CN104538264A - 断路器电动操作装置 - Google Patents

断路器电动操作装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104538264A
CN104538264A CN201410829577.3A CN201410829577A CN104538264A CN 104538264 A CN104538264 A CN 104538264A CN 201410829577 A CN201410829577 A CN 201410829577A CN 104538264 A CN104538264 A CN 104538264A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coil
stator
yoke
sliding body
mover
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410829577.3A
Other languages
English (en)
Inventor
刘梁
周敏跃
章小兵
朱遵义
向方明
崔业兵
王天波
谭草
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NANJING DING BRAND ELECTRICAL APPLIANCES CO Ltd
Nanjing University of Science and Technology
Original Assignee
NANJING DING BRAND ELECTRICAL APPLIANCES CO Ltd
Nanjing University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NANJING DING BRAND ELECTRICAL APPLIANCES CO Ltd, Nanjing University of Science and Technology filed Critical NANJING DING BRAND ELECTRICAL APPLIANCES CO Ltd
Priority to CN201410829577.3A priority Critical patent/CN104538264A/zh
Publication of CN104538264A publication Critical patent/CN104538264A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/66—Power reset mechanisms
    • H01H71/68—Power reset mechanisms actuated by electromagnet
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

本发明公开了一种断路器电动操作装置，包括拨块、电动操作装置，电动操作装置包括定子和线圈动子，定子包括磁轭和按照海尔贝克阵列对称布置在磁轭内两端面上的永磁体，线圈动子设置在定子内，与定子形成滑动副，线圈动子在定子的滑动方向两端被限位，线圈动子伸出定子的一端能在线圈动子的滑动方向拨动拨块，线圈动子内部间隔设置有线圈，线圈使用三或三的倍数组线圈绕组，各线圈绕组相互并联，线圈动子内部在连续的线圈间隙设有霍尔传感器；本发明不改变塑壳式断路器的原有结构，即可实现断路器的远程控制，且结构简单、工作可靠、响应快、驱动力大、撞击小，在电动操作机构不工作时不产生额外的推动阻力，并保留手动操作的功能。

