CN113241267B - 一种快速分闸/合闸电磁斥力机构及快速分闸/合闸开关 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种快速分闸/合闸电磁斥力机构及快速分闸/合闸开关，快速分闸/合闸电磁斥力机构包括：传动杆；感应盘；斥力线圈，仅设一个，对感应盘产生分闸斥力或合闸斥力；电磁线圈，设有多个；分合闸过程中，电磁线圈中至少一个为加速线圈、至少一个为减速线圈，加速线圈仅在感应盘到达线圈的一半位置之前通电，减速线圈仅在感应盘到达线圈的一半位置时开始通电。本发明通过一个斥力线圈适应特定使用场合需求，满足只需要较高分闸速度或合闸速度的要求，可降低成本、简化结构。同时利用加速线圈对感应盘进行加速，缩短整体分合闸时间，在后期利用减速线圈对感应盘进行减速，避免速度过大而对灭弧室或操动机构本体产生冲击，保证使用寿命。

Description

一种快速分闸/合闸电磁斥力机构及快速分闸/合闸开关

技术领域

本发明涉及高压开关设备技术领域，具体涉及一种快速分闸/合闸电磁斥力机构及快速分闸/合闸开关。

背景技术

目前的快速机械开关的机构采用斥力机构，该机构包括充电机、储能电容、晶闸管、斥力线圈、斥力盘，动端组件包括动触头、动触头座以及带动动触头沿分合闸方向运动的传动杆。开关上电以后，充电机给用于分合闸的储能电容以及缓冲电容进行充电，合闸时候，***收到合闸指令，触发控制放电的晶闸管，此时晶闸管导通，电流通过晶闸管给合闸斥力线圈放电，此时斥力盘由于涡流效应，产生反方向运动的力，从而推动斥力盘带动传动轴进行运动，实现合闸运动，在行程末期，由于速度过大，此时需要缓冲线圈介入进行降速。分闸时候，***收到分闸指令，触发分闸晶闸管，分闸斥力线圈的电流在斥力盘上产生涡流，进而产生推动斥力盘进行分闸运动的斥力，在行程末期，需要缓冲线圈介入，对斥力盘进行降速，减少对底部的冲击。

目前快速开关拘泥于小行程开断，对于大行程开断依然有无法逾越的原理性缺陷，局限了快速开关向大开距的方向的发展。在保证能够迅速分合闸的前提下，各种快速开关都应该不断的向大行程，有效的缓冲方向发展，减少***液压机械缓冲的介入，使机械结构更加的趋向于简单化，提高可靠性，这已经成为了快速机械开关的设计思想。

对此，申请公布号为CN111415830A的中国发明专利申请公开了一种电磁斥力操动机构及使用该电磁斥力操动机构的开关，其中电磁斥力操动机构包括用于与开关动触头传动连接的传动杆，传动杆上固定设置有斥力盘（即感应盘），还包括设置在斥力盘轴向两侧的分闸斥力线圈和合闸斥力线圈，还包括至少一个加速线圈，加速线圈位于分、合闸斥力线圈之间，包围在斥力盘外侧而在其内部形成供斥力盘轴向动作的移动通道，加速线圈通入电流能够对斥力盘提供轴向电磁力，提高斥力盘的运动速度，进而提高快速机械开关的分合闸速度。

上述电磁斥力操动机构在具体应用中存在两个问题：一是所有加速线圈只能对斥力盘的分合闸移动进行加速，导致斥力盘在分合闸行程的末期速度过大，对灭弧室以及操动机构本体造成很大的冲击，影响灭弧室以及操动机构本体的使用寿命；二是机构既有分闸斥力线圈，又有合闸斥力线圈，但对于某些快速开关来说，其应用场合限定只需要有较高的分闸速度或者只需要有较高的合闸速度即可，此时另一斥力线圈就没有被充分利用，造成资源浪费，尤其是斥力线圈需要配备储能电容和晶闸管控制电路，配备成本比较高，不仅增加了机构的制造成本，而且也使得机构的结构比较复杂，增加了装配难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够减少分合闸冲击，同时又能满足只需要较高的分闸速度或者只需要较高的合闸速度、以适应特定使用场合需求的快速分闸/合闸电磁斥力机构；本发明的目的还在于提供一种能够减少分合闸冲击，同时又能满足只需要较高的分闸速度或者只需要较高的合闸速度、以适应特定使用场合需求的快速分闸/合闸开关。

为实现上述目的，本发明中的快速分闸/合闸电磁斥力机构采用如下技术方案：

一种快速分闸/合闸电磁斥力机构，包括：

传动杆，用于与灭弧室内的动触头传动连接；

感应盘，固定在传动杆上；

快速分闸/合闸电磁斥力机构还包括：

斥力线圈，仅设置有一个，斥力线圈位于感应盘的轴向一侧，以仅对感应盘产生分闸斥力或者仅对感应盘产生合闸斥力；

斥力线圈控制电路，与斥力线圈连接，用于控制斥力线圈的通电和断电；

电磁线圈，设置有多个，各电磁线圈均位于斥力线圈的一侧，且各电磁线圈均设置在感应盘的运动路径上，以供感应盘和传动杆穿过；

电磁线圈控制电路，设有多个且与每一个电磁线圈一一对应连接，以控制电磁线圈的通电和断电；

在分合闸过程中，各电磁线圈中至少一个为加速线圈，加速线圈仅在感应盘到达加速线圈的一半位置之前通电，以使感应盘在到达加速线圈的一半位置之前受加速力移动、在通过加速线圈的一半位置之后靠惯性移动；

