CN113436941A - 一种快速开关用的电磁斥力机构及其分合闸缓冲方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速开关用的电磁斥力机构及其分合闸缓冲方法，包括动触头，所述动触头的一端连接有动导杆，所述动导杆的一端连接有绝缘拉杆，绝缘拉杆的一端连接有斥力机构连杆，所述斥力机构连杆的一端依次穿过斥力机构上框架、分闸线圈、斥力盘、合闸线圈和斥力机构下框架，所述斥力机构连杆的一端端面和缓冲器接触或远离，所述斥力机构连杆和斥力盘固定连接，所述分闸线圈和斥力机构上框架之间以及合闸线圈和斥力机构下框架之间通过若干个缓冲结构连接。本发明避免斥力机构连杆的本身损伤，缓冲效果更好。

Description

一种快速开关用的电磁斥力机构及其分合闸缓冲方法

技术领域

本发明属于断路器技术领域，具体属于一种快速开关用的电磁斥力机构及其分合闸缓冲方法。

背景技术

随着电力系统电压等级以及容量的增大，系统故障所产生的短路电流值也不断增加，使得对开关设备的参数性能的要求也有所提高。减小短路开断时间，提高开关分合闸速度等都是所期望的。而电磁斥力机构应用在开关中可以提高分合闸速度，在一定程度上减小短路开断时间。

采用一般结构电磁斥力机构的真空断路器等开关设备，如图1所示，由于对分合闸速度有一定要求，在采用斥力机构实现其快速分合闸时，合闸没有缓冲，使得真空灭弧室在合闸时，由于快速运动带来的大碰撞作用力，使其触头支撑座及触片等弯曲变形甚至断裂，而分闸缓冲又是直接作用在斥力机构连杆上，从而使作用力直接传递到真空灭弧室动触头上，同样也会导致动触的支撑座变形断裂，最终导致触头损坏，进而使该开关设备无法继续正常使用。

为解决斥力机构的分合闸缓冲问题，提供以下专利：

发明专利CN201410585602中所述的结构是通过增加气体缓冲装置，达到在斥力机构分合闸运动的末段对运动进行缓冲，来减小碰撞对触头产生的破坏作用以延长使用寿命。气体缓冲可以减少部件之间的碰撞，但其存在两点问题：1、增加了压缩气体的腔体，结构复杂，2、压缩腔体是通过动密封进行密封的，在经过多次操作后，动密封有失效的风险，从而会导致腔体漏气失去缓冲功能。

发明专利CN201110045083中所述结构是通过时序控制在分闸动作的末段给分闸充电，通过合闸线圈通电对斥力盘产生与分闸运动相反的力，而达到缓冲的目的。此方案存在两个问题：1、增加时序控制的复杂性，并且这种设计对分合闸操作的一致性要求较高，2、通过给合闸线圈放电来进行缓冲，需要预先对给合闸线圈放电的电容进行储能，而在进行完分闸操作后，合闸线圈放电电容已放完电，需要再次储能才可以进行合闸操作，或者准备两套电容放电回路，则会增加回路的复杂性，并且该专利只涉及到了分闸缓冲，未提及合闸缓冲问题，若用相同方式对合闸进行缓冲，则控制及结构的复杂程度会增加一倍。

发明专利CN201410341012中所述结构中，通过在原结构的基础上，在连杆上多增加一个可与连杆同运动的线圈来进行分闸操作，只是减少了斥力盘与斥力线圈之间的碰撞，最后仍是通过斥力机构连杆末端所设的油缓冲结构来进行分闸缓冲，其存在问题为结构复杂、效果不足。

