CN101707161A - 用于50kA真空断路器的永磁操动机构 - Google Patents
用于50kA真空断路器的永磁操动机构 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及操动机构，特别设计一种断路器的永磁操动机构。用于50kA真空断路器的永磁操动机构，包括主轴、传动机构、永磁机构、保持模块、与所述保持模块配合的磁钢，所述保持模块包括一磁钢外壳，其特征在于：所述保持模块是采用多环多磁极结构的保持模块；所述多环多磁极结构包括复数个半径相异的磁环，以磁钢外壳中心轴为中心，依次排开构成的多环多磁极结构。本发明具有合闸位置的保持力大、永磁操作机构的操作功小、兼容性好、性能可靠等特点。
Description
技术领域
本发明涉及操动机构，特别涉及一种断路器的永磁操动机构。
背景技术
50kA断路器相对于31.5kA断路器，在设计上并非通常理解的增加保持力那么简单，在实际设计中存在诸多难点，在31.5kA机构上存在的问题会在50kA机构上进一步放大，致使断路器不能正常动作，而造成无法解决的难题，比如合分闸电流、操作功的大幅增加，机构动铁心停顿到所谓的中间状态，手动分闸不稳定等等。解决上述问题的关键和难题，在于永磁操动机构设计不够理想。
现有的50kA断路器中比较有代表性的是森源VSm。存在无法与主流的31.5kA断路器柜体兼容的问题，致使用户替换不方便，成本增加。
现有的50kA断路器的永磁操动机构直接依靠磁钢吸合钢板，永磁操动机构在整个分闸过程中都会受到合闸方向的永磁力，无疑会大大增加操作功耗，另外由于机构震动的原因，磁钢非常容易破碎，可能会导致断路器不能正常动作，而造成无法解决的难题，比如合分闸电流、操作功的大幅增加，机构动铁心停顿到所谓的中间状态，手动分闸不稳定等等。所以用于50kA真空断路器的永磁操作机构在设计时需尽可能优化磁路，在增加保持力的同时，永磁操作机构的操作功不能增加过多。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于50kA真空断路器的永磁操动机构，具有合闸位置的保持力大、永磁操作机构的操作功小、兼容性好、性能可靠等特点。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
用于50kA真空断路器的永磁操动机构，包括主轴、传动机构、永磁机构、保持模块、与所述保持模块配合的磁钢，所述保持模块包括一磁钢外壳，其特征在于，所述保持模块是采用多环多磁极结构的保持模块；
所述多环多磁极结构包括复数个半径相异的磁环，以磁钢外壳中心轴为中心，依次排开构成的多环多磁极结构。
保持模块采用多环多磁极结构的设计，使得磁场分布较均匀，因此合闸位置时的保持力较大，而在超出灭弧室超程之外的其他位置时几乎不受任何永磁力的作用，所以也就不会影响到合分闸操作。较原有直接依靠磁钢吸合钢板的方案，操作功耗大大减小。
所述多环多磁极结构具有四个磁环。在保证保持力满足要求的同时，具有结构简单的和成本低的特点。
所述磁钢采用厚度为9-13mm的磁钢。现有的50kA断路器中，如VSm断路器的磁钢厚4.6mm，虽然节省了材料，但是影响了永磁机构的动态特性。实验表明，采用9-13mm的磁钢可以在用料最少的基础上，最大的保证永磁机构优良的动态特性。为了改善机构动态特性，降低制作成本，所述磁钢优选厚10mm的磁钢。
所述磁钢外壳是采用10号钢板制作成的磁钢外壳。10号钢板相对于硅钢片更适合直流电磁场
所述10号钢材料优选厚度为2～2.5mm的钢板。这样生产工艺会更简便，无需粘结或铆接，采用简单的叠装工艺即可保证精度要求。
所述主轴的传动比选为1.43-1.48，优选1.46。以提高本发明相对于主流断路器柜体的兼容性，特别是与31.5kA断路器柜体兼容性。
为了进一步提高设备的兼容性，永磁机构宽度：145mm；合分闸电流安匝数：3800～4200；操作电压：75～100V。
由上述技术方案可见，本发明具有合闸位置的保持力大、永磁操作机构的操作功小、兼容性好、性能可靠等特点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的主轴结构示意图；
