CN105742085A - 一种单相磁保持操作机构 - Google Patents
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Abstract
本发明为高压开关设备提供一种单相磁保持操作机构，包括上下磁轭，磁套筒，动铁芯组件，下部塑料端块及金属固定压板；所述上下磁轭与所述套筒中间设置线圈；所述动铁芯组件包括动铁芯及其下部螺纹安装的塑料封盖；所述动铁芯上端部设有气隙防尘凸沿，中间穿过操作拉杆及分合闸弹簧；所述动铁芯在塑料端块与上磁轭之间限位运行，并与所述操作拉杆通过分合闸弹簧配合完成机构操作；所述塑料端块内嵌入有光电传感元件。本发明提供的单相磁保持操作机构采用低成本合金结构钢构成磁套筒，具有密封防尘直动结构，通过动铁芯端部限位，位置及速度光电信号传输，完全避免机构运动的摩擦卡涩，实现操作机构的低成本、高可靠、智能监控、长寿命运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种单相磁保持操作机构，属于高压开关设备领域。
背景技术
永磁操作机构存在如下情况：采用钕铁硼永磁体完成操作保持，在操作中存在钕铁硼退磁现象，频繁操作容易造成机构失效，机构不能达到10万次以上的频繁操作要求。存在屑沫淤积到铁芯与套筒配合间隙从而造成操作卡涩故障的情况。钕铁硼是稀土材料，成本高，材质本身容易碎裂，对安装工艺要求高。机构分合闸操作需要触发能量大，需要匹配大容量储能电容，对电源容量要求高。操作机构位置信息采用机械结构实现，无法反馈机构操作速度信息。
发明内容
为克服现有技术下的上述缺陷，本发明提供一种单相磁保持操作机构，材料及制造成本低，触发能量小，结构简单，组成零件少，动作一致性好，可传递机构位置及动作速度信息，完全避免机构操作运动的摩擦卡涩，实现操作机构的低成本、高可靠、智能监控、长寿命运行。
本发明技术方案为：
一种单相磁保持操作机构，包括上下磁轭，磁套筒，动铁芯组件，下部塑料端块及金属固定压板，所述上下磁轭与所述套筒中间设置线圈，所述动铁芯组件包括动铁芯及其下部螺纹安装的塑料封盖，所述动铁芯中间穿过操作拉杆、分闸弹簧和合闸压力弹簧。
所述动铁芯完全密封于机构腔体内。
所述分闸弹簧上端抵在上磁轭；所述合闸压力弹簧上端抵在操作拉杆限位端；所述分闸弹簧和合闸压力弹簧下端都抵在所述动铁芯组件的塑料封盖上。
所述动铁芯在所述塑料端块与上磁轭之间限位运行，并与所述操作拉杆通过分闸弹簧合闸压力弹簧配合完成机构操作。
所述动铁芯上端部设有气隙防尘凸沿，可有效防止细小屑沫掉入所述动铁芯与下磁轭的配合间隙。
所述下部塑料端块内嵌入光电对射型传感元件，光电元件通过所述动铁芯组件的塑料封盖舌片的光源遮挡孔形成机构位置及速度光电感应信息，光电传感器信号线通过所述金属固定压板与所述下端塑料端块之间的凹槽引出。
所述磁套筒采用Cr系合金结构钢构成。
采用本发明提供的一种单相磁保持操作机构带来的有益效果为：采用Cr系合金结构钢做磁套筒，材料及制造成本低。线圈触发电流不超过10A，磁保持力长期稳定无衰减。单稳态磁保持机械结构，组成零件少，动作一致性好。动铁芯端部限位运行并设置防尘结构，完全避免机构操作运动的摩擦卡涩。光电信号传递机构位置及动作速度信息。频繁操作次数轻松达到30万次以上，实现操作机构高可靠运行及智能监控。
附图说明
图1为本发明的外视三维图。
图2为本发明的分闸位置剖视图。
图3为本发明的合闸位置剖视图。
图4为本发明的光电传感器位置俯视图。
图5为本发明的光电传感器位置三维结构图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明提供一种单相磁保持操作机构，包括上磁轭10，下磁轭8，磁套筒1，动铁芯组件2，下部塑料端块4及金属固定压板3，所述上磁轭10、下磁轭8与所述磁套筒1中间设置线圈7，所述动铁芯组件2包括动铁芯21及其下部螺纹安装的塑料封盖22，所述动铁芯21中间穿过操作拉杆12、分闸弹簧16和合闸压力弹簧15，所述下部塑料端块4中嵌入光电传感元件13，光电传感元件信号线通过所述金属固定压板3与所述下端塑料端块4之间的凹槽引出，所述金属固定压板3通过螺栓11固定压紧至安装平面，本发明提供的一种单相磁保持操作机构组成零件少，组装方便，动作一致性好。
