CN112509879A - 一种断路器用小型化永磁操动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种断路器用小型化永磁操动系统，包括一操动壳体，所述操动壳体包括壳体主体、左封板、右封板；一安装在操动壳体内的操作杆；一内置于操动壳体内的永磁操动组件，所述永磁操动组件包括安装在壳体主体内腔中的永磁体、导磁环、动铁芯、电磁线圈。本发明的优点在于：本发明的永磁操动系统，采用永磁体、导磁环、动铁芯、电磁线圈之间的相互配合，在操动壳体内形成了一个闭环的导电回路，从而带动操作杆的往复移动，基于这样的设计，将永磁体、导磁环、动铁芯、电磁线圈、操作杆等部件均集成在操动壳体的内部，这样只需一个小巧的操动壳体即可实现操作杆的移动，大大减小了操作机构的占用空间，有利于实现小型化。

Description

一种断路器用小型化永磁操动系统

技术领域

本发明涉及一种断路器，特别涉及一种断路器用小型化永磁操动系统。

背景技术

操动机构是断路器的重要组成部分，它由储能单元、控制单元和力传递单元组成。断路器的操动机构有多种类型，如弹簧操动机构、永磁操动机构和气动机构。

永磁操动机构是由钢壳体、动铁芯杆、永久磁铁、线圈等组成，该机构结构简单、零件数少、传动可靠、同时永磁机构的出力特性特别适合平面型触头断路器合闸反力特性的要求。

例如，在专利CN108428575A中就提到了一种永磁断路器双机构操动系统，箱体以及内置于箱体内的操动机构，所述操动机构包括弹簧机构、永磁机构，所述弹簧机构、永磁机构均与连杆连接，且永磁机构或弹簧机构驱动连杆至合闸位，并由弹簧机构保持连杆在合闸位。通过对传统的合分闸进行改进，在合闸时，基本取消了永磁机构的保持力，完全依靠弹簧保持机构将产品保持在合闸位，充分利用了弹簧保持机构安全可靠的结构，提高产品合闸保持稳定性；分闸时仅需要给分闸电磁铁通电即可，无需给永磁机构线圈通电，解决了行业内永磁断路器分闸特性的不稳定问题，同时大大简化产品电气原理图及接线图，进一步提升了永磁断路器整体性能。

上述的永磁断路器双机构操动系统中，其在进行分合闸的过程中，是由弹簧机构、永磁机构及连杆之间的配合来实现的，而弹簧机构又包括合闸保持弹簧等部件，永磁机构包括永久磁铁等部件，而这些零部件都是分散在箱体内的，而且零部件的数量比较多，这样也就导致整个箱体的体积也就随之增加。而目前，在断路器行业中，也开始逐渐向“小型化”的方向进行发展，而像上述的这种结构形态的操动系统则无法满足“小型化”的发展需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、占用空间小的断路器用小型化永磁操动系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种断路器用小型化永磁操动系统，其创新点在于：包括

一操动壳体，所述操动壳体包括一水平放置的壳体主体，该壳体主体为一两端开口的空心圆柱体结构，在壳体主体的两侧开口处分别连接一左封板、一右封板；

一安装在操动壳体内的操作杆，所述操作杆水平贯穿壳体主体，同时在左封板、右封板上还具有容操作杆穿过的通孔，所述操作杆的一侧从左封板上穿过后还连接有一导向限位套，在左封板上还具有一容导向限位套穿过并往复活动的通孔，操作杆的另一侧从右封板上伸出，且在操作杆伸出右封板的一侧的端部还开有一连接孔；

一内置于操动壳体内的永磁操动组件，所述永磁操动组件包括安装在壳体主体内腔中的永磁体、导磁环、动铁芯、电磁线圈；

所述动铁芯呈圆柱状，在动铁芯的中部位置具有一沿着动铁芯的轴线方向贯穿整个动铁芯的操动孔，所述动铁芯水平套装在操作杆的外侧，且动铁芯与操作杆之间留有间隙，所述动铁芯的内壁通过一连接环与操作杆相固定，所述操动孔位于动铁芯靠近右封板的一侧端部至连接环的一段为操动空腔，在操作杆的外侧位于操动空腔中还依次套装有压力碟簧、操动弹簧，所述压力碟簧的一侧抵在连接环的侧壁上，另一侧抵在操动弹簧上，操动弹簧的另一侧抵在右封板的侧壁上，所述操动孔位于动铁芯靠近左封板的一侧端部至连接环的一段为保持空腔，在操作杆的外侧位于保持空腔中套装有一缓冲碟簧，所述缓冲碟簧的一侧抵在左封板的侧壁上，另一侧抵在连接环的侧壁上；

