CN105280432A - 一种带有磁桥及辅助弱磁线圈的高压真空断路器用长行程永磁操动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有磁桥及辅助弱磁线圈的高压真空断路器用长行程永磁操动机构，包括与断路器动触头相连的导杆、永磁保持机构、电磁驱动机构和非磁性材料垫片。永磁保持机构包括上磁桥、合闸静铁心、合闸永磁体、上辅助弱磁线圈、分闸静铁心、分闸永磁体、下辅助弱磁线圈、下磁桥、保持动铁心；电磁驱动机构包括合闸线圈、分闸线圈、驱动静铁心、驱动动铁心。本发明可以降低分合闸起动阶段永磁体对保持动铁心的吸引力和分合闸末段永磁体对保持动铁心的吸引力，实现动铁心的起动加速和末段减速；同时使永磁机构在分合闸起动时能通过辅助线圈抵消一部分分合闸永磁体的保持力，缩短分合闸的起动时间。

Description

一种带有磁桥及辅助弱磁线圈的高压真空断路器用长行程永磁操动机构

技术领域

本发明涉及一种带有磁桥及辅助弱磁线圈的高压真空断路器用长行程永磁操动机构，属于高压真空断路器领域。

背景技术

真空断路器因其良好的工作性能在中压电网中得到了广泛运用。与中压真空断路器相比，高压真空断路器行程增大，因此对操动机构的分合闸速度提出了更高的要求。此外，由于动触头行程较长，使得操动机构驱动动铁心在分合闸起动时气隙磁阻增大，这意味着需要在分合闸线圈中通入较大的电流才能顺利进行分合闸操作。这些问题的存在限制了永磁操动机构在高压真空断路器中的应用。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提出一种带有磁桥及辅助弱磁线圈的高压真空断路器用长行程永磁操动机构，解决了高压真空断路器永磁机构分合闸速度反应时间过长以及分合闸结束时触头冲击速度过大的问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种带有磁桥及辅助弱磁线圈的高压真空断路器用长行程永磁操动机构，包括永磁保持机构(1)、电磁驱动机构(2)以及与断路器动触头相连的导杆(3)，所述永磁保持机构(1)与电磁驱动机构(2)之间设有非磁性材料垫片(13)，其中：

所述的永磁保持机构(1)包括上部永磁保持机构和下部永磁保持机构，所述上部永磁保持机构和下部永磁保持机构相对设置，且所述上部永磁保持机构和下部永磁保持机构之间设置有保持动铁心(8)，且所述保持动铁心(8)中间设有用于固定导杆(3)的中心孔，导杆(3)穿过该中心孔与保持动铁心(8)相固定；所述上部永磁保持机构包括上磁桥(4)、合闸静铁心(5)、合闸永磁体(6)、上辅助弱磁线圈(7)；所述合闸静铁心(5)固定在保持动铁心(8)相对于下部永磁保持机构的另一侧，而所述合闸永磁体(6)、上辅助弱磁线圈(7)设置于合闸静铁心(5)内，且所述合闸永磁体(6)、上辅助弱磁线圈(7)按与下部永磁保持机构之间由远及近设置；而所述上磁桥(4)设置于合闸静铁心(5)远离下部永磁保持机构的一侧；所述下部永磁保持机构包括分闸静铁心(9)、下辅助弱磁线圈(10)、分闸永磁体(11)以及下磁桥(12)；所述下磁桥(12)设置于非磁性材料垫片(13)之上；而所述分闸静铁心(9)设置于下磁桥(12)上，所述下辅助弱磁线圈(10)、分闸永磁体(11)设置于分闸静铁心(9)内，且所述分闸永磁体(11)、下辅助弱磁线圈(10)按与上部永磁保持机构之间由远及近设置；