Description

断路器电动操作装置
技术领域
本发明属于断路器结构设计技术领域，特别是一种断路器电动操作装置。
背景技术
在塑壳式断路器中，使用电动操作装置可以远距离对断路器进行自动分闸和自动重合闸，实现断路器的远程控制，对于低压配电系统实现自动化和智能化具有重要意义。
目前应用的断路器电动操作装置主要可以分为电磁铁驱动和电动机驱动两种形式。
电磁铁操作机构通过线圈对衔铁的吸合和释放控制断路器的分闸和合闸，受到电磁铁工作原理和特性的限制，电磁铁操作机构的体积大，操作力比较小，且冲击和噪声较大，目前在新型断路器上已经很少应用。烟台大学的李文卓等人在电磁铁操作机构的基础上提出了一种改进的永磁电动操作机构，主要由永磁体、驱动线圈、线圈外壳和静铁芯组成。永磁体为运动部件，直接与断路器手柄相连，通过驱动线圈产生的磁场对永磁体的吸引和排斥作用驱动永磁体往复运动，从而驱动手柄完成分合闸的目的。永磁操作机构与电磁铁操作机构相比体积有所下降，操作力特性有所提升，但仍然存在体积大、操作力小和冲击大的问题，且永磁体作为运动部件在冲击较大的环境下工作可能引起永磁体破碎而影响系统稳定性。
电动机操作机构使用旋转电机驱动，通过偏心机构将电动机的旋转运动转换为直线运动，带动断路器手柄实现分闸和重合闸。如乐清市公认电气有限公司的颜福随等人发明了一种手电动一体化智能断路器，通过旋转电机和传动机构带动分合闸手柄，并使用了单向离合机构以避免手动操作对电动操作机构的损坏。但此类操作机构由于传动机构比较复杂，齿轮等较容易磨损，降低了机构的可靠性；并且整个机构的都是刚性连接，导致断路器的自动分、合闸运动不顺滑，且合闸的速度较低，在塑壳式断路器的应用中也受到了一定的限制。
综上所述，电磁铁操作机构和永磁操作机构直接通过衔铁或永磁体的直线往复运动驱动断路器手柄，传动机构简单，但自身体积较大，驱动力较小，工作过程冲击和噪声较大；电动机操作机构体积较小，工作相对平稳，但响应较慢，传动机构复杂，系统工作可靠性较低。因此，开发一种能够综合两类操作机构优点的电动操作机构，将具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不改变塑壳式断路器的原有结构，可远距离对断路器进行自动分闸和自动重合闸，实现断路器的远程控制，且结构简单、工作可靠、响应快、驱动力大、撞击小，在电动操作机构不工作时不产生额外的推动阻力，并保留手动操作的功能的断路器电动操作装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种断路器电动操作装置，包括与断路器手柄固连的拨块、电动操作装置，电动操作装置包括定子和线圈动子，定子包括磁轭和按照海尔贝克阵列对称布置在磁轭内两端面上的永磁体，线圈动子设置在定子内，与定子形成滑动副，线圈动子在定子的滑动方向两端被限位，线圈动子伸出定子的一端能在线圈动子的滑动方向拨动拨块，线圈动子内部间隔设置有线圈，线圈使用三或三的倍数组线圈绕组，各线圈绕组相互并联，线圈动子内部在连续的线圈间隙设有霍尔传感器。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明相对于电动机操作机构，由于是直接拖动拨块，可以在不改变塑壳式断路器原有结构的情况下实现断路器的远程控制，具有体积小、传动机构简单的特点。
(2)本发明相对于电磁铁操作机构和永磁操作机构，由于操作装置内设有的定子中永磁体按照海尔贝克阵列布局，增强气隙中的磁通密度，缓和磁轭的饱和程度，提高了驱动器的功率密度，驱动力相对较大，响应快。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明断路器电动操作装置的总体结构示意图。
图2是本发明断路器电动操作装置定子和线圈动子的相对位置示意图。
图3是本发明断路器电动操作装置的线圈动子的结构示意图。
图4是本发明断路器电动操作装置的永磁体和线圈布置示意图。
具体实施方式
结合图1～图4：
本发明一种断路器电动操作装置，包括与断路器手柄固连的拨块1、电动操作装置2，电动操作装置2包括定子24和线圈动子21，定子24包括磁轭244和按照海尔贝克阵列对称布置在磁轭244内两端面上的永磁体241，按照海尔贝克阵列布置能够增强气隙中的磁通密度，缓和磁轭244的饱和程度，从而提高驱动器的功率密度；线圈动子21设置在定子24内，与定子24形成滑动副，线圈动子21在定子24的滑动方向两端被限位，线圈动子21伸出定子24的一端能在线圈动子21的滑动方向拨动拨块1，线圈动子21内部间隔设置有线圈，线圈使用三或三的倍数组线圈绕组，各线圈绕组相互并联，线圈动子21内部在连续的线圈间隙设有霍尔传感器245；霍尔传感器感应定子24内不同位置的磁场方向，判断线圈动子21相对于定子24的位置，从而判断断路器所处状态；控制器根据霍尔传感器245的位置信号实现线圈绕组的电子换向，从而实现线圈动子21持续的直线运动；霍尔传感器的信号同时用于判断断路器手柄1的位置，可以指示断路器的工作状态(合闸、分闸、脱扣)。
线圈绕组和霍尔传感器245通过塑封设置在线圈动子21内。
永磁体241分为两种充磁方向，一种沿着线圈动子21的运动方向充磁，另外一种沿着垂直于线圈动子21运动方向充磁，两种永磁体241在磁轭244内两端面上间隔布置；沿着线圈动子21运动方向充磁的永磁体241的布置方向可以增强沿着垂直于线圈动子21运动方向充磁的永磁体241的磁通密度，缓和磁轭244的饱和程度。
线圈动子21包括滑动主体和拨动端，线圈绕组和霍尔传感器245通过塑封设置在滑动主体内，拨动端设置在滑动主体的一侧，磁轭244的一端开口处有底板，导向轨25设置在底板上，另一端开口设置有导轨压板22，两根导向轨25固定在底板和导轨压板22之间，滑动主体通过两侧的导向孔212与导向轨25滑动配合，滑动主体在滑动方向上被底板和导轨压板22限位，拨动端穿过导轨压板22伸出磁轭244，其伸出磁轭244的一端开有与拨块1配合的缺口211；电动操作装置2不工作时，线圈动子21与拨块1之间处于松脱状态，此时电动操作装置2对拨块1不产生额外的推动阻力，保留了手动操作的功能。
导向孔212与导向轨25之间设置无油滑动轴承26。
本发明的断路器电动操作装置，在线圈动子21不供电的情况下，线圈动子21可以沿着导向轨25自由滑动，所以通过断路器手柄可以手动控制断路器的分合闸；当给线圈绕组通以一定的电流，并通过电子换向的方法不断改变线圈绕组中电流的方向，在电磁力的作用下线圈动子21向一个方向快速运动，缺口211推动断路器手柄上固连的拨块1，实现自动快速合闸；通过塑封在线圈动子21内部的霍尔传感器245感应线圈位置，反应此时的断路器开合状态；若判断此时断路器未合闸，则保持供电，直到断路器合闸为止；若判断此时断路器已经合闸，则停止供电。在塑壳式断路器上安装电动操作装置后不影响断路器的自由脱扣，并可实现断路器的再扣功能。
实施例：
结合图1～图4：
一种断路器电动操作装置，包括与断路器手柄固连的拨块1、电动操作装置2，电动操作装置2包括定子24和线圈动子21，定子24包括磁轭244和按照海尔贝克阵列对称布置在磁轭244内两端面上的永磁体241，线圈动子21包括滑动主体和拨动端，滑动主体内部间隔设置有线圈，线圈使用三组线圈绕组，各线圈绕组相互并联，线圈间隙设有霍尔传感器245；线圈绕组和霍尔传感器245通过塑封设置在滑动主体内，拨动端设置在滑动主体的一侧，磁轭244的一端开口处有底板，导向轨25设置在底板上，另一端开口通过安装螺钉23固定设置有导轨压板22，两根导向轨25固定在底板和导轨压板22之间，滑动主体通过两侧的导向孔212与导向轨25滑动配合，导向孔212与导向轨25之间设置无油滑动轴承26，滑动主体在滑动方向上被底板和导轨压板22限位，拨动端穿过导轨压板22伸出磁轭244，其伸出磁轭244的一端开有与拨块1配合的缺口211，拨动端在能在线圈动子21的滑动方向拨动拨块1。
实施例2：
一种断路器电动操作装置，包括与断路器手柄固连的拨块1、电动操作装置2，电动操作装置2包括定子24和线圈动子21，定子24包括磁轭244和按照海尔贝克阵列对称布置在磁轭244内两端面上的永磁体241，线圈动子21包括滑动主体和拨动端，滑动主体内部间隔设置有线圈，线圈使用六组线圈绕组，各线圈绕组相互并联，线圈间隙设有霍尔传感器245；线圈绕组和霍尔传感器245通过塑封设置在滑动主体内，拨动端设置在滑动主体的一侧，磁轭244的一端开口处有底板，磁轭244内壁上对称设置导轨，滑动主体通过两侧开有的滑槽与导轨滑动配合，滑动主体在滑动方向上被底板和导轨压板22限位，拨动端穿过导轨压板22伸出磁轭244，其伸出磁轭244的一端开有与拨块1配合的缺口211，拨动端在能在线圈动子21的滑动方向拨动拨块1。

