背景技术
高可靠性电力系统对开关设备有一个综合性、全方面、系统化的要求,其核心就是提高设备的运行安全和动作的可靠性。它包括开断性能的高可靠性、机械操作性能的高可靠性、绝缘性能的高可靠性、环境耐受能力的高可靠性和二次控制部分的高可靠性。
提高安全性能可以通过加强灭弧系统能力和绝缘水平、改善运行环境或防护等级和对二次部分的冗余保护设计实现,而提高机构的动作可靠性则较难解决。机构的可靠性不仅涉及机械学、力学、材料学、电工学、电磁学等领域,而且涉及环境温度、湿度、气体腐蚀等因素。根据概率论原理,机构的结构越简单则可靠性就越高,所以,简化机构的结构就成为一个可能方向。永磁操作机构就因其简化的结构而具有较多优势。
现在市场上的自动转换开关主要有PC级和CB级两种。CB级一般采用电动机操作,实现开关的合闸及分闸功能,此种机构结构复杂,由于自动转换开关在前期的使用环境中灰尘和湿度比较大,易使复杂机构的部分部件被灰尘卡死,造成开关无法正常动作,从而发生供电故障,大大降低了自动转换开关的可靠性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种自动转换开关的永磁操作机构,其能适用于各种小容量CB级的自动转换开关电器;体积小,故障源少,结构简单,安全可靠。
按照本发明提供的技术方案,所述自动转换开关的永磁操作机构,包括底板;所述底板上设有永磁线圈,所述永磁线圈上设有安装板,所述安装板的一端与永磁线圈固定连接,另一端通过支撑柱安装在底板上;安装板对应于邻近永磁线圈的端部设有电动机,安装板对应于设置电动机的两侧设有对称分布的导轨,所述导轨上设有滑块,所述滑块能够相对导轨移动;滑块上安装有向外延伸的移动板;安装板的下方设有对称分布的支撑板,所述支撑板固定在底板上;所述支撑板对应于邻近安装板的端部设有定向块,所述定向块上设有安装轴,所述安装轴上设有固定连接的连接块,所述连接块及安装轴能相对定向块移动;连接块通过齿轮齿条机构与电动机的输出轴相连;永磁线圈对应于设置安装板的一侧设有拉杆,所述拉杆的端部设有固定连接的锁芯,所述锁芯的端部伸入支撑板间;支撑板的下部设有定位孔,所述定位孔内设有连接轴,所述连接轴的一端分别穿过定位孔及锁芯,并能够在定位孔内滑动;安装轴的两端均设有换向块,所述换向块的两端设有定位槽;换向块的一端利用定位槽与连接轴对应配合,另一端穿过安装板后,并利用定位槽与对应的滑块固定连接;支撑板间还设有锁扣,所述锁扣与支撑板相固定连接;锁扣对应于嵌置支撑板间的端部设有第二台阶,所述第二台阶与锁芯端部的第一台阶相匹配。
所述导轨包括安装块,所述安装块分别位于安装板的两端;安装块间设有对称分布的导杆,导杆上安装滑块,所述滑块能相对导杆滑动。所述定向块上设有定向槽,所述定向槽内设有选择手柄,所述选择手柄固定在安装轴上,并能够在定向槽内滑动。所述锁扣对应于位于支撑板的端部设有支撑杆,所述支撑杆的一端与锁扣固定连接,另一端与底板固定连接。所述支撑杆上设有调节弹簧。
所述导杆上设有限位弹簧。所述移动板对应于与滑块相连的另一端设有连接槽。所述底板上对应于移动板的端部设有断路器;所述断路器的开关与移动板相固定。所述安装板上还设有托板,所述托板与安装板相铰接。所述托板上设有限位槽。
本发明的优点:断路器的开关与移动板相连,移动板与滑块相固定;通过电动机与永磁线圈的对应配合,能够自动调整需要操作的断路器,安全可靠;实现在电流或电压过零点时投、切断路器;不产生或稍产生一点电弧。不用考虑如何灭弧了,操作方便。在同样容量条件下,可使开关设备的体积大幅减小,减少材料的消耗,在降低成本的同时,提高了环保性能;可以大幅缩减灭弧材料和灭弧结构,优化产品设计,提高设备的可靠性。并且,永磁线圈不受电网电压波动影响,减少了自动转换开关影响因素,提高了自动转换开关的稳定性。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1~图5所示:本发明包括选择手柄1、托板2、移动板3、底板4、安装板5、电动机6、安装块7、导杆8、滑块9、永磁线圈10、断路器11、连接槽12、定向块13、支撑杆14、支撑板15、支撑柱16、调节弹簧17、锁芯18、拉杆19、连接块20、限位弹簧21、锁扣22、第一台阶23、第二台阶24、换向块25、连接轴26、转动轴27、定位槽28、定位孔29、限位槽30及定向槽31。
