CN104364985A - 用于抽出式开关设备的抗震认证的永磁体moc锁件 - Google Patents

Abstract

一种用于断路器的MOC操作器结构，该断路器包括联接结构，其连接在操作机构和接口结构之间。衔铁与联接结构相关联。永磁体结构与断路器相关联，并且设置成大致邻近于衔铁。其中，当操作机构连接至联接结构且操作机构沿第一方向移动时，联接结构的一部分沿第一方向移动，并且将MOC操作器结构移动到打开位置，其中衔铁与永磁体结构磁性接合，以将所述MOC操作器结构保持在打开位置。当操作机构的一部分沿第二方向移动时，联接结构的一部分沿第二方向移动，并将MOC操作器结构移动至闭合位置，其中衔铁磁性地脱离永磁体结构。

Description

用于抽出式开关设备的抗震认证的永磁体MOC锁件

技术领域

本发明涉及用于包含抽出式断路器的开关设备组件的机构操作单元(MOC)开关，并且更具体地，涉及用于在严重震动条件下将MOC开关保持在打开位置的结构。本发明还涉及一种MOC开关，其以可用于闭合断路器的总能量的最小值消耗返回到完全打开位置。

背景技术

机构操作单元(MOC)开关或“MOC”是安装在包含抽出式断路器的开关设备组件的固定部分上的电辅助触点。这些MOC开关随着断路器的打开/闭合状态而改变状态。MOC开关的早期实施方案是直接从断路器的机构驱动的，从而被牢固地保持在视情况而定的打开位置或闭合位置。

机构操作单元(MOC)的操作器结构(MOC)的先前应用最初是旧技术的中断机构的一部分，该中断机构通常具有过量的能量，而且相对缓慢地在所述打开和闭合位置之间移动。这样，MOC被牢固地直接附接在断路器操作机构上，因此打开和闭合两种位置是固定的，且不会因为震动或其他外部影响而移动。在这种情况下，打开位置由该机构的打开位置固定。利用MOC的新断路器或利用新技术的中断方法(例如，真空)的替换断路器通常以较高的速度移动，并具有较少的额外能量可以用于MOC的操作。已经使用了多种方法来将MOC的闭合与基本断路器操作“去耦合”，以便降低MOC的运动，并减少MOC操作所消耗的能量。通常这意味着打开位置时的MOC被松弛地保持就位，这样在震动事件期间可能发生MOC开关的错误操作。可替换地，机构中的摩擦能够阻止MOC全部和完全返回到打开位置。为了确保震动事件(例如地震)期间MOC移动到完全打开位置并防止MOC的错误操作，有必要确保在闭合和打开位置上有足够的保持力。通常，闭合位置是安全的，其已直接或间接地由断路器操作机构驱动到该位置。所述打开位置通常取决于安装有MOC复位弹簧的单元的操作；其可能不足以在震动事件期间将MOC保持在“打开”位置。

该问题的传统解决方案是，为断路器增加一个额外的MOC复位弹簧，迫使MOC至打开位置并将其保持在该位置。不幸的是，使用这样的复位弹簧包括给MOC操作添加了额外且持续的负荷，因此增加了需要从断路器机构获取的能量。特别地，使用这种复位弹簧最简单和最常用的方法是如弹簧直接与MOC的闭合相反。为了完成当断路器打开时牢固地将MOC保持在打开位置的任务，弹簧需要相当高的初始负载和可用的空间，由于这样的弹簧通常是非常小从而导致较高的弹簧速率。因此，与闭合相反的任何复位弹簧的力是很高的，并持续大幅增加。更糟的是，在大多数应用中，MOC的闭合也是与安装有MOC复位弹簧的单元相反的，该单元与新安装的安装有MOC复位弹簧的断路器具有相同的特性，例如，大量的初始负载和产生迅速增加的应力的弹簧速率，该应力也与断路器的闭合相反。此外，在大多数断路器机构中，初始可用的闭合能量是很高的，并且几乎由闭合操作本身完全消耗，在闭合行程的末端余留相对少量的能量。因此，可用的闭合应力最初是高的，但随着闭合过程接近完成而减少。然而，当断路器到达其最终闭合位置时，与闭合相反的力增加。

