專利名稱：自脫離式斷路器的電動(dòng)操縱器的制作方法
相關(guān)文獻(xiàn)的相互參照本申請(qǐng)基于申請(qǐng)日為2000年3月20臨時(shí)專利申請(qǐng)60/190,765和申請(qǐng)日為2000年3月17日的臨時(shí)專利申請(qǐng)60/190,298，這些申請(qǐng)的內(nèi)容作為本申請(qǐng)的參考文獻(xiàn)。本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2000年6月15日的美國(guó)專利申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)No.09/595,278，其內(nèi)容作為本申請(qǐng)的參考文獻(xiàn)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種遠(yuǎn)程操縱斷路器的方法和設(shè)備。
電動(dòng)操縱器(電動(dòng)蓄能機(jī)構(gòu))可對(duì)電氣斷路器進(jìn)行電助動(dòng)操縱。電動(dòng)操縱器通常固定在斷路器殼體的頂部。電動(dòng)操縱器內(nèi)的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)可與從斷路器殼體上延伸出的斷路器操縱桿機(jī)械地相互配合。該聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)可操作地連接在電動(dòng)操縱器內(nèi)的電動(dòng)機(jī)上。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，而該聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)又推動(dòng)操縱桿，以操縱斷路器。操縱桿在“on”(接通)、“off”(斷開)及“reset”(復(fù)位)位置之間運(yùn)動(dòng)，具體位置取決于電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。
當(dāng)操縱桿移動(dòng)到ON位置時(shí)，斷路器內(nèi)的電接觸器相互接觸，使電流流過(guò)斷路器。當(dāng)操縱桿移動(dòng)到OFF位置時(shí)，電接觸器是分離的，電流不再流過(guò)斷路器。當(dāng)操縱桿移動(dòng)到“reset”位置時(shí)，斷路器內(nèi)的操縱機(jī)構(gòu)按照需要，在響應(yīng)由斷路器保護(hù)的電路處于過(guò)電流狀態(tài)而跳閘運(yùn)動(dòng)之后復(fù)位。
電動(dòng)操縱器必須在將斷路器操縱桿移動(dòng)到這些不同位置時(shí)能防止斷路器及本身受到損壞。特別地，所設(shè)計(jì)的電動(dòng)操縱器和斷路器必須保證在操縱桿通過(guò)復(fù)位位置而發(fā)生“超程”時(shí)不會(huì)損壞該斷路器操縱機(jī)構(gòu)。這通常通過(guò)加強(qiáng)電動(dòng)操縱器和斷路器，以使它們能經(jīng)受由超程引起的應(yīng)力，或通過(guò)在操縱桿達(dá)到所述位置后使用限位開關(guān)和螺線管來(lái)脫開電動(dòng)機(jī)而實(shí)現(xiàn)。
盡管上述方式是有效的，但利用限位開關(guān)和螺線管來(lái)使電動(dòng)機(jī)脫離需要使用許多部件，從而會(huì)增加電動(dòng)操縱器的成本和造成潛在的故障。

發(fā)明內(nèi)容
一種斷路器的電動(dòng)操縱器，該電動(dòng)操縱器包括一個(gè)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件，該組件連接在機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)上，它驅(qū)動(dòng)貯能機(jī)構(gòu)從多個(gè)狀態(tài)中的第一狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到多個(gè)狀態(tài)的第二狀態(tài)，每一個(gè)狀態(tài)具有貯存于貯能機(jī)構(gòu)中的規(guī)定量的能量，該貯能機(jī)構(gòu)向機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)提供推動(dòng)力，該機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)連接在一個(gè)滑架組件。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件連接在機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)上，以驅(qū)動(dòng)貯能機(jī)構(gòu)從所述多個(gè)狀態(tài)的第一狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到所述多個(gè)狀態(tài)的第二狀態(tài)，并且當(dāng)貯能機(jī)構(gòu)從所述多個(gè)狀態(tài)的第一狀態(tài)被驅(qū)動(dòng)到所述多個(gè)狀態(tài)的第二狀態(tài)時(shí)，一個(gè)釋放機(jī)構(gòu)使電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件脫離該機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，并使一個(gè)釋能機(jī)構(gòu)連接到機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)上，以釋放貯存在貯能機(jī)構(gòu)中的能量。當(dāng)能量從貯能機(jī)構(gòu)中釋放后該釋放機(jī)構(gòu)使電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件重結(jié)合機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明的貯能機(jī)構(gòu)的三維分解視圖；圖2是圖1的貯能機(jī)構(gòu)的輔助彈簧導(dǎo)向件的視圖；圖3是圖1的貯能機(jī)構(gòu)的主彈簧導(dǎo)向件的視圖；圖4是圖1的裝配好的貯能機(jī)構(gòu)的視圖；圖5是圖1的裝配好的貯能機(jī)構(gòu)的視圖，該圖表示出輔助彈簧導(dǎo)向件相對(duì)主彈簧導(dǎo)向件的運(yùn)動(dòng)及裝配好的貯能機(jī)構(gòu)與一個(gè)側(cè)板銷的接合。
