CN111816519A - 一种伸缩装置及断路器系统 - Google Patents
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Abstract
本申请属于电气控制技术领域，提供了一种伸缩装置，包括固定部，其包括中空管、缠设于所述中空管外侧的第一线圈和与第一线圈电连接的控制电路模块；磁性伸缩部，其可移动地设置于所述中空管内，在所述第一线圈通电状态下所述磁性伸缩部能够相对所述中空管滑移并部分外伸出所述中空管；其结构简单，安装简便。
Description
技术领域
本申请属于电气控制技术领域，更具体地说，是涉及一种伸缩装置及断路器系统。
背景技术
断路器是指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，其广泛应用于工业、商业、高层和民用住宅等各种场所。如应用于轨道车辆方面，车辆装备上既有电气设备柜中通常安装有大量小型断路器设备，其用于轨道车辆的电气线路保护与远程合闸。当车辆出现过载等电路异常，断路器通常能够及时断开，保护线路，但是待电路恢复正常后，断路器无法及时合闸接通电路，通常需要外部人力实现。而随着轨道车辆智能化，无人化的技术发展，在无人化自动驾驶车辆环境中，通常也要求能够实现无人操作或者远程操作完成断路器的闭合动作。
目前通常采用外部加装供液/气装置、动力装置、管路等一系列设备集成用与断路器的远程开关闭合，其结构复杂，设备体积巨大，不利于有限空间的设备安装；或采用旋转电机带动锥齿轮的结构带动小型断路器的开关手柄旋转实现开关断开及闭合，该结构较为复杂，且齿轮机构需持续润滑，可靠性得不到保证。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种伸缩装置和断路器系统，以解决现有技术中用于断路器合闸的装置结构较为复杂的技术问题。
为实现上述目的，本申请一方面采用的技术方案是：提供一种伸缩装置，包括：固定部，其包括中空管、缠设于所述中空管外侧的第一线圈和与第一线圈电连接的控制电路模块；磁性伸缩部，其可移动地设置于所述中空管内，在所述第一线圈通电状态下所述磁性伸缩部能够相对所述中空管滑移并部分外伸出所述中空管。
可选地，所述磁性伸缩部能够相对所述中空管向内滑移。
可选地，所述磁性伸缩部为与所述第一线圈相对设置的杆状永磁体；或所述磁性伸缩部为与所述第一线圈相对设置并与所述控制电路模块电连接的第二线圈。
可选地，所述固定部设置有用于防止所述磁性伸缩部滑落的限位组件。
可选地，所述磁性伸缩部设置有与所述限位组件相适配的滑槽。
可选地，所述中空管为弧形中空管，所述弧形中空管的单端开口。
本申请另一方面采用的技术方案是：提供一种断路器系统，包括上述任一项所述的伸缩装置和断路器，所述伸缩装置包括磁性伸缩部，在通电状态下所述磁性伸缩部可推动所述断路器合闸。可选地，所述断路器系统包括数片设置有手柄的断路器和至少一个伸缩装置，相邻的所述断路器通过所述手柄串联，所述伸缩装置通过所述磁性伸缩部与所述手柄连接，其中所述伸缩装置设置于数片断路器的外侧，或所述伸缩装置设置于数片断路器之间。
可选地，所述磁性伸缩部和所述手柄之间通过第一连接件连接。
可选地，在通电状态下所述磁性伸缩部的一端和所述手柄抵触并推动所述手柄合闸。
本申请提供的伸缩装置的有益效果在于：
与现有技术相比，本申请实施例中磁性伸缩部内置于中空管中，控制电路模块可根据磁性伸缩部所需推力大小的不同，调整电流大小及方向，在通电状态下，第一线圈产生电磁场，第一线圈与磁性伸缩部之间产生排斥力，第一线圈可以给与磁性伸缩部以推力，磁性伸缩部可相对中空管的向外滑移，磁性伸缩部的部分可外伸出中空管，其结构较为简单，安装简易。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例提供的伸缩装置结构示意图之一；
图2为图1的I局部放大结构示意图；
图3为本申请一实施例提供的磁性伸缩部伸缩变化状态示意图；
图4为本申请又一实施例提供的磁性伸缩部伸缩变化状态示意图；