因此目前的斥力机构仍然存在结构复杂，投入成本高，不能同时满足合闸和分闸的缓冲功能以及缓冲功能仍然以斥力机构的连杆为基础导致缓冲效果较差的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种快速开关用的电磁斥力机构及其分合闸缓冲方法，解决目前电磁斥力机构结构复杂，不能同时满足分合闸缓冲以及缓冲效果差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种快速开关用的电磁斥力机构，包括动触头，所述动触头的一端连接有动导杆，所述动导杆的一端连接有绝缘拉杆，绝缘拉杆的一端连接有斥力机构连杆，所述斥力机构连杆的一端依次穿过斥力机构上框架、分闸线圈、斥力盘、合闸线圈和斥力机构下框架，所述斥力机构连杆的一端端面和缓冲器接触或远离，所述斥力机构连杆和斥力盘固定连接，所述分闸线圈和斥力机构上框架之间以及合闸线圈和斥力机构下框架之间通过若干个缓冲结构连接。

进一步的，所述缓冲结构包括螺旋弹簧，所述螺旋弹簧放置在分闸线圈和斥力机构上框架之间以及合闸线圈和斥力机构下框架之间；

所述螺旋弹簧通过固定装置限制在分闸线圈和斥力机构上框架之间以及合闸线圈和斥力机构下框架之间。

进一步的，所述螺旋弹簧的两端均固定连接有挡板。

进一步的，所述缓冲结构包括若干个叠加排列的碟簧，若干个叠加排列的碟簧放置在分闸线圈和斥力机构上框架之间以及合闸线圈和斥力机构下框架之间；

所述若干个叠加排列的碟簧通过固定装置限制在分闸线圈和斥力机构上框架之间以及合闸线圈和斥力机构下框架之间。

进一步的，所述固定装置包括螺栓，所述螺栓的杆体表面分为光杆表面和螺纹表面，所述分闸线圈和合闸线圈上均开设有用于穿过螺栓的光孔，所述斥力机构上框架和斥力机构下框架均开设有用于旋入螺栓的螺纹孔。

进一步的，斥力盘和分闸线圈接触或斥力盘和合闸线圈接触时，所述螺栓和斥力盘不接触。

进一步的，所述螺栓采用GB/T5785六角头螺栓。

进一步的，所述缓冲结构设有四个，四个缓冲结构以绝缘拉杆的中心轴为矩形阵列。

本发明还提供一种快速开关用的电磁斥力机构的分合闸缓冲方法，包括以下步骤：

在进行分闸操作时，分闸线圈放电，分闸线圈出现脉冲电流，在斥力盘上产生大涡流，分闸线圈和斥力盘相互作用，斥力盘靠近合闸线圈，同时斥力盘带动动触头远离静触头，斥力盘接触到合闸线圈，合闸线圈压缩缓冲结构，缓冲结构吸收斥力盘动力实现动触头和静触头之间分闸缓冲。

当进行合闸操作时，合闸线圈放电，合闸线圈出现脉冲电流，在斥力盘上产生大涡流，合闸线圈和斥力盘相互作用，斥力盘靠近分闸线圈，同时斥力盘带动动触头靠近静触头，斥力盘接触到分闸线圈，分闸线圈压缩缓冲结构，缓冲结构吸收斥力盘动力实现动触头和静触头之间合闸缓冲。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供一种快速开关用的电磁斥力机构，通过在分闸线圈和斥力机构上框架之间以及合闸线圈和斥力机构下框架之间设置缓冲结构，在动触头和静触头分闸和合闸操作时，斥力盘接触到合闸线圈或分闸线圈时，合闸线圈和分闸线圈压缩缓冲结构，缓冲结构能够吸收斥力盘的动力，使得斥力机构在分合闸时，将触头所受作用力部分转化到斥力盘和斥力机构框架上，减小合闸时真空灭弧室动静触头的碰撞，以及分闸时绝缘拉杆与动触头之间的作用力，从而减少对真空灭弧室触头本身的损坏，延长快速开关使用寿命，结构简单，能够同时满足分合闸缓冲，分合闸之间的作用力转化在斥力盘和斥力机构框架上，避免斥力机构连杆的本身损伤，缓冲效果更好。

