CN117766335A - 一种带永磁脱扣器的断路器及分闸方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带永磁脱扣器的断路器及分闸方法，涉及断路器技术领域，包括用于保持合闸状态的锁合机构，锁合机构包括永磁脱扣器、分闸卡杆、分闸挚子和分闸半轴，断路器合闸后分闸挚子卡接于分闸卡杆与分闸半轴之间。永磁脱扣器包括套设有通电线圈的永磁体，常态下永磁体吸附推杆，当收到分闸信号时，通电线圈通电，所产生的磁场与永磁体固有的磁场抵消，推杆在伸缩弹簧的作用下弹出并撞击固设于分闸半轴上的分闸拐臂，使分闸挚子脱扣，同时撞击微动开关使通电线圈电流反向，使推杆重新吸附于永磁铁。本发明提供的永磁脱扣器能大幅提高断路器的分断能力，常态下无需通电，简化了内部的机械结构，避免磨损，具有很好的稳定性和可靠性。

Description

一种带永磁脱扣器的断路器及分闸方法

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，尤其涉及一种带永磁脱扣器的断路器及分闸方法。

背景技术

市场上的3.6～12kV户内真空断路器价格经济、便宜，应用广泛。产品具有优异的电气、机械性能，在发电厂、变电所以及城市基础建设、冶金、石化和矿厂等多种输配电系统中，作为控制和保护输配电线路、变压器、电动机和电容器等线路或负载设备的开关设备，尤其适用于开断重要负荷及频繁操作的场所。尽管真空断路器具有优异的电气和机械性能，但在实际应用中依然存在一个显著的问题，即合、分闸电磁铁的动作响应速度相对较慢，且动作功率较小。这一限制导致了在特定情况下，如高可靠性和快速断路需求的场合，其性能不能完全满足需求。此外，由于工作环境的潮湿和污秽等因素，断路器的电磁线圈容易发生发热、烧毁等故障，这进一步降低了其可靠性，进而可能出现拒分(无法分闸)或拒合(无法合闸)的现象，这对于那些依赖于断路器快速响应的系统来说，可能导致严重的安全和运行风险。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种带永磁脱扣器的断路器及分闸方法，采用以下技术方案：

本发明提供一种带永磁脱扣器的断路器，包括操作机构、固封极柱和连接机构，上述固封极柱包括绝缘拉杆，上述操作机构包括机架和主轴，上述主轴可转动地设置于机架，且通过连接机构传动连接于绝缘拉杆；上述主轴还装配有将其固定的锁合机构；

上述锁合机构包括永磁脱扣器、分闸卡杆、分闸挚子和分闸半轴，上述机架可转动地设置有分闸半轴和分闸挚子，并固设有分闸卡杆；上述主轴上固设有第一拐臂和第二拐臂，上述第一拐臂通过第一连接板转动连接于上述分闸挚子的一端，上述分闸挚子的另一端卡接于上述分闸卡杆与分闸半轴之间；

上述分闸转轴固设有分闸拐臂，上述永磁脱扣器包括壳体、永磁体、推杆、伸缩弹簧以及通电线圈，上述壳体的内部固设有永磁体，且永磁体的外部套设有通电线圈；上述壳体的内部可移动地设置有推杆，且永磁体与推杆之间设置有伸缩弹簧；上述推杆的一端延伸至上述壳体外部，形成用于使分闸拐臂动作的触杆。

作进一步改进的，上述永磁脱扣器通过支架固设于上述机架，上述支架固设有用于触发永磁脱扣器的微动开关，上述推杆设置有用于触发微动开关的触板。

作进一步改进的，上述推杆上设置有防止脱出上述壳体的凸缘，上述伸缩弹簧一端抵接于上述凸缘，另一端抵接于上述永磁体。

作进一步改进的，上述第一连接板与上述第一拐臂之间设置有复位拉簧。

作进一步改进的，上述连接机构包括驱动拐臂与支撑销，上述驱动拐臂的中部为转动支点，其一端为施力端，通过第二连接板转动连接于上述第二拐臂，另一端为受力端，通过上述支撑销转动连接于上述绝缘拉杆。

