CN101051576A - 伸缩组合式动铁芯永磁操动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种与真空断路器配合使用的永磁操动机构，其特征在于，把动铁芯分为内、外动铁芯两部分，用一个电磁式锁紧部件锁扣内外动铁芯，用一个变速驱动部件驱动内外动铁芯。当锁扣线圈通电时，内外动铁芯解锁，当合(分)闸线圈上电时，外动铁芯向内静铁芯移动使两者间的气隙由d1变为d2，d2＜d1，当变速驱动部件向上运动时，使内动铁芯追赶外动铁芯一直到内外静铁芯、内外动铁芯和永久磁铁形成闭合磁路为止，便由分闸状态转为合闸状态，然后再次锁定内外动铁芯，保障合闸位置的可靠性，同时为分闸时内外动铁芯一起顺利分闸作准备。本发明可降低激磁电流和能耗，简化了控制设备，提高了可靠性，可用于中、高压电气开关，特别适用于大开距、高电压的断路器。
Description
技术领域
本发明涉及一种与真空断路器配合使用的永磁操动机构，可用于中、高压电器开关领域。
背景技术
由于永磁机构具有高可靠性，免维护和良好的出力特性等优点，与真空断路器配合使用，在中、高压开关领域应用得越来越广泛。随着应用电压的升高，断路器触头开距增大，永磁机构动铁心的行程增大，导致机构的合闸启动电流增大。激磁电流的增大引起控制困难，能耗增加，发热严重，而且动铁心与静铁芯间的碰撞加剧，这些都对永磁机构的可靠工作十分不利，因此影响了永磁机构的推广和高压领域的应用实施。永磁机构至今只能真正用于40.5KV的电压水平下，而更多的是用于10KV-24KV的中压领域，72.5KV水平的永磁机构仅处于试验阶段，但机构本身仅是结构上简单改进而没有根本性的改变。对于当今超过100KV的高压领域，几乎没有关于应用永磁机构的研究报道。由于电力市场的扩大，高压甚至超高压输配电市场十分广阔，将永磁机构应用于高压甚至超高压领域，取代弹簧机构、电磁机构等操动机构，将具有十分显著的经济意义和社会意义。
发明内容
本发明的目的是设计一种特别适用于大开距、高电压断路器的永磁操动机构，也可以用于中压断路器，以加大电磁力和减小激磁电流。
本发明的特征在于，含有：芯轴1、隔磁安装板9、静铁芯6和7、线圈14、内、外动铁芯3和4、永久磁铁8、锁紧部件以及动铁芯变速驱动部件，其中：
隔磁安装板9，与芯轴1、轴承座11同轴安装；
内、外静铁芯，和所述隔磁安装板9底面相接并相互用螺栓连接；
内动铁芯4，与芯轴1同轴，该内动铁芯4的内侧柱面和该芯轴1的外轴面之间有间隔，而该内动铁芯4的底面和芯轴1的端部用螺栓连接，在该内动铁芯4内侧柱面的台阶上有一个分闸用的碟簧16；
外动铁芯3，内侧柱面同轴地套在内动铁芯4上，且该外动铁芯3上部呈环状向芯轴1突出，该突出部的内侧柱面与芯轴1有间隔，该突出部的底面与所述内动铁芯4的上端面在分闸或合闸状态下都是贴合的，该外动铁芯3与内动铁芯4、静铁芯底板5能相对轴向滑动，该静铁芯底板5与外静铁芯6底面用螺栓连接，在该静铁芯底板5和内、外静铁芯之间包围有线圈14，嵌在骨架15内，线圈14的两端引出线与电缆10相连；
