专利名称：开关的操作装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在变电站、发电厂等中使用的开关的操作装置，特别涉及 一种弹簧操作方式的开关的操作装置，该操作装置在储能弹簧中存储来自驱动 机构的驱动力，并利用所存储的储能弹簧的释放力，以高速使开关的触点进行 开关动作。
背景技术：
关于利用这样的储能弹簧的释放力并以高速使开关的触点进行开关动作 的操作装置，以前提出过很多方案。例如提出一种方案，是将弹簧设置为盘簧，
且通过在同一弹簧轴上连接2个以上的该盘簧，力图在不发生危害的情况下增 大输出(例如，参照专利文献l)。
另外，在具有能够手动操作的手动操作轴的开关中，提出一种方案，是当 只对开路侧与闭合侧中的一方的动作要求高速性时，使旋转主轴旋转，并使开 关触点的开路动作及闭合动作的某一方进行，同时进行使储能弹簧存储能量的 动作(例如，参照专利文献2)。
再有，关于断路器，以减小用于闭合与断开的所需要的操作力为目的，而 提出以下的结构。即，对于固定在杠杆轴上的连杆的前端，用销子将连杆连接 起来，并在连杆的前端通过销子安装辊子。而且，在安装断路器的凸缘的低压 室一侧的操作机构部上，设置与绝缘操作支杆的轴心线平行地引导辊子的槽， 在杠杆轴上通过杠杆、连杆、杠杆来连接凸轮轴，在该凸轮轴的杠杆前端通过 销子来连接引导筒的头部。然后，提出一种向引导筒中插入成为肘节弹簧的压 縮螺旋弹簧的结构(例如，参照专利文献3)。专利文献1特开2002—150898号公报专利文献2特开2001—250458号公报专利文献3特开平9一161621号公报
但是，在上述以前的操作装置中，分别具有以下的问题。例如专利文献l的操作装置中存在着下面的问题在减速机构中使用蜗轮，旋转轴相互垂直， 不仅传递效率差，而且结构变得复杂。另外，专利文献2的操作装置中存在着 下面的问题在开关主体侧上设置单向离合器，该结构不适合要求在开路侧与 闭合侧的双方都高速动作的情况，同时该结构变得复杂。再有，专利文献3的 操作装置，用于减小所用操作力的连杆结构通过辊子与开关主体直接连接，不 仅结构变得复杂，而且如果开关主体的结构发生变化，则每次都必须根据这些 来重新评价用于减小该所用操作力的连杆结构，这不适于标准化。
另一方面，在利用这样的所存储的储能弹簧的释放力使触点进行开关动作 的弹簧操作方式的开关中，理想的是当将需要的最大负荷的动触头闭合时产生 最大的转矩，并希望以简单的结构来实现它。
本发明是鉴于上述问题而设计的，目的在于得到一种开关的操作装置，该 操作装置不仅能够简化结构，而且在闭合动作的后半段时间内能够得到较大的 动作力。
发明内容
为了解决上述问题，到达目的，本发明的开关的操作装置，其特征在于 在利用所存储的弹簧的释放力并以高速使开关的触点进行开关动作的开关的 操作装置中，具有储能弹簧；产生驱动力的驱动机构；以及将驱动力存储在 储能弹簧中、同时通过输出轴将该储能弹簧的释放力传递到开关主体的输出传 递机构，输出传递机构包括以输出轴为中心旋转、且将释放力传递到该输出 轴的传递杠杆；利用第二连接销子将一端与传递杠杆的前端连接起来的连杆； 以及由设置在与输出轴不同的其它位置上的主轴支承的、利用第一连接销子与 连杆的另一端连接并利用储能弹簧的释放力而旋转的释放杠杆，随着开关主体 的从开路状态到闭合状态的动作，开关主体为开路状态时相互弯折地放置的传 递杠杆、连杆及释放杠杆相应延伸，从而使得主轴、第一连接销子及第二连接 销子的排列接近直线。