在分合闸过程中，各电磁线圈中还有至少一个为减速线圈，减速线圈仅在感应盘到达减速线圈的一半位置时开始通电，以使感应盘在到达减速线圈的一半位置之前依靠惯性移动、在通过减速线圈的一半位置之后受减速力移动。

上述技术方案的有益效果在于：本发明的机构只包括一个斥力线圈，该斥力线圈位于感应盘的轴向一侧，仅对感应盘产生分闸斥力或者仅对感应盘产生合闸斥力，可以适应特定使用场合的需求，满足只需要较高的分闸速度或者只需要较高的合闸速度的使用要求，由于通过一个斥力线圈来满足特定需求，从而避免了配置两个斥力线圈时造成的资源浪费，可以减少控制电路的配置，因此不但可以降低成本，而且可以简化机构的结构，方便装配制造。

此外，本发明的机构还包括多个电磁线圈，在分合闸过程中，各电磁线圈中至少一个为加速线圈，加速线圈仅在感应盘到达加速线圈的一半位置之前通电，以使感应盘在到达加速线圈的一半位置之前受加速力移动、在通过加速线圈的一半位置之后靠惯性移动；同时，各电磁线圈中还有至少一个为减速线圈，减速线圈仅在感应盘到达减速线圈的一半位置时开始通电，以使感应盘在到达减速线圈的一半位置之前依靠惯性移动、在通过减速线圈的一半位置之后受减速力移动。

这是利用了电磁线圈炮的原理，因为在感应盘通过电磁线圈时，若电磁线圈一直通电，则前半段会对感应盘产生加速力、后半段则会对感应盘产生阻力。因此本发明通过电磁线圈控制电路可以控制电磁线圈的通电和断电时机，使得电磁线圈仅在感应盘到达电磁线圈的一半位置之前进行通电而成为加速线圈，另外使得电磁线圈仅在感应盘到达电磁线圈的一半位置时才开始通电而成为减速线圈，从而在分合闸的过程中，利用加速线圈对感应盘进行加速，缩短整体分合闸时间，同时在分合闸的后期利用减速线圈对感应盘进行减速，避免速度过大而对灭弧室或操动机构本体产生冲击，保证操动机构和灭弧室的使用寿命。

进一步的，为了能够适应只需要有较高的分闸速度的应用场合，同时兼顾合闸速度，斥力线圈为分闸斥力线圈，合闸过程中加速线圈的个数大于减速线圈的个数。

进一步的，为了使分闸过程中加速线圈和减速线圈的使用设计更加合理，分闸过程中加速线圈的个数等于或者小于减速线圈的个数。

进一步的，为了能够适应只需要有较高的合闸速度的应用场合，同时兼顾分闸速度，斥力线圈为合闸斥力线圈，分闸过程中加速线圈的个数大于减速线圈的个数。

进一步的，为了使合闸过程中加速线圈和减速线圈的使用设计更加合理，合闸过程中加速线圈的个数等于或者小于减速线圈的个数。

进一步的，为了方便感应盘的移动以及电磁线圈的布置，快速分闸/合闸电磁斥力机构还包括用于与灭弧室固定连接的筒体，斥力线圈设置在筒体的端部，各电磁线圈均套设固定在筒体的外部，传动杆和感应盘均设置于筒体内，感应盘与筒体内壁导向移动配合。

进一步的，为了简化结构，方便制造，感应盘固定在传动杆的端部。

进一步的，为了提高加速效果，同时优化通电时机，分合闸过程中的加速线圈有至少两个，加速线圈包括供感应盘先通过的先加速线圈以及供感应盘后通过的后加速线圈，后加速线圈在感应盘将要离开先加速线圈时开始通电。

进一步的，为了方便控制线圈的通电和断电，斥力线圈控制电路和电磁线圈控制电路均包括储能电容和晶闸管。

为实现上述目的，本发明中的快速分闸/合闸开关采用如下技术方案：

快速分闸/合闸开关，包括灭弧室以及设置在灭弧室内的动触头，快速分闸/合闸开关还包括快速分闸/合闸电磁斥力机构，快速分闸/合闸电磁斥力机构包括：

传动杆，与动触头传动连接；

感应盘，固定在传动杆上；

快速分闸/合闸电磁斥力机构还包括：

斥力线圈，仅设置有一个，斥力线圈位于感应盘的轴向一侧，以仅对感应盘产生分闸斥力或者仅对感应盘产生合闸斥力；

斥力线圈控制电路，与斥力线圈连接，用于控制斥力线圈的通电和断电；

电磁线圈，设置有多个，各电磁线圈均位于斥力线圈的一侧，且各电磁线圈均设置在感应盘的运动路径上，以供感应盘和传动杆穿过；

电磁线圈控制电路，设有多个且与每一个电磁线圈一一对应连接，以控制电磁线圈的通电和断电；

在分合闸过程中，各电磁线圈中至少一个为加速线圈，加速线圈仅在感应盘到达加速线圈的一半位置之前通电，以使感应盘在到达加速线圈的一半位置之前受加速力移动、在通过加速线圈的一半位置之后靠惯性移动；