圖6是圖5的裝配好的貯能機(jī)構(gòu)的一部分的更詳細(xì)的視圖，該圖表示出裝配好的貯能機(jī)構(gòu)接合到傳動(dòng)板銷上的情況。
圖7是圖1的貯能機(jī)構(gòu)的三維視圖，該機(jī)構(gòu)包括與圖1的主彈簧同軸的第二彈簧。
圖8是圖1的貯能機(jī)構(gòu)的鎖定部件的視圖；圖9是處于“閉合”位置的本發(fā)明的斷路器電機(jī)操縱器的側(cè)視圖；圖10是圖9的斷路器電動(dòng)操縱器的側(cè)視圖，該操縱器從圖9的閉合位置移動(dòng)到OPEN位置；圖11是圖9的斷路器電動(dòng)操縱器的側(cè)視圖，該操縱器從圖9的閉合位置移動(dòng)到OPEN位置；圖12是圖9的斷路器電動(dòng)操縱器的側(cè)視圖，該操縱器從圖9的閉合位置移動(dòng)到OPEN位置；
圖13是圖9的斷路器電機(jī)操縱器的側(cè)視圖；圖14是圖9的斷路器電機(jī)操縱器的第一三維視圖；圖15是圖9的斷路器電機(jī)操縱器的第二三維視圖；圖16是圖9的斷路器電機(jī)操縱器的第三三維視圖；圖17是圖9的斷路器電機(jī)操縱器的凸輪的視圖；圖18是圖9的斷路器電機(jī)操縱器的傳動(dòng)板的視圖；圖19是圖9的斷路器電機(jī)操縱器的閂鎖板的視圖；圖20是圖9的斷路器電機(jī)操縱器的第一閂鎖連桿的視圖；圖21是圖9的斷路器電機(jī)操縱器的第二閂鎖連桿的視圖；圖22是圖9的斷路器電機(jī)操縱器的第一和第二閂鎖連桿連接時(shí)的視圖；圖23是圖9的斷路器電機(jī)操縱器的三維視圖，該操縱器包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件；圖24是未裝側(cè)板的圖9的斷路器電機(jī)操縱器的三維視圖；圖25是圖9的斷路器電機(jī)操縱器的電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件的棘輪機(jī)構(gòu)的視26是圖9的斷路器電機(jī)操縱器的力和力矩圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，貯能機(jī)構(gòu)都用附圖標(biāo)記300表示。貯能機(jī)構(gòu)300包括一個(gè)主彈簧導(dǎo)向件304(也參見(jiàn)圖3)，它是一個(gè)具有第一封閉槽312和第二封閉槽314的大致平的桿狀裝置。主彈簧導(dǎo)向件304包括位于其一端的一個(gè)半圓插孔320及位于相對(duì)端的開口槽316。主彈簧導(dǎo)向件304包括一對(duì)突塊318，它從包含開口槽316的主彈簧導(dǎo)向件304的端部的一對(duì)叉狀部件338向外延伸距離“h”(圖3)。該對(duì)叉狀部件338大致處在主彈簧導(dǎo)向件304的平面上。
貯能機(jī)構(gòu)300還包括一個(gè)輔助彈簧導(dǎo)向件308。輔助導(dǎo)向件308(也參見(jiàn)圖2)是一個(gè)具有大致相互平行并利用基件336連接的第一框架部件330和第二框架部件332的大致平的結(jié)構(gòu)。梁式部件326從處于輔助彈簧導(dǎo)向件308的平面上的第一框架部件330大致垂直地延伸到靠近第二框架部件332，這樣就在梁式部件326一端和第二框架部件332之間形成間隙340(如圖2所示)。間隙340(參見(jiàn)圖2)使梁式部件326從而使輔助彈簧導(dǎo)向件308在第二封閉槽314處與主彈簧導(dǎo)向件304接合。
梁式部件326、第一框架部件330、第二框架部件332和基件336插在孔334內(nèi)。舌形件328從基件336延伸入孔334，并用于接收彈簧系數(shù)為ka的輔助彈簧306，從而使輔助彈簧306保持在孔334內(nèi)。保持在孔334內(nèi)的輔助彈簧306與輔助彈簧導(dǎo)向件308的組件以下述方式連接在主彈簧導(dǎo)向件304上梁式部件326與第二封閉槽314接合并可沿第二封閉槽的長(zhǎng)度運(yùn)動(dòng)。因而，通過(guò)向輔助彈簧導(dǎo)向件308的基件336施加一個(gè)力，可使輔助彈簧導(dǎo)向件308相對(duì)主彈簧導(dǎo)向件304運(yùn)動(dòng)。這樣，利用叉形部件338使輔助彈簧306保持在開口槽316內(nèi)，同時(shí)利用第一框架部件330和第二框架部件332使該輔助彈簧306保持在孔334內(nèi)。
