CN112366115B - 一种具有永磁保持装置和缓冲弹簧的一体化电磁斥力机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有永磁保持装置和缓冲弹簧的一体化电磁斥力机构，永磁保持装置可以实现对电磁斥力机构分合闸位置的保持，缓冲弹簧可以对分合闸末期进行有效缓冲。该机构为电磁斥力机构的紧凑化设计提供的一个新的方向，有利于电磁斥力机构在开关领域的进一步推广。

Description

一种具有永磁保持装置和缓冲弹簧的一体化电磁斥力机构

技术领域

本发明涉及快速真空开关技术领域，特别涉及一种具有永磁保持装置和缓冲弹簧的一体化电磁斥力机构。

背景技术

近年来，随着电力工业的持续发展，我国电网规模不断扩大，真空开关作为电力***中重要的保护和控制设备，电力***对真空开关的动作速度提出了更高的要求。电力***短路故障的快速切除或隔离，可以降低短路电流对***和设备造成的动热稳定冲击，从而提高***运行安全稳定性。现阶段断路器以永磁、弹簧、液压、气动、电动机等传统操动机构为驱动元件，逐渐难以满足***对短路故障快速切除的要求。基于电磁斥力机构的快速真空开关，具备短路故障切除快的优势，可为***故障的快速、可靠切除提供有效解决方案，在故障限流、直流开断、电压暂降抑制等方面具有广阔的应用前景。

基于电磁斥力机构的快速真空开关虽然可以很大程度的减少切除故障的时间，提升电力***的运行安全稳定性，但是基于电磁斥力机构的快速真空开关仍然存在着一个问题，限制其进一步的推广使用。就是应用于电磁斥力机构的位置保持装置，无论是双稳弹簧保持还是永磁体保持，都要设置在电磁斥力机构的上方或者下方，从而占用很大的空间，与电磁斥力机构配合不便，不利于电磁斥力机构在开关领域的进一步推广。而且电磁斥力机构产生的斥力极大，需要合理的缓冲来避免分合闸末期斥力盘与合闸线圈、分闸线圈间的强烈碰撞造成机械损伤。

总的来说，目前的电磁斥力机构整体体积较大，操作不便，位置保持装置目前尚未有很好的解决方式与斥力盘、合闸线圈分闸线圈整合成一体化装置，且存在合、分闸末期电磁斥力机构的缓冲问题。

发明内容

为了解决电磁斥力机构的整体体积较大，操作不便的问题，同时解决位置保持与缓冲问题，本发明提出了一种具有永磁保持装置和缓冲弹簧的一体化电磁斥力机构，该装置既可以解决电磁斥力机构的在分合位的保持问题，又可以解决电磁斥力机构的缓冲问题。电磁斥力单元、位置保持单元、缓冲单元结构一体化，使整个装置紧凑、简单，可以与电磁斥力机构紧密配合。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有永磁保持装置和缓冲弹簧的一体化电磁斥力机构，包括螺栓101、导向端盖201、永磁体202、浇筑于环氧树脂302中的分闸线圈301与合闸线圈601、上盖板401、支撑外壁402、下盖板403、斥力盘501、缓冲弹簧502和活塞503；所述螺栓101将导向端盖201固定于上盖板401和下盖板403上；所述永磁体202固定于导向端盖201与上盖板401和下盖板403间的凹槽中；所述由环氧树脂302浇筑的分闸线圈301通过支撑外壁402固定于上盖板401与斥力盘501之间；由环氧树脂302浇筑的合闸线圈601通过支撑外壁402固定于下盖板403与斥力盘501之间；所述斥力盘501上连杆穿过导向端盖201通过绝缘拉杆与灭弧室内的动导杆连接，上盖板401与斥力盘501上连杆接触限位处通过活塞503压缩缓冲弹簧502；同样地，斥力盘501下连杆穿过导向端盖201通过绝缘拉杆与缓冲器连接，下盖板403与斥力盘501下连杆接触限位处通过活塞503压缩缓冲弹簧502。