进一步的，缓冲结构采用螺旋弹簧，取材方便，而且能够充分吸收斥力盘的动力，保证分合闸缓冲的效果。

更进一步的，螺旋弹簧两端分别固定连接的挡板，能够对螺旋弹簧起到限位作用，防止螺旋弹簧被过度压缩以及缓冲螺旋弹簧释放压缩储能，保证整个装置安全可靠运行。

进一步的，缓冲结构采用碟簧，承受载荷能力更强，能够适用于更加快速开断的开关设备。

进一步的，斥力机构上框架和斥力机构下框架均设有螺纹孔方便与螺栓连接，螺栓杆体的光杆和螺纹杆便于穿过线圈套设在弹簧或碟簧中和斥力机构框架连接，满足斥力盘接触线圈时，线圈能够压缩弹簧或碟簧吸收斥力盘的动力。

本发明还提供一种快速开关用的电磁斥力机构的分合闸缓冲方法，分闸动作时，分闸电容给分闸线圈放电，分闸线圈中出现脉冲电流，在斥力盘上产生大涡流，分闸线圈与斥力盘相互作用，斥力盘带动动触头向下运动，运动到完全压缩缓冲器为止，斥力盘接触到合闸线圈时，通过被合闸线圈和斥力机构下框架之间的缓冲结构被压缩而使得分闸过程的末段得到缓冲，分闸末段速度降低，延长触头寿命。在合闸动作时，合闸电容给合闸线圈放电，合闸线圈中出现脉冲电流，在斥力盘上产生大涡流，合闸线圈与斥力盘相互作用，斥力盘向上运动，运动到接触分闸线圈时，通过分闸线圈和斥力机构上框架之间缓冲结构被压缩而使得在合闸过程的末段得到缓冲，降低其末段运动速度，减小动触头与静触头之间的碰撞作用力，延长触头寿命。整个结构简单，方便操作，投入成本低，满足斥力机构的分闸和合闸缓冲。

附图说明

图1为现有技术中的斥力机构示意图；

图2为本发明的斥力机构示意图；

图3为本发明的斥力机构处于合闸状态示意图；

图4为本发明的斥力机构处于分闸状态示意图；

图5为分闸线圈和斥力机构上框架之间的局部放大示意图；

图6为缓冲结构为螺旋弹簧的结构示意图；

图7为缓冲结构为碟片的结构示意图；

附图中：1-真空灭弧室，11-真空灭弧室外壳，12-静导杆，13-静触头，14-动触头，15-动导杆，2-绝缘拉杆，3-斥力机构上框架，4-斥力机构，41-分闸线圈，42-斥力盘，43-斥力机构连杆，44-合闸线圈，5-斥力机构下框架，6-缓冲器，7-过中簧组件，8-缓冲结构，9-螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图2所示，本发明提供一种快速开关用的电磁斥力机构，由于对分合闸速度有一定要求，在采用斥力机构实现其快速分合闸时，合闸没有缓冲，使得真空灭弧室1在合闸时，由于快速运动带来的大碰撞作用力，使其触头支撑座及触片等弯曲变形甚至断裂，而分闸缓冲又是直接作用在斥力机构连杆43上，从而使作用力直接传递到真空灭弧室1动触头14上，同样也会导致动触头14的支撑座变形断裂，最终导致触头损坏，进而使该开关设备无法继续正常使用。

在本实施例中，真空灭弧室1中的动触头14与动导杆15是焊接在一起，动触头14和动导杆15相对固定连接，动导杆15与绝缘拉杆2为螺纹连接，动导杆15和绝缘拉杆2相对固定连接，绝缘拉杆2与斥力机构连杆43为穿销连接，绝缘拉杆2和斥力机构连杆43相对固定连接，斥力盘42穿在斥力机构连杆43上，绝缘拉杆2和斥力机构连杆43相对固定连接。斥力机构上框架3和斥力机构下框架5在分合闸过程中均不动，其与整体外框架固定连接，相对地面是不动的，分闸线圈41与合闸线圈44与斥力机构上下框架连接。在分合闸的过程中只有动触头14、动导杆15、绝缘拉杆2、斥力机构连杆43以及斥力盘42是上下运动的，连接在斥力机构上框架3上的过中簧组件7的动端随绝缘拉杆2的上下运动进行位移，运动过程中过中簧组件7在过中位置之上时，其产生的力为合闸保持力，在过中位置之下时，其产生的力为分闸保持力。

