CN105869946A - 一种组合分闸弹簧的高压断路器用单稳态永磁机构 - Google Patents

一种组合分闸弹簧的高压断路器用单稳态永磁机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种组合分闸弹簧的高压断路器用单稳态永磁机构，其包括非导磁外壳(2)，设置在该非导磁外壳(2)内部的永磁保持机构(3)、电磁驱动机构(4)、组合分闸弹簧系统(5)、非导磁材料垫块(10)，以及贯穿于非导磁外壳(2)并与其滑动连接的导杆(1)，所述永磁保持机构(3)与电磁驱动机构(4)通过非导磁材料垫块(10)形成隔离；所述组合分闸弹簧系统(5)沿导杆(1)设置在永磁保持机构(3)和电磁驱动机构(4)内部。本发明通过设置全程分闸弹簧和区间分闸弹簧组合的分闸弹簧系统，减小了合闸前半段的反力，从而减小了合闸电流峰值并缩短了合闸时间，减少了合闸能耗。

Description

一种组合分闸弹簧的高压断路器用单稳态永磁机构
技术领域
本发明涉及一种组合分闸弹簧的高压断路器用单稳态永磁机构，属于高压真空断路器领域。
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。其中，单稳态永磁机构与双稳态相比，加入了分闸弹簧，使得永磁机构更符合真空断路器动态特性需求并且提高了分闸稳定性。然而，对于高压断路器用单稳态永磁机构，由于分闸弹簧的刚度系数较大，合闸时需要进行储能，导致合闸过程所需能量大大增加，合闸时间也会增加，同时分闸末速度也过大，从而加大了对机构的冲击。
发明内容
技术问题：本发明的目的是为了克服现有技术中存在的不足，提供了一种组合分闸弹簧的高压断路器用单稳态永磁机构，减小了合闸电流峰值并缩短了合闸时间，减少了合闸能耗；同时，在合闸末段对机构有减速效果；而且在保证刚分速度的同时，减小了分闸末速度，从而减小对机构的冲击。
发明内容：为解决上述技术问题，本发明提供一种组合分闸弹簧的高压断路器用单稳态永磁机构，包括非导磁外壳，设置在该非导磁外壳内部的永磁保持机构、电磁驱动机构、组合分闸弹簧系统、非导磁材料垫块，以及贯穿于非导磁外壳并与其滑动连接的导杆，
所述永磁保持机构与电磁驱动机构通过非导磁材料垫块形成隔离；所述组合分闸弹簧系统沿导杆设置在永磁保持机构和电磁驱动机构内部；
所述永磁保持机构包括永磁体以及设置在永磁体下部的分闸线圈，所述永磁体、分闸线圈设置在与非导磁外壳固定连接的保持静铁芯内，所述保持静铁芯下部设置可上下运动的保持动铁芯，所述保持动铁芯开有第一凹槽，并且沿凹槽开有若干通孔；
所述电磁驱动机构包括驱动静铁芯以及设置在驱动静铁芯下部的可上下运动的驱动动铁芯，所述驱动动铁芯外围设置有使驱动动铁芯向上运动的合闸线圈；
所述组合分闸弹簧系统包括全程弹簧、区间弹簧以及与非导磁外壳固定连接的区间弹簧托盘支撑杆，所述区间弹簧托盘支撑杆的上端放置有区间弹簧托盘，所述区间弹簧托盘下端面与驱动动铁芯横臂上端面有一气隙，所述全程弹簧设置于保持动铁芯和非导磁外壳之间，所述区间弹簧设置于区间弹簧托盘和非导磁材料垫块之间。
优选的，所述驱动动铁芯的子午面呈L型，其横臂均匀的开有四个圆形通孔；所述非导磁材料垫块的横臂下端开有第二凹槽。
优选的，所述全程弹簧为碟簧，下端嵌于保持动铁芯的第一凹槽内，上端与非导磁外壳的上端面接触，所述区间弹簧托盘支撑杆穿过所述驱动动铁芯横臂上的圆形通孔与非导磁外壳的下端面固定，所述区间弹簧托盘由区间弹簧托盘支撑杆支撑，且其上端开有第三凹槽，所述区间弹簧为碟簧，下端嵌于区间弹簧托盘的第三凹槽内，上端嵌于非导磁垫块的第二凹槽内。
优选的，所述圆形通孔的直径大于所述区间弹簧托盘支撑杆的直径，在分闸位置时，所述区间弹簧托盘的下端面与所述驱动动铁芯横臂的上端面之间预留有合闸时全程弹簧单独作用的气隙。
