CN113496829A - 一种内置超程弹簧一体化永磁机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种内置超程弹簧一体化永磁机构，包括：外壳；线圈；永磁体；静铁芯，固定在外壳的一端；动铁芯；传动杆，外周面上设有环形凸台；永磁机构还包括：分闸弹簧，设在静铁芯和环形凸台之间，分闸弹簧端部顶压在环形凸台一端端面上；超程弹簧，设在动铁芯的内腔中，超程弹簧端部顶压在环形凸台另一端端面上；限位组件，设在动铁芯的远离静铁芯的一侧，限位组件、动铁芯、超程弹簧及传动杆组成一个运动单元。本发明通过环形凸台将分闸弹簧和超程弹簧隔开，避免它们在变形过程中相互影响，避免出现磨损。本发明实现超程弹簧内置，简化了断路器传动系统结构，可提高断路器操作的可靠性和稳定性，降低制造成本和产品调试难度，降低劳动强度。

Description

一种内置超程弹簧一体化永磁机构

技术领域

本发明涉及永磁机构技术领域，具体涉及一种内置超程弹簧一体化永磁机构。

背景技术

永磁机构目前已经大量应用，永磁机构主要包括导磁轭铁、合闸线圈、永磁体、导向等，不同厂家结构有所变化，原理都一样。目前，永磁机构的使用需要配套断路器传动回路超程弹簧组件，在安装超程弹簧组件时，由于需要通过螺纹结构调整超程弹簧的压缩量，因此存在螺纹调节、紧固松动问题，生产较为复杂。并且，超程弹簧组件的结构比较复杂，造成断路器传动系统的结构复杂，不但影响断路器操作的可靠性和稳定性，而且增加了制造成本和产品调试难度。

对于此，授权公告号为CN207966771U的中国实用新型专利公开了一种永磁操作机构，其将分闸簧和超程簧均套设在输出轴（即传动杆）的外部，实现永磁操作机构和超程簧的集成。合闸时，动铁芯带动导磁板同步移动，导磁板压缩分闸簧实现储能，同时导磁板通过超程簧带动输出轴动作，使得输出轴带动动触头与静触头接触实现合闸，合闸后输出轴停止动作，动铁芯带动导磁板继续动作，压缩超程簧，直至动铁芯与静铁芯接触。分闸时，分闸簧和超程簧的弹性力同时作用在导磁板上，实现快速分闸。

上述永磁操作机构将分闸簧和超程簧均套设在输出轴外部，而两个弹簧在分合闸过程中并非同步变形，两者之间存在相对运动，这种内外嵌套的方式不仅会影响彼此的变形，而且长期使用后会造成磨损严重，进而影响永磁机构的使用性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内置超程弹簧一体化永磁机构，以解决现有永磁机构的分闸簧和超程簧嵌套设置在传动杆外部而导致彼此变形受影响以及造成磨损的问题。

为实现上述目的，本发明中的内置超程弹簧一体化永磁机构采用如下技术方案：

一种内置超程弹簧一体化永磁机构，包括：

外壳；

线圈，通过线圈骨架固定设置在外壳内；

永磁体，固定设置在外壳内；

静铁芯，固定设置在外壳的一端；

动铁芯，动铁芯呈筒状而具有内腔；

传动杆，贯穿静铁芯和动铁芯，传动杆用于带动断路器的动触头动作，以实现与静触头之间的分合闸；

传动杆的外周面上设置有环形凸台，内置超程弹簧一体化永磁机构还包括：

分闸弹簧，设置在静铁芯和环形凸台之间且套设在传动杆的外部，分闸弹簧的端部顶压在环形凸台一端的端面上；

超程弹簧，设置在动铁芯的内腔中且套设在传动杆的外部，超程弹簧的端部顶压在环形凸台另一端的端面上；

限位组件，设置在动铁芯的远离静铁芯的一侧，限位组件与传动杆和动铁芯配合，用于将限位组件、动铁芯、超程弹簧以及传动杆组成一个运动单元，运动单元用于在合闸过程中首先整体朝向静铁芯移动并压缩分闸弹簧，待断路器的动触头和静触头接触后，传动杆停止移动，动铁芯相对于传动杆继续朝向静铁芯移动并压缩超程弹簧，直至动铁芯和静铁芯接触，合闸过程结束。