图5为本申请一实施例提供的磁性伸缩部和第一线圈连接结构示意图；
图6为本申请一实施例提供的断路器系统结构示意图之一；
图7为本申请另一实施例提供的断路器系统结构示意图之二。
图8为本申请又一实施例提供的断路器系统结构示意图之三。
其中，图中各附图标记：
100-伸缩机构；1-固定部；11-中空管；111-限位柱；12-第一线圈；13-控制电路模块；14-线圈壳体；15-固定壳体；2-磁性伸缩部；21-缓冲层；22-滑槽；3-第一连接件；200-断路器；210-手柄；220-第二连接件；300-导轨。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本申请实施例一方面提供了一种伸缩装置100。请参阅图1，图1示出了一种伸缩装置的结构示意图，所述伸缩装置100，包括：
固定部1，其包括中空管11、缠设于所述中空管11外侧的第一线圈12和与第一线圈12电连接的控制电路模块13，控制电路模块13可控制线路通断及转向；
磁性伸缩部2，其可移动地设置于所述中空管11内，在所述第一线圈12通电状态下能够相对所述中空管11滑移并部分外伸出所述中空管11。
本申请实施例中，磁性伸缩部2内置于中空管11中，控制电路模块13可根据磁性伸缩部2所需推力大小的不同，调整电流大小，在通电状态下，第一线圈12产生电磁场，第一线圈12与磁性伸缩部2之间产生排斥力，第一线圈12可以给与磁性伸缩部2以推力，磁性伸缩部2可相对中空管11的向外滑移，磁性伸缩部2的部分可外伸出中空管11，其结构较为简单，安装简易。
本申请上述各实施例所述的伸缩装置100可应用于断路器系统，对断路器进行合闸，其中断路器包括手柄。
请参阅图3，图3示出了磁性伸缩部伸缩变化状态示意图，图3A可表示未通电时的状态示意图，也可表示磁性伸缩部复位后的状态示意图；图3B为通电时磁性伸缩部2向外滑移的状态示意图。
作为一具体实施例，磁性伸缩部2可以为永磁体，具体为设置于中空管11中的杆状永磁体，杆状便于沿中空管11轴向滑动；杆状永磁体对应第一线圈12的位置设置，第一次通电状态下第一线圈12产生的电磁力可以为排斥力以推动杆状永磁体沿中空管11向外滑动，应用于断路器系统时，此状态可推动手柄合闸；第二次通电，控制电路模块13可改变电流方向，第一线圈12产生的电磁力为吸引力可回拉杆状永磁体相对中空管11向内滑动，磁性伸缩部2复位，此状态可回拉手柄开闸。
作为另一具体实施例，所述磁性伸缩部2可以为与所述控制电路模块13电连接的第二线圈，所述控制电路模块13可分别提供给所述第一线圈12和第二线圈相同方向的电流，具体可以通过控制电路模块13中设置两个电源模块，分别给与第一线圈12和第二线圈供电。因第一线圈12缠设于中空管12外侧，中空管12给与第一线圈12以支撑和固定作用，第二线圈对应磁性伸缩部2的位置设置，在通电状态下，第一线圈12和第二线圈的磁场方向可以相同，第一线圈和第二线圈相同端部之间产生排斥力，在排斥力的推动作用下，第二线圈可相对中空管11向外滑移，应用于断路器系统时，可推动手柄合闸。为使第二线圈复位，所述控制电路模块13可分别提供给所述第一线圈12和第二线圈相反方向的电流，第一线圈12和第二线圈之间产生吸引力，在吸引力的作用下，第二线圈可相对中空管11的向内滑移，应用于断路器系统时，可回拉手柄开闸。
参阅图5，上述各实施例中，磁性伸缩部2的截面可以为圆形，如杆状永磁体的截面设置为圆形，相应的，第一线圈12和中空管11的截面可设置为圆形。当然，磁性伸缩部2、第一线圈12和中空管11的截面也可设置为矩形、菱形等其他对称图形，方便磁性伸缩部2相对中空管11滑动。
请一并参阅图1和图2，所述固定部1还包括设置于第一线圈12外侧并与所述第一线圈12外部轮廓相适配的线圈壳体14。线圈壳体14用于对第一线圈12进行包覆和位移限制，防止第一线圈12发生大幅度的移动。
其中，固定部1还包括固定壳体15，线圈壳体14和控制电路模块13可安装于固定壳体15上，其中固定壳体15可设置为具有标准DIN35导轨机械接口和断路器标准电气接口，以便于所述伸缩装置100与断路器200安装于导轨300上及外部线路连接，用于电气接口。
