CN110223879B - 一种分合闸机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分合闸机构，包括紧固框架、拉板组合、永磁机构以及三相真空灭弧装置等，所述拉板组合包括斥力机构、拉板和冲击板，所述三相真空灭弧装置布置于所述永磁机构的同侧。本发明通过设置紧固框架，将永磁机构、斥力机构、三相真空灭弧装置等进行合理布置，斥力机构由传统的三组减少到一组，增加了结构的紧凑性、加强了结构的刚度，提高了分合闸机构切换的快速性；增加了拉板底部的可更换的冲击板，方便开合闸机构的易损部件的频繁更换，提高了分合闸机构运行维护效率。

Description

一种分合闸机构

技术领域

本发明涉及一种低压交流断路器技术领域，特别涉及一种快速分合闸机构。

背景技术

断路器是能够在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置，是电力系统必不可少的关键电器产品，能保护电网及回路上电气设备免受损坏。按使用电压范围，一般将3KV以下的断路器称为低压断路器。断路器的可靠性和快速性至关重要，传统断路器操作机构一般为多连杆传动方式的永磁或者弹簧动机构，受到结构的限制，它们固有分闸时间一般在20ms左右。

从断路器的快速性的角度说，整个切换过程的时间能满足在10ms 以内的断路器才是具有竞争力的产品。为满足该要求，专利 CN107946133A中公开了一种快速分合闸机构，如图1所示，该机构改进了多连杆传动方式，利用三相母排分别连接三相真空灭弧装置排列位置呈三角分布，和导杆相连，配合永磁机构、上绝缘板以及下绝缘板控制机构的分合闸动作，实现了一导杆控制三相开关的功能，减小了时间的分散性，提高机械可靠性和断路器动作时间的稳定性，三相真空灭弧装置分别对应三组斥力机构，包含三组斥力线圈和三个斥力部，在系统发生断路故障时，斥力元件通过智能控制单元，控制断路器分闸。

然而，该结构还存在布局欠合理、刚性差易变形、斥力元器件多斥力不均匀的不足，这些不足可能会影响整个断路器分合闸的有效性和精度。

鉴于此，需要提供一种布局合理、结构紧凑、刚度好不易变形、能抗击短路工况下的斥力冲击、元器件斥力均匀、工作可靠性高、合分闸动作稳定的合分闸机构。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种布局合理、结构紧凑、刚度好不易变形、能抗击短路工况下的斥力冲击、元器件斥力均匀、工作可靠性高、合分闸动作稳定的合分闸机构。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种分合闸机构，包括：

紧固框架；

拉板组合，包括斥力机构、拉板和冲击板，所述斥力机构与所述拉板的中心通过法兰连接；

永磁机构，所述永磁机构设置于所述拉板中心的正下方；

三相真空灭弧装置，所述三相真空灭弧装置相对于所述拉板布置于所述永磁机构的周围。

上述分合闸机构，其中，所述拉板为Y型结构，所述Y型结构具有均匀分布的三端,所述三端上均设有绝缘套。

上述分合闸机构，其中，所述紧固框架包括紧固框架上层和紧固框架下层，所述紧固框架上层设置有上绝缘板，所述紧固框架下层设置有下绝缘板。

上述分合闸机构，其中，所述上绝缘板上设有出线母排，所述下绝缘板上设有进线母排，所述出线母排均分别通过软导体连接至所述拉板的三端，所述进线母排分别通过所述三相真空灭弧装置连接至所述拉板的三端，所述出线母排、所述软导体、所述三相真空灭弧装置、所述进线母排之间形成电性连接。

上述分合闸机构，其中，所述斥力机构包括斥力拉杆，所述斥力拉杆包括拉杆部分，所述拉杆部分顶端包含一圆柱形台阶。

上述分合闸机构，其中，所述拉杆部分套设有压力弹簧，所述压力弹簧带有预压力并与所述上绝缘板配合安装。

上述分合闸机构，其中，所述斥力机构还包括斥力部，所述斥力部包括第一盘片和第二盘片，所述斥力部穿过所述上绝缘板，所述第二盘片套设在所述圆柱形台阶上，所述第二盘片与所述圆柱形台阶紧固连接，所述第一盘片固定于所述紧固框架上，所述第二盘片可以相对于第一盘片沿所述斥力拉杆的轴向方向上下运动。

