CN101447367A - 用于真空断路器的永磁直线推力操动机构 - Google Patents
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Abstract
一种用于真空断路器的永磁直线推力操动机构，属于真空断路器操动机构技术领域，由永磁直线推力操动机构通过四连杆与真空断路器的动触头连接组成，永磁直线推力操动机构的初级铁心的内壁设有主永磁体和辅助永磁体，通过辅助永磁体实现断路器在分合闸位置的保持。所述的永磁直线推力操动机构包括电枢绕组、次级铁心、初级铁心、辅助永磁体、传动杆、隔磁材料和主永磁体。本发明减少了电机的复杂结构，质量小，速度快，减少了无用功；设置辅助永磁体，实现了保持功能。
Description
技术领域
本发明属于真空断路器操动机构技术领域，特别涉及一种用于真空断路器的永磁直线推力操动机构，适用于断路器的智能化操作。
背景技术
断路器是电力系统中重要的开关设备，担负着控制和保护的双重任务。对高压断路器而言，要求操动机构既能获得较高的分合闸速度，又能快速实现自动重合闸操作。操动机构在断路器中占有重要地位。它不但要保证断路器长期的动作可靠性，而且要满足灭弧特性对操动机构的要求。操动机构要实现良好的高压断路器分、合闸动作，输出力要与断路器的反力特性能有很好的匹配，保持电力系统的稳定。为此要求断路器具有良好的操作性能，以满足上述要求。对于现有的操动机构主要有液压操动机构、弹簧操动机构或气动技术等，大都由一整套机械装置构成，零部件多，传动机构复杂，制造工艺要求高，且运动过程不可控。
扁平型双边永磁直线电机操动机构，通过扁平型直线电机带动断路器动触头开闸、合闸，但是这种开闸、合闸的实现通过结构复杂的电机实现，永磁体位于次级铁心上，随电机运动，容易失磁。在开闸、合闸保持功能需要辅助设备。
发明内容
为解决以上传统断路器操动机构的零部件多，传动机构复杂，制造工艺要求高，且运动过程不可控等不足，以及不具备保持功能，本发明提供了一种用于真空断路器的永磁直线推力操动机构。
本发明采用的技术方案是：由永磁直线推力操动机构通过四连杆与真空断路器的动触头连接组成，永磁直线推力操动机构的初级铁心的内壁设有主永磁体和辅助永磁体，通过辅助永磁体实现断路器在分合闸位置的保持。将主永磁体和辅助永磁体置于初级铁心上，避免了操动机构运动使得永磁体失磁。
所述的永磁直线推力操动机构包括电枢绕组、次级铁心、初级铁心、辅助永磁体、传动杆、隔磁材料和主永磁体，所述的初级铁心由三个平行的柱形硅钢片组成，中间柱形硅钢片、左边柱形硅钢片和右边柱形硅钢片平行设置，其中中间柱形硅钢片的两端通过叠压的硅钢片与两边柱形硅钢片连接，柱形硅钢片之间设有次级铁心，次级铁心上绕有电枢绕组；次级铁心一端连有传动杆；两边柱形硅钢片的内壁上端分别紧贴一个辅助永磁体，两边柱形硅钢片的内壁下端分别紧贴一个主永磁体，主永磁体和辅助永磁体之间设有隔磁材料；中间柱形硅钢片左壁和右壁的下端分别紧贴一个辅助永磁体，中间柱形硅钢片左壁和右壁的上端分别紧贴一个主永磁体，主永磁体和辅助永磁体之间设有隔磁材料。
本发明的一种优选方式：柱形硅钢片为方形，长度80～100mm，隔磁材料的宽度3～5mm。初级铁心由三个平行的柱形硅钢片组成，柱形硅钢片的两端通过叠压的硅钢片连接，柱形硅钢片之间形成两个方形区域，柱形硅钢片之间设有次级铁心，次级铁心上绕有电枢绕组。
本发明的实现过程：永磁直线推力操动机构的嵌入铁心和高压断路器的动触头通过传动机构连接，本机构由永磁体建立主磁场，在嵌入铁心中放置电枢绕组并通入直流电，这样通电导体在磁场中受到力的作用产生上下运动，而嵌入的次级铁心则通过连杆机构带动断路器触头运动，实现触头的分合闸操作，在断路器的最上端和最下端，通过辅助永磁体实现断路器在分合闸位置的保持。(如图1所示)
本发明的优点：真空断路器永磁直线推力操动机构克服了传统操动机构的体积较大、传动机构复杂、响应时间长及运动过程不可控等缺点，突破了传统意义上机构运动的原理，利用电机自身产生的电磁推力从而带动断路器触头的分/合闸。对于永磁脉冲推力操动机构的特点：减少了电机的复杂结构，质量小，在实现分/合闸的过程中惯性小，速度快，减少了无用功；通过在两边柱形硅钢片的内壁上端分别紧贴一个辅助永磁体以及在中间柱形硅钢片左壁和右壁的下端分别紧贴一个辅助永磁体，实现了保持功能。
(1)结构简单可靠，运动质量小，动能小，效率高；
(2)脉冲推力大，响应速度高。
(3)运动过程可控，容易实现较为理想的分闸运动特性。
