CN107123568A - 一种一体式真空断路器用非接触式磁驱机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于电器开关技术领域，尤其涉及一种一体式真空断路器用非接触式磁驱机构。其寿命高、可靠性高、动作迅速、稳定性高，通过置于真空泡外机构静止部分向真空泡内运动部分提供磁驱力，此机构中运动部分与真空外壳不相接触，对真空泡内真空度无影响，可达到零泄漏，同时结构简单，传动部件驱动距离较短，动作迅速。包括非接触式磁驱机构，所述非接触式磁驱机构包括位于真空泡内的驱动部件及位于真空泡外的传动部件。所述传动部件驱动所述驱动部件作直线运动，带动与驱动部件相连的真空断路器电极系统实现合闸、合闸保持、分闸及分闸保持；所述传动部件套设于驱动部件外，两者以设置于驱动部件外的密封外壳相隔开。

Description

一种一体式真空断路器用非接触式磁驱机构

技术领域

本发明属于电器开关技术领域，尤其涉及一种一体式真空断路器用非接触式磁驱机构。

背景技术

真空断路器在中压开关设备应用广泛，永磁机构运用在真空断路器中，将电磁机构与永磁铁有机地组合起来，机构总体的零部件和运动部件数量显著减少，提高断路器运行可靠性，减少中间环节，减少机构操作所需能量，缩少了机构的尺寸。

目前永磁机构大体可分为两种：双线圈结构及单线圈结构。激磁线圈通过强大磁力的永磁铁将机械部件锁定在运动端部的任一位置，从而将灭弧室电极保持在分闸或合闸位置，其中永磁铁、机械运动部分、线圈等各部件形成一个整体，置于真空泡外部，通过拉杆、驱动绝缘子与真空泡内波纹管联接，使电极实现分闸、合闸动作。传统永磁机构体积较大，同时与真空泡传动部件驱动距离较长，直接影响到分合闸的动态特性和可靠性，分闸速度较慢。若单台机构配单台真空灭弧室，三相的分合闸分散性大。传统机构需把真空泡外运动传递至真空泡内动电极上，必须使用动密封波纹管，波纹管使用过程中快速反复拉伸或缩短，易损坏，就造成真空泡内慢性漏气，导致真空灭弧室功能的丧失，造成质量隐患。如图1所示，为传统永磁机构与真空泡内灭弧系统的连接结构，传统永磁机构磁驱作用下，动铁芯带动连杆、驱动绝缘子、拉杆、动导电杆及动电极实现分、合闸运动，动导电杆与机构之间设置出线端子，设置软连接，波纹管焊接在动导电杆外部和动端盖板的内口，通过波纹管实现动密封，完成永磁机构向灭弧室内动电极的运动传递。这种传统永磁机构与灭弧系统的连接方式，驱动的距离长，体积大，分闸速度较慢，同时三相操作的动作分散性大，而波纹管的质量和使用状态是制约真空泡机械寿命最重要因素之一。

本发明一体式真空断路器用非接触式磁驱机构，机构运动部分置于真空泡内，取消波纹管、驱动绝缘子等传动部件，如图2所示，为本发明非接触式磁驱机构与灭弧系统的连接结构，在非接触式磁驱机构磁驱作用下，动铁芯带动绝缘板、绝缘连杆、绝缘盘、动导电杆及动电极与静电极实现分、合闸运动。磁驱机构动铁芯直接驱动动电极，结构简单、体积小、寿命高、分合闸动作可靠性高、动作迅速，稳定性高，同时静止部分在真空泡外，可封闭为一整体，耐外部环境等级高。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种一体式真空断路器用非接触式磁驱机构，其寿命高、可靠性高、动作迅速、稳定性高，通过置于真空泡外机构静止部分向真空泡内运动部分提供磁驱力，此机构中运动部分与真空外壳不相接触，对真空泡内真空度无影响，可达到零泄漏，同时结构简单，传动部件驱动距离较短，动作迅速。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，包括非接触式磁驱机构，所述非接触式磁驱机构包括位于真空泡内的驱动部件及位于真空泡外的传动部件。

所述传动部件驱动所述驱动部件作直线运动，带动与驱动部件相连的真空断路器电极系统实现合闸、合闸保持、分闸及分闸保持；所述传动部件套设于驱动部件外，两者以设置于驱动部件外的密封外壳相隔开。