上述技术方案的有益效果在于：本发明永磁机构的传动杆上设置有环形凸台，分闸弹簧设置在环形凸台的一侧，其端部顶压在环形凸台一端的端面上，超程弹簧设置在环形凸台的另一侧，其端部顶压在环形凸台另一端的端面上，通过环形凸台将分闸弹簧和超程弹簧隔开，这样就可以避免它们在变形过程中相互影响，避免出现磨损，保证了永磁机构的使用性能。

另外，限位组件的设置保证和动铁芯、超程弹簧以及传动杆组成一个运动单元，这样在合闸过程中，运动单元首先整体朝向静铁芯移动并压缩分闸弹簧，待断路器的动触头和静触头接触后，传动杆停止移动，动铁芯相对于传动杆继续朝向静铁芯移动并压缩超程弹簧，直至动铁芯和静铁芯接触，合闸过程结束，保证了整个合闸过程的顺利进行，以及分闸弹簧和超程弹簧的先后被压缩，实现了永磁机构的基本功能以及与超程弹簧的集成。

进一步的，为了保证动铁芯的移动顺畅，减少磨损，环形凸台与动铁芯的内壁导向移动配合。

进一步的，为了提高对动铁芯的导向效果，外壳内还固定设置有导向环，导向环与动铁芯的外壁导向移动配合。

进一步的，为了方便永磁体以及导向环的安装，外壳的内壁上凸设有第一挡肩，永磁体的一端顶压在第一挡肩上；内置超程弹簧一体化永磁机构还包括支撑环，支撑环设置在永磁体的内侧，且支撑环的端部设置有第二挡肩，永磁体的另一端顶压在第二挡肩上；支撑环上还设置有用于安装所述导向环的安装台阶。

进一步的，为了方便对永磁体、支撑环以及导向环进行固定，同时方便线圈骨架的安装，所述线圈骨架的一端顶压在支撑环和导向环上，线圈骨架的另一端顶压在静铁芯上。

进一步的，为了方便超程弹簧的布置、方便对永磁机构内部部件形成防护、方便保持运动单元的动态平衡，为超程弹簧提供初压力，并对动铁芯进行缓冲，动铁芯的远离静铁芯的一端一体设置有端板，超程弹簧的端部顶压在端板上；内置超程弹簧一体化永磁机构还包括固定在外壳另外一端的端盖，传动杆贯穿端板和端盖，分闸状态时端板与端盖贴合；所述限位组件包括压紧弹簧和挡止件，挡止件固定在传动杆上，压紧弹簧穿过端盖并套设在传动杆的外部，且压紧弹簧的两端分别顶压在端板和挡止件上。

进一步的，为了方便挡止件的制造和安装，挡止件包括挡止套筒和螺母，挡止套筒套设在传动杆的外部且位于螺母和压紧弹簧之间，螺母螺纹连接在传动杆上，用于挤紧挡止套筒。

进一步的，为了方便对挡止套筒进行限位，挡止套筒上设置有挡止台阶，传动杆上设置有与挡止台阶挡止配合的限位台阶，以将挡止套筒限位在传动杆上。

进一步的，为了方便对挡止套筒的移动进行导向，进而间接对传动杆的移动进行导向，端盖上固定有用于对挡止套筒进行导向的第一导向套。

进一步的，为了方便对传动杆的移动进行导向，同时方便分闸弹簧的设置安装，静铁芯上固定有用于对传动杆进行导向的第二导向套；静铁芯上还设置有供分闸弹簧的端部伸入的伸入孔。

附图说明

图1为本发明中内置超程弹簧一体化永磁机构的外观图；

图2为本发明中内置超程弹簧一体化永磁机构的剖视图；

图3为发明中内置超程弹簧一体化永磁机构的传动杆的结构图；

图4为本发明中内置超程弹簧一体化永磁机构的外壳的剖视图；

图5为本发明中内置超程弹簧一体化永磁机构的动铁芯的剖视图；

图6为图2中A处的放大图。

图中：1、静铁芯；2、第二导向套；3、传动杆；31、第一光杆段；32、第二光杆段；33、螺纹段；34、环形凸台；35、限位台阶；4、分闸弹簧；5、超程弹簧；6、导向环；7、永磁体；8、压紧弹簧；9、第一导向套；10、挡止套筒；11、端盖；12、动铁芯；121、内凸台；122、外凸台；13、支撑环；131、第二挡肩；14、外壳；141、环形凸起；142、第一挡肩；15、线圈；16、线圈骨架、17、螺母。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明中内置超程弹簧一体化永磁机构（以下简称永磁机构）的一个实施例如图1和图2所示，包括外壳14、线圈15、永磁体7、静铁芯1、动铁芯12、传动杆3、分闸弹簧4、超程弹簧5、端盖11，其中外壳14为轭铁，静铁芯1固定连接在外壳14的一端，端盖11固定连接在外壳14的另外一端。线圈15通过线圈骨架16固定设置在外壳14内，线圈骨架16的一端顶压在静铁芯1上。

