CN107146735A - 基于电磁斥力原理的高压真空断路器用永磁操动机构 - Google Patents

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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements

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Abstract

本发明公开了基于电磁斥力原理的高压真空断路器用永磁操动机构，属于高压真空断路器领域。包括电磁驱动机构、永磁保持机构、分闸—缓冲弹簧、导杆以及非导磁边框，电磁驱动机构包括：分闸电磁斥力机构、合闸电磁驱动机构；永磁保持机构包括：分闸永磁体、合闸永磁体、保持静铁心、保持动铁心；永磁保持机构和分闸—缓冲弹簧间设有非导磁垫片。本发明利用电磁斥力机构高速驱动的特性和合闸过程中弹簧储存的能量，使永磁机构在分闸动作起始阶段实现高速分闸，并且在分闸过程末段，由分闸—缓冲弹簧起到缓冲作用，从而一方面大大提高了永磁操动机构的刚分速度，另一方面又限制了分闸末段速度过快而导致机构和断路器的损耗。

Description

基于电磁斥力原理的高压真空断路器用永磁操动机构
技术领域
本发明涉基于电磁斥力原理的高压真空断路器用永磁操动机构，属于高压真空断路器领域。
背景技术
智能电网已经成为当今世界电力***发展变革的最新方向，提高智能配电网的供电可靠性和供电质量需要电气设备具有一定的智能化和自动化。断路器是电力***控制和保护的重要设备，而其性能主要受到操动机构性能的影响。对比其他操动机构具有结构简单、零部件数量少、操作能耗小、使用寿命长等优点，日益引起人们的关注，其优异的动态特性更加能适应断路器快速响应的要求。高压真空断路器对开距要求较大，这就要求擦动机构具有更高的分闸速度。同时由于在分分闸末段，如果动铁心速度过大，在结束运动时会有很大的冲击力，导致断路器寿命缩减。电磁斥力机构具有结构简单，动作迅速，方便实现电子控制，所以能够很好实现高压真空断路器对分闸速度的要求，实现快速分闸。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供基于电磁斥力原理的高压真空断路器用永磁操动机构，解决以往高压真空断路器操作机构分闸速度不高，反应时间过长的问题。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：基于电磁斥力原理的高压真空断路器用永磁操动机构，包括电磁驱动机构，永磁保持机构，分闸—缓冲瘫痪已经导杆，所述电磁驱动机构包括上部分闸电磁斥力机构，下部合闸电磁驱动机构，所述上部电磁斥力机构包括分闸线圈（4）、电磁斥力盘（5）、线圈固定支架（3）；所述下部合闸电磁驱动机构包括合闸线圈（11）、合闸静铁心（10）、合闸动铁心（13）、导电铜杆（14）。
所述永磁保持机构包括分闸保持机构，合闸保持机构，所述分闸保持机构包括保持动铁心（6）、保持静铁心（7）、保持永磁体（17）；所述合闸保持机构包括保持动铁心（8）、保持静铁心（7）、保持永磁体（16），所述分闸保持结构与合闸保持机构上下先对设置，且所述分闸永磁体和合闸永磁体设置于静铁心内部，共用保持静铁心磁路，且上下两保持动铁心中间设有非导磁撑杆（15）；当动铁心与静铁心闭合时，所述分合闸永磁体均与动铁心间留有一小气息间距。
所述永磁保持机构和下部电磁驱动机构中间设有分闸—缓冲弹簧（9），且所述分闸—缓冲弹簧与永磁保持机构和下部电磁驱动机构间分别设有非导磁垫片；所述导杆（12）由下到上依次穿过下部电磁驱动机构、分闸—缓冲弹簧、永磁保持机构、上部电磁斥力机构；所述导杆由下到上依次穿过合闸动铁心（13）、导电铜杆（14）、保持动铁心（8）（6）、非导磁撑杆（15）、电磁斥力盘（5）、绝缘撑杆（18），且由导杆两端螺母固定夹紧，一同组成所述永磁机构的运动机构。
所述保持动铁心（6）（8）为半径大于合闸永磁体（16）和分闸永磁体（17）外径的实心圆盘，且所述的分闸永磁体和和闸永磁体的内外径相同，但厚度不同。
所述的分闸—缓冲弹簧上端连接于固定支架上，下端连接于运动机构上，随着导杆移动做等距离运动。
根据权利要求6所述的基于电磁斥力原理的高压真空断路器用永磁操动机构的分闸方法，其特征在于：利用脉冲放电电流通过励磁线圈（4）时，励磁线圈中的脉冲电流在周围完全产生一变化的磁场，与临近的金属盘（5）中感应出的较大涡流产生斥力作用，从而推动金属盘带动导杆运动，且在合闸过程成中，对分闸—缓冲弹簧（9）储存能量，分闸时，分闸—缓冲弹簧释放合闸时储存的能量，拉动导杆运动，两者结合作用，实现真空断路器触头的分断。
有益效果：本发明提供基于电磁斥力原理的高压真空断路器用永磁操动机构，相比较现有技术，具有以下有益效果：
