CN212648164U - 一种新型永磁操动机构及真空断路器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种新型永磁操动机构,由内外磁轭、动铁芯衔铁、永磁体、传动轴、弹簧、铜套和绝磁板等组成,在动铁芯衔铁腔室中设置超程弹簧,在空心传动轴的内腔设置分闸弹簧,传动轴***动铁心衔铁中心孔轴向滑动,通过法兰边压缩和限位超程弹簧,传动轴上设置长圆孔,由横向轴销铰连铜套和分闸弹簧垫,传动轴可以在长圆孔的范围内轴向滑动;传动轴通过油压缓冲器对外输出第一行程,动铁芯衔铁通过导向杆输出总行程,动铁芯衔铁与传动轴之间的相对运动产生第二行程,第一行程加上第二行程等于总行程;分闸时,油压缓冲器使动铁芯衔铁降速。所述新型永磁操动机构通过绝缘拉杆连接真空灭弧室开关管,可以组成新型真空断路器。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力设备领域,具体涉及一种永磁操动机构及真空断路器。
背景技术
目前,在高压开关领域,尤其在真空断路器方面,存在多种不同结构的永磁操动机构,在使用单稳态永磁操动机构时,针对真空断路器动作所需的分闸弹簧和超程弹簧,通常具有超程弹簧和分闸弹簧串联、超程弹簧和分闸弹簧并联、超程弹簧外置等几种方式。为了减少断路器整机结构的体积,提高断路器分闸速度、降低分闸时间,达到当前部份电网分闸时间小于5mS的要求,虽然已经有永磁机构能够实现,但由于没有设置分闸减速功能,使断路器耐用性差;没有设置手动合闸功能,在工程现场不加电的情况下,断路器不能实施合闸,影响工程现场施工调试。
发明内容
针对当前技术的不足,本实用新型提供一种新型永磁操动机构,在确保永磁操动机构小型化的基础上,优化结构,合理设置弹簧位置,增加油压缓冲器、手动操作机构,使安装所述新型永磁操动机构的断路器具备手动分合闸功能,现场施工调试更方便,并在结构上安排减振垫及分闸缓冲减速措施,使所述新型永磁操动机构更加耐用,分闸动力输出更合理。本实用新型还提供一种新型真空断路器,保持较小体积情况下,实现固有分闸时间小于5mS,并具备手动分合闸功能。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的:
一种新型永磁操动机构,包括内磁轭(1)、外磁轭(2)、动铁芯衔铁(3)、永磁体(4)、第一绝磁板(5)、第二绝磁板(6)、励磁线圈(7)、传动轴(8)、铜套(9)、分闸弹簧垫(10)、轴销(11)、减振垫(12)、超程弹簧(13)、分闸弹簧(14)、动铁芯导向杆(15)、外部分合连接螺栓(16)和油压缓冲器(17)组成,传动轴(8)为中空管状结构,在其一端设置法兰,中间设置轴向长圆孔(18);轴销(11)通过长圆孔(18)铰连铜套(9)、分闸弹簧垫(10)和传动轴(8);铜套(9)和分闸弹簧垫(10)分别设置在管状传动轴(8)的管外和管内;铜套(9)穿过内磁轭(1)中心孔,通过其端部设置的法兰边固定在第一绝磁板(5)和内磁轭(1)之间;动铁芯衔铁(3)一端固定连接动铁芯导向杆(15),另一端中心孔内装入传动轴(8);动铁芯衔铁(3)内设腔室,在腔室内设超程弹簧(13),在超程弹簧(13)和传动轴(8)内腔中设置分闸弹簧(14),在传动轴(8)的端头设置油压缓冲器(17),外部分合连接螺栓(16)与动铁芯导向杆(15)连接。
