CN104167326A - 用于高压真空断路器的三线圈永磁机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高压真空断路器的三线圈永磁机构，包括与断路器动触头相连的导杆、永磁保持机构以及电磁驱动机构，所述导杆贯穿永磁保持机构以及电磁驱动机构的中心孔。本发明将永磁保持机构与电磁驱动机构相分离，缩小了机构启动时线圈产生磁场的工作气隙，提高了操动机构的反应速度和分合闸速度。另外，本发明该结构在动铁心行程末段对动铁心有减速的效果，在合闸过程中对触头起到缓冲保护的作用，从而减小出头弹跳，防止高速冲击缩短触头寿命。

Description

用于高压真空断路器的三线圈永磁机构

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真空断路器的三线圈永磁机构。

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，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。同时，由于传统永磁机构结构的问题，在分合闸行程末段，动铁心会加速运动，在结束运动时会有很大的冲击力，在合闸时会造成触头弹跳，并且缩减触头寿命。

发明内容

发明目的：提供一种用于高压真空断路器的三线圈永磁机构，以解决现有技术存在的至少部分问题。

技术方案：一种用于高压真空断路器的三线圈永磁机构，包括与断路器动触头相连的导杆、永磁保持机构以及电磁驱动机构，所述导杆贯穿永磁保持机构以及电磁驱动机构的中心孔。

所述永磁保持机构包括永磁保持机构本体，设置在永磁保持机构本体上部的合闸永磁体，设置在合闸永磁体内外侧的合闸静铁心，设置在永磁保持机构本体下部的分闸永磁体，固定于分闸永磁体内外两侧的分闸静铁心，以及位于合闸静铁心和分闸静铁心之间空腔内并与导杆固定连接的保持动铁心；所述保持动铁心为半径大于合闸永磁体和分闸永磁体外径的实心圆盘，中间设有用于固定导杆的中心孔；

所述电磁驱动机构包括与导杆固定连接的驱动动铁心，从上到下依次绕制于驱动动铁心周侧的合闸线圈、启动-缓冲线圈和分闸线圈，以及位于相邻线圈之间及线圈外侧的驱动静铁心；所述永磁保持机构与电磁驱动机构之间设有非磁性材料垫片。

进行分闸操作时，启动-缓冲线圈和分闸线圈同时通入同向电流，当电流增大到一定值时，驱动动铁心通过连杆带动保持动铁心一起运动。当驱动动铁心达到下端极限时，启动-缓冲线圈和分闸线圈同时停止通电。

进行合闸操作时，启动-缓冲线圈和合闸线圈同时通入同向电流，当电流增大到一定值时，驱动动铁心通过连杆带动保持动铁心一起运动。当驱动动铁心达到合闸位置时，启动-缓冲线圈停止通电；当驱动动铁心达到上端极限时，合闸线圈停止通电。

有益效果：本发明将永磁保持机构与电磁驱动机构相分离，并将电磁驱动机构设置为三线圈结构，缩小了机构启动时线圈产生磁场的工作气隙，提高了操动机构的反应速度和分合闸速度。另外，本发明在电磁驱动机构内设置了启动-缓冲线圈，该结构在动铁心行程末段对动铁心有减速的效果，在合闸过程中对触头起到缓冲保护的作用，从而减小出头弹跳，防止高速冲击缩短触头寿命。最后，在驱动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为本发明分闸过程启动时的磁通路径图。

图2c为本发明分闸过程末段缓冲的磁通路径图。

图2d为本发明分闸位置的磁通路径图。

图中：1导杆、2永磁保持机构、3电磁驱动机构、4合闸静铁心、5合闸永磁体、6分闸静铁心、7分闸永磁体、8保持动铁心、9非磁性材料垫片、10合闸线圈、11启动-缓冲线圈、12分闸线圈、13驱动静铁心、14驱动动铁心；虚线为线圈产生的磁力线，实线为永磁体产生的磁力线。