因此，需要提供一个力，在断路器完全打开时牢固地将MOC保持在其打开位置，而随着断路器继续其闭合操作，该力迅速减小或完全消失。

发明内容

本发明的一个目的是满足上述需要。根据本发明的原理，这个目的是通过提供一种用于断路器的机构操作单元(MOC)操作器结构实现的。该断路器包括操作机构，其闭合断路器的触头。MOC操作器结构与用于控制辅助开关的接口结构相关联。MOC操作器结构包括联接结构，其构造和布置为连接在操作机构和接口结构之间。衔铁与联接结构相关联。永磁体结构与断路器相关联，并且设置成大致邻近于衔铁。当操作机构连接至联接结构且操作机构的至少一部分沿第一机构方向移动时，联接结构的一部分沿第一联接方向移动，并且将MOC操作器结构移动到打开位置，其中衔铁与永磁体结构磁性接合，以将所述MOC操作器结构保持在打开位置。当操作机构的一部分沿第二机构方向移动时，联接结构的一部分沿第二联接方向移动，并将MOC操作器结构移动至闭合位置，其中衔铁磁性地脱离永磁体结构。

根据一个实施例的另一方面，提供了一种方法，用于将真空断路器的机构操作单元(MOC)操作器结构固定在打开位置。该断路器包括操作机构，其闭合断路器的触头。MOC操作器结构与接口结构相关联，用于控制辅助开关。该方法将MOC操作器结构连接在所述操作机构和所述接口结构之间，使得操作机构的一部分的移动将MOC操作器结构移动在打开位置和闭合位置之间。当处于打开位置时，磁场磁性地保持MOC操作器结构，磁场的强度允许操作机构将MOC操作器结构从保持的打开位置移动到闭合位置。

考虑到下面的详细描述和所附的权利要求并参考附图，本发明的其它目的、特征和特性，连同操作的方法和结构的相关元件的功能、部件的组合和制造的经济性将变得更加明显，所有附图形成本说明书的一部分。

附图说明

根据以下对优选实施例的详细描述，并结合附图，可以更好地理解本发明，其中相同标号表示相同的部件，其中：

图1是真空断路器的框图，其具有根据一个实施例提供的MOC操作器结构。

图2是与永磁体结构相关联的MOC操作器结构的联接结构的视图，以用于将MOC操作器结构保持在打开位置。

图3是显示为处于闭合位置的MOC操作器结构的联接结构的视图。

具体实施方式

图1示出了一断路器，整体由10表示，其具有机构操作单元(MOC)操作器结构12。该断路器10包括以传统方式具有打开位置和闭合位置的可分离触头14。操作机构18被设置为用于将所述可分离触头14在打开和闭合位置之间移动，并且用于移动MOC操作器结构12。MOC操作器结构12与断路器面板接口结构20相关联，用于移动一个或多个辅助开关(AS)22、24和26。因此，当操作机构18将可分离触头14移动到闭合位置时，MOC操作器结构12将断路器面板接口结构20移动到一个位置，这将导致辅助开关22、24、26移动至闭合位置。当操作机构18将可分离触头14移动到打开位置时，MOC操作器结构12将断路器面板接口结构20移动到另一个位置，这将导致辅助开关22、24、26移动到打开位置。

真空断路器10的一个例子是由ABB制造的VD4型真空断路器。参照图1，断路器10具有连接到操作机构18的操作轴28，其可以是传统的推杆(未示出)，用于断路器10的典型三相中的每一相。如图1和2所示，轴28还通过联接结构连接至MOC操作器结构12，整体表示为30。参照图2，联接结构30包括连杆32，它的一端34连接到驱动销33。该连杆32的另一端36连接到杠杆38，进而连接到轴40，以随其旋转。轴40驱动该断路器面板接口结构20(图2中未示出)。轴40通过诸如图1的轴28的MOC驱动组件或通过任何合适的联结结构由断路器操作机构18驱动。

磁性材料的衔铁42，优选由钢制成，被固定到联接结构或与联接结构一体成型，例如通过与杠杆38焊接或制成与杠杆38成为一体。优选地，固定永磁结构，整体表示为44，设置成大致邻近于衔铁42。在本实施例中，至少一个永磁体45安装到支架46，所述支架46固定至或以另外方式与断路器10的框架48相关联。缓冲垫结构，优选为弹性元件形式，例如弹性垫圈50，被布置在永磁体结构44和支架50之间，以吸收冲击，并允许最佳地对准衔铁，这一点将在下面进行详细描述。如图2所示，可提供两个磁体45，用于增加磁场保持强度。

