Общая исполнительная система с множеством переключателей для распределительного устройства
Общая исполнительная система включает в себя одиночный исполнительный электродвигатель, который передает силу вращения для общего размыкания или замыкания множества переключателей и имеет выходной вал, множество соединительных элементов, предусмотренных так, что они соответствуют множеству переключателей для передачи силы вращения исполнительного электродвигателя на множество переключателей, механизм избирательной передачи энергии для избирательного соединения одного из множества соединительных элементов с исполнительным электродвигателем и механизм преобразования силы вращения в линейную силу, предназначенную для преобразования силы вращения одного из множества соединительных элементов в линейную силу для размыкания или замыкания соответствующего переключателя и передачи линейной силы на переключатель. Технический результат - возможность избирательного переключения множества переключателей для распределительного устройства с помощью общего электродвигателя, что повышает эффективность использования системы и снижает производственные затраты. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил.
1. Область техники, к которой относится изобретение
Данное раскрытие относится к распределительному устройству, в частности к системе общего привода с множеством переключателей для распределительного устройства, выполненного с возможностью эффективного размыкания или замыкания множества переключателей путем избирательного подключения электродвигателя как единого общего источника привода к выбранному одному из множества переключателей.
2. Уровень техники
Распределительное устройство, которое представляет собой, так называемый, переключатель - прерыватель нагрузки, являющийся принимающим или распределяющим электроэнергию устройством, представляющим собой устройство приема электроэнергии или распределительное устройство, предназначенное для разделения или отклонения электрических цепей, которое распределяет принимаемую электроэнергию по множеству линий ответвления на стороне электрической нагрузки.
Такие распределительные устройства классифицируют на различные типы, в соответствии со способом изоляции, положением изоляции, назначением использования, диапазоном напряжения и т.п.
Распределительное устройство включает в себя размыкающий переключатель и заземляющий переключатель, которые установлены для каждой из множества цепей подачи электроэнергии. Размыкающий переключатель не имеет функции прерывания электрической цепи, которая выполняется в ответ на детектирование тока утечки протекающего по цепи электропередачи, таким образом, что размыкающий переключатель используется для отключения или подключения соответствующей цепи электропередач в состоянии отсутствия электрической нагрузки. И заземляющий переключатель используется для разряда остаточного тока, остающегося в отсоединенной цепи электропередач, на землю для защиты оператора.
Одиночное распределительное устройство выполнено с 6 переключателями, включающими в себя размыкающий переключатель и заземляющий переключатель, и большее количество переключателей может быть дополнительно установлено в распределительном устройстве, в соответствии с требованиями потребителей.
Далее будет представлено описание одного примера исполнительной системы из множества переключателей для распределительного устройства, в соответствии с предшествующим уровнем техники, со ссылкой на фиг. 1.
Как показано на фиг. 1, исполнительная система, состоящая из множества переключателей для распределительного устройства, включает в себя множество исполнительных элементов M1, M2, M3..., Mn и множество соединений L1, L2, L3..., Ln, соединенных с множеством переключателей SW1, SW2 SW3..., SWn во взаимно-однозначном соотношении. Здесь исполнительные элементы M1, M2, M3..., Mn могут быть выполнены на основе электродвигателя.
В соответствии с системой привода из множества переключателей для распределительного устройства силы привода множества исполнительных элементов M1, M2, M3..., Mn могут быть переданы на множество переключателей SW1, SW2 SW3..., SWn через множество соединений L1, L2, L3..., Ln соответственно для их соединения или разъединения.
Используя конфигурацию системы исполнительных устройств предшествующего уровня техники, множество исполнительных элементов M1, M2, M3..., Mn и множество соединений L1, L2, L3..., Ln имеют взаимно-однозначное соотношение с множеством переключателей SW1, SW2 SW3..., SWn. Однако множество переключателей SW1, SW2 SW3..., SWn не часто размыкают или замыкают в обычное время.
Следовательно, низкая частота использования множества переключателей SW1, SW2 SW3..., SWn снижает эффективность использования множества исполнительных элементов M1, M2, M3..., МС и множества соединений L1, L2, L3..., Ln. Кроме того, использование множества исполнительных элементов M1, M2, M3..., Mn и множества соединений L1, L2, L3..., Ln приводит к чрезмерному повышению производственных затрат.
Сущность изобретения
Поэтому аспект подробного описания изобретения состоит в предоставлении общей исполнительной системы с множеством переключателей для распределительного устройства, выполненного с возможностью существенного уменьшения производственных затрат в результате использования одиночного электродвигателя - исполнительного устройства, в качестве одного исполнительного элемента.
Для достижения этих и других преимуществ и в соответствии с назначением данного изобретения, которое воплощено и широко описано здесь, предусмотрена общая исполнительная система с множеством переключателей для распределительного устройства, выполненного с возможностью переключения множества переключателей, исполнительная система, содержащая:
один исполнительный электродвигатель, который предоставляет силу вращения для общего размыкания или замыкания множества переключателей, одиночный исполнительный электродвигатель, имеющий выходной вал;
множество соединительных элементов, которые расположены между электродвигателем привода и множеством переключателей и предусмотрены в соответствии с множеством переключателей, соответственно множество соединительных элементов передают силу вращения исполнительного электродвигателя на множество переключателей; и
механизм избирательной передачи энергии, который функционально соединяет один из множества соединительных элементов исполнительного электродвигателя избирательным образом так, чтобы выполнять привод одного из множества переключателей для перевода в положение размыкания или в положение замыкания.
В другом предпочтительном аспекте настоящего раскрытия соединительный элемент содержит гибкий вал, обладающий гибкостью.
В другом предпочтительном аспекте настоящего раскрытия каждый из соединительных элементов содержит механизм преобразования силы вращения в линейную силу, который преобразует вращательную силу исполнительного электродвигателя в линейную силу для размыкания или замыкания соответствующего переключателя, и передачи преобразованной линейной силы к соответствующему переключателю.
В другом предпочтительном аспекте настоящего раскрытия механизм избирательной передачи энергии содержит:
множество узлов муфты, которые предусмотрены так, что они соответствуют множеству переключателей и линейно перемещаются в первое положение передачи силы вращения исполнительного электродвигателя или во второе положение прекращения передачи;
кулачок, который имеет участок канавки кулачка на его поверхности внешнего контура, участок канавки кулачка взаимно зацеплен с узлами кулачков таким образом, что один из множества узлов кулачков линейно движется в первое положение или во второе положение, при этом участок канавки кулачка сформирован изогнутыми поверхностями, имеющими переменную кривизну; и электродвигатель кулачка, который вращает кулачок.
В другом предпочтительном аспекте настоящего раскрытия механизм избирательной передачи энергии содержит:
модуль зубчатой передачи, который имеет основное зубчатое колесо, установленное по оси на выходном валу исполнительного электродвигателя для вращения в том же самом направлении в соответствии с вращением выходного вала, множество ведомых зубчатых колес, соединенных с возможностью вращения с основным зубчатым колесом, поскольку их зубья зацеплены с зубьями основного зубчатого колеса и предусмотрены так, что соответствуют множеству переключателей соответственно, и множество штифтов передачи энергии, расположенных на каждом из ведомых зубчатых колес для передачи силы вращения;
множество узлов муфты, которое предусмотрено так, что соответствует множеству переключателей соответственно, каждый узел муфты, имеющий первое положение, соединенное со штифтами передачи энергии, для приема силы вращения от штифтов передачи энергии, и второе положение, отделенное от штифтов передачи энергии;
кулачок, который имеет участок канавки кулачка, с которой множество узлов муфты совместно соединены, участок канавки кулачка, сформированный стенками канала, обращенными друг к другу, и формирующими поверхности кулачка с переменной кривизной, в котором устройство кулачка выполняет привод одного из множества узлов муфты в первом положении или во втором положении в соответствии с положением контакта каждой из кулачковых поверхностей участка канавки кулачка;
электродвигатель кулачка, который поворачивает кулачок на заданный угол поворота для привода одного из множества узлов кулачка узлов муфты, соединенных с кулачком в первом положении или во втором положении; и
множество валов вращения, которые соединены с множеством узлов муфты соответственно для обеспечения возможности вращения вместе с узлами муфт, валы вращения соединены с соответствующими соединительными элементами для передачи силы вращения.
В другом предпочтительном аспекте настоящего раскрытия каждый из узлов муфты содержит:
соединительный элемент кулачка, который вставляют в участок канавки кулачка, для кулачка, перемещаемого вперед и назад вдоль участка канавки кулачка для кулачка;
элемент пластины муфты, который имеет участки отверстия для соединения со штифтом, функционально позволяющие вставлять штифты передачи энергии в или отделять их от штифтов передачи энергии;
пружину, которая расположена между элементом пластины муфты и соединительным элементом кулачка, причем пружина прижимает элемент пластины муфты к штифтам передачи энергии, применяя упругое давление к элементу пластины муфты, когда соединительный элемент кулачка движется в направлении элемента пластины муфты, и прекращает прикладывать упругое давление к элементу пластины муфты, когда соединительный элемент кулачка движется от элемента пластины муфты; и
соединительный штифт, который вставляют через элемент пластины муфты и вал вращения для соединения элемента пластины муфты и вала вращения друг с другом.
