CN106206105A - 单相磁保持操作机构 - Google Patents

Abstract

本发明所提供的单相磁保持操作机构涉及高压开关领域，目的在于提供一种在频繁操作下仍能够有效完成操作保持的单相磁保持操作机构。本发明所提供的单相磁保持操作机构，包括：上磁轭、磁套筒、下磁轭、线圈和动铁芯；所述上磁轭、所述磁套筒和所述下磁轭沿所述磁套筒的轴线方向依次贴合设置，并共同围合成磁场空间；所述线圈和所述动铁芯分别设置于所述磁场空间内；当所述线圈充电时，所述动铁芯能够在所述磁套筒的轴线方向上朝远离或靠近磁场空间的方向移动。

Description

单相磁保持操作机构

技术领域

本发明涉及高压开关领域，具体涉及一种单相磁保持操作机构。

背景技术

在高压开关领域，磁保持操作机构占有重要地位，目前市场上的磁保持操作机构通常采用钕铁硼永磁体完成操作保持，但是由于在操作中存在钕铁硼退磁现象，频繁操作容易造成机构失效，十分不利于对高低压线路的控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在频繁操作下仍能够有效完成操作保持的单相磁保持操作机构。

本发明一种单相磁保持操作机构，包括：上磁轭、磁套筒、下磁轭、线圈和动铁芯；

所述上磁轭、所述磁套筒和所述下磁轭沿所述磁套筒的轴线方向依次贴合设置，并共同围合成磁场空间；

所述线圈和所述动铁芯分别设置于所述磁场空间内；

当所述线圈充电时，所述动铁芯能够在所述磁套筒的轴线方向上朝远离或靠近磁场空间的方向移动。

本发明一种单相磁保持操作机构，还包括：下部塑料端块；

所述下部塑料端块设置于所述下磁轭在所述磁套筒轴线方向上远离磁场空间的一侧，并将所述动铁芯组件限位于所述磁场空间内。

本发明一种单相磁保持操作机构，还包括：塑料封盖、拉杆和合闸压力弹簧；

所述塑料封盖的一端与所述动铁芯螺纹连接，另一端朝远离所述磁场空间的方向伸出所述下部塑料端块；

所述拉杆的一端依次穿过所述上磁轭、所述动铁芯和所述塑料封盖后伸出所述塑料封盖，并通过紧锁限位螺母锁止于所述塑料封盖的下方；所述拉杆的另一端设置有限位部；所述合闸压力弹簧穿套于所述拉杆上，且所述合闸压力弹簧的两端分别与所述塑料封盖和所述限位部应力接触；

所述动铁芯随着自身的移动，能够相继带动所述塑料封盖在所述磁套筒的轴线方向上移动、所述合闸压力弹簧伸缩以及所述拉杆在所述磁套筒的轴线方向上移动。

本发明一种单相磁保持操作机构，还包括：分闸弹簧；所述分闸弹簧穿套于所述拉杆上，且所述分闸弹簧的两端分别与所述塑料封盖和所述上磁轭应力接触。

本发明一种单相磁保持操作机构，包括上下磁轭，磁套筒，动铁芯组件，下部塑料端块及金属固定压板，其特征在于所述上下磁轭与所述套筒中间设置线圈，所述动铁芯组件包括动铁芯及其下部螺纹安装的塑料封盖，所述动铁芯中间穿过操作拉杆、分闸弹簧和合闸压力弹簧。

本发明一种单相磁保持操作机构，所述动铁芯完全密封于机构腔体内；所述动铁芯组件抵达上磁轭时，所述上下磁轭、磁套筒和动铁芯组成磁阻最小的封闭磁路。

本发明一种单相磁保持操作机构，所述分闸弹簧上端抵在上磁轭，所述合闸压力弹簧上端抵在操作拉杆限位端，所述分闸弹簧和合闸压力弹簧下端都抵在所述动铁芯组件的塑料封盖上。