锁紧部件包括：锁扣线圈24、带有复位用弹簧22的锁扣动铁芯21、锁扣静铁芯23以及锁紧构件，其中：该锁紧构件由锁栓19和锁体18构成，锁栓19为不导磁材料，而锁扣动铁芯21为导磁材料，该锁体18依次穿过外动铁芯3和外动铁芯限位套2后与锁栓19相扣合，而锁栓19经锁销20与锁扣动铁芯21相连接，当锁扣线圈24上电后，在磁场力作用下，锁扣动铁芯21吸合，带动锁栓19解锁，然后，在线圈14上电后，外动铁芯3带动锁体18向静铁芯吸合，使合闸时内静铁芯7和外动铁芯3之间气隙d1变为d2，d2＜d1；
内外动铁芯变速驱动部件，含有：拉杆25、摆脚26、固定座27以及滑块28，摆脚26通过活动端绕着固定座27转动连接，该摆脚26和另一端顶在芯轴1的下端面，拉杆25滑动地穿过外动铁芯3和动铁芯限位套2，然后，该拉杆25穿过摆脚26并相互楔接，滑块28与拉杆25下端相连，当锁扣线圈24上电，且锁紧部件解锁，线圈14再上电，使内静铁芯与外动铁芯的气隙由d1下降为d2后，拉杆25便带动滑块28向上运动，顶着内动铁芯4去追赶外动铁芯3，一直到两者相互贴合，而且使得由内、外静铁芯、内动铁芯4、外动铁芯3和永久磁铁构成一个闭合磁路为止，从而进入合闸状态，当线圈14断电后，依靠永久磁铁产生的保持力，克服碟簧16的反力，将内外动铁芯保持在合闸位置，然后，锁扣线圈24断电，便把外动铁芯3与内动铁芯4重新锁定，保证了合闸状态的可靠性，也便于内外动铁芯一起分闸。
通过对d1和d2，以及相应的变速机构的设计，该机构可适用于不同电压等级的断路器，特别是大开距的高压真空断路器，这样以填补高压真空断路器应用永磁机构的空白，同时可以降低激磁电流和能耗，使控制系统实现更容易，可靠性更高。
附图说明
图1伸缩式动铁芯永磁机构俯视图；
图2伸缩式动铁芯永磁机构B-B左向旋转剖视图，缺少零件25～28；
图3伸缩式动铁芯永磁机构A-A剖视图。
该永磁机构的主要零部件如下表：
| 零件号 | 名称 | 零件号 | 名称 | 零件号 | 名称 |
| 1 | 芯轴 | 11 | 轴承座 | 21 | 锁扣动铁芯 |
| 2 | 动铁芯限位套 | 12 | 限位块 | 22 | 锁扣弹簧 |
| 3 | 外动铁芯 | 13 | 环氧树脂环 | 23 | 锁扣静铁芯 |
| 4 | 内动铁芯 | 14 | 线圈 | 24 | 锁扣线圈 |
| 5 | 静铁芯底板 | 15 | 骨架 | 25 | 拉杆 |
| 6 | 外静铁芯 | 16 | 碟簧 | 26 | 摆脚 |
| 7 | 内静铁芯 | 17 | 调整垫 | 27 | 固定座 |
| 8 | 永久磁铁 | 18 | 锁体 | 28 | 滑块 |
| 9 | 隔磁安装板 | 19 | 锁栓 | ||
| 10 | 线缆 | 20 | 锁销 |
具体实施方式
见图1～图3。
附图1-3所示的永磁机构处于分闸状态，开距为d1。通过锁扣弹簧22的压紧作用，锁栓19将内动铁芯4和外动铁芯3锁在一起。当接到合闸指令后，同时对锁扣线圈24通电，锁扣动铁芯21将吸合，从而拉动锁栓19实现解锁。然后线圈14通电，外动铁芯3由于不受分闸弹簧16的反力，首先与限位套2一起向内静铁芯7吸合到气隙为d2。之后，外动铁芯3继续前行，并通过拉杆25、摆脚26和滑块28组成的变速机构驱动内动铁芯4。由于变速作用，内动铁芯4开始追赶外动铁芯3，直到在合闸位置时刚好重新贴合在一起。当合闸后，动铁芯和静铁芯各部件构成闭合的磁路，依靠永久磁铁实现合闸状态的保持。然后锁扣线圈24失电，锁扣弹簧22释放并重新锁紧内外动铁芯4、3，使之不能相对运动，并为下次分闸时一起返回到分闸位置做准备。
