CN104064399B - 一种用于高压大开距真空断路器的两级加速永磁机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高压大开距真空断路器的两级加速永磁机构，属于高压真空断路器领域。包括辅助起动机构、主体操动机构以及与断路器动触头相连的导杆。辅助起动机构包括：第一静铁心、起动分合闸线圈、辅助动铁心和推盘；主体操动机构包括：第二静铁心、辅助分闸线圈、主合闸线圈、主分闸线圈、内导磁环、永磁体以及主动铁心；辅助起动机构与主体操动机构之间设有非磁性材料垫片。主动铁心与辅助动铁心外侧壁设有轴向的凹槽。本发明通过辅助起动机构对长行程距离的永磁机构进行两级加速，使线圈磁场的工作气隙减小，大大降低了工作分合闸电流，提高了动铁心的启动速度。本发明可以依据具体运行需要设计为圆形和方形两种结构。
Description
技术领域
本发明涉及高压真空断路器领域，尤其是一种用于高压大开距真空断路器的两级加速永磁机构。
背景技术
真空断路器以其体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，迅速占领了中压断路器市场，并进一步向高压领域发展。真空断路器所配操动机构通常有电磁式、弹簧式和永磁式三种。其中永磁式操动机构凭借其高可靠、低能耗、免维护，以及可实现同步操作等诸多优点，日益引起人们的关注。高压真空断路器对开距的要求较大，以126kV高压真空断路器为例，其开距通常在60mm左右，加上超程距离，动铁心的行程通常达到80mm。这就要求操动机构有更高的分合闸速度。而且，由于动铁心行程较大，造成动铁心起动时气隙磁阻很大，这就需要激磁线圈通入较大的激磁电流，从而引起温升、控制等一系列问题。这些问题限制了永磁机构在高压真空断路器领域的应用。
发明内容
技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提出一种用于高压大开距真空断路器的永磁机构，在提高机构分合闸速度的同时，减小工作线圈激磁电流，提高运行效率。
发明内容：为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于高压大开距真空断路器的两级加速永磁机构，其包括辅助起动机构、主体操动机构以及与断路器动触头相连且将主动操作机构和辅助起动机构贯穿连接的导杆，
所述辅助起动机构包括：第一静铁心、位于第一静铁心内部的辅助动铁心、位于第一静铁心内部上方且围绕在辅助动铁心上部外表面的起动合闸线圈、位于第一静铁心内部上方且围绕在辅助动铁心下部外表面的起动分闸线圈、位于辅助动铁心内部的推盘；
主体操动机构包括：第二静铁心、辅助分闸线圈、主合闸线圈、主分闸线圈、内导磁环、永磁体以及主动铁心；辅助分闸线圈、主合闸线圈分别设置在第二静铁心上部，辅助分闸线圈围绕在主动铁心外周侧，主合闸线圈套设在辅助分闸线圈外侧；主分闸线圈设置在第二静铁心下部，围绕在主动铁心外周侧；内导磁环位于第二静铁心中部，环绕在主动铁心外周侧；在内导磁环与第二静铁心之间安装有永磁体；
导杆贯穿于辅助起动机构与主体操动机构的中心孔，并分别与辅助起动机构内的推盘以及主体操动机构内的主动铁心固定连接；
所述辅助起动机构与主体操动机构之间设有非磁性材料垫片。
优选的，所述的永磁机构是圆形永磁机构或者是方形永磁机构。
优选的，所述辅助动铁心内部有用于推盘运动的空腔。
优选的，所述推盘嵌入辅助动铁心内的空腔中，且推盘的横截面与所述辅助动铁心内空腔的横截面尺寸相同。
优选的，所述主动铁心在第二静铁心内的行程等于辅助动铁心在第一静铁心内的行程与推盘在辅助动铁心内的行程的加和。
