CN104051201A - 用于电力电路的开关的跳闸致动器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种小型的用于电力电路的开关的跳闸致动器，其能够通过使得延迟时间最小化而以高速将切换机构触发至电路打开位置，所述跳闸致动器包括：主驱动单元，其构造为包括能够线性移动的输出销的螺线管致动器；以及从驱动单元，其构造为汤姆森驱动单元，所述汤姆森驱动单元包括：斥力板件，其连接到所述输出销；以及汤姆森线圈，当电流流经其中时，该汤姆森线圈致使所述斥力板件在斥力下移动，使得所述输出销被线性地移动，在打开所述电力电路时，在所述主驱动单元运行之前，所述从驱动单元运行以线性移动所述输出销。

Description

用于电力电路的开关的跳闸致动器

技术领域

本说明书涉及一种用于诸如断路器的电力电路的开关的跳闸致动器，开关和开关装置，其在电力传输和分配系统中断开或闭合电力电路，并且更特别地涉及一种能够将切换机构触发到电路断开位置（或跳闸位置）的小的、高速的跳闸致动器，所述切换机构提供用于切换触头的驱动力。

背景技术

当在电力电路中发生诸如电力不足或电力泄露的故障电流时，为了使电力电路断路，电力电路的开关装置需要切换机构，该切换机构是用于将活动触头驱动到断开位置（例如，电路断路位置或跳闸位置）的机构，在断开位置中活动触头与固定触头分隔。此种切换机构使用弹簧的弹力、水压、气动力、电子引力等。尤其地，由于诸如高运行可靠性，制造简易性等良好的性能，使用弹簧弹力的弹簧型切换机构被广泛地使用。

为了确保用于断开电路的弹性能，弹簧型切换机构使用诸如闩锁的状态限制机构用于将跳闸弹簧保持在储能状态下。弹簧型切换机构还使用小型致动器以将闩锁操纵到释放位置，从而释放被限制的跳闸弹簧以及释放充入的弹性能。弹簧型切换机构额外地使用诸如多个连杆的驱动力传送机构，从而将释放的弹性能传送到活动触头，因此断开电力电路。

本公开涉及一种用于电力电路的开关的小型致动器，其能够将闩锁操纵（触发）至释放位置，使得切换机构能够被驱动到断开位置。

用于电力电路的开关的小型致动器（其将闩锁操纵到释放位置使得切换机构被移动到打开位置）的代表可以包括螺线管致动器或永磁致动器。

可以通过参照下述现有技术的文件，即注册号为20-0386948（发明名称：螺线管致动器的防止引入外界物质的结构）的韩国实用新型，以及注册号为10-1045167（发明名称：圆柱形双稳态永磁致动器）的韩国专利，来理解螺线管致动器或永磁致动器的例子。

然而，螺线管致动器和永磁致动器响应于线圈的磁性而使用铁磁质的磁性引力。因此，在驱动力被施加之前，可能导致例如大约5msec（毫秒）至6msec（毫秒）的延迟。当利用保护电路防止线圈的损坏时，其可以将时间延迟大约10msec（毫秒）至13msec（毫秒）。

发明内容

因此，为了避免这些现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种小型的用于电力电路的开关的跳闸致动器，其能够通过使得延迟时间最小化而以高速将切换机构触发至电路打开位置。

为了实现这些以及其他优点并且依照本发明的目的，如在此宽泛地描述的实施例，提供了一种小型的用于电力电路的开关的跳闸致动器，其特征在于所述跳闸致动器包括：

主驱动单元，其构造为包括能够线性移动的输出销的螺线管致动器；以及

从驱动单元，其构造为汤姆森驱动单元，所述汤姆森驱动单元包括：斥力板件，其连接到所述输出销；以及汤姆森线圈，当电流流经其中时，所述汤姆森线圈致使所述斥力板件在斥力下移动，使得所述输出销被线性地移动，在打开所述电力电路时，在所述主驱动单元运行之前，所述从驱动单元运行以线性移动所述输出销。

