CN101123150B - 快速电磁推力致动机构 - Google Patents

Abstract

快速电磁推力致动机构，其特征是设置在沿其移动方向上受到叠加的电磁力和叠簧推力的致动杆。本发明设置叠加的电磁力和叠簧推力使致动杆实现致动操作，其体积小且能产生较大的操作功和操作速度，实现快速动作。

Description

快速电磁推力致动机构

技术领域

本发明涉及致动机构，更具体地说是用于电力系统断路器的电磁推力致动机构。

背景技术

操动机构被称之为断路器的神经中枢，是衡量真空断路器性能优劣的重要方面之一，它的发展大约经历了以下几个阶段：手动操动机构、电磁机构、弹簧机构和永磁机构。

依靠手动直接合闸的操动机构即手动操动机构，它主要用来操动电压等级低、额定开断电流很小的断路器，其不足之处在于不能自动重合闸，只能就地操作，不够安全。

靠电磁力合闸的操动机构即电磁操动机构的缺点是合闸线圈消耗的功率太大，需要配备价格昂贵的蓄电池、合闸电流较大、结构比较笨重、动作时间较长。

弹簧操动机构利用储能的弹簧为动力使开关实现合闸动作，它可采用人力或小功率交、直流电机来驱动，是断路器中最常用的一种操动机构。但是，一般弹簧操动机构有两百多个零件，且传动机构较为复杂，故障率较高，运动部件多，加工精度要求高，制造工艺要求较高。且弹簧机构的出力特性与真空断路器的负载特性不相匹配，要在凸轮轮廓曲线和连杆结构上进行合理设计。另外，弹簧操动机构的结构复杂，滑动摩擦面多，而且多在关键部位，在长期运行过程中，这些零件的磨损、锈蚀以及润滑剂的流失、固化等都会导致操作失误。进而导致如下情况的发生：

1、断路器拒动，即给断路器发出操作信号而不合闸或分闸；

2、合不上闸或合上后即分断；

3、事故时继电保护动作、断路器分不下来；

4、烧坏合闸线圈。

永磁机构是将电磁机构与永久磁铁组合起来，避免了合分闸位置机械脱扣、锁扣系统所造成的不利因素，无需机械能而通过永久磁铁产生的保持力就可使断路器保持在合、分闸位置上。配以控制系统实现断路器所要求的全部功能。该机构的优势是结构比较简单，与弹簧机构比较其部件减少约60％；故障率也随之减少，可靠性高、机构寿命长、体积小、重量轻。但是在分闸特性方面因动铁心参与分闸运动，使分闸时运动系统的运动惯量明显增大，对提高刚分速度很不利；因需永磁体保持，故受制作工艺和成本的限制。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种结构简单、安装方便、运行成本低，机械可靠性特别高，速度和操作功最大化的、使用电磁推力的快速电磁推力致动机构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明快速电磁推力致动机构，其结构特点是设置在沿其移动方向上受到叠加的电磁力和叠簧推力的致动杆。

本发明的结构特点也在于：

是呈夹板状对称设置两个″L″型支架，致动杆滑动设置在两个″L″型支架的中轴位置上，在两个″L″型支架上，分别设置对致动杆形成电磁力的电磁驱动机构和对致动杆形成叠簧推力的叠簧驱动机构。

电磁驱动机构具有固定设置在致动杆上的涡流盘，沿致动杆的轴向、间隔且分处于涡流盘的两旁、分别设置有分时对涡流盘形成相反方向轴向力的合闸线圈和分闸线圈。

在电磁驱动机构中，设置以合闸线圈固定板、分闸线圈固定板以及长螺栓构成的固定设置在两个″L″型支架上的线圈固定框架，合闸线圈和分闸线圈分别固定设置在合闸线圈固定板和分闸线圈固定板的内侧。

叠簧驱动机构为一对呈″人″字形设置的具有预紧压力的叠簧筒，叠簧筒分别以两个″L″型支架上偏离轴线位置的转轴a、转轴b为转动支点，并通过轴销将″人″字形设置的具有预紧压力的叠簧筒与处在中轴位置上的致动杆共同铰接。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明设置叠加的电磁力和叠簧推力使致动杆实现致动操作，体积小且能产生较大的操作功和操作速度，实现快速动作。

2、本发明利用″人″字形叠簧筒内可调节的具一定压力的叠簧实现锁扣，相对于一般永磁机构的永磁体和弹簧操动机构的复杂锁扣系统成本更低，可靠性更高。

3、本发明应用于10kV以下系统中其操作的断路器合闸时间≤20ms，分闸时间≤4ms，应用于10-35kV系统中其操作的断路器合闸时间≤30ms，分闸时间≤8ms，较一般永磁机构和弹簧操动机构操动的断路器动作时间(合闸时间≤70ms，分闸时间≤50ms)大大缩短。