本发明一种单相磁保持操作机构，所述动铁芯在所述塑料端块与上磁轭之间限位运行，并与所述操作拉杆通过分闸弹簧合闸压力弹簧配合完成机构操作。

本发明一种单相磁保持操作机构，所述动铁芯上端部设有气隙防尘凸沿，可有效防止细小屑沫掉入所述动铁芯与下磁轭的配合间隙。

本发明一种单相磁保持操作机构，所述下部塑料端块内嵌入光电位置传感元件，光电元件通过所述动铁芯组件的塑料封盖舌片的光源遮挡孔形成机构位置及速度光电感应信息，光电传感器信号线通过所述金属固定压板与所述下端塑料端块之间的凹槽引出。

本发明所提供的单项磁保持操作机构使用线圈作为提供磁场的介质，由于线圈通电后形成的磁极不会出现消磁，再加上上磁轭、所述磁套筒和所述下磁轭共同围合成的磁场空间具有保磁效果，因此相较于现有通过永磁体完成操作保持的机构而言，本发明即使在频繁操作下仍能够有效完成操作保持功能，避免了保持操作机构失效情况的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的外视三维图。

图2为本发明的分闸位置剖视图。

图3为本发明的合闸位置剖视图。

图4为本发明的光电传感器位置俯视图。

图5为本发明的光电传感器位置三维结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一：

如图1-3所示，在一种具体实施方式中，本发明单相磁保持操作机构包括：上磁轭10、磁套筒1、下磁轭8、下部塑料端块4、线圈7、动铁芯21、塑料封盖22、拉杆12、分闸弹簧16和合闸压力弹簧15。

如图2-3所示，上磁轭10、磁套筒1和下磁轭8自上而下依次贴合设置，并共同围合成磁场空间；线圈7和动铁芯21分别设置于磁场空间内；下部塑料端块4贴合设置于下磁轭8的下方，并将动铁芯21组件限位于磁场空间内；塑料封盖22的一端与动铁芯21螺纹连接，另一端朝远离磁场空间的方向伸出下部塑料端块4；

拉杆12的一端依次穿过上磁轭、动铁芯21和塑料封盖22后伸出塑料封盖22，并通过螺母锁止于塑料封盖22的下方；拉杆12的另一端设置有限位部；合闸压力弹簧15穿套于拉杆12上，且合闸压力弹簧15的两端分别与塑料封盖22和限位部应力接触；

当线圈7充电时，动铁芯21能够沿磁套筒1的轴线方向在上磁轭10和塑料封盖22之间移动，并能够相继带动塑料封盖22在磁套筒1的轴线方向上移动、合闸压力弹簧15伸缩以及拉杆12在磁套筒1的轴线方向上移动。

如图2-3所示，本发明还包括分闸弹簧16，分闸弹簧16穿套于拉杆12上(分闸弹簧16的内径大于合闸压力弹簧15的外径)，且分闸弹簧16的两端分别与塑料封盖22和上磁轭10应力接触。分闸弹簧16用于辅助推动动铁芯21沿磁套筒1的轴线方向朝远离磁场空间的方向移动，提高了对动铁芯21的控制效率，具体原理见下文有关本发明工作原理的描述。

本发明所提供的单项磁保持操作机构使用线圈7作为提供磁场的介质，由于线圈7通电后形成的磁极不会出现消磁，再加上上磁轭10、磁套筒1和下磁轭8共同围合成的磁场空间具有保磁效果，因此相较于现有通过永磁体完成操作保持的机构而言，本发明即使在频繁操作下仍能够有效完成操作保持功能，避免了保持操作机构失效情况的发生。

实施例二：

如图1-3所示，在一种具体实施方式中，本发明提供一种单相磁保持操作机构，包括上磁轭10，下磁轭8，磁套筒1，动铁芯组件2，下部塑料端块4及金属固定压板3，所述上磁轭10、下磁轭8与所述磁套筒1中间设置线圈7，所述动铁芯组件2包括动铁芯21及其下部螺纹安装的塑料封盖22，所述动铁芯21中间穿过操作拉杆12、分闸弹簧16和合闸压力弹簧15，所述下部塑料端块4中嵌入光电传感元件13，光电传感元件信号线通过所述金属固定压板3与所述下端塑料端块4之间的凹槽引出，所述金属固定压板3通过螺栓11固定压紧至安装平面，本发明提供的一种单相磁保持操作机构组成零件少，组装方便，动作一致性好。

