一种分合闸控制机构的制作方法

1.本发明属于电气开关技术领域，尤其是涉及一种分合闸控制机构。


背景技术：

2.为了实现断路器的远程重合闸控制，一般通过电机带动齿轮让手柄转动实现分合闸，齿轮传动机构的末端设置感应开关，通过线路板上传感器和感应开关的配合实现分闸位和合闸位的控制。但是由于齿轮传动机构的结构限制，感应开关、传感器和齿轮传动机构的配合不够稳定，而且感应开关受到外部磁场的影响，容易发生误触发，安全性能低。另外仅仅电子控制不够可靠，容易在机械结构上产生误操作，导致安全性能低。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明提供一种只有控制器手柄组件处于合闸状态驱动电机才会启动，有效避免误触发，安全性能高，分闸位和合闸位切换准确性高的分合闸控制机构。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种分合闸控制机构，包括带有蜗杆的驱动电机，具有合闸位和分闸位的控制器手柄组件，及用于驱动电机和控制器手柄组件之间传动的齿轮传动机构，还包括用于控制驱动电机启闭的轻触开关，所述控制器手柄组件至少包括控制器手柄和可随控制器手柄转动的弹性件，于合闸位时，所述弹性件旋转拨动轻触开关，驱动电机开启；所述蜗杆上设有第一感应件，该第一感应件可与第一传感器配合用于控制蜗杆的转动圈数，于蜗杆转动设定圈数时，所述控制器手柄组件自合闸位和分闸位之间转换；所述控制器手柄组件至少包括可与第二传感器配合的第二感应件，及可与第三传感器配合的第三感应件，所述第二感应件和第三感应件之间的行程距离为合闸位和分闸位的切换行程；所述齿轮传动机构具有阻挡部，所述控制器手柄组件还包括可与阻挡部产生干涉的限位凸台，于分闸位时，该限位凸台与阻挡部相抵，用于阻止齿轮传动机构的传动。
5.本发明通过驱动电机和轻触开关的联动，使得控制器手柄组件处于合闸位时，断路器可以进行远程拉合闸和本地拉合闸；控制器手柄组件处于拉闸位时，断路器无法进行远程合闸和本地合闸；本发明通过在蜗杆上设置第一感应件，其与线路板上的第一传感器配合用于测定蜗杆的转动圈数，通过预先设定固定的转动圈数，将转动圈数与分闸位和合闸位之间的位置切换对应，相比于在齿轮传动机构上设置感应件，蜗杆的转动圈数更多，转动圈数控制更加准确，使得合闸位和分闸位之间的转换更加准确；本发明同时具有电子控制和机械控制结构，使得控制器手柄组件处于分闸位时，不会被远程误操作合闸，安全性能更高；第二感应件和第三感应件的组合，使得合闸位和分闸位之间的转换更加准确。
6.进一步的，所述控制器手柄组件还包括与控制器手柄相连的转轴，及与转轴同轴连接的转盘，所述弹性件为套设于转轴的扭簧，所述控制器手柄设有可与扭簧的一端相抵的第一凸块。
7.进一步的，所述齿轮传动机构包括转动连接于转轴的终端齿轮，所述控制器手柄靠近终端齿轮一侧设置限位凸台，所述终端齿轮形成供限位凸台周向活动的第一行程槽，该第一行程槽内设有阻挡部，于分闸位时，所述限位凸台可与阻挡部相抵，用于阻止齿轮传动机构的传动。当轻触开关处于损坏状态下，终端齿轮反面的阻挡部与控制器手柄的限位凸台使驱动电机也无法转动终端齿轮，从机械结构上阻止终端齿轮继续转动，进而阻止齿轮传动机构的传动，使断路器合闸。
8.进一步的，所述齿轮传动机构还包括与蜗杆配合的齿轮组一，齿轮组二，及齿轮组三；所述齿轮组一包括与蜗杆啮合的第一齿轮和与第一齿轮同轴设置、外径小于第一齿轮的第二齿轮，所述齿轮组二包括与第二齿轮啮合的第三齿轮和与第三齿轮同轴设置、外径小于第三齿轮的第四齿轮，所述齿轮组三包括与第四齿轮啮合的第五齿轮和与第五齿轮同轴设置、外径小于第五齿轮的第六齿轮，所述第六齿轮与终端齿轮啮合。多级齿轮的配合使得传动更加稳定有效，且放大了蜗杆的转动行程，合闸位和分闸位的控制更加准确。