作进一步改进的，上述施力端与上述机架之间设置有分闸弹簧。

作进一步改进的，上述分闸半轴与上述机架之间设置有用于防止脱扣的复位扭簧。

作进一步改进的，还包括油缓冲器，上述第一拐臂设置有延伸部，上述延伸部转动连接于上述油缓冲器的活塞杆。

本发明另一方面提供一种断路器的分闸方法，基于上述的一种带永磁脱扣器的断路器，当断路器接到分闸信号时进行分闸操作，包括以下步骤：

步骤一：通电线圈正向通电，所产生的磁场与永磁铁的磁场相抵消，推杆在伸缩弹簧的作用下弹出并撞击分闸拐臂；

步骤二：分闸拐臂带动分闸半轴转动，使分闸掣子脱离分闸半轴的限位，连接机构的施力端在分闸弹簧的作用下被拉起，由于杠杆作用，受力端下压并拉动绝缘拉杆，使断路器分闸；

步骤三：推杆上的触板撞击微动开关后，通电线圈反向通电，在永磁体固有的磁力和通电线圈产生的磁力的作用下，推杆克服伸缩弹簧的作用回缩，直至吸附于永磁体，此时永磁脱扣器复位。

步骤四：第一连接板在复位拉簧的作用下，牵动主轴转动复位，为下次合闸做准备。

有益效果：

其一：本发明中，永磁脱扣器在接收到分闸信号后，通过控制模块改变通电线圈的电流流向，使脱扣推杆弹出并撞击分闸开关，使分闸挚子脱扣。永磁脱扣器能够在毫秒级别内快速响应，大幅提升断路器的分断能力，同时永磁脱扣器简化的机械结构和较少的活动部件，能够有效避免过多磨损，适应复杂的工作环境，具有很好的稳定性和可靠性。

进一步的，永磁脱扣器仅需在收到分闸信号时短暂通电，不需要持续的电流来维持其状态，相比传统脱扣器更加节能，使用寿命也更长。

其二：本发明分闸单元中，通过分闸卡杆与分闸半轴卡接分闸挚子的形式使断路器保持合闸状态，有效防止由于外部振动或冲击而意外分闸，从而提高了整体的操作可靠性，同时结构简单，降低了维护成本。

其三：本发明在永磁脱扣器支架前端设置了微动开关，当分闸推杆弹出并推动分闸挚子后，将顺势推动微动开关，使控制模组切换线圈电路，将分闸推杆再次吸附，同时由于分闸弹簧的作用，主轴重新复位，使操作机构回到待合闸的状态，减少人工干预，简化了操作流程，增强了系统的可靠性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单的介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明内部结构示意图；

图2为本发明实施例中的分闸单元结构示意图；

图3为本发明实施例中的分闸单元测剖示意图；

图4为本发明实施例中的永磁脱扣器结构示意图；

图5为本发明实施例中的分闸挚子卡接状态示意图。

附图标记：

100-固封极柱；110-绝缘拉杆；200-连接机构；300-操作机构；

210-驱动拐臂；211-施力端；212-受力端；

1-永磁脱扣器；2-分闸卡杆；3-分闸挚子；4-分闸半轴；5-机架；6-主轴；

11壳体；12-永磁体；13-推杆；13a-触杆；13b-触板；13c-凸缘；14-伸缩弹簧；15-通电线圈；16-支架；17-微动开关

51-分闸转轴；511-分闸拐臂；52-分闸弹簧；53-油缓冲器；

61-第一拐臂；62-第二拐臂；63-第一连接板；64-复位拉簧；65-第二连接板。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本发明的结构作进一步详细描述：

在本发明的描述中，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。术语“部”、“侧”、“端”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发明和简化描述，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发明的限制。

如图1所示，本发明提供一种带永磁脱扣器1的断路器，包括固封极柱100、操作机构300和连接机构200；

固封极柱100上半部分设置有真空灭弧室，真空灭弧室内上端固设有静触头，下端设置有可进行上下移动的动触头，静触头与动触头分别连接固封极柱100的上导电块与下导电块，当动触头与静触头接触时，电流从上导电块经静触头，再经动触头至下导电块，形成完整的导电回路。操作绝缘子连接在灭弧室下方，一端与动触头连接，另一端连接上述的连接机构200，起到电气隔离的作用，操作绝缘子下方延伸有绝缘拉杆110，上述主轴6通过连接机构200传动连接于绝缘拉杆110，通过上推或下拉绝缘拉杆110控制动触头进行上下移动，实现动触头与静触头的接触或分离。

