CN103578802B - 一种永磁弹簧直线运动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种永磁弹簧直线运动装置，该装置包括端盖、永磁铁、导磁块、绕组动铁心和底座，在端盖和底座形成的空腔内，并且沿其中心轴线设置绕组动铁心，绕组动铁心两端分别穿过端盖和底座设置的中心通孔；在空腔内，环绕绕组动铁心设置导磁块，导磁块和端盖内壁磁轭之间设有永磁铁，其改进之处在于，绕组动铁心上间隔设有垂直其轴线的凹槽，在凹槽内设置绕组线圈。和现有技术比，本发明提供的永磁弹簧直线运动装置，解决投切电容器组开关机械分散性大的问题，进而间接解决电寿命短的技术难题，同时为后续研究高电寿命的投切电容器组开关提供借鉴作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种永磁弹簧直线运动装置，具体讲涉及一种应用于特高压三次侧126kV投切电容器组专用开关用永磁弹簧直线运动装置。
背景技术
据国网交流建设公司统计，目前特高压系统投切电容器组日频次高达3～4次，在投入电容器组时产生的高频涌流严重影响电容器组投切开关的电气寿命。
目前，输电线路126kV投切电容器组开关主要使用的是北京ABB公司生产的LTB145D1/B型和西安西电高压开关有限公司生产的LW25□-126/145型无功补偿SF6瓷柱式断路器，这两种均在常规线路断路器的基础上研制而成，未具体针对投切电容器组时开关电气特性、机械特性和运行工况的特点进行深入研究，稳定性较差。因此开关电寿命低，更换频率较高，严重影响特高压系统安全运行。
针对126kV投切电容器组开关电寿命不足的技术难题，国内尚处于探讨阶段，目前倾向于采用先进同步控制技术来解决开关电寿命低的问题，而同步控制技术要求投切电容器组开关本体的机械分散性必须小于1ms，操动机构是导致开关机械分散性大的重要因素。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种永磁弹簧直线运动装置，用于解决投切电容器组开关机械分散性大的问题，进而间接解决电寿命短的技术难题，同时为后续研究高电寿命的投切电容器组开关提供借鉴作用。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供的一种永磁弹簧直线运动装置，所述装置包括端盖、永磁铁、导磁块、绕组动铁心和底座，在所述端盖和底座形成的空腔内，并且沿其中心轴线设置所述绕组动铁心，所述绕组动铁心两端分别穿过所述端盖和底座设置的中心通孔；在所述空腔内，环绕所述绕组动铁心设置所述导磁块，所述导磁块和端盖内壁磁轭之间设有所述永磁铁，其改进之处在于：所述绕组动铁心上间隔设有垂直其轴线的凹槽，在所述凹槽内设置绕组线圈。
其中，所述绕组动铁心顶部设置绝缘拉杆，所述绝缘拉杆穿过所述端盖的通孔，并与投切电容器组专用开关的连接杆连接。
其中，所述绕组动铁心底部设置受力螺栓，所述受力螺栓穿过所述底座的中心通孔，并在所述空腔外设置调节螺母和锁紧螺母。
其中，所述调节螺母和锁紧螺母之间设有分闸弹簧。
其中，所述投切电容器组专用开关与所述绕组动线心同轴设置，包括绝缘套筒、静弧触头、静触头、动弧触头、动触头和机箱，在所述绝缘套筒内，沿其中心轴线由上而下依次设置所述静弧触头和动弧触头，围绕所述静弧触头和动弧触头分别设有所述静触头和动触头，所述绝缘套筒底部设有机箱，所述机箱设有与所述端盖相对应的通孔，所述永磁弹簧直线运动装置设置在所述机箱内。
其中，所述动弧触头和动触头之间设有所述连接杆。
其中，所述端盖和底座的中心通孔直径小于所述绕组动铁心的直径，所述底座与绕组动铁心之间设有工作气隙。
其中，所述工作气隙与投切电容器组开关分闸时静触头和动触头之间的距离相等。
其中，所述绕组线圈的数量大于1。
其中，所述导磁块为圆筒型，所述绕组动铁心外径小于所述导磁块内径。
与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
1、该装置分散性可以控制在±1ms之内。
该装置结构简单，传动部件仅有一个，且与开关本体采用直动连接，分散性较小。
2、该装置操作功较大。
由于采用绕组线圈缠绕在动铁心上的新型结构形式，满足高电压等级开关大开距、长行程条件下电磁操作功不足的问题。
3、该装置结构简单，机械寿命较长。
该装置零部件少，运动部件仅有一个，稳定性强。
附图说明
图1是：本发明提供的永磁弹簧直线运动装置的结构示意图；
图2是：具有图1中永磁弹簧直线运动装置的126kV投切电容器组专用开关分闸时的结构示意图；
图3是：具有图1中永磁弹簧直线运动装置的126kV投切电容器组专用开关合闸时的结构示意图；
其中：1、端盖；2、永磁体；3、导磁块；4、底座；5、分闸弹簧；6、锁紧螺母；7、受力螺栓；8、调节螺母；9、工作气隙；10、绕组线圈；11、绕组动铁心；12、绝缘拉杆；13、静弧触头；14、静触头；15、机箱；16、连接杆；17、动弧触头；18、动触头；19、绝缘套筒；G、永磁弹簧直线运动装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本实施例以永磁弹簧直线运动装置为例，如图1至图2所示，本发明实施例提供的永磁弹簧直线运动装置包括：端盖1、永磁体2、导磁块3、底座4、分闸弹簧5、锁紧螺母6、受力螺栓7、调节螺母8、工作气隙9、绕组线圈10、绕组动铁心11、绝缘拉杆12。