另外，本发明的开关的操作装置，其特征在于，在利用所存储的弹簧的释 放力并以高速使开关的触点进行开关动作的开关的操作装置中，具有储能弹 簧；产生驱动力的驱动机构；以及将驱动力存储在储能弹簧中、同时通过输出 轴将该储能弹簧的释放力传递到开关主体的输出传递机构，驱动机构包括将 手动操作力转换为驱动力的手动把手；安装该手动把手的驱动操作轴；以及使手动把手只在一个方向上旋转的单向离合器，在驱动操作轴的两端部上设置能 够安装拆卸的手动把手的安装部，从而能够给予反方向的旋转力。
如果采用本发明，则因为对于输出传递不使用蜗轮等，旋转轴不会相互垂 直，所以不仅力图简化机构，而且也提高了安装作业性能，同时当在需要最大 负载的闭合动作后半段时间内闭合动触头时，能够产生最大的转矩。
另外，如果采用本发明，则驱动机构包括将手动操作力转换成驱动力的 手动把手；安装该手动把手的驱动操作轴；以及使手动把手只在一个方向上旋 转的单向离合器。而且，因为在驱动操作轴的两端部上设置能够安装拆卸的手 动把手的安装部，以能够给予反方向的旋转力，所以即使只对例如变电站或者 发电厂等的多台开关附加l台驱动机构，也能够实现功能，并且从变电站、发 电厂整体来看时，能够力图减少使用零部件的数量。
图l是表示与本发明相关的实施形态l的开关的开路状态的示意图。
图2是表示操作装置的减速机构的沿着图1的A-A线的箭头方向剖面图。
图3是表示操作装置的储能弹簧在储能途中的状态的示意图。
图4是表示开关从开路状态变为闭合状态的情况的示意图。
图5是表示开关在完全闭合位置上的状态的示意图。
标号说明
10手动驱动部(第一驱动机构)
11手动把手
12驱动操作轴
12a第一安装部
12b第二安装部
13单向离合器
14旋转止挡
20电动驱动部(第二驱动机构) 21电动机 22驱动电路 23制动电路
30减速齿轮组(减速机构)31第一齿轮 32第二齿轮
33第三齿轮
34第四齿轮(输出侧齿轮)
34a缺口
35主轴
36轴承
37推力轴承
40输出传递机构
41弹簧杠杆
42释放杠杆
43连杆
44传递杠杆
45输出轴
46第一连接销子
47第二连接销子
50储能机构
51连接销子
52弹簧支杆
53储能弹簧
54旋转轴
70操作装置
80开关主体
81输出杠杆
82输出连杆
83动触头
84静触头
61第一角度
02第二角度
具体实施方式
下面，根据附图详细地说明与本发明相关的开关的操作装置的实施形态。 另外，本发明也不仅限于该实施形态。 实施形态l
图l是表示与本发明相关的实施形态l的开关的开路状态的示意图。图2是 表示操作装置的减速机构的沿着图1的A-A线的箭头方向剖面图。图3是表示操
作装置的储能弹簧在储能途中的状态的示意图。图4是表示开关从开路状态变 为闭合状态的情况的示意图。图5是表示开关在完全闭合位置上的状态的示意 图。另外，在图1及图3至图5中，使轴与轴对应的点划线、以及使销子与销子 对应的点划线，表示相对应的两者是同一部分。
在图1及图3至图5中，本实施形态的开关由开关主体80(开关主体80只表示 主要部分)及其操作装置70构成。操作装置70具有产生驱动力(旋转力)的2个
驱动机构IO、 20;将该驱动力减速的减速机构30;存储驱动力的储能机构50;
以及将驱动力存储在储能机构50中、并且将储能机构50的释放力传递到开关主 体80以驱动开关主体80的输出传递机构40。
第一驱动机构即手动驱动部10是在图1中用双点划线围住的部分，具有 设置成能够自由安装拆卸的移动式的手动把手ll;以及与该手动把手ll连接的 驱动操作轴12。如上所述，在图1中，使轴与轴对应的点划线表示相同的部分， 手动把手11及驱动操作轴12实际上配置成与后述的减速齿轮组30垂直，即配置 成与纸面垂直。