В другом предпочтительном аспекте настоящего раскрытия соединительный элемент кулачка содержит направляющий штифт, который продолжается от него в одном направлении прямолинейного движения в направлении вперед и назад,
при этом система привода дополнительно содержит опорную пластину, имеющую участок сквозного отверстия для направления направляющего штифта через него.
В соответствии с другим примерным вариантом осуществления предусмотрена общая исполнительная система из множества переключателей для распределительного устройства, выполненного с возможностью переключения множества переключателей, исполнительная система, содержащая:
одиночный исполнительный электродвигатель, который обеспечивает силу вращения для общего размыкания или замыкания множества переключателей, одиночный исполнительный электродвигатель, имеющий выходной вал;
множество гибких валов, которые предусмотрены так, что они соответствуют множеству переключателей соответственно, и соединены с возможностью вращения с исполнительным электродвигателем для передачи силы вращения исполнительного электродвигателя, причем каждый из гибких валов обладает гибкостью;
механизм избирательной передачи энергии, который расположен между исполнительным электродвигателем и множеством гибких валов для функционального избирательного соединения исполнительного электродвигателя с гибким валом, соответствующим одному из множества переключателей; и
механизм преобразования силы вращения в линейную силу, который преобразует силу вращения от исполнительного электродвигателя в линейную силу для размыкания или замыкания переключателей и переноса преобразованной линейной силы на переключатель.
В другом предпочтительном аспекте настоящего раскрытия система привода может дополнительно содержать модуль зубчатой передачи, который имеет основное зубчатое колесо, соединенное по оси с выходным валом исполнительного электродвигателя, который вращается в том же направлении в соответствии с вращением по часовой стрелке или с вращением против часовой стрелки выходного вала, множество ведомых зубчатых колес, функционально соединенных с основным зубчатым колесом и зубья которых зацеплены с зубьями основного зубчатого колеса и предусмотрены так, что они соответствуют множеству переключателей соответственно, и множество штифтов передачи энергии, предусмотренных так, что они соответствуют множеству ведомых зубчатых колес соответственно для передачи силы вращения.
В другом предпочтительном аспекте настоящего раскрытия механизм избирательной передачи энергии содержит:
множество муфт, которые предусмотрены так, чтобы они соответствовали множеству переключателей соответственно, и имеющих первое положение, в котором они соединены со штифтами передачи энергии, для приема силы вращения от штифтов передачи энергии, и второе положение, в котором они отсоединены от штифтов передачи энергии;
кулачок, который имеет участок канавки кулачка, с которым совместно соединено множество узлов муфт, участок канавки кулачка сформирован стенками канала, обращенными друг к другу и формирующими кулачковые поверхности с переменной кривизной, при этом кулачок осуществляет привод одной из множества муфт, переводя их в первое положение или во второе положение в соответствии с положением контакта каждой из поверхностей кулачка участка канавки кулачка;
электродвигатель кулачка, который поворачивает кулачок на заданный угол поворота для перевода одной из множества муфт, соединенных с кулачком, в первое положение или во второе положение; и
множество вращающихся валов, которые соединены с множеством муфт соответственно для совместного вращения с муфтами, причем вращающиеся валы соединены с соответствующими гибкими валами.
В другом предпочтительном аспекте настоящего раскрытия механизм преобразования силы вращения в линейную силу содержит:
спиральный червяк, который выполнен с возможностью вращения под действием силы вращения от соответствующего механизма избирательной передачи энергии;
червячное колесо, которое выполнено с возможностью вращения, по мере того как его зубья входят в зацепление со спиральным червяком;
вал вращения червячного колеса, который вращается в соответствии с вращением червячного колеса;
ведущее зубчатое колесо, которое расположено на валу вращения червячного колеса коаксиально с червячным колесом и выполнено с возможностью вращения в соответствии с вращением червячного колеса; и
реечную передачу, которая соединена с ведущим зубчатым колесом, когда ее зубья зацеплены с зубьями ведущего зубчатого колеса и перемещающуюся линейно в соответствии с вращением ведущего зубчатого колеса, реечная передача движется в открытое положение или в закрытое положение переключателей, будучи соединенной с подвижным контактором переключателя.
В другом предпочтительном аспекте настоящего раскрытия подвижный контактор переключателя содержит:
электропроводный стержень, который имеет участок удлиненного отверстия, который ограничивает расстояние линейного движения подвижного контактора и позволяет вставлять вал вращения червячного колеса через него, электропроводный стержень сформирован из электропроводного материала большой длины,
при этом ведущее зубчатое колесо и линейная зубчатая передача установлены внутри электропроводного стержня.
В другом предпочтительном аспекте настоящего раскрытия множество узлов муфты установлены так, что они окружают основное зубчатое колесо в радиальной форме, относительно осевого направления основного зубчатого колеса.
Дальнейший объем применимости настоящей заявки станет более понятен из подробного ее описания, которое представлено ниже. Однако следует понимать, что подробное описание изобретения и конкретные примеры, хотя они и обозначают предпочтительные варианты осуществления изобретения, представлены только в качестве иллюстрации, поскольку различные изменения и модификации, находящиеся в пределах сущности и объема изобретения, будут понятны для специалистов в данной области техники из подробного описания изобретения.
Краткое описание чертежей
Приложенные чертежи, которые включены для обеспечения дальнейшего понимания изобретения и составляют часть данного раскрытия, иллюстрируют примерные варианты осуществления, и вместе с описанием они используются для пояснения принципов изобретения.
На чертежах:
на фиг. 1 показана блок-схема, представляющая конфигурацию исполнительной системы множества переключателей для распределительного устройства в соответствии с предшествующим уровнем техники;
на фиг. 2 показана блок-схема, кратко представляющая конфигурацию общей исполнительной системы множества переключателей для распределительного устройства в соответствии с примерным вариантом выполнения настоящего раскрытия;
на фиг. 3 показана детальная блок-схема для конфигурации, показанной на фиг. 2;
на фиг. 4 показан вид, кратко представляющий конфигурацию и состояние операции механизма избирательной передачи энергии, показанного на фиг. 3;
на фиг. 5 показан вид, представляющий полную конфигурацию исполнительной системы множества переключателей для распределительного устройства и контроллера, предназначенного для управления множеством переключателей и исполнительной системой;
на фиг. 6 показан вид в перспективе, представляющий конфигурацию механизма исполнительной системы множества переключателей для распределительного устройства в соответствии с предпочтительным примерным вариантом выполнения настоящего раскрытия;
на фиг. 7 показан вид, представляющий исполнительный электродвигатель, механизм избирательной передачи энергии и соединительный элемент исполнительной системы, где представлено разъединенное состояние муфты и штифтов передачи энергии механизма избирательной передачи энергии в исполнительной системе;
на фиг. 8 показан вид, представляющий исполнительный электродвигатель, механизм избирательной передачи энергии и соединительный элемент исполнительной системы, где представлено соединенное состояние муфты и штифтов передачи энергии механизма избирательной передачи энергии в исполнительной системе;
на фиг. 9 показан вид с продольным разрезом, представляющий узел муфты, штифты передачи энергии и ось вращения исполнительной системы в функционально разъединенном состоянии, где представлено функционально разъединенное состояние муфты и штифтов передачи энергии механизма избирательной передачи энергии в исполнительной системе;
на фиг. 10 показан вид с продольным разрезом, представляющий узел муфты, штифты передачи энергии и ось вращения исполнительной системы в функционально соединенном состоянии, где представлено функционально соединенное состояние муфты и штифтов передачи энергии механизма избирательной передачи энергии в исполнительной системе;
на фиг. 11 показан вид в перспективе кулачка в исполнительной системе;
на фиг. 12 показан вид в перспективе, частично представляющий внешний вид механизма преобразования силы вращения в линейную силу, связанный с соединительным элементом и подвижным контактором переключателя в исполнительной системе; и
на фиг. 13 показан вид с продольным разрезом, представляющий конфигурацию механизма преобразования силы вращения в линейную силу и подвижного контактора переключателя в исполнительной системе.
Подробное описание изобретения
Далее будет представлено подробное описание конфигурации и работы исполнительной системы с множеством переключателей для распределительного устройства в соответствии с примерными вариантами осуществления, со ссылкой на приложенные чертежи. Для краткости описания со ссылкой на чертежи, одни и те же или эквивалентные компоненты будут обозначены одинаковыми номерами ссылочных позицией, и их описание не повторяется.