9.进一步的，所述终端齿轮外圈包括齿段和圆滑段，所述第二感应件和第三感应件沿终端齿轮的周向设于圆滑段的两端部。齿段和圆滑段的设计也从机械上限定了分闸位和合闸位的切换行程，分闸位和合闸位之间的转换更加准确。
10.进一步的，所述转盘上形成间隔设置的第一凸起和第二凸起，所述终端齿轮形成第二行程槽，该第二行程槽内设有可与所述第一凸起相抵的第一定位凸部，和可与所述第二凸起相抵的第二定位凸部。转盘上的第一凸起和第二凸起与终端齿轮配合，起到了机械上的双重阻挡作用，对齿轮传动机构的传动阻止更加稳固有效。
11.进一步的，所述蜗杆具有由导磁材料制成的第一区域和由非导磁材料制成的第二区域，所述第一感应件设于第一区域；所述第一区域和第二区域沿蜗杆径向对称设置。将第一区域由导磁材料制成，使得第一感应件位于磁通量较大的区域，而第二区域的磁通量几乎没有，从而蜗杆与第一传感器之间的配合更加有效，受到外界干扰更小，蜗杆转动圈数的控制更加准确，可靠性更高。
12.进一步的，所述第一感应件、第二感应件和第三感应件为永磁铁，所述第一传感器、第二传感器和第三传感器为霍尔元件；或者，所述第一感应件、第二感应件和第三感应件为发光二极管，所述第一传感器、第二传感器和第三传感器为光栅。
13.进一步的，还包括用于将控制器手柄组件限制于合闸位或限制于分闸位的自锁杆组件；所述自锁杆组件包括可垂直插入控制器手柄的自锁杆，与自锁杆配合的复位件，及用于拨动自锁杆脱离控制器手柄的操作部。控制器手柄在平面内转动，自锁杆的移动方向与平面相垂直，只有人为在垂直方向施加外力才能拔离，其他触碰都不会导致误操作，安全性能高。
14.进一步的，所述控制器手柄上形成供自锁杆伸入以限制其于合闸位的第一插孔，和供自锁杆伸入以限制其于分闸位的第二插孔，所述第一插孔和第二插孔的内径和深度与自锁杆适配。第一插孔和第二插孔的内径与自锁杆的外径适配，第一插孔和第二插孔的深度与自锁杆的长度适配，避免自锁杆随意晃动，配合结构更加稳固。
15.本发明的有益效果是：1)控制器手柄组件处于分闸位，驱动电机供电的轻触开关处于断开、脱扣轴让断路器锁扣一直处于分闸位，断路器无法进行远程合闸和本地合闸，防止误触发；2)当轻触开关处于损坏状态下，终端齿轮反面的阻挡部与控制器手柄的限位凸
台使电机也无法转动齿轮使断路器合闸，控制器手柄合闸时需要先按下复位杆，远程电子控制和机械结构控制的结合，控制器手柄组件处于分闸位时，齿轮传动机构不会被误触发传动，安全性能高；3)终端齿轮的正面形成与转盘配合的限位结构，其背面形成与控制器手柄配合的限位结构，机械锁止于分闸位的结构稳固有效；4)将第一感应件设置在蜗杆上，相对于仅仅在齿轮传动机构上设置感应件，蜗杆的转动圈数更多，可控性更高；5)蜗杆的转动圈数多，可以控制在蜗杆接近设定转动圈数时即放慢转动速度，避免齿轮传动机构的齿轮过度转动导致卡死，使用寿命长；6)在控制器手柄组件上设置第二感应件和第三感应件，用于判断合闸位和分闸位的是否到位，其与第一感应件配合，合闸位和分闸位的切换更加准确可靠；7)将蜗杆设计为由导磁材料制成的第一区域和由非导磁材料制成的第二区域，受到外界的干扰小，分闸位和合闸位的转换更加精准；8)结合了电子控制和机械控制，使得控制器手柄组件处于分闸位时，齿轮传动机构不会被误触发传动，安全性能更高；9)终端齿轮的正面形成与转盘配合的限位结构，其背面形成与控制器手柄配合的限位结构，机械锁止于分闸位的结构稳固有效。
