CN110429000A - 一种高速电磁永磁复合操动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速电磁永磁复合操动机构，具体涉及真空断路器设备技术领域，包括分闸底板，所述分闸底板顶部设置有合闸顶板，所述分闸底板与合闸顶板之间设置有外筒，所述外筒包括上套筒和下套筒，所述上套筒与合闸顶板固定连接，所述下套筒与分闸底板固定连接，所述外筒内部套设有动铁芯，所述动铁芯内部刚性连接有中心轴，所述分闸底板和合闸顶板中心位置均贯穿设置有穿孔，所述中心轴两端分别穿出分闸底板和合闸顶板上的穿孔。本发明可以实现断路器快速分闸，分闸时间在7毫秒以内，快于变电站分闸时间，理论上可以避免故障穿越，进而确保电路故障发生后，周边用户用电不受影响。
Description
技术领域
本发明涉及真空断路器设备技术领域，更具体地说，本发明涉及一种高速电磁永磁复合操动机构。
背景技术
“真空断路器”因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名；其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在配电网中应用较为普及。真空断路器是3～10kV，50Hz三相交流系统中的户内配电装置，可供工矿企业、发电厂、变电站中作为电器设备的保护和控制之用，特别适用于要求无油化、少检修及频繁操作的使用场所，断路器可配置在中置柜、双层柜以及固定柜中作为控制和保护高压电气设备用，操动机构是真空断路器的核心部件，用于控制真空断路器快速合闸、分闸。
传统的操动装置采取电磁或弹簧的驱动方式，合、分闸的耗时较长，动作的离散性大。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种高速电磁永磁复合操动机构，可以实现断路器快速分闸，分闸时间在7毫秒以内，快于变电站分闸时间，理论上可以避免故障穿越，进而确保电路故障发生后，周边用户用电不受影响。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高速电磁永磁复合操动机构，包括分闸底板，所述分闸底板顶部设置有合闸顶板，所述分闸底板与合闸顶板之间设置有外筒，所述外筒包括上套筒和下套筒，所述上套筒与合闸顶板固定连接，所述下套筒与分闸底板固定连接，所述外筒内部套设有动铁芯，所述动铁芯内部刚性连接有中心轴，所述分闸底板和合闸顶板中心位置均贯穿设置有穿孔，所述中心轴两端分别穿出分闸底板和合闸顶板上的穿孔，所述动铁芯与上套筒的夹层之间设置有第一线圈轮毂，所述动铁芯与下套筒的夹层之间设置有第二线圈轮毂，所述第一线圈轮毂内部固定设置有分闸线圈，所述第二线圈轮毂内部固定设置有合闸线圈，所述第一线圈轮毂和第二线圈轮毂之间依次分别设置有内导磁环、永磁瓦和外导磁盘，所述永磁瓦固定设置在内导磁环的外侧。
在一个优选地实施方式中，所述外筒、分闸底板和合闸顶板均由金属材料制成。
在一个优选地实施方式中，所述永磁瓦的数量设置为多个，多个所述永磁瓦均匀设置在内导磁环的外侧。
在一个优选地实施方式中，所述动铁芯为实心铁质圆柱体。
在一个优选地实施方式中，所述分闸线圈和合闸线圈均为电磁线圈。
在一个优选地实施方式中，所述第一线圈轮毂和第二线圈轮毂之间呈对称设置。
在一个优选地实施方式中，所述合闸顶板与分闸底板之间的距离大于动铁芯的高度。
在一个优选地实施方式中，所述中心轴由金属材料制成。
本发明的技术效果和优点：
1、比现有操动机构更快、更稳定；
2、该操动机构可以实现断路器快速分闸，分闸时间在7毫秒以内，快于变电站分闸时间，理论上可以避免故障穿越，进而确保电路故障发生后，周边用户用电不受影响；
3、该操动机构可以实现断路器快速稳定的合闸，能够对高压负荷实现同步选相合闸。
4、该装置在电路故障时能够高速分闸，可以显著降低因热量聚集对断路器及下一级电缆的损害。
5、该装置的高速操动性能，可以广泛应用于其他工业领域。
附图说明
图1为本发明的整体结构剖视图。
图2为本发明的整体结构爆炸图。
图3为本发明的内导磁环与永磁瓦结构示意图。
图4为本发明的合闸顶板结构示意图。
图5为本发明的分闸底板结构示意图。
图6为本发明的动铁芯和中心轴结构示意图。
图7为本发明的内导磁环、永磁瓦和外导磁盘局部结构剖视图。
附图标记为：1分闸底板、2合闸顶板、3外筒、301上套筒、302下套筒、4动铁芯、5中心轴、6穿孔、7第一线圈轮毂、8第二线圈轮毂、9分闸线圈、10合闸线圈、11内导磁环、12永磁瓦、13外导磁盘。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1-7所示的一种高速电磁永磁复合操动机构，包括分闸底板1，所述分闸底板1顶部设置有合闸顶板2，所述分闸底板1与合闸顶板2之间设置有外筒3，所述外筒3包括上套筒301和下套筒302，所述上套筒301与合闸顶板2固定连接，所述下套筒302与分闸底板1固定连接，所述外筒3内部套设有动铁芯4，所述动铁芯4内部刚性连接有中心轴5，所述分闸底板1和合闸顶板2中心位置均贯穿设置有穿孔6，所述中心轴5两端分别穿出分闸底板1和合闸顶板2上的穿孔6，所述动铁芯4与上套筒301的夹层之间设置有第一线圈轮毂7，所述动铁芯4与下套筒302的夹层之间设置有第二线圈轮毂8，所述第一线圈轮毂7内部固定设置有分闸线圈9，所述第二线圈轮毂8内部固定设置有合闸线圈10，所述第一线圈轮毂7和第二线圈轮毂8之间依次分别设置有内导磁环11、永磁瓦12和外导磁盘13，所述永磁瓦12固定设置在内导磁环11的外侧；