如图1至图3所示，所述动铁芯21完全密封于机构部件组成的腔体内，运行环境封闭，不受外界尘屑影响，所述动铁芯21上端部设有气隙防尘凸沿，可有效防止细小屑沫掉入所述动铁芯与下磁轭的配合间隙，所述动铁芯21在所述上磁轭10与所述下部塑料端块4之间限位运行，所述动铁芯21的运动完全避免了摩擦卡涩的情况，操作次数可轻松达到30万次以上。
如图3所示，所述动铁芯21上端抵达上磁轭10时，所述上磁轭10、下磁轭8、磁套筒1和动铁芯21组成最小磁阻的封闭磁路，磁套筒中的磁场强度将被保持。
如图2、图3所示，所述分闸弹簧16上端抵在上磁轭10，所述合闸压力弹簧15上端抵在操作拉杆12限位端，所述分闸弹簧16和合闸压力弹簧15下端都抵在所述动铁芯组件2的塑料封盖22上，所述操作拉杆12下端配有紧锁限位螺母14，所述操作拉杆12通过分闸弹簧16、合闸压力弹簧15配合完成开关分合闸操作。
如图2至图5所示，所述下部塑料端块4内嵌入光电位置传感元件13，所述光电元件13通过塑料封盖22上的遮挡舌片及其上面的小孔感应形成机构位置及速度光电感应信号。
如图1至图3所示，所述磁套筒采用半硬磁特性的Cr系合金结构钢构成，机构制造成本低。
工作原理:
合闸过程：图2所示机构处于分闸位置，机构在分闸弹簧16作用下保持开关在分闸位置，开关控制电路接到合闸命令后接通储能电容回路，正向注入线圈7电流，电场力驱动动铁芯组件2向上运动，分闸弹簧16被压缩储能为分闸做准备，合闸压力弹簧15被压缩并驱动拉杆12向上运动，动铁芯21与上磁轭10距离变小，磁路磁阻变小，磁套筒1被电场磁化，最终动铁芯21与上磁轭10、下磁轭8、磁套筒1闭合形成最小磁阻封闭磁路，磁套筒1磁场力被保持并提供足够的咬合力，开关保持在合闸位置，控制电路断开储能触发回路，合闸动作过程完成。
分闸过程：图3所示机构处于合闸位置，动铁芯21与上磁轭10、下磁轭8、磁套筒1闭合形成最小磁阻封闭磁路，磁套筒1磁场力被保持并提供足够的咬合力，开关保持在合闸位置，开关控制电路接到分闸命令后接通储能电容回路，反向注入线圈7电流，电场力与合闸保持磁场力相反，磁套筒1被消磁，动铁芯21在电场力及分闸弹簧共同作用下向下运动，拉杆12通过限位锁紧螺母14被动铁芯组件2带动向下运动，动铁芯21下端在与塑料端块4接触并受限停止，控制电路断开储能触发回路，分闸动作过程完成，机构在分闸弹簧16作用下保持开关在分闸位置。
机构动作速度信号传递过程：如图2至图5所示，塑料封盖22设有舌片，舌片上设有透光孔，在机构分合闸过程中，塑料封盖22上下移动，舌片可对光电传感器光射感应位置形成遮挡或透过，机构速度信息通过光电传感器对不同时刻的位置信号的反馈来实现。
Claims (7)
1.一种单相磁保持操作机构，包括上下磁轭，磁套筒，动铁芯组件，下部塑料端块及金属固定压板，其特征在于所述上下磁轭与所述套筒中间设置线圈，所述动铁芯组件包括动铁芯及其下部螺纹安装的塑料封盖，所述动铁芯中间穿过操作拉杆、分闸弹簧和合闸压力弹簧。
2.如权利1所述的一种单相磁保持操作机构，其特征在于所述动铁芯完全密封于机构腔体内；所述动铁芯组件抵达上磁轭时，所述上下磁轭、磁套管和动铁芯组成磁阻最小的封闭磁路。
3.如权利1、2所述的一种单相磁保持操作机构，其特征在于所述分闸弹簧上端抵在上磁轭，所述合闸压力弹簧上端抵在操作拉杆限位端，所述分闸弹簧和合闸压力弹簧下端都抵在所述动铁芯组件的塑料封盖上。
4.如权利1、2、3所述的一种单相磁保持操作机构，其特征在于所述动铁芯在所述塑料端块与上磁轭之间限位运行，并与所述操作拉杆通过分闸弹簧合闸压力弹簧配合完成机构操作。
5.如权利1所述的一种单相磁保持操作机构，其特征在于所述动铁芯上端部设有气隙防尘凸沿，可有效防止细小屑沫掉入所述动铁芯与下磁轭的配合间隙。
6.如权利1、2、3、4、所述的一种单相磁保持操作机构，所述下部塑料端块内嵌入光电位置传感元件，光电元件通过所述动铁芯组件的塑料封盖舌片的光源遮挡孔形成机构位置及速度光电感应信息，光电传感器信号线通过所述金属固定压板与所述下端塑料端块之间的凹槽引出。
7.如权利1、2所述的一种单相磁保持操作机构，其特征在于所述磁套筒采用半硬磁特性的Cr系合金结构钢构成。
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