附图说明
16.图1为本发明断路器的立体图。
17.图2为本发明断路器模块和控制器模块的配合结构示意图。
18.图3为本发明发分合闸控制机构与断路器脱扣组件配合的立体图一。
19.图4为本发明发分合闸控制机构与断路器脱扣组件配合的立体图二。
20.图5为本发明发分合闸控制机构与断路器脱扣组件配合的主视图一。
21.图6为本发明发分合闸控制机构与断路器脱扣组件配合的主视图二。
22.图7为图6中的b处结构放大图。
23.图8为图6中的b处结构侧视图。
24.图9为图8中的a-a剖视图。
25.图10为本发明的控制器手柄组件部分与终端齿轮的配合结构立体图。
26.图11为本发明的控制器手柄组件部分与终端齿轮的配合结构分解图一。
27.图12为本发明的控制器手柄组件部分与终端齿轮的配合结构分解图二。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
29.如图1-2所示，一种断路器，包括采集器模块5，控制器模块6，及与控制器模块6并排设置的断路器模块7，采集器模块5设置在断路器模块7和控制器模块6的一侧，控制器模块7包括分合闸控制机构。
30.如图3-12所示，一种分合闸控制机构，包括带有蜗杆2的驱动电机1，与蜗杆2传动配合的齿轮传动机构3，控制器手柄组件4，用于控制驱动电机1启闭的轻触开关6，及自锁杆组件8，控制器手柄组件4用于控制合闸位和分闸位之间切换。
31.齿轮传动机构3包括与蜗杆2配合的齿轮组一31，与齿轮组一31配合的齿轮组二32，与齿轮组二32配合的齿轮组三33，及与控制器手柄组件4同轴连接的终端齿轮34。
32.齿轮组一31包括与蜗杆2啮合的第一齿轮311和与第一齿轮311同轴连接、外径小于第一齿轮311的第二齿轮312，齿轮组二32包括与第二齿轮312啮合的第三齿轮321和与第三齿轮321同轴设置、外径小于第三齿轮321的第四齿轮322，齿轮组三33包括与第四齿轮322啮合的第五齿轮331和与第五齿轮331同轴设置、外径小于第五齿轮331的第六齿轮332，第六齿轮332与终端齿轮34啮合，终端齿轮34和控制器手柄组件4同轴连接。
33.控制器手柄组件4包括控制器手柄43，与控制器手柄43相连的转轴44，与转轴44同轴连接的转盘45，及套设在转轴44上、可以随着控制器手柄43同步转动的弹性件47，转盘45连接在转轴44的前端，其间隔设置有第一凸起451和第二凸起452，该第一凸起451和第二凸起452自转盘45的外周沿径向突出形成。终端齿轮34连接在转轴44上，且位于控制器手柄43和转盘45之间，终端齿轮34朝向控制器手柄43一侧的背面凹陷形成呈环形的第一行程槽341，该第一行程槽341内形成一沿径向延伸的阻挡部35，该阻挡部35将第一行程槽341阻隔成c字形凹槽。控制器手柄43朝向终端齿轮34一侧的正面带有限位凸台46，该限位凸台46突出于控制器手柄43的正面，落入第一行程槽341内进行周向活动。
34.从而当控制器手柄43处于分闸位时，终端齿轮34上的阻挡部35与限位凸台46相抵产生干涉，导致终端齿轮34无法继续转动，即阻止了齿轮传动机构3的传动，在机械结构上也保证处于分闸位。
35.终端齿轮34朝向转盘45一侧的正面凹陷形成呈环形的第二行程槽342，该第二行程槽342内形成沿径向延伸的第一定位凸部343和第二定位凸部344，该第一定位凸部343和第二定位凸部344对称设置，将第二行程槽342阻隔成两个行程相同的c字形凹槽；第一凸起451落入第二行程槽342的部分进行周向活动，第二凸起452落入第二行程槽342的另外部分进行周向活动。