貯能機(jī)構(gòu)300還包括一個(gè)彈簧系數(shù)為km的主彈簧302。沿輔助彈簧導(dǎo)向件308延伸并與輔助彈簧306接合的主彈簧導(dǎo)向件304位于主彈簧302的內(nèi)部，從而使主彈簧302的一端緊靠著突塊318。鎖定銷310(圖7)穿過(guò)第一封閉槽312，使主彈簧302的相對(duì)端緊靠著鎖定銷310，以便將主彈簧302卡在并鎖定在鎖定銷310和突塊318之間。如圖4所示，裝配好的主彈簧302、主彈簧導(dǎo)向件304、輔助彈簧306、輔助彈簧導(dǎo)向件308和鎖定銷310等結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)共同作用的機(jī)械裝置。為了更清楚地描述圖1和4中的貯能機(jī)構(gòu)，分別參照表示出輔助彈簧導(dǎo)向件308和主彈簧導(dǎo)向件304的圖2和3。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5和6。圖5表示出裝配好的貯能機(jī)構(gòu)300。固定到側(cè)板(圖中未示出)上的側(cè)板銷418保持在插孔320內(nèi)，從而可使貯能機(jī)構(gòu)300繞彈簧裝配軸線322旋轉(zhuǎn)。在圖6中，固定到傳動(dòng)板(圖中未示出)的傳動(dòng)板銷406緊靠著輔助彈簧導(dǎo)向件308并保持在包含有開口槽316的主彈簧導(dǎo)向件304端部的叉形部件338之間。傳動(dòng)板銷406這樣保持在開口槽316內(nèi)它可相對(duì)于突塊318具有初始位移“D”。因此，如圖5和6所示，裝配好的貯能機(jī)構(gòu)300限定在側(cè)板銷418(圖5)、傳動(dòng)板銷406(圖6)、插孔320和開口槽316之間。由于作用在輔助彈簧導(dǎo)向件308上、傳動(dòng)板銷406上、主彈簧導(dǎo)向件304上和側(cè)板銷418上的的輔助彈簧306力，使貯能機(jī)構(gòu)300牢固地保持在它們之間。
如圖5所示，通過(guò)應(yīng)用圖6所示的沿直線342的作用力，使輔助彈簧導(dǎo)向件308不受主彈簧302制約而運(yùn)動(dòng)，并相對(duì)于主彈簧導(dǎo)向件304移動(dòng)距離“L”。當(dāng)輔助彈簧導(dǎo)向件308橫向移動(dòng)距離“L”時(shí)，側(cè)板銷418避開了插孔320，并且貯能機(jī)構(gòu)300可與側(cè)板銷418和傳動(dòng)板銷406脫離。
從圖5、6中可清楚地理解到，輔助彈簧306的彈簧系數(shù)ka足以使裝配好的貯能機(jī)構(gòu)300牢固地保持側(cè)板銷418和傳動(dòng)板銷406之間，但只需要使用最小的力來(lái)壓縮輔助彈簧306并使輔助彈簧導(dǎo)向件308移動(dòng)距離“L”。這樣很容易用手將貯能機(jī)構(gòu)300從側(cè)板銷418和傳動(dòng)板銷406之間取下。
參照?qǐng)D7，圖中示出了彈簧系數(shù)為kc并與主彈簧同軸對(duì)齊的同軸彈簧324。同軸彈簧324可以按與圖4中主彈簧302相同的方式接合在突塊318與鎖定銷310(圖中未示出)之間的主彈簧導(dǎo)向件304上，從而提供了總彈簧系數(shù)為kt＝km+kc的貯能機(jī)構(gòu)300。突塊318延伸距離“h”，該距離足以調(diào)節(jié)主彈簧302和同軸彈簧324。
因此，該貯能機(jī)構(gòu)300是一個(gè)在現(xiàn)場(chǎng)或在工廠很容易去除或用一個(gè)新的或備用的主彈簧302替換的模塊化裝置。這樣，不需要專門的或輔助工具就能改變貯存在貯能機(jī)構(gòu)300內(nèi)的能量大小。
參照?qǐng)D9-16，圖中所示的模制外殼斷路器(MCCB)都用100表示。模制外殼斷路器100包括一個(gè)從該斷路器上延伸斷路器操縱桿102，它連接在一組斷路器接觸器(圖中未示出)上。圖9-16中所示的本發(fā)明的斷路器電機(jī)操縱器的組件都用200表示。電機(jī)操縱器200一般包括一個(gè)保持器，如連接在斷路器操縱桿102上的滑架202、一個(gè)如上所述的貯能機(jī)構(gòu)300及一個(gè)機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)400。機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)400與貯能機(jī)構(gòu)300、滑架202和電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件500相連(圖20和21)。為了采用多種組合，滑架202、貯能機(jī)構(gòu)300和機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)400作為一個(gè)協(xié)同機(jī)械裝置響應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件500和斷路器操縱桿102的動(dòng)作而動(dòng)作。特別地，電機(jī)操縱器200可操作地與連接在斷路器操縱桿102上的一組斷路器接觸器脫離或再接合。眾所周知，這組斷路器接觸器的脫離(即斷開)會(huì)切斷通過(guò)模制外殼斷路器100的電流。斷路器接觸器的再接合(即閉合)使電流流過(guò)模制外殼斷路器100。
在圖9及圖14、15和16中更具體地顯示出的機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)400包括一對(duì)利用一組支柱602，604而使之相互大致平行的側(cè)板416，該對(duì)側(cè)板連接在外殼斷路器100上。一對(duì)傳動(dòng)板402(圖19)設(shè)置在內(nèi)部并大體上與一對(duì)側(cè)板416平行。傳動(dòng)板402相互連接并繞傳動(dòng)板軸408旋轉(zhuǎn)。傳動(dòng)板軸408與一對(duì)側(cè)板416相連。該對(duì)傳動(dòng)板402包括一個(gè)連接其間并與貯能機(jī)構(gòu)300在主彈簧導(dǎo)向件304的開口槽316處接合的傳動(dòng)板銷406。
連桿414與一對(duì)傳動(dòng)板402相連并可旋轉(zhuǎn)地連接在處于軸210上的滑架202上?？稍谕馆嗇S422上旋轉(zhuǎn)的凸輪420(如圖17所示)包括第一凸輪表面424和第二凸輪表面426(圖18)。凸輪420通常是鸚鵡螺形，其中第二凸輪表面426是凹弧形表面，第一凸輪表面424是凸弧形表面。凸輪軸422穿過(guò)各對(duì)傳動(dòng)板402上的槽404，并由一對(duì)側(cè)板416支承。凸輪422還與電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件500相連(圖24和25)，凸輪420由凸輪軸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