为了实现这些以及其他优点并且依照本发明的目的，如在此宽泛地描述的实施例，提供了一种用于电力电路的开关的跳闸致动器，其特征在于所述跳闸致动器包括：

主驱动单元，其构造为螺线管致动器，该螺线管致动器包括：固定心；活动心，其能移动以接近所述固定心以及远离所述固定心；驱动线圈，其构造为当被磁化时将磁性引力施加到所述活动心以使其朝向固定心移动；以及触发销，其连接到所述活动心以能够与所述活动心一起线性地移动；以及

从驱动单元，其包括：斥力板件，其连接到所述触发销以能够与所述触发销一起移动并且所述斥力板件由电导体制成；以及汤姆森线圈，其安装为面向斥力板件并且构造为当被电子控制信号磁化时，产生斥力以使得所述斥力板件远离所述汤姆森线圈而移动。

依照本公开的一个方案，所述跳闸致动器还可以包括弹簧，其安装在所述活动心和所述固定心之间并且构造为将弹力施加至所述活动心，以使得当所述驱动线圈被消磁时，所述活动心远离所述固定心而移动。

依照本公开的另一个方案，所述固定心和所述活动心可以由铁磁质制成。

通过下文给出的详细描述，本申请进一步的应用范围将变得更加明显。然而，应当理解的是，由于对于本领域技术人员而言，通过详细的描述，本发明的精神和范围内的各种变化和改进将变得显而易见，因此虽然示出了本发明的优选实施例，但是只是通过阐释性的方式给出了详细描述和特定的示例。

附图说明

被包括以提供对本发明的进一步理解的附图示出了示例性实施例，附图被并入并构成本说明书的一部分，其与说明书一起用于解释本发明的原理。

在附图中：

图1是示出了依照本发明优选的实施例的用于电力电路的开关的跳闸致动器的构造的纵向剖面图，其示出了从驱动单元和主驱动单元处于非运行状态的状态；以及

图2是示出了依照本发明优选的实施例的用于电力电路的开关的跳闸致动器的构造的纵向剖面图，其示出了触发销响应于从驱动单元的运行而已经被移动的状态。

具体实施方式

在下文中，将会参照附图详细给出本公开的一个优选示例性实施例的构造和运行效果。

在下文中，将会参照图1和图2，给出依照本发明优选的示例性实施例的用于电力电路的开关的跳闸致动器的构造的描述。

如图1示出的，根据优选的示例性实施例的用于电力电路的开关的跳闸致动器100可以粗略地包括主驱动单元1和从驱动单元2。

主驱动单元1可以构造为螺线管致动器，并且其包括触发销16，其为线性活动输出销。

更详细的，参照图1，主驱动单元1可以包括固定心15、活动心14、驱动线圈13和作为输出销的触发销16。

主驱动单元1可以进一步包括线轴10，第一罩11，第二罩12,以及弹簧17。

线轴10可以被设置为用于缠绕驱动线圈13的支撑构件。

第一罩11可以设置为覆盖线轴10的一端部（例如，图1中的上端部）的罩部。

第二罩12可以设置为覆盖线轴10的另一端部（例如，图1中的下端部）的罩部。

弹簧17可以被安装在活动心14和固定心15之间以将弹力施加到活动心14，使得当所述驱动线圈13被消磁时，活动心14能够远离固定心15移动。

图1中的附图标记18表示将跳闸致动器100的全部构件容纳在其中的外壳。

固定心15（心的位置固定）可以由铁磁质构成。根据位于固定心15的外侧上的围绕固定心15的驱动线圈13的磁场是否被施加到固定心15，固定心15可被磁化或消磁。

活动心14可以是由铁磁质构成的心并且其可以被安装在面向固定心15的位置，从而可活动地接近以及远离固定心15。当施加了驱动线圈13的磁场时，活动心14可以移动接近固定心15。当未施加驱动线圈13的磁场时，活动心14可以通过弹簧17的弹力而移动远离固定心15

驱动线圈13可以被安装在固定心15以及活动心14的外侧从而围绕固定心15和活动心14。因此，当驱动线圈13响应于通过连接到驱动线圈13的控制信号线（未显示）供应的磁化控制电流而被磁化时，驱动线圈13可以对活动心14施加磁性引力以使其朝向固定心15移动。

触发销16可以是输出轴，即，跳闸致动器100的输出销。触发销16可以与活动心14连接，从而能够与活动心14一起线性移动。参照图1或图2，触发器16可以线性地上下移动。