Ниже, со ссылкой на фиг. 2, будет описана конфигурация общей исполнительной системы (просто, исполнительной системы) с множеством переключателей для распределительного устройства, на которой представлена блок-схема общей исполнительной системы с множеством переключателей для распределительного устройства в соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего раскрытия.
Общая система привода, в соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего раскрытия, используется для размыкания или замыкания множества переключателей 50, включенных в распределительное устройство.
На фиг. 2 общая система привода множества переключателей для распределительного устройства в соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего раскрытия может включать в себя исполнительный электродвигатель 10, используемый в качестве привода, механизм 20 избирательной передачи энергии и множество соединительных элементов 40, за исключением множества переключателей 50, которые представляют собой объект привода для их размыкания или замыкания.
Для привода (манипуляции, переключения, перемещения), одного из множества переключателей 50 в положение разомкнутой цепи (так называемое положение ОТКЛЮЧЕНО) или в положение замкнутой цепи (так называемое положение ВКЛЮЧЕНО), система привода может дополнительно включать в себя контроллер 30, предназначенный для управления механизмом 20 избирательной передачи энергии, для функционального избирательного соединения одного из множества соединительных элементов 40 с исполнительным электродвигателем 10.
Исполнительный электродвигатель 10 представляет собой одиночный источник привода, который обеспечивает поворотную силу для общего размыкания или замыкания переключателей с переключением множества переключателей 50. Исполнительный электродвигатель 10, как показано на фиг. 3 и фиг. 7, может включать в себя выходной вал 10a. Предпочтительно, исполнительный электродвигатель 10 может быть выполнен как исполнительный электродвигатель, который вращается в направлении по часовой стрелке или в направлении против часовой стрелки.
Механизм 20 избирательной передачи энергии представляет собой модуль для избирательного соединения одного из множества соединительных элементов 40 с исполнительным электродвигателем 10 таким образом, чтобы можно было осуществлять привод одного из множества переключателей 50 в разомкнутое положение или в замкнутое положение.
Множество соединительных элементов 40 может быть соединено между исполнительным электродвигателем 10, используемым в качестве одиночного общего источника привода, и множеством переключателей 50. Множество соединительных элементов 40 может быть предусмотрено так, чтобы они соответствовали множеству переключателей 50 соответственно для передачи силы вращения исполнительного электродвигателя 10 на множество переключателей 50.
Ниже будет представлено более подробное описание конфигурации исполнительной системы множества переключателей для распределительного устройства со ссылкой на фиг. 3, на которой показана блок-схема, представляющая конфигурацию исполнительной системы, более подробно, чем показано на фиг. 2.
Как показано на фиг. 3, исполнительная система множества переключателей для распределительного устройства, в соответствии с одним примерным вариантом осуществления, в общем, может включать в себя источник исполнительного привода и модуль передачи энергии, за исключением множества переключателей 50, которые представляют собой объект, предназначенный для активации с их размыканием или замыканием.
Источник исполнительного привода может включать в себя исполнительный электродвигатель 10. Исполнительный электродвигатель 10 может передавать силу вращения через выходной вал 10a.
Модуль передачи энергии может включать в себя модуль зубчатой передачи, множество соединительных элементов 40, кулачок 21 и электродвигатель 28 кулачка. Здесь кулачок 21 и электродвигатель 28 кулачка включены в механизм 20 избирательной передачи энергии.
Модуль зубчатой передачи может включать в себя одно основное зубчатое колесо 11, множество ведомых зубчатых колес 12 и множество штифтов 13 передачи энергии как одно целое сформированных с каждым из ведомых зубчатых колес 12, как показано на фиг. 6 и 7, на которых представлена физическая форма и конфигурация модуля зубчатой передачи.
Множество соединительных элементов 40 может включать в себя множество гибких валов 41 (физическая форма которых показана на фиг. 7) и множество механизмов 42 преобразования силы вращения в линейную силу, все из которых используются так, чтобы они соответствовали переключателям 50 соответственно.
Множество соединительных элементов 40 могут дополнительно включать в себя электропроводные стержни 43, включенные в подвижный контактор (см. номер 51 ссылочной позиции на фиг. 13).
Множество гибких валов 41 может быть расположено так, чтобы они соответствовали множеству переключателей 50 соответственно. Множество гибких валов 41, которые выполнены гибкими, может быть выполнено с возможностью вращения со стороной электродвигателя привода, более конкретно с валом 27 вращения (см. фиг. 7 и 8) механизма 20 избирательной передачи энергии, который поясняется ниже, для передачи силы вращения исполнительного электродвигателя 10. Здесь гибкий вал 41 представляет собой компонент для передачи механической силы и сформирован путем многократной намотки множества тонких проводов в форме катушки, которые обладают гибкостью, для передачи механической силы. Гибкий вал 41 доступен для покупки на рынке.
Каждый механизм 42 преобразования силы вращения в линейную силу может преобразовывать силу вращения, генерируемую исполнительным электродвигателем 10, в линейную силу для размыкания или замыкания соответствующего переключателя 50 и подавать преобразованную линейную силу к переключателю 50.
В соответствии с примерным вариантом осуществления, показанным на фиг. 3, исполнительная система множества переключателей для распределительного устройства, выполненная с возможностью размыкания или замыкания множества переключателей 50, может включать в себя один исполнительный электродвигатель 10, сформированный так, что он обеспечивает силу вращения для общего размыкания или замыкания множества переключателей 50, и имеющий выходной вал 10a, множество гибких валов 41, сформированных так, что они соответствуют множеству переключателей 50 соответственно, установленных с возможностью вращения на стороне исполнительного электродвигателя 10, для передачи вращательной силы исполнительного электродвигателя 10 и обладающих гибкостью, механизм 20 избирательной передачи энергии, расположенный между исполнительным электродвигателем 10 и множеством гибких валов 41, для избирательного функционального соединения гибкого вала 41, соответствующего одному из множества переключателей 50, с исполнительным электродвигателем 10 и механизм 42 преобразования вращательной силы в линейную силу, который преобразует вращательную силу, передаваемую из механизма 20 избирательной передачи энергии, в линейную силу для размыкания или замыкания соответствующего переключателя 50 и передачи преобразованной линейной силы в переключатель 50.
В то же время, как показано на фиг. 4, на которой представлена блок-схема, кратко изображающая механизм избирательной передачи энергии, включенный в исполнительную систему с множеством переключателей для распределительного устройства в соответствии с примерным вариантом осуществления, механизм 20 избирательной передачи энергии может включать в себя множество муфт 24, один общий кулачок 21 и один общий двигатель 28 кулачка.
Механизм 20 избирательной передачи энергии дополнительно может включать в себя множество соединительных элементов 23 кулачка, множество ведомых зубчатых колес 12 и множество валов 27 вращения.
На фиг. 4 на каждом из ведомых зубчатых колес 12 могут быть предусмотрены штифты 13 передачи энергии.
Так же, как показано на фиг. 4, когда электродвигатель 28 кулачка вращает кулачок 21 таким образом, что один соединительный элемент 23 кулачка из множества соединительных элементов 23 кулачка движется горизонтально (на фиг. 4 в качестве примера показано состояние, в котором самый нижний соединительный элемент кулачка соединен с кулачком), соответствующий соединительный элемент 23 кулачка может перемещаться горизонтально для функционального соединения штифтов 13 передача энергии соответствующего заданного зубчатого колеса 12 с соответствующей муфтой 24. В соответствии с этим сила вращения электродвигателя привода, которую подают через вал 27 вращения, может быть передана на переключатель 50 через гибкий вал 41. Следовательно, может осуществляться управление соответствующим переключателем 50 с переводом его в замкнутое положение (Положение "включено") или в разомкнутое положение (положение выключено). Здесь штифты 13 передачи энергии ведомых зубчатых колес 12, муфты 24 и переключатели 50, которые соответствуют соединительным элементам 23 кулачка, не выполняя горизонтального движения под действием кулачка 21, могут оставаться в предыдущих положениях (то есть в предыдущих состояниях положений ВКЛЮЧЕНО или ВЫКЛЮЧЕНО).
Ниже будет представлено описание общей конфигурации исполнительной системы множества переключателей для распределительного устройства и контроллера, для управления множеством переключателей и исполнительной системой, со ссылкой на фиг. 5.
Описание в общем относится к компонентам, дополнительно включенным в примерный вариант осуществления по фиг. 5, в дополнение к упомянутым выше элементам исполнительной системы, описанной со ссылкой на фиг. 2-4.
Исполнительная система в соответствии с примерным вариантом осуществления на фиг. 5 может дополнительно включать в себя контроллер 30, в дополнение к тем элементам, которые представлены в примерном варианте осуществления на фиг. 3.