结合图4和图2所示，外壳14的内壁上凸设有一圈环形凸起141，环形凸起141上设置有第一挡肩142，永磁体7的一端顶压在第一挡肩142上。永磁机构还包括支撑环13，支撑环13设置在永磁体7的内侧，且如图6所示，支撑环13的端部设置有第二挡肩131，永磁体7的另一端顶压在第二挡肩131上。永磁机构还包括设置在外壳14内的导向环6，导向环6与动铁芯12的外壁导向移动配合，支撑环13上设置有用于安装导向环6的安装台阶（图中未标记）。线圈骨架16的另外一端顶压在支撑环13和导向环6上，实现永磁体7、支撑环13以及导向环6固定设置在外壳14内。

结合图5和图2所示，动铁芯12呈筒状而具有内腔，传动杆3贯穿静铁芯1、动铁芯12以及端盖11，传动杆3用于带动断路器的动触头动作，以实现与静触头之间的分合闸。超程弹簧5设置在动铁芯12的内腔中且套设在传动杆3的外部，具体的，结合图3所示，传动杆3包括第一光杆段31、第二光杆段32、螺纹段33、位于第一光杆段31和第二光杆段32之间的环形凸台34，超程弹簧5套设在第二光杆段32的外部，且超程弹簧5的一端顶压在环形凸台34一端的端面上。动铁芯12的远离静铁芯1的一端一体设置有端板（图中未标记），分闸状态时端板与端盖11贴合，传动杆3贯穿端板，如图5所示，从而使得动铁芯12的端部形成内凸台121和外凸台122，超程弹簧5的另外一端顶压在内凸台121上。同时，由于动铁芯12内部挖空以设置超程弹簧5，因此动铁芯12的磁通截面积受到影响，而内凸台121和外凸台122的结构刚好可以弥补动铁芯12缺失的磁通截面积。

环形凸台34位于动铁芯12内，且与动铁芯12的内壁导向移动配合，环形凸台34和导向环6共同实现对动铁芯12的导向，确保其移动顺畅，避免产生磨损。

分闸弹簧4设置在静铁芯1和环形凸台34之间且套设在传动杆3的外部，具体是套设在第一光杆段31的外部，分闸弹簧4的一端顶压在环形凸台34另外一端的端面上，分闸弹簧4的另外一端顶压在静铁芯1上，且如图2所示，静铁芯1上设置有供分闸弹簧4的端部伸入的伸入孔，并且静铁芯1上还固定有用于对传动杆的第一光杆段31进行导向的第二导向套2。

永磁机构还包括限位组件，限位组件设置在动铁芯12的远离静铁芯1的一侧，限位组件包括压紧弹簧8和挡止件，压紧弹簧8为碟簧，其套设在第二光杆段32的外部，且一端顶压在动铁芯12的内凸台121上。挡止件固定在传动杆3上，压紧弹簧8穿过端盖11，其另外一端顶压在挡止件上。

具体的，如图2所示，挡止件包括挡止套筒10和螺母17，挡止套筒10套设在传动杆的螺纹段33的外部且位于螺母17和压紧弹簧8之间，螺母17螺纹连接在传动杆的螺纹段33上，用于挤紧挡止套筒10。为了方便挡止套筒10的安装，便于控制压紧弹簧8的压缩量，在挡止套筒10上设置有挡止台阶（图中未标记），同时在传动杆3上设置有与挡止台阶挡止配合的限位台阶35，以将挡止套筒10限位在传动杆3上。

在组装时，环形凸台34挤压超程弹簧5，挡止套筒10挤压压紧弹簧8，使超程弹簧5和压紧弹簧8均处于预压缩状态，动铁芯12两侧的弹簧形成了动态平衡，也即通过上述限位组件与传动杆3和动铁芯12的配合，将限位组件、动铁芯12、超程弹簧5以及传动杆3组成一个运动单元，该运动单元在合闸过程中首先整体朝向静铁芯1移动并压缩分闸弹簧4，待断路器的动触头和静触头接触后，传动杆3停止移动，动铁芯12相对于传动杆3继续朝向静铁芯1移动并压缩超程弹簧5，直至动铁芯12和静铁芯1接触，合闸过程结束。