所述外筒3、分闸底板1和合闸顶板2均由金属材料制成；
所述永磁瓦12的数量设置为多个，多个所述永磁瓦12均匀设置在内导磁环11的外侧；
所述动铁芯4为实心铁质圆柱体；
所述分闸线圈9和合闸线圈10均为电磁线圈；
所述第一线圈轮毂7和第二线圈轮毂8之间呈对称设置；
所述合闸顶板2与分闸底板1之间的距离大于动铁芯4的高度；
所述中心轴5由金属材料制成。
实施方式具体为：本发明在使用时，当操动机构未通电时，永磁瓦12、内导磁环11、外导磁盘13、外筒3和合闸顶板2或分闸底板1形成磁回路，动铁芯4在磁回路中磁化后，自然吸附在合闸顶板2或分闸底板1位置；
在合闸状态下，动铁芯4吸附于合闸顶板2，分闸时，接通分闸线圈9电源，形成反向强磁场，抵消动铁芯4原有磁力，并推动动铁芯4高速向下运动，同时，动铁芯4因永磁瓦12磁化形成的磁场先是衰减，然后反转并增强，最终吸附在分闸底板1，实现稳态；
在分闸状态下，动铁芯4吸附于分闸底板1，合闸时，接通合闸线圈10电源形成反向强磁场，抵消动铁芯4原有磁力，并推动动铁芯4高速向上运动，同时，动铁芯4因永磁瓦12磁化形成的磁场先是衰减，然后反转并增强，最终吸附在合闸顶板2，实现稳态，且动铁芯4的高速运动，可以带动中心轴5驱动断路器高速分闸、合闸，该实施方式具体解决了现有技术中，传统的操动装置采取电磁或弹簧的驱动方式，合、分闸的耗时较长，动作的离散性大的问题。
本发明工作原理：
参照说明书附图1-7，本发明在使用时，当操动机构未通电时，永磁瓦12、内导磁环11、外导磁盘13、外筒3和合闸顶板2或分闸底板1形成磁回路，动铁芯4在磁回路中磁化后，自然吸附在合闸顶板2或分闸底板1位置；在合闸状态下，动铁芯4吸附于合闸顶板2，分闸时，接通分闸线圈9电源，形成反向强磁场，抵消动铁芯4原有磁力，并推动动铁芯4高速向下运动，同时，动铁芯4因永磁瓦12磁化形成的磁场先是衰减，然后反转并增强，最终吸附在分闸底板1，实现稳态；而在分闸状态下，动铁芯4吸附于分闸底板1，合闸时，接通合闸线圈10电源形成反向强磁场，抵消动铁芯4原有磁力，并推动动铁芯4高速向上运动，同时，动铁芯4因永磁瓦12磁化形成的磁场先是衰减，然后反转并增强，最终吸附在合闸顶板2，实现稳态。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高速电磁永磁复合操动机构，包括分闸底板(1)，其特征在于：所述分闸底板(1)顶部设置有合闸顶板(2)，所述分闸底板(1)与合闸顶板(2)之间设置有外筒(3)，所述外筒(3)包括上套筒(301)和下套筒(302)，所述上套筒(301)与合闸顶板(2)固定连接，所述下套筒(302)与分闸底板(1)固定连接，所述外筒(3)内部套设有动铁芯(4)，所述动铁芯(4)内部刚性连接有中心轴(5)，所述分闸底板(1)和合闸顶板(2)中心位置均贯穿设置有穿孔(6)，所述中心轴(5)两端分别穿出分闸底板(1)和合闸顶板(2)上的穿孔(6)，所述动铁芯(4)与上套筒(301)的夹层之间设置有第一线圈轮毂(7)，所述动铁芯(4)与下套筒(302)的夹层之间设置有第二线圈轮毂(8)，所述第一线圈轮毂(7)内部固定设置有分闸线圈(9)，所述第二线圈轮毂(8)内部固定设置有合闸线圈(10)，所述第一线圈轮毂(7)和第二线圈轮毂(8)之间依次分别设置有内导磁环(11)、永磁瓦(12)和外导磁盘(13)，所述永磁瓦(12)固定设置在内导磁环(11)的外侧。
2.根据权利要求1所述的一种高速电磁永磁复合操动机构，其特征在于：所述外筒(3)、分闸底板(1)和合闸顶板(2)均由金属材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种高速电磁永磁复合操动机构，其特征在于：所述永磁瓦(12)的数量设置为多个，多个所述永磁瓦(12)均匀设置在内导磁环(11)的外侧。
4.根据权利要求1所述的一种高速电磁永磁复合操动机构，其特征在于：所述动铁芯(4)为实心铁质圆柱体。
5.根据权利要求1所述的一种高速电磁永磁复合操动机构，其特征在于：所述分闸线圈(9)和合闸线圈(10)均为电磁线圈。
6.根据权利要求1所述的一种高速电磁永磁复合操动机构，其特征在于：所述第一线圈轮毂(7)和第二线圈轮毂(8)之间呈对称设置。
7.根据权利要求1所述的一种高速电磁永磁复合操动机构，其特征在于：所述合闸顶板(2)与分闸底板(1)之间的距离大于动铁芯(4)的高度。
8.根据权利要求1所述的一种高速电磁永磁复合操动机构，其特征在于：所述中心轴(5)由金属材料制成。
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