CN101022061B - 一种采用永磁操作机构的空气断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用永磁操作机构的空气断路器，壳体内设有静触头、动触头系统和灭弧系统，所述的壳体上还设有转轴和永磁操作机构，所述的转轴上设有与所述永磁操作机构连动的第一悬臂和与所述动触头系统连动的第二悬臂。本发明的空气式万能式断路器机构采用永磁操作机构，解决了永磁操作机构只能是配用于在触头行程较小的直动式真空断路器上，该发明的特点是：采用永磁操作机构通过连杆带动转轴转动一定角度从而实现动、静触头合分的空气式断路器，取消了传统断路器的机械脱扣、锁扣系统，通过永久磁铁产生的保持力将断路器保持在分、合闸位置。

Description

一种采用永磁操作机构的空气断路器

技术领域

本发明涉及低压电器，尤其涉及空气断路器，具体地说是一种采用永磁机构的空气断路器。

背景技术

现有的万能式断路器都是采用四连杆机构，通过贮能、闭合、分断三个工作过程，从而实现断路器的合分，此种机构零件多，结构复杂，加工精度要求高，可靠性和一致性难控制，寿命一般只有3000-10000次，并且需要定期维护。现今作为配电系统的主开关，都已基本实现对断路器的遥控、遥测、遥调，对断路器来说就要实现高可靠性、长寿命、免维护要求，按目前这种结构的空气断路器都还无法完全满足要求。而采用了永磁操作机构的中压真空断路器现已广泛使用，且已实现了高可靠性、长寿命、免维护、易操作满足了市场发展需求，但是，仅配用于在触头行程较小的直动式真空断路器上。

发明内容

本发明要解决的是现有技术存在的上述缺陷，旨在提供一种新颖的采用永磁操作机构的空气断路器，该结构能适用于各种性能的空气断路器。

解决上述问题采用的技术方案是：一种采用永磁操作机构的空气断路器，壳体内设有静触头、动触头系统和灭弧系统，所述的壳体上还设有转轴和永磁操作机构，所述的转轴上设有与所述永磁操作机构连动的第一悬臂和与所述动触头系统连动的第二悬臂；所述的第一悬臂通过连杆连接到永磁操作机构的驱动杆上，并且所述的连杆两端分别与所述的第一悬臂和驱动杆轴接。

本发明的空气式万能式断路器机构采用永磁操作机构，解决了永磁操作机构只能是配用于在触头行程较小的直动式真空断路器上，该发明的特点是：采用永磁操作机构通过连杆带动转轴转动一定角度从而实现动、静触头合分的空气式断路器，取消了传统断路器的机械脱扣、锁扣系统，通过永久磁铁产生的保持力将断路器保持在分、合闸位置。第一悬臂和连杆构成一个曲柄连杆机构，将永磁操作机构输出的直线往复运动转化为第一悬臂绕转轴的来回转动。

作为本发明的再进一步的改进，所述的永磁操作机构包括静铁心、动铁心、永磁体、分闸线圈和合闸线圈，所述的分闸线圈和合闸线圈上下分置，所述的动铁心设在分闸线圈和合闸线圈的线圈骨架内，所述的永磁体置于分闸线圈和合闸线圈之间；所述的动铁心上端与所述的驱动杆连接。

所述的永磁操作机构还可以采用以下结构：包括静铁心、动铁心、永磁体、控制线圈和分闸弹簧，所述的控制线圈绕制在线圈骨架上，所述的动铁心设在所述的线圈骨架内，所述永磁体置于所述静铁心的底部，且与所述动铁心正对，所述的分闸弹簧置于所述的永磁体和动铁心之间；所述的动铁心上端与所述的驱动杆连接。所述的分闸弹簧上端置于所述动铁心的底部开设的盲孔内。

作为本发明的再进一步的改进，所述的壳体包括底板和基座，所述的转轴和永磁操作机构设置在所述的基座外，便于安装、维修和更换部件。

根据本发明，所述的第二悬臂的个数与断路器的极数相同，且每个第二悬臂分别与相应极的动触头系统连动。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的断路器结构图；