所述永磁体202分多层固定于导向端盖201与上盖板401和下盖板403间的凹槽中，作为位置保持装置；所述缓冲弹簧502和活塞503构成缓冲装置；所述合闸线圈601、分闸线圈301和斥力盘501构成电磁斥力单元；将所述位置保持装置、缓冲装置和电磁斥力单元共同构成一个一体化的整体结构，通过减少电磁斥力机构的位置保持装置所占空间，极大地减少了电磁斥力机构的总体体积；其中，所述永磁体202通过对斥力盘501的吸力，将电磁斥力机构的斥力盘501保持在合闸位置或分闸位置。

在合闸过程中，斥力盘501动作速度快，在到达上盖板401底端的限位点处时，冲击应力大，易对斥力盘501造成损坏，在斥力盘501上端与上盖板401接触限位处增加缓冲弹簧502，使得斥力盘501到达上盖板401底端的限位点处时，通过活塞503压缩缓冲弹簧502，减小斥力盘501与上盖板401底端的限位点处的应力冲击，对斥力盘501和上盖板401起到保护作用；同样地，在分闸过程中，斥力盘501动作速度快，在到达下盖板403顶端的限位点处时，冲击应力大，易对斥力盘501造成损坏，在斥力盘501下端与下盖板403接触限位处增加缓冲弹簧502，使得斥力盘501到达下盖板403顶端的限位点处时，通过活塞503压缩缓冲弹簧502，减小斥力盘501与下盖板403顶端的限位点处的应力冲击，对斥力盘501和下盖板403起到保护作用。

所述弹簧502采用多片蝶形弹簧对合。

所述导向端盖201通过螺栓101、弹垫102、平垫103固定于上盖板401和下盖板403上，上盖板401顶端与螺栓101连接处加工成内螺纹状，下盖板403底端与螺栓101连接处加工成内螺纹状，使得导向端盖201能够固定在上盖板401和下盖板403上，对斥力盘501在合、分闸的运动过程中起到导向作用。

所述斥力盘501采用铝合金材料，其上端和下端均加工成内螺纹状，与绝缘拉杆通过螺纹连接。

所述导向端盖201采用石墨或聚四氟乙烯等隔磁材料。

本发明的有益效果为：

与现有技术相比，本发明将用于电磁斥力机构的位置保持装置、缓冲装置与电磁斥力单元结合成一体化装置，既可以实现对电磁斥力机构分合闸位置的保持，又可以对分合闸末期进行有效缓冲，而且为电磁斥力机构的紧凑化设计提供的一个新的方向，有利于电磁斥力机构在开关领域的进一步推广。

附图说明

图1为本发明所述的一种具有永磁保持装置和缓冲弹簧的一体化电磁斥力机构合闸位图。

图2为本发明所述的一种具有永磁保持装置和缓冲弹簧的一体化电磁斥力机构导向端盖(201)俯视放大图。

图3为本发明所述的一种具有永磁保持装置和缓冲弹簧的一体化电磁斥力机构上盖板(401)内部俯视图。

其中，101为螺栓，102为弹垫，103为平垫，201为导向端盖，202为永磁体，301为分闸线圈，302为环氧树脂，401为上盖板，402为支撑外壁，403为下盖板，501为斥力盘，502为弹簧，503为活塞。

具体实施方式

下面结合附图1—图3对本发明做进一步详细说明：

如图1—、图2和图3所示，本发明一种具有永磁保持装置和缓冲弹簧的一体化电磁斥力机构，包括：101螺栓，102弹垫，103平垫，201导向端盖，202永磁体，301分闸线圈，302环氧树脂，401上盖板，402支撑外壁，403下盖板，501斥力盘，502弹簧，503活塞。

永磁体202分多层固定于导向端盖201与上盖板401和下盖板403间的凹槽中，作为位置保持装置；所述缓冲弹簧(502)和活塞(503)构成缓冲装置；所述合闸线圈(601)、分闸线圈(301)和斥力盘(501)构成电磁斥力单元；将所述位置保持装置、缓冲装置和电磁斥力单元共同构成一个一体化的整体结构，通过减少电磁斥力机构保持单元装置所占空间，极大地减少了电磁斥力机构的总体体积。