其中，所述第一线圈11可设置为弧形线圈，在本申请实施例应用于断路器系统时，弧形线圈和手柄的旋转半径保持一致，中空管11可对应设置为弧形中空管。线圈壳体14的弧形部分圆心可与断路器手柄的旋转圆心一致。磁性伸缩部2对应设置为弧状，其角度不超过180°。磁性伸缩部2的运动轨迹和手柄的运动轨迹基本为同一圆周，可最大程度的利用所述磁性伸缩部2的推力或拉力。
如中空管11设置为弧形中空管，弧形中空管的单端开口。如通电状态下磁性伸缩部2和第一线圈12的同一端极性可以相同，由于同性相斥，在排斥力作用下磁性伸缩部2沿弧形中空管向外滑移一定位移，此时磁性伸缩部2位于中空管11内的一端的极性与第一线圈12外端的极性相异，为吸引力作用，排斥力和吸引力的共同作用下，磁性伸缩部2的滑动速度减慢，且在吸引力的作用下磁性伸缩部2并不会完全滑移出弧形中空管外。断电后，在重力作用下，磁性伸缩部2可沿弧形中空管的轴向自动向弧形中空管内滑动。
参阅图4，图4C为磁性伸缩部2一种状态示意图，图4D为磁性伸缩部2在第一线圈12的排斥力作用下部分滑移出中空管11的状态示意图；为进一步对磁性伸缩部2的滑动位移进行限制，防止磁性伸缩部2滑动过程中滑落中空管11，所述固定部1设置有用于防止所述磁性伸缩部2滑落的限位组件。
具体地，限位组件可以为弹性件如弹簧，弹性件的一端与磁性伸缩部2连接，磁性伸缩部2沿中空管11向外滑移，推动手柄合闸后，此时控制电路模块13控制断电，弹性件给与磁性伸缩部2以拉力，磁性伸缩部2复位。此种方式适用于磁性伸缩部2和断路器的手柄在通电状态下抵触连接的情况。
具体地，所述磁性伸缩部2可以设置有与所述限位组件相适配的滑槽22。
作为一具体实施例，可于磁性伸缩部2中开设滑槽22，并于中空管11中设置定位柱111，定位柱111和滑槽22相适配，定位柱111可对称设置为2个，进一步保证磁性伸缩部2的动作稳定性。
具体地，可于磁性伸缩部2上设置卡扣，卡扣设置于磁性伸缩部2上，于中空管11中设置与卡扣相适配的卡接部，在磁性伸缩部2向外滑动至一定位移后卡扣与卡接部连接，限制磁性伸缩部2进一步滑移。
上述各实施例中，所述中空管11可采用非磁性软性材质，具体可采用塑料或青铜材质，以保证中空管11内部润滑，可对磁性伸缩部2起到润滑作用，磁性伸缩部2滑动过程中不容易发生卡滞。磁性伸缩部2可通过第一线圈12的拉力复位。
上述各实施例主要是对所述磁性伸缩部2相对中空管11向外滑移的过程描述，向外滑移的过程可带动断路器的手柄合闸；而本申请实施例也可设置所述磁性伸缩部2相对所述中空管11向内滑移，向内滑移可以是已发生相对中空管向外滑移的磁性伸缩部2复位的过程，也可仅是向内继续滑移的过程；其具体的实现方式可以有以下几种:
第一种方式：控制电路模块13调整电流方向，第一线圈12产生的电磁场可给与磁性伸缩部2以吸引力，磁性伸缩部2可相对中空管11的向内滑移。此种情况适用于磁性伸缩部2和断路器串联，即磁性伸缩部2和断路器的手柄连接的情况，可以带动断路器开闸。
第二种方式：中空管11上设置弹性件，弹性件的具体设置方式和工作原理不再累述。此种方式适用于磁性伸缩部2和断路器的手柄在通电状态下抵触连接的情况。未通电时，磁性伸缩部2和手柄并不连接。
本申请另一方面提供了一种断路器系统，其包括上述任一实施例所述的伸缩装置100和断路器200，在通电状态下所述伸缩装置100可推动所述断路器200合闸。
在断路器200进行安装时，通常需要将其安装于导轨300上，本申请实施例将所述伸缩装置100和断路器200一同安装于导轨300上，可通过伸缩装置100对断路器200进行远程合闸，不需要人工操作，且并不需要对断路器200本身的结构做改进，空间占用少，重量轻，具有普遍的适用性；本系统安装简便，结构简单，可靠性强，无需长期维护。
其中，所述断路器系统包括数片设置有手柄210的断路器200和至少一个伸缩装置100，相邻的所述断路器200通过所述手柄210串联，所述伸缩装置100可通过所述磁性伸缩部2与所述手柄210连接，其中所述伸缩装置100可设置于数片断路器100的外侧，所述伸缩装置100也可设置于数片断路器200之间。