Claims (1)
1、伸缩组合式动铁芯永磁操动机构，其特征在于，含有：芯轴(1)、隔磁安装板(9)、静铁芯(6)和(7)、线圈(14)、内、外动铁芯(3)和(4)、永久磁铁(8)、锁紧部件以及动铁芯变速驱动部件，其中：
隔磁安装板(9)，与芯轴(1)、轴承座(11)同轴安装；
内、外静铁芯，和所述隔磁安装板(9)底面相接并相互用螺栓连接；
内动铁芯(4)，与芯轴(1)同轴，该内动铁芯(4)的内侧柱面和该芯轴(1)的外轴面之间有间隔，而该内动铁芯(4)的底面和芯轴(1)的端部用螺栓连接，在该内动铁芯(4)内侧柱面的台阶上有一个分闸用的碟簧(16)；
外动铁芯(3)，内侧柱面同轴地套在内动铁芯(4)上，且该外动铁芯(3)上部呈环状向芯轴(1)突出，该突出部的内侧柱面与芯轴(1)有间隔，该突出部的底面与所述内动铁芯(4)的上端面在分闸或合闸状态下都是贴合的，该外动铁芯(3)与内动铁芯(4)、静铁芯底板(5)能相对轴向滑动，该静铁芯底板(5)与外静铁芯(6)底面用螺栓连接，在该静铁芯底板(5)和内、外静铁芯之间包围有线圈(14)，嵌在骨架(15)内，线圈(14)的两端引出线与电缆(10)相连；
锁紧部件包括：锁扣线圈(24)、带有复位用弹簧(22)的锁扣动铁芯(21)、锁扣静铁芯(23)以及锁紧构件，其中：该锁紧构件由锁栓(19)和锁体(18)构成，锁栓(19)为不导磁材料，而锁扣动铁芯(21)为导磁材料，该锁体(18)依次穿过外动铁芯(3)和外动铁芯限位套(2)后与锁栓(19)相扣合，而锁栓(19)经锁销(20)与锁扣动铁芯(21)相连接，当锁扣线圈(24)上电后，在磁场力作用下，锁扣动铁芯(21)吸合，带动锁栓(19)解锁，然后，在线圈(14)上电后，外动铁芯(3)带动锁体(18)向静铁芯吸合，使合闸时内静铁芯(7)和外动铁芯(3)之间气隙d1变为d2，d2＜d1；
内外动铁芯变速驱动部件，含有：拉杆(25)、摆脚(26)、固定座(27)以及滑块(28)，摆脚(26)通过活动端绕着固定座(27)转动连接，该摆脚(26)和另一端顶在芯轴(1)的下端面，拉杆(25)滑动地穿过外动铁芯(3)和动铁芯限位套(2)，然后，该拉杆(25)穿过摆脚(26)并相互楔接，滑块(28)与拉杆(25)下端相连，当锁扣线圈(24)上电，且锁紧部件解锁，线圈(14)再上电，使内静铁芯与外动铁芯的气隙由d1下降为d2后，拉杆(25)便带动滑块(28)向上运动，顶着内动铁芯(4)去追赶外动铁芯(3)，一直到两者相互贴合，而且使得由内、外静铁芯、内动铁芯(4)、外动铁芯(3)和永久磁铁构成一个闭合磁路为止，从而进入合闸状态，当线圈(14)断电后，依靠永久磁铁产生的保持力，克服碟簧(16)的反力，将内外动铁芯保持在合闸位置，然后，锁扣线圈(24)断电，便把外动铁芯(3)与内动铁芯(4)重新锁定，保证了合闸状态的可靠性，也便于内外动铁芯一起分闸。
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