所述动铁芯与右封板之间留有容动铁芯在壳体主体的空腔中往复活动的间隙，所述导磁环、电磁线圈并列套装在动铁芯的外壁上，且导磁环位于动铁芯的中部位置，电磁线圈位于动铁芯与右封板之间的间隙处，且电磁线圈的两侧分别与动铁芯、右封板相接触，永磁体套装在导磁环的外壁上，且永磁体的外壁与壳体主体的内壁相接触。

进一步的，所述左封板为一圆形平板，该左封板通过螺栓固定在壳体主体的一侧，在左封板靠近壳体主体的一侧还具有一向壳体主体方向凸出的第一定位凸起，所述第一定位凸起呈圆柱状，且第一定位凸起的外壁贴合壳体主体的内壁。

进一步的，所述右封板为由一嵌入段、一固定段共同连接而成的T字形板，其中，右封板的嵌入段嵌入壳体主体的空腔中，固定段通过螺栓与壳体主体相固定，在固定段靠近壳体主体的一侧还具有一向壳体主体方向凸出的第二定位凸起，所述第二定位凸起呈圆柱状，且第二定位凸起的外壁贴合壳体主体的内壁。

进一步的，所述右封板靠近操动弹簧一侧的侧壁上还开有一容操动弹簧嵌入的安装槽。

进一步的，所述操作杆与右封板之间还设置有一导向套，该导向套位于右封板远离壳体主体的一侧。

本发明的优点在于：本发明的永磁操动系统，采用永磁体、导磁环、动铁芯、电磁线圈之间的相互配合，在操动壳体内形成了一个闭环的导电回路，从而带动操作杆的往复移动，基于这样的设计，将永磁体、导磁环、动铁芯、电磁线圈、操作杆等部件均集成在操动壳体的内部，这样只需一个小巧的操动壳体即可实现操作杆的移动，大大减小了操作机构的占用空间，有利于实现小型化；而且这样的设计，也减少了整个操动机构的零部件，简化了结构，为实现整个操动壳体的小型化提供了基础。

左封板的设计，通过第一定位凸起与壳体主体进行配合安装，从而实现了左封板与壳体主体之间的位置的快速定位，避免出现偏移的现象，提高装配效率。

对于右封板的设计，通过第二定位凸起与壳体主体进行配合安装，从而实现了右封板与壳体主体之间的位置的快速定位，避免出现偏移的现象，提高装配效率。

右封板上的安装槽的设计，则是为了操作杆在向右封板方向移动时，操动弹簧会受到挤压而进行压缩，通过安装槽的设计，使得操动弹簧均压缩在安装槽内，利用右封板与操作杆的共同配合，对操动弹簧进行限位保护，避免操动弹簧在压缩时出现位移、跑偏的现象而影响到后续的分合闸的顺利进行。

对于操作杆与右封板之间设计的导向套，则是由于操作杆的该侧需要其他部件相连，因此会导致操作杆该侧的重量增加，进而加剧操作杆与右封板之间的相互摩擦，导致两者之间相互磨损而降低使用寿命，通过导向套的设计，避免了操作杆与右封板该处的直接接触，有效的提高了两者的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的断路器用小型化永磁操动系统的示意图。

图2为本发明的断路器用小型化永磁操动系统的正视图。

图3为图2的A-A剖视图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1-图3所示的一种超静音负压风机，包括

一操动壳体，操动壳体包括一水平放置的壳体主体1，该壳体主体1为一两端开口的空心圆柱体结构，在壳体主体1的两侧开口处分别连接一左封板2、一右封板3。

左封板2为一圆形平板，该左封板2通过螺栓固定在壳体主体1的一侧，在左封板2靠近壳体主体1的一侧还具有一向壳体主体1方向凸出的第一定位凸起，第一定位凸起呈圆柱状，且第一定位凸起的圆周外壁贴合壳体主体1的内壁。左封板2的设计，通过第一定位凸起与壳体主体1进行配合安装，从而实现了左封板2与壳体主体1之间的位置的快速定位，避免出现偏移的现象，提高装配效率。

右封板3为由一嵌入段31、一固定段32共同连接而成的T字形板，其中，右封板3的嵌入段31嵌入壳体主体1的空腔中，且嵌入段31的外壁与壳体主体1的内壁之间留有一定的间隙，固定段32通过螺栓与壳体主体相固定，在固定段32靠近壳体主体1的一侧还具有一向壳体主体1方向凸出的第二定位凸起，第二定位凸起呈圆柱状，且第二定位凸起的圆周外壁贴合壳体主体1的内壁。对于右封板3的设计，通过第二定位凸起与壳体主体1进行配合安装，从而实现了右封板3与壳体主体1之间的位置的快速定位，避免出现偏移的现象，提高装配效率。

