加工精度影响和元件接口裕度影响，其距离精度低（波动范围可达1mm），而为了保证合闸成功，需要要求弹操机构抑制导电触头及永磁机构动静铁芯的碰撞后反弹幅值为零，则需要永磁机构和手合弹操机构的位置精度控制在0.1-0.3mm范围，才能使传动系统既不会卡死，也不会因反弹跳开。所以大部分采用了距离可调结构，从而对装配员工的技能水平要求较高，效果也不可控。

3、手合机构合闸成功的控制机理是每次做储能动作时，合闸保持半轴随储能手柄同步旋转动作，从解扣状态恢复为锁定状态，储能手柄复位，半轴再恢复解扣，反复循环上述动作；当储能手柄反复摆动将合闸弹簧拉伸过旋转死点释放驱动合闸系统时，半轴刚好在锁定状态，这样才能将开关安全的抑制弹跳保持在合闸位置。但传统结构的储能驱动和半轴联动是随机无规律的，存在刚做储能动作，合闸保持半轴还没有复位，合闸弹簧就越过储能死点释能的情况，造成合闸后不能锁定，反弹使开关分闸的情况。

4、传统永磁机构与手合弹操机构分立安装的开关结构，除通用性差、标准化程度低、不易装配调整等问题外，还存在机箱构件需要焊接多种控制元件所需的安装件、如分闸弹簧、分合状态辅助开关、二次线缆接线端子、防开路模块等，需要使用大量的工装胎具等进行焊接操作，在机箱构件生产的复杂程度、能耗环保、成本费用等方面都没有好的控制。

5、因此，如何提供一种结构紧凑、性能优良、便于安装的永磁弹操一体化操动机构，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种永磁弹操一体化柱上开关操动机构，解决了现有高压开关永磁操动与手动操动机构分别独立安装存在的通用性差、需要大量工装胎具进行焊接装配、生产复杂的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种永磁弹操一体化柱上开关操动机构，包括：

4、基座，可固定在高压开关的断路器上；

5、输出机构，包括三相位拉杆和分闸弹簧；所述基座上沿x轴方向具有两端贯通的拉杆滑动腔，所述三相位拉杆沿x轴方向布置在所述拉杆滑动腔内，所述分闸弹簧沿x轴的一端与所述基座的侧壁固定，另一端通过连接件与所述三相位拉杆固定以驱动所述三相位拉杆沿x移动并提供分闸驱动力；

6、永磁操动机构，固定在所述基座上并传动连接所述三相位拉杆以实现电动分合闸；

7、蓄能组件，包括蓄能弹簧，所述蓄能弹簧平行x轴方向设在所述基座的外壁，所述蓄能弹簧处于拉长状态时可给所述三相位拉杆提供合闸驱动力；

8、手动合闸机构，装配在所述基座上用于锁止或释放所述蓄能弹簧；

9、手动分闸机构，装配在所述基座上用于释放或锁止所述分闸弹簧。

10、本发明技术方案的有益效果是，将永磁操动机构、手动合闸机构和手动分闸机构集成在一个基座上，降低了大量焊接装配作业，与传统永磁机构与手合弹操机构分别独安装的开关结构相比，通用性更强、标准化程度高、更加容易装配在断路器上。

11、优选的，所述基座包括底板及间隔并垂直固定在所述底板顶面的第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板相对的两板面之间限定为所述拉杆滑动腔。操动机构组装完成后，可将底板直接栓接在断路器上实现整个机构的安装，降低了装配复杂程度。

12、优选的，所述蓄能组件还包括蓄能轴和蓄能拐臂；所述蓄能轴垂直转动贯穿所述第一侧板和所述第二侧板的面板；所述蓄能拐臂固定在所述蓄能轴对应所述第二侧板的一端；所述蓄能弹簧的第一端与所述第二侧板的面板铰接，第二端挂接在所述蓄能拐臂上。蓄能轴做圆周运动会使蓄能拐臂拉伸蓄能弹簧，当蓄能弹簧拉伸至最高点时，操动机构处于蓄能状态，蓄能轴继续转动，蓄能弹簧会释能并驱动合闸。

13、优选的，所述输出机构还包括输出拐臂，所述输出拐臂的上端经过销轴铰接在所述三相位拉杆上；

14、所述手动合闸机构包括驱动臂、凸轮、驱动部、合闸半轴、复位簧和合闸挚子；所述驱动臂和所述凸轮均固定在所述蓄能轴上且所述凸轮置于所述拉杆滑动腔并可随所述蓄能轴的转动与所述输出拐臂接触，所述驱动臂位于所述第一侧板的外侧；所述驱动部套设在所述蓄能轴上并可手动操作做往复转动，往复转动过程中其通过传动件可释放或锁止所述驱动臂以实现所述蓄能轴的转动和锁止；所述合闸半轴转动连接在所述第一侧板的面板上并平行对应所述蓄能轴布置，所述复位簧的一端固定在所述第一侧板上，另一端连接所述合闸半轴以实现所述合闸半轴的联锁复位，所述驱动部的转动可传动所述合闸半轴以对其解锁；所述合闸挚子铰接在所述拉杆滑动腔并可与所述输出拐臂抵接。