操作机构300包括机架5和主轴6，主轴6可转动地设置于机架5，主轴6上进一步装配有用于限制主轴6转动的锁合机构。当真空断路器接收到储能信号时，操作机构300将储能弹簧拉伸并储能，当真空断路器接收到合闸信号后，操作机构300驱使主轴6转动，并传动连接机构200上推绝缘拉杆110，使动触头与静触头接触，同时，锁合机构限制主轴6进一步转动，以保持合闸状态。

如图1、图3所示，在一种具体实施例中，机架5包括操作机构300的外壳以及内部的四个隔板，主轴6可转动的装配于机架5内部，并穿设四个隔板。锁合机构具体包括永磁脱扣器1、分闸卡杆2、分闸挚子3和分闸半轴4，隔板间可转动地设置有分闸半轴4和分闸挚子3，还固设有分闸卡杆2。主轴6上固设有第一拐臂61和第二拐臂62，第一拐臂61与第二拐臂62均是基础为圆形的凸轮，凸轮的凸出部分为自由端，凸轮的基圆圆心与主轴6同轴，第一拐臂61的自由端转动连接有第一连接板63，第一连接板63的另一端转动连接于分闸挚子3的一端，当真空断路器完成合闸时，分闸挚子3远离第一连接板63的一端卡接于分闸卡杆2与分闸半轴4之间，分闸卡杆2与分闸半轴4将分闸挚子3限位使其不能转动，进而在第一拐臂61的连接端施加限制主轴6转动的力，使主轴6无法转动，以达到保持合闸的状态。

如图5所示，分闸半轴4与分闸挚子3相互抵接的位置处设置有让位口，当分闸半轴4与分闸卡杆2一同卡接分闸挚子3时，让位口位于远离分闸挚子3的一侧，当分闸半轴4转动，使让位口转向分闸挚子3一侧时，分闸挚子3从让位口转出，脱离限位。

如图2所示，分闸转轴51上还固设有分闸拐臂511，当分闸拐臂511转动时，带动分闸半轴4转动。

如图4所示，永磁脱扣器1包括壳体11、永磁体12、推杆13、伸缩弹簧14以及通电线圈15，壳体11的内部固设有永磁体12，且永磁体12的外部套设有通电线圈15；壳体11的内部可移动地设置有推杆13，且永磁体12与推杆13之间设置有伸缩弹簧14；推杆13的一端延伸至壳体11外部，形成用于使分闸拐臂511动作的触杆13a。

在一种具体实施例中，推杆13设置在分闸拐臂511的后端，当通电线圈15通电后，产生与永磁体12固有磁场方向相反的磁场，推杆13受到的吸引力瞬间减小，在伸缩弹簧14的作用下弹出，触杆13a撞击分闸拐臂511驱使其逆时针(以图4的视角)转动，并带动分闸半轴4逆时针转动，并解除对分闸挚子3的控制，进而解除对主轴6转动的限制，以实现脱扣的目的。永磁脱扣器1响应迅速，且内部简化的机械结构和较少的活动部件，能有效避免过多磨损，具有很好的稳定性和可靠性。

如图3和图4所示，永磁脱扣器1通过支架16固设于机架5的隔板上，支架16固设有用于触发永磁脱扣器1的微动开关17，推杆13设置有用于触发微动开关17的触板13b。

在一种具体实施例中，微动开关17为常开微动开关17，触发时导通；支架16的前端设置有延伸板，使微动开关17位于推杆13的前部，触板13b为设置于触杆13a中部的环形延展部，当微动开关17弹出时，触板13b触碰微动开关17，微动开关17驱动使通电线圈15内的电流反向，此时通电线圈15产生的磁场方向与永磁体12固有的磁场方向相同，推杆13在强磁力的作用下重新被吸附，推杆13吸附后，触板13b与微动开关17分离，微动开关17断开，依靠永磁铁固有的磁力吸附推杆13并维持。可见，永磁脱扣器1仅需在收到分闸信号时短暂通电，不需要持续的电流来维持其状态，相比传统脱扣器更加节能，使用寿命也更长。

