高壓有載分接開關(guān)蓄能器機(jī)構(gòu)分析與仿真

孫亞朋，邢立華，田 秀，王彥利，李壯壯，呂俊平

(北京航天控制儀器研究所，北京 100039)

引言

有載分接開關(guān)是有載調(diào)壓變壓器的關(guān)鍵設(shè)備，在電力系統(tǒng)中主要起到穩(wěn)定負(fù)載電壓、聯(lián)絡(luò)電網(wǎng)以及調(diào)節(jié)負(fù)荷潮流等作用，近年來在供電網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)冶煉、電解行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。蓄能器可儲(chǔ)存電機(jī)動(dòng)能，并對(duì)各級(jí)開關(guān)進(jìn)行快速切換，是有載分接開關(guān)的關(guān)鍵部件。

在有載分接開關(guān)研究領(lǐng)域，雷園園[1]、劉志遠(yuǎn)[2]分別對(duì)其進(jìn)行了切換工況電磁仿真及基于有限元超模型仿真分析。劉雪麗[3]、張德明[4]、羅維[5]分別設(shè)計(jì)研制了±800 kV 直流換流變壓器、10 kV 自動(dòng)調(diào)壓器真空有載分接開關(guān)、新型220 kV 變壓器真空有載分接開關(guān)。德國MR 公司[6][7][8]發(fā)明的一種導(dǎo)軌式有載分接開關(guān)蓄能器和一種齒輪式有載分接開關(guān)蓄能器，實(shí)現(xiàn)有載分接開關(guān)的往復(fù)蓄能與快速釋放，為國內(nèi)外廣泛使用。

隨著有載分接開關(guān)在電力系統(tǒng)中的廣泛使用，隨之而來的故障不斷出現(xiàn)。張小寶[9]、劉源[10]分別對(duì)MR 公司M 型有載分接開關(guān)及ABB 公司真空有載分接開關(guān)進(jìn)行了原理說明及故障處理分析。樊家昊[11]、楊森[12]從振動(dòng)特性出發(fā)，提出有載分接開關(guān)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷方法。

以導(dǎo)軌式蓄能器及齒輪式蓄能器為研究對(duì)象，分離出其關(guān)鍵機(jī)構(gòu)。對(duì)各關(guān)鍵機(jī)構(gòu)進(jìn)行理論與仿真分析，特別對(duì)曲線槽盤進(jìn)行理論計(jì)算與仿真，建立起曲線參數(shù)方程，總結(jié)出蓄能器的工作機(jī)理及各關(guān)鍵機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為高壓有載分接開關(guān)蓄能器的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。

1 整機(jī)概況

高壓有載分接開關(guān)蓄能器可儲(chǔ)存電機(jī)動(dòng)能，為開關(guān)的切換提供強(qiáng)勁動(dòng)力，按照結(jié)構(gòu)形式的不同，蓄能器可分為導(dǎo)軌式和齒輪式。

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

如圖1所示，導(dǎo)軌式蓄能器主要包括驅(qū)動(dòng)軸、偏心輪、上滑架、下滑架、導(dǎo)桿、觸發(fā)機(jī)構(gòu)。其中，驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，偏心輪推動(dòng)上滑架沿導(dǎo)桿進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，使上、下滑架之間的彈簧被壓縮，完成能量儲(chǔ)存；下滑架釋放時(shí)，可帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)主開關(guān)、真空開關(guān)、輔助開關(guān)的切換。

圖1 導(dǎo)軌式高壓有載分接開關(guān)整機(jī)模型

如圖2 所示，齒輪式高壓有載分接開關(guān)主要包括驅(qū)動(dòng)軸、曲線槽盤、擺輪、齒輪A、齒輪B、齒輪C齒輪D、飛輪、彈簧導(dǎo)桿、停動(dòng)阻尼器、卡位塊、扳機(jī)等。其中，驅(qū)動(dòng)軸與曲線槽盤固連，曲線槽盤上設(shè)置曲線槽，擺輪上設(shè)置凸輪，工作時(shí)，凸輪放置于曲線槽盤的槽內(nèi)，可將曲線槽盤的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為擺輪的往復(fù)擺動(dòng)；擺輪與齒輪A 嚙合，齒輪A 與齒輪B 同軸布置，齒輪B 與齒輪C 嚙合，齒輪C 與齒輪D 同軸布置，齒輪D 與飛輪嚙合；彈簧導(dǎo)桿一段鉸接于機(jī)架，另一端鉸接于齒輪C，鉸接點(diǎn)與齒輪C 回轉(zhuǎn)軸不重合。