上述分合闸机构，其中，所述永磁机构包括导杆，所述导杆位于所述永磁机构正中心，所述导杆受所述永磁机构驱动可以上下运动。

上述分合闸机构，其中，所述拉板的下表面中心设有限位槽，所述限位槽用于对所述冲击板进行限位，所述冲击板与所述拉板的下表面进行可拆卸连接。

上述分合闸机构，其中，所述永磁机构包括有分合闸控制电路。

上述分合闸机构，其中，所述斥力机构包括有短路控制电路。

本发明的有益效果在于，本发明通过优化三相真空灭弧装置和永磁机构的布置、采用紧固框架的设计、优化斥力机构的设计、优化拉板和斥力机构的连接、增加冲击板等，使整个分合闸机构布局合理、结构紧凑，同时整个机构刚度好不易变形，各元器件斥力分布均匀，可以抗击短路工况下的斥力冲击，此外，通过增加冲击板直接承受永磁机构导杆的冲击，冲击板损坏时可方便快捷进行更换。从而，总体上，提高分合闸机构工作的可靠性，提高合分闸动作的稳定性。

附图说明

包含在本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了符合本发明的装置和方法的实施方案，并与详细描述一起用于解释符合本发明的优点和原理。在附图中：

图1是现有技术中分合闸机构结构示意图；

图2是本发明的分合闸机构立体示意图；

图3是本发明的分合闸机构主视图；

图4是本发明的分合闸机构左视图；

图5是本发明的分合闸机构俯视图；

图6是本发明的紧固框架立体示意图；

图7是本发明的斥力拉杆立体示意图；

图8是本发明的拉板组合立体示意图；

图9是本发明的拉板组合主视图；

图10是本发明的分合闸机构电气接线示意图。

附图标记说明

1、紧固框架；11、紧固框架上层；12、紧固框架下层；13、上绝缘板；14、下绝缘板；15、加强筋；16、槽；2、拉板组合；21、斥力机构；211、斥力拉杆；212、斥力部；213、法兰；214、第一盘片；215、第二盘片；216、拉杆部分；217、圆柱形台阶；22、拉板；221、拉板上表面；222、拉板下表面；223、限位槽；224、绝缘套；23、冲击板； 3、永磁机构；31、导杆；4、三相真空灭弧装置；5、出线母排；6、进线母排；7、软导体；8、压力弹簧；9、分合闸控制电路；10、短路控制电路；20、连杆。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。然而，本发明并不局限于以下描述的实施方式。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合，且本发明的技术理念可以与其他公知技术或与那些公知技术相同的其他技术组合实施。

第一实施方式：

如图2-图10所示，示出了一种分合闸机构，包括：

紧固框架1；

具体的，如图6所示，紧固框架1由等边角钢焊接而成；

拉板组合2，如图8-图9所示，拉板组合2包括斥力机构21、拉板 22和冲击板23，斥力机构21与拉板22的中心通过法兰213连接，可以有效防止松动。

永磁机构3，永磁机构3设置于拉板22中心正下方；

三相真空灭弧装置4，三相真空灭弧装置4相对于拉板22布置于永磁机构3的周围，将三相真空灭弧装置4设置永磁机构3的周围，极大地节省了分合闸机构的空间，从而可以使分合闸机构结构更紧凑，占用空间更小。

进一步的，作为一种较佳的实施例，拉板22为Y型结构，Y型结构具有均匀分布的三端,增加了拉板22受力时的均匀性，保证了拉板22 动作时间的一致性、快速性，从而使分合闸机构整个切换过程的时间能满足在5ms左右；

另外，拉板22的三端上均设有绝缘套224，为了保证一定的刚度，拉板22由金属材料制成，通过在拉板22的三端上设置绝缘套，以防止拉板22和与拉板22连接的软导体7、三相真空灭弧装置4之间形成电性连接。

进一步的，作为一种较佳的实施例，紧固框架1包括紧固框架上层 11和紧固框架下层12，紧固框架上层11设置有上绝缘板13，紧固框架下层12设置有下绝缘板14；

具体的，如图6所示，紧固框架上层11和紧固框架下层12四条边上均开有螺栓孔，用来固定上绝缘板13和下绝缘板14，上绝缘板13 和下绝缘板14可为环氧板、聚氯乙烯板，环氧树脂板，纸胶版，布胶版，或胶木板。

可以理解的是，由于绝缘间隙的要求，紧固框架上层11和紧固框架下层12均开有槽16，以使紧固框架1与分合闸机构的电气元件保持相应的电气距离，保证紧固框架1不带电。

进一步的，作为一种较佳的实施例，上绝缘板13上设有出线母排5，下绝缘板14上设有进线母排6，出线母排5均分别通过软导体7连接至拉板22的三端，进线母排6分别通过三相真空灭弧装置4连接至拉板 22的三端，出线母排5、软导体7、三相真空灭弧装置4、进线母排6 之间形成电性连接，通过软导体7连接出线母排5和拉板22的三端，可以保证拉板组合2在动作时，出线母排5和拉板22的三端始终形成良好的电性连接。