作为安装手动把手ll的安装口，分别在驱动操作轴12的两端形成第一安装 部12a及第二安装部12b。然后，选择第一安装部12a及第二安装部12b中的某一 侧，就在这一侧安装手动把手ll,而另一侧的安装部与减速机构30连接。
对该驱动操作轴12，还设置了单向离合器13与旋转止挡14。单向离合器13 仅单向传递驱动力，并防止因后述的储能弹簧53的释放力而使机构反绕的情况 (抑制手动操作途中的旋转反向力)。利用这样的结构，能够使单向离合器13与 开关的开路动作与闭合动作的两方向的操作动作对应。因为手动驱动部10通常 只需要对设置在变电站、发电厂等中的多台开关主体80附加1台就足够了，所 以单向离合器13与以前的情况不同，当从变电站或者发电厂整体来看时，能够
力图减少使用零部件的数量。
第二驱动机构即电动驱动部20具有与驱动操作轴12直接连接的电动机21。 与上述手动驱动部10相同，配置电动机21，从而实际上使其旋转轴与减速齿轮组30垂直、即与纸面垂直。与电动机21连接驱动电路22及制动电路23的控制电 路。驱动电路22驱动电动机21，将电能转换成驱动力(旋转力)。制动电路23通 过对释放后述的储能弹簧53后的电动机21的旋转轴产生抑制力，从而对电动驱 动部20及减速机构30的惯性旋转进行制动。这样，2个驱动机构10、 20通过从 外部取入手动操作力，或驱动电动机21，从而产生驱动力(旋转力)。
驱动操作轴12与用减速齿轮组构成的减速机构30的第一齿轮31连接。减速 齿轮组30具有依次啮合的第一齿轮31、第二齿轮32、第三齿轮33及第四齿轮34。 在4个齿轮中，由第一齿轮31(小齿轮)与第二齿轮32(大齿轮)构成第1对减速齿轮 组，由第三齿轮33(小齿轮)与第四齿轮34(大齿轮)构成第2对减速齿轮组。在本 实施形态中，将第1对齿轮组的第一齿轮31相对于第2对的齿轮组配置在后述的 输出轴45—侧，从而力图减小空间。另外，如本实施形态所述，通过用简单的 结构将上述单向离合器13与用传递效率高的平齿轮等构成的减速齿轮组30进 行组合，从而发挥有效的作用。
减速齿轮组30全部由平齿轮构成，按一定的比例对所输入的驱动力(旋转力) 进行减速。输出侧齿轮即第四齿轮34支承在主轴35上。在该第四齿轮34的外周 部上形成只有规定长度的圆弧的缺口34a。该缺口34a与后述的连接销子51卡合。 这样，在本实施形态中，通过在减速齿轮组30的输出侧齿轮(第四齿轮34)上设 置缺口34a，从而兼用作为储能杠杆，以力图减少零部件数量。而且，决定第四 齿轮34的齿轮的直径，从而成为兼用作为该储能杠杆的第四齿轮34的动作旋转 角度不到l周那样的减速比。这样，通过在不与输出传递机构40的齿轮卡合的 角度范围中设置缺口34a,从而能够实现旋转半径较大的储能杠杆。利用这样的 结构，能够得到较大的输出转矩。或者如果是相同的输出转矩，则能够减小弹 簧负载及电动机的容量或者手动操作转矩。
另外，本实施形态的驱动操作轴12虽然与第一齿轮31连接，但是也可以未 必要与第一齿轮31连接，也可以考虑到兼顾手动操作的转矩与转速，而与最适 当的齿轮轴连接。另外，本实施形态的减速机构30虽然由齿轮组构成，但是也 可以未必是齿轮组，也可以用链条或皮带连接的机构来进行减速。另外，也能 够将减速齿轮组集中在电动机的齿轮头上，从而对减少零部件数量及节省空间 是有效的。