所述传动轴(8)端部设置法兰,在动铁芯衔铁(3)腔室内通过平垫与超程弹簧(13)连接,传动轴(8)可以向动铁芯衔铁(3)腔室内轴向滑动,压缩超程弹簧(13),动铁芯衔铁(3)中心孔内设置凸台,限位传动轴(8)法兰,并使超程弹簧(13)具有初始压缩量。
其中,分闸弹簧垫(10)与分闸弹簧(14)连接,通过铜套(9)和轴销(11)限位分闸弹簧(14),使分闸弹簧(14)具有初始压缩量,由轴销(11)在传动轴(8)的长圆孔(18)内滑动确定传动轴(8)轴向滑动范围。
其中,传动轴(8)与动铁芯衔铁(3)之间、传动轴(8)与超程弹簧(13)之间、铜套(9)与内磁轭(1)之间,设置减振垫(12),减少机械撞击。
永磁体(4)提供永久磁场源,由控制电路控制励磁线圈(7)电流及方向,产生正、反向瞬时电磁场与永磁场叠加,使动铁芯衔铁(3)与内磁轭(1)、外磁轭(2)之间产生吸合动作、分离动作和吸合保持,通过传动轴(8)传递驱动力和保持力。
所述励磁线圈(7)正向电流产生的电磁场和永磁体磁场正向叠加后产生的磁性吸力,驱动动铁芯衔铁(3)向内磁轭(1)运动,至完全吸合,动铁芯衔铁(3)产生的行程定义为总行程;动铁芯衔铁(3)带动动铁芯导向杆(15)和外部分合连接螺栓(16),联动传动轴(8)与油压缓冲器(17),压缩分闸弹簧(14)储能;至传动轴(8)与油压缓冲器(17)止动位时,动铁芯衔铁(3)产生的行程定义为第一行程;传动轴(8)与油压缓冲器(17)止动,动铁芯衔铁(3)带动动铁芯导向杆(15)和外部分合连接螺栓(16)继续运动,同时压缩分闸弹簧(14)和超程弹簧(13),至动铁芯衔铁(3)与内磁轭(1)、外磁轭(2)完全吸合时,动铁芯衔铁(3)产生的行程定义为第二行程;第一行程加第二行程等于总行程;分闸弹簧(14)压缩行程等于总行程,超程弹簧(13)压缩行程等于第二行程;动铁芯导向杆(15)输出总行程,传动轴(8)通过油压缓冲器(17)输出第一行程。
所述励磁线圈(7)反向电流产生的电磁场和永磁体磁场反向叠加后,磁性保持吸力减小,当磁性保持吸力小于超程弹簧(13)和分闸弹簧(14)的弹力之和时,动铁芯衔铁(3)在超程弹簧(13)和分闸弹簧(14)弹力的作用下,远离内磁轭(1)加速运动,超程弹簧(13)第二行程压缩量首先完成释放,动铁芯衔铁(3)完成所述第二行程的反向运动;进入第一行程反向运动后,动铁芯衔铁(3)带动传动轴(8)和油压缓冲器(17),在分闸弹簧(14)的弹力作用下,继续加速运动,至油压缓冲器(17)活塞与分闸弹簧垫(10)接触时,动铁芯衔铁(3)及传动轴(8)的行程定义为第三行程;此后,动铁芯衔铁(3)、传动轴(8)和油压缓冲器(17)在分闸弹簧(14)和油压缓冲器(17)的共同作用下作减速运动,直至分闸弹簧(14)总行程压缩量完全释放,完成第一行程反向运动,动铁芯衔铁(3)及传动轴(8)产生的行程定义为第四行程;第三行程加上第四行程等于第一行程。