圖2 齒輪式高壓有載分接開關(guān)蓄能器結(jié)構(gòu)示意圖

兩組停動(dòng)阻尼器及兩組卡位塊固定在機(jī)架上，與安裝在飛輪上的扳機(jī)配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛輪的固定與釋放。

1.2 動(dòng)作時(shí)序

高壓有載分接開關(guān)通過對(duì)三類開關(guān)的切換順序控制實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓電的有載切換，圖3為德國MR公司高壓有載分接開關(guān)時(shí)序圖，通過對(duì)蓄能器蓄能機(jī)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)該時(shí)序圖的切換要求。

圖3 高壓有載分接開關(guān)時(shí)序圖

2 關(guān)鍵機(jī)構(gòu)

考慮到分接開關(guān)與分接選擇器使用同一電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而分接選擇器的開關(guān)預(yù)設(shè)選擇具有隨機(jī)性，即驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋向具有隨機(jī)性，這要求分接開關(guān)在任意旋向的電機(jī)驅(qū)動(dòng)條件下，均可實(shí)現(xiàn)可靠切換。分接開關(guān)蓄能器的設(shè)計(jì)要求如下。

（1）由隨機(jī)旋向輸入到往復(fù)旋轉(zhuǎn)輸出的運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換。

（2）一次輸出角度為定值，約為120°。

（3）緩慢蓄能（一般0.5 s～10 s），快速釋放（一般＜110 ms）。

為滿足上述設(shè)計(jì)要求，蓄能器相關(guān)機(jī)構(gòu)作如下設(shè)計(jì)。

2.1 運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)

導(dǎo)軌式有載分接開關(guān)蓄能機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括2 個(gè)部分：（a）偏心輪導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到滑架沿導(dǎo)軌的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換；（b）雙滑塊機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)滑架的直線運(yùn)動(dòng)到飛輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換。

通過2 部分運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的共同作用，實(shí)現(xiàn)蓄能機(jī)構(gòu)由隨機(jī)旋向輸入到往復(fù)旋轉(zhuǎn)輸出的運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換。

（1）偏心輪導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)（回轉(zhuǎn)變直線）

在偏心輪導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)偏心輪任意向旋轉(zhuǎn)，均可實(shí)現(xiàn)偏心輪推動(dòng)上滑架沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，如圖4 所示，上滑架設(shè)置左、右擋塊，用于運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)與偏心輪的摩擦接觸。上滑架的運(yùn)動(dòng)，可使上、下滑架之間的彈簧壓縮蓄能。

圖4 偏心圓盤導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)

（2）雙滑塊機(jī)構(gòu)（直線變擺動(dòng)）

如圖5、圖6所示，下滑架底部設(shè)置滑塊，滑塊位于飛輪的R 形槽中，當(dāng)滑塊同下滑架一起做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑塊與R 形槽接觸配合，使飛輪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由此完成直線變旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換，如圖7所示。

圖5 直線變擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)

圖6 雙滑塊機(jī)構(gòu)示意圖

圖7 下滑架雙滑塊機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果（往復(fù)）

（3）曲線槽盤-凸輪機(jī)構(gòu)（回轉(zhuǎn)變擺動(dòng)）

齒輪式有載分接開關(guān)蓄能器的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)為曲線槽盤-凸輪機(jī)構(gòu)，并通過運(yùn)動(dòng)隔離機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免了驅(qū)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)與飛輪擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)干涉問題。

如圖8所示曲線槽盤-凸輪機(jī)構(gòu)，曲線槽盤上有一圈變徑曲線槽，擺輪的回轉(zhuǎn)中心外設(shè)置凸輪，工作時(shí)，凸輪放置于曲線槽盤的槽內(nèi)，該機(jī)構(gòu)可使曲線槽盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為擺輪的往復(fù)擺動(dòng)。

圖8 曲線槽盤-凸輪機(jī)構(gòu)示意圖

2.2 運(yùn)動(dòng)隔離機(jī)構(gòu)

齒輪式蓄能機(jī)構(gòu)只有一組運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，在運(yùn)動(dòng)傳遞過程中需避免2 種運(yùn)動(dòng)傳遞：一是蓄能過程中，驅(qū)動(dòng)軸的慢速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不能傳遞至飛輪；二是釋放過程中，飛輪的快速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不能傳遞至飛輪。為此齒輪式蓄能機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)隔離機(jī)構(gòu)（如圖9所示）包括：

圖9 運(yùn)動(dòng)隔離機(jī)構(gòu)

