CN114242533A - 一种直流空气断路器用永磁机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直流空气断路器用永磁机构，包括一外壳，所述外壳包括一静磁轭，在静磁轭的一侧通过螺钉连接有一盖板，另一侧通过螺钉连接有一磁缸；一安装在外壳内的输出轴，所述输出轴位于静磁轭的中心轴线上，并水平贯穿整个外壳，输出轴的一侧从盖板上穿过后连接有一锁紧组件；一内置于外壳内的永磁操动组件，所述永磁操动组件包括线圈、动铁芯、永磁体、导磁环、复位弹簧、触头碟簧、隔磁板。本发明的永磁机构，采用径向磁路，磁隙由产品设计结构保证，无需调整；动铁芯较赛雪龙简单，成本低；动铁芯与输出轴采用IGUS工程轴承+长***，传动稳定性高；触头磨损后，通过触头碟簧补偿输出特性，输出特性稳定性远高于赛雪龙结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种断路器，特别涉及一种直流空气断路器用永磁机构。
背景技术
磁力机构作为一种紧凑型分合闸操作装置，广泛应用于各类交直流断路器、接触器、负荷开关等产品，具有可靠性高、传动链短、结构简单、全密封等特点，能够满足各种恶劣工况下的分合闸操作要求，通过对磁路、驱动线圈、驱动电源的设计，可以满足产品不同开断及关合工况下分合闸特性的需求。
赛雪龙磁力机构采用轴向磁路，主要输出特性主要通过调整法兰与动铁芯间的间隙来保证出力特性，结构复杂、零件加工要求高且难度大、装配调整需精确控制。随着产品触头磨损，输出特性急剧变化。此外，动铁芯与输出杆导向长度短，存在导向不足问题，寿命2.5万次。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种稳定高的直流空气断路器用永磁机构。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种直流空气断路器用永磁机构，其创新点在于：包括
一外壳，所述外壳包括一静磁轭，所述静磁轭为一两侧均开口的空心圆柱体结构，在静磁轭的一侧通过螺钉连接有一盖板，另一侧通过螺钉连接有一磁缸，所述静磁轭、盖板、磁缸共同配合形成一安装空腔；
一安装在外壳内的输出轴，所述输出轴位于静磁轭的中心轴线上，并水平贯穿整个外壳，输出轴的一侧从盖板上穿过后连接有一锁紧组件，输出轴的另一侧从磁缸上穿过后，在输出轴伸出磁缸外的一段上还开有一连接孔；
一内置于外壳内的永磁操动组件，所述永磁操动组件包括线圈、动铁芯、永磁体、导磁环、复位弹簧、触头碟簧、隔磁板；
所述动铁芯套装在输出轴的外侧，并位于靠近盖板的一侧，所述动铁芯与静磁轭的内壁之间留有间隙，在动铁芯远离盖板的一侧的内壁上还开有容触头碟簧安装的空间，所述触头碟簧有若干，并列套装在输出轴的外侧，同时在输出轴上还设置有一对触头碟簧进行限位的安装凸起；
所述线圈的一侧套装在动铁芯远离盖板的一侧，在磁缸的侧端还具有一向动铁芯方向延伸的支撑段，且线圈的另一侧套装在支撑段的外壁上，所述线圈的一侧抵在磁缸的侧壁上，在静磁轭的内壁上位于靠近盖板的一侧还具有一向静磁轭的中心轴线方向凸出的环形状限位凸起，所述线圈的另一侧抵在限位凸起的侧壁上，所述限位凸起与动铁芯之间留有间隙，所述支撑段与动铁芯之间留有间隙，在支撑段靠近动铁芯的一侧还开有容复位弹簧安装的空间，所述复位弹簧的一侧抵在安装凸起的另一侧；
所述永磁体、导磁环由外向内依次套装在动铁芯的外壁上，并位于限位凸起与动铁芯的间隙中，所述永磁体、导磁环的一侧抵在线圈的侧壁上，在永磁体、导磁环的另一侧位于限位凸起与动铁芯的间隙中还设置有一套装在动铁芯外壁上的过渡块，所述过渡块的一侧抵在永磁体上；