在分合闸过程中，各电磁线圈中还有至少一个为减速线圈，减速线圈仅在感应盘到达减速线圈的一半位置时开始通电，以使感应盘在到达减速线圈的一半位置之前依靠惯性移动、在通过减速线圈的一半位置之后受减速力移动。

上述技术方案的有益效果在于：本发明的机构只包括一个斥力线圈，该斥力线圈位于感应盘的轴向一侧，仅对感应盘产生分闸斥力或者仅对感应盘产生合闸斥力，可以适应特定使用场合的需求，满足只需要较高的分闸速度或者只需要较高的合闸速度的使用要求，由于通过一个斥力线圈来满足特定需求，从而避免了配置两个斥力线圈时造成的资源浪费，可以减少控制电路的配置，因此不但可以降低成本，而且可以简化机构的结构，方便装配制造。

此外，本发明的机构还包括多个电磁线圈，在分合闸过程中，各电磁线圈中至少一个为加速线圈，加速线圈仅在感应盘到达加速线圈的一半位置之前通电，以使感应盘在到达加速线圈的一半位置之前受加速力移动、在通过加速线圈的一半位置之后靠惯性移动；同时，各电磁线圈中还有至少一个为减速线圈，减速线圈仅在感应盘到达减速线圈的一半位置时开始通电，以使感应盘在到达减速线圈的一半位置之前依靠惯性移动、在通过减速线圈的一半位置之后受减速力移动。

这是利用了电磁线圈炮的原理，因为在感应盘通过电磁线圈时，若电磁线圈一直通电，则前半段会对感应盘产生加速力、后半段则会对感应盘产生阻力。因此本发明通过电磁线圈控制电路可以控制电磁线圈的通电和断电时机，使得电磁线圈仅在感应盘到达电磁线圈的一半位置之前进行通电而成为加速线圈，另外使得电磁线圈仅在感应盘到达电磁线圈的一半位置时才开始通电而成为减速线圈，从而在分合闸的过程中，利用加速线圈对感应盘进行加速，缩短整体分合闸时间，同时在分合闸的后期利用减速线圈对感应盘进行减速，避免速度过大而对灭弧室或操动机构本体产生冲击，保证操动机构和灭弧室的使用寿命。

进一步的，为了能够适应只需要有较高的分闸速度的应用场合，同时兼顾合闸速度，斥力线圈为分闸斥力线圈，合闸过程中加速线圈的个数大于减速线圈的个数。

进一步的，为了使分闸过程中加速线圈和减速线圈的使用设计更加合理，分闸过程中加速线圈的个数等于或者小于减速线圈的个数。

进一步的，为了能够适应只需要有较高的合闸速度的应用场合，同时兼顾分闸速度，斥力线圈为合闸斥力线圈，分闸过程中加速线圈的个数大于减速线圈的个数。

进一步的，为了使合闸过程中加速线圈和减速线圈的使用设计更加合理，合闸过程中加速线圈的个数等于或者小于减速线圈的个数。

进一步的，为了方便感应盘的移动以及电磁线圈的布置，快速分闸/合闸电磁斥力机构还包括与灭弧室固定连接的筒体，斥力线圈设置在筒体的端部，各电磁线圈均套设固定在筒体的外部，传动杆和感应盘均设置于筒体内，感应盘与筒体内壁导向移动配合。

进一步的，为了简化结构，方便制造，感应盘固定在传动杆的端部。

进一步的，为了提高加速效果，同时优化通电时机，分合闸过程中的加速线圈有至少两个，加速线圈包括供感应盘先通过的先加速线圈以及供感应盘后通过的后加速线圈，后加速线圈在感应盘将要离开先加速线圈时开始通电。