Контроллер 30 может включать в себя печатную плату (PCB), имеющую микропроцессор, и интерфейс пользователя, такой как панель управления, которая соединена с PCB. Контроллер 30 может считывать информацию, вводимую пользователем, относящуюся к переключателю 50, для которого должен быть выполнен привод в замкнутое положение. Контроллер 30 может рассчитывать угол поворота для вращения электродвигателя 28 кулачка, для привода соответствующего переключателя 50 в замкнутое положение, и вращения электродвигателя 28 кулачка, на основе рассчитанного угла поворота. Кроме того, для привода переключателя 50 в замкнутое положение микропроцессор может передавать сигнал управления приводом также в исполнительный электродвигатель 50.
Операции других элементов на фиг. 5, за исключением контроллера 30, будут понятны в результате описания примерного варианта осуществления по фиг. 3. Таким образом, их подробное описание здесь будет исключено.
Далее со ссылкой на фиг. 6-13 будет представлено описание механической конфигурации и работы исполнительной системы, состоящей из множества переключателей для распределительного устройства, в соответствии с настоящим раскрытием.
Возвращаясь к фиг. 6, исполнительная система с множеством переключателей для распределительного устройства может включать в себя исполнительный электродвигатель 10, модуль зубчатой передачи, имеющий ведомые зубчатые колеса 12, узлы 22 муфт и электродвигатель 28 кулачка.
SP1 на фиг. 6 обозначает первую опорную пластину для установки модуля зубчатой передачи. SP2 обозначает вторую опорную пластину для установки электродвигателя 28 кулачка, множества валов 27 вращения и направляющих штифтов 29, которые поясняются ниже. Кроме того, SR обозначает разделительные стержни, предназначенные для разделения первой опорной пластины SP1 и второй опорной пластины SP2 друг от друга, для обеспечения пространства для установки модуля зубчатой передачи и узлов 22 муфт между первой опорной пластиной SP1 и второй опорной пластиной SP2.
На фиг. 6 одно основное зубчатое колесо может быть включено в модуль зубчатой передачи, хотя его не видно, поскольку оно закрыто ведомыми зубчатыми колесами 12. Ведомые зубчатые колеса 12 могут быть расположены в таком количестве, каково количество переключателей, как упомянуто выше. На фиг. 6 в качестве примера показано шесть ведомых зубчатых колес 12.
Узлы 22 муфт могут также быть расположены в таком же количестве, как и количество переключателей, и на фиг. 6, в качестве примера, показано шесть узлов муфт.
Множество валов 27 вращения и направляющих штифтов 29 также может быть расположено в таком же количестве, что и количество переключателей, и на фиг. 6, в качестве примера, показано шесть валов вращения и шесть направляющей штифтов, соответственно.
Ниже будет представлено описание конфигураций и операций исполнительного электродвигателя, модуля передачи энергии, имеющего механизм избирательной передачи энергии и модуля зубчатой передачи и гибкого вала в исполнительной системе, со ссылкой на фиг. 7-11.
На фиг. 7 и 8 показана исполнительная система с множеством переключателей для распределительного устройства в соответствии с предпочтительным примерным вариантом осуществления, которая может включать в себя исполнительный электродвигатель 10, модуль зубчатой передачи, механизм 41 избирательной передачи энергии и гибкий вал.
Исполнительный электродвигатель 10, как упомянуто выше, может быть выполнен, как электродвигатель, который выполнен с возможностью вращения в направлении по часовой стрелке или в направлении против часовой стрелки и которым управляют с помощью контроллера 30 по фиг. 5 и который имеет выходной вал 10a.
На фиг. 7 и 8 модуль зубчатой передачи может включать в себя одно общее основное зубчатое колесо 11, множество ведомых зубчатых колес 12 (на фиг. 7, в качестве примера, показано одно ведомое зубчатое колесо для пояснения) и штифты 13 передачи энергии сформированы как единая деталь с ведомым зубчатым колесом 12.
Одиночное основное зубчатое колесо 11, как упомянуто выше, предпочтительно предусмотрено для модуля передачи энергии и множества переключателей, для передачи силы вращения от исполнительного электродвигателя 10 в модуль передачи энергии и на переключатели.
Так же, как показано на фиг. 7 и 8, основное зубчатое колесо 11 может включать в себя участок 11a установки вала, имеющий полую трубчатую форму, для соединения с выходным валом 10a исполнительного электродвигателя 10. Выходной вал 10a и участок 11a установки вала могут быть соединены путем установки выходного вала 10a в трубчатый участок 11a установки вала и с последующей вставкой соединительного штифта через выходной вал 10a и участок 11a установки вала.
Основное зубчатое колесо 11, таким образом, может быть соединено по оси с выходным валом 10a исполнительного электродвигателя 10 и может вращаться в том же направлении в соответствии с вращением выходного вала 10a.
Множество ведомых зубчатых колес 12 (на фиг. 7 и 8, в качестве примера, показано одно для пояснения) могут быть соединены с зацеплением их зубьев с зубьями общего основного зубчатого колеса 11. Множество ведомых зубчатых колес 12 может быть предусмотрено так, чтобы они соответствовали соответствующим переключателям 50 и вращались противоположно направлению вращению основного зубчатого колеса 11 в соответствии с вращением основного зубчатого колеса 11.
Каждое ведомое зубчатое колесо 12 может включать в себя множество штифтов 13 передачи энергии, продолжающихся от одной боковой поверхности ведомого зубчатого колеса 12. В предпочтительном варианте осуществления, в качестве примера, показаны три штифта 13 передачи энергии, сформированные на каждом из ведомых зубчатых колес 12. Штифты 13 передачи энергии могут быть сформированы на каждом из ведомых зубчатых колес 12 для передачи силы вращения в механизм избирательной передачи энергии.
На фиг. 7 и 8 показано, что вал 27 вращения установлен так, что он непосредственно соединен с ведомыми зубчатыми колесами 12. Фактически, вал 27 вращения, как показано на фиг. 9 и 10, может быть соединен с ведомым зубчатым колесом 12, с использованием подшипника 14, расположенного между ними. Поэтому вал 27 вращения может не вращаться, даже если ведомое зубчатое колесо 12 вращается.
Возвращаясь снова к фиг. 7 и 8, можно видеть, что механизм избирательной передачи энергии может включать в себя множество узлов 22 муфты (на фиг. 7 и 8 показан только один для пояснения), а именно муфты 24 (см. фиг. 9), кулачок 21 и электродвигатель 28 кулачка.
Множество узлов 22 муфты, а именно муфты 24, может быть расположено так, чтобы они соответствовали множеству переключателей 50 (см. фиг. 2) и были выполнены с возможностью линейного перемещения между первым положением для передачи силы вращения от исполнительного электродвигателя 10 и вторым положением для прекращения передачи.
Более подробно, множество узлов 22 муфты, а именно муфты 24, могут представлять собой модули, расположенные в соответствии с переключателями 50 (см. фиг. 2, 3 и 5) соответственно. Как показано на фиг. 7 и 8, каждый узел 22 муфты может иметь первое положение, в котором он соединен со штифтами 13 передачи энергии, принимает силу вращения через штифты 13 передачи энергии и передает ее на вал 27 вращения, и вторым положением, где он отсоединен от штифтов 13 передачи энергии для прекращения передачи силы вращения на вал 27 вращения.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего раскрытия, как показано на фиг. 6 или 7, множество узлов 22 муфты может быть расположено так, что они окружают основное зубчатое колесо 11 в радиальной форме относительно осевого направления основного зубчатого колеса 11. В результате достигается упрощение механической конструкции в максимально возможной степени и уменьшается размер исполнительной системы, выполненной с возможностью размыкать или замыкать множество переключателей.
На фиг. 7 и 8 кулачок 21 может быть предпочтительно соединен с множеством узлов 22 муфты, а именно с муфтами 24 (см. фиг. 9), для линейного перемещения одного из множества узлов 22 муфты, а именно муфты 24, в первое положение или во второе положение.
Возвращаясь к фиг. 11, кулачок 21 может включать в себя участок 21c канавки кулачка на поверхности его внешней окружности. Участок 21c канавки кулачка может быть сформирован поверхностями 21b стенок канала с переменной кривизной.
Другими словами, как показано на фиг. 7, 8 или 11, кулачок 21 может включать в себя участок 21c канавки кулачка, с которым совместно соединены множество узлов 22 муфты. Стенки 21b канала, которые обращены друг к другу для формирования участка 21c канавки кулачка, могут быть сформированы, как поверхности кулачка с изменяемой кривизной. В соответствии с этим, кулачок 21 может перемещать один из множества узлов 22 муфты в первое положение или во второе положение, в соответствии с положением, в котором один узел 22 муфты, а именно одна муфта 24, входит в контакт с каждой из поверхностей кулачка участка 21c канавки кулачка.
Следовательно, после соединения с участком 21c канавки кулачка в кулачке 21 узел 22 муфты, а именно муфта 24, может линейно перемещаться вперед или назад, в соответствии с вращением кулачка 21.