如图4所示，推杆13上设置有防止脱出壳体11的凸缘13c，伸缩弹簧14一端抵接于凸缘13c，另一端抵接于永磁体12。

如图3所示，连接机构200包括驱动拐臂210与支撑销，驱动拐臂210的中部为转动支点，其一端为施力端211，通过第二连接板65转动连接于第二拐臂62，另一端为受力端212，通过支撑销转动连接于绝缘拉杆110。

在一种具体实施例中，驱动拐臂210中部的转动支点为两端连接真空断路器机架5的转动轴，形成杠杆结构。当真空断路器接收到合闸信号后，操作机构300驱使第二拐臂62的自由端下压，进而使驱动拐臂210的施力端211向下移动，受力端212由于杠杆作用向上移动，并通过支撑销使绝缘拉杆110向上移动，经操作绝缘子向上顶持动触头，使动触头与静触头接触，完成合闸操作；当真空断路器接收到分闸信号后，分闸挚子3脱扣，驱动拐臂210在分闸弹簧的作用下向上移动，受力端212由于杠杆作用向下移动，通过支撑销使绝缘拉杆110向下移动，使动触头与静触头分离，完成合闸操作。

如图3所示，施力端211与机架5之间设置有分闸弹簧52。当真空断路器处于合闸状态时，施力端211处于下压状态，受力端212处于上推状态，此时分闸弹簧52处于拉伸状态，分闸弹簧52对施力端211施加一个向上拉动的力，同时第二连接板65对第二拐臂62施加一个驱使其作逆时针转动的力，并使主轴6有向逆时针转动的趋势，主轴6上的第一拐臂61同样有做逆时针转动的趋势，使得分闸挚子3获得逆时针转动杆的趋势，此时由于分闸半轴4卡接分闸挚子3，故使得分闸弹簧52保持拉伸状态。当永磁脱扣器1完成脱扣后，上述限制被解除，施力端211被分闸弹簧52拉起，驱使支撑销下拉绝缘拉杆110，使动触头与静触头分离。以上转动方面均是以图3所示的视角进行描述。

如图5所示，第一连接板63与第一拐臂61之间设置有复位拉簧64，在一种具体实施例中，复位拉簧64的一端连接于第一连接板63中部，另一端连接于第一拐臂61的上侧，当永磁脱扣器1完成脱扣后，分闸挚子3转动，其下端带动第一连接板63将复位拉簧64拉动至拉伸状态，当惯性消失后复位拉簧64拉动第一连接板63复位，第一连接板63牵动分闸挚子3的下端使其做顺时针转动，重新卡接于分闸卡杆2。同时，在分闸半轴4与机架5之间设置有复位扭簧(图中未示出)，该复位扭簧用于防止分闸半轴4脱扣。以上转动方面均是以图5所示的视角进行描述。

如图3所示，机架5上还设置有油缓冲器53。在一种具体实施例中，第一拐臂61远离自由端的一端设置有延伸部，延伸部转动连接于油缓冲器53的活塞杆，当主轴6发生快速转动后，油缓冲器53能够消耗多余的动能，增加操作机构300的稳定性。

本发明另一方面提供一种断路器的分闸方法，基于的一种带永磁脱扣器的断路器，当断路器接到分闸信号时进行分闸操作，包括以下步骤：

步骤一：通电线圈15正向通电，所产生的磁场与永磁铁的磁场相抵消，推杆13在伸缩弹簧14的作用下弹出并撞击分闸拐臂511；

步骤二：分闸拐臂511带动分闸半轴4转动，使分闸掣子脱离分闸半轴4的限位，连接机构200的施力端211在分闸弹簧52的作用下被拉起，由于杠杆作用，受力端212下压并拉动绝缘拉杆110，使断路器分闸；

步骤三：推杆13上的触板13b撞击微动开关17后，通电线圈15反向通电，在永磁体12固有的磁力和通电线圈15产生的磁力的作用下，推杆13克服伸缩弹簧14的作用回缩，直至吸附于永磁体12，此时永磁脱扣器1复位。

步骤四：第一连接板63在复位拉簧64的作用下，牵动主轴6转动复位，为下次合闸做准备。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带永磁脱扣器的断路器，包括操作机构(300)、固封极柱(100)和连接机构(200)，所述固封极柱(100)包括绝缘拉杆(110)，所述操作机构(300)包括机架(5)和主轴(6)，所述主轴(6)可转动地设置于机架(5)，且通过连接机构(200)传动连接于绝缘拉杆(110)；所述主轴(6)还装配有将其固定的锁合机构；