所述隔磁板安装盖板上，在盖板上开有一容隔磁板嵌入安装的凹槽，所述隔磁板嵌入盖板的凹槽内，且隔磁板的一侧伸出盖板的凹槽外，所述动铁芯的另一侧、过渡块的另一侧均抵在隔磁板伸出盖板凹槽外的一侧。
进一步的，所述静磁轭与磁缸之间还设置有第一定位机构，所述第一定位机构为：在磁缸靠近静磁轭的一侧具有一向静磁轭的中心方向凸出的第一定位凸起，所述第一定位凸起呈圆形状，在静磁轭靠近磁缸的一侧的内壁上还开有第一定位凹槽，所述第一定位凹槽呈环形状，通过第一定位凸起嵌入第一定位凹槽内实现静磁轭与磁缸之间的定位。
进一步的，所述限位凸起与隔磁板之间还设置有第二定位机构，所述第二定位机构为：在隔磁板的一侧具有一向过渡块方向延伸的第二定位凸起，从而使得隔磁板整体呈T字形状，且第二定位凸起的直径与过渡块的直径相一致，所述限位凸起的内壁与第二定位凸起的外壁相贴合，限位凸起侧壁与隔磁板的侧壁相贴合，从而实现限位凸起与隔磁板之间的定位。
进一步的，所述锁紧组件包括一锁紧套，在盖板上开有一容锁紧套安装的通孔，该锁紧套为一两侧均开口的空心圆柱体结构，在锁紧套的内壁上还连接有一环形状的锁紧环，所述输出轴的一侧抵在锁紧环上，在锁紧环的另一侧设置有一锁紧螺栓，所述锁紧螺栓穿过锁紧环后与输出轴螺纹固定，从而实现输出轴与锁紧套之间的相对固定。
本发明的优点在于：本发明的永磁机构，采用径向磁路，磁隙由产品设计结构保证，无需调整；动铁芯较赛雪龙简单，成本低；动铁芯与输出轴采用IGUS工程轴承+长***，传动稳定性高；触头磨损后，通过触头碟簧补偿输出特性，输出特性稳定性远高于赛雪龙结构；尾部增加隔磁板，机构漏磁远低于赛雪龙机构，极大的降低了漏磁对断路器开断的影响；整体传动采用双轴套定位，稳定性达到5万次以上。
对于第一定位机构的设计，通过第一定位凸起与第一定位凹槽的相互配合来实现磁缸与静磁轭之间位置相互定位，保证两者之间的相对位置的稳定，避免出现错位的现象。
对于第二定位机构的设计，采用第二定位凸起配合来实现限位凸起与隔磁板之间位置的相互定位，相对应的也就实现了静磁轭与盖板之间的相对位置的定位，保证两者之间的相对位置的稳定，避免出现错位的现象。
锁紧组件的设计，通过锁紧套、锁紧环、锁紧螺栓的相互配合，来实现对输出轴的一侧位置的锁紧固定，而且采用锁紧螺栓的螺纹配合连接，方便了安装与拆卸。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的直流空气断路器用永磁机构的示意图。
图2为本发明的直流空气断路器用永磁机构的正视图。
图3为图2的A-A剖视图。
图4为本发明中合闸过程线圈电流与时间的关系曲线图。
图5为本发明中合闸过程动铁芯所受到永磁力和反力与时间的关系曲线图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1-图5所示的一种直流空气断路器用永磁机构，包括
一外壳，外壳包括一静磁轭1，静磁轭1为一两侧均开口的空心圆柱体结构，在静磁轭1的一侧通过螺钉连接有一盖板2，静磁轭1的另一侧通过螺钉连接有一磁缸3，静磁轭1、盖板2、磁缸3共同配合形成一安装空腔。
在静磁轭1与磁缸3之间还设置有第一定位机构，第一定位机构为：在磁缸3靠近静磁轭1的一侧具有一向静磁轭1的中心方向凸出的第一定位凸起，第一定位凸起呈圆形状，在静磁轭1靠近磁缸3的一侧的内壁上还开有第一定位凹槽，第一定位凹槽呈环形状，通过第一定位凸起嵌入第一定位凹槽内实现静磁轭1与磁缸3之间的定位。对于第一定位机构的设计，通过第一定位凸起与第一定位凹槽的相互配合来实现磁缸3与静磁轭1之间位置相互定位，保证两者之间的相对位置的稳定，避免出现错位的现象。
一安装在外壳内的输出轴4，输出轴4位于静磁轭1的中心轴线上，并水平贯穿整个外壳，输出轴4的一侧从盖板2上穿过后连接有一锁紧组件，输出轴4的另一侧从磁缸3上穿过后，在输出轴4伸出磁缸外的一段上还开有一连接孔。