Электродвигатель 28 кулачка может быть выполнен, как электродвигатель, который обеспечивает силу для вращения кулачка 21 и который вращается в направлении по часовой стрелке или в направлении против часовой стрелки. Другими словами, электродвигатель 28 кулачка может поворачивать кулачок 21 на заданный угол поворота, для привода выбранного одного из узлов 22 муфты, соединенного с кулачком 21, с переводом его в первое положение или во второе положение.
Электродвигатель 28 кулачка может иметь выходной вал (не показан), и кулачок 21 может включать в себя участок 21a установки вала, предназначенный для соединения с выходным валом электродвигателя 28 кулачка. Соединение между выходным валом и участком 21a установки вала может быть разрешено, когда выходной вал электродвигателя 28 кулачка вставлен в трубчатый участок 21a установки вала, и соединительный штифт (не показан) вставлен через выходной вал и участок 21a установки вала.
Как показано на фиг. 7 и 8, механизм избирательной передачи энергии может дополнительно включать в себя вал 27 вращения.
Вал 27 вращения может быть соединен с узлом 22 муфты для вращения совместно с узлом 22 муфты и представляет собой элемент, предназначенный для передачи силы вращения на соединительный элемент (или гибкий вал 41 в варианте осуществления, показанном на фиг. 7 и 8).
Ниже будет описана подробная конфигурация узла 22 муфты со ссылкой на фиг. 9 и 10.
Узел муфты 22 может включать в себя соединительный элемент 23 кулачка, элемент 24a пластины муфты, пружину 25 и соединительный штифт 26.
Соединительный элемент 23 кулачка представляет собой элемент, который вставляют в участок 21c канавки кулачка (см. фиг. 11) кулачка 21 для обеспечения возможности передвижения вперед и назад вдоль участка 21c канавки кулачка в кулачке 21.
Соединительный элемент 23 кулачка может включать в себя соединительный участок кулачка (не обозначен номером ссылки на чертежах), который выступает для его установки в участок 21c канавки кулачка в кулачке 21, участок 23a приема вала как одно целое продолжающийся от соединительного участка с кулачком и в который устанавливают вал 27 вращения, вставляемый в него, и участок 23b установки пружины, продолжающейся от участка 23a приема вала в радиальном направлении, для удержания одного конца пружины 25.
Соединительный элемент 23 кулачка может включать в себя направляющий штифт 29 (см. фиг. 7 и 8), продолжающийся в одном направлении для линейного направления его при движении вперед или назад. Исполнительная система с множеством переключателей для распределительного устройства может дополнительно включать в себя вторую опорную пластину SP2, имеющую участок сквозного отверстия для направления через него направляющего штифта 29.
Элемент 24a пластины муфты может включать в себя множество участков 24a1 24a1 отверстий для соединения со штифтами, которые обеспечивают возможность вставки штифтов 13 передачи энергии, или отсоединения штифтов 13 передачи энергии от них.
Пружина 25 может быть установлена между элементом 24a пластины муфты и соединительным элементом 23 кулачка. Более подробно, пружина 25 может быть расположена между элементом 24a пластины муфты и участком 23b установки пружины соединительного элемента 23 кулачка, таким образом, что один конец может удерживаться участком 23b установки пружины и другой конец может поддерживаться элементом 24a пластины муфты.
Когда соединительный элемент 23 кулачка перемещают в направлении элемента 24a пластины муфты, пружина 25 может быть сжата участком 23b посадки пружины соединительного элемента 23 кулачка для передачи упругого давления к элементу 24a пластины муфты. В соответствии с этим элемент 24a пластины муфты может быть прижат к штифтам 13 передачи энергии.
Когда соединительный элемент 23 кулачка перемещается от элемента 24a пластины муфты, давление, прикладываемое участком 23b посадки пружины соединительного элемента 23 кулачка, может исчезнуть. Пружина 25 может, таким образом, прекратить передачу упругого давления к элементу 24a пластины муфты.
Соединительный штифт 26 представляет собой штифт, который вставляют через элемент 24a пластины муфты или муфту 24 и вал 27 вращения для соединения муфты 24 или элемента 24a пластины муфты с валом 27 вращения.
Как показано на фиг. 9 и 10, поскольку подшипник 14 расположен между ведомым зубчатым колесом 12 и валом 27 вращения, вал 27 вращения может не вращаться, даже если ведомое зубчатое колесо 12 вращается.
Только когда один элемент 24a пластины муфты соединен с соответствующими штифтами 13 передачи энергии, как показано на фиг. 10, вращение ведомого зубчатого колеса 12 может быть передано на соответствующей вал 27 вращения. Вследствие этого вал 27 вращения может вращаться соответственно.
Когда штифты 13 передачи энергии отделены от элемента 24a пластины муфты, как показано на фиг. 9, ведомое зубчатое колесо 12 выполняет холостое вращение и вал 27 вращения остановлен.
Ниже будет представлено описание подробной конфигурации механизма 42 преобразования силы вращения в линейную силу (см. фиг. 3 и 5), который может быть включен в исполнительную систему множества переключателей для распределительного устройства, со ссылкой на фиг. 12 и 13.
Механизм 42 преобразования силы вращения в линейную силу может включать в себя спиральный червяк 42a, червячное колесо 42b, вал 42c вращения червячного колеса, ведущее зубчатое колесо 42d и реечную зубчатую передачу 42e.
На фиг. 12 номером 42a1 ссылочной позиции обозначен свободный конец вала для установки спирального червяка 42a и номером 42a2 обозначен соединительный конец вала для установки спирального червяка 42a. Гибкий вал 41 может быть соединен с соединительным концом вала.
Кроме того, номером 62 ссылочной позиции обозначена пара опорных кронштейнов, предназначенных для удержания верхнего и нижнего участков вала, которые поддерживают спиральный червяк 42a, и номером 60a обозначена опорная боковая пластина, предназначенная для поддержки спирального червяка 42a, червячного колеса 42b и опорных кронштейнов 62а.
На фиг. 12 номером 61 ссылочной позиции обозначена опорная пластина, которая поддерживает электропроводный стержень 43 и которая сформирована из проводника, который может быть электрически соединен с электрической цепью на стороне внешнего источника электропитания или на стороне электрической нагрузки. Опорная пластина 61 может включать в себя трубчатый удлинительный участок, продолжающийся от поверхности пластины опорной пластины 61.
Номером 60 ссылочной позиции обозначено опорное основание, и номером 51 обозначен подвижный контактор каждого переключателя 50.
Номером 51a ссылочной позиции обозначено множество пальцевых контакторов, которые закреплены в виде кольца на трубчатом удлинительном участке опорной пластины 61 вдоль направления внешней окружности и электрически соединены с электропроводным стержнем 43 путем контакта с поверхностью внешней окружности электропроводного стержня 51 подвижного контактора 51.
Номером 43 ссылочной позиции обозначен электропроводный стержень, формирующий часть корпуса подвижного контактора 51, номером 43a обозначен участок удлиненного отверстия электропроводного стержня 43 и номером 43b обозначен передний конечный участок подвижного контактора 51.
В одном примерном варианте осуществления настоящего раскрытия иллюстрируется, что электропроводный стержень 43 движущегося контактора 51 электрически соединен со стороной внешнего источника электропитания или стороной электрической нагрузки силовой цепи через множество пальчиковых контакторов 51a и опорную пластину 61. В соответствии с другим вариантом осуществления гибкий провод, изготовленный из меди, может быть соединен с задним концом электропроводного стержня 43 для его электрического соединения со стороной внешнего источника электропитания или стороной электрической нагрузки силовой цепи через гибкий провод.
Спиральный червяк 42a представляет собой колонну, которая вращается под действием силы вращения, передаваемой из механизма 20 избирательной передачи энергии через гибкий вал 41, и поверхность внешней окружности которой сформирована как резьбовая поверхность.
Червячное колесо 42b представляет собой колесо, имеющее зубья на его поверхности внешней окружности, и может вращаться при зацеплении зубьев со спиральным червяком 42a.
Вал 42c вращения червячного колеса может быть вставлен через червячное колесо 42b, так, что он вращается в том же направлении в соответствии с вращением червячного колеса 42b.
Как показано на фиг. 13, ведущее зубчатое колесо 42d может быть расположено внутри электропроводного стержня 43 и соединено с валом 42c вращения червячного колеса коаксиально с червячным колесом 42b для вращения в соответствии с вращением червячного колеса 42b.
Реечная передача 42e может быть установлена с возможностью соединения с электропроводным стержнем 43 подвижного контактора 51 с помощью соединительного элемента, такого как фиксирующий винт, внутри электропроводного стержня 43 подвижного контактора 51. Реечная передача 42e может быть соединена с ведущим зубчатым колесом 42d, когда эти зубья зацеплены друг с другом, и выполнена с возможностью линейного перемещения в соответствии с вращением ведущего зубчатого колеса 42d.