图3是本发明的保持模块磁路示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。
本发明相对于传统的50kA断路器的改进之处，特别是相对于森源VSm的改进之处重点在于保持模块、永磁机构、主轴等部分。
参照图1和图3，用于50kA真空断路器的永磁操动机构，与传统的50kA断路器相比较，具有相近的结构，包括主轴1、传动机构2、永磁机构、保持模块3、与保持模块3配合的磁钢4。保持模块3设有磁钢外壳。
参照图3，不同之处在于，本发明的保持模块3采用多环多磁极结构。多环多磁极结构包括复数个半径相异的磁环，以磁钢外壳中心轴为中心，依次排开构成的多环多磁极结构。由图3中标示出的磁路示意图可见，保持模块3采用多环多磁极结构的设计，使得磁场分布较均匀，因此合闸位置时的保持力较大，而在超出灭弧室超程之外的其他位置时几乎不受任何永磁力的作用，所以也就不会影响到合分闸操作。较原有直接依靠磁钢吸合钢板的方案，操作功耗大大减小。保持模块3的多环多磁极结构具有四个磁环。在保证保持力满足要求的同时，具有结构简单的和成本低的特点。
与保持模块3配合的磁钢4采用厚度为9-13mm的磁钢。现有的50kA断路器中，如VSm断路器的磁钢厚4.6mm，虽然节省了材料，但是影响了永磁机构的动态特性。实验表明，采用9-13mm的磁钢4可以在用料最少的基础上，最大的保证永磁机构优良的动态特性。为了改善机构动态特性，降低制作成本，磁钢4优选厚10mm的磁钢4。
本发明相对于传统的50kA断路器，将采用硅钢片的磁钢外壳，改为采用10号钢板制作成的磁钢外壳.10号钢板相对于硅钢片更适合直流电磁场.10号钢材料优选厚度为2～2.5mm的钢板.这样生产工艺会更简便，无需粘结或铆接，采用简单的叠装工艺即可保证精度要求.
参照图2，主轴1的传动比选为1.43-1.48，优选1.46。以提高本发明相对于主流断路器柜体的兼容性，特别是与31.5kA断路器柜体兼容性。为了进一步提高设备的兼容性，永磁机构宽度：145mm；合分闸电流安匝数：3800～4200；操作电压：75～100V。
由上述技术方案可见，本发明具有合闸位置的保持力大、永磁操作机构的操作功小、兼容性好、性能可靠等特点。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.用于50kA真空断路器的永磁操动机构，包括主轴、传动机构、永磁机构、保持模块、与所述保持模块配合的磁钢，所述保持模块包括一磁钢外壳，其特征在于：所述保持模块是采用多环多磁极结构的保持模块；
所述多环多磁极结构包括复数个半径相异的磁环，以磁钢外壳中心轴为中心，依次排开构成的多环多磁极结构。
2.如权利要求1所述的用于50kA真空断路器的永磁操动机构，其特征在于：所述多环多磁极结构具有四个磁环。
3.如权利要求1所述的用于50kA真空断路器的永磁操动机构，其特征在于：所述磁钢采用厚度为9-13mm的磁钢。
4.如权利要求1、2或3所述的用于50kA真空断路器的永磁操动机构，其特征在于：所述磁钢采用厚度为10mm的磁钢。
5.如权利要求1所述的用于50kA真空断路器的永磁操动机构，其特征在于：所述磁钢外壳是采用10号钢板制作成的磁钢外壳。
6.如权利要求1、2、3或5所述的用于50kA真空断路器的永磁操动机构，其特征在于：所述10号钢材料优选厚度为2～2.5mm的钢板。
7.如权利要求1、2、3或5所述的用于50kA真空断路器的永磁操动机构，其特征在于：所述主轴的传动比选为1.43-1.48。
8.如权利要求6所述的用于50kA真空断路器的永磁操动机构，其特征在于：所述主轴的传动比选为1.46。
9.如权利要求8所述的用于50kA真空断路器的永磁操动机构，其特征在于：所述永磁机构宽度：145mm；合分闸电流安匝数：3800～4200；操作电压：75～100V。
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