进一步的，为了方便控制线圈的通电和断电，斥力线圈控制电路和电磁线圈控制电路均包括储能电容和晶闸管。

附图说明

图1为本发明中快速分闸/合闸开关的实施例1的立体图；

图2（a）为本发明中快速分闸/合闸开关的实施例1处于合闸加速过程（第一电磁线圈开始通电）的结构图；

图2（b）为本发明中快速分闸/合闸开关的实施例1处于合闸加速过程（第一电磁线圈开始断电）的结构图；

图3（a）为本发明中快速分闸/合闸开关的实施例1处于合闸加速过程（第二电磁线圈开始通电）的结构图；

图3（b）为本发明中快速分闸/合闸开关的实施例1处于合闸加速过程（第二电磁线圈开始断电）的结构图；

图4（a）为本发明中快速分闸/合闸开关的实施例1处于合闸加速过程（第三电磁线圈开始通电）的结构图；

图4（b）为本发明中快速分闸/合闸开关的实施例1处于合闸加速过程（第三电磁线圈开始断电）的结构图；

图5（a）为本发明中快速分闸/合闸开关的实施例1处于合闸减速过程（第四电磁线圈和分闸斥力线圈开始通电）的结构图；

图5（b）为本发明中快速分闸/合闸开关的实施例1处于合闸到位时的结构图；

图6（a）为本发明中快速分闸/合闸开关的实施例1处于分闸加速过程（第四电磁线圈开始断电）的结构图；

图6（b）为本发明中快速分闸/合闸开关的实施例1处于分闸加速过程（第三电磁线圈开始断电）的结构图；

图6（c）为本发明中快速分闸/合闸开关的实施例1处于分闸减速过程（第二电磁线圈开始通电）的结构图；

图6（d）为本发明中快速分闸/合闸开关的实施例1处于分闸减速过程（第一电磁线圈开始通电）的结构图；

图7为本发明中快速分闸/合闸开关的实施例2的立体图；

图8（a）本发明中快速分闸/合闸开关的实施例2处于合闸加速过程（合闸斥力线圈和第一电磁线圈开始通电）的结构图；

图8（b）本发明中快速分闸/合闸开关的实施例2处于合闸加速过程（第一电磁线圈开始断电）的结构图；

图9（a）本发明中快速分闸/合闸开关的实施例2处于合闸加速过程（第二电磁线圈开始断电）的结构图；

图9（b）本发明中快速分闸/合闸开关的实施例2处于合闸减速过程（第三电磁线圈开始通电）的结构图；

图9（c）本发明中快速分闸/合闸开关的实施例2处于合闸减速过程（第四电磁线圈开始通电）的结构图；

图10（a）本发明中快速分闸/合闸开关的实施例2处于分闸加速过程（第四电磁线圈开始断电）的结构图；

图10（b）本发明中快速分闸/合闸开关的实施例2处于分闸加速过程（第三电磁线圈开始断电）的结构图；

图10（c）本发明中快速分闸/合闸开关的实施例2处于分闸加速过程（第二电磁线圈开始断电）的结构图；

图10（d）本发明中快速分闸/合闸开关的实施例2处于分闸减速过程（第一电磁线圈和合闸斥力线圈开始通电）的结构图。

图中：1、第一电磁线圈；2、第二电磁线圈；3、第三电磁线圈；4、第四电磁线圈；5、分闸斥力线圈；6、第一电磁线圈控制电路；7、第二电磁线圈控制电路；8、第三电磁线圈控制电路；9、第四电磁线圈控制电路；10、分闸斥力线圈控制电路；11、传动杆；12、筒体；13、感应盘；14、灭弧室；15、合闸斥力线圈；16、合闸斥力线圈控制电路。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明中快速分闸/合闸开关（以下简称开关）的实施例1如图1所示，开关包括灭弧室14以及设置在灭弧室14内的动触头（图中未示出），开关还包括快速分闸/合闸电磁斥力机构（以下简称电磁斥力机构），本实施例中的开关实际为快速分闸开关，因此电磁斥力机构实际为快速分闸电磁斥力机构。

电磁斥力机构包括：与灭弧室14固定连接的筒体12、与灭弧室14内的动触头传动连接的传动杆11、固定在传动杆11端部的感应盘13，传动杆11和感应盘13均设置于筒体12内，感应盘13与筒体12内壁导向移动配合。电磁斥力机构还包括仅设置有一个的斥力线圈，斥力线圈位于感应盘13的轴向一侧，本实施例中的斥力线圈为分闸斥力线圈5，分闸斥力线圈5设置在筒体12的端部且位于靠近灭弧室14的位置，传动杆11穿过分闸斥力线圈5。电磁斥力机构还包括与分闸斥力线圈5连接的分闸斥力线圈控制电路10，用于控制分闸斥力线圈5的通电和断电，分闸斥力线圈控制电路10具体包括储能电容和晶闸管。

电磁斥力机构还包括四个电磁线圈，各电磁线圈均位于分闸斥力线圈5的一侧，并设置在感应盘13的运动路径上，并且各电磁线圈均套设固定在筒体12的外部，实现感应盘13和传动杆11可以从四个电磁线圈的内孔中穿过。

四个电磁线圈沿着筒体12的轴向间隔布置，分别为第一电磁线圈1、第二电磁线圈2、第三电磁线圈3和第四电磁线圈4。电磁斥力机构还包括四个电磁线圈控制电路，各电磁线圈控制电路与每一个电磁线圈一一对应连接，以控制电磁线圈的通电和断电，四个电磁线圈控制电路分别是：与第一电磁线圈1连接的第一电磁线圈控制电路6、与第二电磁线圈2连接的第二电磁线圈控制电路7、与第三电磁线圈3连接的第三电磁线圈控制电路8、与第四电磁线圈4连接的第四电磁线圈控制电路9，各个电磁线圈控制电路均包括储能电容和晶闸管。