Следовательно, реечная передача 42e может перемещаться в положение размыкания или замыкания, будучи соединенной с подвижным контактором 51 переключателя 50.
Так же, как показано на фиг. 13, подвижный контактор 51 переключателя 50 может включать в себя электропроводный стержень 43. Электропроводный стержень 43 может включать в себя участок 43a удлиненного отверстия, который ограничивает расстояние линейного передвижения подвижного контактора 51 и обеспечивает возможность вставки вала 42c вращения червячного колеса через него. Электропроводный стержень 43 может быть сформирован из электропроводного материала большой длины и может включать в себя конечный передний участок 43b, имеющий переднюю поверхность, обработанную так, что она закруглена для электрического соединения с соответствующим неподвижным контактором (не показан) переключателя 50.
Хотя это и не показано, неподвижный контактор (не показан), электрически соединенный с передним оконечным участком 43b электропроводного стержня 43, может быть выполнен путем установки множества пальчиковых контакторов, используя кольцевую пружину на поверхности внешней окружности оконечного участка электропроводной шины в направлении внешней окружности. Когда поверхность внешней окружности переднего оконечного участка 43b электропроводного стержня 43 подвижного контактора 51 входит в контакт с внутренней поверхностью внешней окружности множества пальчиковых контакторов соответствующего неподвижного контактора, схема электропитания может быть замкнута. Кроме того, когда поверхность внешней окружности переднего оконечного участка 43b электропроводного стержня 43 подвижного контактора 51 отделена от внутренней поверхности внешней окружности множества пальчиковых контакторов соответствующего неподвижного контактора, схема электропитания может быть разомкнута.
Далее будет представлено описание работы исполнительной системы множества переключателей для распределительного устройства в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, с приложенными чертежами.
Например, когда пользователь вводит запрос через интерфейс пользователя, такой как нажимная кнопка, для привода заданного переключателя среди множества переключателей 50 в замкнутое положение, контроллер 30, показанный на фиг. 5, может считывать информацию, относящуюся к переключателю 50, о том, что пользователь желает выполнить привод в замкнутое положение. Затем контроллер 30 может рассчитать угол поворота для поворота электродвигателя 28 кулачка, для привода соответствующего переключателя 50 в замкнутое положение, и может управлять электродвигателем 28 кулачка для поворота на основе рассчитанного угла поворота.
Кроме того, для привода переключателя 50 в замкнутое положение контроллер 30 также может передавать сигнал управления приводом, который представляет собой инструкции, например, выполнить поворот против часовой стрелки, в исполнительный электродвигатель 10.
Для привода переключателя 50 в положение размыкания контроллер 30 может передавать сигнал управления приводом, который представляет собой инструкцию, например, выполнить поворот по часовой стрелке, в исполнительный электродвигатель 10.
В ответ на поворот против часовой стрелки исполнительного электродвигателя 10, как показано на фиг. 7, основное зубчатое колесо 11, соединенное с выходным валом 10a исполнительного электродвигателя 10, может вращаться в направлении против часовой стрелки, и множество ведомых зубчатых колес 12, зубья которых зацеплены с зубьями зубчатого колеса 11, могут вращаться в направлении по часовой стрелке.
Когда контроллер 30 осуществляет привод электродвигателя 28 кулачка для поворота на расчетный угол поворота для привода заданного переключателя 50 в замкнутое положение, один из множества соединительных элементов 23 кулачка, соответствующих заданному переключателю 50, может перемещаться вперед вдоль участка 21c канавки кулачка для кулачка 21.
Когда соединительный элемент 23 кулачка движется вперед из состояния, показанного на фиг. 9, пружина 25 может быть нажата участком 23b посадки пружины соединительного элемента 23 кулачка для передачи упругого давления на элемент 24a пластины муфты. Элемент 24a пластины муфты может, таким образом, быть прижат в направлении штифтов 13 передачи энергии.
Штифты 13 передачи энергии ведомого зубчатого колеса 12 затем могут быть вставлены в участки 24a1 отверстий для соединения со штифтами элемента 24a пластины муфты, и соответственно сила вращения может быть передана с ведомого зубчатого колеса 12 на элемент 24a пластины муфты. Следовательно, вал 27 вращения, который соединен с элементом 24a пластины муфты (а именно, муфты 24) соединительным штифтом 26, может вращаться в том же направлении, что и ведомое зубчатое колесо 12.
Вращение вала 27 вращения, как показано на фиг. 7 и 8, может быть выполнено таким образом, что один конец вала 27 вращения вращается в том же направлении, что и гибкий вал 41, который представляет сбой соединительный элемент, соединенный с валом 27 вращения.
В соответствии с вращением гибкого вала 41, как показано на фиг. 12, спиральный червяк 42a, соединенный с другим концом гибкого вала 41, может вращаться в том же направлении (например, в направлении по часовой стрелке) под действием соединительного конца 42a2 вала для поддержки спирального червяка 42a.
Как показано на фиг. 13, ведущее зубчатое колесо 42d, которое соединено с валом 42c вращения червячного колеса коаксиально со спиральным червяком 42a, может вращаться в направлении против часовой стрелки.
Когда ведущее зубчатое колесо 42d вращается в направлении против часовой стрелки, реечная передача 42e, зубья которой зацеплены с зубьями ведущего зубчатого колеса 42d, может линейно перемещаться вправо по фиг. 13. Следовательно, электропроводный стержень 43 из подвижного контактора 51, соединенный с реечной передачей 42e, может линейно перемещаться вправо.
Передний оконечный участок 43b электропроводного стержня 43, который линейно перемещается вправо, может входить в контакт с соответствующим стационарным контактором (не показан). Следовательно, сторона источника электропитания или сторона электрической нагрузки силовой электрической цепи, соединенная с подвижным контактором 51 и соответствующей стороной электрической нагрузки или стороной источника электропитания силовой электрической цепи, соединенной со стационарным контактором, находятся в замкнутом состоянии (то есть, в положении замыкания).
Операция по размыканию переключателя 50 может быть выполнена таким же образом, за исключением направления операции. Поэтому подробное ее описание будет исключено.
Как описано выше, общая исполнительная система с множеством переключателей для распределительного устройства, выполненная с возможностью размыкания или замыкания множества переключателей, в соответствии с настоящим раскрытием, может иметь конфигурацию, в которой сила привода для множества переключателей может быть сгенерирована одним общим исполнительным электродвигателем, и один выбранный из множества переключателей может быть разомкнут или замкнут путем последовательного замыкания одного из множества соединительных элементов с общим исполнительным электродвигателем. Это может обеспечить возможность воплощения исполнительной системы переключателей для распределительного устройства, имеющей существенно меньшую стоимость производства и значительно улучшенную эффективность использования исполнительного электродвигателя по сравнению с предшествующим уровнем техники, в котором используется такое же количество исполнительных электродвигателей, каково количество переключателей.
В общей исполнительной системе с множеством переключателей для распределительного устройства, в соответствии с настоящим раскрытием соединительный элемент может включать в себя гибкий вал, который выполнен гибким. Поэтому исполнительный электродвигатель, а именно, модуль привода и переключатели могут быть расположены свободно, например продольно, горизонтально, перпендикулярно и т.п. Это позволяет выполнить компоновку и конфигурацию распределительного устройства со свободной конфигурацией продольного типа, горизонтального типа, перпендикулярного типа и т.п.
В общей исполнительной системе с множеством переключателей для распределительного устройства в соответствии с настоящим изобретением, соединительный элемент может включать в себя механизм преобразования силы вращения в линейную силу, предназначенный для преобразования силы вращения исполнительного электродвигателя в линейную силу для передачи ее на переключатель. В соответствии с этим сила вращения электродвигателя может быть преобразована в линейную силу для ее использования для размыкания или замыкания соответствующего переключателя.
В общей исполнительной системе с множеством переключателей для распределительного устройства, в соответствии с настоящим раскрытием исполнительная система может дополнительно включать в себя механизм избирательной передачи энергии. Механизм избирательной передачи энергии может включать в себя множество муфт, расположенных так, чтобы они соответствовали множеству переключателей и были выполнены с возможностью линейного перемещения в первое положение для передачи силы вращения от исполнительного электродвигателя и второе положение для прекращения ее передачи, кулачок, имеющий участок канавки кулачка, сформирован на поверхности его внешней окружности, участок канавки кулачка имеет переменный радиус кривизны и соединен как общая деталь с множеством муфт таким образом, что одна из множества муфт может линейно перемещаться в первое положение или во второе положение, и электродвигатель кулачка предназначен для вращения кулачка. В этой конфигурации сила вращения может быть передана от исполнительного электродвигателя к переключателю, выбранному из множества переключателей, на основе угла поворота электродвигателя кулачка для привода переключателя в положение открывания или закрывания.