作为本发明的一种优选方案，所述非接触式磁驱机构为单线圈磁驱机构或双线圈磁驱机构。

作为本发明的另一种优选方案，所述单线圈磁驱机构的传动部件包括：静铁芯；电磁线圈，所述电磁线圈用于通电后产生驱动磁力；永磁铁，所述永磁铁产生永磁保持力实现合闸保持；磁轭，所述磁轭用于承载永磁铁及电磁线圈，提供磁路；非导磁块，所述非导磁块用于将合闸有效磁路隔开；所述单线圈磁驱机构的驱动部件包括：动铁芯，所述动铁芯位于真空泡内，正对于所述静铁芯的磁力面设置，为合闸提供有效磁路；分闸弹簧，所述动铁芯的下端抵接于所述分闸弹簧，该分闸弹簧的另一端连接于真空断路器的壳体；所述动铁芯的上端通过绝缘板与真空断路器的电极系统相连。

合闸动作时，电磁线圈正向得电，产生磁动势，驱动动铁芯动作，并向上拉伸分闸弹簧，电极系统实现合闸；此时永磁铁保持力大于分闸弹簧力和动电极重力，实现合闸保持，此时电磁线圈不再有正向电流通过；分闸动作时，电磁线圈反向通电励磁，产生磁动势，当永磁保持力小于分闸弹簧的拉力和真空断路器的动电极的重力时，动铁芯在分闸弹簧力的作用下，向下运动，实现分闸动作，此时电磁线圈不再有反向电流通过。（电磁线圈反向通电电流产生的磁场不可使永磁体退磁。

作为本发明的另一种优选方案，所述动铁芯的下端设置有一开槽，所述分闸弹簧的一端抵接于所述开槽内。

作为本发明的另一种优选方案，（单线圈磁驱机构的具体结构）所述电磁线圈位于所述磁轭内，所述静铁芯位于电磁线圈下方，所述永磁铁位于静铁芯与磁轭之间，所述非导磁块位于静铁芯及磁轭下方；所述电磁线圈、永磁铁及非导磁块将静铁芯包围，所述非导磁块将合闸有效磁路隔开。（非导磁块的厚度须保证静铁芯与磁轭间的漏磁通足够小，安装在所述永磁铁与磁轭之间，具体地，永磁铁下方、磁轭底部。

作为本发明的另一种优选方案，所述双线圈磁驱机构的传动部件包括：静铁芯；电磁线圈一，所述电磁线圈一用于通电后产生驱动磁力；电磁线圈二，用于通电后产生与电磁线圈一相反的驱动磁力；永磁铁，所述永磁铁产生永磁保持力；磁轭，所述磁轭用于承载永磁铁及电磁线圈，提供磁路；所述双线圈磁驱机构的驱动部件包括：动铁芯，所述动铁芯位于真空泡内，正对于所述静铁芯的磁力面设置，为合闸提供有效磁路；所述动铁芯的上端通过绝缘板与真空断路器的电极系统相连。

合闸动作时，电磁线圈一通电，产生磁动势，驱动动铁芯动作，向上运动，实现真空断路器电极系统的合闸，永磁铁保持力实现合闸保持，此时电磁线圈一不再有电流通过。分闸动作时，电磁线圈二通电，产生磁动势，当永磁保持力小于电磁线圈二的拉力和动电极重力时，动铁芯在电磁线圈二的作用下，向下运动，实现分闸动作，永磁保持力实现分闸保持，此时电磁线圈二不再有电流通过。

作为本发明的另一种优选方案，（双线圈磁驱机构的具体结构）所述电磁线圈一与电磁线圈二上下对应设置于所述磁轭内，所述静铁芯位于电磁线圈一、电磁线圈二之间，所述永磁铁位于静铁芯与磁轭之间，所述电磁线圈一、永磁铁及电磁线圈二将静铁芯包围，将合闸有效磁路隔开。

作为本发明的另一种优选方案，所述永磁铁为多块等跨度的扇形结构。

作为本发明的另一种优选方案，所述绝缘板与动铁芯通过绝缘螺栓相连。

与现有技术相比本发明有益效果。

1、非接触式磁驱机构静止部分置于真空泡外部，运动部分与真空外壳不相接触，取消机构与灭弧系统之间动密封波纹管，可达到零泄漏，大大提高了机构与真空断路器的使用寿命。

2、非接触式磁驱机构运动部分是由动铁芯驱动绝缘连杆，直接驱动电极系统的动电极，结构零件简单，距离短，动作迅速，机构分合闸动作特性与灭弧系统电极开断特性匹配性好。

3、由于非接触式磁驱机构运动部分置于真空泡内，静止部分在真空泡外部，可封闭为一整体，耐外部环境等级高。

4、非接触式磁驱机构与一体式真空断路器灭弧系统结合使用，结构简单紧凑，具有高使用寿命，设计独特，实现真空断路器的小型化、一体化、规格化，非常适合智能化电网的需求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是传统永磁机构与真空泡内灭弧系统的连接结构示意图。