其特征在于：所述锁合机构包括永磁脱扣器(1)、分闸卡杆(2)、分闸挚子(3)和分闸半轴(4)，所述机架(5)可转动地设置有分闸半轴(4)和分闸挚子(3)，并固设有分闸卡杆(2)；所述主轴(6)上固设有第一拐臂(61)和第二拐臂(62)，所述第一拐臂(61)通过第一连接板(63)转动连接于所述分闸挚子(3)的一端，所述分闸挚子(3)的另一端卡接于所述分闸卡杆(2)与分闸半轴(4)之间；

所述分闸转轴(51)固设有分闸拐臂(511)，所述永磁脱扣器(1)包括壳体(11)、永磁体(12)、推杆(13)、伸缩弹簧(14)以及通电线圈(15)，所述壳体(11)的内部固设有永磁体(12)，且永磁体(12)的外部套设有通电线圈(15)；所述壳体(11)的内部可移动地设置有推杆(13)，且永磁体(12)与推杆(13)之间设置有伸缩弹簧(14)；所述推杆(13)的一端延伸至所述壳体(11)外部，形成用于使分闸拐臂(511)动作的触杆(13a)。

2.如权利要求1所述的一种带永磁脱扣器的断路器，其特征在于：所述永磁脱扣器(1)通过支架(16)固设于所述机架(5)，所述支架(16)固设有用于触发永磁脱扣器(1)的微动开关(17)，所述推杆(13)设置有用于触发微动开关(17)的触板(13b)。

3.如权利要求2所述的一种带永磁脱扣器的断路器，其特征在于：所述推杆(13)上设置有防止脱出所述壳体(11)的凸缘(13c)，所述伸缩弹簧(14)一端抵接于所述凸缘(13c)，另一端抵接于所述永磁体(12)。

4.如权利要求1所述的一种带永磁脱扣器的断路器，其特征在于：所述第一连接板(63)与所述第一拐臂(61)之间设置有复位拉簧(64)。

5.如权利要求1所述的一种带永磁脱扣器的断路器，其特征在于：所述连接机构(200)包括驱动拐臂(210)与支撑销(220)，所述驱动拐臂(210)的中部为转动支点，其一端为施力端(211)，通过第二连接板(65)转动连接于所述第二拐臂(62)，另一端为受力端(212)，通过所述支撑销(220)转动连接于所述绝缘拉杆(110)。

6.如权利要求5所述的一种带永磁脱扣器的断路器，其特征在于：所述施力端(211)与所述机架(5)之间设置有分闸弹簧(52)。

7.如权利要求1所述的一种带永磁脱扣器的断路器，其特征在于：所述分闸半轴(4)与所述机架(5)之间设置有用于防止脱扣的复位扭簧。

8.如权利要求1-7所述的一种带永磁脱扣器的断路器，其特征在于：还包括油缓冲器(53)，所述第一拐臂(61)设置有延伸部，所述延伸部转动连接于所述油缓冲器(53)的活塞杆。

9.一种断路器的分闸方法，其特征在于：基于权利要求1-8任意一条所述的一种带永磁脱扣器的断路器，当断路器接到分闸信号时进行分闸操作，包括以下步骤：

步骤一：通电线圈(15)正向通电，所产生的磁场与永磁铁(12)的磁场相抵消，推杆(13)在伸缩弹簧(14)的作用下弹出并撞击分闸拐臂(511)；

步骤二：分闸拐臂(511)带动分闸半轴(51)转动，使分闸掣子(3)脱离分闸半轴(51)的限位，连接机构(200)的施力端在分闸弹簧(52)的作用下被拉起，由于杠杆作用，受力端(212)下压并拉动绝缘拉杆(110)，使断路器分闸；

步骤三：推杆(13)上的触板(13b)撞击微动开关(17)后，通电线圈(15)反向通电，在永磁体(12)固有的磁力和通电线圈(15)产生的磁力的作用下，推杆(13)克服伸缩弹簧(14)的作用回缩，直至吸附于永磁体(12)，此时永磁脱扣器(1)复位。

步骤四：第一连接板(63)在复位拉簧(64)的作用下，牵动主轴(6)转动复位，为下次合闸做准备。