具体的，分闸线圈41与合闸线圈44是将电感线圈经环氧树脂浇注成一体。

具体的，斥力盘42包括斥力线圈L、续流二极管D、晶闸管VT和电容器C，所述斥力线圈L与所述续流二极管D并联后与所述晶闸管VT和电容器C串联。

具体的，分闸线圈41和斥力机构上框架3之间以及合闸线圈44和斥力机构下框架5之间通过若干个缓冲结构8连接。使得斥力机构4在分合闸时，将动触头14的运动速度降下来，减小动静触头之间的冲击，从而减小对真空灭弧室触头本身的损坏，延长开关使用寿命。其中，缓冲结构包括螺旋弹簧或碟簧等缓冲原件。

如图6所示，本实施例中，缓冲结构8包括螺旋弹簧，螺旋弹簧通过固定装置限制在分闸线圈41和斥力机构上框架3之间以及合闸线圈44和斥力机构下框架5之间；优选的，螺旋弹簧的两端均固定连接有挡板，起限位作用。

如图7所示，在本发明的另一实施例中，缓冲结构8包括若干个叠加排列的碟簧，若干个叠加排列的碟簧通过固定装置限制在分闸线圈41和斥力机构上框架3之间以及合闸线圈44和斥力机构下框架5之间。

在本实施例中，限制螺旋弹簧或碟簧的固定装置为螺栓9，在缓冲结构8为螺旋弹簧时，螺栓9依次穿过分闸线圈41、螺旋弹簧和斥力机构上框架3连接，螺栓9还穿过合闸线圈44、螺旋弹簧和斥力机构下框架5连接；在缓冲结构8为碟簧时，螺栓9依次穿过分闸线圈41、碟簧和斥力机构上框架3，螺栓9还穿过合闸线圈44、碟簧和斥力机构下框架5。

具体的，分闸线圈41和合闸线圈44上均设有光孔，光孔贯通线圈的壁面，斥力机构上框架3和斥力机构下框架5上设有螺纹孔，本实施例中，每个线圈上设有四个光孔，每个斥力机构框架上设有四个螺纹孔，每个线圈上放置有四个缓冲结构8，缓冲结构8以绝缘拉杆2的中心轴为矩形阵列。在本实施例中，螺栓9采用GB/T5785六角头螺栓，该类型螺栓9的杆体表面分为光杆表面和螺纹表面，将螺栓9穿过线圈和斥力机构框架连接。优选的，如图5所示，斥力盘42和分闸线圈41接触或斥力盘42和合闸线圈44接触时，所述螺栓9和斥力盘42不接触。

在本发明的另一实施例中，本发明还提供一种快速开关用的电磁斥力机构的分合闸缓冲方法，包括以下步骤：

如图4所示，在分闸动作时，分闸电容给分闸线圈41放电，分闸线圈41中出现脉冲电流，在斥力盘42上产生大涡流，分闸线圈41与斥力盘42相互作用，斥力盘42带动动触头14向下运动，运动到完全压缩缓冲器6为止，同时在斥力盘42靠近合闸线圈44移动并接触到合闸线圈44时，通过压缩合闸线圈44和斥力机构下框架5之间布置的缓冲结构8，而使得分闸运动的末段得到缓冲，分闸末段速度降低，延长触头寿命

如图3所示，合闸动作时，合闸电容给合闸线圈44放电，合闸线圈44中出现脉冲电流，在斥力盘42上产生大涡流，合闸线圈44与斥力盘42相互作用，斥力盘42带动动触头14向上运动，直到动触头14和静触头13闭合为止，同时在斥力盘42靠近分闸线圈41移动并接触到分闸线圈41时，通过压缩分闸线圈41和斥力机构上框架3之间布置的缓冲结构，而使得在合闸运动的末段得到缓冲，降低其末段运动速度，减小动触头14与静触头13之间的碰撞作用力，延长触头寿命。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种快速开关用的电磁斥力机构，其特征在于，包括动触头(14)，所述动触头(14)的一端连接有动导杆(15)，所述动导杆(15)的一端连接有绝缘拉杆(2)，绝缘拉杆(2)的一端连接有斥力机构连杆(43)，所述斥力机构连杆(43)的一端依次穿过斥力机构上框架(3)、分闸线圈(41)、斥力盘(42)、合闸线圈(44)和斥力机构下框架(5)，所述斥力机构连杆(43)的一端端面和缓冲器(6)接触或远离，所述斥力机构连杆(43)和斥力盘(42)固定连接，所述分闸线圈(41)和斥力机构上框架(3)之间以及合闸线圈(44)和斥力机构下框架(5)之间通过若干个缓冲结构连接。