优选的，所述辅助动铁心在第一静铁心内的行程与推盘在辅助动铁心内的行程相等。
优选的，所述主动铁心下端面设有与辅助动铁心同轴的轴向纵深凹口，形成主动铁心上下不对称式结构。
优选的，所述主动铁心与辅助动铁心外侧壁分别设有轴向的凹槽。
有益效果：
1、本发明针对高压真空断路器开距大，动铁心行程气隙大的特点，在原有永磁操动机构的基础上增设辅助起动机构，缩小了机构启动时线圈产生磁场的工作气隙，大大减小了所需分合闸电流，提高了动铁心的启动速度。
2、本发明主动铁心采用上下不对称式结构，在其下端面设有与动铁心同轴的轴向纵深凹口，减小分闸位置永磁保持力，减小合闸电流，提高合闸效率；同时减小运动系统质量，有利于提高机构的运动速度。
3、本发明主动铁心与辅助动铁心外侧壁设有轴向的凹槽，能有效的减小涡流损耗。
附图说明
图1为本发明在合闸位置的结构示意图；
图2a为本发明在合闸位置的磁通路径图；
图2b为本发明分闸过程起动时的磁通路径图；
图2c为本发明分闸过程二次加速时的磁通路径图；
图2d为本发明分闸位置的磁通路径图；
图中：1导杆、2辅助起动机构、3主体操动机构、4第一静铁心、5起动合闸线圈、6起动分闸线圈、7辅助动铁心、8推盘、9第二静铁心、10辅助分闸线圈、11主合闸线圈、12主分闸线圈、13内导磁环、14永磁体、15主动铁心、16非磁性材料垫片；虚线为线圈产生的磁力线，点划线为永磁体产生的磁力线。
具体实施方式
下面结合附图及实施方式对本发明专利作进一步详细的说明：
本发明公开了一种设有辅助起动机构的高压大开距断路器用永磁机构，包括辅助起动机构2、主体操动机构3以及与断路器动触头相连的导杆1。
辅助起动机构2包括：第一静铁心4、位于第一静铁心4内部的辅助动铁心7、位于第一静铁心4内部上方且围绕在辅助动铁心7上部外表面的起动合闸线圈5、位于第一静铁心4内部上方且围绕在辅助动铁心7下部外表面的起动分闸线圈6、位于辅助动铁心7内部的推盘8。或者说，起动合闸线圈5设置在第一静铁心4上部，围绕在辅助动铁心7周侧。起动分闸线圈6设置在第一静铁心4下部，围绕在辅助动铁心7周侧。
主体操动机构3包括：第二静铁心9、辅助分闸线圈10、主合闸线圈11、主分闸线圈12、内导磁环13、永磁体14以及主动铁心15。辅助分闸线圈10、主合闸线圈11设置在第二静铁心9上部，辅助分闸线圈10围绕在主动铁心15周侧，主合闸线圈11套设在辅助分闸线圈10外侧。主分闸线圈12设置在第二静铁心9下部，围绕在主动铁心15周侧。内导磁环13位于第二静铁心9中部，环绕在主动铁心15周侧。在内导磁环13与第二静铁心9之间安装有永磁体14。辅助起动机构2与主体操动机构3之间设有非磁性材料垫片16。导杆1贯穿于辅助起动机构2与主体操动机构3的中心孔，并分别与辅助起动机构2内的推盘8以及主体操动机构3内的主动铁心15固定连接。
辅助动铁心7为空心圆柱体，上下端面设有供导杆穿过的中心孔。推盘8嵌入辅助动铁心7的内腔中，推盘8的半径与辅助动铁心7的内径相同。辅助动铁心7在第一静铁心4内的行程与推盘8在辅助动铁心内7的行程相等。
主动铁心15下端面设有与动铁心同轴的轴向纵深凹口，形成主动铁心上下不对称式结构。主动铁心15与辅助动铁心7外侧壁设有轴向的凹槽。主动铁心15在第二静铁心9内的行程等于辅助动铁心7在第一静铁心4内行程与推盘8在辅助动铁心7内行程的加和。