本发明利用电磁斥力机构快速响应和高速运动原理，以及弹簧辅助分闸，大大提高了了永磁操动机构分闸速度，缩短分闸时间，很好适应了高压真空断路器对分闸前程速度的要求，同时在行程末段，分闸—缓冲弹簧对机构起到储能缓冲作用，降低分合闸时刻触头接触速度，防止触头冲击过大造成的损耗过大。
附图说明
图1为本发明结构示意图；图中：1非导磁端盖、2边框、3电磁斥力机构底座、4分闸线圈、5电磁斥力盘、6保持动铁心、7保持静铁心、8保持动铁心、9分闸—缓冲弹簧、10合闸静铁心、11合闸线圈、12导杆、13合闸动铁心14、导电铜杆、15非导磁撑杆、16合闸永磁体、17分闸永磁体。
具体实施方法
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
基于电磁斥力原理的高压真空断路器用永磁操动机构，如图1所示，包括电磁驱动机构，永磁保持机构，分闸—缓冲弹簧以及导杆。
所述永磁操动机构的分闸方法：如图1所示，当收到分闸信号时，向分闸线圈4中通入一脉冲电流，励磁线圈中的脉冲电流在周围完全产生一变化的磁场，与临近的金属盘5中感应出的较大涡流产生斥力作用，从而推动金属盘带动导杆运动，且在合闸过程成中，对分闸—缓冲弹簧9储存能量，分闸时，分闸—缓冲弹簧释放合闸时储存的能量，拉动导杆运动，两者结合作用，实现真空断路器触头的快速分断。
所述永磁操动机构的合闸方法：如图1所示，当收到合闸信号时，通过预充电的电容器对合闸线圈11放电，产生一个持续时间为几毫秒的脉冲电流，该脉冲电流在空间内产生一脉冲磁场，该磁场作用于合闸动铁心13，使合闸动铁心受到向上的电磁力，此时导电铜杆14中也将产生感应电流，根据楞次定律，导电铜杆14也将受到向上的电磁力，所以处于磁场中的合闸动铁心13和导电铜杆14带动连杆向合闸方向运动，实现断路器闭合，同时在合闸过程中，对分闸—缓冲弹簧进行储能，一方面限制合闸速度，防止速度过大引起的触头损耗过大，另一方面为分闸做准备，分闸时利用弹簧储存的能量提高分闸速度。
本发明基于电磁弹射技术原理，在分闸时，采用电磁斥力机构和分闸—缓冲弹簧结合作用的优化方式，可以大大提高断路器分闸速度，缩短分闸时间，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.基于电磁斥力原理的高压真空断路器用永磁操动机构，包括电磁驱动机构，永磁保持机构，分闸—缓冲弹簧以及导杆，其特征在于：
所述电磁驱动机构包括上部分闸电磁斥力机构，下部合闸电磁驱动机构，所述上部电磁斥力机构包括分闸线圈（4）、电磁斥力盘（5）、线圈固定支架（3）；所述下部合闸电磁驱动机构包括合闸线圈（11）、合闸静铁心（10）、合闸动铁心（13）、导电铜杆（14）；
所述永磁保持机构包括分闸保持机构，合闸保持机构，所述分闸保持机构包括保持动铁心（6）、保持静铁心（7）、保持永磁体（17）；所述合闸保持机构包括保持动铁心（8）、保持静铁心（7）、保持永磁体（16），所述分闸保持结构与合闸保持机构上下先对设置，且所述分闸永磁体和合闸永磁体设置于静铁心内部，共用保持静铁心磁路，且上下两保持动铁心中间设有非导磁撑杆（15）；当动铁心与静铁心闭合时，所述分合闸永磁体均与动铁心间留有一小气息间距；
所述永磁保持机构和下部电磁驱动机构中间设有分闸—缓冲弹簧（9），且所述分闸—缓冲弹簧与永磁保持机构和下部电磁驱动机构间分别设有非导磁垫片；所述导杆（12）由下到上依次穿过下部电磁驱动机构、分闸—缓冲弹簧、永磁保持机构、上部电磁斥力机构；所述导杆由下到上依次穿过合闸动铁心（13）、导电铜杆（14）、保持动铁心（8）（6）、非导磁撑杆（15）、电磁斥力盘（5）、绝缘撑杆（18），且由导杆两端螺母固定夹紧，一同组成所述永磁机构的运动机构。
2.根据权利要求1所述的基于电磁斥力原理的新型高压真空断路器用永磁操动机构，其特征在于：所述保持动铁心（6）（8）为半径大于合闸永磁体（16）和分闸永磁体（17）外径的实心圆盘。
3.根据权利要求1所述的基于电磁斥力原理的新型高压真空断路器用永磁操动机构，其特征在于：所述电磁驱动机构、永磁保持机构的形状为圆柱形的。
4.根据权利要求4所述的基于电磁斥力原理的新型高压真空断路器用永磁操动机构，其特征在于：所述的分闸永磁体和和闸永磁体的内外径相同，但厚度不同。
5.根据权利要求5所述的基于电磁斥力原理的新型高压真空断路器用永磁操动机构，其特征在于：所述的分闸—缓冲弹簧上端连接于固定支架上，下端连接于运动机构上，随着导杆移动做等距离运动。
6.根据权利要求6所述的基于电磁斥力原理的高压真空断路器用永磁操动机构的分闸方法，其特征在于：利用脉冲放电电流通过励磁线圈（4）时，励磁线圈中的脉冲电流在周围完全产生一变化的磁场，与临近的金属盘（5）中感应出的较大涡流产生斥力作用，从而推动金属盘带动导杆运动，且在合闸过程成中，对分闸—缓冲弹簧（9）储存能量，分闸时，分闸—缓冲弹簧释放合闸时储存的能量，拉动导杆运动，两者结合作用，实现真空断路器触头的分断。
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