进一步的，作为一种较佳的实施例，如图7-图9所示，斥力机构 21包括斥力拉杆211，斥力拉杆211包括拉杆部分216，拉杆部分216 顶端包含一圆柱形台阶217。

进一步的，作为一种较佳的实施例，拉杆部分216套设有压力弹簧 8，压力弹簧8带有预压力并与上绝缘板13配合安装，压力弹簧8带有预压力，从而使在正常状态下，分合闸机构在压力弹簧8和三相真空灭弧装置4和的共同作用下处于合闸状态。

进一步的，作为一种较佳的实施例，斥力机构21还包括一斥力部 212，斥力部212包括第一盘片214和第二盘片215，斥力部212穿过所述上绝缘板13，第二盘片215套设在圆柱形台阶217上，第二盘片215 与圆柱形台阶217紧固连接，第一盘片214固定于紧固框架1上，在第一盘片214斥力以及压力弹簧8反抗力的共同作用下，所述第二盘片215 可以相对于第一盘片214沿所述斥力拉杆211的轴向方向上下运动。

具体的，第二盘片215与圆柱形台阶217采用紧固连接，紧固连接可为螺纹连接、螺栓连接、螺钉连接、焊接、或铆接等。

具体的，如图6所示，紧固框架上层11和紧固框架下层12均分别设置两加强筋15，具体位置和各部件所在位置相适应，紧固框架上层 11中间的两加强筋15开有螺纹孔，用于固定斥力部212的第一盘片214，增加了刚度的同时避免短路故障状态下斥力部212直接作用在上绝缘板13上引起上绝缘板13开裂的情况，紧固框架下层12中间的两加强筋 15开有螺纹孔，用于固定永磁机构3，避免了固定永磁机构3和下绝缘板14直接连接刚度不够的问题。

进一步的，作为一种较佳的实施例，永磁机构3包括一导杆31，导杆31位于所述永磁机构3的正中心，导杆31受永磁机构3驱动可以上下运动，用于分合闸机构分闸时将冲击板23向上顶起，带动整个拉板组合2向上运动。

进一步的，作为一种较佳的实施例，拉板22的下表面222中心设有限位槽223，限位槽223用于对所述冲击板23进行限位，冲击板23 与拉板22的下表面222进行可拆卸连接。

由于冲击板23长期接受永磁机构3的导杆31在系统分闸时的冲击，因此，冲击板23是易损坏件，将冲击板23设计成可拆卸连接可以方便冲击板23损坏后及时进行更换。

具体的，可拆卸连接可为螺栓连接、螺纹连接、键连接或销连接等。

此外，通过增加可更换的冲击板23设计，避免了永磁机构3的导杆31在系统分闸时直接冲击拉板22，而造成的拉板22的损坏，避免经常更换拉板22，一方面节省了分合闸机构运行的成本，另一方面，方便了分合闸机构的易损部件的更换，从而提高了分合闸机构运行维护效率。

进一步的，作为一种较佳的实施例，如图10所示，永磁机构3包括分合闸控制电路9，用于控制分合闸机构的合闸和分闸。

进一步的，作为一种较佳的实施例，如图10所示，斥力机构21包括短路控制电路10，用于控制分合闸机构在短路故障状态下的分闸。

本实施方式中，分合闸机构的工作过程为：

合闸状态。正常状态下，分合闸机构在三相真空灭弧装置4和压力弹簧8的共同作用下处于合闸状态，进线母排6、三相真空灭弧装置4、软导体7、出线母排5保持接通状态。

由合闸状态切换到分闸状态的过程。永磁机构3在分合闸控制电路 9的控制下动作，驱动导杆31向上运动，顶到设于拉板下表面222中心限位槽223中的冲击板23，带动三相真空灭弧装置4中的三根拉杆(图中未示出)向上运动，与进线母排6脱离，起到分闸作用。

分闸状态。在此状态下，分合闸机构在驱动导杆31的作用下处于分闸状态，进线母排6、三相真空灭弧装置4、软导体7、出线母排5 保持未接通状态。

由分闸状态切换到合闸状态的过程。永磁机构3在分合闸控制电路 9的控制下动作，驱动导杆31向下运动，远离并脱离设于拉板下表面 222中心限位槽223中的冲击板23，三相真空灭弧装置4中的三根拉杆 (图中未示出)在压力弹簧8的反抗力以及拉板组合的重力的共同作用下向下运动，与进线母排6接触并接通，起到合闸作用。