В общей исполнительной системе с множеством переключателей распределительного устройства, в соответствии с настоящим изобретением механизм избирательной передачи энергии может включать в себя модуль зубчатой передачи, имеющий множество штифтов передачи энергии, множество узлов муфты, выполненных с возможностью перемещения в первое положение, в котором они соединены со штифтами передачи энергии, и второе положение, в котором они отделены от штифтов передачи энергии, кулачок для привода узлов муфты в первое положение или во второе положение и вал вращения, который вращается с электродвигателем кулачка для вращения кулачка и узлов муфты и соединен для передачи силы вращения на соединительный элемент. В такой конфигурации, по мере того как один узел муфты избирательно соединяют со штифтами передачи энергии на основе угла поворота кулачка, привод которого осуществляется с помощью электродвигателя кулачка, переключатель, соответствующий одному из узлов муфты, может быть избирательно приведен с переводом в положение размыкания или в положение замыкания.
В общей исполнительной системе с множеством переключателей для распределительного устройства, в соответствии с настоящим изобретением каждый узел муфты может включать в себя соединительный элемент кулачка, вставленный в участок канавки кулачка на кулачке, который выполнен с возможностью перемещения вперед и назад вдоль участка канавки кулачка на кулачке, элемент пластины муфты, имеющий участки отверстий для соединения со штифтами, функционально соединяемыми со штифтами передачи энергии, вставляемыми в них или отделяемыми от штифтов передачи энергии, пружину, установленную между элементом пластины муфты и соединительным элементом кулачка для передачи упругого давления на элемент пластины муфты, когда соединительный элемент кулачка движется в направлении элемента пластины муфты, таким образом, что элемент пластины муфты может быть прижат в направлении штифтов передачи энергии, и прекращения передачи упругого давления на элемент пластины муфты, когда соединительный элемент кулачка движется от элемента пластины муфты, и соединительный штифт, вставленный через элемент пластины муфты и вал вращения, для соединения элемента пластины муфты и вала вращения друг с другом. В этой конфигурации соединительный элемент кулачка, вставленный в участок канавки кулачка на кулачке, может перемещаться в направлении вперед или назад в соответствии с вращением кулачка, и соответственно элемент пластины муфты может двигаться вперед или назад в соответствии с упругим прижимом или высвобождением пружины, установленной между соединительным элементом кулачка и элементом пластины муфты. Когда элемент пластины муфты движется вперед, элемент пластины муфты может быть соединен со штифтами передачи энергии и вал вращения, соединенный с элементом пластины муфты с помощью соединительного штифта, может, таким образом, вращаться с передачей силы вращения исполнительного электродвигателя на переключатель. Когда элемент пластины муфты движется назад, элемент пластины муфты может быть отделен от штифтов передачи энергии. В соответствии с этим вал вращения, соединенный с элементом пластины муфты с помощью соединительного штифта, больше не может вращаться, прекращая, таким образом, передачу силы вращения на исполнительный электродвигатель переключателя.
В общей исполнительной системе с множеством переключателей для распределительного устройства, в соответствии с настоящим раскрытием соединительный элемент кулачка может включать в себя направляющий стержень, продолжающийся в одном направлении, и может дополнительно включать в себя удерживающую пластину, имеющую участок сквозного отверстия, через который направляется направляющий стержень. Это может линейно направлять движение вперед или назад соединительного элемента кулачка.
Общая исполнительная система с множеством переключателей для распределительного устройства в соответствии с настоящим раскрытием может дополнительно включать в себя основное зубчатое колесо, соединенное по оси с выходным валом исполнительного электродвигателя, предназначенное для вращения в том же направлении в соответствии с вращением вперед или назад выходного вала, множество ведомых зубчатых колес, соединенных с возможностью вращения с основным зубчатым колесом, таким образом, с зацеплением зубьями, и сформированных так, что они соответствуют каждому из переключателей, и модуль зубчатой передачи, имеющий множество штифтов передачи энергии, расположенных на каждом из ведомых зубчатых колес, для передачи силы вращения. В такой конфигурации множество ведомых зубчатых колес, соответствующих множеству переключателей, соответственно может быть выполнено одним основным зубчатым колесом, используя его в качестве общей силы привода, таким образом, размыкая или замыкая множество переключателей. В общей исполнительной системе с множеством переключателей для распределительного устройства, в соответствии с настоящим раскрытием механизм преобразования силы вращения в линейную силу может включать в себя спиральный червяк, выполненный с возможностью вращения под действием силы вращения, передаваемой от механизма избирательной передачи энергии, червячное зубчатое колесо, выполненное с возможностью вращения, когда его зубья зацеплены с зубьями спирального червяка, вал вращения червячного колеса выполнен с возможностью вращения в соответствии с вращением червячного колеса, ведущее зубчатое колесо, коаксиально соединенное с валом вращения червячного колеса для обеспечения возможности его вращения в соответствии с вращением червячного колеса, и реечную передачу, соединенную с ведущим зубчатым колесом с зацеплением их зубьев для линейного перемещения в соответствии с вращением ведущего зубчатого колеса и выполненную с возможностью передвижения в положение размыкания или в положение замыкания, будучи соединенной с подвижным контактором переключателя. В этой конфигурации, когда спиральный червяк вращается под действием силы вращения, передаваемой от механизма избирательной передачи энергии, червячное колесо, зубья которого зацеплены с зубьями спирального червяка, может вращаться и соответственно ведущее зубчатое колесо, коаксиально соединенное с червячным колесом через вал вращения червячного колеса, может вращаться. В соответствии с вращением ведущего зубчатого колеса реечная передача может линейно перемещаться таким образом, что подвижный контактор, соединенный с реечной передачей, может быть приведен с переводом его в замкнутое положение для контакта со стационарным контактором или в разомкнутое положение, в котором он отделен от стационарного контактора.
В общей исполнительной системе с множеством переключателей для распределительного устройства, в соответствии с настоящим раскрытием подвижный контактор переключателя может включать в себя участок удлиненного отверстия, который ограничивает расстояние линейного передвижения подвижного контактора и обеспечивает возможность вставки через него вала вращения червячного колеса, и электропроводный стержень, сформированный из электропроводного материала с большой длиной. Ведущее зубчатое колесо и реечная передача могут быть установлены внутри электропроводного стержня. В соответствии с этим прямолинейные движения реечной передачи и подвижного контактора для переключения переключателя в замкнутое положение могут быть выполнены путем вращения ведущего зубчатого колеса в соответствии с вращением червячного колеса. Кроме того, расстояние перемещения подвижного контактора для переключения переключателя с переводом его в разомкнутое положение или замкнутое положению может быть определено по пределу расстояния линейного перемещения подвижного контактора участком удлиненного отверстия электропроводного стержня подвижного контактора.
В общей исполнительной системе с множеством переключателей для распределительного устройства, в соответствии с настоящим раскрытием множество узлов муфт может быть размещено так, что они радиальным образом окружают основное зубчатое колесо в осевом направлении основного зубчатого колеса. Это может упростить механическую конструкцию в максимально возможной степени, и размер исполнительной системы с множеством переключателей для распределительного устройства может быть уменьшен.
Представленные выше варианты осуществления и преимущества представляют собой просто примеры, и их не следует рассматривать как ограничивающие настоящее раскрытие. Данное описание может непосредственно применяться к другим типам устройств. Данное описание предназначено для использования в качестве иллюстрации, а не для ограничения объема формулы изобретения. Множество альтернатив, модификаций и вариантов будут понятны для специалистов в данной области техники. Особенности, структуры, способы и другие характеристики примерных вариантов осуществления, описанных здесь, могут быть скомбинированы различными способами для получения дополнительных и/или альтернативных примерных вариантов осуществления.
Поскольку настоящие признаки могут быть воплощены в нескольких формах, без выхода за пределы их характеристик, следует также понимать, что описанные выше варианты осуществления не ограничиваются какими-либо деталями представленного выше описания, если только не будет указано другое, но скорее, их следует рассматривать широко в пределах их объема, который определен в приложенной формуле изобретения, и поэтому все изменения и модификации, которые попадают в пределы определения и границ, должны быть охвачены приложенной формулой изобретения.
1. Общая исполнительная система с множеством переключателей для распределительного устройства, выполненного с возможностью переключения множества переключателей, содержащая:
один исполнительный электродвигатель, который предоставляет силу вращения для общего размыкания или замыкания множества переключателей и имеющий выходной вал;
множество соединительных элементов, которые расположены между электродвигателем привода и множеством переключателей и предусмотрены в соответствии с множеством переключателей, соответственно, множество соединительных элементов передают силу вращения исполнительного электродвигателя на множество переключателей; и
механизм избирательной передачи энергии, который функционально соединяет один из множества соединительных элементов исполнительного электродвигателя избирательным образом так, чтобы выполнять привод одного из множества переключателей для перевода в положение размыкания или в положение замыкания.
2. Система по п.1, в которой соединительный элемент содержит гибкий вал, обладающий гибкостью.