一對(duì)第一鎖桿442(圖21)連接在一對(duì)第二鎖桿450(圖22)上，它們可繞桿412轉(zhuǎn)動(dòng)(圖19)。第二鎖桿450也可繞凸輪軸422轉(zhuǎn)動(dòng)。第一鎖桿442和第二鎖桿450在傳動(dòng)板402里面并與傳動(dòng)板402平行。輥444連接在使第一鎖桿442與傳動(dòng)板402相連的輥軸410上。輥444可繞輥軸410旋轉(zhuǎn)。輥軸410與傳動(dòng)板402相連，并且輥444靠近凸輪420的第二凸輪表面426并與該表面426緊密接觸。支柱456連接一對(duì)第二鎖桿450。釋能機(jī)構(gòu)，如鎖板430(圖16)可繞傳動(dòng)板軸408旋轉(zhuǎn)，并與可繞連桿軸412旋轉(zhuǎn)的輥銷446緊密接觸。輥銷446沿鎖板430的第一凹表面434和第二凹表面436(見(jiàn)圖20))運(yùn)動(dòng)。鎖板430的第一凹表面434和第二凹表面436是弧形的沿鎖板430的周邊凹下的部分，當(dāng)鎖板430繞傳動(dòng)板軸408旋轉(zhuǎn)時(shí)，用于接收輥銷446并使輥銷446座落在其內(nèi)。鎖板430包括一個(gè)釋放桿458，可將力施加到該釋放桿上，以驅(qū)動(dòng)鎖板430繞傳動(dòng)板軸408旋轉(zhuǎn)。在圖8中，鎖板430還與支柱604接觸。
利用軸210的連桿414將滑架202連接在傳動(dòng)板402上并可繞軸210旋轉(zhuǎn)。滑架202包括一組止動(dòng)彈簧204、第一保持桿206和第二保持桿208。位于滑架202內(nèi)的止動(dòng)彈簧204的作用是頂住第一保持桿206，它使斷路器操縱桿102牢固地保持在第一保持桿206和第二保持桿208之間。利用連接在各側(cè)板416內(nèi)的槽214上的第一保持桿206可使滑架202相對(duì)于側(cè)板416橫向運(yùn)動(dòng)?；?02沿槽214來(lái)回運(yùn)動(dòng)，從而使斷路器操縱桿102在圖8的位置和圖12的位置之間來(lái)回作肘桿式運(yùn)動(dòng)。
參照?qǐng)D9，模制外殼斷路器100處于閉合位置(即電接觸器閉合)，并且主彈簧302內(nèi)沒(méi)有存儲(chǔ)能量。電機(jī)操縱器200操縱斷路器操縱桿102，使其在圖9的閉合位置和圖12的斷開位置(即電接觸器斷開)運(yùn)動(dòng)。此外，當(dāng)模制外殼斷路器100由于例如相關(guān)電氣系統(tǒng)處在過(guò)電流狀態(tài)而跳閘時(shí)，電機(jī)操縱器200動(dòng)作，以通過(guò)推動(dòng)操縱桿至圖13的斷開位置來(lái)重置斷路器100內(nèi)的操作機(jī)構(gòu)(圖中未示出)。
為了將操縱桿從圖9的閉合位置運(yùn)動(dòng)到圖13的斷開位置，電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件500驅(qū)動(dòng)凸輪420以從凸輪軸422的方向看去的順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)400順次地并連續(xù)地通過(guò)圖10，11和12所示的相對(duì)位置。參照?qǐng)D10，凸輪420繞凸輪軸422順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。由于在傳動(dòng)板402中有槽404，所以能使傳動(dòng)板402運(yùn)動(dòng)。在輥軸410上的輥?zhàn)?44沿凸輪420的第一凸輪表面424運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)板402的逆時(shí)針?lè)较虻男D(zhuǎn)帶動(dòng)傳動(dòng)板銷406沿開口槽316運(yùn)動(dòng)，從而壓縮主彈簧302并使能量?jī)?chǔ)存在該彈簧中。貯能機(jī)構(gòu)300繞彈簧組件軸322和側(cè)板銷418順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。緊靠支柱604的鎖板430相對(duì)于側(cè)板416保持固定。
參照?qǐng)D11，傳動(dòng)板402進(jìn)一步沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)使傳動(dòng)板406進(jìn)一步壓縮主彈簧302。凸輪420繼續(xù)沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。輥銷446從鎖板430的第二凹表面436(圖20)部分地運(yùn)動(dòng)到第一凹表面434(圖20)，而鎖板430沿順時(shí)針朝離開支柱604的方向旋轉(zhuǎn)。傳動(dòng)板銷406進(jìn)一步沿開口槽316壓縮主彈簧302。
參照?qǐng)D12和13，鎖板430沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，直到輥銷446完全靠在第一凹表面434(圖20)內(nèi)時(shí)為止。當(dāng)凸輪420繼續(xù)以順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輥444與第一凸輪表面424(圖18)緊密接觸。凸輪420完成它的順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)后，輥444從凸輪420上脫離。輥銷446與鎖板430的第一凹表面434(圖20)保持接觸。