可选地，永磁体202可分三层分别均匀分布在其中导向端盖201与上盖板401和下盖板403间的凹槽中，最外层放置七块永磁体，中间层放置六块永磁体，最内层放置四块永磁体；

优选地，斥力盘501采用铝合金材料，永磁体202通过对铝合金材料的斥力盘501在到达合、分闸位置时形成导磁回路，对铝合金材料的斥力盘501形成位置保持的吸力，将电磁斥力机构的斥力盘501保持在合闸位置或分闸位置。

在合闸过程中，斥力盘501动作速度快，在到达上盖板401底端的限位点处时，冲击应力较大，易对斥力盘501造成机械损坏，在斥力盘501上端与上盖板401接触限位处增加缓冲弹簧502，使得斥力盘501到达上盖板401底端的限位点处时，通过活塞503压缩缓冲弹簧502，减小斥力盘501与上盖板401底端的限位点处的应力冲击，对斥力盘501和上盖板401起到保护作用。

同样地，在分闸过程中，斥力盘501动作速度快，在到达下盖板403顶端的限位点处时，冲击应力较大，易对斥力盘501造成机械损坏，在斥力盘501下端与下盖板403接触限位处增加缓冲弹簧502，使得斥力盘501到达下盖板403顶端的限位点处时，通过活塞503压缩缓冲弹簧502，减小斥力盘501与下盖板403顶端的限位点处的应力冲击，对斥力盘501和下盖板403起到保护作用；

优选地，弹簧502采用多片蝶形弹簧对合。

优选地，导向端盖201通过螺栓101、弹垫102、平垫103固定于上盖板401和下盖板403上；

优选地，导向端盖201采用石墨或聚四氟乙烯材料，对斥力盘501在合、分闸的运动过程中起到润滑导向作用；同时可以使永磁体202和斥力盘501间形成的导磁回路不通过上盖板401、下盖板403和斥力盘501的上、下连杆，起到隔磁作用；而且可以将所述永磁体202固定于上盖板401、下盖板403间的凹槽中；

优选地，上盖板401顶端与螺栓101连接处加工成内螺纹状，下盖板403底端与螺栓101连接处加工成内螺纹状，使得导向端盖201能够固定在上盖板401和下盖板403上；

电磁斥力驱动单元的斥力盘501的上端通过绝缘拉杆与灭弧室内的动导杆连接，下端与缓冲器连接；

优选地，电磁斥力驱动单元的斥力盘501的上端和下端均加工成内螺纹状，绝缘拉杆下端与缓冲器上端加工成外螺纹，使其通过螺纹连接；

分闸线圈301与合闸线圈601由具有良好的耐磨、耐腐蚀和电绝缘等特性的材料进行浇筑。

优选地，分闸线圈301与合闸线圈601由环氧树脂302进行浇筑；环氧树脂302与线圈结合牢固，结构致密，具有良好的耐磨、耐腐蚀和电绝缘等特性，保障线圈匝间绝缘和线圈机械可靠性，降低线圈匝间间距、增加线圈匝数，提升机构的出力特性。

分闸线圈301通过支撑外壁402固定于上盖板401与斥力盘501之间；合闸线圈601通过支撑外壁402固定于下盖板403与斥力盘501之间。

Claims (5)