所述电磁驱动机构(2)包括：驱动动铁心(14)、合闸线圈(15)、分闸线圈(16)、驱动静铁心(17)；所述驱动动铁心(14)设置于驱动静铁心(17)内部，且与驱动静铁心(17)滑动连接，同时所述驱动动铁心(14)与导杆(3)固定连接；而所述合闸线圈(15)、分闸线圈(16)设置于驱动动铁心(14)与驱动静铁心(17)之间；所述合闸线圈(15)设置在驱动静铁心(17)内部且靠近永磁保持机构(1)一侧，且围绕在驱动动铁心(14)周侧；而分闸线圈(16)设置在驱动静铁心(17)内部且远离永磁保持机构(1)一侧，且围绕在驱动动铁心14周侧。

优选的：所述的永磁机构可以是圆形永磁机构，也可以是方形永磁机构。

优选的：所述驱动动铁心(14)外侧壁设有轴向的凹槽(18)，槽型可以是矩形的，也可以是弧形的。

优选的：所述保持动铁心(8)为半径大于合闸永磁体(6)和分闸永磁体(11)外径的圆盘。

优选的：上辅助弱磁线圈(7)、下辅助弱磁线圈(10)其内外径分别与合闸永磁体(6)以及分闸永磁体(11)相同。

本发明提供的一种带有磁桥及辅助弱磁线圈的高压真空断路器用长行程永磁操动机构，相比现有技术，具有以下有益效果：

1.本发明针对高压领域永磁机构保持机构与操动机构的特点，在永磁保持机构内添加磁桥和辅助弱磁线圈，在分合闸操作时对永磁磁场进行弱化，有效缩短分合闸的启动时间，提高了操动机构的分合闸速度，并在分合闸行程末段降低动铁心运动加速度，起到缓冲作用。

2.由于驱动动铁心(14)外侧壁设有轴向的凹槽(18)，因此当驱动动铁心(14)相对于驱动静铁心(17)运动时，减小了驱动动铁心(14)运动过程中受到的空气阻力，有效缩短分合闸的启动时间，提高了操动机构的分合闸速度。

附图说明

图1a为本发明在合闸位置的结构示意图；

图1b为本发明在图1a中A-A'位置的截面图；

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为本发明分闸过程末段的磁通路径图；

图2d为本发明分闸位置的磁通路径图；

图中：1永磁保持机构、2电磁驱动机构、3导杆、4上磁桥、5合闸静铁心、6合闸永磁体、7辅助弱磁线圈、8保持动铁心、9分闸静铁心、10辅助弱磁线圈、11分闸永磁体、12下磁桥、13非磁性材料垫片、14驱动动铁心、15合闸线圈、16分闸线圈、17驱动静铁心、18凹槽；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

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

一种带有磁桥及辅助弱磁线圈的高压真空断路器用长行程永磁操动机构，如图1所示，该永磁机构可以是圆形永磁机构，也可以是方形永磁机构，包括永磁保持机构1、电磁驱动机构2以及与断路器动触头相连的导杆3，所述永磁保持机构1与电磁驱动机构2之间设有非磁性材料垫片13，其中：

所述的永磁保持机构1包括上部永磁保持机构和下部永磁保持机构，所述上部永磁保持机构和下部永磁保持机构相对设置，且所述上部永磁保持机构和下部永磁保持机构之间设置有保持动铁心8，且所述保持动铁心8中间设有用于固定导杆3的中心孔，导杆3穿过该中心孔与保持动铁心8相固定；所述保持动铁心8为半径大于合闸永磁体6和分闸永磁体11外径的圆盘。所述上部永磁保持机构包括上磁桥4、合闸静铁心5、合闸永磁体6、上辅助弱磁线圈7；所述合闸静铁心5固定在保持动铁心8相对于下部永磁保持机构的另一侧，而所述合闸永磁体6、上辅助弱磁线圈7设置于合闸静铁心5内，且所述合闸永磁体6、上辅助弱磁线圈7按与下部永磁保持机构之间由远及近设置；而所述上磁桥4设置于合闸静铁心5远离下部永磁保持机构的一侧；所述下部永磁保持机构包括分闸静铁心9、下辅助弱磁线圈10、分闸永磁体11以及下磁桥12；所述下磁桥12设置于非磁性材料垫片13之上，而所述分闸静铁心9设置于下磁桥12上，所述下辅助弱磁线圈10、分闸永磁体11设置于分闸静铁心9内，且所述分闸永磁体11、下辅助弱磁线圈10按与上部永磁保持机构之间由远及近设置；

