CN2650320Y - 非对称双线圈式永磁机构 - Google Patents

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CN2650320Y CN 200320109735 CN200320109735U CN2650320Y CN 2650320 Y CN2650320 Y CN 2650320Y CN 200320109735 CN200320109735 CN 200320109735 CN 200320109735 U CN200320109735 U CN 200320109735U CN 2650320 Y CN2650320 Y CN 2650320Y
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陈德桂
游一民
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Abstract

非对称双线圈式永磁机构，包括设置在壳体内的动铁心和套装在动铁心上的分闸线圈、合闸线圈，在分闸线圈与合闸线圈之间设置有中间磁极，分闸线圈的宽度大于合闸线圈的宽度，中间磁极偏向于合闸线圈。动铁心处于合闸位置时，供电单元接受分闸信号后向分闸线圈供电，分闸线圈产生的磁场力抵消了合闸保持力，动铁心带动断路器使其分闸，然后分闸线圈断电，动铁心依靠永磁保持力保持在分闸位置，断路器的合闸过程依靠合闸线圈激磁，动作过程类似分闸过程。本实用新型加大了分闸线圈的截面和线圈的匝数，在分闸过程中加快了分闸速度，中间磁极左右两侧磁路不对称，加大了永磁产生的合闸保持力，满足了永磁机构在合闸位置保持力大的要求。

Description

非对称双线圈式永磁机构
技术领域
本实用新型属于开关电器领域，特别涉及一种用于真空断路器操作的分闸与合闸线圈非对称双线圈式永磁机构。
背景技术
近年来推出的真空断路器永磁操作机构，由于其结构简单，可靠性高，正在逐步取代现有的弹簧操作机构，在中压***中得到推广。现有永磁机构的分合闸线圈的截面相同，结构对称的永磁操作机构有圆筒式和平板式二种，它由供电单元提供分闸线圈和合闸线圈的分闸和合闸激磁，铁磁体部分包括：由永磁体和导磁体组成的中间磁极；动铁心及外壳。现有结构的中间磁极处于永磁机构的中线位置，因而分闸和合闸线圈截面是相同的，磁***结构对称。若动铁心即断路器处于合闸位置，由电力电子器件组成的供电单元接受分闸信号后，供电单元向分闸线圈供电，分闸线圈产生的磁场力抵消了合闸保持力，使动铁心向左运动，带动断路器使其分闸，然后分闸线圈断电，动铁心依靠永磁保持力保持在左边的分闸位置，断路器的合闸过程依靠合闸线圈激磁，其动作过程类似分闸过程。对真空断路器的操作来说，从开关特性要求出发，对分闸速度要求比较高，一般情况下，当行程到达6mm的速度要求为0.8～1.2m/s，而对合闸速度则要求不高，运动全程的合闸速度为0.4～0.6m/s，由于分闸速度高，因而要求分闸线圈的安匝数大，在线圈截面一定的条件下，只有通过加大线圈线径，提高线圈电流来增大断路器的分闸速度，因而现有的窗口截面相同的分合闸线圈永磁机构的分闸线圈的电流远大于合闸线圈的电流。过大的分闸线圈峰值电流增大了以电力电子器件组成的永磁机构供电控制单元的负担，造成控制单元设计中的困难。现有的分合闸线圈对称结构的永磁机构存在的另一个缺点是：当动铁心处于合闸位置，其保持力和动铁心处于分闸位置即动铁心移至左边的保持力相接近，而对断路器来说，合闸位置由于要克服触头弹簧和反作用弹簧的反力，要求合闸保持力高，而在分闸位置，反作用力很小，要求的保持力很低，因而现有对称结构在二个位置的保持力不能与实际要求相匹配。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能够减小分闸线圈的电流，降低由电力电子器件组成的供电单元的负担，并且增大合闸保持力，在分闸过程中能够加快动铁心的运动速度即分闸速度的非对称双线圈式永磁机构。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：包括设置在壳体内的动铁心，在动铁心上套装有分闸线圈和合闸线圈，在分闸线圈与合闸线圈之间还设置有由永磁体和导磁体构成的中间磁极，其特点是，分闸线圈的宽度大于合闸线圈的宽度，且由永磁体和导磁体构成的中间磁极偏向于合闸线圈。
本实用新型的另一特点是：分闸线圈的线圈匝数大于合闸线圈的线圈匝数。
由于本实用新型加大了分闸线圈的截面，在线圈导线线径不变条件下，加大线圈匝数，也即增加了线圈安匝数，因而在分闸过程中，加快动铁心运动速度，即分闸速度。由于中间永磁磁极左右两侧磁路不对称，动铁心在合闸位置时的磁路较对称磁路短，加大了永磁产生的合闸保持力，满足了永磁机构在合闸位置保持力大的要求。
附图说明
附图是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
参见附图，本实用新型包括设置在壳体6内的动铁心5，在动铁心5上套装有不同截面的分闸线圈1和合闸线圈3，在分闸线圈1与合闸线圈3之间还设置有由永磁体2和导磁体4构成的中间磁极，分闸线圈1的厚度大于合闸线圈3的厚度，且由永磁体2和导磁体4构成的中间磁极偏向于合闸线圈3。
本实用新型的工作原理如下：若动铁心5即断路器处于合闸位置，由电力电子器件组成的供电单元接受分闸信号后，供电单元向分闸线圈1供电，分闸线圈1产生的磁场力抵消了合闸保持力，使动铁心5向左运动，带动断路器使其分闸，然后分闸线圈1断电，动铁心5依靠永磁保持力保持在左边的分闸位置，断路器的合闸过程依靠合闸线圈3激磁，其动作过程类似分闸过程。
对一额定电压为12KV，额定电流为1250A，开断电流为20KA的户内真空断路器用永磁机构非对称和对称线圈二种结构进行设计，并制作样机，对两种机构动特性计算结果如表1和表2所示。
表1  非对称与对称线圈的分闸特性比较
形式 d(mm)  N(匝)  R(Ω)  I(A)  V1分(m/s)  V2分(m/s)
非对称 0.67  1073  13.86  5.86  0.91  1.00
0.75  825  8.51  7.8  1.01  1.11
0.8  744  6.74  8.77  1.05  1.16
0.9  588  4.21  11.45  1.15  1.28
对称  0.67  925  11.95  6.74  0.93  1.02
 0.75  726  7.49  8.84  1.02  1.13
 0.8  651  5.9  10.0  1.07  1.19
 0.9  532  3.81  12.46  1.17  1.30
表2 非对称线圈与对称线圈的合闸特性比较
形式 d(mm) N(匝) R(Ω) I(A) V1合(m/s) V2合(m/s)
非对称   0.58   1050   18.1   5.31   1.03   0.45
  0.62   920   13.89   6.23   1.12   0.51
  0.67   814   10.52   7.28   1.2   0.57
  对称   0.58   1218   21   4.53   1.02   0.44
  0.62   1080   16.29   5.23   1.09   0.5
  0.67   925   11.95   6.3   1.17   0.56
表中d(mm)为线圈的线径，N(匝)为线圈的匝数，R(Ω)为线圈的直流电阻，I(A)为分合闸线圈的峰值电流，V1分(m/s)为真空断路器的动触头在刚分6mm时的分闸速度；V2分(m/s)为真空断路器的动触头分闸全过程的平均分闸速度；V1合(m/s)为真空断路器的动触头在刚合前6mm时的合闸速度；V2合(m/s)为真空断路器的动触头合闸全过程的平均合闸速度。
从表1数据可以看出：二种结构相比较，非对称结构在线径相同条件下，由于匝数增加，在分闸速度基本不变条件下，分闸电流峰值降低了。例如取线径d＝0.75mm比较，非对称线圈由于分闸线圈窗口截面大，匝数为825匝，而对对称结构仅能绕726匝。在分闸速度V1分和V2分基本上不变条件下，非对称线圈分闸电流I＝7.8A，而对称结构则I＝8.84A，可见分闸线圈电流峰值下降了。从表2数据可看出：二种结构相比较，非对称结构在线径相同条件下，由于合闸线圈匝数减少，在合闸速度基本不变条件下，合闸电流峰值增加了。例如，取线径d＝0.62mm比较，非对称线圈由于合闸线圈窗口截面变小，匝数为N＝920匝，在合闸速度V1合和V1合基本上不变条件下，非对称线圈合闸电流I＝6.23A，而对称结构则I＝5.23A。尽管合闸电流采用非对称结构会比对称大，但由于分闸电流峰值总是大于合闸电流，也即供电电源最大负载电流峰值决定于分闸电流，所以即使合闸峰值电流有所增加，但采用非对称结构对供电电源的最大负载电流峰值是下降了。
采用非对称结构可加大合闸保持力，表3示出了二种结构保持力的比较。
表3  非对称与对称结构合闸保持力的比较
形式 合闸保持力F(N)
非对称 2820
对称 2745
表4示出了非对称线圈与对称线圈两种结构样机的分、合闸特性试验比较。
表4非对称线圈与对称线圈的分、合闸特性试验比较
(电容器的充电电压U＝110V)
形式 分合状态 d(mm)  N(匝)  R(Ω)  I(A)  V1分(m/s)  V1分(m/s)
非对称 分闸 0.75  825  8.02  8.3  0.98  -
合闸 0.62  920  13.04  6.7  -  0.48
对称 分闸 0.75  726  7.01  9.12  0.99  -
合闸 0.75  726  7.12  8.52  -  0.63
从表4可以看出，试验结果与计算结果基本相同。

Claims (2)

1、一种非对称双线圈式永磁机构，包括设置在壳体[6]内的动铁心[5]，在动铁心[5]上套装有分闸线圈[1]和合闸线圈[3]，在分闸线圈[1]与合闸线圈[3]之间还设置有由永磁体[2]和导磁体[4]构成的中间磁极，其特征在于：所说的分闸线圈[1]的宽度大于合闸线圈[3]的宽度，且由永磁体[2]和导磁体[4]构成的中间磁极偏向合闸线圈[3]。
2、根据权利要求1所述的非对称双线圈式永磁机构，其特征在于：所说的分闸线圈[1]的线圈匝数大于合闸线圈[3]的线圈匝数。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1319095C (zh) * 2003-11-07 2007-05-30 西安交通大学 非对称磁路结构的双线圈式永磁机构
CN101256919B (zh) * 2007-04-24 2010-05-19 上海电器股份有限公司人民电器厂 非对称并激式双稳态永磁操动机构
CN101789318A (zh) * 2010-03-30 2010-07-28 西安交通大学 一种可提高刚分速度的新型双稳态永磁机构

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