在主轴35上，除了第四齿轮34的齿轮，还支承着输出传递机构40的弹簧杠 杆41与释放杠杆42。在弹簧杠杆41的前端，通过连接销子51与储能机构50的弹簧支杆52连接。在释放杠杆42上，形成圆弧状的长孔42a。弹簧支杆52前端的连 接销子51卡合在该释放杠杆42的长孔42a中，并且与第四齿轮34的缺口34a卡合。 缺口34a及长孔42a的角度范围是输出轴动作角或者对其加上间隙角的大小，一 般不到180° 。如图2所示，支承在主轴35上的第四齿轮34、弹簧杠杆41及释放 杠杆42，分别由轴承36及推力轴承37支持，以使它们能够各自独立地旋转。另 外，为了更好地平衡负载，这样配置具有缺口34a的第四齿轮34与具有长孔42a 的释放杠杆42，以使它们对向地夹住弹簧支杆52。
在与释放杠杆42的长孔42a卡合的连接销子51上，连接构成储能机构50的 储能弹簧53。储能弹簧53通过从一端沿着轴线延伸的弹簧支杆52与连接销子51 连接。另一方面，利用旋转轴54来支持储能弹簧53的另一端，储能弹簧53能够 倾斜摆动。利用这样的结构，当储能时能够沿轴线方向压縮储能弹簧53。另外， 本实施形态的储能弹簧53虽然是螺旋弹簧，但是不仅限于螺旋弹簧，也可以是 碟形弹簧或者板弹簧。
在释放杠杆42上，利用第一连接销子46与连杆43的一端连接。另一方面， 传递杠杆44与输出轴45固定成一体，并以该输出轴45为旋转中心来旋转。在传 递杠杆44的前端，利用第二连接销子47与连杆43的另一端连接。储能弹簧53中 所存储的驱动力(释放力)，按照释放杠杆42、连杆43及传递杠杆44的顺序进行 传递，通过与输出轴45固定成一体的输出杠杆81，向开关主体80输出。所输出 的储能弹簧53的释放力通过开关主体80的输出杠杆81及输出连杆82，向动触头 83传递，使动触头83与静触头84闭合，以使开关主体80变成闭合状态。而且， 输出轴45与未图示的缓冲器连接，利用该缓冲器的动作在开路动作及闭合动作 结束的区域中，对开关主体80进行平稳的减速控制。
接着说明动作。如果从手动把手11或者电动机21输入驱动力，则用减速齿 轮组30进行减速之后，将该驱动力存储在储能弹簧53中。具体地说，如果第四 齿轮34旋转到规定角度，连接销子51与长孔42a的一端卡合，则弹簧杠杆41开始 旋转，且将驱动力存储在储能弹簧53中。如图3所示，当连接主轴35与连接销 子51的线与储能弹簧53的轴线一致时，储能强度最强，之后马上释放。当释放 储能弹簧53时，通过使连接销子51在缺口34a内自由移动，与长孔42a的一端接 触，从而使释放杠杆42旋转。当连接销子51与长孔42a的一端接触之后，与电动 机21连接的驱动电路22马上断开，第四齿轮34虽然有惯性旋转，但是该惯性旋 转通过在断开驱动电路22之后马上闭合同样与电动机21连接的制动电路23，从而平稳地进行减速控制。
这里，将以第一连接销子46为中心而连接第一连接销子46和主轴35的直线 与连接第一连接销子46和第二连接销子47的直线所构成的角度、即释放杠杆42 与连杆43所构成的角度设定为第一角度ei，另外，将以第二连接销子47为中心 而连接第二连接销子47和第一连接销子46的直线与连接第二连接销子47和输 出轴45的直线所构成的角度、即连杆43与传递杠杆44所构成的角度设定为第二 角度92。