当被线性移动时，触发销16可以位于可与闩锁接触的位置，使得诸如断路器的作为开关的切换驱动单元的切换机构的闩锁被驱动到释放位置。

从驱动单元2可以构造为包括斥力板件20以及汤姆森线圈19的汤姆森驱动单元。在断开电力电路时，从驱动单元2可以比主驱动单元1更早地（即在主驱动单元1运行之前）运行以作为输出销来线性移动触发销16。

斥力板件20可以是由电导体制成的板状构件。斥力板件20可以与触发销16连接以能够与触发销16一起移动并且可以安装为面向汤姆森线圈19。

当汤姆森线圈19响应于通过控制信号线（未显示）供应给汤姆森线圈19的S磁化控制电流而被磁化时，可以在面向汤姆森线圈19的斥力板件20上感应出涡电流。然后由于通过涡电流产生的磁力和汤姆森线圈19的磁力彼此相互排斥，所以可以产生斥力。因此，没有大量时间延迟，斥力板件20就可以线性移动远离汤姆森线圈19（即图1中向下），从而被转换为图2中示出的状态。

当电流在汤姆森线圈19上流动时，即，作为控制信号的磁化控制电流通过控制信号线被施加到汤姆森线圈19，在汤姆森线圈19和斥力板件20之间可以产生斥力，使得斥力板件20能够远离汤姆森线圈19移动。这可以允许触发销16在向下方向上被线性地移动到在图2的示出的位置。

下文中，将会参照图1和图2给出根据优选的实施例的用于电力电路的开关的跳闸致动器100的运行的描述。

首先，开关的控制器可以检测到在电力电路中的诸如短路电流或接地故障电流的故障电流的发生，并且然后，通过控制信号线（未显示）而同时对汤姆森线圈19和驱动线圈13施加作为控制信号的磁化控制电流。响应于磁化控制电流，从驱动单元2可以在主驱动单元1运行之前先运行。

就是说，当汤姆森线圈19被磁化控制电流磁化时，可以在安装成面向汤姆森线圈19的斥力板件20上感应出涡电流。然后由于通过涡电流产生的磁力和汤姆森线圈19的磁力彼此相互排斥，所以可以产生斥力。因此，没有大量时间延迟，斥力板件20就可以线性移动远离汤姆森线圈19（即图1中向下），从而被转换为图2中示出的状态。

与斥力板件20连接的触发销16可以因此以接触的方式按压闩锁（未显示），使得闩锁被移动到释放位置。

在此，主驱动单元1可以在时间延迟之后保持闩锁的释放状态。

就是说，当驱动线圈13通过与其连接的控制信号线供应的磁化控制电流被磁化时，驱动线圈13可以施加磁性引力以朝向固定心15拉动活动心14。因此，依靠比从驱动单元2的驱动力更强的驱动力，与活动心14连接的触发销16可以从图1的位置线性地移动到图2的位置。

线性地向下移动的触发销16可以允许闩锁保持释放。

因此，开关的切换机构的跳闸弹簧可以被释放以释放储存的弹性能。从跳闸弹簧释放的弹性能可以通过诸如多个连杆的驱动力传送机构（未显示）被传送到活动触头，使得活动触头能够与相应的固定触头分离。电力电路因此可以被打开（断开），并且然后可以快速保护电力电路和与电力电路连接的电负载设备免于故障电流。

在此，根据本公开，尽管是短延迟时间的螺线管致动器，由螺线管致动器构造的主驱动单元1会有长达例如5msec（毫秒）的运行延迟时间，但是即使从驱动单元2具有电响应延迟时间，但是由汤姆森驱动单元构造的从驱动单元2可以仅消耗比1msec还短的运行时间。因此，从驱动单元2可以高速运行以使得时间延迟最小化并且因此释放锁定的闩锁。其可以提供高速执行电力电路的开关的电路断开（跳闸）的效果。

另一方面，在图2的位置，由于控制信号不再由开关的控制器通过控制信号线向汤姆森线圈19和驱动线圈13施加，可以执行以下运行。

就是说，没有磁化控制电流，汤姆森线圈19可以被消磁，并且不再在面向汤姆森线圈19的斥力板件20上感应涡电流。因此，在由涡电流产生的磁力和汤姆森线圈19的磁力之间产生的斥力可以被消除。