优选的，所述组合分闸弹簧系统在合闸过程中分两段作用，第一段，由于全程弹簧单独作用气隙的存在，所述驱动动铁芯与所述区间弹簧托盘有一段距离，驱动动铁芯在这段距离中向上运动时，只受到全程弹簧的反力作用；第二段，当驱动动铁芯与区间弹簧托盘接触后继续上升时，驱动动铁芯受到全程弹簧和区间弹簧反力的共同作用，直至驱动动铁芯运动至合闸位置。
有益效果：本发明具有以下优点：
本发明通过设置全程分闸弹簧和区间分闸弹簧组合的分闸弹簧系统，使分闸弹簧分两段作用，减小了合闸前半段的反力，从而减小了合闸电流峰值并缩短了合闸时间，减少了合闸能耗；同时，在合闸末段对机构有减速效果；而且在保证刚分速度的同时，减小了分闸末速度，从而减小对机构的冲击。
附图说明
图1为本发明在合闸位置的结构示意图；
图2为本发明在分闸位置的结构示意图；
图3为本发明分闸弹簧系统示意图；
图4为本发明动铁芯俯视图；
图5-1为本发明保持动铁芯示意图；
图5-2为本发明非导磁材料垫块示意图；
图5-3为本发明区间弹簧托盘示意图；
图6为本发明永磁机构反力曲线与传统永磁机构反力曲线示意图
图中：1导杆、2非导磁外壳、3永磁保持机构、4电磁驱动机构、5组合分闸弹簧系统、6保持静铁芯、7永磁体、8分闸线圈、9保持动铁芯、10非导磁材料垫块、11驱动静铁芯、12合闸线圈、13驱动动铁芯、14全程弹簧、15区间弹簧、16区间弹簧托盘、17区间弹簧托盘支撑杆、18气隙、A传统永磁机构反力、B本发明永磁机构反力曲线
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
如图1-5所示，本发明提供的组合分闸弹簧的高压断路器用单稳态永磁机构，其包括非导磁外壳2，设置在该非导磁外壳2内部的永磁保持机构3、电磁驱动机构4、组合分闸弹簧系统5、非导磁材料垫块10，以及贯穿于非导磁外壳2并与其滑动连接的导杆1，所述永磁保持机构3与电磁驱动机构4通过非导磁材料垫块10形成隔离；所述组合分闸弹簧系统5沿导杆1设置在永磁保持机构3和电磁驱动机构4内部。
所述永磁保持机构3包括永磁体7以及设置在永磁体7下部的分闸线圈8，所述永磁体7、分闸线圈8设置在与非导磁外壳2固定连接的保持静铁芯6内，所述保持静铁芯6下部设置可上下运动的保持动铁芯9，所述保持动铁芯9开有第一凹槽9-1，并且沿凹槽开有若干通孔。
所述电磁驱动机构4包括驱动静铁芯11以及设置在驱动静铁芯11下部的可上下运动的驱动动铁芯13，所述驱动动铁芯13外围设置有使驱动动铁芯13向上运动的合闸线圈12；
所述组合分闸弹簧系统5包括全程弹簧14、区间弹簧15以及与非导磁外壳2固定连接的区间弹簧托盘支撑杆17，所述区间弹簧托盘支撑杆17的上端放置有区间弹簧托盘16，所述区间弹簧托盘16下端面与驱动动铁芯13横臂上端面有一气隙18，所述全程弹簧14设置于保持动铁芯9和非导磁外壳2之间，所述区间弹簧15设置于区间弹簧托盘16和非导磁材料垫块10之间。
所述驱动动铁芯13的子午面呈L型，其横臂均匀的开有四个圆形通孔13-1；
所述非导磁材料垫块10的横臂下端开有第二凹槽10-1。
所述全程弹簧14为碟簧，下端嵌于保持动铁芯9的第一凹槽9-1内，上端与非导磁外壳2的上端面接触，所述区间弹簧托盘支撑杆17穿过所述驱动动铁芯13横臂上的圆形通孔13-1与非导磁外壳2的下端面固定，所述区间弹簧托盘16由区间弹簧托盘支撑杆17支撑，且其上端开有第三凹槽16-1，所述区间弹簧15为碟簧，下端嵌于区间弹簧托盘16的第三凹槽16-1内，上端嵌于非导磁垫块10的第二凹槽10-1内。
所述圆形通孔13-1的直径大于所述区间弹簧托盘支撑杆17的直径，在分闸位置时，所述区间弹簧托盘16的下端面与所述驱动动铁芯13横臂的上端面之间预留有合闸时全程弹簧14单独作用的气隙18。
所述组合分闸弹簧系统5在合闸过程中分两段作用，第一段，由于气隙18的存在，所述驱动动铁芯13与所述区间弹簧托盘16有一段距离，驱动动铁芯13在这段距离中向上运动时，只受到全程弹簧14的反力作用；第二段，当驱动动铁芯13与区间弹簧托盘16接触后继续上升时，驱动动铁芯13受到全程弹簧14和区间弹簧15反力的共同作用，直至驱动动铁芯13运动至合闸位置。整个合闸过程机构反力如图6中曲线B所示。