具体实施方式

如图1至图2d所示，本发明公开了一种用于高压真空断路器的三线圈永磁机构，包括永磁保持机构2、电磁驱动机构3以及与断路器动触头相连的导杆1。

永磁保持机构2包括：合闸静铁心4、合闸永磁体5、分闸静铁心6、分闸永磁体7以及保持动铁心8。合闸永磁体5设置在永磁保持机构本体上部，内外侧设有合闸静铁心4；分闸永磁体7设置在永磁保持机构本体下部，内外侧设有分闸静铁心6。

电磁驱动机构3包括：合闸线圈10、启动-缓冲线圈11、分闸线圈12、驱动静铁心13、驱动动铁心14，合闸线圈10设置在电磁驱动机构3上部，围绕在驱动动铁心14周侧；分闸线圈12设置在电磁驱动机构3下部，围绕在驱动动铁心14周侧；启动-缓冲线11圈设置在电磁驱动机构3中部，介于分、合闸线圈之间，环绕在驱动动铁心14周侧。三个线圈之间及外侧设有由导磁材料构成的驱动静铁心13。驱动动铁心14外侧壁设有轴向的凹槽。永磁保持机构2与电磁驱动机构3之间设有非磁性材料垫片9。

导杆1贯穿于永磁保持机构2和电磁驱动机构3的中心孔，并与永磁保持机构2内的保持动铁心8以及电磁驱动机构3的驱动动铁心14固定连接。

以本操动机构的分闸过程为例，说明本方案的工作原理。

如图1所示，保持动铁心受到合闸永磁体的作用，是永磁机构保持在合闸位置。当永磁机构收到分闸信号时，分闸线圈12和启动-缓冲线圈11通入同向电流，产生磁动势。分闸线圈12和启动-缓冲线圈11产生的磁场同时作用于驱动动铁心14。当电流达到一定值时，分闸线圈12和启动-缓冲线圈11产生的向下的电磁力大于合闸永磁体5产生的向上的永磁力，此时驱动动铁心14向下运动，当驱动动铁心14上端面低于合闸线圈10与启动-缓冲线圈11之间静铁心的上端面时，启动-缓冲线圈11电流产生的磁场开始阻碍驱动动铁心14向下运动，从而实现对驱动动铁心14的减速缓冲作用。由于结构的对称性，合闸过程与分闸过程相同。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种用于高压真空断路器的三线圈永磁机构，其特征在于：包括与断路器动触头相连的导杆（1）、永磁保持机构（2）以及电磁驱动机构（3），所述导杆（1）贯穿永磁保持机构（2）以及电磁驱动机构（3）的中心孔。

2.根据权利要求1所述的永磁机构，其特征在于：所述永磁保持机构（2）包括永磁保持机构本体，设置在永磁保持机构本体上部的合闸永磁体（5），设置在合闸永磁体内外侧的合闸静铁心（4），设置在永磁保持机构本体下部的分闸永磁体（7），固定于分闸永磁体内外两侧的分闸静铁心（6），以及位于合闸静铁心（4）和分闸静铁心（6）之间空腔内并与导杆固定连接的保持动铁心（8）；所述保持动铁心（8）为半径大于合闸永磁体（5）和分闸永磁体（7）外径的实心圆盘，中间设有用于固定导杆（1）的中心孔；

所述电磁驱动机构（3）包括与导杆固定连接的驱动动铁心（14），从上到下依次绕制于驱动动铁心（14）周侧的合闸线圈（10）、启动-缓冲线圈（11）和分闸线圈（12），

以及位于相邻线圈之间及线圈外侧的驱动静铁心（13）；

所述永磁保持机构（2）与电磁驱动机构（3）之间设有非磁性材料垫片（9）。

3.根据权利要求1所述的永磁机构，其特征在于：所述永磁保持机构为圆形或方形。

4.根据权利要求1或2所述的永磁机构，其特征在于：所述保持动铁心（8）在永磁保持机构（2）内的行程与驱动动铁心（14）在电磁驱动机构（3）内的行程相等。

5.根据权利要求1或2所述的永磁机构，其特征在于：所述驱动静铁心（13）由导磁材料构成。

6.根据权利要求1或2所述的永磁机构，其特征在于：所述驱动动铁心（14）外侧壁设有轴向的凹槽。