锁紧组件包括一锁紧套5，在盖板2上开有一容锁紧套5安装的通孔，该锁紧套5为一两侧均开口的空心圆柱体结构，在锁紧套5的内壁上还连接有一环形状的锁紧环6，且锁紧环6 与锁紧套5一体成型，输出轴4的一侧的端部抵在锁紧环6的一侧，在锁紧环6的另一侧设置有一锁紧螺栓7，锁紧螺栓7置于锁紧套5内，且锁紧螺栓7穿过锁紧环6后与输出轴4的端部螺纹固定，从而实现输出轴4与锁紧套5之间的相对固定。锁紧组件的设计，通过锁紧套5、锁紧环6、锁紧螺栓7的相互配合，来实现对输出轴4的一侧位置的锁紧固定，利用锁紧环6来对输出轴4与锁紧套5之间的相对位置进行固定，，而且采用锁紧螺栓的螺纹配合连接，方便了安装与拆卸。
一内置于外壳内的永磁操动组件，永磁操动组件包括线圈8、动铁芯9、永磁体10、导磁环17、复位弹簧11、触头碟簧12、隔磁板18。
动铁芯9套装在输出轴4的外侧，并位于靠近盖板2的一侧，在动铁芯9与静磁轭1的内壁之间留有间隙，在动铁芯9远离盖板2的一侧的内壁上还开有容触头碟簧12安装的空间，触头碟簧12有若干，并列堆叠套装在输出轴4的外侧，同时在输出轴4上还设置有一对触头碟簧12进行限位的安装凸起13，位于两侧的触头碟簧12分别抵在安装凸起13的侧壁、动铁芯9内的空间的侧壁上。
线圈8的一侧套装在动铁芯9远离盖板2的一侧，在磁缸3的侧端还具有一向动铁芯9方向延伸的支撑段14，且线圈8的另一侧套装在支撑段14的外壁上，线圈8的一侧抵在磁缸3的侧壁上，在静磁轭1的内壁上位于靠近盖板2的一侧还具有一向静磁轭1的中心轴线方向凸出的环形状限位凸起15，线圈8的另一侧抵在限位凸起15的侧壁上，限位凸起15与动铁芯9之间留有间隙，支撑段14与动铁芯9之间留有间隙，在支撑段14靠近动铁芯9的一侧还开有容复位弹簧11安装的空间，复位弹簧11的一侧抵在安装凸起13的另一侧，复位弹簧11的另一侧抵在支撑段14的空间的内壁上。
永磁体10、导磁环17由外向内依次套装在动铁芯9的外壁上，并永磁体10、导磁环17均位于限位凸起15与动铁芯9的间隙中，永磁体10、导磁环17的一侧均抵在线圈8的侧壁上，在永磁体10、导磁环17的另一侧位于限位凸起15与动铁芯9的间隙中还设置有一套装在动铁芯9外壁上的过渡块16，过渡块16的一侧抵在永磁体10、导磁环17的侧壁上。
隔磁板18安装盖板2上，在盖板2上开有一容隔磁板18嵌入安装的凹槽，隔磁板18嵌入盖板2的凹槽内，从而实现隔磁板18与盖板2的定位安装，且隔磁板18的一侧伸出盖板2的凹槽外，动铁芯9的另一侧、过渡块16的另一侧均抵在隔磁板18伸出盖板2凹槽外的一侧。
在限位凸起15与隔磁板18之间还设置有第二定位机构，第二定位机构为：在隔磁板18的一侧具有一向过渡块16方向延伸的第二定位凸起，从而使得隔磁板18整体呈T字形状，且第二定位凸起的直径与过渡块16的直径相一致，限位凸起15的内壁与第二定位凸起的外壁相贴合，限位凸起15的侧壁与隔磁板18的侧壁相贴合，从而实现限位凸起与15隔磁板18之间的定位。对于第二定位机构的设计，采用第二定位凸起配合来实现限位凸起15与隔磁板18之间位置的相互定位，相对应的也就实现了静磁轭1与盖板2之间的相对位置的定位，保证两者之间的相对位置的稳定，避免出现错位的现象。
工作原理：合闸电磁铁采用单稳态永磁机构，当电磁铁接到合闸指令，激磁线圈8得电产生激磁磁场，在激磁磁场和永磁体10产生的磁场共同作用下，动铁芯9进行合闸动作；到达合闸位置，激磁线圈8失电，动铁芯9依靠永磁体10产生的磁场保持在合闸位置；当电磁铁接到分闸指令，激磁线圈8注入一定大小的反向电流，抵消永磁体10产生磁场，动铁芯9依靠***反力完成分闸动作。