4、本发明的快速动作特别适用于频繁操作，操作次数可达10万～15万次。

5、本发明经统计，其合分闸时间的统计误差≤±0.5ms，为实现同步操作断路器(相控断路器提供了技术保证。

6、本发明通过与电子控制器配合，可使配用本发明的断路器降低合闸涌流与操作过电压。

7、本发明机构结构简单，零部件少，其数量约为普通永磁机构的四分之一，是弹簧机构的二十分之一，是实现免维护断路器的良好选择。

8、本发明易于实现与断路器配合完成同步合闸、同步分闸、同步分和合闸，可广泛应用于各类特殊、专用、户内、户外、铁路等场所。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明另一动作状态示意图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图中标号：1合闸线圈、2分闸线圈、3螺栓、4致动杆、5支架、6碟簧、7合闸线圈安装板、8分闸线圈安装板、9叠簧筒、10推斥盘、11充电电源、12电容器、13通过电子控制装置、14转轴a、15转轴b、16轴销。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步描述：

具体实施方式

参见图1、图2，设置在沿其移动方向上受到叠加的电磁力和叠簧推力的致动杆4，呈夹板状对称设置两个″L″型支架5，致动杆4滑动设置在两个″L″型支架5的中轴位置上，在两个″L″型支架5上，分别设置对致动杆4形成电磁力的电磁驱动机构和对致动杆4形成叠簧推力的叠簧驱动机构。

电磁驱动机构具有固定设置在致动杆4上的涡流盘10，沿致动杆4的轴向、间隔且分处于涡流盘10的两旁、分别设置有分时对涡流盘10形成相反方向轴向力的合闸线圈1和分闸线圈2，合闸线圈1和分闸线圈2与支架5固联。

在电磁驱动机构中，设置以合闸线圈固定板7、分闸线圈固定板8以及长螺栓3构成的线圈固定框架，合闸线圈1和分闸线圈2分别固定设置在合闸线圈固定板7和分闸线圈固定板8的内侧。

叠簧驱动机构为一对呈″人″字形设置的具有预紧压力的叠簧筒9，叠簧筒9分别以两个″L″型支架5上偏离轴线位置的转轴a14、转轴b15为转动支点，并通过轴销16将″人″字形设置的具有预紧压力的叠簧筒9与处在中轴位置上的致动杆4共同铰接。

具体实施中，相应的结构设置也包括：

涡流盘10也可以采用与合闸线圈1和分闸线圈2实现对抗的动作线圈，已提高机构的功率，叠簧筒9中设置有碟簧6，碟簧6的预压力可根据使用条件进行调整，以满足断路器开断与关合电流的需要；电容器12的充电电压由充电电源11进行控制。

通过电子控制装置13和充电电源11控制电容器12的充电电压和放电时机，分时接通电容器12对合闸线圈1或分闸线圈2的放电回路，即可在合闸线圈1或分闸线圈2上流过脉冲驱动电流，涡流盘10因而受到电磁推力作用形成轴向移动，使致动杆4达到预定的位置，并通过在合闸状态下具有接触压力发生和分闸状态下具有维持功能的″人″字形叠簧筒9维持致动杆4处于预定的合闸位置(图1所示)，或处于预定的分闸位置(图2所示)。

Claims (4)

1.快速电磁推力致动机构，其特征是设置在沿其移动方向上受到叠加的电磁力和叠簧推力的致动杆(4)；呈夹板状对称设置两个″L″型支架(5)，所述致动杆(4)滑动设置在两个″L″型支架(5)的中轴位置上，在所述两个″L″型支架(5)上，分别设置对所述致动杆(4)形成电磁力的电磁驱动机构和对所述致动杆(4)形成叠簧推力的叠簧驱动机构。

2.根据权利要求1所述的快速电磁推力致动机构，其特征是所述电磁驱动机构具有固定设置在致动杆(4)上的涡流盘(10)，沿致动杆(4)的轴向、间隔且分处于涡流盘(10)的两旁、分别设置有分时对所述涡流盘(10)形成相反方向轴向力的合闸线圈(1)和分闸线圈(2)。

3.根据权利要求2所述的快速电磁推力致动机构，其特征是在所述电磁驱动机构中，设置以合闸线圈固定板(7)、分闸线圈固定板(8)以及长螺栓(3)构成的固定设置在两个″L″型支架(5)上的线圈固定框架，合闸线圈(1)和分闸线圈(2)分别固定设置在合闸线圈固定板(7)和分闸线圈固定板(8)的内侧。

4.根据权利要求1所述的快速电磁推力致动机构，其特征是所述叠簧驱动机构为一对呈″人″字形设置的具有预紧压力的叠簧筒(9)，所述叠簧筒(9)分别以两个″L″型支架(5)上偏离轴线位置的转轴a(14)、转轴b(15)为转动支点，并通过轴销(16)将″人″字形设置的具有预紧压力的叠簧筒(9)与处在中轴位置上的致动杆(4)共同铰接。

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