图2是本发明的断路器触头合闸时的结构图；

图3是本发明采用的永磁操作机构合闸状态剖面图；

图4是本发明的断路器触头分断时的结构图；

图5是本发明采用的永磁操作机构分闸状态剖面图；

图6：本发明采用另外一种结构的永磁操作机构合闸状态剖面图；

图7是本发明采用另外一种结构的永磁操作机构分闸状态剖面图；

具体实施方式

参照图1、2，本发明的采用永磁操作机构的空气断路器，从图中看出该断路器是一种多极断路器，其壳体包括底板1和基座3，在底板1上装有静触头9，基座3内装有可转动的动触头系统10，在动静触头上方装有灭弧系统2，这些组合成断路器的触头系统。在基座3外装有转轴4、永磁机构7。所述的转轴4上设有与所述永磁操作机构7连动的第一悬臂5和与所述动触头系统10连动的第二悬臂8。所述的第一悬臂5一端与连杆6轴接，所述的连杆6的另一端与永磁操作机构7的驱动杆11轴接。

参照图3，所述的永磁操作机构7包括静铁心13、动铁心16、永磁体14、分闸线圈12和合闸线圈15，所述的动铁心16设在线圈骨架内，所述的分闸线圈12和合闸线圈15分别设置在静铁心13内的两端，所述的永磁体14固定在静铁心13上，且置于分闸线圈12和合闸线圈15之间；所述的动铁心16上端与所述的驱动杆11固定连接。

经永磁操作机构7内的动铁心16的上下运动通过连杆6带动第一悬臂5来转动转轴4，转轴4固定在基座3上通过轴承能自由转动，同样转轴4的转动通过第二悬臂8来转动动触头系统10从而来分合断路器，转轴是由多片第二悬臂8、一片第一悬臂5及轴相互间成一定的角度焊接而成，每个第二悬臂8与其对应极的动触头系统10连接。图2、4显示了断路器触头合分闸状态时的转轴4、连杆6、永磁操作机构7的驱动杆11工作状态，图3、5、6、7显示永磁操作机构合分闸时内部结构剖视图。

永磁操作机构是采用电磁操动、永磁保持、电子控制，与传统机构相比少了分合闸位置机械脱扣、锁扣系统，只通过永久磁铁产生的保持力就可以让断路器保持在分、合位置上，零件只有其的40％，从而实现了高可靠性、长寿命、免维护、易操作。其工作原理如下：如图3、5所示断路器处于合闸和分闸位置时，分闸线圈12、合闸线圈15无电流通过，动铁心16由永磁力保持在上下极限位置，不需要任何机械锁扣。如图3断路器处于合闸位置时，当外部有分闸信号时，分闸线圈12产生向下的磁势，并与永磁体14产生的磁场叠加合成，动铁心16连同固定在上面的驱动杆11，在合成磁场力及触头弹簧反力的作用下，在规定的时间内驱动完成行程H，带动转轴4转动的角度正好满足断路器分闸所需触头开距。分闸动作结束后，各部件的位置如图5所示。此时，永磁体14产生的磁力线从静铁心13顶部经静铁心13左侧、静铁心13中部、左侧永磁体14、动铁心16、右侧永磁体14、静铁心13右侧最后回到静铁心13顶部，形成一个环绕分闸线圈13的闭合磁路B，而合闸线圈15附近的磁力线几乎消失，从而保证断路器处于可靠分闸位置。

同样，如图5所示，当断路器处于分闸位置时，当外部有合闸信号时，合闸线圈15产生向下的磁势，并与永磁体14产生的磁场叠加合成，动铁心16连同固定在上面的驱动杆11，在合成磁场力作用下，在规定的时间内驱动完成行程H，带动转轴4转动的角度正好满足断路器合闸所需克服触头压力及所需的超程，保证断路器的分断能力和温升。合闸动作结束后，各部件的位置如图3所示。此时，永磁体14产生的磁力线从静铁心13底部经静铁心13左侧、静铁心13中部、左侧永磁体14、动铁心16、右侧永磁体14、静铁心13右侧最后回到静铁心13底部，形成一个环绕合闸线圈15的闭合磁路A，分闸线圈附近的磁力线几乎消失，磁场分布在合闸线圈附近，保证断路器处于可靠合闸位置。从以上工作过程看出只有动铁芯16是运动部件，从结构上取消了容易引发故障的机械脱、锁扣装置，提高了系统的可靠性，无须替换和调节任何部件，寿命可达3-5万次。同时，在合分闸位置处也无须提供电源能量，因而能耗也较低。