正是由于具有以上的特点，使得用与真空断路器的永磁直线推力操动机构除了工作可靠稳定外还能够提供较大的力密度和功率密度，不仅能够精确的控制断路器开断和关合的时刻，而且能够控制断路器按预定行程曲线运动，提高了整个装置的精度和可靠性，具有高响应和高精度的特点并且运动过程可控。对断路器开断和关合过程的控制，不仅能够提高断路器的开断和关合性能，还能降低分合闸操作时的机械振动，提高断路器的机械寿命和运行可靠性。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的用于真空断路器的永磁直线推力操动机构的结构原理图；
其中：1：永磁直线推力操动机构，2：操动杆，3：主轴，4：拐臂，5：触头弹簧，6：连杆，7：L型拐臂，8：绝缘拉杆，9：动触头，10：静触头，11：灭弧室。
图2是本发明一种实施例的永磁直线推力操动机构的结构示意图。
其中：12：电枢绕组，13：次级铁心，14：传动杆，15：初级铁心，16：气隙，17：辅助永磁体，18：隔磁材料，19：主永磁体。
图3是本发明一种实施例的永磁直线推力操动机构的主永磁体磁通结构示意图，
图4是本发明一种实施例的永磁直线推力操动机构的辅助永磁体磁通结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述：
对于40.5kV户内真空断路器，根据灭弧室对操动机构的要求，设计了一种真空断路器永磁直线推力操动机构，要求永磁直线推力操动机构提供的电磁推力达到3000~4000N，运动速度达到4~6m/s以上，运行时间要小于40ms。
如图1所示，本发明的一种实施例的用于真空断路器的永磁直线推力操动机构的结构原理图，永磁直线推力操动机构1的传动杆14通过四连杆与真空断路器的动触头9连接，其中四连杆由操动杆2，主轴3，拐臂4和触头弹簧5组成，永磁直线推力操动机构1的传动杆14通过四连杆与连杆6连接，连杆6、L型拐臂7和绝缘拉杆8依次连接，绝缘拉杆8与真空断路器灭弧室11中的动触头9连接。在电枢绕组12中通入电流，电流在永磁体产生的磁场中受到安培力的作用产生电磁推力从而推动次级铁心13带动传动杆14运动，在断路器的最上端和最下端，通过辅助永磁体17实现断路器在分合闸位置的保持。
如图2所示，本发明一种实施例的永磁直线推力操动机构的结构示意图，永磁直线推力操动机构1包括电枢绕组12、次级铁心13、初级铁心15、辅助永磁体17、传动杆14、隔磁材料18和主永磁体19，初级铁心15由三个平行的柱形硅钢片组成，中间柱形硅钢片、左边柱形硅钢片和右边柱形硅钢片平行设置，其中中间柱形硅钢片的两端通过叠压的硅钢片与两边柱形硅钢片连接，柱形硅钢片之间设有次级铁心13，次级铁心13上绕有电枢绕组12；次级铁心13一端连有传动杆14；两边柱形硅钢片的内壁上端分别紧贴一个辅助永磁体17，两边柱形硅钢片的内壁下端分别紧贴一个主永磁体19，主永磁体和辅助永磁体之间设有隔磁材料18；中间柱形硅钢片左壁和右壁的下端分别紧贴一个辅助永磁体17，中间柱形硅钢片左壁和右壁的上端分别紧贴一个主永磁体19，主永磁体19和辅助永磁体17之间设有隔磁材料18。
图3是本发明一种实施例的永磁直线推力操动机构的主永磁体磁通结构示意图，
图4是本发明一种实施例的永磁直线推力操动机构的辅助永磁体磁通结构示意图。通过在两边柱形硅钢片的内壁上端分别紧贴一个辅助永磁体以及在中间柱形硅钢片左壁和右壁的下端分别紧贴一个辅助永磁体，实现断路器开闸合闸过程的保持功能。
Claims (4)
1、一种用于真空断路器的永磁直线推力操动机构，由永磁直线推力操动机构通过四连杆与真空断路器的动触头连接组成，其特征是：永磁直线推力操动机构的初级铁心的内壁设有主永磁体和辅助永磁体，通过辅助永磁体实现断路器在分合闸位置的保持。
2、按照权利要求1所述的用于真空断路器的永磁直线推力操动机构，其特征在于所述的永磁直线推力操动机构包括电枢绕组、次级铁心、初级铁心、辅助永磁体、传动杆、隔磁材料和主永磁体，所述的初级铁心由三个平行的柱形硅钢片组成，其中中间柱形硅钢片的两端通过叠压的硅钢片与两边柱形硅钢片连接，柱形硅钢片之间设有次级铁心，次级铁心上绕有电枢绕组；次级铁心一端连有传动杆；两边柱形硅钢片的内壁上端分别紧贴一个辅助永磁体，两边柱形硅钢片的内壁下端分别紧贴一个主永磁体，主永磁体和辅助永磁体之间设有隔磁材料；中间柱形硅钢片左壁和右壁的下端分别紧贴一个辅助永磁体，中间柱形硅钢片左壁和右壁的下端分别紧贴一个主永磁体，主永磁体和辅助永磁体之间设有隔磁材料。
3、按照权利要求1所述的用于真空断路器的永磁直线推力操动机构，其特征在于所述的柱形硅钢片为方形，长度80～100mm。
4、按照权利要求1所述的用于真空断路器的永磁直线推力操动机构，其特征在于所述的隔磁材料的宽度3～5mm。
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