因此，機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)400停止在圖13所示的相對(duì)位置上。在從圖9的位置到圖13位置的過(guò)程中，由于傳動(dòng)板402繞傳動(dòng)板軸408逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使主彈簧302被傳動(dòng)板銷406壓縮了一段距離“x”。因而，主彈簧302的壓縮使能量按照公式E＝1/2 kmx2儲(chǔ)存其內(nèi)，其中x是主彈簧302的位移。利用第一鎖桿442、第二鎖桿450和鎖板430使電機(jī)操縱器200、貯能機(jī)構(gòu)300和機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)400保持在圖13的穩(wěn)定位置上。第一鎖桿442、第二鎖桿450之間的相對(duì)定位及相對(duì)鎖板430和凸輪420的定位可防止被壓縮的主彈簧302膨脹，從而可防止儲(chǔ)存在該彈簧內(nèi)的能量釋放。如圖26所示，這種作用是靠下面的因素完成的雖然有一個(gè)由壓縮的主彈簧302引起的沿直線462(如圖26所示)的作用力，并且該作用力趨向于使傳動(dòng)板402和第一鎖桿442繞驅(qū)動(dòng)板軸408順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，但凸輪軸422是相對(duì)于側(cè)板416固定的，這又固定在模制外殼斷路器100。因此，在圖13的相對(duì)位置上，第一鎖桿442和第二鎖桿450形成剛性聯(lián)動(dòng)。
第一鎖桿442和第二鎖桿450具有繞桿軸412旋轉(zhuǎn)和折疊的聯(lián)動(dòng)的趨勢(shì)。但是，該趨勢(shì)可利用沿直線470(圖26)的作用力來(lái)防止，而該作用力是與沿直線468(圖23)的作用力相逆的。在凸輪軸上的沿直線472的反作用力抵消沿直線462(圖26)的彈簧作用力的力矩。因此，在圖13的相對(duì)位置下，這些作用在電機(jī)操縱器200上的力和力矩是平衡的，并且不會(huì)使機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)400旋轉(zhuǎn)。
參照?qǐng)D13，圖中示出處于斷開位置的模制外殼斷路器100。為了從圖13的相對(duì)位置返回到圖9的相對(duì)位置(即電接觸器閉合)，向鎖板桿458上的鎖板430施加一個(gè)于460處表示的力。施加該力是為了使鎖板430沿逆時(shí)針?lè)较蚶@傳動(dòng)板軸408旋轉(zhuǎn)并使輥銷446從第一凹表面434運(yùn)動(dòng)到第二凹表面436，分別參見(jiàn)圖9和20。該動(dòng)作釋放了儲(chǔ)存在主彈簧302內(nèi)的能量，并且作用在傳動(dòng)板銷406上的力使傳動(dòng)板402沿順時(shí)針?lè)较蚶@傳動(dòng)板軸408旋轉(zhuǎn)。傳動(dòng)板402的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)在第二保持桿208處向斷路器操縱桿102施加了一個(gè)力，將該斷路器操縱桿102向左推，這時(shí)主彈簧302、鎖板430和機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)400停止在圖9的位置上。
參照?qǐng)D23，圖中示出了與電機(jī)操縱器200、貯能機(jī)構(gòu)300和機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)400接合的電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件500。電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件500包括一個(gè)與齒輪系504(圖20)嚙合的電機(jī)502(圖24)。齒輪系504(圖24)包括多個(gè)齒輪506，508，510，512，514。齒輪系504的一個(gè)齒輪514可繞軸526旋轉(zhuǎn)并連接在軸526上的圓盤516上。圓盤516可繞軸526旋轉(zhuǎn)。但是，軸526偏離圓盤516的中心。因此，當(dāng)圓盤516由于電機(jī)和齒輪系504的作用而旋轉(zhuǎn)時(shí)，圓盤516起凸輪的作用，使圓盤516偏心地繞軸526旋轉(zhuǎn)。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件500還包括連接在凸輪軸422上的一個(gè)單向離合器軸承522和一個(gè)連接在棘輪柄518上的蓄能板520。輥530連接在棘輪柄518的一端并靠在圓盤516上(圖25)。因此，當(dāng)圓盤516繞軸526旋轉(zhuǎn)時(shí)，棘輪柄518如圖25中的528那樣來(lái)回做肘桿式運(yùn)動(dòng)。這種來(lái)回運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作使單向離合器軸承522繞凸輪軸422以規(guī)定的角位移由棘輪推動(dòng)運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)又使凸輪420(圖17)由棘輪推動(dòng)運(yùn)動(dòng)相同的角位移。
參照?qǐng)D23，電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件500還包括一個(gè)連接在單向離合器軸承422上的手動(dòng)操縱桿524(圖24)，這樣，可通過(guò)手動(dòng)不斷重復(fù)地下推手動(dòng)操縱桿524(圖23)，使單向離合器軸422，從而使凸輪420(圖17)作棘輪式運(yùn)動(dòng)。
