CN204257435U - 智能永磁机构 - Google Patents

Abstract

一种智能永磁机构，包含有控制器、电容器、永磁机构本体、辅助开关、油缓冲、计数器及分闸簧等部件。其特征在于它集电子控制，电磁驱动，永磁保持三种功能集于一身。其永磁机构本体部分，包含有机构输出芯轴、机构固定板、静铁芯内圈、静铁芯外圈、电磁线圈、动铁芯、永久磁铁及输出杆等部分。工作时主要运动部件只有一个(动铁芯)，无需机械脱、锁扣装置，故障源少，具有较高的可靠性。整体结构上，更将操作电源、控制电路与永磁机构本体进行一体化设计，大大提高了与断路器配合使用的方便性。整个系统特性稳定，机构合闸保持力大，线圈合闸电流小，效率高，长期运行免维护，特别适合与真空断路器开关配套。

Description

智能永磁机构

技术领域

本实用新型涉及高压电器设备，具体说涉及一种断路器的操作机构。

背景技术

断路器是通过操作机构改变力的方向和作用点来实现分合闸的，常见的断路器操作机构如电磁机构、气动机构、弹簧机构和液压机构，都存在着因动作环节太多或动静润滑而造成机构效率低下的问题，并且有可能磨损和损坏部件，因此机构的故障率较高。现有的永磁机构由于结构所限也存在着驱动力小、保持力小或者合闸电流过大、或对电源要求过高等问题，影响着使用情况。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种智能永磁机构，其实现一体化设计、故障源少、可靠性高，并且合闸保持力大，线圈合闸电流小，效率高。

为了实现上述目的，本实用新型的技术解决方案为：一种智能永磁机构，包括控制器、永磁机构本体、机构主轴、连接套筒、分闸弹簧、电容器、及第一、第二固定板，所述永磁机构本体包括输出杆，输出杆可上下移动，所述控制器、永磁机构本体均固定于所述第一、第二固定板之间，机构主轴贯穿第一、第二固定板并且机构主轴两端分别伸出第一、第二固定板外，机构主轴可相对第一、第二固定板转动，机构主轴位于所述永磁机构本体的下方，所述机构主轴伸出第一固定板的部分作为手动合闸转轴，手动合闸转轴上固定连接有分合闸指示拐臂，所述机构主轴上位于所述第一、第二固定板之间的部分固定有主轴拐臂、主轴拐臂通过销轴连接于所述输出杆下端，连接套筒固定于机构主轴上伸出第二固定板外的一端，分闸弹簧一端固定于第二固定板上、另一端固定于连接套筒上，并且分闸弹簧位于连接套筒上方，连接套筒用于连接断路器，所述控制器与所述永磁机构本体、电容器相连接。

本实用新型智能永磁机构，其中，还包括辅助开关、油缓冲，所述辅助开关固定于所述第一固定板内侧并且位于所述机构主轴下方，所述辅助开关伸出端铰接有连接板，连接板另一端与所述分合闸指示拐臂通过轴销连接，所述机构主轴上位于所述第一、第二固定板之间的部分还固定有主轴拐臂，所述油缓冲安装于第二固定板内侧，并且所述油缓冲的顶杆位于所述主轴拐臂上的滚子的正下方。

本实用新型智能永磁机构，其中，所述永磁机构本体包括静铁芯内圈、静铁芯外圈、永久磁体、动铁芯、电磁线圈、输出杆，静铁芯内圈为柱状，电磁线圈与控制器电连接，永久磁体、静铁芯外圈均为环状，永久磁体套在静铁芯内圈上，静铁芯外圈套在永久磁体上，动铁芯放置于静铁芯外圈上，在动铁芯与静铁芯内圈、静铁芯外圈之间形成环形凹槽，该环形凹槽沿静铁芯内圈的周向延伸，所述电磁线圈为环状，所述电磁线圈设置于所述环形凹槽内，所述动铁芯的中心及静铁芯内圈的中心均设有轴向通孔，所述输出杆贯穿在所述两轴向通孔内，并且所述输出杆下端伸出静铁芯内圈外，所述输出杆上端与动铁芯之间通过紧定螺栓连接。