当断路器打开时，操作机构18的轴28使轴40和杠杆38以沿箭头A所示的方向移动，在箭头A'的方向上拉动连杆32，轴28通过连杆(未示出，其细节与本发明无关)连接到轴40。连杆32的端部34连接到驱动销33。驱动销33由槽52引导，且MOC操作器结构12从而沿着箭头B的方向移动到打开位置。注意的是，MOC操作器结构12的支撑结构在图2中未示出，所以能够看到内部部件。由于杠杆38的旋转(沿箭头A方向)，衔铁42磁性地接合永磁体结构44，因此强吸引力牢固地保持杠杆38，从而将MOC操作器结构12保持在如图2所示的打开位置。因此，通过确保在其打开位置具有足够的保持力，在杠杆38上的磁力防止了在震动事件(例如地震)期间MOC操作器结构12的误操作。此外，即使考虑与震动无关的应用，衔铁42和永磁体45之间的吸引力确保了MOC操作器12处于完全打开的位置。因此，复位弹簧不是必要的，或者如果存在的话是出于其它原因(例如，当断路器在单元外进行操作时，将MOC操作器结构12复位到打开位置)，复位弹簧可以具有最最小的力。

参照图3，在断路器的闭合操作过程中，操作机构18穿过轴28通过连杆(未示出，其细节与本发明无关)连接到轴40，并使轴40和杠杆38沿箭头C的方向(与方向A相反)移动。这使得连杆32沿着第二联接方向(箭头C’的方向)移动，从而沿箭头D(与方向B相反)的方向推动驱动销33，导致MOC操作器结构12在克服磁力的过程中移动到闭合位置，并因此将衔铁42从永磁体结构44磁性脱离。当典型的断路器机构具有最大能量而且来自主触头组件14的反作用力可以忽略不计时，这种脱离在闭合序列的早期发生。一旦在衔铁42和永磁体结构44之间打开气隙，磁吸引力迅速降低。随着闭合操作的进行，来自磁性锁件的力快速地达到零。只从断路器操作机构18中提取破坏初始磁保持力的能量，并且在最好的可能时间完成。

对于实施例的额外增强是可能的，这取决于对于闭合的MOC能量需求降低至最低实际值的需要。在磁性锁件的增强实施例中，可以加入电磁线圈54(图1)，它电气并联于断路器的闭合线圈。该线圈的绕组是这样的，当与断路器闭合线圈同时供能时，该线圈产生与永磁体磁场相反的磁场，将该永磁体磁场和连接到MOC联接结构30的衔铁42上的吸引力抑制到基本为零。这将为了克服打开的锁件而所需的来自断路器机构的额外能量减少到零，代价是略微增加的闭合电路电流。并不期望的是，该加入的线圈在大多数情况下将是必须的。此相同选择的另一个变型是将永磁体结构44安装在移动的MOC联接结构30上，并以这样一种方式增加去磁线圈54的尺寸，即，它用作螺线管将永磁体结构44推开，从而增加MOC操作器结构12的初始闭合力。

在上面的背景技术中所讨论的常规的复位弹簧方案，在断路器处于其打开位置时提供了最小的力，当断路器处于其闭合位置时提供了最大的力。这与所希望的相反。该实施例在断路器打开位置提供了最大的力，随着闭合操作的进行，迅速降低为可以忽略不计的力。利用材料成本和复杂性的少量增加，能够甚至将该初始力降为零。

虽然该实施例的联接结构30采用轴40的旋转运动，可以理解的是，联接结构可以被配置成提供到断路器面板接口结构20的完全线性的驱动。另外，虽然在实施例中永磁体45被示出为固定于断路器10，而且衔铁42是移动元件，可以理解的是，当衔铁固定在断路器10上时，磁体45可以是移动元件。

尽管本实施例涉及将MOC操作器结构12保持在打开位置，永磁体结构也可以通过将衔铁42以及关联的永磁体结构44定位在适当的位置，以增强闭合位置。

上述优选实施例已经被示出和描述，以及示出优选实施例的使用方法，以用于说明本发明的结构和功能原理，并且限于改变而不偏离这些原理。因此，本发明包括所有修改方案，均包括在所附权利要求的精神内。