其中，压紧弹簧8的设置为超程弹簧5的压缩提供了初压力，使之满足合闸触头压力要求。在动铁芯12进入超程移动阶段后，由于动铁芯12和传动杆3之间产生相对移动，因此压紧弹簧8的弹力释放，有助于动铁芯12向静铁芯1方向的移动。并且在分闸时，还可以对动铁芯12形成缓冲作用，提高动铁芯12的使用寿命。

此外，为了方便对传动杆3的移动进行导向，在端盖11上固定有第一导向套9，第一导向套9用于对挡止套筒10进行导向，从而间接实现对传动杆3的导向。

本发明中永磁机构的工作原理是：

合闸启动时，状态如图2所示，线圈15带电，产生磁场，动铁芯12在线圈磁场作用下开始向上运动，同时传动杆3开始压缩分闸弹簧4，当运动行程为断路器需要的开距后，断路器动触头停止运动，此时动铁芯12还没有运动到与静铁芯1接触位置（永磁机构行程大于断路器开距），动铁芯12继续运动，传动杆3停止运动，此时开始压缩超程弹簧5，至到动铁芯12接触静铁芯1，动铁芯12接触静铁芯1后，动铁芯12靠永磁体7保持。分闸时，线圈15反向带电，线圈产生的磁场与永磁体磁场方向相反，动铁芯12保持力减弱，动铁芯12在超程弹簧5和分闸弹簧4作用下开始分闸。

本发明永磁机构的传动杆上设置有环形凸台，分闸弹簧设置在环形凸台的一侧，其端部顶压在环形凸台一端的端面上，超程弹簧设置在环形凸台的另一侧，其端部顶压在环形凸台另一端的端面上，通过环形凸台将分闸弹簧和超程弹簧隔开，这样就可以避免它们在变形过程中相互影响，避免出现磨损，保证了永磁机构的使用性能。

本发明的永磁机构实现超程弹簧内置，永磁机构可以提供超程弹簧压力并且稳定可靠，通过结构设置和尺寸精度直接提供设定的超行程，在与断路器匹配时，直接与断路器动端传动连接即可，不需要再做其他调整，减少了配套断路器传动回路超程弹簧组件，简化了断路器传动系统结构，可以提高断路器操作的可靠性和稳定性，降低制造成本和产品调试难度，降低劳动强度。

在内置超程弹簧一体化永磁机构的其他实施例中，静铁芯上可以不固定第二导向套，直接依靠第一导向套进行导向，或者是使传动杆与静铁芯直接导向配合。

在内置超程弹簧一体化永磁机构的其他实施例中，静铁芯上可以不设置伸入孔，分闸弹簧直接顶压在静铁芯的端面上。

在内置超程弹簧一体化永磁机构的其他实施例中，端盖上可以不固定第一导向套，可以使传动杆与端盖直接导向配合。

在内置超程弹簧一体化永磁机构的其他实施例中，挡止套筒上不设置挡止台阶，同时传动杆上也不设置限位台阶，此时仅靠螺母控制挡止套筒的位置。

在内置超程弹簧一体化永磁机构的其他实施例中，挡止件可以包括挡止套筒和销轴，销轴穿设在传动杆上，对挡止套筒进行限位；或者，挡止件仅由一个螺母构成，螺母螺纹连接在传动杆上，直接顶压压紧弹簧；或者，挡止件由一个销轴构成，销轴穿设在传动杆上，并顶压压紧弹簧。

在内置超程弹簧一体化永磁机构的其他实施例中，限位组件可以不包括压紧弹簧，而只是包括挡止件，此时挡止件固定在传动杆上，并直接顶压在动铁芯上。

在内置超程弹簧一体化永磁机构的其他实施例中，永磁机构可以不包括端盖，此时需要在传动杆的伸出静铁芯的一端设置限位件，以对传动杆和动铁芯的分闸位置进行限位。

在内置超程弹簧一体化永磁机构的其他实施例中，动铁芯的远离静铁芯的一端可以不一体设置端板，动铁芯整体为两端敞口的套筒状，此时为了方便安装超程弹簧，需要在动铁芯的端部另外固定端板。