一种新型真空断路器,包括机架、绝缘拉杆、真空灭弧室开关管、引出线和所述新型永磁操动机构;均连接机架的所述新型永磁操动机构一端通过绝缘拉杆与真空灭弧室开关管的动触头连接;另一端铰连手动操作杆,实现手动分合闸。
所述新型永磁操动机构及真空断路器的有益效果为:
在励磁线圈没有电能操作的情况下,通过动铁芯导向杆(15)、外部分合连接螺栓(16),外部手动机构可以手动操纵所述永磁操动机构中的动铁芯衔铁(3)与内磁轭(1)吸合和分离,并通过传动轴(8)驱动所述新型真空断路器进行分合闸操作。
所述新型永磁操动机构分离动作过程中,在第四行程阶段,油压缓冲器提供降速缓冲力,动铁芯衔铁、传动轴、绝缘拉杆和真空灭弧室开关管动触头等运动体可以有效降速,减少机械冲击,可以提高所述新型永磁操动机构、真空灭弧室开关管及断路器的使用寿命。
所述新型真空断路器采用所述新型永磁操动机构,有利于缩小真空断路器的体积,并具备手动分合闸功能,可以方便应用。
附图说明
图1一种新型永磁操动机构结构图。
具体实施方式
对照图1,一种新型永磁操动机构,包括内磁轭(1)、外磁轭(2)、动铁芯衔铁(3)、永磁体(4)、第一绝磁板(5)、第二绝磁板(6)、励磁线圈(7)、传动轴(8)、铜套(9)、分闸弹簧垫(10)、轴销(11)、减振垫(12)、超程弹簧(13)、分闸弹簧(14)、动铁芯导向杆(15)、外部分合连接螺栓(16)和油压缓冲器(17)组成;在筒形结构外磁轭(2)厚壁腔内依次装入垫圈、励磁线圈(7)、内磁轭(1),内磁轭(1)和外磁轭(2)之间装入永磁体(4),在外磁轭(2)薄壁腔内设置动铁芯衔铁(3),外磁轭(2)的两端安装第一绝磁板(5)和第二绝磁板(6);传动轴(8)为中空管状结构,在其一端设置法兰,中间设置轴向长圆孔(18);轴销(11)通过长圆孔(18)铰连铜套(9)、分闸弹簧垫(10)和传动轴(8);铜套(9)和分闸弹簧垫(10)分别设置在管状传动轴(8)的管外和管内;铜套(9)穿过内磁轭(1)中心孔,通过其端部设置的法兰边固定在第一绝磁板(5)和内磁轭(1)之间;动铁芯衔铁(3)一端固定连接动铁芯导向杆(15),另一端中心孔内装入传动轴(8);动铁芯衔铁(3)内设腔室,在腔室内设超程弹簧(13),在超程弹簧(13)和传动轴(8)内腔中设置分闸弹簧(14),在传动轴(8)的端头设置油压缓冲器(17),外部分合连接螺栓(16)与动铁芯导向杆(15)连接。
所述传动轴(8)端部设置法兰,在动铁芯衔铁(3)腔室内通过平垫与超程弹簧(13)连接,传动轴(8)可以向动铁芯衔铁(3)腔室内轴向滑动,压缩超程弹簧(13),动铁芯衔铁(3)中心孔内设置凸台,限位传动轴(8)法兰,并使超程弹簧(13)具有初始压缩量。
其中,分闸弹簧垫(10)与分闸弹簧(14)连接,通过铜套(9)和轴销(11)限位分闸弹簧(14),使分闸弹簧(14)具有初始压缩量,由轴销(11)在传动轴(8)的长圆孔(18)内滑动确定传动轴(8)轴向滑动范围。
其中,传动轴(8)与动铁芯衔铁(3)之间、传动轴(8)与超程弹簧(13)之间、铜套(9)与内磁轭(1)之间,设置减振垫(12),减少机械撞击。
永磁体(4)提供永久磁场源,由控制电路控制励磁线圈(7)电流及方向,产生正、反向瞬时电磁场与永磁场叠加,使动铁芯衔铁(3)与内磁轭(1)、外磁轭(2)之间产生吸合动作、分离动作和吸合保持,通过传动轴(8)传递驱动力和保持力;