当开关主体80为开路状态时(图1)，第一角度ei与第二角度02成为规定的角 度，释放杠杆42、连杆43及传递杠杆44处于相互弯折的配置，这样配置输出轴 45，以使其离开减速机构30及储能机构50中的任何一个都置于适当的距离，以 能够避免相互干涉。更加详细地说，配置储能弹簧53的旋转轴54和主轴35与第 二齿轮32及第三齿轮33的旋转中心大致在一条直线上，并且在从主轴35大致与 该虚拟直线垂直的方向上配置输出轴45。然后，随着开关主体80从开路状态到 闭合状态的动作，第一角度ei的角度变大(图3、图4)，当变成完全闭合位置时， 释放杠杆42、连杆43及传递杠杆44相互延伸地配置，从而使主轴35、第一连接 销子46及第二连接销子47的排列接近于直线(图5)。
当开关主体80在完全闭合位置时，第一角度ei接近180。比较好。在本实 施形态中，将当开关主体80在完全闭合位置时的第一角度ei设定为仅小于180 °几度。这是为了防止由于构成输出传递机构40及开关主体80的各零部件的 尺寸偏差及安装误差等，而使闭合动作时第一角度ei超过180。，传递杠杆44 反向旋转，因而可动触头83的动作方向相反。
关于连杆43与传递杠杆44所构成的角度即第二角度02，当第二角度02为90 °时，储能弹簧53所输出的释放力起最大的作用。在本实施形态中，开始闭合 触点的时间即将动触头83向静触头84压紧动作时(图4)，第二角度62大概变成90 ° 。利用这样的结构，能够增大闭合途中的输出轴45的转矩。更加详细地说， 因为在闭合动作的后半段时间内输出轴45的转矩成为最大，所以当需要最大负 载的动触头83闭合时，能够以高效率产生最大的转矩。
另外，如果当开关主体80在完全闭合位置上时，第二角度e2是锐角(0。 <92<90° )，且当开关主体80在完全开路位置上时，第二角度02是钝角(卯。 <92<180° )，则能够得到上述的规定效果。
如上所述，在本实施形态的开关的操作装置中，具有储能弹簧53;产生驱动力的驱动机构IO、 20;对驱动力进行减速并放大的平齿轮组的减速机构30;
以及将驱动力存储在储能弹簧53中并且通过输出轴45将该储能弹簧53的释放 力传递给开关主体80的输出传递机构40。而且，输出传递机构40具有以输出 轴45为中心旋转并将释放力传递给输出轴45的传递杠杆44;在传递杠杆44的前 端利用第二连接销子47与一端连接的连杆43;以及由设置在与输出轴45不同的 其它位置上的主轴35支承的、利用第一连接销子46与连杆43的另一端连接并利 用储能弹簧53的释放力而旋转的释放杠杆42。然后，随着开关主体80的从开路 状态到闭合状态的动作，开关主体80为开路状态时相互弯折地放置的传递杠杆 44、连杆43及释放杠杆42相应延伸，从而使得主轴35、第一连接销子46及第二 连接销子47的排列接近直线。因此，对于输出传递不使用蜗轮等，能够力图简 化机构，另外，当需要最大负载的闭合动作后半段时间的动触头83闭合时，能 够产生最大的转矩。
工业上的实用性
如上所述，与本发明相关的开关的操作装置适用于一种弹簧操作方式的开 关的操作装置，该操作装置将来自驱动机构的驱动力存储在储能弹簧中，并且 利用所存储的储能弹簧的释放力以高速使开关的触点进行开关动作。
权利要求
1. 一种开关的操作装置，利用所存储的弹簧的释放力以高速使开关的触点进行开关动作，其特征在于，具有储能弹簧；产生驱动力的驱动机构；以及将所述驱动力存储在所述储能弹簧中、同时通过输出轴将该储能弹簧的释放力传递到开关主体的输出传递机构，所述输出传递机构包括以所述输出轴为中心旋转、且将释放力传递到该输出轴的传递杠杆；利用第二连接销子将一端与所述传递杠杆的前端连接起来的连杆；以及由设置在与所述输出轴不同的其它位置上的主轴支承、利用第一连接销子与所述连杆的另一端连接并利用所述储能弹簧的释放力而旋转的释放杠杆，随着所述开关主体的从开路状态到闭合状态的动作，所述开关主体为开路状态时相互弯折地放置的所述传递杠杆、所述连杆以及所述释放杠杆相应延伸，从而使得所述主轴、所述第一连接销子及所述第二连接销子的排列接近直线。