15、上述技术方案的有益效果是，手动操作驱动部进行往复转动，蓄能轴做圆周运动，当驱动部转动至其传动件与驱动臂接触后，会触碰驱动臂从而驱动蓄能轴转动，蓄能拐臂上的连接轴转动至蓄能弹簧的拉伸半周位置，直至到达最高点，此时蓄能弹簧处于蓄能状态，凸轮不与输出拐臂接触；合闸状态下，蓄能拐臂上的连接轴转动至蓄能弹簧释能的半周位置，凸轮与输出拐臂接触，并推动三相位拉杆滑动进行合闸；未蓄能状态下，蓄能弹簧释放至最低点，凸轮完全脱离输出拐臂，同时合闸挚子与输出拐臂接触并与合闸半轴先接触锁定，待永磁操动机构安全吸合保持在合闸位置稳定后，驱动部传动合闸半轴解除合闸半轴的合闸位置锁定；本发明通过驱动部的往复运动实现蓄能轴的转动和锁止，同时驱动部往复转动过程中会传动合闸半轴使合闸半轴解锁，当蓄能弹簧被拉伸至做高点后会释能进行合闸驱动，同时合闸半轴复位锁定合闸状态，利用驱动部的往复转动保证了操动精度。

16、优选的，所述驱动部包括从动棘轮、主动棘轮、棘爪和驱动销；所述从动棘轮和所述主动棘轮均转动套设在所述蓄能轴上并对应在所述第一侧板的外侧；所述棘爪的第一端固定在所述从动棘轮的端面，第二端伸入所述主动棘轮的齿槽内，且所述棘爪的第二端端面与所述主动棘轮的齿牙触碰面之间具有间隙以形成传动空程；所述驱动销固定在所述从动棘轮的端面，并可随所述从动棘轮的转动与所述驱动臂触碰以实现所述蓄能轴的转动。手动逆时针、顺时针往复转动主动棘轮，由于主动棘轮与棘爪之间存在传动空程，因此，当开始转动主动棘轮时，其齿牙不与棘爪接触，从动棘轮不发生转动，此时蓄能弹簧不被拉伸，同时会解除对合闸半轴的传动，使合闸半轴处于自锁状态。

17、优选的，所述驱动部还包括止逆棘爪，所述止逆棘爪的一端铰接在所述输出拐臂的侧壁，另一端可插入所述从动棘轮的齿槽内，只允许所述从动棘轮单向转动。

18、优选的，所述手动合闸机构还包括连接止子、脱扣板和联锁板；所述输出拐臂的数量为两个，两个所述输出拐臂相对的下端两侧之间分别铰接有第一滚子和第二滚子；

19、所述合闸半轴上开设有让位槽，所述合闸挚子的下端可贯穿所述让位槽；

20、所述凸轮可与所述第一滚子接触；所述连接止子的一端铰接在所述合闸挚子上，另一端可与所述第二滚子接触；

21、所述脱扣板固定在所述合闸半轴的端部，所述联锁板固定在所述主动棘轮的端面并可与所述脱扣板抵接。

22、上述技术方案的有益效果是，操动机构具有蓄能状态、合闸状态和未蓄能状态；蓄能状态下，蓄能拐臂上的连接轴转动至蓄能弹簧的拉伸半周位置，直至将蓄能弹簧拉伸至最高点，此时凸轮的外凸面不与第一滚子接触；合闸状态下，蓄能拐臂上的连接轴转动至蓄能弹簧释能的半周位置，凸轮的外凸面与第一滚子接触，并推动三相位拉杆滑动进行合闸；未蓄能状态下，蓄能弹簧释放至最低点，凸轮完全脱离第一滚子，第二滚子与连接止子接触，与连接止子相连的合闸掣子与合闸半轴先接触锁定，待永磁机构安全吸合保持在合闸位置稳定后，联锁板与脱扣板接触，解除合闸半轴、合闸掣子对三相位拉杆的合闸位置锁定。

23、优选的，还包括扭簧，所述扭簧的一端固定在所述合闸挚子上，另一端连接所述连接止子。利用扭簧实现合闸挚子的复位。

24、优选的，所述永磁操动机构包括静磁轭、顶杆和永磁拐臂；所述静磁轭固定在所述基座上，所述顶杆的一端与所述静磁轭的输出端连接，所述永磁拐臂的一端与所述顶杆的另一端固定，所述永磁拐臂的另一端固定在所述三相位拉杆上。

25、优选的，所述手动分闸机构包括手分轴和手分凸轮；所述手分轴转动连接在所述基座的第一侧板上，所述手分凸轮固定在所述手分轴上，且其弧形凸面对应所述顶杆。

26、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种永磁弹操一体化柱上开关操动机构，结构紧凑易于装配，且操动精度高，保证了合闸后能够保持锁定，不会出现合闸后反弹的情况。