所述电磁驱动机构2包括：驱动动铁心14、合闸线圈15、分闸线圈16、驱动静铁心17；所述驱动动铁心14设置于驱动静铁心17内部，且与驱动静铁心17滑动连接，同时所述驱动动铁心14与导杆固定连接；而所述合闸线圈15、分闸线圈16设置于驱动动铁心14与驱动静铁心17之间；所述合闸线圈15设置在驱动静铁心17内部且靠近永磁保持机构1一侧，且围绕在驱动动铁心14周侧；而分闸线圈16设置在驱动静铁心17内部且远离永磁保持机构1一侧，且围绕在驱动动铁心14周侧。

如图1b所示，所述驱动动铁心14外侧壁设有轴向的凹槽18。当驱动动铁心14相对于驱动静铁心17运动时，减小了驱动动铁心14运动过程中受到的空气阻力，有效缩短分合闸的启动时间，提高了操动机构的分合闸速度。

上辅助弱磁线圈7、下辅助弱磁线圈10其内外径分别与合闸永磁体6以及分闸永磁体11相同。

如图2所示，进行分闸操作时，分闸线圈16、位于合闸永磁体6下侧的上辅助弱磁线圈7首先同时通入电流，当电流增大到一定值时，驱动动铁心14通过导杆3带动保持动铁心8一起运动，此时位于合闸永磁体6下侧的上辅助弱磁线圈7停止通电，然后经二极管续流放电。在分闸过程末段，由于分闸永磁体11下侧下磁桥12的存在，有较多的磁力线穿过下磁桥12，有效削弱了分闸永磁体11对保持动铁心8的吸引力，降低驱动动铁心14运动加速度，起到缓冲作用。当驱动动铁心14达到下端极限时，分闸线圈16停止通电，此时，分闸操作完成。

进行合闸操作时，合闸线圈15、位于分闸永磁体11上侧的下辅助弱磁线圈10首先同时通入电流，当电流增大到一定值时，驱动动铁心14通过导杆3带动保持动铁心8一起运动，此时位于分闸永磁体11上侧的下辅助弱磁线圈10停止通电，然后经二极管续流放电。在合闸过程末段，由于合闸永磁体6上侧上磁桥4的存在，有较多的磁力线穿过磁桥，有效削弱了合闸永磁体6对保持动铁心8的吸引力，降低驱动动铁心14运动加速度，起到缓冲作用。当驱动动铁心14达到上端极限时，合闸线圈15停止通电，此时，合闸过程完成。

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2所示，保持动铁心8受到合闸永磁体6的作用，使永磁机构保持在合闸位置。当永磁机构收到分闸信号时，上辅助弱磁线圈7与分闸线圈16同时通入电流，产生磁动势。上辅助弱磁线圈7产生的电磁场与合闸永磁体6产生的永磁磁场方向相反，使保持动铁心8受到的保持力迅速减小；分闸线圈16产生的磁场作用于驱动动铁心14。当电流达到一定值时，分闸线圈16产生的向下的电磁力、触头弹簧力与运动部件重力之和大于合闸永磁体6与辅助弱磁线圈7合成磁场产生的向上的保持力，驱动动铁心14开始向下运动，此时辅助弱磁线圈7停止通电。当动铁心处于分闸末段时，由于分闸永磁体11下侧下磁桥12的存在，有较多的磁力线穿过下磁桥，有效削弱了分闸永磁体对保持动铁心的吸引力，降低动铁心运动加速度，起到缓冲作用。最终，当驱动动铁心达到下端极限时，分闸线圈16停止通电。