一個(gè)典型實(shí)施例的方法和系統(tǒng)將能量存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)彈簧302內(nèi)，在安裝在一根公共軸422上的至少一個(gè)再蓄能凸輪420的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，該彈簧被至少一個(gè)傳動(dòng)板402驅(qū)動(dòng)而使其壓縮。傳動(dòng)板鉸接在貯能機(jī)構(gòu)的兩個(gè)側(cè)板416之間，并至少有一個(gè)安裝在傳動(dòng)板上的輥?zhàn)与S動(dòng)器444，在蓄能周期過(guò)程中，傳動(dòng)板與再蓄能凸輪相互配合運(yùn)動(dòng)。斷路器操縱桿由貯能系統(tǒng)通過(guò)連接在傳動(dòng)板上的線性滑架202致動(dòng)。傳動(dòng)板也連接在至少一個(gè)儲(chǔ)存了能量的壓縮彈簧302上。貯能機(jī)構(gòu)安裝在斷路器的前部并用螺釘固定在蓋上。
再蓄能凸輪420被驅(qū)動(dòng)而繞其軸旋轉(zhuǎn)是通過(guò)下述方式進(jìn)行的通過(guò)連接在軸一端上的電機(jī)502及一個(gè)減速齒輪系504和一個(gè)單向離合器軸承組件522以自動(dòng)模式驅(qū)動(dòng)，以及通過(guò)連接在相同的蓄能板520上的手動(dòng)操縱桿524以手動(dòng)模式驅(qū)動(dòng)。
在蓄能周期結(jié)束時(shí)，再蓄能凸輪420完全從傳動(dòng)板402上脫離，并利用鎖板430和鎖桿將傳動(dòng)板402鎖定在蓄能后的狀態(tài)。利用一個(gè)通過(guò)螺線管的激勵(lì)的自動(dòng)模式的閉合螺線管跳閘線圈的動(dòng)作；以及利用一個(gè)鎖板上的手動(dòng)模式的ON按鈕，通過(guò)按該按鈕使鎖板繞其自由設(shè)定的軸旋轉(zhuǎn)，從而使傳動(dòng)板繞樞軸旋轉(zhuǎn)到它的初始位置等方式來(lái)使能量釋放。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是由于再蓄能凸輪和傳動(dòng)板的完全脫離，所以當(dāng)傳動(dòng)板通過(guò)對(duì)鎖板解鎖而釋放時(shí)，沒(méi)有蓄能系統(tǒng)形成的阻力。這樣就確保在閉合斷路器時(shí)所需的存儲(chǔ)能量浪費(fèi)最小，對(duì)再蓄能凸輪和輥?zhàn)与S動(dòng)器的磨損也較小。斷路器的閉合時(shí)間也大大減少。因此，需閉合斷路器來(lái)保持存儲(chǔ)的能量的傳動(dòng)板與再蓄能凸輪和用于蓄能的軸脫離，從而使用最小的信號(hào)功能就使斷路器迅速閉合，而且可靠性較高。該系統(tǒng)最大程度地減小了閉合斷路器機(jī)構(gòu)時(shí)所需的存儲(chǔ)能量，并減少了閉合的時(shí)間，從而使機(jī)構(gòu)的規(guī)模和成本最優(yōu)化。
在蓄能周期結(jié)束時(shí)，安裝在公共軸上的控制凸輪推動(dòng)傳動(dòng)桿繞其軸旋轉(zhuǎn)，而該傳動(dòng)桿又推動(dòng)蓄能板離開偏心的蓄能齒輪，從而使電機(jī)與運(yùn)動(dòng)桿斷開，并使電機(jī)自由旋轉(zhuǎn)。在主彈簧釋放過(guò)程中，控制凸輪通過(guò)一個(gè)偏心彈簧使傳動(dòng)桿返回到其正常位置，因而使蓄能板再次連接到偏心蓄能齒輪上，以使運(yùn)動(dòng)桿完成一個(gè)新的蓄能周期。
在電機(jī)操縱器中，通過(guò)直接凸輪動(dòng)作來(lái)使電機(jī)功率與蓄能機(jī)構(gòu)脫離，從而消除了蓄能機(jī)構(gòu)上的過(guò)應(yīng)力并使電機(jī)避免了過(guò)負(fù)荷。凸輪組件是利用幾個(gè)機(jī)械部件實(shí)現(xiàn)上述功能的，從而降低了電機(jī)操縱器的成本并延長(zhǎng)了它的使用壽命。
雖然上文根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員可理解到，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可進(jìn)行各種變換，并且呵用等同物來(lái)替換上述部件。此外，在不背離本發(fā)明的基本保護(hù)范圍的情況下，可按照本發(fā)明的教導(dǎo)，為適應(yīng)特定場(chǎng)合或材料，可做許多改型。因此，本發(fā)明不限于上述作為實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的特定實(shí)施例，而是包括落入所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于操縱斷路機(jī)構(gòu)的操縱桿的機(jī)械系統(tǒng)，它包括機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，它與貯能機(jī)構(gòu)相連，所述貯能機(jī)構(gòu)采用多種狀態(tài)，各狀態(tài)都有規(guī)定的儲(chǔ)存在所述貯能機(jī)構(gòu)中的能量值，所述貯能機(jī)構(gòu)向所述機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)提供一個(gè)推力，所述機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)連接在一個(gè)滑架組件上；電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件，它連接在所述機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)上，用于驅(qū)動(dòng)所述貯能機(jī)構(gòu)，使其從所述多個(gè)狀態(tài)中的第一狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到所述多個(gè)狀態(tài)中的第二狀態(tài)；釋放機(jī)構(gòu)，用于在所述貯能機(jī)構(gòu)從所述多個(gè)狀態(tài)中的第一狀態(tài)被驅(qū)動(dòng)到第二狀態(tài)時(shí)，使所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件與所述機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)脫開；以及釋能機(jī)構(gòu)，它連接在所述機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)上，用于釋放儲(chǔ)存在所述貯能機(jī)構(gòu)中的能量。