一安装在操动壳体内的操作杆4，操作杆4水平贯穿壳体主体1，同时在左封板2、右封板3上还具有容操作杆4穿过的通孔。

操作杆4的一侧从左封板2的中部位置穿过后还连接有一导向限位套5，在左封板2上还具有一容导向限位套5穿过并往复活动的通孔，导向限位套5与操作杆4的连接具体为：在导向限位套5靠近操作杆4的一侧还开有一容操作杆4嵌入安装的第一通孔，在导向限位套5远离操作杆4的一侧还开有与第一通孔相连通的容螺栓6固定安装用的沉孔，在操作杆4靠近导向限位套5的一侧还开有与螺栓6相配合的螺纹盲孔，在进行安装时，首先，将操作杆4的侧端嵌入导向限位套5的第一通孔中，然后利用螺栓6穿过沉孔后与操作杆4的螺纹盲孔相螺纹固定，从而实现了操作杆4与导向限位套5之间的安装固定。

操作杆4的另一侧从右封板3的中部位置伸出，且在操作杆4伸出右封板3的一侧的端部还开有一贯穿操作杆4的连接孔7，且连接孔7的轴线与操作杆4的轴线相垂直，该连接孔7用于操作杆4与断路器的其他动作部件相连接。

在操作杆4与右封板3之间还设置有一导向套8，该导向套8位于右封板3远离壳体主体1的一侧，且导向套8呈T字形状。对于操作杆4与右封板3之间设计的导向套8，则是由于操作杆4的该侧需要其他部件相连，因此会导致操作杆4该侧的重量增加，进而加剧操作杆4与右封板3之间的相互摩擦，导致两者之间相互磨损而降低使用寿命，通过导向套8的设计，避免了操作杆4与右封板3该处的直接接触，有效的提高了两者的使用寿命。

一内置于操动壳体内的永磁操动组件，永磁操动组件包括安装在壳体主体1内腔中的永磁体10、导磁环9、动铁芯12、电磁线圈11。

动铁芯12呈圆柱状，在动铁芯12的中部位置具有一沿着动铁芯12的轴线方向贯穿整个动铁芯12的操动孔，该操动孔也呈圆柱形状，且与动铁芯12同轴设置，动铁芯12水平套装在操作杆4的外侧，且动铁芯12与操作杆4之间留有间隙，动铁芯12的内壁通过一连接环13与操作杆4相固定，操动孔位于动铁芯12靠近右封板3一侧的端部至连接环13的一段为操动空腔14，在操作杆4的外侧位于操动空腔14中还依次套装有压力碟簧15、操动弹簧16，且压力碟簧15均置于操动空腔14中，操动弹簧16的一段置于操动空腔14中，剩余部分均伸出操动孔强14外，压力碟簧16的一侧抵在连接环13的侧壁上，压力碟簧16的另一侧抵在操动弹簧16的一侧，操动弹簧16的另一侧抵在右封板3的侧壁上。

在右封板3的嵌入段31上位于靠近操动弹簧16一侧的侧壁上还开有一容操动弹簧16嵌入的安装槽。对于右封板3上的安装槽的设计，则是为了操作杆4在向右封板3方向移动时，操动弹簧16会受到挤压而进行压缩，通过安装槽的设计，使得操动弹簧16均压缩在安装槽内，利用右封板3与操作杆4的共同配合，对压缩后的操动弹簧16进行限位保护，避免操动弹簧16在压缩时出现位移、跑偏的现象，而影响到后续的分合闸的顺利进行。

操动孔位于动铁芯12靠近左封板2一侧的端部至连接环13的一段为保持空腔，在操作杆4的外侧位于保持空腔中套装有一缓冲碟簧17，缓冲碟簧17的一侧伸出保持空腔中并抵在左封板2的侧壁上，缓冲碟簧17的另一侧抵在连接环13的侧壁上。

在动铁芯12与右封板3的嵌入段31之间还留有容动铁芯12在壳体主体1的空腔中往复活动的间隙，动铁芯12由导磁材料制成，导磁环9、电磁线圈11并列套装在动铁芯12的外壁上，且导磁环9位于动铁芯12的中部位置，电磁线圈11位于动铁芯12与右封板3之间的间隙处，且电磁线圈11的两侧分别与动铁芯12、右封板3的嵌入段31相接触，从而利用动铁芯12与嵌入段31共同配合实现对电磁线圈11的支撑，永磁体10套装在导磁环9的外壁上，且永磁体10的外壁与壳体主体1的内壁相接触。