36.由于转盘45跟着转轴44同步转动，当控制器手柄43处于分闸位时，转轴44不会转动，转盘45也停止转动，第一凸起451与第一定位凸部343相抵产生干涉，第二凸起452与第二定位凸部344相抵产生干涉，或者，第一凸起451与第二定位凸部344相抵产生干涉，第二凸起452与第一定位凸部343相抵产生干涉，导致终端齿轮34无法继续转动，即配合阻挡部35与限位凸台46，阻止了齿轮传动机构3的传动，在机械结构上也保证处于分闸位。
37.终端齿轮34的外圈包括具有多个齿的齿段345和光滑的圆滑段346，圆滑段346两端部的正面连接有第二感应件41和第三感应件42，该第二感应件41可以与线路板上的第二传感器配合，第三感应件42可以与线路板上的第三传感器配合，第二感应件41和第三感应件42之间的距离就是合闸位和分闸位之间的切换行程，该距离不是直线距离，而是转动行程的弧线距离。
38.为了更准确地控制合闸位和分闸位之间的切换，驱动电机1带动蜗杆2旋转，蜗杆2上固定连接有第一感应件21，控制器模块6的线路板上连接有可与第一感应件21配合的第一传感器，利用第一传感器和第一感应件21测定驱动电机1的转速，设定驱动电机1每一次分闸、合闸、恢复到原点转动所需的圈数，以此确定控制器手柄组件4是否合闸、分闸到位，是否恢复到原点位置。
39.为了更准确地控制蜗杆2的转动圈数，将蜗杆2沿径向对称设置第一区域22和第二
区域23，即蜗杆2沿中心纵向对切分为两部分，左边部分为第一区域22，由导磁材料制成，右边部分为第二区域23，由非导磁材料制成，第一感应件21就固定连接在由导磁材料制成的第一区域22；从而第一感应件21所在区域磁通量较大，第一传感器和第一感应件21配合确定蜗杆2的传动圈数更加准确。
40.从而在第一感应件21和第一传感器配合控制蜗杆2的转动圈数的前提下，利用控制器手柄组件4拨动至合闸位或分闸位时，第二感应件41和第二传感器的配合、第三感应件42和第三传感器的配合，使得合闸位和分闸位的定位更加精准。
41.上述的第一感应件21、第二感应件41和第三感应件42为永磁铁，第一传感器、第二传感器和第三传感器为霍尔元件；或者，第一感应件21、第二感应件41和第三感应件42为发光二极管，第一传感器、第二传感器和第三传感器为光栅。
42.于本实施例中，弹性件47为扭簧，扭簧的一端抵接在第一凸块48上，该第一凸块48从控制器手柄43背面突出形成。从而当控制器手柄43转动至合闸位时，弹性件47随着控制器手柄43转动至其一端与轻触开关9相抵接，也就是弹性件47拨动轻触开关9，驱动电机1开启，此时断路器模块7可以实现远程控制分闸或合闸；当控制器手柄43反向转动至分闸位时，弹性件47随着控制器手柄43转动脱离轻触开关9，驱动电机1关闭，此时断路器模块7无法实现远程控制分闸或合闸。
43.自锁杆组件8则用于当控制器手柄组件4转换至合闸位时，将其限制停留在合闸位，当控制器手柄组件4从合闸位转换至分闸位时，将其限制停留在分闸位，起到多重锁止保护作用。自锁杆组件8包括可以垂直插入控制器手柄43的自锁杆81，套设在自锁杆81内的复位件82，及与自锁杆81相连、用于将自锁杆81从控制器手柄43上拔出的操作部83，复位件82为弹簧，其一端与自锁杆81内端面相抵接，另一端与断路器壳体相抵接；相适应的，在控制器手柄43上形成内径与自锁杆81外径适配的第一插孔431和第二插孔432。
