CN103500672B - 断路器用永磁操动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器用永磁操动机构，包括定子磁轭、动铁芯、驱动杆、合闸缓冲线圈、辅助分闸线圈、主合闸线圈、永磁体、分闸缓冲线圈、辅助合闸线圈和主分闸线圈；动铁芯置于定子磁轭内；所述合闸缓冲线圈、辅助分闸线圈和主合闸线圈设置在定子磁轭上部内侧部位；永磁体设置在定子磁轭中部内侧部位；分闸缓冲线圈、辅助合闸线圈和主分闸线圈设置在定子磁轭下部内侧部位。本发明提供的断路器用永磁操动机构，可使分合闸时启动电流减小，启动时间减小；可解决分合闸时启动电流相差较大，造成能量损失的问题；减小永磁操动机构分合闸操作的末速度，提高永磁操动机构的机械寿命；可以减小动铁芯涡流，降低发热损耗，提高永磁机构效率。

Description

断路器用永磁操动机构

技术领域

本发明涉及一种断路器永磁操动机构。

背景技术

目前，大部分断路器永磁操动机构是由定子、动铁芯、驱动杆、一个分闸线圈、一个合闸线圈、永磁体构成，为对称结构。分闸、合闸操作时分别给分闸线圈、合闸线圈通电。只有一个分合闸线圈在分合闸时启动电流比较大，启动时间长，分合闸过程中电流也较大，较大的电流会给线圈绝缘和温升带来一些问题。在分合闸位置时所需电磁保持力不同，合闸位置所需电磁力较大。传统的对称结构分合闸位置时电磁保持力相等，而断路器施加给永磁机构的力却不相同，会导致分合闸时线圈的启动电流相差较大，合闸时启动电流较大，通过合闸线圈的峰值电流也较大，造成能量的损失。且永磁操动机构分合闸操作的末速度很大，机械冲击力也很大，对永磁操动机构的机械寿命极为不利。永磁操动机构在动作过程中会产生涡流，这个涡流会对抗磁通的增长，减缓电流上升的速度，加长了动铁芯的运动时间，同时涡流又以电阻发热的形式消耗在导磁体中，降低了永磁机构的效率。由于永磁操动机构是一个相对密封体，当动铁芯快速动作时气隙中的空气来不及排出，因此空气受到一定程度的压缩，形成反抗铁芯运动的阻力，从而降低合闸速度。中国专利200820214506.2公开了一种双稳态永磁操动机构，增加了分合闸辅助线圈，但合闸末速度过大，对机械结构影响较大，且分闸保持力过大，启动电流大，响应速度慢，动铁芯中涡流大，效率低。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种断路器用永磁操动机构，解决分合闸时启动电流较大、启动时间长、分合闸时启动电流相差较大、分合闸操作的末速度很大、动铁芯中涡流较大、空气阻力大、出力特性与断路器触头动特性匹配不好等问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

断路器用永磁操动机构，包括定子磁轭、动铁芯、驱动杆、合闸缓冲线圈、辅助分闸线圈、主合闸线圈、永磁体、分闸缓冲线圈、辅助合闸线圈和主分闸线圈；所述动铁芯置于定子磁轭内；

所述合闸缓冲线圈、辅助分闸线圈和主合闸线圈设置在定子磁轭上部内侧部位；所述合闸缓冲线圈围绕在动铁芯的周侧，所述辅助分闸线圈套设在合闸缓冲线圈外侧，所述主合闸线圈套设在辅助分闸线圈外侧；

所述永磁体设置在定子磁轭中部内侧部位，所述永磁体围绕在动铁芯的周侧；

所述分闸缓冲线圈、辅助合闸线圈和主分闸线圈设置在定子磁轭下部内侧部位；所述分闸缓冲线圈围绕在动铁芯的周侧，所述辅助合闸线圈套设在分闸缓冲线圈外侧，所述主分闸线圈套设在分闸缓冲线圈外侧。

本案相对于现有技术：增加的辅助分闸线圈和辅助合闸线圈，可以使分合闸时的启动电流减小，启动时间减小；增加的合闸缓冲线圈和分闸缓冲线圈，可以减小永磁操动机构分合闸操作的末速度，提高永磁操动机构的机械寿命。

优选的，所述动铁芯的轴向上固定有驱动杆；在驱动杆的带动下，动铁芯能够上下运动，带动断路器分合闸操作。

优选的，所述动铁芯下端面设置有轴向深度的缺口，形成动铁芯上部和下部不对称式结构；非对称结构的设计，可以解决分合闸时启动电流相差较大，造成的能量损失的问题。

优选的，所述动铁芯的侧面上均匀设置有一组径向深度的开槽，所述开槽的长度方向平行于动铁芯的轴线；开槽的设计，可以减小涡流，降低发热损耗，减小空气阻力，提高永磁机构的效率，使得永磁机构的出力特性与断路器的触头动特性匹配得更好。