绕组动铁心11设置在端盖1与底座4的空腔内，且在导磁块3围绕形成的内腔中，绕组线圈10镶嵌在绕组动铁心11的凹槽内，永磁体2位于端盖1内壁磁轭与导磁块3之间；绕组动铁心11顶部设置的绝缘拉杆12与投切电容器组专用开关的连接杆16连接；绕组动铁心11底部与底座4内壁之间设有工作气隙9，绕组动铁心11沿绝缘拉杆12的方向在空腔内的工作气隙9内移动，且移动距离等于投切电容器组专用开关分闸时静触头14和动触头18之间的距离；绕组动铁心11底部螺纹连接受力螺栓7，分闸弹簧5设置在受力螺栓7上，一端通过锁紧螺母6固定，另一端通过调节螺母8固定。
投切电容器组专用开关，如图2至图3所示，包括：静弧触头13、静触头14、机箱15、连接杆16、动弧触头17、动触头18、绝缘套筒19。在绝缘套筒19内，沿其中心轴线由上而下依次设有静弧触头13和动弧触头17，围绕静弧触头13和动弧触头17分别设有静触头14和动触头18，动弧触头17和动触头18之间设有连接杆16；绝缘套筒19底部设有机箱15，永磁弹簧直线运动装置设置在机箱15内。
其中，在初始状态下，如图2所示，当绕组线圈10中未有脉冲电流通过时，永磁弹簧直线运动装置中的绕组动铁心11保持在底端，受力螺栓7和分闸弹簧5的合力将绕组动铁心11保持在空腔的底部，绝缘拉杆12在绕组动铁心11的作用下也保持在空腔的底部，此时投切电容器组专用开关的动触头18及动弧触头17保持在分闸位置。
当给永磁弹簧直线运动装置合闸动作信号时，绕组线圈10中通入正向脉冲电流，此时在永磁体2产生的径向磁场中，载流绕组线圈10产生向上的洛伦兹力,同时分闸弹簧5处于压缩状态产生向下弹力。随着正向脉冲电流值的增加，绕组线圈10产生向上洛仑兹力和分闸弹簧5产生向下弹力相互抵消，当绕组动铁心11中产生向上洛伦兹力大于分闸弹簧5产生向下弹力及绕组动铁心11和绝缘拉杆12向下的重力和摩擦力时，其合力驱动绕组动铁心11连同绝缘拉杆12、受力螺栓7向上做直线运动，进而带动连接杆16、动弧触头17及动触头18由分闸位置向合闸位置运动。
当绕组动铁心11运动到上端部时，126kV投切电容器组专用开关处在合闸位置。绕组线圈10的脉冲电流截止，此时永磁体2通过绕组动铁心11、端盖1及磁轭行成磁通路，进而绕组动铁心11产生向上的静态保持力。该静态保持力大于绕组动铁心11和绝缘拉杆12向下的重力及开关触头间的电动斥力，最终使投切电容器组专用开关保持在合闸位置，如图3所示。
当给永磁弹簧直线运动装置分闸动作信号时，绕组线圈10通入反向脉冲电流，此时在永磁体2产生的径向磁场中，载流绕组线圈10产生向下的洛伦兹力，同时与绕组动铁心11产生向上静态保持力及分闸弹簧5产生向下弹力相互抵消；当反向脉冲电流达到一定值时，绕组线圈10产生向下洛伦兹力和分闸弹簧5产生向下弹力的合力大于绕组动铁心11产生向上静态保持力，此时绕组动铁心11和绝缘拉杆12以一定的速度带动投切电容器组专用开关的连接杆16、动弧触头17、动触头18向下运动，此时投切电容器组专用开关由合闸位置向分闸位置运动。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种永磁弹簧直线运动装置，所述装置包括端盖、永磁铁、导磁块、绕组动铁心和底座，在所述端盖和底座形成的空腔内，并且沿其中心轴线设置所述绕组动铁心，所述绕组动铁心两端分别穿过所述端盖和底座设置的中心通孔；在所述空腔内，环绕所述绕组动铁心设置所述导磁块，所述导磁块和端盖内壁磁轭之间设有所述永磁铁，其特征在于：所述绕组动铁心上间隔设有垂直其轴线的凹槽，在所述凹槽内设置绕组线圈；
所述绕组动铁心顶部设置绝缘拉杆，所述绝缘拉杆穿过所述端盖的通孔，并与投切电容器组专用开关的连接杆连接；
所述绕组动铁心底部设置受力螺栓，所述受力螺栓穿过所述底座的中心通孔，并在所述空腔外设置调节螺母和锁紧螺母；
所述调节螺母和锁紧螺母之间设有分闸弹簧；
所述端盖和底座的中心通孔直径小于所述绕组动铁心的直径，所述底座与绕组动铁心之间设有工作气隙；
所述工作气隙与投切电容器组开关分闸时静触头和动触头之间的距离相等；
所述投切电容器组专用开关与所述绕组动铁心同轴设置，包括绝缘套筒、静弧触头、静触头、动弧触头、动触头和机箱，在所述绝缘套筒内，沿其中心轴线由上而下依次设置所述静弧触头和动弧触头，围绕所述静弧触头和动弧触头分别设有所述静触头和动触头，所述绝缘套筒底部设有机箱，所述机箱设有与所述端盖相对应的通孔，所述永磁弹簧直线运动装置设置在所述机箱内。
2.如权利要求1所述的永磁弹簧直线运动装置，其特征在于：所述动弧触头和动触头之间设有所述连接杆。
3.如权利要求1所述的永磁弹簧直线运动装置，其特征在于：所述绕组线圈的数量大于1。
4.如权利要求1所述的永磁弹簧直线运动装置，其特征在于：所述导磁块为圆筒型，所述绕组动铁心外径小于所述导磁块内径。
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