由于结构的对称性，合闸过程与分闸过程类似，此处不再赘述。

由上可知，本发明通过在永磁保持机构中设置磁桥，可以降低分合闸起动阶段永磁体对保持动铁心的吸引力和分合闸末段永磁体对保持动铁心的吸引力，实现动铁心加速度的起动加速和末段减速；通过设置辅助弱磁线圈，使永磁机构在分合闸起动时能通过辅助线圈抵消一部分分合闸永磁体的保持力，缩短分合闸的起动时间。

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 (6)

1.一种带有磁桥及辅助弱磁线圈的高压真空断路器用长行程永磁操动机构，包括永磁保持机构(1)、电磁驱动机构(2)以及与断路器动触头相连的导杆(3)，其特征在于：所述永磁保持机构(1)与电磁驱动机构(2)之间设有非磁性材料垫片(13)，其中：

所述的永磁保持机构(1)包括上部永磁保持机构和下部永磁保持机构，所述上部永磁保持机构和下部永磁保持机构相对设置，且所述上部永磁保持机构和下部永磁保持机构之间设置有保持动铁心(8)，且所述保持动铁心(8)中间设有用于固定导杆(3)的中心孔，导杆(3)穿过该中心孔与保持动铁心(8)相固定；所述上部永磁保持机构包括上磁桥(4)、合闸静铁心(5)、合闸永磁体(6)、上辅助弱磁线圈(7)；所述合闸静铁心(5)固定在保持动铁心(8)相对于下部永磁保持机构的另一侧，而所述合闸永磁体(6)、上辅助弱磁线圈(7)设置于合闸静铁心(5)内，且所述合闸永磁体(6)、上辅助弱磁线圈(7)按与下部永磁保持机构之间由远及近设置；而所述上磁桥(4)设置于合闸静铁心(5)远离下部永磁保持机构的一侧；所述下部永磁保持机构包括分闸静铁心(9)、下辅助弱磁线圈(10)、分闸永磁体(11)以及下磁桥(12)；所述下磁桥(12)设置于非磁性材料垫片(13)之上，而所述分闸静铁心(9)设置于下磁桥(12)上，所述下辅助弱磁线圈(10)、分闸永磁体(11)设置于分闸静铁心(9)内，且所述分闸永磁体(11)、下辅助弱磁线圈(10)按与上部永磁保持机构之间由远及近设置；

所述电磁驱动机构(2)包括：驱动动铁心(14)、合闸线圈(15)、分闸线圈(16)、驱动静铁心(17)；所述驱动动铁心(14)设置于驱动静铁心(17)内部，且与驱动静铁心(17)滑动连接，同时所述驱动动铁心(14)与导杆(3)固定连接；而所述合闸线圈(15)、分闸线圈(16)设置于驱动动铁心(14)与驱动静铁心(17)之间；所述合闸线圈(15)设置在驱动静铁心(17)内部且靠近永磁保持机构(1)一侧，且围绕在驱动动铁心(14)周侧；而分闸线圈(16)设置在驱动静铁心(17)内部且远离永磁保持机构(1)一侧，且围绕在驱动动铁心(14)周侧。

2.根据权利要求1所述的带有磁桥及辅助弱磁线圈的高压真空断路器用长行程永磁操动机构，其特征在于：所述的永磁机构可以是圆形永磁机构，也可以是方形永磁机构。

3.根据权利要求1所述的带有磁桥及辅助弱磁线圈的高压真空断路器用长行程永磁操动机构，其特征在于：所述驱动动铁心(14)外侧壁设有轴向的凹槽(18)。

4.根据权利要求3所述的驱动动铁心外侧壁设有轴向的凹槽，其特征在于：所述的槽型可以是矩形槽，也可以是弧形槽。

5.根据权利要求1所述的带有磁桥及辅助弱磁线圈的高压真空断路器用长行程永磁操动机构，其特征在于：所述保持动铁心(8)为半径大于合闸永磁体(6)和分闸永磁体(11)外径的圆盘。

6.根据权利要求1所述的带有磁桥及辅助弱磁线圈的高压真空断路器用长行程永磁操动机构，其特征在于：上辅助弱磁线圈(7)、下辅助弱磁线圈(10)其内外径分别与合闸永磁体(6)以及分闸永磁体(11)相同。