图6、7是本发明的另一种实施方式的结构示意图，所述的永磁操作机构7包括静铁心13、动铁心18、永磁体21、控制线圈19和分闸弹簧20，所述的控制线圈19绕制在线圈骨架上，所述的动铁心18设在线圈骨架内，所述永磁体21置于所述静铁心13的底部，且与所述动铁心18正对，所述的分闸弹簧20一端与所述永磁体21的顶部相连，另一端置于所述动铁心18的底部开设的盲孔25内。

该实施例的特点是合分闸共用一个控制线圈，结构更简单，但所需的合闸保持力更大，其工作原理如下：如图6断路器处于合闸位置时，当外部有分闸信号时，控制线圈19产生磁势，动铁心18中由控制线圈19产生的磁场与永磁体磁场成排斥，动铁心18连同固定在上面的驱动杆17，在磁场排斥力、分闸弹簧20作用力、触头弹簧反力的作用下，在规定的时间内驱动完成行程H，带动转轴4转动的角度正好满足断路器分闸所需触头开距，此时动铁心18与永磁铁21有开距H，分闸弹簧20作用力大于动铁心18与永磁铁21之间产生的磁力，保证断路器处于可靠分闸位置如图7所示。同样如图7当断路器处于分闸位置时，当外部有合闸信号时(控制模块输入一反向电流)，控制线圈19产生磁势，动铁心18中由控制线圈产生的磁场与永磁体21产生的磁场相吸，动铁心18连同固定在上面的驱动杆17，在磁场力作用下，在规定的时间内驱动完成行程H，带动转轴4转动的角度正好满足断路器合闸所需克服触头压力及所需的超程，保证断路器的分断能力和温升，最后动铁心18与永磁铁21成一组磁场保证断路器处于可靠合闸，同样动铁心18的运动会使分闸弹簧20储能，为下次分闸作好准备。

应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种采用永磁操作机构的空气断路器，其壳体内设有静触头(9)、动触头系统(10)和灭弧系统(2)，其特征在于所述的壳体上还设有转轴(4)和永磁操作机构(7)，所述的转轴(4)上设有与所述永磁操作机构(7)连动的第一悬臂(5)和与所述动触头系统(10)连动的第二悬臂(8)；所述的第一悬臂(5)通过连杆(6)连接到永磁操作机构(7)的驱动杆(11)上，并且所述的连杆(6)两端分别与所述的第一悬臂(5)和驱动杆(11)轴接。

2.如权利要求1所述的空气断路器，其特征在于所述的永磁操作机构(7)包括静铁心(13)、动铁心(16)、永磁体(14)、分闸线圈(12)和合闸线圈(15)，所述的分闸线圈(12)和合闸线圈(15)上下分置，所述的动铁心(16)设在分闸线圈(12)和合闸线圈(15)的线圈骨架内，所述的永磁体(14)置于分闸线圈(12)和合闸线圈(15)之间；所述的动铁心(16)上端与所述的驱动杆(11)连接。

3.如权利要求1所述的空气断路器，其特征在于所述的永磁操作机构(7)包括静铁心(13)、动铁心(18)、永磁体(21)、控制线圈(19)和分闸弹簧(20)，所述的控制线圈(19)绕制在线圈骨架上，所述的动铁心(18)设在所述的线圈骨架内，所述永磁体(21)置于所述静铁心(13)的底部，且与所述动铁心(18)正对，所述的分闸弹簧(20)置于所述的永磁体(21)和动铁心(18)之间；所述的动铁心(18)上端与所述的驱动杆(11)连接。

4.如权利要求3所述的空气断路器，其特征在于所述的分闸弹簧(20)的上端置于所述动铁心(18)的底部开设的盲孔(25)内。

5.如权利要求1～4任何一项所述的空气断路器，其特征在于所述的壳体包括底板(1)和基座(3)，所述的转轴(4)和永磁操作机构(7)设置在所述的基座(3)外。

6.如权利要求1～4任何一项所述的空气断路器，其特征在于所述的第二悬臂(8)的个数与断路器的极数相同，且每个第二悬臂(8)分别与相应极的所述动触头系统(10)连动。

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