本发明通过设置全程分闸弹簧和区间分闸弹簧组合的分闸弹簧系统，减小了合闸前半段的反力，从而减小了合闸电流峰值并缩短了合闸时间，减少了合闸能耗；同时，在合闸末段对机构有减速效果；而且在保证刚分速度的同时，减小了分闸末速度，从而减小对机构的冲击。
以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种组合分闸弹簧的高压断路器用单稳态永磁机构，其包括非导磁外壳(2)，设置在该非导磁外壳(2)内部的永磁保持机构(3)、电磁驱动机构(4)、组合分闸弹簧系统(5)、非导磁材料垫块(10)，以及贯穿于非导磁外壳(2)并与其滑动连接的导杆(1)，其特征在于：所述永磁保持机构(3)与电磁驱动机构(4)通过非导磁材料垫块(10)形成隔离；所述组合分闸弹簧系统(5)沿导杆(1)设置在永磁保持机构(3)和电磁驱动机构(4)内部；
所述永磁保持机构(3)包括永磁体(7)、以及设置在永磁体(7)下部的分闸线圈(8)，所述永磁体(7)、分闸线圈(8)设置在与非导磁外壳(2)固定连接的保持静铁芯(6)内，所述保持静铁芯(6)下部设置可上下运动的保持动铁芯(9)，所述保持动铁芯(9)开有第一凹槽(9-1)，并且沿该第一凹槽开有若干通孔；
所述电磁驱动机构(4)包括驱动静铁芯(11)以及设置在驱动静铁芯(11)下部的可上下运动的驱动动铁芯(13)，所述驱动动铁芯(13)外围设置有使驱动动铁芯(13)向上运动的合闸线圈(12)；
所述组合分闸弹簧系统(5)包括全程弹簧(14)、区间弹簧(15)以及与非导磁外壳(2)固定连接的区间弹簧托盘支撑杆(17)，所述区间弹簧托盘支撑杆(17)的上端放置有区间弹簧托盘(16)，所述区间弹簧托盘(16)下端面与驱动动铁芯(13)横臂上端面有一气隙(18)，所述全程弹簧(14)设置于保持动铁芯(9)和非导磁外壳(2)之间，所述区间弹簧(15)设置于区间弹簧托盘(16)和非导磁材料垫块(10)之间。
2.根据权利要求1所述的组合分闸弹簧的高压断路器用单稳态永磁机构，其特征在于：所述驱动动铁芯(13)的子午面呈L型，其横臂均匀的开有四个圆形通孔(13-1)；
所述非导磁材料垫块(10)的横臂下端开有第二凹槽(10-1)。
3.根据权利要求1或2所述的组合分闸弹簧的高压断路器用单稳态永磁机构，其特征在于：所述全程弹簧(14)为碟簧，下端嵌于保持动铁芯(9)的第一凹槽(9-1)内，上端与非导磁外壳(2)的上端面接触，所述区间弹簧托盘支撑杆(17)穿过所述驱动动铁芯(13)横臂上的圆形通孔(13-1)与非导磁外壳(2)的下端面固定，所述区间弹簧托盘(16)由区间弹簧托盘支撑杆(17)支撑，且其上端开有第三凹槽(16-1)，所述区间弹簧(15)为碟簧，下端嵌于区间弹簧托盘(16)的第三凹槽(16-1)内，上端嵌于非导磁垫块(10)的第二凹槽(10-1)内。
4.根据权利要求2或3所述的组合分闸弹簧的高压断路器用单稳态永磁机构，其特征在于：所述圆形通孔(13-1)的直径大于所述区间弹簧托盘支撑杆(17)的直径，在分闸位置时，所述区间弹簧托盘(16)的下端面与所述驱动动铁芯(13)横臂的上端面之间预留有合闸时全程弹簧(14)单独作用的气隙(18)。
5.根据权利要求1或4所述的组合分闸弹簧的高压断路器用单稳态永磁机构，其特征在于：所述组合分闸弹簧系统(5)在合闸过程中分两段作用，第一段，由于气隙(18)的存在，所述驱动动铁芯(13)与所述区间弹簧托盘(16)有一段距离，驱动动铁芯(13)在这段距离中向上运动时，只受到全程弹簧(14)的反力作用；第二段，当驱动动铁芯(13)与区间弹簧托盘(16)接触后继续上升时，驱动动铁芯(13)受到全程弹簧(14)和区间弹簧(15)反力的共同作用，直至驱动动铁芯(13)运动至合闸位置。
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