短路故障状态。若分合闸机构发生短路故障，在斥力机构21的短路控制电路10的控制下，第二盘片215在第一盘片214斥力的作用下相对于第一盘片214向上运动，拉动拉板组合2克服压力弹簧8的反抗力将弹簧压缩，使拉板组合2往上运动，带动三相真空灭弧装置4中的三根拉杆(图中未示出)向上运动，与进线母排6脱离，起到短路分闸作用。

与现有技术相比较，本发明所提供的分合闸机构具有以下优点：第一、三相真空灭弧装置和永磁机构均布置在拉板的下侧，将永磁机构的位置放到了和三相真空灭弧装置的同侧，极大地节省了分合闸机构的空间，从而可以使分合闸机构结构更紧凑，占用空间更小；第二、采用紧固框架的设计，增加机构的刚度，使原来只能连接在刚度小的绝缘板上的部件都可以连接在紧固框架上，避免短路故障状态下产生的强磁场力直接作用在绝缘板上引起绝缘板变形或开裂从而导致分合闸失效的情况；第三、斥力机构由原来三组减少为一组，配合拉板的均匀布置的Y 型结构设计，增加了拉板受力时的均匀性，保证了拉板动作时间的一致性、快速性；第四、增加了拉板底部的可更换冲击板的设计，避免了永磁机构的导杆在系统分闸时直接冲击拉板，而造成的拉板的损坏，避免经常更换拉板，一方面节省了分合闸机构运行的成本，另一方面，方便了分合闸机构的易损部件的更换，从而提高了分合闸机构运行维护效率。

如无特别说明，本文中出现的类似于“第一”、“第二”的限定语并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中既可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。

在以上具体实施例的说明中，方位术语“上”、“下”、”左”、“右”、“顶”、“底”、“竖向”、“横向”和“侧向”等的使用仅仅出于便于描述的目的，而不应视为是限制性的。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种分合闸机构，其特征在于，包括：

紧固框架，所述紧固框架包括紧固框架上层和紧固框架下层，所述紧固框架上层设置有上绝缘板，所述紧固框架下层设置有下绝缘板；

拉板组合，包括斥力机构、拉板和冲击板，所述斥力机构与所述拉板的中心通过法兰连接，所述拉板为Y型结构，所述Y型结构具有均匀分布的三端，所述三端上均设有绝缘套；

永磁机构，所述永磁机构设置于所述拉板中心的正下方；

三相真空灭弧装置，所述三相真空灭弧装置相对于所述拉板布置于所述永磁机构的周围；

所述上绝缘板上设有出线母排，所述下绝缘板上设有进线母排，所述出线母排均分别通过软导体连接至所述拉板的三端，所述进线母排分别通过所述三相真空灭弧装置连接至所述拉板的三端，所述出线母排、所述软导体、所述三相真空灭弧装置、所述进线母排之间形成电性连接。

2.根据权利要求1所述的分合闸机构，其特征在于，所述斥力机构包括斥力拉杆，所述斥力拉杆包括拉杆部分，所述拉杆部分顶端包含一圆柱形台阶。

3.根据权利要求2所述的分合闸机构，其特征在于，所述拉杆部分套设有压力弹簧，所述压力弹簧带有预压力并与所述上绝缘板配合安装。

4.根据权利要求2所述的分合闸机构，其特征在于，所述斥力机构还包括斥力部，所述斥力部包括第一盘片和第二盘片，所述斥力部穿过所述上绝缘板，所述第二盘片套设在所述圆柱形台阶上，所述第二盘片与所述圆柱形台阶紧固连接，所述第一盘片固定于所述紧固框架上，所述第二盘片可以相对于第一盘片沿所述斥力拉杆的轴向方向上下运动。

5.根据权利要求1所述的分合闸机构，其特征在于，所述永磁机构包括导杆，所述导杆位于所述永磁机构正中心，所述导杆受所述永磁机构驱动可以上下运动。

6.根据权利要求5所述的分合闸机构，其特征在于，所述拉板下表面中心设有限位槽，所述限位槽用于对所述冲击板进行限位，所述冲击板与所述拉板的下表面进行可拆卸连接。

7.根据权利要求1-6中任一权利要求所述的分合闸机构，其特征在于，所述永磁机构包括分合闸控制电路。

8.根据权利要求7所述的分合闸机构，其特征在于，所述斥力机构包括短路控制电路。

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