此外，电磁斥力机构还包括与各个电磁线圈控制电路中的电容以及分闸斥力线圈控制电路10中的电容分别控制连接的控制器（图中未示出），并且电磁斥力机构还包括用于检测感应盘13的运动位置的位置传感器，位置传感器也与控制器连接，以将检测信号反馈给控制器。

本发明中开关的工作过程如下：

合闸状态时，加速受力模式由连接第一电磁线圈1、第二电磁线圈2、第三电磁线圈3的电容按先后次序依次进行放电，减速受力模式由第四电磁线圈4、分闸斥力线圈5组成。具体控制逻辑如下：

收到合闸命令后，如图2（a）所示，第一电磁线圈1的电容放电，此时第一电磁线圈1对感应盘13产生电磁吸引力，驱动感应盘13向前运动（图中为向右运动）。根据电磁线圈炮的原理，在感应盘通过电磁线圈时，若电磁线圈一直通电，则前半段会对感应盘产生加速力、后半段则会对感应盘产生阻力。因此，为了使第一电磁线圈1仅对感应盘13产生加速力，也即为了使第一电磁线圈1作为加速线圈，需要使第一电磁线圈1仅在感应盘13到达第一电磁线圈1的一半位置之前通电，因此，如图2（b）所示，在感应盘13的首端（朝向运动方向的一端为首端，另一端为末端，因此合闸时首端为右端）走到第一电磁线圈1的宽度的1/2即标记处的时候，电容放电完毕，此后感应盘13由惯性向前运动。

如图3（a）所示，在感应盘13的首端走到第一电磁线圈1的末端时，也即在感应盘13即将离开第一电磁线圈1时，第二电磁线圈2的电容进行放电，此时感应盘13再次受到吸引进行加速，由于第二电磁线圈2作为加速线圈，第二电磁线圈2也仅对感应盘13产生加速力，因此同理第一电磁线圈1，第二电磁线圈2也仅需要在感应盘13到达第二电磁线圈2的一半位置之前通电，如图3（b）所示，在感应盘13的首端走到第二电磁线圈2的1/2处即标记位置的时候，第二电磁线圈2的电容停止放电，此后感应盘13由于惯性作用继续向前运动。

如图4（a）所示，在感应盘13的首端将要走出第二电磁线圈2的时候，第三电磁线圈3的电容开始放电，此时感应盘13再次受到电磁吸引力继续加速，第三电磁线圈3也为加速线圈，同理前两个加速线圈，如图4（b）所示，在感应盘13的首端走到第三电磁线圈3中心位置即标记的1/2位置的时候，第三电磁线圈3的电容放电完毕，此后感应盘13依靠惯性走出第三电磁线圈3。

感应盘13完全走出第三电磁线圈3后，进入减速状态。第四电磁线圈4作为减速线圈，仅对感应盘13产生减速力，因此需要使第四电磁线圈4仅在感应盘13到达第四电磁线圈4的一半位置时才开始通电，以使感应盘13在到达第四电磁线圈4的一半位置之前依靠惯性移动、在通过第四电磁线圈4的一半位置之后受减速力移动。因此，如图5（a）所示，在感应盘13的末端走到第四电磁线圈4的中心位置时，第四电磁线圈4的电容开始放电，产生阻碍感应盘13向前运动的力，整个机构开始进行减速。在感应盘13完全走出第四电磁线圈4的时候，分闸斥力线圈5的电容开始放电产生斥力作用于机构的减速，最终如图5（b）所示合闸到位。通过改变第四电磁线圈4与分闸斥力线圈5的电容与电压的大小可以保证走到终点的速度很小，减少对后续灭弧室的冲击。

或者，当第四电磁线圈4和分闸斥力线圈5的距离比较近时，也可以在感应盘13的末端走到第四电磁线圈4的中心位置时，使第四电磁线圈4的电容以及分闸斥力线圈5的电容同时放电，共同产生减速力。

在以上所述的合闸过程中，所有电磁线圈中的第一电磁线圈1、第二电磁线圈2、第三电磁线圈3作为加速线圈，仅有第四电磁线圈4作为减速线圈，加速线圈的个数明显大于减速线圈的个数，这样是考虑到感应盘13的启动以及加速全靠加速线圈的作用，而减速作用可以靠减速线圈以及分闸斥力线圈，因此设计加速线圈的个数多一些。

同时，由于加速线圈设计有多个，可以将加速线圈理解为包括供感应盘13先通过的先加速线圈以及供感应盘13后通过的后加速线圈，后加速线圈在感应盘13将要离开先加速线圈时开始通电。当然在其他实施例中，后加速线圈也可以在感应盘13将要进入后加速线圈时再开始通电。

分闸状态时，加速受力模式由连接分闸斥力线圈5、第四电磁线圈4、第三电磁线圈3的电容按先后次序依次进行放电，减速受力模式由第二电磁线圈2、第一电磁线圈1组成。具体控制逻辑如下：