Claims (7)

1.一种断路器电动操作装置，其特征在于：包括与断路器手柄固连的拨块(1)、电动操作装置(2)，电动操作装置(2)包括定子(24)和线圈动子(21)，定子(24)包括磁轭(244)和按照海尔贝克阵列对称布置在磁轭(244)内两端面上的永磁体(241)，线圈动子(21)设置在定子(24)内，与定子(24)形成滑动副，线圈动子(21)在定子(24)的滑动方向两端被限位，线圈动子(21)伸出定子(24)的一端能在线圈动子(21)的滑动方向拨动拨块(1)，线圈动子(21)内部间隔设置有线圈，线圈使用三或三的倍数组线圈绕组，各线圈绕组相互并联，线圈动子(21)内部在连续的线圈间隙设有霍尔传感器(245)。
2.根据权利要求1所述的断路器电动操作装置，其特征在于：所述的线圈绕组和霍尔传感器(245)通过塑封设置在线圈动子(21)内。
3.根据权利要求1或2所述的断路器电动操作装置，其特征在于：所述的永磁体(241)分为两种充磁方向，一种沿着线圈动子(21)的运动方向充磁，另外一种沿着垂直于线圈动子(21)运动方向充磁，两种永磁体(241)在磁轭(244)内两端面上间隔布置。
4.根据权利要求1或2所述的断路器电动操作装置，其特征在于：所述的线圈动子(21)包括滑动主体和拨动端，线圈绕组和霍尔传感器(245)通过塑封设置在滑动主体内，拨动端设置在滑动主体的一侧，磁轭(244)的一端开口处有底板，导向轨(25)设置在底板上，另一端开口设置有导轨压板(22)，两根导向轨(25)固定在底板和导轨压板(22)之间，滑动主体通过两侧的导向孔(212)与导向轨(25)滑动配合，滑动主体在滑动方向上被底板和导轨压板(22)限位，拨动端穿过导轨压板(22)伸出磁轭(244)，其伸出磁轭(244)的一端开有与拨块(1)配合的缺口(211)。
5.根据权利要求3所述的断路器电动操作装置，其特征在于：所述的线圈动子(21)包括滑动主体和拨动端，线圈绕组和霍尔传感器(245)通过塑封设置在滑动主体内，拨动端设置在滑动主体的一侧，磁轭(244)的一端开口处有底板，导向轨(25)设置在底板上，另一端开口设置有导轨压板(22)，两根导向轨(25)固定在底板和导轨压板(22)之间，滑动主体通过两侧的导向孔(212)与导向轨(25)滑动配合，滑动主体在滑动方向上被底板和导轨压板(22)限位，拨动端穿过导轨压板(22)伸出磁轭(244)，其伸出磁轭(244)的一端开有与拨块(1)配合的缺口。
6.根据权利要求4所述的断路器电动操作装置，其特征在于：所述的导向孔(212)与导向轨(25)之间设置无油滑动轴承(26)。
7.根据权利要求5所述的断路器电动操作装置，其特征在于：所述的导向孔(212)与导向轨(25)之间设置无油滑动轴承(26)。
CN201410829577.3A 2014-12-27 2014-12-27 断路器电动操作装置 Pending CN104538264A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410829577.3A CN104538264A (zh) 2014-12-27 2014-12-27 断路器电动操作装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410829577.3A CN104538264A (zh) 2014-12-27 2014-12-27 断路器电动操作装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104538264A true CN104538264A (zh) 2015-04-22