图2是本发明非接触磁驱机构与灭弧系统的连接结构示意图。

图3是本发明非接触式磁驱机构A-A的剖面示意图

图4是本发明的实施例提供的非接触式单线圈磁驱机构的结构示意图。

图5是本发明的实施例提供的非接触式双线圈磁驱机构的结构示意图。

图中，1为绝缘连杆、2为磁轭、3为电磁线圈、4为静铁芯、5为永磁铁、6为非导磁块、7为绝缘板、8为动铁芯、9为分闸弹簧、10为动端导电端子、11为密封外壳、12为外壳底座、13为动导电杆、14为绝缘盘、15为动端盖板、16为波纹管、17为软连接、18为出线端子、19为拉杆、20为驱动绝缘子、21为连杆。

具体实施方式

如图2-5所示，本发明包括非接触式磁驱机构，所述非接触式磁驱机构包括位于真空泡内的驱动部件及位于真空泡外的传动部件；所述传动部件驱动所述驱动部件作直线运动，带动与驱动部件相连的真空断路器电极系统实现合闸、合闸保持、分闸及分闸保持；所述传动部件套设于驱动部件外，两者以设置于驱动部件外的密封外壳相隔开。

优选地，所述非接触式磁驱机构为单线圈磁驱机构或双线圈磁驱机构。

优选地，所述单线圈磁驱机构的传动部件包括：静铁芯；电磁线圈，所述电磁线圈用于通电后产生驱动磁力；永磁铁，所述永磁铁产生永磁保持力实现合闸保持；磁轭，所述磁轭用于承载永磁铁及电磁线圈，提供磁路；非导磁块，所述非导磁块用于将合闸有效磁路隔开；所述单线圈磁驱机构的驱动部件包括：动铁芯，所述动铁芯位于真空泡内，正对于所述静铁芯的磁力面设置，为合闸提供有效磁路；分闸弹簧，所述动铁芯的下端抵接于所述分闸弹簧，该分闸弹簧的另一端连接于真空断路器的壳体（具体地，连接于外壳底座上）；所述动铁芯的上端通过绝缘板与真空断路器的电极系统相连。

具体地，动铁芯、分闸弹簧套在真空断路器的动端导电端子外，绝缘连杆在分、合闸力的驱动下推动电极系统的动电极做分、合闸操作，实现有效的关合与开断。如图2所示，所述绝缘板与绝缘连杆相连，所述绝缘连杆与电极系统的动电极相连，动铁芯驱动绝缘连杆，实现真空断路器的动电极、静电极之间的接合与断开。

合闸动作时，电磁线圈正向得电，产生磁动势，驱动动铁芯动作，并向上拉伸分闸弹簧，电极系统实现合闸；此时永磁铁保持力大于分闸弹簧力和动电极重力，实现合闸保持，此时电磁线圈不再有正向电流通过；分闸动作时，电磁线圈反向通电励磁，产生磁动势，当永磁保持力小于分闸弹簧的拉力和真空断路器的动电极的重力时，动铁芯在分闸弹簧力的作用下，向下运动，实现分闸动作，此时电磁线圈不再有反向电流通过。电磁线圈反向通电电流产生的磁场不可使永磁铁退磁。

优选地，所述动铁芯的下端设置有一开槽，所述分闸弹簧的一端抵接于所述开槽内。

优选地，（单线圈磁驱机构的具体结构）所述电磁线圈位于所述磁轭内，所述静铁芯位于电磁线圈下方，所述永磁铁位于静铁芯与磁轭之间，所述非导磁块位于静铁芯及磁轭下方；所述电磁线圈、永磁铁及非导磁块将静铁芯包围，所述非导磁块将合闸有效磁路隔开。非导磁块的厚度须保证静铁芯与磁轭间的漏磁通足够小，安装在所述永磁铁与磁轭之间，具体地，永磁铁下方、磁轭底部。

更进一步地，所述双线圈磁驱机构的传动部件包括：静铁芯；电磁线圈一，所述电磁线圈一用于通电后产生驱动磁力；电磁线圈二，用于通电后产生与电磁线圈一相反的驱动磁力；永磁铁，所述永磁铁产生永磁保持力；磁轭，所述磁轭用于承载永磁铁及电磁线圈，提供磁路；所述双线圈磁驱机构的驱动部件包括：动铁芯，所述动铁芯位于真空泡内，正对于所述静铁芯的磁力面设置，为合闸提供有效磁路；所述动铁芯的上端通过绝缘板与真空断路器的电极系统相连。