3. Система по п.1, в которой каждый из соединительных элементов содержит механизм преобразования силы вращения в линейную силу, который преобразует вращательную силу исполнительного электродвигателя в линейную силу для размыкания или замыкания соответствующего переключателя и передачи преобразованной линейной силы к соответствующему переключателю.
4. Система по п.3, в которой механизм передачи энергии вращения в линейную силу содержит:
спиральный червяк, который выполнен с возможностью вращения под действием силы вращения от соответствующего механизма избирательной передачи энергии;
червячное колесо, которое выполнено с возможностью вращения, по мере того как его зубья входят в зацепление со спиральным червяком;
вал вращения червячного колеса, который вращается в соответствии с вращением червячного колеса;
ведущее зубчатое колесо, которое расположено на валу вращения червячного колеса коаксиально с червячным колесом и выполнено с возможностью вращения в соответствии с вращением червячного колеса; и
реечную передачу, которая соединена с ведущим зубчатым колесом, когда ее зубья зацеплены с зубьями ведущего зубчатого колеса и перемещающуюся линейно, в соответствии с вращением ведущего зубчатого колеса, причем реечная передача движется в открытое положение или в закрытое положение переключателей, будучи соединенной с подвижным контактором переключателя.
5. Система по п.1, в которой механизм избирательной передачи энергии содержит:
множество узлов муфты, которые предусмотрены так, что они соответствуют множеству переключателей, и линейно перемещаются в первое положение передачи силы вращения исполнительного электродвигателя или во второе положение прекращения передачи;
кулачок, который имеет участок канавки кулачка на его поверхности внешнего контура, участок канавки кулачка взаимно зацеплен с узлами кулачков таким образом, что один из множества узлов кулачков линейно движется в первое положение или во второе положение, при этом участок канавки кулачка сформирован изогнутыми поверхностями, имеющими переменную кривизну; и
электродвигатель кулачка, который вращает кулачок.
6. Система по п.1, в которой механизм избирательной передачи энергии содержит:
модуль зубчатой передачи, который имеет основное зубчатое колесо, установленное по оси на выходном валу исполнительного электродвигателя для вращения в том же самом направлении в соответствии с вращением выходного вала, множество ведомых зубчатых колес, соединенных с возможностью вращения с основным зубчатым колесом, поскольку их зубья зацеплены с зубьями основного зубчатого колеса и предусмотрены так, что соответствуют множеству переключателей соответственно, и множество штифтов передачи энергии, расположенных на каждом из ведомых зубчатых колес для передачи силы вращения;
множество узлов муфты, которое предусмотрено так, что соответствует множеству переключателей соответственно, каждый узел муфты, имеющий первое положение, соединенное со штифтами передачи энергии для приема силы вращения от штифтов передачи энергии, и второе положение, отделенное от штифтов передачи энергии;
кулачок, который имеет участок канавки кулачка, с которой множество узлов муфты совместно соединены, участок канавки кулачка, сформированный стенками канала, обращенными друг к другу и формирующими поверхности кулачка с переменной кривизной, при этом устройство кулачка выполняет привод одного из множества узлов муфты в первом положении или во втором положении в соответствии с положением контакта каждой из кулачковых поверхностей участка канавки кулачка;
электродвигатель кулачка, который поворачивает кулачок на заданный угол поворота для привода одного из множества узлов кулачка узлов муфты, соединенных с кулачком в первом положении или во втором положении; и
множество валов вращения, которые соединены с множеством узлов муфты соответственно для обеспечения возможности вращения вместе с узлами муфт, валы вращения соединены с соответствующими соединительными элементами для передачи силы вращения.
7. Система по п.6, в которой множество узлов муфт расположены так, что они радиально окружают основное зубчатое колесо относительно осевого направления основного зубчатого колеса.
8. Система по п.6, в котором каждый из узлов муфты содержит:
соединительный элемент кулачка, который вставляют в участок канавки кулачка, для кулачка, перемещаемого вперед и назад вдоль участка канавки кулачка для кулачка;
элемент пластины муфты, который имеет участки отверстия для соединения со штифтом, функционально позволяющие вставлять штифты передачи энергии в или отделять их от штифтов передачи энергии;
пружину, которая расположена между элементом пластины муфты и соединительным элементом кулачка с возможностью прижимания элемента пластины муфты к штифтам передачи энергии, применяя упругое давление к элементу пластины муфты, когда соединительный элемент кулачка движется в направлении элемента пластины муфты, и прекращения прикладывания упругого давления к элементу пластины муфты, когда соединительный элемент кулачка движется от элемента пластины муфты; и
соединительный штифт, вставленный через элемент пластины муфты и вал вращения для соединения элемента пластины муфты и вала вращения друг с другом.
9. Система по п.8, в котором соединительный элемент кулачка содержит направляющий штифт, который продолжается от него в одном направлении прямолинейного движения, вперед и назад,
при этом система привода дополнительно содержит опорную пластину, имеющую участок сквозного отверстия для направления направляющего штифта через него.
10. Общая исполнительная система из множества переключателей для распределительного устройства, выполненного с возможностью переключения множества переключателей, содержащая:
один исполнительный электродвигатель, который обеспечивает силу вращения для общего размыкания или замыкания множества переключателей и имеет выходной вал;
множество гибких валов, которые предусмотрены так, что они соответствуют множеству переключателей соответственно и соединены с возможностью вращения с исполнительным электродвигателем для передачи силы вращения исполнительного электродвигателя, причем каждый из гибких валов обладает гибкостью;
механизм избирательной передачи энергии, который расположен между исполнительным электродвигателем и множеством гибких валов для функционального избирательного соединения исполнительного электродвигателя с гибким валом, соответствующим одному из множества переключателей; и
механизм преобразования силы вращения в линейную силу, который преобразует силу вращения от исполнительного электродвигателя в линейную силу для размыкания или замыкания переключателей и переноса преобразованной линейной силы на переключатель.
11. Система по п.10, дополнительно содержащая:
модуль зубчатой передачи, который имеет основное зубчатое колесо, соединенное по оси с выходным валом исполнительного электродвигателя, который вращается в том же направлении в соответствии с вращением по часовой стрелке или с вращением против часовой стрелки выходного вала, множество ведомых зубчатых колес, функционально соединенных с основным зубчатым колесом и зубья которых зацеплены с зубьями основного зубчатого колеса и предусмотрены так, что они соответствуют множеству переключателей, и множество штифтов передачи энергии, предусмотренных так, что соответствуют множеству ведомых зубчатых колес, для передачи силы вращения.
12. Система по п.10, в которой механизм избирательной передачи энергии содержит:
множество муфт, которые предусмотрены так, чтобы они соответствовали множеству переключателей, и имеющих первое положение, в котором они соединены со штифтами передачи энергии для приема силы вращения от штифтов передачи энергии, и второе положение, в котором они отсоединены от штифтов передачи энергии;
кулачок, который имеет участок канавки кулачка, с которым совместно соединено множество узлов муфт, причем участок канавки кулачка сформирован стенками канала, обращенными друг к другу и формирующими кулачковые поверхности с переменной кривизной, при этом кулачок осуществляет привод одной из множества муфт, переводя их в первое положение или во второе положение, в соответствии с положением контакта каждой из поверхностей кулачка участка канавки кулачка;
электродвигатель кулачка, который поворачивает кулачок на заданный угол поворота для перевода одной из множества муфт, соединенных с кулачком, в первое положение или во второе положение; и
множество вращающихся валов, которые соединены с множеством муфт соответственно для совместного вращения с муфтами, причем вращающиеся валы соединены с соответствующими гибкими валами.
13. Система по п.10, в которой механизм передачи энергии вращения в линейную силу содержит:
спиральный червяк, который выполнен с возможностью вращения под действием силы вращения от соответствующего механизма избирательной передачи энергии;
червячное колесо, которое выполнено с возможностью вращения, по мере того как его зубья входят в зацепление со спиральным червяком;
вал вращения червячного колеса, который вращается в соответствии с вращением червячного колеса;
ведущее зубчатое колесо, которое расположено на валу вращения червячного колеса коаксиально с червячным колесом и выполнено с возможностью вращения в соответствии с вращением червячного колеса; и
реечную передачу, которая соединена с ведущим зубчатым колесом, когда ее зубья зацеплены с зубьями ведущего зубчатого колеса, и перемещающуюся линейно в соответствии с вращением ведущего зубчатого колеса, причем реечная передача движется в открытое положение или в закрытое положение переключателей, будучи соединенной с подвижным контактором переключателя.
14. Система по п.13, в которой подвижный контактор переключателя содержит:
электропроводный стержень, который имеет участок удлиненного отверстия, который ограничивает расстояние линейного движения подвижного контактора и позволяет вставлять вал вращения червячного колеса через него, электропроводный стержень сформирован из электропроводного материала большой длины,
при этом ведущее зубчатое колесо и линейная зубчатая передача установлены внутри электропроводного стержня.