而且，因为也没有通过连接到驱动线圈13上的控制信号线而施加供应给主驱动单元1的驱动线圈13的激励电流，驱动线圈13也可以被消磁并且可以消除施加到活动心14以使其朝向固定心15移动的的磁性引力。

当驱动线圈13被消磁时，安装在活动心14和固定心15之间的弹簧17可以对活动心14施加弹力以使其远离固定心15移动。因此，活动心14，触发销16和斥力板件20可以从图2的位置向图1的位置线性地移动。

于是触发销16可以被定位为远离以接触的方式按压闩锁的位置。

如上文所述，在用于电力电路的开关的跳闸致动器100中，构造为汤姆森驱动单元的从驱动单元2可以构造为具有比主驱动单元1更小的电容，其可以导致实现小型、高速的用于电力电路的开关的跳闸致动器。

跳闸致动器100可以进一步包括弹簧17，其安装在活动心14和固定心15之间以当驱动线圈13被消磁时，将弹力施加到活动心14以使其远离固定心15移动。因此，当驱动线圈13被消磁而没有控制信号施加到螺线管致动器的驱动线圈13时，活动心14可以被自动地回复到与固定心15隔开的位置。

在用于电力电路的开关的跳闸致动器100中，由于固定心15和活动心14由铁磁质构成，所以当驱动线圈13被磁化时，它们可以强烈地相互吸引，这允许与活动心14连接的触发销16与活动心14一起移动，从而将闩锁驱动到释放位置。

上述实施例和优势仅仅是示例性的，而不应被解释为是对本公开的限制。本教导可以容易地应用到其他类型的设备上。本说明书旨在是阐释性的，而不是限制权利要求的范围。对于本领域的技术人员而言，多种替换、改进和变化将是显而易见的。这里所描述的示例性实施例的特征、构造、方法和其他特性可以以各种方式结合，以获得额外的和/或可选的示例性实施例。

由于本特征在不脱离其特性的情况下可具体化为多种形式，所以同样应当理解的是，除非另有说明，上述实施例不受前述说明书的任何细节所限制，而是应当在所附权利要求所限定的范围内进行广义的解释，因此，落在权利要求的范围或者这种范围的等同范围内的所有修改和改进意图由所附的权利要求所包含。

Claims (4)

1.一种用于电力电路的开关的跳闸致动器，其特征在于所述跳闸致动器包括：

主驱动单元，其构造为包括能够线性移动的输出销的螺线管致动器；以及

从驱动单元，其构造为汤姆森驱动单元，所述汤姆森驱动单元包括：斥力板件，其连接到所述输出销；以及汤姆森线圈，当电流流经其中时，所述汤姆森线圈致使所述斥力板件在斥力下移动，使得所述输出销被线性地移动，在打开所述电力电路时，在所述主驱动单元运行之前，所述从驱动单元运行以线性移动所述输出销。

2.一种用于电力电路的开关的跳闸致动器，其特征在于所述跳闸致动器包括：

主驱动单元，其构造为螺线管致动器，该螺线管致动器包括：固定心；活动心，其能移动以接近所述固定心以及远离所述固定心；驱动线圈，其构造为当被磁化时将磁性引力施加到所述活动心以使其朝向固定心移动；以及触发销，其连接到所述活动心以能够与所述活动心一起线性地移动；以及

从驱动单元，其包括：斥力板件，其连接到所述触发销以能够与所述触发销一起移动并且所述斥力板件由电导体制成；以及汤姆森线圈，其安装为面向斥力板件并且构造为当被电子控制信号磁化时，产生斥力以使得所述斥力板件远离所述汤姆森线圈而移动。

3.权利要求2的所述跳闸致动器，进一步包括：

弹簧，其安装在所述活动心和所述固定心之间并且构造为将弹力施加至所述活动心，以使得当所述驱动线圈被消磁时，所述活动心远离所述固定心而移动。

4.权利要求2的所述跳闸致动器，其中所述固定心和所述活动心由铁磁质制成。