Claims (19)

1.一种用于断路器的机构操作单元(MOC)操作器结构，所述断路器包括操作机构，所述操作机构闭合所述断路器的主触头，所述MOC操作器结构与用于控制辅助开关的接口结构相关联，所述MOC操作器结构包括：

联接结构，构造和布置为连接在所述操作机构和所述接口结构之间，

衔铁，与所述联接结构相关联，以及

永磁体结构，与所述断路器相关联，并且设置成大致邻近于所述衔铁，

其中，当所述操作机构连接至所述联接结构且所述操作机构的至少一部分沿第一机构方向移动时，所述联接结构的一部分沿第一联接方向移动，并且将所述MOC操作器结构移动到打开位置，其中所述衔铁与所述永磁体结构磁性接合，以将所述MOC操作器结构保持在所述打开位置，并且当所述操作机构的一部分沿第二机构方向移动时，所述联接结构的所述部分沿第二联接方向移动，并将所述MOC操作器结构移动至闭合位置，其中所述衔铁磁性地脱离所述永磁体结构。

2.根据权利要求1所述的MOC操作器结构，其中所述衔铁由磁性材料制成。

3.根据权利要求1所述的MOC操作器结构，其中所述永磁体结构安装在支架上，所述支架被构造和布置为相对于所述断路器固定。

4.根据权利要求3所述的MOC操作器结构，进一步包括所述永磁体结构和所述支架之间的缓冲垫结构。

5.根据权利要求4所述的MOC操作器结构，其中所述缓冲垫结构是弹性构件。

6.根据权利要求1所述的MOC操作器结构，其中所述联接结构包括被构造和布置为连接到所述操作机构的操作轴的连杆、连接至所述连杆从而所述连杆的移动使得杠杆旋转的杠杆、以及连接至所述杠杆随其旋转的轴，所述轴被构造和布置为驱动所述接口结构。

7.根据权利要求6所述的MOC操作器结构，其中所述衔铁被固定到所述杠杆以随其旋转。

8.根据权利要求6所述的MOC操作器结构，其中所述衔铁与所述杠杆一体成型以随其旋转。

9.根据权利要求1所述的MOC操作器结构，进一步包括电磁线圈，所述电磁线圈构造和布置为，当被供能时，所述线圈产生与所述永磁体结构的磁场相反的磁场，将所述永磁体结构的磁场和所述衔铁上的吸引力驱动到基本为零。

10.根据权利要求1所述的MOC操作器结构，其中所述永磁体结构包括至少一个永磁体。

11.根据权利要求1所述的MOC操作器结构，其中所述衔铁与所述联接结构一体成型。

12.一种将断路器的机构操作单元(MOC)的操作器结构固定在打开位置的方法，所述断路器包括操作机构，所述操作机构闭合所述断路器的主触头，所述MOC操作器结构与用于控制辅助开关的接口结构相关联，所述方法包括步骤：

将所述MOC操作器结构连接在所述操作机构和所述接口结构之间，使得所述操作机构的一部分的移动将所述MOC操作器结构在所述打开位置和闭合位置之间移动，以及

当处于所述打开位置时，提供磁场，以便磁性地保持所述MOC操作器结构，所述磁场的强度允许由所述操作机构将所述MOC操作器结构从保持的打开位置移动到所述闭合位置。

13.根据权利要求12所述的方法，其中提供磁场的步骤提供与所述断路器相关联并且设置为大致邻近于MOC操作器结构的可移动部分的永磁体结构，以便在所述打开位置上朝向所述永磁体结构吸引所述MOC操作器结构的所述部分。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述MOC操作器结构的所述部分是衔铁，包含磁性材料，与所述MOC操作器结构的联接结构相关联。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述衔铁与联接结构一体成型。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述永磁体结构包括至少一个永磁体。

17.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：将所述永磁体结构安装在支架上，所述支架固定到所述断路器。

18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：

在所述永磁体结构和所述支架之间提供缓冲垫结构。

19.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

提供电磁线圈，当被供能时，所述线圈产生与所述永磁体结构的磁场相反的第二磁场，将所述永磁体结构的所述磁场和所述MOC操作器结构上的吸引力驱动到基本为零。