所述励磁线圈(7)正向电流产生的电磁场和永磁体磁场正向叠加后产生的磁性吸力,驱动动铁芯衔铁(3)向内磁轭(1)运动,至完全吸合,动铁芯衔铁(3)产生的行程定义为总行程;动铁芯衔铁(3)带动动铁芯导向杆(15)和外部分合连接螺栓(16),联动传动轴(8)与油压缓冲器(17),压缩分闸弹簧(14)储能;至传动轴(8)与油压缓冲器(17)止动位时,动铁芯衔铁(3)产生的行程定义为第一行程;传动轴(8)与油压缓冲器(17)止动,动铁芯衔铁(3)带动动铁芯导向杆(15)和外部分合连接螺栓(16)继续运动,同时压缩分闸弹簧(14)和超程弹簧(13),至动铁芯衔铁(3)与内磁轭(1)、外磁轭(2)完全吸合时,动铁芯衔铁(3)产生的行程定义为第二行程;第一行程加第二行程等于总行程;分闸弹簧(14)压缩行程等于总行程,超程弹簧(13)压缩行程等于第二行程;动铁芯导向杆(15)输出总行程,传动轴(8)通过油压缓冲器(17)输出第一行程。
所述励磁线圈(7)反向电流产生的电磁场和永磁体磁场反向叠加后,磁性保持吸力减小,当磁性保持吸力小于超程弹簧(13)和分闸弹簧(14)的弹力之和时,动铁芯衔铁(3)在超程弹簧(13)和分闸弹簧(14)弹力的作用下,远离内磁轭(1)加速运动,超程弹簧(13)第二行程压缩量首先完成释放,动铁芯衔铁(3)完成所述第二行程的反向运动;进入第一行程反向运动后,动铁芯衔铁(3)带动传动轴(8)和油压缓冲器(17),在分闸弹簧(14)的弹力作用下,继续加速运动,至油压缓冲器(17)活塞与分闸弹簧垫(10)接触时,动铁芯衔铁(3)及传动轴(8)的行程定义为第三行程;此后,动铁芯衔铁(3)、传动轴(8)和油压缓冲器(17)在分闸弹簧(14)和油压缓冲器(17)的共同作用下作减速运动,直至分闸弹簧(14)总行程压缩量完全释放,完成第一行程反向运动,动铁芯衔铁(3)及传动轴(8)产生的行程定义为第四行程;第三行程加上第四行程等于第一行程。
一种新型真空断路器,包括机架、绝缘拉杆、真空灭弧室开关管、引出线和所述新型永磁操动机构;均连接机架的所述新型永磁操动机构一端通过绝缘拉杆与真空灭弧室开关管的动触头连接;另一端铰连手动操作杆,实现手动分合闸。
所述新型永磁操动机构及真空断路器的工作原理如下:
所述新型真空断路器分闸状态下,所述新型永磁操动机构在分离状态,智能控制***控制电流正向通过励磁线圈(7),正向电流产生的电磁场和永磁体磁场正向叠加后产生的磁性吸力,驱动动铁芯衔铁(3)向内磁轭(1)运动,直至完全吸合,完成合闸动作,并由永磁体磁场产生的磁性吸力,动铁芯衔铁(3)保持在吸合状态,真空断路器保持在合闸位置;在吸合运动过程的第一行程,动铁芯衔铁(3)及相连接的动铁芯导向杆(15)、外部分合连接螺栓(16)、超程弹簧(13)、传动轴(8)、油压缓冲器(17)、绝缘拉杆、真空灭弧室开关管的动触头一起运动,压缩分闸弹簧(14);当真空灭弧室开关管的动触头与静触头接触后,进入第二行程,传动轴(8)、油压缓冲器(17)、绝缘拉杆、真空灭弧室开关管的动触头停止运动,动铁芯衔铁(3)及相连接的动铁芯导向杆(15)和外部分合连接螺栓(16)继续运动,直至动铁芯衔铁(3)与内磁轭(1)完全吸合,传动轴(8)向动铁芯衔铁(3)腔内轴向运动,压缩超程弹簧(13)和分闸弹簧(14),超程弹簧(13)产生弹力,通过传动轴(8)、油压缓冲器(17)、绝缘拉杆和真空灭弧室开关管的动触头,加载到真空灭弧室开关管的动触头和静触头之间,确保断路器有效接触。