1.一种具有永磁保持装置和缓冲弹簧的一体化电磁斥力机构，其特征在于，包括螺栓(101)、导向端盖(201)、永磁体(202)、浇筑于环氧树脂(302)中的分闸线圈(301)与合闸线圈(601)、上盖板(401)、支撑外壁(402)、下盖板(403)、斥力盘(501)、缓冲弹簧(502)和活塞(503)；所述螺栓(101)将导向端盖(201)分别固定于上盖板(401)和下盖板(403)上；所述永磁体(202)分别固定于导向端盖(201)与上盖板(401)之间的凹槽和导向端盖(201)与下盖板(403)之间的凹槽中；由环氧树脂(302)浇筑的分闸线圈(301)通过支撑外壁(402)固定于上盖板(401)与斥力盘(501)之间；由环氧树脂(302)浇筑的合闸线圈(601)通过支撑外壁(402)固定于下盖板(403)与斥力盘(501)之间；所述斥力盘(501)的上连杆穿过导向端盖(201)并通过绝缘拉杆与灭弧室内的动导杆连接，上盖板(401)与斥力盘(501)的上连杆的接触限位处通过活塞(503)压缩缓冲弹簧(502)；同样地，斥力盘(501)的下连杆穿过导向端盖(201)并通过绝缘拉杆与缓冲器连接，下盖板(403)与斥力盘(501)的下连杆的接触限位处通过活塞(503)压缩缓冲弹簧(502)；

所述永磁体(202)分多层分别固定于导向端盖(201)与上盖板(401)之间的凹槽和导向端盖(201)与下盖板(403)之间的凹槽中，作为永磁保持装置；所述缓冲弹簧(502)和活塞(503)构成缓冲装置；所述合闸线圈(601)、分闸线圈(301)和斥力盘(501)构成电磁斥力单元；将所述永磁保持装置、缓冲装置和电磁斥力单元共同构成一个一体化的整体结构，通过减少电磁斥力机构的永磁保持装置所占空间，极大地减少了电磁斥力机构的总体体积；其中，所述永磁体(202)通过对斥力盘(501)的吸力，将电磁斥力机构的斥力盘(501)保持在合闸位置或分闸位置；

合闸过程中，斥力盘(501)动作速度快，在到达上盖板(401)底端的限位点处时，冲击应力大，易对斥力盘(501)造成损坏，在斥力盘(501)上端与上盖板(401)接触限位处增加缓冲弹簧(502)，使得斥力盘(501)到达上盖板(401)底端的限位点处时，通过活塞(503)压缩缓冲弹簧(502)，减小斥力盘(501)与上盖板(401)底端的限位点处的应力冲击，对斥力盘(501)和上盖板(401)起到保护作用；同样地，在分闸过程中，斥力盘(501)动作速度快，在到达下盖板(403)顶端的限位点处时，冲击应力大，易对斥力盘(501)造成损坏，在斥力盘(501)下端与下盖板(403)接触限位处增加缓冲弹簧(502)，使得斥力盘(501)到达下盖板(403)顶端的限位点处时，通过活塞(503)压缩缓冲弹簧(502)，减小斥力盘(501)与下盖板(403)顶端的限位点处的应力冲击，对斥力盘(501)和下盖板(403)起到保护作用。

2.根据权利要求1所述的一种具有永磁保持装置和缓冲弹簧的一体化电磁斥力机构，其特征在于，所述缓冲弹簧(502)采用多片蝶形弹簧对合。

3.根据权利要求1所述的一种具有永磁保持装置和缓冲弹簧的一体化电磁斥力机构，其特征在于，所述导向端盖(201)通过螺栓(101)、弹垫(102)、平垫(103)分别固定于上盖板(401)和下盖板(403)上，上盖板(401)顶端与螺栓(101)连接处加工成内螺纹状，下盖板(403)底端与螺栓(101)连接处加工成内螺纹状，使得导向端盖(201)能够分别固定在上盖板(401)和下盖板(403)上，对斥力盘(501)在合、分闸的运动过程中起到导向作用。

4.根据权利要求1所述的一种具有永磁保持装置和缓冲弹簧的一体化电磁斥力机构，其特征在于，所述斥力盘(501)采用铝合金材料，其上端和下端均加工成内螺纹状，与绝缘拉杆通过螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种具有永磁保持装置和缓冲弹簧的一体化电磁斥力机构，其特征在于，所述导向端盖(201)采用石墨或聚四氟乙烯隔磁材料。

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