2.根据权利要求1所述的一种快速开关用的电磁斥力机构，其特征在于，所述缓冲结构包括螺旋弹簧，所述螺旋弹簧放置在分闸线圈(41)和斥力机构上框架(3)之间以及合闸线圈(44)和斥力机构下框架(5)之间；

所述螺旋弹簧通过固定装置限制在分闸线圈(41)和斥力机构上框架(3)之间以及合闸线圈(44)和斥力机构下框架(5)之间。

3.根据权利要求2所述的一种快速开关用的电磁斥力机构，其特征在于，所述螺旋弹簧的两端均固定连接有挡板。

4.根据权利要求1所述的一种快速开关用的电磁斥力机构，其特征在于，所述缓冲结构包括若干个叠加排列的碟簧，若干个叠加排列的碟簧放置在分闸线圈(41)和斥力机构上框架(3)之间以及合闸线圈(44)和斥力机构下框架(5)之间；

所述若干个叠加排列的碟簧通过固定装置限制在分闸线圈(41)和斥力机构上框架(3)之间以及合闸线圈(44)和斥力机构下框架(5)之间。

5.根据权利要求3或4所述的一种快速开关用的电磁斥力机构，其特征在于，所述固定装置包括螺栓(9)，所述螺栓(9)的杆体表面分为光杆表面和螺纹表面，所述分闸线圈(41)和合闸线圈(44)上均开设有用于穿过螺栓(9)的光孔，所述斥力机构上框架(3)和斥力机构下框架(5)均开设有用于旋入螺栓(9)的螺纹孔。

6.根据权利要求5所述的一种快速开关用的电磁斥力机构，其特征在于，斥力盘(42)和分闸线圈(41)接触或斥力盘(42)和合闸线圈(44)接触时，所述螺栓(9)和斥力盘(42)不接触。

7.根据权利要求5所述的一种快速开关用的电磁斥力机构，其特征在于，所述螺栓(9)采用GB/T5785六角头螺栓。

8.根据权利要求1所述的一种快速开关用的电磁斥力机构，其特征在于，所述缓冲结构(8)设有四个，四个缓冲结构(8)以绝缘拉杆(2)的中心轴为矩形阵列。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种快速开关用的电磁斥力机构的分合闸缓冲方法，其特征在于，包括以下步骤：

在进行分闸操作时，分闸线圈(41)放电，分闸线圈(41)出现脉冲电流，在斥力盘(42)上产生大涡流，分闸线圈(41)和斥力盘(42)相互作用，斥力盘(42)靠近合闸线圈(44)，同时斥力盘(42)带动动触头(14)远离静触头(13)，斥力盘(42)接触到合闸线圈(13)，合闸线圈(13)压缩缓冲结构(8)，缓冲结构(8)吸收斥力盘(42)动力实现动触头(14)和静触头(13)之间分闸缓冲；

当进行合闸操作时，合闸线圈(44)放电，合闸线圈(44)出现脉冲电流，在斥力盘(42)上产生大涡流，合闸线圈(44)和斥力盘(42)相互作用，斥力盘(42)靠近分闸线圈(41)，同时斥力盘(42)带动动触头(14)靠近静触头(13)，斥力盘(42)接触到分闸线圈(41)，分闸线圈(41)压缩缓冲结构(8)，缓冲结构(8)吸收斥力盘(42)动力实现动触头(14)和静触头(13)之间合闸缓冲。

Images