收到分闸命令后，分闸斥力线圈5的晶闸管导通，储能电容通过分闸斥力线圈5放电，此时产生斥力推动感应盘13向分闸方向运动（图中为向左运动）。第四电磁线圈4作为加速线圈，在感应盘13首端（分闸时首端为左端）走到第四电磁线圈4的沿分闸方向的首端的时候，或者是感应盘13的首端到第四电磁线圈4尚有一定距离的时候，第四电磁线圈4的电容开始放电，产生电磁吸引力驱动感应盘13沿分闸方向继续运动。或者是收到分闸命令后，分闸斥力线圈5和第四电磁线圈4的电容同时放电，共同对感应盘13产生作用力。

如图6（a）所示，在感应盘13走到第四电磁线圈4的中心即标记的1/2处的时候，第四电磁线圈4的电容放电完毕，这时感应盘13由惯性继续向前运动。当感应盘13走出第四电磁线圈4的时候，第三电磁线圈3的晶闸管导通，储能电容开始放电，继续产生电磁吸引力驱动感应盘13加速分闸运动，第三电磁线圈3作为加速线圈，同理第四电磁线圈4，如图6（b）所示，在感应盘13走到第三电磁线圈3的中心即标记的1/2处的时候，第三电磁线圈3电容放电完毕，这时感应盘13由惯性继续向前运动。

感应盘13走出第三电磁线圈3后，机构开始进入减速状态。第二电磁线圈2作为减速线圈，如图6（c）所示，当感应盘13沿分闸方向走到第二电磁线圈2的中心位置即标记的1/2处的时候，第二电磁线圈2的储能电容晶闸管开始放电，此时产生的力将阻碍感应盘13的运动，机构进入减速状态。第一电磁线圈1也作为减速线圈，同理第二电磁线圈2，如图6（d）所示，在感应盘13走到第一电磁线圈1的中心位置即标记的1/2处的时候，第一电磁线圈1的储能电容开始放电，继续为机构减速。通过调节用于缓冲的第一电磁线圈1和第二电磁线圈2的电容与电压的容量大小，可以使机构进行理想降速。

在以上所述的分闸过程中，所有电磁线圈中的第一电磁线圈1和第二电磁线圈2作为减速线圈，第四电磁线圈4和第三电磁线圈3作为加速线圈，加速线圈的个数等于减速线圈的个数，这样是考虑到分闸斥力线圈5可以为感应盘13提供初始动力，因此加速线圈的设计个数不需要太多。

综上所述，本发明的开关在分合闸的过程中，通过控制各个电磁线圈的通电和断电时机，使得各个电磁线圈分别构成加速线圈和减速线圈，从而利用加速线圈对感应盘进行加速，缩短整体分合闸时间，同时在分合闸的后期利用减速线圈对感应盘进行减速，避免速度过大而对灭弧室或操动机构本体产生冲击，保证操动机构和灭弧室的使用寿命。

同时，本实施例中的斥力线圈仅有一个，且为分闸斥力线圈，仅对感应盘产生分闸斥力，满足只需要较高的分闸速度的使用要求，可以适应特定使用场合的需求，并且通过合理设计加速线圈的个数也兼顾了合闸速度。由于本实施例中的电磁斥力机构通过一个斥力线圈来满足特定需求，从而避免了配置两个斥力线圈时造成的资源浪费，可以减少控制电路的配置，因此不但可以降低成本，而且可以简化机构的结构，方便装配制造。

总之，采用本发明中电磁斥力机构的开关能够快速的合闸，极速的分闸，由于加减速线圈能够按实际条件进行多级叠加使用，因此能够适应不同开距行程的开关并快速的进行分合闸，可以大幅度的减少大行程开关的分合闸时间，减少故障电流对电网的冲击时间，为整个电网的稳定运行奠定了基础。并且相比与传统产品的轻量化和小型化具有有力的保障，本体所受冲击减小也可使开关结构简化。产品在成本、运输、安装、维护、检修等方面具有更显著的优势，增强了产品市场竞争力，为大行程开关提高分合闸时间提供了新的理论方法和思路。

本发明中快速分闸/合闸开关（以下简称开关）的实施例2如图7所示，开关同样包括灭弧室14以及快速分闸/合闸电磁斥力机构（以下简称电磁斥力机构），与实施例1不同的是：本实施例中的开关实际为快速合闸开关，因此电磁斥力机构实际为快速合闸电磁斥力机构。

电磁斥力机构同样包括：筒体12、传动杆11、感应盘13、第一电磁线圈1、第二电磁线圈2、第三电磁线圈3、第四电磁线圈4、分别与四个电磁线圈一一对应连接的第一电磁线圈控制电路6、第二电磁线圈控制电路7、第三电磁线圈控制电路8和第四电磁线圈控制电路9。

另外本实施例中也仅设置有一个斥力线圈，但与实施例1不同的是：本实施例中的斥力线圈为合闸斥力线圈15，合闸斥力线圈15位于筒体12的远离灭弧室14的一端。电磁斥力机构还包括与合闸斥力线圈15连接的合闸斥力线圈控制电路16，用于控制合闸斥力线圈15的通电和断电，合闸斥力线圈控制电路16同样包括储能电容和晶闸管。