合闸动作时，电磁线圈一通电，产生磁动势，驱动动铁芯动作，向上运动，实现真空断路器电极系统的合闸，永磁铁保持力实现合闸保持，此时电磁线圈一不再有电流通过。分闸动作时，电磁线圈二通电，产生磁动势，当永磁保持力小于电磁线圈二的拉力和动电极重力时，动铁芯在电磁线圈二的作用下，向下运动，实现分闸动作，永磁保持力实现分闸保持，此时电磁线圈二不再有电流通过。

更进一步地，（双线圈磁驱机构具体结构）所述电磁线圈一与电磁线圈二上下对应设置于所述磁轭内，所述静铁芯位于电磁线圈一、电磁线圈二之间，所述永磁铁位于静铁芯与磁轭之间，所述电磁线圈一、永磁铁及电磁线圈二将静铁芯包围，将合闸有效磁路隔开。

更进一步地，所述永磁铁为多块等跨度的扇形结构。

更进一步地，所述绝缘板与动铁芯通过绝缘螺栓相连。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种一体式真空断路器用非接触式磁驱机构，包括非接触式磁驱机构，其特征在于，所述非接触式磁驱机构包括位于真空泡内的驱动部件及位于真空泡外的传动部件；

所述传动部件驱动所述驱动部件作直线运动，带动与驱动部件相连的真空断路器电极系统实现合闸、合闸保持、分闸及分闸保持；所述传动部件套设于驱动部件外，两者以设置于驱动部件外的密封外壳相隔开。

2.根据权利要求1所述的一种一体式真空断路器用非接触式磁驱机构，其特征在于：所述非接触式磁驱机构为单线圈磁驱机构或双线圈磁驱机构。

3.根据权利要求2所述的一种一体式真空断路器用非接触式磁驱机构，其特征在于：所述单线圈磁驱机构的传动部件包括：静铁芯；电磁线圈，所述电磁线圈用于通电后产生驱动磁力；永磁铁，所述永磁铁产生永磁保持力实现合闸保持；磁轭，所述磁轭用于承载永磁铁及电磁线圈，提供磁路；非导磁块，所述非导磁块用于将合闸有效磁路隔开；所述单线圈磁驱机构的驱动部件包括：动铁芯，所述动铁芯位于真空泡内，正对于所述静铁芯的磁力面设置，为合闸提供有效磁路；分闸弹簧，所述动铁芯的下端抵接于所述分闸弹簧，该分闸弹簧的另一端连接于真空断路器的壳体；所述动铁芯的上端通过绝缘板与真空断路器的电极系统相连。

4.根据权利要求3所述的一种一体式真空断路器用非接触式磁驱机构，其特征在于：所述动铁芯的下端设置有一开槽，所述分闸弹簧的一端抵接于所述开槽内。

5.根据权利要求3所述的一种一体式真空断路器用非接触式磁驱机构，其特征在于：所述电磁线圈位于所述磁轭内，所述静铁芯位于电磁线圈下方，所述永磁铁位于静铁芯与磁轭之间，所述非导磁块位于静铁芯及磁轭下方；所述电磁线圈、永磁铁及非导磁块将静铁芯包围，所述非导磁块将合闸有效磁路隔开。

6.根据权利要求2所述的一种一体式真空断路器用非接触式磁驱机构，其特征在于：所述双线圈磁驱机构的传动部件包括：静铁芯；电磁线圈一，所述电磁线圈一用于通电后产生驱动磁力；电磁线圈二，用于通电后产生与电磁线圈一相反的驱动磁力；永磁铁，所述永磁铁产生永磁保持力；磁轭，所述磁轭用于承载永磁铁及电磁线圈，提供磁路；所述双线圈磁驱机构的驱动部件包括：动铁芯，所述动铁芯位于真空泡内，正对于所述静铁芯的磁力面设置，为合闸提供有效磁路；所述动铁芯的上端通过绝缘板与真空断路器的电极系统相连。

7.根据权利要求6所述的一种一体式真空断路器用非接触式磁驱机构，其特征在于：所述电磁线圈一与电磁线圈二上下对应设置于所述磁轭内，所述静铁芯位于电磁线圈一、电磁线圈二之间，所述永磁铁位于静铁芯与磁轭之间，所述电磁线圈一、永磁铁及电磁线圈二将静铁芯包围，将合闸有效磁路隔开。

8.根据权利要求1所述的一种一体式真空断路器用非接触式磁驱机构，其特征在于：所述永磁铁为多块等跨度的扇形结构。

9.根据权利要求3或6所述的一种一体式真空断路器用非接触式磁驱机构，其特征在于：所述绝缘板与动铁芯通过绝缘螺栓相连。