有益效果：本发明提供的断路器用永磁操动机构，可使分合闸时启动电流减小，启动时间减小；可解决分合闸时启动电流相差较大，造成能量损失的问题；减小永磁操动机构分合闸操作的末速度，提高永磁操动机构的机械寿命；可以减小动铁芯涡流，降低发热损耗，提高永磁机构效率，使其出力特性与断路器的触头动特性匹配的更好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为动铁芯上部的横截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1、图2所示为一种断路器用永磁操动机构，包括定子磁轭1、动铁芯2、驱动杆3、合闸缓冲线圈9、辅助分闸线圈8、主合闸线圈7、永磁体10、分闸缓冲线圈6、辅助合闸线圈4和主分闸线圈5；所述动铁芯2置于定子磁轭1内，动铁芯2的轴向上固定有驱动杆3。在驱动杆3的带动下，动铁芯2能够围绕轴线进行旋转，使断路器在分闸与合闸之间转换。

所述动铁芯2一般为低碳钢材质；动铁芯2的下端面设置有轴向深度的缺口，形成动铁芯2上部和下部不对称式结构，减小分闸位置上动、静铁芯的接触面积来增加气隙磁阻，以减小分闸位置上永磁铁的永磁保持力；动铁芯2的侧面上均匀设置有一组径向深度的开槽，所述开槽的长度方向平行于动铁芯2的轴线，通过开槽减小涡流，降低发热损耗，减小空气阻力，提高永磁机构的效率。

所述合闸缓冲线圈9、辅助分闸线圈8和主合闸线圈7设置在定子磁轭1上部内侧部位；所述合闸缓冲线圈9围绕在动铁芯2的周侧，所述辅助分闸线圈8套设在合闸缓冲线圈9外侧，所述主合闸线圈7套设在辅助分闸线圈8外侧。

所述永磁体10设置在定子磁轭1中部内侧部位，所述永磁体10围绕在动铁芯2的周侧。所述永磁体10为整个机构提供保持时所需要的动力。

所述分闸缓冲线圈6、辅助合闸线圈4和主分闸线圈5设置在定子磁轭1下部内侧部位；所述分闸缓冲线圈6围绕在动铁芯2的周侧，所述辅助合闸线圈4套设在分闸缓冲线圈6外侧，所述主分闸线圈5套设在分闸缓冲线圈6外侧。

下面以本操动机构的合闸过程为例，说明本案的工作原理。如图1所示，操动机构处于分闸位置，当给操动机构合闸动作信号时，主合闸线圈7和辅助合闸线圈4通入电流，产生磁动势。主合闸线圈7和辅助合闸线圈4产生的磁场和永磁体10产生的磁场在动铁芯2上叠加，它们相互作用产生电磁合力。当电流达到一定值时，主合闸线圈7和辅助合闸线圈4产生的向上的电磁力大于永磁体10产生的向下的电磁力，此时动铁芯2和驱动杆3，在磁场合力的作用下向上运动，当动铁芯2运动接至末端时对合闸缓冲线圈9进行激磁，使其形成合闸反力相对减小合闸力，从而降低机械冲击，但仍具有较小的机械冲击。在合闸过程中，由于动铁芯2沿径向开槽，可减小合闸过程中的涡流，降低发热损耗，减小空气阻力，提高永磁机构效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.断路器用永磁操动机构，其特征在于：包括定子磁轭(1)、动铁芯(2)、驱动杆(3)、合闸缓冲线圈(9)、辅助分闸线圈(8)、主合闸线圈(7)、永磁体(10)、分闸缓冲线圈(6)、辅助合闸线圈(4)和主分闸线圈(5)；所述动铁芯(2)置于定子磁轭(1)内；

所述合闸缓冲线圈(9)、辅助分闸线圈(8)和主合闸线圈(7)设置在定子磁轭(1)上部内侧部位；所述合闸缓冲线圈(9)围绕在动铁芯(2)的周侧，所述辅助分闸线圈(8)套设在合闸缓冲线圈(9)外侧，所述主合闸线圈(7)套设在辅助分闸线圈(8)外侧；

所述永磁体(10)设置在定子磁轭(1)中部内侧部位，所述永磁体(10)围绕在动铁芯(2)的周侧；

所述分闸缓冲线圈(6)、辅助合闸线圈(4)和主分闸线圈(5)设置在定子磁轭(1)下部内侧部位；所述分闸缓冲线圈(6)围绕在动铁芯(2)的周侧，所述辅助合闸线圈(4)套设在分闸缓冲线圈(6)外侧，所述主分闸线圈(5)套设在分闸缓冲线圈(6)外侧；

所述动铁芯(2)下端面设置有轴向深度的缺口，形成动铁芯(2)上部和下部不对称式结构；

所述动铁芯(2)的轴向上固定有驱动杆(3)；所述动铁芯(2)的侧面上均匀设置有一组径向深度的开槽，所述开槽的长度方向平行于动铁芯(2)的轴线。