具体地，数片所述断路器200的手柄210可通过第二连接件220串联。
请参阅图6，作为一具体实施例，数片断路器200的两侧或一侧可安装伸缩装置100，伸缩装置100推动外侧断路器200进行合闸，因各片断路器200之间串联，伸缩装置100将一同推动各片断路器200进行合闸。
作为另一具体实施例，所述伸缩装置100可与各片断路器200间隔设置。请参阅图7，作为又一具体实施例，各片所述断路器100对称设置，伸缩装置100可设置于各片断路器100的中间，伸缩装置100用于推动相邻的两个断路器100进行合闸，进而带动其余断路器合闸。
上述各实施例中，所述伸缩装置100推动所述断路器100的具体方式可以为：
第一种方式，所述伸缩装置100和所述断路器200之间通过第一连接件3串联。具体为：所述伸缩装置100和所述断路器200之间设置第一连接件3，第一连接件3的一端连接手柄210，第一连接件3的另一端连接磁性伸缩部2，通电状态下磁性伸缩部2推动第一连接件3，以带动手柄210合闸。在此连接方式下，在改变通电方向的情况下，可实现所述断路器的强制断开。具体方式为：控制电路模块3改变电流方向，第一线圈12产生相反的电磁场，对磁性伸缩部2产生吸引力，磁性伸缩部2向中空管11内滑动，磁性伸缩部2回拉第一连接件3，以带动手柄210开闸。且合闸完毕后，如断路器发生断电，磁性伸缩部2可跟随断路器的手柄210复位而复位。
第二种方式，磁性伸缩部2直接推动手柄210合闸。在通电状态下所述磁性伸缩部2的一端和所述手柄210抵触并推动所述手柄210合闸。此种方式，在断电情况下，所述磁性伸缩部2的一端和所述手柄210可不接触。
其中，控制电路模块3可实现线路的斩波均衡，可控制电流稳定，并自带电路保护功能。控制电路模块3可实现控制电路的间断性输出，避免将此伸缩装置100应用于断路器系统时合闸机构频繁工作。
请参阅图8，为防止磁性伸缩部2在推动手柄2合闸的过程中产生冲击，可于磁性伸缩部2的一端外设置缓冲层21，缓冲层21的材质可为橡胶材质，当然也可以为其他具有润滑、缓冲功能的材质。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种伸缩装置，其特征在于，包括：
固定部，其包括中空管、缠设于所述中空管外侧的第一线圈和与第一线圈电连接的控制电路模块；
磁性伸缩部，其可移动地设置于所述中空管内，在所述第一线圈通电状态下所述磁性伸缩部能够相对所述中空管滑移并部分外伸出所述中空管。
2.根据权利要求1所述的伸缩装置，其特征在于，所述磁性伸缩部能够相对所述中空管向内滑移。
3.根据权利要求1所述的伸缩装置，其特征在于，所述磁性伸缩部为与所述第一线圈相对设置的杆状永磁体；或
所述磁性伸缩部为与所述第一线圈相对设置并与所述控制电路模块电连接的第二线圈。
4.根据权利要求1所述的伸缩装置，其特征在于，所述固定部设置有用于防止所述磁性伸缩部滑落的限位组件。
5.根据权利要求4所述的伸缩装置，其特征在于，所述磁性伸缩部设置有与所述限位组件相适配的滑槽。
6.根据权利要求1所述的伸缩装置，其特征在于，所述中空管为弧形中空管，所述弧形中空管的单端开口。
7.一种断路器系统，其特征在于，包括：权利要求1～6任一项所述的伸缩装置和断路器，所述伸缩装置包括磁性伸缩部，在通电状态下所述磁性伸缩部可推动所述断路器合闸。
8.根据权利要求7所述的断路器系统，其特征在于，所述断路器系统包括数片设置有手柄的断路器和至少一个伸缩装置，相邻的所述断路器通过所述手柄串联，所述伸缩装置通过所述磁性伸缩部与所述手柄连接，其中所述伸缩装置设置于数片断路器的外侧，或所述伸缩装置设置于数片断路器之间。
9.根据权利要求8所述的断路器系统，其特征在于，所述磁性伸缩部和所述手柄之间通过第一连接件连接。
10.根据权利要求8所述的断路器系统，其特征在于，在通电状态下所述磁性伸缩部的一端和所述手柄抵触并推动所述手柄合闸。
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