如图1和图2所示:所述底板4为矩形板,底板4上设有永磁线圈10,所述永磁线圈10位于底板4的中心区;永磁线圈10固定在底板4上。永磁线圈10上设有安装板5,所述安装板5的一端固定在永磁线圈10上,另一端利用支撑柱16安装在底板4上;支撑柱16固定在底板4上。安装板5上对应邻近永磁线圈10的端部设有电动机6,安装板5上对应于电动机6的两侧设有对称分布的导轨,所述导轨包括安装块7;所述安装块7分别位于安装板5的两端,安装块7间设有对称分布的导杆8,所述导杆8的两端分别与对应的安装块7相固定。所述导杆8上设有滑块9,所述滑块9的下部分别穿在导杆8上,并能够相对导杆8滑动。导杆8上还设有限位弹簧21,通过限位弹簧21与滑块9的对应配合,能够对滑块9在导杆8上滑动进行限位。滑块9上设有向外延伸的移动板3,所述移动板3利用螺栓及螺母与滑块9相紧固连接。移动板3对应于与滑块9相连的另一端设有连接槽12,所述连接槽12为U型。移动板3对应于设置连接槽12的端部设有断路器11,所述断路器11固定在底板4上,移动板3通过连接槽12与断路器11的开关相连,所述连接槽12卡在断路器11的开关上,使移动板3与断路器11的开关相固定。
安装板5的下方设有对称分布的支撑板15,所述支撑板15为竖向分布;支撑板15的下端与底板4固定连接。支撑板15对应于邻近安装板5的端部设有定向块13,所述定向块13利用固定销轴安装在支撑板15间。定向块13上设有安装轴24,所述安装轴24上设有固定连接的选择手柄1及连接块20,安装轴24的两端设有换向块25,如图5所示。所述连接块20通过齿轮齿条机构与电动机6的输出轴相连。所述安装轴24能够相对定向块13及支撑板15移动;定向块13上设有定向槽31,所述定向槽31为椭圆形槽。选择手柄1也为竖向分布,选择手柄1在定向槽31内滑动;选择手柄1对应于与安装轴24相连的另一端穿过定向槽31后,并穿出安装板5。支撑板15的下部设有定位孔29,所述定位孔29也为椭圆形槽。定位孔29内设有连接轴26,所述连接轴26能够在定位孔29内滑动。换向块25的两端均设有定位槽28,所述定位槽28为U型槽。换向块25的一端穿过安装板5,并与导杆8上的滑块9相连;换向块25的端部为U型槽,滑块9的侧边卡在定位槽28内,使滑块9与换向块25相固定连接;换向块25能够带动滑块9在导杆8上滑动。换向块25对应于与滑块9相连的另一端利用定位槽28与连接轴26相对于配合,定位槽28与连接轴26相匹配,连接轴26能够嵌置在定位槽28内,使连接轴26与换向块25固定连接,从而连接轴26相对支撑板15运动时,连接轴26能够带动换向块25运动。
永磁线圈10对应于设置安装板5的一侧设有拉杆19,所述拉杆19的端部设有锁芯18,所述锁芯18与拉杆19固定连接。锁芯18对应于与拉杆19相连的另一端设有第一台阶23,锁芯18对应于设置第一台阶23的端部伸入两支撑板15间。锁芯18对应于伸入支撑板15的端部与连接轴26相连,连接轴26的一端穿过锁芯18;连接轴26的两端与换向块25端部的定位槽28相对应配合。所述锁芯18对应于设置第一台阶23的上方设有锁扣22,所述锁扣22对应于邻近第一台阶23的端部设有第二台阶24,所述第二台阶24与第一台阶23相匹配,第二台阶24与第一台阶23能够相互卡接,使锁芯18与锁扣22相锁死。锁扣22对应于位于支撑板15外的端部设有支撑杆14,所述支撑杆14与底板4相固定;支撑杆14上设有调节弹簧17,所述调节弹簧17能够调节锁芯18与锁扣22间的作用力。
所述安装板5上还设有托板2,所述托板2利用铰接轴与安装板5相铰接。托板2上设有限位槽30,所述限位槽30与移动板3上的转动轴27相对应配合。转动轴27能嵌置在限位槽30内,通过手动转动托板2,实现对断路器11的手动操作。