2.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件還包括電機(jī)；齒輪系，該齒輪系與所述電機(jī)嚙合；以及棘輪系統(tǒng)，它連接在所述齒輪系上并與凸輪軸上的凸輪相連，用于可旋轉(zhuǎn)地使所述凸輪軸上的凸輪響應(yīng)所述電機(jī)的動(dòng)作進(jìn)行棘輪傳動(dòng)。
3.按照權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中所述棘輪系統(tǒng)還包括中心旋轉(zhuǎn)的圓盤，連接在所述齒輪系上；單向離合器軸承，可旋轉(zhuǎn)地連接在所述凸輪軸上；桿，連接在所述圓盤上并與所述單向離合器軸承相連，所述齒輪系響應(yīng)所述電機(jī)的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述齒輪系帶動(dòng)所述凸輪軸旋轉(zhuǎn)規(guī)定的角位移，以響應(yīng)所述齒輪系的運(yùn)動(dòng)。
4.按照權(quán)利要求2的系統(tǒng)，還包括手動(dòng)棘輪桿，連接在所述單向離合器軸承上，用于通過(guò)手動(dòng)使所述凸輪軸以棘輪方式運(yùn)動(dòng)到所述規(guī)定的角位移。
5.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述貯能機(jī)構(gòu)是能被壓縮的彈簧。
6.一種操縱斷路器的操縱桿的方法，包括驅(qū)動(dòng)再蓄能凸輪，所述再蓄能凸輪連接在旋轉(zhuǎn)安裝的傳動(dòng)板上，當(dāng)所述傳動(dòng)板由所述再蓄能凸輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述傳動(dòng)板壓縮彈簧；當(dāng)所述彈簧被壓縮到預(yù)定值時(shí)，使所述再蓄能凸輪與所述傳動(dòng)板脫離；將所述傳動(dòng)板鎖定在與所述被壓縮的彈簧對(duì)應(yīng)的某一位置上；驅(qū)動(dòng)釋放機(jī)構(gòu)，所述釋放機(jī)構(gòu)將所述壓縮彈簧釋放預(yù)定值，以操縱所述操縱桿。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其中所述再蓄能凸輪由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
8.按照權(quán)利要求7的方法，還包括在被壓縮的所述彈簧釋放后，重新連接再蓄能凸輪。
9.按照權(quán)利要求8的方法，其中利用連接到所述電機(jī)上的減速齒輪系和單向離合器軸承組件驅(qū)動(dòng)所述再蓄能凸輪繞它的軸旋轉(zhuǎn)。
10.按照權(quán)利要求6的方法，其中利用與所述再蓄能凸輪相連的操縱桿手動(dòng)地驅(qū)動(dòng)所述所述再蓄能凸輪。
11.按照權(quán)利要求7的方法，還包括當(dāng)所述彈簧被壓縮時(shí)，使所述電機(jī)與所述再蓄能凸輪脫離。
12.一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于操縱一個(gè)斷路機(jī)構(gòu)的操縱桿，包括再蓄能凸輪，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)；傳動(dòng)板，可旋轉(zhuǎn)地安裝到所述系統(tǒng)上，當(dāng)利用所述再蓄能凸輪被所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，所述再蓄能凸輪帶動(dòng)所述傳動(dòng)板旋轉(zhuǎn)；貯能機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述傳動(dòng)板由所述再蓄能凸輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，該貯能機(jī)構(gòu)被所述傳動(dòng)板壓縮；以及線性滑架，它連接在所述傳動(dòng)板上，當(dāng)所述貯能機(jī)構(gòu)從其被壓縮狀態(tài)釋放時(shí)，所述線性滑架操縱所述斷路機(jī)構(gòu)的所述操縱桿。
13.按照權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述貯能機(jī)構(gòu)被壓縮時(shí)，所述再蓄能凸輪與所述傳動(dòng)板脫離。
14.按照權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述傳動(dòng)板鎖定在與所述貯能機(jī)構(gòu)的蓄能狀態(tài)對(duì)應(yīng)的位置，所述傳動(dòng)板由鎖板和鎖桿鎖定。
15.按照權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述電機(jī)包括凸輪組件，以便使電機(jī)與再蓄能凸輪斷開和再連接。
16.按照權(quán)利要求12的系統(tǒng)，還包括開關(guān)，用于在所述電機(jī)與所述再蓄能凸輪機(jī)械式斷開時(shí)，切斷通向所述電機(jī)的電流。
17.按照權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中所述凸輪組件包括控制凸輪；傳動(dòng)桿；以及蓄能桿。
18.按照權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述系統(tǒng)完成一個(gè)蓄能周期后，控制凸輪使所述傳動(dòng)桿繞它的軸旋轉(zhuǎn)，而該傳動(dòng)桿又推動(dòng)蓄能板離開由所述電機(jī)操縱的齒輪。
19.按照權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中所述蓄能周期是所述貯能機(jī)構(gòu)的壓縮過(guò)程。
20.按照權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中所述傳動(dòng)桿由彈簧偏壓，以在所述貯能機(jī)構(gòu)的壓縮被釋放時(shí)，推動(dòng)所述蓄能板與由所述電機(jī)操縱的所述齒輪相連。
21.一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于操縱斷路機(jī)構(gòu)的一個(gè)操縱桿，包括再蓄能凸輪，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)；傳動(dòng)板，可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述系統(tǒng)上，當(dāng)所述再蓄能凸輪被所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，所述再蓄能凸輪帶動(dòng)所述傳動(dòng)板旋轉(zhuǎn)；彈簧，當(dāng)所述傳動(dòng)板被所述再蓄能凸輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)到鎖定位置中時(shí)，該彈簧被所述傳動(dòng)板壓縮；線性滑架，它連接在所述傳動(dòng)板上，所述線性滑架可運(yùn)動(dòng)地安裝在所述系統(tǒng)上，并操縱所述斷路機(jī)構(gòu)的所述操縱桿；在所述傳動(dòng)板處于所述鎖定位置時(shí)用于使所述再蓄能凸輪脫離的裝置；以及用于將所述傳動(dòng)板從所述鎖定位置釋放的裝置。
22.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述傳動(dòng)板從所述鎖定位置釋放時(shí)，所述斷路機(jī)構(gòu)的所述操縱桿受到操縱。
23.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，還包括用于在所述傳動(dòng)板從所述鎖定位置釋放并且所述彈簧解壓縮后再與所述再蓄能凸輪接合的裝置。
24.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中用于將所述傳動(dòng)板從所述鎖定位置釋放的所述裝置由螺線管遠(yuǎn)程啟動(dòng)。
25.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中用于將所述傳動(dòng)板從所述鎖定位置釋放的所述裝置用開關(guān)手動(dòng)啟動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于斷路器的電機(jī)操縱器。該電機(jī)操縱器包括一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件,它連接在一個(gè)機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)上,用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)貯能機(jī)構(gòu),使其從多個(gè)狀態(tài)中的第一狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到多個(gè)狀態(tài)中的第二狀態(tài);電機(jī)操縱器還包括一個(gè)釋放機(jī)構(gòu),用于在貯能機(jī)構(gòu)從多個(gè)狀態(tài)中的第一狀態(tài)被驅(qū)動(dòng)到多個(gè)狀態(tài)中的第二狀態(tài)時(shí),使電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件與機(jī)械式聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)脫開。機(jī)械式聯(lián)運(yùn)系統(tǒng)包括一個(gè)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)的再蓄能凸輪。再蓄能凸輪帶動(dòng)一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地安裝在該系統(tǒng)上的傳動(dòng)板旋轉(zhuǎn)。線性滑架連接在傳動(dòng)板上并且操縱斷路器的操縱桿。當(dāng)貯能機(jī)構(gòu)被壓縮到貯能狀態(tài),并且傳動(dòng)板鎖定在與貯能狀態(tài)對(duì)應(yīng)的位置時(shí),再蓄能凸輪與傳動(dòng)板脫離。利用釋能機(jī)構(gòu)使傳動(dòng)板從鎖定位置釋放并將貯能機(jī)構(gòu)所儲(chǔ)存的能量釋放,以操縱斷路器的操縱桿。當(dāng)貯能機(jī)構(gòu)的能量釋放后,使再蓄能凸輪重新連接。
文檔編號(hào)H01H3/30GK1365507SQ01800684
公開日2002年8月21日 申請(qǐng)日期2001年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月20日
發(fā)明者J·M·納拉亞南, M·J·拉尼, R·P·阿南德, B·N·薩胡, D·瓦馬, M·R·瓦努庫(kù)里 申請(qǐng)人:通用電氣公司