如图1至图3所示，所述动铁芯21完全密封于机构部件组成的腔体内，运行环境封闭，不受外界尘屑影响，所述动铁芯21上端部设有气隙防尘凸沿，可有效防止细小屑沫掉入所述动铁芯与下磁轭的配合间隙，所述动铁芯21在所述上磁轭10与所述下部塑料端块4之间限位运行，所述动铁芯21的运动完全避免了摩擦卡涩的情况，操作次数可轻松达到30万次以上。

如图3所示，所述动铁芯21上端抵达上磁轭10时，所述上磁轭10、下磁轭8、磁套筒1和动铁芯21组成最小磁阻的封闭磁路，磁套筒中的磁场强度将被保持。

如图2、图3所示，所述分闸弹簧16上端抵在上磁轭10，所述合闸压力弹簧15上端抵在操作拉杆12限位端，所述分闸弹簧16和合闸压力弹簧15下端都抵在所述动铁芯组件2的塑料封盖22上，所述操作拉杆12下端配有紧锁限位螺母14，所述操作拉杆12通过分闸弹簧16、合闸压力弹簧15配合完成开关分合闸操作。

如图2至图5所示，所述下部塑料端块4内嵌入光电位置传感元件13，所述光电元件13通过塑料封盖22上的遮挡舌片及其上面的小孔感应形成机构位置及速度光电感应信号。

如图1至图3所示，所述磁套筒采用半硬磁特性的Cr系合金结构钢构成，机构制造成本低。

需要指出的是，本实施例中的气隙防尘凸沿、入光电位置传感元件13、遮挡舌片及其上面的小孔均适用于实施例一，且它们在实施例一种的安装位置、使用方式及达到的效果均与实施例二中的描述相一致。

工作原理:

合闸过程：图2所示机构处于分闸位置，机构在分闸弹簧16作用下保持开关在分闸位置，开关控制电路接到合闸命令后接通储能电容回路，正向注入线圈7电流，电场力驱动动铁芯组件2向上运动，分闸弹簧16被压缩储能为分闸做准备，合闸压力弹簧15被压缩并驱动拉杆12向上运动，动铁芯21与上磁轭10距离变小，磁路磁阻变小，磁套筒1被电场磁化，最终动铁芯21与上磁轭10、下磁轭8、磁套筒1闭合形成最小磁阻封闭磁路，磁套筒1磁场力被保持并提供足够的咬合力，开关保持在合闸位置，控制电路断开储能触发回路，合闸动作过程完成。

分闸过程：图3所示机构处于合闸位置，动铁芯21与上磁轭10、下磁轭8、磁套筒1闭合形成最小磁阻封闭磁路，磁套筒1磁场力被保持并提供足够的咬合力，开关保持在合闸位置，开关控制电路接到分闸命令后接通储能电容回路，反向注入线圈7电流，电场力与合闸保持磁场力相反，磁套筒1被消磁，动铁芯21在电场力及分闸弹簧共同作用下向下运动，拉杆12通过限位锁紧螺母14被动铁芯组件2带动向下运动，动铁芯21下端在与塑料端块4接触并受限停止，控制电路断开储能触发回路，分闸动作过程完成，机构在分闸弹簧16作用下保持开关在分闸位置。

机构动作速度信号传递过程：如图2至图5所示，塑料封盖22设有舌片，舌片上设有透光孔，在机构分合闸过程中，塑料封盖22上下移动，舌片可对光电传感器光射感应位置形成遮挡或透过，机构速度信息通过光电传感器对不同时刻的位置信号的反馈来实现。更具体而言：