如图1、图2和图5所示:使用时,底板4上两个断路器11中一个作为主电源的主开关,另一个作为备用电源的主开关;为便于表述,将左侧的断路器11作为主电源的主开关,右侧的断路器11作为备用电源的主开关。所述断路器11的开关分别卡在移动板3的连接槽12内,使移动板3与对应的开关固定连接。当两个断路器11都处于分闸状态时,移动板3都在导轨的下侧,即位于邻近永磁线圈10的一侧。开启电动机6,电动机6的输出轴通过齿轮齿条机构与连接块20相连,由于连接块20与安装轴24固定连接;当电动机6通过齿轮齿条机构带动连接块运动时,所述安装轴24及选择手柄1都会相对定向块13运动。当需要主电源供电时,电动机6的输出轴带动选择手柄1在定向槽31内向右侧滑动,直至选择手柄1滑动到定向槽31的右端。当选择手柄1位于定向槽31的右端时,左侧换向块25下端的定位槽28会与连接轴26的端部相配合,连接轴26的端部插入定位槽28内,与左侧的换向块25相固定。然后,控制器控制永磁线圈10带电,所述永磁线圈10带电后,永磁线圈10会产生吸合力,并作用于拉杆19上,并通过拉杆19作用于锁芯18上。当拉杆19拉动锁芯18向永磁线圈10的方向运动时,锁芯18的作用力会作用在连接轴26上,并使连接轴26在定位孔29内向永磁线圈10的方向滑动。连接轴26的端部与左侧换向块25相连,换向块25的另一端与滑块9相固定,当连接轴26带动换向块25的下端相永磁线圈10方向运动时,换向块25的上端会带动滑块9在导杆8上做远离永磁线圈10的方向运动。移动板3在滑块9的作用下也会做远离永磁线圈10的方向运动,移动板3带动断路器11的开关做合闸方向的运动;完成主电源开关的合闸动作,主电源开关合闸后的状态,如图3所示。
当需要备用电源供电时,控制器再次控制永磁线圈10得电,永磁线圈10得电后,产生作用力在拉杆19上。所述拉杆19带动锁芯18做远离永磁线圈10的方向运动。由于左侧的换向块25与连接轴26相连,锁芯18的运动,会带动换向块25的下端也远离永磁线圈10运动;换向块25的下端通过安装轴24作用于换向块25的上端,使换向块25对应于与滑块9相接触的端部做靠近永磁线圈10的方向运动。滑块9不断向永磁线圈10的方向运动时,滑块9通过移动板3带动左侧的断路器11进行分闸。同时,由于锁芯18做远离永磁线圈10的方向运动,锁芯18的第一台阶23与锁扣22的第二台阶24相配合,卡接在一起,使锁芯18与锁扣22相固定。锁扣22通过支撑杆14及调节弹簧17的作用,能够给锁扣22与锁芯18提供连接的预紧力;主电源开关分闸后的状态,如图4所示。左侧的断路器11处于分闸状态后,在开启电动机6,电动机6的输出轴通过齿轮齿条机构带动选择手柄1在定向槽31内向左侧移动,选择手柄1在向左侧移动过程中,左侧换向块25的下端定位槽28会与连接轴26的左端脱离,通过右侧换向块25下端的定位槽28会相连接轴26的右端靠近,直至选择手柄1滑动到定向槽31的左端,右侧换向块25下端的定位槽28会与连接轴26相连接。然后,控制器再使永磁线圈10带电,永磁线圈10能够推动拉杆19及锁芯18做靠近永磁线圈10的方向运动。永磁线圈10产生的作用力,能够冲破锁芯18及锁扣22间的作用力,锁芯18向永磁线圈10方向运动时,锁芯18能够带动连接轴26及右侧换向块25的下端均做向永磁线圈10的方向运动,右侧换向块25上端使滑块9向合闸方向运动,滑块9通过移动板3带动右侧的断路器11向合闸方向运动,直至完成断路器11的合闸,备用电源接通工作。
当需要使两个断路器11均处于分闸状态时,控制器控制永磁线圈10带电,永磁线圈10产生的作用力,作用在拉杆19及锁芯18上。通过拉杆19及锁芯18做远离永磁线圈10的方向运动,锁芯18及连接轴26会带动换向块25进行动作,换向块25使滑块9做分闸方向的动作,并使锁芯18的第一台阶23与锁扣22的第二台阶24相锁紧。
安装板5上还设有托板2,托板2通过铰接轴与安装板5相铰接。托板2上设有限位槽30,移动板3对应于邻近滑块9的端部设有转动轴27;通过转动托板2,使转动轴27位于限位槽30内。然后通过手动旋转托板2,使断路器11进行合闸或分闸;安装使用方便。
本发明断路器11的开关与移动板3相连,移动板3与滑块9相固定;通过电动机6与永磁线圈10的对应配合,能够自动调整需要操作的断路器11,安全可靠;实现在电流或电压过零点时投、切断路器;不产生或稍产生一点电弧。不用考虑如何灭弧了,操作方便。在同样容量条件下,可使开关设备的体积大幅减小,减少材料的消耗,在降低成本的同时,提高了环保性能;可以大幅缩减灭弧材料和灭弧结构,优化产品设计,提高设备的可靠性。并且,永磁线圈不受电网电压波动影响,减少了自动转换开关影响因素,提高了自动转换开关的稳定性;能够适用于CB级的自动转换开关。