2. 如权利要求l中所述的开关的操作装置，其特征在于，当所述开关主体在完全闭合的位置上时，所述释放杠杆与所述连杆所构成的第一角度(ei)比i80。小几度。
3. 如权利要求1或2中所述的开关的操作装置，其特征在于， 所述传递杠杆与所述连杆所构成的第二角度(92)，当所述开关主体在完全闭合位置上时为锐角(O。 <92<90° )，当所述开关主体在完全开路位置时为钝角 (90° <92<180° )。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的开关的操作装置，其特征在于， 至少有一组减速齿轮组，该减速齿轮组用于对从所述驱动机构作为旋转力所传递的所述驱动力的转速进行减速，并且该减速齿轮组的输出侧齿轮由所述主轴支 承。
5. 如权利要求4中所述的开关的操作装置，其特征在于， 具有由所述主轴支承、且在端部利用连接销子连接所述储能弹簧的弹簧杠杆，在所述减速齿轮组的输出侧齿轮上，沿着圆周方向形成规定弧长的缺口，通过在所 述缺口上卡合所述连接销子，以使所述储能弹簧进行储能，当释放所述储能弹簧时, 通过使所述连接销子在所述缺口内自由移动并与所述释放杠杆接触，从而使所述 释放杠杆旋转。
6. 如权利要求5中所述的开关的操作装置，其特征在于，所述驱动机构具有将电能转换成所述驱动力的电动机，在该电动机中设置将 所述储能弹簧释放之后的所述驱动机构的惯性旋转进行制动的制动电路。
7. —种开关的操作装置，利用所存储的弹簧的释放力以高速使开关的触点进 行开关动作，其特征在于，具有储能弹簧；产生驱动力的驱动机构；以及将所述驱动力存储在所述储能弹簧中、同时通过输出轴将该储能弹簧的释 放力传递到开关主体的输出传递机构，所述驱动机构包括将手动操作力转换为所述驱动力的手动把手；安装该 手动把手的驱动操作轴；以及使所述手动把手只在一个方向上旋转的单向离合器，在所述驱动操作轴的两端部上设置能够安装拆卸的所述手动把手的安装 部，从而能够给予反方向的旋转力。
8. 如权利要求7中所述的开关的操作装置，其特征在于，所述驱动机构至少具有一组减速齿轮组，所述驱动操作轴与所述减速齿轮 组的输入侧齿轮的某一个的旋转轴连接。
全文摘要
得到一种开关的操作装置，该操作装置能够简化结构，并且在闭合动作的后半段时间内能够得到较大的动作力。输出传递机构(40)具有以输出轴(45)为中心旋转并将释放力传递给输出轴(45)的传递杠杆(44)；在传递杠杆(44)的前端利用第二连接销子(47)与一端连接的连杆(43)；以及由设置在与输出轴(45)不同的其它位置上的主轴(35)支承的、利用第一连接销子(46)与连杆(43)的另一端连接并利用储能弹簧(53)的释放力而旋转的释放杠杆(42)。随着开关主体(80)的从开路状态到闭合状态的动作，开关主体(80)为开路状态时相互弯折地放置的传递杠杆(44)、连杆(43)及释放杠杆(42)相应延伸，从而使得主轴(35)、第一连接销子(46)及第二连接销子(47)的排列接近直线。
文档编号H01H33/42GK101414527SQ20081000543
公开日2009年4月22日 申请日期2008年1月30日 优先权日2007年10月15日
发明者中岛敦哉, 田中直也, 藤田大辅, 贞国仁志 申请人:三菱电机株式会社