光电感传感器为U形结构，且于U形光电传感器的一个之腿上设置有光源，于U形光电传感器的一个之腿上设置有光感器，且光源按照射向光传感器的方向设置。塑料封盖22设有舌片，舌片上设有两个以预设间距布置的透光孔，舌片能够随着塑料封盖的移动而移动，且舌片在移动过程中始终处于U形光传感器的两个支腿之间，对光源射出的光线进行遮挡，进而光源发射的光线无法到达光感器，但当舌片移动至其上的透光孔与光源照射方向对正时，则光源可以穿过透光孔到达光感器，从而光感器可以采集到光信号；通过记录光源发射的光线穿过两个通光孔的时间间隔，再结合两个透光孔之间的间距，便可以计算出舌片运行速度(也即动铁芯的运行速度)。当然也可以仅设置一个透光孔，但当仅设置一个透光孔时，需要保证该透光孔的长度足够大，以保证能够记载光源发射的光线穿过该透光孔的时间，从而便可以通过该通光孔的长度及光源发射的光线穿过该透光孔的时间计算出舌片运行速度(也即动铁芯的运行速度)。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种单相磁保持操作机构，其特征在于，包括：上磁轭、磁套筒、下磁轭、线圈和动铁芯；

所述上磁轭、所述磁套筒和所述下磁轭沿所述磁套筒的轴线方向依次贴合设置，并共同围合成磁场空间；

所述线圈和所述动铁芯分别设置于所述磁场空间内；

当所述线圈充电时，所述动铁芯能够在所述磁套筒的轴线方向上朝远离或靠近磁场空间的方向移动。

2.如权利要求1所述的一种单相磁保持操作机构，其特征在于，还包括：下部塑料端块；

所述下部塑料端块设置于所述下磁轭在所述磁套筒轴线方向上远离磁场空间的一侧，并将所述动铁芯组件限位于所述磁场空间内。

3.如权利要求2所述的单相磁保持操作机构，其特征在于，还包括：塑料封盖、拉杆和合闸压力弹簧；

所述塑料封盖的一端与所述动铁芯螺纹连接，另一端朝远离所述磁场空间的方向伸出所述下部塑料端块；

所述拉杆的一端依次穿过所述上磁轭、所述动铁芯和所述塑料封盖后伸出所述塑料封盖，并通过紧锁限位螺母锁止于所述塑料封盖的下方；所述拉杆的另一端设置有限位部；所述合闸压力弹簧穿套于所述拉杆上，且所述合闸压力弹簧的两端分别与所述塑料封盖和所述限位部应力接触；

所述动铁芯随着自身的移动，能够相继带动所述塑料封盖在所述磁套筒的轴线方向上移动、所述合闸压力弹簧伸缩以及所述拉杆在所述磁套筒的轴线方向上移动。

4.如权利要求1所述的单相磁保持操作机构，其特征在于，还包括：分闸弹簧；所述分闸弹簧穿套于所述拉杆上，且所述分闸弹簧的两端分别与所述塑料封盖和所述上磁轭应力接触。

5.一种单相磁保持操作机构，包括上下磁轭，磁套筒，动铁芯组件，下部塑料端块及金属固定压板，其特征在于所述上下磁轭与所述磁套筒中间设置线圈，所述动铁芯组件包括动铁芯及其下部螺纹安装的塑料封盖，所述动铁芯中间穿过操作拉杆、分闸弹簧和合闸压力弹簧。

6.如权利5所述的一种单相磁保持操作机构，其特征在于所述动铁芯完全密封于机构腔体内；所述动铁芯组件抵达上磁轭时，所述上下磁轭、磁套筒和动铁芯组成磁阻最小的封闭磁路。

7.如权利5或6任一项所述单相磁保持操作机构，其特征在于所述分闸弹簧上端抵在上磁轭，所述合闸压力弹簧上端抵在操作拉杆限位端，所述分闸弹簧和合闸压力弹簧下端都抵在所述动铁芯组件的塑料封盖上。

8.如权利5或6任一项所述单相磁保持操作机构，其特征在于所述动铁芯在所述塑料端块与上磁轭之间限位运行，并与所述操作拉杆通过分闸弹簧合闸压力弹簧配合完成机构操作。

9.如权利5所述的一种单相磁保持操作机构，其特征在于所述动铁芯上端部设有气隙防尘凸沿，可有效防止细小屑沫掉入所述动铁芯与下磁轭的配合间隙。

10.如权利5、6或9任一项所述单相磁保持操作机构，所述下部塑料端块内嵌入光电位置传感元件，光电元件通过所述动铁芯组件的塑料封盖舌片的光源遮挡孔形成机构位置及速度光电感应信息，光电传感器信号线通过所述金属固定压板与所述下端塑料端块之间的凹槽引出。