本发明的永磁机构，采用径向磁路，磁隙由产品设计结构保证，无需调整；动铁芯较赛雪龙简单，成本低；动铁芯与输出轴采用IGUS工程轴承+长***，传动稳定性高；触头磨损后，通过触头碟簧补偿输出特性，输出特性稳定性远高于赛雪龙结构；尾部增加隔磁板，机构漏磁远低于赛雪龙机构，极大的降低了漏磁对断路器开断的影响；整体传动采用双轴套定位，稳定性达到5万次以上。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种直流空气断路器用永磁机构，其特征在于：包括
一外壳，所述外壳包括一静磁轭，所述静磁轭为一两侧均开口的空心圆柱体结构，在静磁轭的一侧通过螺钉连接有一盖板，另一侧通过螺钉连接有一磁缸，所述静磁轭、盖板、磁缸共同配合形成一安装空腔；
一安装在外壳内的输出轴，所述输出轴位于静磁轭的中心轴线上，并水平贯穿整个外壳，输出轴的一侧从盖板上穿过后连接有一锁紧组件，输出轴的另一侧从磁缸上穿过后，在输出轴伸出磁缸外的一段上还开有一连接孔；
一内置于外壳内的永磁操动组件，所述永磁操动组件包括线圈、动铁芯、永磁体、导磁环、复位弹簧、触头碟簧、隔磁板；
所述动铁芯套装在输出轴的外侧，并位于靠近盖板的一侧，所述动铁芯与静磁轭的内壁之间留有间隙，在动铁芯远离盖板的一侧的内壁上还开有容触头碟簧安装的空间，所述触头碟簧有若干，并列套装在输出轴的外侧，同时在输出轴上还设置有一对触头碟簧进行限位的安装凸起；
所述线圈的一侧套装在动铁芯远离盖板的一侧，在磁缸的侧端还具有一向动铁芯方向延伸的支撑段，且线圈的另一侧套装在支撑段的外壁上，所述线圈的一侧抵在磁缸的侧壁上，在静磁轭的内壁上位于靠近盖板的一侧还具有一向静磁轭的中心轴线方向凸出的环形状限位凸起，所述线圈的另一侧抵在限位凸起的侧壁上，所述限位凸起与动铁芯之间留有间隙，所述支撑段与动铁芯之间留有间隙，在支撑段靠近动铁芯的一侧还开有容复位弹簧安装的空间，所述复位弹簧的一侧抵在安装凸起的另一侧；
所述永磁体、导磁环由外向内依次套装在动铁芯的外壁上，并位于限位凸起与动铁芯的间隙中，所述永磁体、导磁环的一侧抵在线圈的侧壁上，在永磁体、导磁环的另一侧位于限位凸起与动铁芯的间隙中还设置有一套装在动铁芯外壁上的过渡块，所述过渡块的一侧抵在永磁体上；
所述隔磁板安装盖板上，在盖板上开有一容隔磁板嵌入安装的凹槽，所述隔磁板嵌入盖板的凹槽内，且隔磁板的一侧伸出盖板的凹槽外，所述动铁芯的另一侧、过渡块的另一侧均抵在隔磁板伸出盖板凹槽外的一侧。
2.根据权利要求1所述的直流空气断路器用永磁机构，其特征在于：所述静磁轭与磁缸之间还设置有第一定位机构，所述第一定位机构为：在磁缸靠近静磁轭的一侧具有一向静磁轭的中心方向凸出的第一定位凸起，所述第一定位凸起呈圆形状，在静磁轭靠近磁缸的一侧的内壁上还开有第一定位凹槽，所述第一定位凹槽呈环形状，通过第一定位凸起嵌入第一定位凹槽内实现静磁轭与磁缸之间的定位。
3.根据权利要求1所述的直流空气断路器用永磁机构，其特征在于：所述限位凸起与隔磁板之间还设置有第二定位机构，所述第二定位机构为：在隔磁板的一侧具有一向过渡块方向延伸的第二定位凸起，从而使得隔磁板整体呈T字形状，且第二定位凸起的直径与过渡块的直径相一致，所述限位凸起的内壁与第二定位凸起的外壁相贴合，限位凸起侧壁与隔磁板的侧壁相贴合，从而实现限位凸起与隔磁板之间的定位。
4.根据权利要求1所述的直流空气断路器用永磁机构，其特征在于：所述锁紧组件包括一锁紧套，在盖板上开有一容锁紧套安装的通孔，该锁紧套为一两侧均开口的空心圆柱体结构，在锁紧套的内壁上还连接有一环形状的锁紧环，所述输出轴的一侧抵在锁紧环上，在锁紧环的另一侧设置有一锁紧螺栓，所述锁紧螺栓穿过锁紧环后与输出轴螺纹固定，从而实现输出轴与锁紧套之间的相对固定。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220325 |