在内置超程弹簧一体化永磁机构的其他实施例中，线圈骨架的两端可以不是顶压在支撑环、导向环以及静铁芯上，而是另外设置有固定结构。

在内置超程弹簧一体化永磁机构的其他实施例中，支撑环可以单独固定安装在外壳内，而不是安装在支撑环上；

在内置超程弹簧一体化永磁机构的其他实施例中，永磁体可以直接粘接或者压装在外壳内，而不是利用支撑环来实现固定。

在内置超程弹簧一体化永磁机构的其他实施例中，外壳内可以不设置导向环，仅由传动杆上的环形凸台来对动铁芯进行导向；更进一步的，环形凸台仅用于分闸弹簧和超程弹簧的顶压安装，并不与动铁芯导向配合，此时动铁芯可以与线圈骨架导向配合。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种内置超程弹簧一体化永磁机构，包括：

外壳；

线圈，通过线圈骨架固定设置在外壳内；

永磁体，固定设置在外壳内；

静铁芯，固定设置在外壳的一端；

动铁芯，动铁芯呈筒状而具有内腔；

传动杆，贯穿静铁芯和动铁芯，传动杆用于带动断路器的动触头动作，以实现与静触头之间的分合闸；

其特征在于：传动杆的外周面上设置有环形凸台，内置超程弹簧一体化永磁机构还包括：

分闸弹簧，设置在静铁芯和环形凸台之间且套设在传动杆的外部，分闸弹簧的端部顶压在环形凸台一端的端面上；

超程弹簧，设置在动铁芯的内腔中且套设在传动杆的外部，超程弹簧的端部顶压在环形凸台另一端的端面上；

限位组件，设置在动铁芯的远离静铁芯的一侧，限位组件与传动杆和动铁芯配合，用于将限位组件、动铁芯、超程弹簧以及传动杆组成一个运动单元，运动单元用于在合闸过程中首先整体朝向静铁芯移动并压缩分闸弹簧，待断路器的动触头和静触头接触后，传动杆停止移动，动铁芯相对于传动杆继续朝向静铁芯移动并压缩超程弹簧，直至动铁芯和静铁芯接触，合闸过程结束。

2.根据权利要求1所述的内置超程弹簧一体化永磁机构，其特征在于：环形凸台与动铁芯的内壁导向移动配合。

3.根据权利要求2所述的内置超程弹簧一体化永磁机构，其特征在于：外壳内还固定设置有导向环，导向环与动铁芯的外壁导向移动配合。

4.根据权利要求3所述的内置超程弹簧一体化永磁机构，其特征在于：外壳的内壁上凸设有第一挡肩，永磁体的一端顶压在第一挡肩上；内置超程弹簧一体化永磁机构还包括支撑环，支撑环设置在永磁体的内侧，且支撑环的端部设置有第二挡肩，永磁体的另一端顶压在第二挡肩上；支撑环上还设置有用于安装所述导向环的安装台阶。

5.根据权利要求4所述的内置超程弹簧一体化永磁机构，其特征在于：所述线圈骨架的一端顶压在支撑环和导向环上，线圈骨架的另一端顶压在静铁芯上。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的内置超程弹簧一体化永磁机构，其特征在于：动铁芯的远离静铁芯的一端一体设置有端板，超程弹簧的端部顶压在端板上；内置超程弹簧一体化永磁机构还包括固定在外壳另外一端的端盖，传动杆贯穿端板和端盖，分闸状态时端板与端盖贴合；所述限位组件包括压紧弹簧和挡止件，挡止件固定在传动杆上，压紧弹簧穿过端盖并套设在传动杆的外部，且压紧弹簧的两端分别顶压在端板和挡止件上。

7.根据权利要求6所述的内置超程弹簧一体化永磁机构，其特征在于：挡止件包括挡止套筒和螺母，挡止套筒套设在传动杆的外部且位于螺母和压紧弹簧之间，螺母螺纹连接在传动杆上，用于挤紧挡止套筒。

8.根据权利要求7所述的内置超程弹簧一体化永磁机构，其特征在于：挡止套筒上设置有挡止台阶，传动杆上设置有与挡止台阶挡止配合的限位台阶，以将挡止套筒限位在传动杆上。

9.根据权利要求7所述的内置超程弹簧一体化永磁机构，其特征在于：端盖上固定有用于对挡止套筒进行导向的第一导向套。

10.根据权利要求1~5任意一项所述的内置超程弹簧一体化永磁机构，其特征在于：静铁芯上固定有用于对传动杆进行导向的第二导向套；静铁芯上还设置有供分闸弹簧的端部伸入的伸入孔。

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