（1）擺輪與齒輪C（其上設(shè)置彈簧鉸接點(diǎn)）之間設(shè)置運(yùn)動(dòng)隔離機(jī)構(gòu)（扇形環(huán)A 與扇形輪B）。其中，扇形環(huán)A 與齒輪A 固連，扇形環(huán)B 與齒輪B 固連，可實(shí)現(xiàn)蓄能時(shí)的運(yùn)動(dòng)傳遞及釋放后的運(yùn)動(dòng)阻斷，以避免彈簧的快速釋放運(yùn)動(dòng)回傳至驅(qū)動(dòng)軸，與驅(qū)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生干涉。

（2）齒輪C與飛輪之間設(shè)置運(yùn)動(dòng)隔離機(jī)構(gòu)（扇形環(huán)D與扇形輪D）。其中，扇形環(huán)C與齒輪C固連，扇形環(huán)D 與齒輪D 固連，可實(shí)現(xiàn)蓄能時(shí)的運(yùn)動(dòng)阻斷及釋放后的運(yùn)動(dòng)傳遞，以避免蓄能時(shí)齒輪C 的慢速旋轉(zhuǎn)傳至飛輪，無法滿足飛輪的快速擺動(dòng)需要。

在運(yùn)動(dòng)隔離機(jī)構(gòu)中，扇形環(huán)角度范圍組合與各齒輪比之間有對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過仿真分析，表1給出一組滿足蓄能釋放及運(yùn)動(dòng)隔離要求的角度范圍及傳動(dòng)比組合。

表1 扇形環(huán)角度范圍及傳動(dòng)比

以表1 中數(shù)據(jù)為輸入條件，建立齒輪式蓄能釋放機(jī)構(gòu)仿真模型，仿真得到各旋轉(zhuǎn)件旋轉(zhuǎn)角度時(shí)間曲線，如圖10 所示。曲線可知，所設(shè)參數(shù)滿足了運(yùn)動(dòng)隔離要求，并實(shí)現(xiàn)了飛輪的往復(fù)120°快速擺動(dòng)。

圖10 齒輪式蓄能器動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果（往復(fù)）

2.3 槍擊釋放機(jī)構(gòu)

槍擊釋放機(jī)構(gòu)用于蓄能過程中對(duì)飛輪的固定，以及釋放結(jié)束后對(duì)飛輪的停動(dòng)及鎖定。按照扳機(jī)的受力特點(diǎn)分成壓力式、拉力式2種。

（1）壓力式

如圖11所示，上滑架沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)蓄能過程中，或下滑架向左釋放結(jié)束后，扳機(jī)落位，即扳機(jī)與下滑架卡位接觸，接觸壓力經(jīng)扳機(jī)旋轉(zhuǎn)軸傳遞至機(jī)架。

圖11 壓力式槍擊釋放機(jī)構(gòu)

當(dāng)上滑架蓄能結(jié)束時(shí)，固定于上滑架的觸發(fā)板與固定于扳機(jī)上的凸輪接觸，使扳機(jī)繞扳機(jī)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)脫離下滑架卡位，下滑架失去扳機(jī)限位而快速釋放。2 個(gè)扳機(jī)之間設(shè)置復(fù)位彈簧，保證釋放結(jié)束后扳機(jī)可順利落位。

扳機(jī)限位時(shí)受到下滑塊的壓力作用，扳機(jī)旋轉(zhuǎn)軸位于下滑架駛向方向，扳機(jī)限位軸需設(shè)置于下滑架行駛軌跡以外，這對(duì)扳機(jī)與下滑架的卡位槽型設(shè)計(jì)提出要求：需使扳機(jī)與下滑架卡位槽的接觸壓力合力指向扳機(jī)旋轉(zhuǎn)軸，以減小旋轉(zhuǎn)力矩，提高扳機(jī)限位可靠性。

（2）拉力式

如圖12 所示，扳機(jī)旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置于飛輪上，卡位塊固定于機(jī)架，使得扳機(jī)在限位時(shí)受到拉力作用，因卡位塊位于飛輪的駛離方向，卡位塊與扳機(jī)的接觸位置可設(shè)置于飛輪回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)，由此可提高扳機(jī)的設(shè)計(jì)靈活性及可靠性。

圖12 拉力式槍擊釋放機(jī)構(gòu)

蓄能結(jié)束后，扳機(jī)由觸發(fā)桿觸發(fā)，觸發(fā)桿可設(shè)置于齒輪B上。

2.4 助推機(jī)構(gòu)

當(dāng)遇到極端惡劣情況，如油的阻尼極大、機(jī)構(gòu)卡頓等，產(chǎn)生如下情況。

（1）釋放臨近結(jié)束時(shí)，下滑架未釋放到位，彈簧力即已不足以推動(dòng)下滑架繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，致使扳機(jī)無法落位，下滑架處于未鎖定狀態(tài)。