Family

ID=52853771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410829577.3A Pending CN104538264A (zh) 2014-12-27 2014-12-27 断路器电动操作装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104538264A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109243933A (zh) * 2018-10-22 2019-01-18 南京工业职业技术学院 一种断路器遥控装置
CN111816519A (zh) * 2020-06-23 2020-10-23 株洲国创轨道科技有限公司 一种伸缩装置及断路器系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2684355Y (zh) * 2003-09-27 2005-03-09 李文卓 双稳态动圈式永磁操动机构
CN101127474A (zh) * 2007-09-19 2008-02-20 南京理工大学 高功率密度的动圈式永磁直线电机
EP2091061A1 (en) * 2008-02-18 2009-08-19 EATON Corporation Trip actuator including a thermoplastic bushing, and trip unit and electrical switching apparatus including the same
CN101814819A (zh) * 2010-05-11 2010-08-25 南通大学 独立正弦驱动式永磁同步容错直线电机
CN204332874U (zh) * 2014-12-27 2015-05-13 南京理工大学 断路器电动操作装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2684355Y (zh) * 2003-09-27 2005-03-09 李文卓 双稳态动圈式永磁操动机构
CN101127474A (zh) * 2007-09-19 2008-02-20 南京理工大学 高功率密度的动圈式永磁直线电机
EP2091061A1 (en) * 2008-02-18 2009-08-19 EATON Corporation Trip actuator including a thermoplastic bushing, and trip unit and electrical switching apparatus including the same
CN101814819A (zh) * 2010-05-11 2010-08-25 南通大学 独立正弦驱动式永磁同步容错直线电机
CN204332874U (zh) * 2014-12-27 2015-05-13 南京理工大学 断路器电动操作装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109243933A (zh) * 2018-10-22 2019-01-18 南京工业职业技术学院 一种断路器遥控装置
CN109243933B (zh) * 2018-10-22 2023-06-30 南京工业职业技术学院 一种断路器遥控装置
CN111816519A (zh) * 2020-06-23 2020-10-23 株洲国创轨道科技有限公司 一种伸缩装置及断路器系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2008117497A1 (ja) 永久磁石式回転電機及び永久磁石電動機ドライブシステム
CN203368271U (zh) 一种双定子盘式混合励磁电机
CN201956868U (zh) 三极永磁往复电机
CN102223036A (zh) 混合励磁e形铁芯轴向磁场永磁无刷电机
CN202839195U (zh) 一种新型电磁驱动机构
CN104135133B (zh) 推挽式电磁铁带动的直线运动机构
CN104538264A (zh) 断路器电动操作装置
CN204332874U (zh) 断路器电动操作装置
CN103560055B (zh) 一种高压断路器永磁变气隙有限转角电机操动机构
CN101783263B (zh) 并联磁路的双稳态永磁机构
CN201956874U (zh) 一种永磁直驱式直线电机
CN101826402A (zh) 分、合闸工作气隙双侧分散励磁的双稳态永磁操动机构
CN201274237Y (zh) 合闸、分闸没有摩擦阻碍的永磁闭锁型断路器操作机构
CN202872595U (zh) 开关磁阻永磁凸极转子电机
CN105244198A (zh) 高压断路器动绕组式变气隙永磁直线电机操动机构
CN102136771B (zh) 轴向浅表磁路电机
CN101436811A (zh) 新式永磁机
CN204524962U (zh) 一种带有磁性指示器的电永磁吸盘
CN203644671U (zh) 单相永磁接触器
CN202749319U (zh) 新型永磁操动机构
CN201041980Y (zh) 永磁机
CN205249023U (zh) 一种新型的永磁直线步进电机
CN2539260Y (zh) 双向磁保持电磁铁
CN101309038A (zh) 永磁机
JP3975442B2 (ja) リニアモータ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150422

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication