ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ УСТРОЙСТВА ЗАВОДКИ ПРУЖИНЫ В ВОЗДУШНОМ АВТОМАТИЧЕСКОМ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕ Российский патент 2011 года по МПК H02K23/64 H01H75/04 H02K5/14 

[ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ]

Следующее описание относится вообще к электродвигателю, и в частности, к электродвигателю устройства заводки пружины в воздушном автоматическом выключателе, в котором первая и вторая рамы выполнены из пластмассы с добавкой стекловолокна для облегчения вставки в подшипник по плотной посадке, а обычно необходимый изолятор щеткодержателя исключен для снижения себестоимости электродвигателя, причем щеткодержатель и отверстие для вставки щеткодержателя в первой раме, в которое вставляется щеткодержатель, конструктивно усовершенствованы для обеспечения большего удобства и плотности неподвижной вставки щеткодержателя в отверстие для вставки щеткодержателя в первой раме, а также для снижения трудозатрат на пайку для подсоединения к обмоткам статора.

[ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ]

В общем случае воздушный автоматический выключатель включает неподвижный контактор и подвижный контактор, перемещаемый в соединенное положение для замыкания проводящей цепи путем контактирования с неподвижным контактором и в положение прерывания (расцепления) для размыкания проводящей цепи путем отделения от неподвижного контактора, и обеспечивает постоянное контактирование подвижного и неподвижного контакторов для протекания тока, но при аномальном сверхтоке (сильном токе, вызванном, например, коротким замыканием и замыканием на землю), возникшем в электрической линии, такой как линия электропередачи, распределительная линия и частные трансформаторные установки, подвижный контактор быстро отделяется от неподвижного контактора, чтобы прервать течение тока и таким образом защитить единицы нагрузки, такие как двигатель, трансформатор или электрическая линия, от аномального тока. Воздушный автоматический выключатель также открывает подвижный и неподвижный контакторы для втягивания сжатого воздуха и обнаружения электрической дуги, образующейся при возникновении аномального тока.

Как было отмечено выше, воздушный автоматический выключатель используется для пропускания тока высокого напряжения к электростанции или распределительной станции или для отключения тока от них и устанавливается, при необходимости, с исполнительным устройством для быстрого прерывания или отделения точки контакта между неподвижным контактором и подвижным контактором. Способы приведения в действие исполнительного устройства обычно подразделяются на способ ручного управления, способ управления с помощью соленоида и способ электромеханического управления с помощью пружины.

В воздушном автоматическом выключателе с электромеханическим способом управления с помощью пружины отключающая пружина упруго соединена с одной стороной оси кулачка, собранной с заводным кулачком, соединенным со звеном, которое, в свою очередь, соединено с подвижным контактором; при этом ручное устройство заводки, поворачивающее ось кулачка с использованием ручного рычага, или электрическое устройство заводки, использующее электродвигатель, подсоединяется к оси кулачка. Ось кулачка поворачивается, пока основная энергия с добавленным вращающим моментом максимально накапливается в отключающей пружине с использованием устройства заводки. При необходимости освобождается защелка для поворота оси кулачка с использованием накопленной энергии отключающей пружины, и последовательно зацепленное звено отделяет подвижный контактор от неподвижного контактора для отключения тока.

ФИГ.1 представляет собой общий вид конфигурации типичного воздушного автоматического выключателя, ФИГ.2а, 2b и 2с представляют собой схематичные изображения, последовательно показывающие рабочее состояние исполнительного механизма.

Согласно ФИГ.1, 2а, 2b и 2с типичный воздушный автоматический выключатель включает соединительную пружину (11), избирательно отделяющую или соединяющую точку контакта между неподвижным контактором (3) и подвижным контактором (5) для размыкания и замыкания проводящей цепи, исполнительный механизм (1), включающий связь (15), отключающую пружину (21) и ось кулачка (30), приводной электродвигатель (50), поворачивающий ось кулачка (30), и устройство заводки (40), включающее узел редуктора (60) и вторичную шестерню (70).

Далее со ссылками на ФИГ.2а, 2b и 2с будет описан исполнительный механизм (10) типичного воздушного автоматического выключателя. На ФИГ.2а показано исходное состояние исполнительного механизма (1), в котором точка контакта между неподвижным контактором (3) и подвижным контактором (5) разомкнута.

Затем ось кулачка (30) поворачивается посредством приводного электродвигателя (50) или заводной рукоятки (не показана), а приводной рычаг (16) поворачивается за счет поворота заводного кулачка (12), сцепленного с осью кулачка для сжатия соединительной пружины (11) в состояние, изображенное на ФИГ.2b, то есть, в состояние завершенной заводки. Заводной кулачок (12) за счет энергии, накопленной пружиной (11), поддерживает равновесие сил благодаря рычагу включения (14), контактирующему с соединительной защелкой (13). Соединительное звено включения (17), контактирующее с соединительным соленоидом (не показан), находится в положении, обеспечивающем поворот рычага включения (14).

Затем, когда пользователь нажимает соединительную кнопку или поворачивает рычаг включения (14), позволяя соединительному соленоиду переместить соединительное звено включения (17) вниз, соединительная защелка (13) освобождает заводной кулачок (12), чтобы передать связи (15) накопленное усилие пружины (11) через приводной рычаг (16). Размыкательно-замыкательная ось (10) поворачивается по часовой стрелке, обеспечивая контактирование точек контакта неподвижного контактора (3) и подвижного контактора (5) посредством размыкательно-замыкательного рычага (20), поворачивающегося в сцеплении с размыкательно-замыкательной осью (10), и растягивая отключающую пружину (21), состояние которой представлено на ФИГ.2с. Контактное состояние точек контакта между неподвижным контактором (3) и подвижным контактором (5), то есть равновесие сил соединенного воздушного автоматического выключателя, поддерживается посредством размыкательного рычага (23) через связь (15) и размыкательную защелку (22).

Затем, когда пользователь нажимает отключающую кнопку (не показана), обнаружив возникновение аномального тока, вызванного сбоем на электрической линии, или размыкательный рычаг (23) поворачивается под действием соленоида расцепления (не показан), размыкательная защелка (22) поворачивается, чтобы освободить связь (15), переключенную в процессе соединения, и повернуть размыкательно-замыкательную ось (10) в соответствии с усилием растяжения отключающей пружины (21), так что точка контакта неподвижного контактора (3) и подвижного контактора (5) размыкается с обеспечением состояния, представленного на ФИГ.2а.

Между тем на ФИГ.3 представлен разрез типичного приводного электродвигателя, изображенного на ФИГ.1. Далее будет описан электродвигатель, используемый в устройстве заводки соединительной пружины типичного воздушного автоматического выключателя со ссылками на прилагающиеся чертежи.

Как показано на ФИГ.3, типичный двигатель (50) включает вал (130), установленный с возможностью поворота внутри первой рамы и второй рамы (110, 120) на подшипнике (135), плотно посаженном в первую и вторую рамы (110, 120), выполненные из алюминия, коллектор (140), установленный по прессовой посадке на одной стороне вала (130), обмотку статора (170), обеспечивающую поворот вала (130), щеткодержатель (160), вставленный в первую раму (110), щетку (150), контактирующую с коллектором (140) за счет вставки в щеткодержатель (160) при упругой поддержке пружиной (не показана), и изолятор (180) щеткодержателя, изолирующий щеткодержатель (160) от первой рамы (110).

Однако подобная конструкция типичного двигателя (50) имеет следующие недостатки.

Во-первых, электропроводка, соединенная с обмоткой статора (170) с одной стороны щеткодержателя (160), припаивается для соединения щеткодержателя (160) с обмоткой статора (170). Проблема заключается в том, что паять очень сложно, и электродвигатель (50) не может быть должным образом приведен в действие из-за ненадлежащей пайки, обусловленной ошибочной работой рабочего, а операция отключения воздушного автоматического выключателя не может быть проведена должным образом.

Кроме того, первая и вторая рамы (110, 120) выполнены из алюминия методом литья под давлением, что является причиной затруднения при вставке подшипника, устанавливаемого по плотной посадке в первую и вторую рамы (110, 120) для обеспечения плавного поворота вала (130). Еще одна проблема заключается в том, что себестоимость воздушного автоматического выключателя увеличивается, потому что изолятор (180) щеткодержателя, изолирующий щеткодержатель (160) от первой рамы (110), должен быть дополнительно закреплен для изоляции от щеткодержателя (160).

[ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ]

Настоящее раскрытие обеспечивается для разрешения вышеизложенных проблем, и целью раскрытия является обеспечение электродвигателя устройства заводки пружины в воздушном автоматическом выключателе, в котором первая и вторая рамы выполнены из пластмассы с добавкой стекловолокна для облегчения плотной посадки подшипника, а себестоимость приводного электродвигателя снижена за счет исключения изолятора щеткодержателя, который был необходимой частью для изоляции щеткодержателя. Другая цель заключается в том, что щеткодержатель и отверстие для вставки щеткодержателя в первую раму, чтобы вставить щеткодержатель, конструктивно усовершенствованы для обеспечения удобной и надежной вставки щеткодержателя в отверстие для вставки щеткодержателя в первой раме. Еще одна цель заключается в снижении трудозатрат на пайку для подсоединения обмотки статора.

В одном общем аспекте электродвигатель устройства заводки пружины в воздушном автоматическом выключателе содержит: первую раму, выполненную с отверстием для вставки подшипника и парой отверстий для вставки щеткодержателей; вторую раму, выполненную с отверстием для вставки подшипника и сквозным отверстием для вала; подшипники, каждый из которых вставлен в отверстия для вставки подшипников, выполненные в первой и второй рамах; вал, с возможностью поворота связанный с первой и второй рамами через подшипники за счет того, что вал проходит через сквозное отверстие для вала во второй раме; статор, связанный с валом; обмотку статора, вращающую вал; щеткодержатель, соединенный с обмоткой коллектора через электрическую линию путем вставки в отверстие для вставки щеткодержателя; и щетку, вставленную в щеткодержатель в положении упругой поддержки пружиной для приведения в контакт с коллектором.

Осуществления данного аспекта могут включать один или несколько следующих признаков.

Первая и вторая рамы выполнены из пластмассы с добавкой стекловолокна.

Щеткодержатель может иметь прямоугольную цилиндрическую форму и включать пластину, блокирующую нижнюю часть и размещенную внизу для блокировки нижней части, открываемой путем отгибания в процессе операции отгибания, и часть для фиксации электрической линии, чтобы прикрепить электрическую линию к наружной стенке путем загибания в процессе операции загибания. Отверстие для вставки щеткодержателя дополнительно может быть выполнено с упором на внутренней боковой поверхности, а щеткодержатель дополнительно может быть выполнен на наружной стенке с первой защелкой, которая фиксируется упором, и второй защелкой, которая фиксируется верхним краем отверстия для вставки щеткодержателя.

Вторая рама дополнительно может быть выполнена с первым и вторым ребрами для конструктивного усиления второй рамы.

[ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ]

Преимущество в использовании электродвигателя устройства заводки пружины в воздушном автоматическом выключателе заключается в том, что первая и вторая рамы выполнены из пластмассы с добавкой стекловолокна для облегчения плотной посадки подшипника, а себестоимость приводного электродвигателя снижена за счет исключения изолятора щеткодержателя, который был необходимой частью для изоляции, кроме того, конструктивно усовершенствованы щеткодержатель и отверстие для установки щеткодержателя в первой раме, в которое вставляется щеткодержатель, для обеспечения удобной и надежной вставки щеткодержателя в отверстие для вставки щеткодержателя в первой раме, что снижает трудозатраты на пайку для подсоединения обмотки статора.

[ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ]

На ФИГ.1 представлен общий вид типичного воздушного автоматического выключателя.

На ФИГ.2а, 2b, и 2с представлены схематические виды, на которых последовательно проиллюстрированы конструкция и рабочее состояние исполнительного механизма, изображенного на ФИГ.1.

На ФИГ.3 представлен разрез типичного электродвигателя, показанного на ФИГ.1.

На ФИГ.4 представлен разрез электродвигателя устройства заводки пружины в воздушном автоматическом выключателе в соответствии с примером осуществления.

На ФИГ.5а представлен общий вид первой рамы, щетки и щеткодержателя электродвигателя, показанного на ФИГ.4.

На ФИГ.5b представлено сечение А-А на ФИГ.5а при вставленном щеткодержателе.

На ФИГ.5с представлен общий вид состояния, в котором щеткодержатель, показанный на ФИГ.5а, соединен со щеткой и электрической линией для подключения обмотки статора, показанной на ФИГ.5а.

На ФИГ.6 представлен общий вид второй рамы электродвигателя, показанного на ФИГ.4, с разных сторон.

[ПРИНЦИП РАБОТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ]

Примеры осуществления электродвигателя устройства заводки пружины в воздушном автоматическом выключателе в соответствии с настоящим новым принципом будут описаны подробно со ссылкой на приложенные чертежи.

На ФИГ.4 представлен разрез электродвигателя устройства заводки пружины в воздушном автоматическом выключателе в соответствии с примером осуществления, на ФИГ.5а представлен общий вид первой рамы, щетки и щеткодержателя электродвигателя, показанного на ФИГ.4, на ФИГ.5b представлено сечение А-А на ФИГ.5а при вставленном щеткодержателе, на ФИГ.5с представлен общий вид состояния, в котором щеткодержатель, показанный на ФИГ.5а, соединен со щеткой и электрической линией для подключения обмотки статора, показанной на ФИГ.5а, и на ФИГ.6 представлен общий вид второй рамы электродвигателя, показанного на ФИГ.4, с разных сторон.

Согласно ФИГ.4-6 электродвигатель (200), используемый для устройства заводки соединительной пружины в воздушном выключателе, включает первую раму (210), выполненную с отверстием (212) для вставки подшипника, и пару отверстий (214) для вставки щеткодержателей. Вторая рама (220), выполненная со сквозным отверстием (221) для вала и отверстием (222) для вставки подшипника, выполнена с заданным расположением от первой рамы (210). Первая и вторая рамы (210, 220) выполнены из пластмассы с добавкой стекловолокна. Вторая рама (220) выполнена с первым и вторым ребрами (224, 226) для упрочнения усиленной конструкции.

Подшипник (235) установлен в каждом из отверстий (212, 222) для установки подшипника, выполненных в первой и второй рамах (210, 220), по плотной посадке. В одном примере осуществления достигается удобство плотной посадки подшипника (235) благодаря тому, что первая и вторая рамы (210, 220) выполнены из пластмассы с добавкой стекловолокна, в то время как типичные первая и вторая рамы выполнены из алюминия.

Во внутреннем пространстве, образованном первой и второй рамами (210, 220), расположен вал (230), закрепленный с возможностью вращения в первой и второй рамах (210, 220) посредством подшипника (235) через сквозное отверстие (221) во второй раме (220). Как показано на ФИГ.1, вал (230) соединен с узлом редуктора (60) для передачи вращательного усилия на вторичную шестерню (70). На валу (230) плотно посажен коллектор (240). Вал (230) внешне отцентрован с обмоткой статора (270), вращающей вал (230) путем образования магнитного поля под действием приложенного тока.

В отверстие (213) для вставки щеткодержателя, выполненное в первой раме (210), неподвижно установлен щеткодержатель (260), неотъемлемо выполненный со щеткой (см. ниже). Как отмечено выше, в одном примере осуществления первая и вторая рамы (210, 220) выполнены из пластмассы с добавкой стекловолокна, так что исключается изолятор (180, см. ФИГ.3) щеткодержателя для изоляции щеткодержателя, обычно необходимый в известном уровне техники.

Далее, согласно ФИГ.5а щеткодержатель (260) имеет форму прямоугольного параллелепипеда и снабжен снизу пластиной (266), блокирующей нижнюю часть, открываемую путем отгибании в процессе операции отгибания. Другими словами, пружина (252), соединенная с нижней частью щетки (250), вставленной в щеткодержатель (260), поддерживается отогнутой пластиной (266), блокирующей нижнюю часть, посредством чего щетка (250) вставлена в щеткодержатель в состоянии упругого поддержания пружиной (252). Щетка (250) расположена так, чтобы контактировать с коллектором (240) за счет упругого действия пружины (252).

На наружной стенке щеткодержателя (260) имеется часть для фиксации (268) электрической линии, чтобы при крепить электрическую линию (290) с целью электрического соединения с обмоткой статора (270) посредством загибания в процессе операции загибания. Другими словами, как показано на ФИГ.5с, периферический оголенный конец электрической линии (290) расположен на боковой поверхности части для фиксации (268) электрической линии, имеющейся на наружной стенке щеткодержателя (260), и часть для фиксации (268) электрической линии отогнута так, чтобы обеспечить прижатие оголенного периферического конца частью для фиксации (268) электрической линии (290) к наружной стенке щеткодержателя (260), посредством чего электрическая линия (290) удобно может быть неподвижно соединена со щеткодержателем (260).

В результате может быть уменьшен объем паяльной работы для соединения электрической линии и также можно избежать проблем, вызванных некачественными паяльными работами.

На наружной стенке щеткодержателя (260) может быть пара первых упругих защелок (262), а на внутренней поверхности отверстия (214) для вставки щеткодержателя в первой раме (210) может быть выполнен упор (214а) для зацепления первой защелки (262). Кроме того, на наружной стенке щеткодержателя (260) может быть вторая упругая защелка. В результате, когда щеткодержатель (260) должен быть вставлен в отверстие (214) для вставки щеткодержателя в первой раме (210), как показано на ФИГ.5а и 5b, вторая защелка (264) зацепляется верхним краем (214b) отверстия (214) для вставки щеткодержателя, в то время как первая защелка (262) щеткодержателя (260) зацепляется упором (214а), выполненным на внутренней поверхности отверстия (214) для вставки щеткодержателя, тем самым обеспечивается фиксация щеткодержателя (260) в отверстии (214) для вставки щеткодержателя в первой раме (210). С другой стороны, когда щеткодержатель (260) должен быть извлечен из отверстия (214) для вставки щеткодержателя, вторая защелка (264) может быть нажата для освобождения зацепленного состояния, и щетка (250) может быть вытолкнута в направлении левой стороны на чертеже, чтобы удобно было извлечь щеткодержатель (260).

