CN110993387B - 一种超快速断路器用斥力机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超快速断路器用斥力机构，包括斥力线圈、斥力盘和机构轴，所述的斥力线圈包括底盘、绝缘骨架、线圈绕组、铁芯、固定螺钉，所述的斥力盘包括主盘片、斥力盘骨架和铆接二者的固定件；与现有技术方案相比，本发明方案整体设计更加紧凑，且优化了快速斥力机构磁场分布，提高了斥力机构对电磁能量的利用效率，降低了对驱动回路储能的要求，从而减小体积和成本。

Description

一种超快速断路器用斥力机构

技术领域

本发明专利涉及超快速断路器领域，具体地说是一种超快速断路器用斥力机构。

背景技术

快速操作机构是一种利用涡流电动斥力原理制作的操动机构，因其结构简单、分闸速度快等优点在快速断路器中应用越来越频繁。随着电力行业的发展，高压快速断路器技术快速发展，快速斥力机构作为快速断路器的核心部件引起越来越多的关注。

斥力盘与斥力线圈是快速斥力机构的重要组成部分，现有的可检索到的斥力盘多为圆盘形式，具有平整的接触表面，而斥力线圈多为与斥力盘对应的饼状结构，二者对应布置以达到利用线圈与圆盘间涡流产生的斥力推动机构快速运动的目的。

这种斥力盘与线圈的配对形式，由于结构的原因，磁力线是发散到周围空间的，其对电磁能的利用率是比较低的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种新的斥力机构，改善斥力机构的磁场分布，使斥力机构整体设计更加紧凑，提高斥力机构对电磁能量的利用效率。

为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超快速断路器用斥力机构，由斥力线圈、可相对斥力线圈滑动的带限位环的机构轴以及可沿机构轴滑动的斥力盘组成；所述的斥力线圈包括非导磁金属底盘、通过固定螺钉安装在底盘上的铁芯以及套装在铁芯上的绝缘骨架，所述的铁芯设有若干扇形突起部，所述的绝缘骨架上对应设置有缺口，绝缘骨架内有通过扇形凹槽内嵌安装于扇形突起部的线圈绕组，所述的线圈绕组外部绝缘后真空压力浸漆处理，线圈绕组与铁芯和底盘之间的空隙浇注环氧类绝缘材料；所述的斥力盘由高电导率非导磁金属材料的主盘片、高强度金属材料的斥力盘骨架以及固定件通过铆接配合焊接的方式紧固连接形成，所述的主盘片和斥力盘骨架上分别设置有与扇形突起部和铁芯对应的扇形镂空部。

所述的一种超快速断路器用斥力机构，其扇形突起部和铁芯各有三个且交错设置，所述的扇形镂空部有六个且沿沿轴心均匀分布，大大降低了斥力盘自身的重量，进而降低了斥力机构运动部分的质量，利于实现快速动作。

所述的一种超快速断路器用斥力机构，其铁芯中心处有圆形沉台，沿所述沉台外沿均匀分布六个沉槽，所述沉槽将铁芯上部端面均分为六个扇形突起，与所述的六个扇形镂空部相对应，这样斥力盘可嵌套在所述铁芯上沿轴线自由移动。

所述的一种超快速断路器用斥力机构，其铁芯采用高磁导率的硅钢片材料绕制后加工而成，在保证约束磁场的同时，能有效地防止涡流的产生，提高能量利用效率。

所述的一种超快速断路器用斥力机构，其线圈绕组由三个完全相同的线圈串联构成，所述三个线圈呈品字形排列，套装在扇形突起部上，三个线圈绕向相同，线圈绕组产生的感应磁场会被具有扇形突起的铁芯有效约束，大大提高磁场的利用效率。

所述的一种超快速断路器用斥力机构，其线圈绕组的上端面比所述绝缘骨架的上端面略低约1mm，铁芯的上端部所有空隙采用环氧类绝缘材料浇注定型，加强绝缘的同时，能避免斥力盘在运动过程中对线圈的伤害。

本发明的有益效果是：

与传统的光滑平面接触的斥力盘和斥力线圈不同，本专利采用硅钢片缠绕的具有6个扇形突起（不限于当前数量“6”与形状“扇形”）的铁芯，配合固定及绝缘措施，将斥力线圈固定其上，有效优化了磁场分布，提高局部有效磁场密度；斥力盘采用与铁芯适配的镂空形式，并与机构的轴分离设计，在增加强度同时，大大减轻了自身重量，与斥力线圈配合使用，能有效节省空间，提高出力特性。

采用该方案的快速斥力机构，在减轻斥力盘质量，改善其结构强度的同时，能有效约束磁场、改善斥力机构磁场的空间分布，提高局部有效磁场密度，提高斥力机构对电磁能量的利用效率，进而降低了对驱动回路储能的要求，使斥力机构整体设计更加紧凑，减小体积和成本，在同样的驱动条件下，大大提高斥力机构对电磁能量的利用效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明斥力盘的结构图；

图3为本发明斥力线圈的结构图；

图4为本发明铁芯的结构图；

图5为本发明线圈绕组的结构图；

图6为本发明斥力机构线圈与斥力盘处于闭合位置示意图；

图7为本发明机构线圈与斥力盘处于断开位置示意图。

各附图标记为：1—斥力线圈，1.1—底盘，1.2—绝缘骨架，1.3—线圈绕组，1.4—铁芯，1.5—固定螺钉，2—斥力盘，2.1—主盘片，2.2—斥力盘骨架，2.3—固定件，3—机构轴，3.2—限位环。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。所述实施例的图示在附图中示出，相同的标号表示相同的元件。下面描述的实施例是示例性的，旨在解释本发明，不能理解为对本发明的限制。