（2）蓄能結(jié)束后，且扳機(jī)被觸發(fā)，下滑架具備釋放條件，但因油阻太大或機(jī)構(gòu)卡頓未釋放。

對(duì)以上兩種極端情況，導(dǎo)軌式蓄能釋放機(jī)構(gòu)采用以下解決方案，如圖13所示。

圖13 導(dǎo)軌式高壓有載分接開關(guān)助推機(jī)構(gòu)

（1）落位助推。通過偏心輪上設(shè)置的落位助推凸輪，借助偏心輪的旋轉(zhuǎn)，將下滑架助推落位。

（2）起動(dòng)助推。通過偏心輪上設(shè)置的起動(dòng)助推凸輪，借助偏心輪的旋轉(zhuǎn)，將下滑架助推起動(dòng)。

以上解決方案僅解決了導(dǎo)軌式蓄能釋放機(jī)構(gòu)起、停兩個(gè)局部位置的助推問題。齒輪式蓄能釋放機(jī)構(gòu)，可通過齒輪傳動(dòng)比設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)全程助推功能。

3 曲線槽盤計(jì)算與仿真

為對(duì)曲線槽盤-凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行幾何學(xué)分析，下面提取曲線槽盤-凸輪機(jī)構(gòu)關(guān)鍵幾何信息，如圖14所示，其中，坐標(biāo)系位于曲線槽盤旋轉(zhuǎn)軸軸心位置O1，水平方向?yàn)閄 向，豎直方向?yàn)閅 向。擺輪旋轉(zhuǎn)中心為O2，A、B、C、D、E 為擺輪凸輪的旋轉(zhuǎn)軌跡點(diǎn)。A′、B′、C′、D′、E′及A″、B″、C″、D″、E″為曲線槽中心線的軌跡點(diǎn)。當(dāng)曲線槽盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，曲線槽上的軌跡點(diǎn)與擺輪凸輪的軌跡點(diǎn)重合，即可實(shí)現(xiàn)曲線槽盤驅(qū)動(dòng)擺輪運(yùn)動(dòng)。曲線圓盤驅(qū)動(dòng)擺輪運(yùn)動(dòng)位置關(guān)系如下表所示，其中為兩段等半徑圓弧曲線，可使擺輪在起、止點(diǎn)附近做短暫停留。

圖14 曲線槽盤凸輪機(jī)構(gòu)幾何原理圖

通過對(duì)結(jié)構(gòu)的幾何分析，可發(fā)現(xiàn)曲線圓盤旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與擺輪擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)之間存在一一對(duì)應(yīng)的位置關(guān)系，因此可建立二者之間的關(guān)系方程：

式中：（1）曲線槽盤回轉(zhuǎn)軸與擺輪旋轉(zhuǎn)軸間距L=O1O2，凸輪與擺輪旋轉(zhuǎn)軸間距r=O2A=O2B=O2C=O2D=O2E。

（2）擺輪起止點(diǎn)等半徑曲線過度圓弧角ε=∠A'O1A''=∠E'O1E''。

（3）擺輪起止位置傾角θ=∠AO2H。

（4）曲線槽盤轉(zhuǎn)角范圍為Δβ，曲線槽盤轉(zhuǎn)角β=∠AO1A'。

（5）擺輪轉(zhuǎn)角范圍為Δα，擺輪轉(zhuǎn)角α=∠AO2B。

（6）x、y 為凸輪中心點(diǎn)坐標(biāo)；x1、y1為曲線盤順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，曲線槽盤曲線的點(diǎn)坐標(biāo)；x2、y2為曲線盤逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，曲線槽盤曲線AA"B"C"D"E"E'的點(diǎn)坐標(biāo)。

設(shè)置參數(shù)如下：軸間距L=O1O2=90 mm，凸輪間距r=O2A=O2B=O2C=O2D=O2E=40 mm，等半徑曲線過度圓弧角ε=∠A'O1A''=∠E'O1E''=30°，起止位置傾角θ=∠AO2H=30°，曲線槽盤范圍為Δβ=180°（順時(shí)針/逆時(shí)針），擺輪轉(zhuǎn)角范圍為Δα=120°。

由此計(jì)算得到上述參數(shù)條件下的曲線圖，如圖15 所示。其中，虛線為曲線槽盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的驅(qū)動(dòng)槽，實(shí)線為其逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的驅(qū)動(dòng)槽，二者連接處對(duì)應(yīng)擺動(dòng)的起/止點(diǎn)驅(qū)動(dòng)位置。