Несмотря на то, что настоящее изобретение показано и описано только на примерах его осуществления, общий принцип изобретения не ограничивается вышеизложенными примерами осуществления. Специалистам в данной области техники будет понятно, что возможны разнообразные изменения формы и деталей в нем без отступления от сущности и объема настоящего изобретения, определенного в следующей формуле изобретения.

[ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ]

Электродвигатель устройства заводки пружины в воздушном автоматическом выключателе является таким, в котором первая и вторая рамы выполнены из пластмассы с добавкой стекловолокна для облегчения плотной посадки подшипника, а себестоимость приводного электродвигателя снижена за счет исключения изолятора щеткодержателя, который был необходимой частью для изоляции щеткодержателя, кроме того, щеткодержатель и отверстие для вставки щеткодержателя в первую раму, чтобы вставить щеткодержатель, конструктивно усовершенствованы для обеспечения удобной и надежной вставки щеткодержателя в отверстие для вставки щеткодержателя в первой раме, что снижает трудозатраты на пайку для подсоединения обмотки статора.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей выполнения электродвигателя устройства заводки пружины в воздушном автоматическом выключателе. Предлагаемый электродвигатель содержит первую раму, выполненную с отверстием для вставки подшипника и парой отверстий для вставки щеткодержателей; вторую раму, выполненную с отверстием для вставки подшипника и сквозным отверстием для вала; подшипники, каждый из которых вставлен в отверстия для вставки подшипников, выполненные в первой и второй рамах; вал, с возможностью поворота связанный с первой и второй рамами через подшипники за счет того, что вал проходит через сквозное отверстие для вала во второй раме; коллектор, связанный с валом; обмотку статора, вращающую вал; щеткодержатель, соединенный с обмоткой статора через электрическую линию; и щетку, вставленную в щеткодержатель в положении упругой поддержки пружиной для приведения в контакт с коллектором, при этом щеткодержатель имеет форму прямоугольного параллелепипеда и включает пластину, блокирующую нижнюю часть и размещенную внизу для блокировки нижней части, открываемой путем отгибания в процессе операции отгибания, и часть для фиксации электрической линии, чтобы прикрепить электрическую линию к наружной стенке путем загибания в процессе операции загибания. Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, состоит в снижении себестоимости приводного электродвигателя за счет исключения изолятора щеткодержателя, а также в снижении трудозатрат на пайку для подсоединения обмотки статора путем конструктивного усовершенствования щеткодержателя и отверстия для обеспечения удобной и надежной вставки щеткодержателя в первую раму. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Электродвигатель устройства заводки пружины в воздушном автоматическом выключателе, характеризующийся тем, что он содержит: первую раму, выполненную с отверстием для вставки подшипника и парой отверстий для вставки щеткодержателей; вторую раму, выполненную с отверстием для вставки подшипника и сквозным отверстием для вала; подшипники, каждый из которых вставлен в отверстия для вставки подшипников, выполненные в первой и второй рамах; вал, с возможностью поворота связанный с первой и второй рамами через подшипники за счет того, что вал проходит через сквозное отверстие для вала во второй раме; коллектор, связанный с валом; обмотку статора, вращающую вал; щеткодержатель, соединенный с обмоткой статора через электрическую линию; и щетку, вставленную в щеткодержатель в положении упругой поддержки пружиной для приведения в контакт с коллектором, при этом щеткодержатель имеет форму прямоугольного параллелепипеда и включает пластину, блокирующую нижнюю часть и размещенную внизу для блокировки нижней части, открываемой путем отгибания в процессе операции отгибания, и часть для фиксации электрической линии, чтобы прикрепить электрическую линию к наружной стенке путем загибания в процессе операции загибания.

2. Электродвигатель по п.1, характеризующийся первой и второй рамами, выполненными из пластмассы с добавкой стекловолокна.

3. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что отверстие для вставки щеткодержателя дополнительно выполнено с упором на внутренней боковой поверхности, а щеткодержатель дополнительно выполнен на наружной стенке с первой защелкой, которая фиксируется упором, и второй защелкой, которая фиксируется верхним краем отверстия для вставки щеткодержателя.

4. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что вторая рама выполнена с первым и вторым ребрами для конструктивного усиления второй рамы.