本专利提出了一种新的斥力线圈与斥力盘解决方案，整体思想是约束优化磁场分布，提高局部磁场密度，提高斥力机构对电磁能量的利用效率，从而减小体积和成本。参照图1至图7所示，本发明的一种斥力机构包括通过带限位环3.2的机构轴3连接的斥力线圈1和斥力盘2。

所述的斥力线圈1包括底盘1.1、绝缘骨架1.2、线圈绕组1.3、铁芯1.4、固定螺钉1.5，所述铁芯1.4通过固定螺钉1.5固定安装在底盘1.1上，绝缘骨架1.2套装在铁芯1.4上，绝缘骨架1.2的缺口与铁芯1.4的扇形突起对部应，线圈绕组1.3内嵌安装在铁芯1.4的扇形突起部上。其中，底盘1.1可采用非导磁金属制造；线圈绕组1.3磨具定型绕制，外部绝缘后真空压力浸漆处理；铁芯1.4用硅钢片绕制而成；斥力线圈1中各部分安装完成后，线圈绕组1.3端面比绝缘骨架1.2（绝缘框）上端面略低（约1mm），铁芯1.4上端部所有空隙用环氧类绝缘材料浇注定型，可以避免斥力盘在运动过程中对线圈的伤害。

所述的斥力盘2是与斥力线圈1同轴布置的，包括主盘片2.1、斥力盘骨架2.2和铆接二者的固定件2.3，用铆接配合焊接的方式，用固定件2.3将主盘片2.1、斥力盘骨架2.2固定在一起；其中主盘片2.1采用高电导率非导磁金属材料，斥力盘骨架2.2可采用高强度金属材料，主盘片2.1和斥力盘骨架2.2有沿轴线均匀分布与铁芯1.4相适配的扇形镂空，可内嵌在斥力线圈1的扇形凸起部上沿轴线往返移动。

图1表示了本专利中斥力线圈和斥力盘分离状态；图2表示了本专利中斥力盘技术特征；图3、图4和图5表示了本专利中斥力线圈及主要零件技术特征；一般状态下，斥力盘落位在斥力线圈的凹槽内，如图6 所示；当线圈通电，机构动作时，斥力盘会推动机构轴3到最大位置（限位环3.2限制了运动位置），然后落回原来位置，如图7所示。

本说明书中的图示形状是示例性的，更改某些零件的形状同样能达与本专利相同的效果，这不能理解为对本发明的限制。

本发明斥力盘2与机构轴3之间采用滑动接触方式，并且通过所述斥力盘2与机构轴3的突出端面配合实现力的传递，与传统斥力盘和轴的固定连接方式不同，本专利中斥力盘与轴是分离的，二者是滑动连接关系，在完成一次斥力机构动作后，由于重力的作用，斥力盘会自动落回原位，为下一次动作做好准备，后续轴的动作不会影响的斥力盘。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种超快速断路器用斥力机构，其特征在于：由斥力线圈（1）、可相对斥力线圈（1）滑动的机构轴（3）以及可沿机构轴（3）滑动的斥力盘（2）组成；

所述的斥力线圈（1）包括非导磁金属底盘（1.1）、通过固定螺钉（1.5）安装在底盘（1.1）上的铁芯（1.4）以及套装在铁芯（1.4）上的绝缘骨架（1.2），所述的铁芯（1.4）中心处有圆形沉台，沿所述沉台外沿均匀分布若干沉槽，所述沉槽将铁芯（1.4）上部端面均分为若干扇形突起部，所述的绝缘骨架（1.2）上对应设置有缺口，绝缘骨架（1.2）内有通过扇形凹槽内嵌安装于扇形突起部的线圈绕组（1.3），所述的线圈绕组（1.3）外部绝缘后真空压力浸漆处理，线圈绕组（1.3）与铁芯（1.4）和底盘（1.1）之间的空隙浇注环氧类绝缘材料；

所述的斥力盘（2）由高电导率非导磁金属材料的主盘片（2.1）、高强度金属材料的斥力盘骨架（2.2）以及固定件（2.3）通过铆接配合焊接的方式紧固连接形成，所述的主盘片（2.1）和斥力盘骨架（2.2）上分别设置有与扇形突起部和铁芯（1.4）对应的扇形镂空部。

2.根据权利要求1所述的一种超快速断路器用斥力机构，其特征在于，所述的扇形突起部和铁芯（1.4）各有三个且交错设置，所述的扇形镂空部有六个且沿轴心均匀分布。

3.根据权利要求2所述的一种超快速断路器用斥力机构，其特征在于，所述的沉槽和扇形突起部均为六个，与六个所述的扇形镂空部相对应。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种超快速断路器用斥力机构，其特征在于，所述铁芯（1.4）采用高磁导率的硅钢片材料绕制后加工而成。

5.根据权利要求1所述的一种超快速断路器用斥力机构，其特征在于，所述线圈绕组（1.3）由三个完全相同的线圈串联构成，三个所述线圈呈品字形排列，套装在扇形突起部上。

6.根据权利要求5所述的一种超快速断路器用斥力机构，其特征在于，所述线圈绕组（1.3）的上端面比所述绝缘骨架（1.2）的上端面略低。

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