所述新型真空断路器合闸状态下,所述新型永磁操动机构在吸合状态,智能控制***控制电流反向通过励磁线圈(7),反向电流产生的电磁场反向抵消永磁体磁场,随之下降的磁性吸力小于超程弹簧(13)和分闸弹簧(14)弹力之和时,动铁芯衔铁(3)与内磁轭(1)分离,在弹力的作用下进入加速分离运动,首先释放超程弹簧(13)和分闸弹簧(14)共有的压缩行程,即吸合运动的第二行程,然后释放分闸弹簧(14)的单独的压缩行程,进入第三行程加速分离运动,具有初速度的动铁芯衔铁(3)带动传动轴(8)、油压缓冲器(17)、绝缘拉杆和真空灭弧室开关管的动触头,使真空灭弧室开关管动触头以一定的初速加速远离真空灭弧室开关管静触头,实现断路器触点分离,当油压缓冲器(17)的活塞与分闸弹簧垫(10)接触时,进入第四行程减速运动,直至分闸弹簧(14)的第一行程压缩量全部释放,完成分闸操作。
外部手动装置可以通过相连接的动铁芯导向杆(15)和外部分合连接螺栓(16)驱动动铁芯衔铁(3)进行分合闸运动。手动驱动力克服超程弹簧(13)和分闸弹簧(14)的压缩弹力,驱动动铁芯衔铁(3)完成第一行程和第二行程达到内磁轭(1),在永磁体磁性吸力的作用下,保持吸合状态;带动真空灭弧室开关管动触头与静触头接触导通,实现合闸操作;手动驱动力克服永磁体磁性吸力,使动铁芯衔铁(3)离开内磁轭(1),由超程弹簧(13)和分闸弹簧(14)的弹力作用,驱动动铁芯衔铁(3)完成第二行程、第三行程和第四行程的分离运动,带动真空灭弧室开关管动触头与静触头分离,实现分闸操作。
Claims (6)
1.一种新型永磁操动机构,包括内磁轭(1)、外磁轭(2)、动铁芯衔铁(3)、永磁体(4)、第一绝磁板(5)、第二绝磁板(6)、励磁线圈(7)、传动轴(8)和铜套(9)组成,永磁体(4)提供永久磁场源,由控制电路控制励磁线圈(7)电流及方向,产生正、反向瞬时电磁场与永磁场叠加,使动铁芯衔铁(3)与内磁轭(1)、外磁轭(2)之间产生吸合动作、分离动作和吸合保持,通过传动轴(8)传递驱动力和保持力;其特征在于还包括分闸弹簧垫(10)、轴销(11)、减振垫(12)、超程弹簧(13)、分闸弹簧(14)、动铁芯导向杆(15)、外部分合连接螺栓(16)和油压缓冲器(17);传动轴(8)为中空管状结构,在其一端设置法兰,中间设置轴向长圆孔(18);轴销(11)通过长圆孔(18)铰连铜套(9)、分闸弹簧垫(10)和传动轴(8);铜套(9)和分闸弹簧垫(10)分别设置在管状传动轴(8)的管外和管内;铜套(9)穿过内磁轭(1)中心孔,通过其端部设置的法兰边固定在第一绝磁板(5)和内磁轭(1)之间;动铁芯衔铁(3)一端固定连接动铁芯导向杆(15),另一端中心孔内装入传动轴(8);动铁芯衔铁(3)内设腔室,在腔室内设超程弹簧(13),在超程弹簧(13)和传动轴(8)内腔中设置分闸弹簧(14),在传动轴(8)的端头设置油压缓冲器(17),外部分合连接螺栓(16)与动铁芯导向杆(15)连接;传动轴(8)端部法兰在动铁芯衔铁(3)腔室内通过平垫与超程弹簧(13)连接,传动轴(8)可以向动铁芯衔铁(3)腔室内轴向滑动,压缩超程弹簧(13)、动铁芯衔铁(3)中心孔内设置凸台,限位传动轴(8)法兰,并使超程弹簧(13)具有初始压缩量。
2.根据权利要求1所述一种新型永磁操动机构,其特征在于分闸弹簧垫(10)与分闸弹簧(14)连接,通过铜套(9)和轴销(11)限位分闸弹簧(14),使分闸弹簧(14)具有初始压缩量,由轴销(11)在传动轴(8)的长圆孔(18)内滑动确定传动轴(8)轴向滑动范围。
3.根据权利要求1所述一种新型永磁操动机构,其特征在于传动轴(8)与动铁芯衔铁(3)之间、传动轴(8)与超程弹簧(13)之间、铜套(9)与内磁轭(1)之间,设置减振垫(12),减少机械撞击。
4.根据权利要求1所述一种新型永磁操动机构,其特征在于励磁线圈(7)正向电流产生的电磁场和永磁体磁场正向叠加后产生的磁性吸力,驱动动铁芯衔铁(3)向内磁轭(1)运动,至完全吸合,动铁芯衔铁(3)产生的行程定义为总行程;动铁芯衔铁(3)带动动铁芯导向杆(15)和外部分合连接螺栓(16),联动传动轴(8)与油压缓冲器(17),压缩分闸弹簧(14)储能;至传动轴(8)与油压缓冲器(17)止动位时,动铁芯衔铁(3)产生的行程定义为第一行程;传动轴(8)与油压缓冲器(17)止动,动铁芯衔铁(3)带动动铁芯导向杆(15)和外部分合连接螺栓(16)继续运动,同时压缩分闸弹簧(14)和超程弹簧(13),至动铁芯衔铁(3)与内磁轭(1)、外磁轭(2)完全吸合时,动铁芯衔铁(3)产生的行程定义为第二行程;第一行程加第二行程等于总行程;分闸弹簧(14)压缩行程等于总行程,超程弹簧(13)压缩行程等于第二行程;动铁芯导向杆(15)输出总行程,传动轴(8)通过油压缓冲器(17)输出第一行程。
5.根据权利要求1或权利要求4所述一种新型永磁操动机构,其特征在于励磁线圈(7)反向电流产生的电磁场和永磁体磁场反向叠加后,磁性保持吸力减小,当磁性保持吸力小于超程弹簧(13)和分闸弹簧(14)的弹力之和时,动铁芯衔铁(3)在超程弹簧(13)和分闸弹簧(14)弹力的作用下,远离内磁轭(1)加速运动,超程弹簧(13)第二行程压缩量首先完成释放,动铁芯衔铁(3)完成所述第二行程的反向运动;进入第一行程反向运动后,动铁芯衔铁(3)带动传动轴(8)和油压缓冲器(17),在分闸弹簧(14)的弹力作用下,继续加速运动,至油压缓冲器(17)活塞与分闸弹簧垫(10)接触时,动铁芯衔铁(3)及传动轴(8)的行程定义为第三行程;此后,动铁芯衔铁(3)、传动轴(8)和油压缓冲器(17)在分闸弹簧(14)和油压缓冲器(17)的共同作用下作减速运动,直至分闸弹簧(14)总行程压缩量完全释放,完成第一行程反向运动,动铁芯衔铁(3)及传动轴(8)产生的行程定义为第四行程;第三行程加上第四行程等于第一行程。
6.一种新型真空断路器,其特征在于包括如权利要求1~5任意一项所述新型永磁操动机构。
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