本实施例中开关的工作过程如下：

合闸状态时，加速受力模式由连接合闸斥力线圈15、第一电磁线圈1、第二电磁线圈2的电容按先后次序依次进行放电，减速受力模式由第三电磁线圈3、第四电磁线圈4组成。具体控制逻辑如下：

收到合闸命令后，如图8（a）所示，合闸斥力线圈15与第一电磁线圈1的晶闸管导通电容放电，感应盘13上此时受到由感应盘产生涡流形成的斥力以及第一电磁线圈1产生的吸引力，共同驱动感应盘13加速向前运动。当然也可以是合闸斥力线圈15的电容先放电，第一电磁线圈1的电容后放电。第一电磁线圈1此时作为加速线圈，如图8（b）所示，在感应盘13走到第一电磁线圈1的宽度的1/2即中心位置的时候，电容放电完毕，此后感应盘13由惯性向前运动。在感应盘13将要离开第一电磁线圈1时，第二电磁线圈2的电容进行放电，感应盘13此时再次受到第二电磁线圈2产生的吸引进行加速，第二电磁线圈2作为加速线圈，如图9（a）所示，在感应盘13走到第二电磁线圈2的宽度的1/2即中心位置的时候，电容放电完毕，此后感应盘13由惯性向前运动。

感应盘13走出第二电磁线圈2后，进行减速状态。第三电磁线圈3作为减速线圈，如图9（b）所示，在感应盘13的末端走到第三电磁线圈3的中心位置的时候，第三电磁线圈3的电容进行放电，此时产生的安培力将阻碍感应盘向前运动，整个机构开始进行减速。第四电磁线圈4也作为减速线圈，同理第三电磁线圈3，如图9（c）所示，在感应盘13的末端走到第四电磁线圈4的中心位置的时候，第四电磁线圈4的电容进行放电，继续减速。通过改变介入缓冲的电容与电压的大小保证走到终点的速度很小，减少对后续灭弧室的冲击。

分闸状态时，加速受力模式由连接第四电磁线圈4、第三电磁线圈3、第二电磁线圈2的电容按先后次序依次进行放电，减速受力模式由第一电磁线圈1和合闸斥力线圈15组成。具体控制逻辑如下：

收到分闸命令后，第四电磁线圈4的晶闸管导通，电容通过第四电磁线圈4放电，在电磁线圈上产生电磁吸引力驱动感应盘13沿分闸方向运动，第四电磁线圈4、第三电磁线圈3、第二电磁线圈2均作为加速线圈，如图10（a）所示，在感应盘13走到第四电磁线圈4中心位置的时候，电容放电完毕，这时感应盘13由惯性继续向前运动。当感应盘13将要走出第四电磁线圈4的时候，第三电磁线圈3的晶闸管导通，电容开始放电，继续产生电磁吸引力驱动感应盘加速分闸运动。同理，如图10（b）所示，在感应盘13走到第三电磁线圈3中心位置的时候，电容放电完毕，这时感应盘13由惯性继续向前运动。当感应盘13将要走出第三电磁线圈3的时候，第二电磁线圈2的晶闸管导通，电容开始放电，继续产生电磁吸引力驱动感应盘加速分闸运动。如图10（c）所示，在感应盘13走到第二电磁线圈2中心位置的时候，电容放电完毕，这时感应盘13由惯性继续向前运动。

完全走出第二电磁线圈2后，机构开始进入减速状态。第一电磁线圈1作为减速线圈，如图10（d）所示，当感应盘13由惯性继续运动到第一线电磁圈1的中点的时候，第一电磁线圈1的电容此时开始放电，并且此时合闸斥力线圈15的电容也开始放电，此时产生的电磁吸引力和反向的斥力共同为感应盘的运动提供减速力。当然，也可以是第一电磁线圈1的电容先放电，合闸斥力线圈15的电容后放电。

本实施例与实施例1具有同样的技术效果，通过仅设置一个斥力线圈，且为合闸斥力线圈，仅对感应盘产生合闸斥力，满足只需要较高的合闸速度的使用要求，可以适应特定使用场合的需求。并且通过在分闸过程中，合理设计加速线圈的个数大于减速线圈的个数，从而兼顾了分闸速度，而在合闸过程中加速线圈的个数等于减速线圈的个数，使得加速和减速效果得到最优化，避免速度过大而对灭弧室或操动机构本体产生冲击，保证操动机构和灭弧室的使用寿命。本实施例同样通过一个斥力线圈来满足特定需求，从而避免了配置两个斥力线圈时造成的资源浪费，可以减少控制电路的配置，因此不但可以降低成本，而且可以简化机构的结构，方便装配制造。

在快速分闸/合闸开关的其他实施例中，斥力线圈控制电路和电磁线圈控制电路也可以均包括电源和开关，控制器控制开关的接通和断开，以实现线圈的通电和断电。

在快速分闸/合闸开关的其他实施例中，可以不是通过位置传感器来检测感应盘的运动位置，而是通过电磁线圈的宽度、个数、间隔、电压等参数计算出感应盘到达电磁线圈不同位置时所需要的时间，使控制器在不同的时刻控制相应的电磁线圈通电或断电。