圖15 曲線槽盤曲線計(jì)算結(jié)果

使用上述高精度曲線建立曲線槽盤-凸輪機(jī)構(gòu)模型，將該模型導(dǎo)入動(dòng)力學(xué)仿真軟件，設(shè)置曲線槽盤繞圓心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)、擺輪繞擺輪軸的旋轉(zhuǎn)副約束、擺輪凸輪與曲線槽盤曲線槽的接觸副約束，并使曲線槽盤分步正、反轉(zhuǎn)分別旋轉(zhuǎn)360°，得到擺輪轉(zhuǎn)角（縱坐標(biāo)）-曲線槽盤轉(zhuǎn)角（橫坐標(biāo)）曲線。

從圖16 中曲線槽盤轉(zhuǎn)角與擺輪轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)關(guān)系可知，曲線槽盤旋轉(zhuǎn)360°可完成擺輪正、反轉(zhuǎn)一次往復(fù)擺動(dòng)，并且該曲線槽盤360°旋轉(zhuǎn)的方向?qū)[輪往復(fù)運(yùn)動(dòng)無影響。這滿足了分接開關(guān)往復(fù)運(yùn)動(dòng)輸入條件的設(shè)計(jì)需要。

圖16 曲線槽盤-凸輪動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果

4 蓄能器驅(qū)動(dòng)動(dòng)力學(xué)仿真

通過對(duì)有載分接開關(guān)整機(jī)的動(dòng)力學(xué)仿真[13]，得到蓄能器驅(qū)動(dòng)下的飛輪及三類開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間曲線，如圖17所示，其中，飛輪、主開關(guān)、輔助開關(guān)的動(dòng)觸頭做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，真空開關(guān)的動(dòng)觸頭做直線運(yùn)動(dòng)。

圖17中，0 s～0.81 s為蓄能時(shí)段，此時(shí)上滑架由偏心輪推動(dòng)，使上、下滑架之間的彈簧壓縮蓄能，0.81 s 時(shí)刻，下滑架被釋放，飛輪隨之快速旋轉(zhuǎn)，至0.95 s時(shí)刻，飛輪停止運(yùn)動(dòng)。

圖17 飛輪及開關(guān)動(dòng)作動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果

飛輪快速旋轉(zhuǎn)過程中，三類開關(guān)被快速有序切換，切換時(shí)刻由凸輪設(shè)計(jì)決定，由此通過凸輪設(shè)計(jì)，可使開關(guān)切換順序滿足時(shí)序圖要求。

5 結(jié)論

通過對(duì)高壓有載分接開關(guān)關(guān)鍵機(jī)構(gòu)研究，得出以下結(jié)論：

（1）導(dǎo)軌式分接開關(guān)蓄能器通過偏心圓盤機(jī)構(gòu)、直線運(yùn)動(dòng)滑架機(jī)構(gòu)、雙滑塊機(jī)構(gòu)相互配合，完成蓄能器周期性蓄能、釋放功能。

（2）齒輪式分接開關(guān)蓄能器采用曲線槽盤-凸輪機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)變擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換，并依靠扇形環(huán)之間的角度差配合，實(shí)現(xiàn)蓄能、釋放階段的運(yùn)動(dòng)隔離，避免了輸入運(yùn)動(dòng)與輸出運(yùn)動(dòng)的相互干擾。

（3）與導(dǎo)軌式分接開關(guān)結(jié)構(gòu)相比，齒輪式分接開關(guān)蓄能器具有以下優(yōu)勢(shì)：齒輪傳動(dòng)可靠，傳動(dòng)效率高；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換；曲線槽盤設(shè)計(jì)靈活，可對(duì)蓄能過程進(jìn)行設(shè)計(jì)控制。

（4）計(jì)算并建立高精度曲線槽盤曲線參數(shù)方程，據(jù)此設(shè)計(jì)的曲線槽盤旋轉(zhuǎn)360°可完成扇形齒輪正、反轉(zhuǎn)一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且該曲線槽盤360°旋轉(zhuǎn)的方向?qū)ι刃锡X輪往復(fù)運(yùn)動(dòng)無影響。這滿足了分接開關(guān)往復(fù)運(yùn)動(dòng)輸入條件的設(shè)計(jì)需要。

（5）通過對(duì)有載分接開關(guān)整機(jī)的動(dòng)力學(xué)仿真，得到蓄能器驅(qū)動(dòng)下的飛輪及三類開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間曲線。飛輪快速旋轉(zhuǎn)過程中，三類開關(guān)被快速有序切換，切換時(shí)刻由凸輪設(shè)計(jì)決定，由此通過凸輪設(shè)計(jì)，可使開關(guān)切換順序滿足時(shí)序圖要求。