下面以本操动机构的分闸过程为例，说明本案的工作原理。如图1所示，操动机构处于合闸位置。当操动机构收到合闸信号时，起动分闸线圈6和辅助分闸线圈10通入电流，产生磁动势。起动分闸线圈6和辅助分闸线圈10产生的磁场分别作用于辅助动铁心7和主动铁心15。当电流达到一定值时，起动分闸线圈6和辅助分闸线圈10产生的向下的电磁力大于永磁体14产生的向上的永磁力，此时辅助动铁心7通过推盘8推动主动铁心15向下运动，当辅助动铁心7运动至下端极限时，辅助分闸线圈10停止通电，同时主分闸线圈12开始通电，推盘8和主动铁心15分别在起动分闸线圈6的主动分闸线圈12产生的电磁力的作用下，继续向下运动，直到主动铁心15达到下端极限，分闸动作完成。在分闸过程中，由于主动铁心15沿轴向开槽，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 (8)
1.一种用于高压大开距真空断路器的两级加速永磁机构，其包括辅助起动机构(2)、主体操动机构(3)以及与断路器动触头相连且将主体操动机构(3)和辅助起动机构(2)贯穿连接的导杆(1)，其特征在于：
所述辅助起动机构(2)包括：第一静铁心(4)、位于第一静铁心(4)内部的辅助动铁心(7)、位于第一静铁心(4)内部上方且围绕在辅助动铁心(7)上部外表面的起动合闸线圈(5)、位于第一静铁心(4)内部上方且围绕在辅助动铁心(7)下部外表面的起动分闸线圈(6)、位于辅助动铁心(7)内部的推盘(8)；
主体操动机构(3)包括：第二静铁心(9)、辅助分闸线圈(10)、主合闸线圈(11)、主分闸线圈(12)、内导磁环(13)、永磁体(14)以及主动铁心(15)；辅助分闸线圈(10)、主合闸线圈(11)分别设置在第二静铁心(9)上部，辅助分闸线圈(10)围绕在主动铁心(15)外周侧，主合闸线圈(11)套设在辅助分闸线圈(10)外侧；主分闸线圈(12)设置在第二静铁心(9)下部，围绕在主动铁心(15)外周侧；内导磁环(13)位于第二静铁心(9)中部，环绕在主动铁心(15)外周侧；在内导磁环(13)与第二静铁心(9)之间安装有永磁体(14)；
导杆(1)贯穿于辅助起动机构(2)与主体操动机构(3)的中心孔，并分别与辅助起动机构(2)内的推盘(8)以及主体操动机构(3)内的主动铁心(15)固定连接；
所述辅助起动机构(2)与主体操动机构(3)之间设有非磁性材料垫片(16)。
2.根据权利要求1所述的用于高压大开距真空断路器的两级加速永磁机构，其特征在于：所述的永磁机构是圆形永磁机构或者是方形永磁机构。
3.根据权利要求1或2所述的用于高压大开距真空断路器的两级加速永磁机构，其特征在于：所述辅助动铁心(7)内部有用于推盘(8)运动的空腔。
4.根据权利要求3所述的用于高压大开距真空断路器的两级加速永磁机构，其特征在于：所述推盘(8)嵌入辅助动铁心(7)内的空腔中，且推盘的横截面与所述辅助动铁心内空腔的横截面尺寸相同。
5.根据权利要求1所述的用于高压大开距真空断路器的两级加速永磁机构，其特征在于：所述主动铁心(15)在第二静铁心(9)内的行程等于辅助动铁心(7)在第一静铁心(4)内的行程与推盘(8)在辅助动铁心(7)内的行程的加和。
6.根据权利要求4所述的用于高压大开距真空断路器的两级加速永磁机构，其特征在于：所述辅助动铁心(7)在第一静铁心(4)内的行程与推盘(8)在辅助动铁心(7)内的行程相等。
7.根据权利要求1或2所述的用于高压大开距真空断路器的两级加速永磁机构，其特征在于：所述主动铁心(15)下端面设有与辅助动铁心(7)同轴的轴向纵深凹口，形成主动铁心(15)上下不对称式结构。
8.根据权利要求1或2所述的用于高压大开距真空断路器的两级加速永磁机构，其特征在于：所述主动铁心(15)与辅助动铁心(7)外侧壁分别设有轴向的凹槽。
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