在快速分闸/合闸开关的其他实施例中，分合闸过程中加速线圈的个数根据开断行程的需要也可以设置更多，而不局限于两个或三个，减速线圈也同理设置。

在快速分闸/合闸开关的其他实施例中，感应盘可以不是设置在传动杆的端部，例如传动杆可以完全贯穿感应盘。

在快速分闸/合闸开关的其他实施例中，快速分闸/合闸电磁斥力机构可以不包括筒体，由于传动杆与灭弧室内的动触头传动连接，因此在一定程度上能够保证传动杆和感应盘运动稳定。

在快速分闸/合闸开关的其他实施例中，当斥力线圈为合闸斥力线圈时，由于有合闸斥力线圈提供合闸初始动力，因此合闸过程中加速线圈的个数也可以小于减速线圈的个数，例如电磁线圈一共有三个，一个加速线圈，两个减速线圈。

在快速分闸/合闸开关的其他实施例中，当斥力线圈为分闸斥力线圈时，由于有分闸斥力线圈提供分闸初始动力，因此分闸过程中加速线圈的个数也可以小于减速线圈的个数，同上。

在快速分闸/合闸开关的其他实施例中，不管斥力线圈是合闸斥力线圈，还是分闸斥力线圈，各电磁线圈中加速线圈的个数也可以等于减速线圈的个数。

本发明中快速分闸/合闸电磁斥力机构的实施例为：快速分闸/合闸电磁斥力机构的具体结构与上述快速分闸/合闸开关实施例中的快速分闸/合闸电磁斥力机构相同，在此不再重述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种快速分闸/合闸电磁斥力机构，包括：

传动杆（11），用于与灭弧室（14）内的动触头传动连接；

感应盘（13），固定在传动杆（11）上；

其特征在于，快速分闸/合闸电磁斥力机构还包括：

斥力线圈，仅设置有一个，斥力线圈位于感应盘（13）的轴向一侧，以仅对感应盘（13）产生分闸斥力或者仅对感应盘（13）产生合闸斥力；

斥力线圈控制电路，与斥力线圈连接，用于控制斥力线圈的通电和断电；

电磁线圈，设置有多个，各电磁线圈均位于斥力线圈的一侧，且各电磁线圈均设置在感应盘（13）的运动路径上，以供感应盘（13）和传动杆（11）穿过；

电磁线圈控制电路，设有多个且与每一个电磁线圈一一对应连接，以控制电磁线圈的通电和断电；

在分合闸过程中，各电磁线圈中至少一个为加速线圈，加速线圈仅在感应盘（13）到达加速线圈的一半位置之前通电，以使感应盘（13）在到达加速线圈的一半位置之前受加速力移动、在通过加速线圈的一半位置之后靠惯性移动；

在分合闸过程中，各电磁线圈中还有至少一个为减速线圈，减速线圈仅在感应盘（13）到达减速线圈的一半位置时开始通电，以使感应盘（13）在到达减速线圈的一半位置之前依靠惯性移动、在通过减速线圈的一半位置之后受减速力移动；

快速分闸/合闸电磁斥力机构还包括用于与灭弧室（14）固定连接的筒体（12），斥力线圈设置在筒体（12）的端部，各电磁线圈均套设固定在筒体（12）的外部，传动杆（11）和感应盘（13）均设置于筒体（12）内，感应盘（13）与筒体（12）内壁导向移动配合。

2.根据权利要求1所述的快速分闸/合闸电磁斥力机构，其特征在于，斥力线圈为分闸斥力线圈（5），合闸过程中加速线圈的个数大于减速线圈的个数。

3.根据权利要求2所述的快速分闸/合闸电磁斥力机构，其特征在于，分闸过程中加速线圈的个数等于或者小于减速线圈的个数。

4.根据权利要求1所述的快速分闸/合闸电磁斥力机构，其特征在于，斥力线圈为合闸斥力线圈（15），分闸过程中加速线圈的个数大于减速线圈的个数。

5.根据权利要求4所述的快速分闸/合闸电磁斥力机构，其特征在于，合闸过程中加速线圈的个数等于或者小于减速线圈的个数。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的快速分闸/合闸电磁斥力机构，其特征在于，感应盘（13）固定在传动杆（11）的端部。

7.根据权利要求1~5任意一项所述的快速分闸/合闸电磁斥力机构，其特征在于，分合闸过程中的加速线圈有至少两个，加速线圈包括供感应盘（13）先通过的先加速线圈以及供感应盘（13）后通过的后加速线圈，后加速线圈在感应盘（13）将要离开先加速线圈时开始通电。

8.根据权利要求1~5任意一项所述的快速分闸/合闸电磁斥力机构，其特征在于，斥力线圈控制电路和电磁线圈控制电路均包括储能电容和晶闸管。

9.快速分闸/合闸开关，包括灭弧室（14）以及设置在灭弧室（14）内的动触头，其特征在于，快速分闸/合闸开关还包括如权利要求1~8中任意一项所述的快速分闸/合闸电磁斥力机构。

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