工作原理：在进行合闸时，电磁线圈11通电得磁，此时，得磁后的电磁线圈11会拉动动铁芯12向右封板3方向移动，直至动铁芯12的端部抵在右封板3的嵌入段31的端部，此时，壳体主体1、永磁体10、导磁环9、动铁芯12、电磁线圈11、右封板3之间共同配合形成一个闭环的导电回路，而动铁芯12的移动则会使得操动弹簧16受到压缩，同时也会带动操作杆4进行移动，从而实现了合闸；在进行分闸时，电磁线圈11断电失磁，此时，电磁线圈11不会再施加给动铁芯12操作力了，此时，操动弹簧16会在自身弹性的租用下施加给动铁芯12一个反作用力，使得动铁芯12反向移动，而动铁芯12的移动会带动操作杆4同步进行反向移动，从而实现了分闸。

本发明的永磁操动系统，采用永磁体10、导磁环9、动铁芯12、电磁线圈11之间的相互配合，在操动壳体内形成了一个闭环的导电回路，从而带动操作杆4的往复移动，基于这样的设计，将永磁体10、导磁环9、动铁芯12、电磁线圈11、操作杆4等部件均集成在操动壳体的内部，这样只需一个小巧的操动壳体即可实现操作杆的移动，大大减小了操作机构的占用空间，有利于实现小型化。

而且这样的设计，也减少了整个操动机构的零部件，传统的操动机构需要使用到合闸电磁铁、分闸电磁铁、合闸弹簧、分闸弹簧等等相应的配套组件，即一个操动机构需要配合合闸以及分闸两套组件，而现在只需要一套即可，简化了结构，为实现整个操动壳体的小型化提供了基础。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种断路器用小型化永磁操动系统，其特征在于：包括

一操动壳体，所述操动壳体包括一水平放置的壳体主体，该壳体主体为一两端开口的空心圆柱体结构，在壳体主体的两侧开口处分别连接一左封板、一右封板；

一安装在操动壳体内的操作杆，所述操作杆水平贯穿壳体主体，同时在左封板、右封板上还具有容操作杆穿过的通孔，所述操作杆的一侧从左封板上穿过后还连接有一导向限位套，在左封板上还具有一容导向限位套穿过并往复活动的通孔，操作杆的另一侧从右封板上伸出，且在操作杆伸出右封板的一侧的端部还开有一连接孔；

一内置于操动壳体内的永磁操动组件，所述永磁操动组件包括安装在壳体主体内腔中的永磁体、导磁环、动铁芯、电磁线圈；

所述动铁芯呈圆柱状，在动铁芯的中部位置具有一沿着动铁芯的轴线方向贯穿整个动铁芯的操动孔，所述动铁芯水平套装在操作杆的外侧，且动铁芯与操作杆之间留有间隙，所述动铁芯的内壁通过一连接环与操作杆相固定，所述操动孔位于动铁芯靠近右封板的一侧端部至连接环的一段为操动空腔，在操作杆的外侧位于操动空腔中还依次套装有压力碟簧、操动弹簧，所述压力碟簧的一侧抵在连接环的侧壁上，另一侧抵在操动弹簧上，操动弹簧的另一侧抵在右封板的侧壁上，所述操动孔位于动铁芯靠近左封板的一侧端部至连接环的一段为保持空腔，在操作杆的外侧位于保持空腔中套装有一缓冲碟簧，所述缓冲碟簧的一侧抵在左封板的侧壁上，另一侧抵在连接环的侧壁上；

所述动铁芯与右封板之间留有容动铁芯在壳体主体的空腔中往复活动的间隙，所述导磁环、电磁线圈并列套装在动铁芯的外壁上，且导磁环位于动铁芯的中部位置，电磁线圈位于动铁芯与右封板之间的间隙处，且电磁线圈的两侧分别与动铁芯、右封板相接触，永磁体套装在导磁环的外壁上，且永磁体的外壁与壳体主体的内壁相接触。

2.根据权利要求1所述的断路器用小型化永磁操动系统，其特征在于：所述左封板为一圆形平板，该左封板通过螺栓固定在壳体主体的一侧，在左封板靠近壳体主体的一侧还具有一向壳体主体方向凸出的第一定位凸起，所述第一定位凸起呈圆柱状，且第一定位凸起的外壁贴合壳体主体的内壁。

3.根据权利要求1所述的断路器用小型化永磁操动系统，其特征在于：所述右封板为由一嵌入段、一固定段共同连接而成的T字形板，其中，右封板的嵌入段嵌入壳体主体的空腔中，固定段通过螺栓与壳体主体相固定，在固定段靠近壳体主体的一侧还具有一向壳体主体方向凸出的第二定位凸起，所述第二定位凸起呈圆柱状，且第二定位凸起的外壁贴合壳体主体的内壁。

4.根据权利要求1所述的断路器用小型化永磁操动系统，其特征在于：所述右封板靠近操动弹簧一侧的侧壁上还开有一容操动弹簧嵌入的安装槽。

5.根据权利要求1所述的断路器用小型化永磁操动系统，其特征在于：所述操作杆与右封板之间还设置有一导向套，该导向套位于右封板远离壳体主体的一侧。

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