44.当控制器手柄43转动至合闸位时，自锁杆81端部抵着控制器手柄43的侧面垂直落入第一插孔431内，使得控制器手柄43无法继续转动，即将控制器手柄组件4牢牢限制在合闸位；先手动施加外力将自锁杆81拨动脱离控制器手柄43，控制器手柄43才能转动切换至分闸位，转动到分闸位时，自锁杆81垂直落入第二插孔432内，使得控制器手柄43无法继续转动，即将控制器手柄组件4牢牢限制在分闸位。
45.断路器还包括脱扣组件10，其包括脱扣杆101，复位杆102，与断路器模块6的锁扣71配合的脱扣轴103，及与脱扣杆101连接的电磁阀104；脱扣杆101与控制器模块6的壳体61转动相连，如图5所示，脱扣杆101包括第一段体105，与第一段体105呈夹角设置的第二段体106，及连接在第二段体106远离第一段体105一侧的钩状段体107，钩状段体107和第二段体106围设第五齿轮331的中心转轴设置，轻触开关9和钩状段体107相对设置，换句话说，轻触开关9就在钩状段体107和第二段体106围设区域的缺口处、对应第五齿轮331的位置。
46.为了实现脱扣组件10和控制器手柄组件4的联动，在控制器手柄43的背面凸起形成第二凸块433，钩状段体107的端部与该第二凸块433相抵接。
47.脱扣杆101和复位杆102配合连接，具体的，在第一段体105与电磁阀104相连的一端上侧形成凹槽108，相应的，在复位杆102的下端形成与凹槽108适配的凹陷部分，该凹陷部分垂直形成一凸柱，凹槽108内则开设有通孔109，凸柱可以垂直伸入通孔109，实现复位杆102和脱扣杆101的连接。为了使得脱扣杆101摆脱电磁阀104的磁力顺利向上抬起，还在
脱扣杆101上连接一拉簧100，该拉簧100的一端与控制器模块6的壳体61相连。
48.本发明的合闸工作过程是，初始位置时，控制器手柄组件4处于分闸位，驱动电机1开启，转动设定圈数之后，同时第二感应件41和第三感应件42配合判断是否合闸到位，由于设定圈数与第二感应件41和第三感应件42之间距离匹配，驱动电机1停止转动，此时控制器手柄组件4刚好处于合闸位；驱动电机1反向转动设定圈数至原点位置。
49.与此同时，终端齿轮34上的阻挡部35与控制器手柄43上的限位凸台46相抵产生干涉，导致终端齿轮34无法继续转动；终端齿轮34上的第一定位凸部343和第二定位凸部344分别与转盘45上的第一凸起451和第二凸起452相抵产生干涉，阻止了齿轮传动机构3的传动，从机械结构上保证控制器手柄组件4处于分闸位，有效防止远程误操作。
50.本发明的分闸工作过程是，初始位置时，弹性件47压住轻触开关6，控制器手柄组件4处于合闸位，驱动电机1开启，转动设定圈数之后，同时第二感应件41和第三感应件42配合判断是否合闸到位，由于设定圈数与第二感应件41和第三感应件42之间距离匹配，驱动电机1停止转动，此时控制器手柄组件4刚好处于分闸位，自锁杆81落入第二插孔432，控制器手柄组件4被限制在分闸位，弹性件47脱离轻触开关6；驱动电机1反向转动设定圈数至原点位置。
51.与此同时，终端齿轮34上的阻挡部35与控制器手柄43上的限位凸台46相抵产生干涉，导致终端齿轮34无法继续转动；终端齿轮34上的第一定位凸部343和第二定位凸部344分别与转盘45上的第一凸起451和第二凸起452相抵产生干涉，阻止了齿轮传动机构3的传动，从机械结构上保证控制器手柄组件4处于分闸位，有效防止远程误操作。
52.上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。