本实用新型智能永磁机构，其中，所述静铁芯外圈上端靠近第一固定板的表面上开有安装凹槽，该安装凹槽内设有手动分闸转轴装置，手动分闸转轴装置包括主轴、凸轮、扭簧、限位板，凸轮固定于主轴一端，限位板套在主轴上并且主轴可相对限位板转动，扭簧套在主轴上并且扭簧一端固定于主轴上、另一端固定于限位板上，所述凸轮设置于所述安装凹槽内，并且所述主轴穿过第一固定板伸出第一固定板外，所述限位板位于所述第一固定板外侧并固定于第一固定板上。

本实用新型智能永磁机构，其中，所述主轴上还套有限位套，限位套位于所述凸轮与限位板之间。

本实用新型智能永磁机构，其中，第一固定板外侧还安装有电子计数器，电子计数器与所述控制器连接。

本实用新型智能永磁机构，其中，所述静铁芯外圈和动铁芯连接处的外侧设有环形防尘罩。

采用上述方案后，与现有技术相比，由于本实用新型智能永磁机构包括控制器、永磁机构本体、机构主轴、连接套筒、分闸弹簧、电容器及第一、第二固定板，控制器、永磁机构本体、机构主轴、连接套筒、分闸弹簧、电容器均设置于第一、第二固定板上形成一体，完全一体化设计，可以达到即装即用，无需在进行局部设计考虑；永磁机构本体的输出杆通过主轴拐臂连接机构主轴，从而带动断路器分合闸，工作时主要运动部件只有永磁机构本体的动铁芯，传动零部件数目少，与弹簧操作机构相比少了85％的机械部件，无需机械脱、锁扣装置，故障源少，具有较高的可靠性。在操作上不仅可以通过电子控制，还可在断路器不带电的情况下具备了手动合闸功能，通过人工操作机构主轴实现手动合闸操作，为生产装配时提供便利；另外整个智能永磁机构的机构合闸保持力大，特别适合与真空断路器开关配套，由于控制器连接有电容器，具备了在控制系统断电情况下可快速进行一次电动分合闸的功能。

另外，分合闸时只有永磁机构本体的电磁线圈通电流，合闸电流小，损耗小，发热少，线圈效率高，使之操作寿命可长达30000次；还有，由于静铁芯外圈上端靠近第二固定板的表面上开有安装凹槽，该安装凹槽内设有手动分闸转轴装置，因此可在断电的情况下，人工操作手动分闸转轴装置实现手动分闸，更方便。主轴上还套有限位套，安装后限位套位于安装凹槽和限位板之间，防止手动分闸转轴装置的主轴前后移动。

附图说明

图1是本实用新型智能永磁机构的主视图；

图2是本实用新型智能永磁机构去掉第一固定板后的主视图；

图3是本实用新型智能永磁机构的左视图；

图4是本实用新型智能永磁机构中永磁机构本体的主剖视图；

图5是本实用新型智能永磁机构中的手动分闸转轴装置的结构图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，本实用新型智能永磁机构包括控制器11、永磁机构本体12、机构主轴13、连接套筒14、分闸弹簧15、电容器21及第一、第二固定板16、17，如图4所示，永磁机构本体12包括静铁芯内圈121、静铁芯外圈122、永久磁体123、动铁芯124、电磁线圈125、输出杆126，电磁线圈125与控制器11电连接，静铁芯内圈121为柱状，永久磁体123、静铁芯外圈122均为环状，永久磁体123套在静铁芯内圈121上，静铁芯外圈122套在永久磁体123上，动铁芯124放置于静铁芯外圈122上，在静铁芯内圈121、静铁芯外圈122和永久磁体123下方设有机构底板127，静铁芯内圈121、静铁芯外圈122通过多个螺栓连接于机构底板127上，在动铁芯124下端与静铁芯内圈121、静铁芯外圈122上端之间形成环形凹槽31，该环形凹槽31沿静铁芯内圈121的周向延伸，电磁线圈125为环状，电磁线圈125设置于环形凹槽31内，动铁芯124的中心及静铁芯内圈121的中心均设有轴向通孔，输出杆126贯穿在上述两轴向通孔内，并且输出杆126下端伸出静铁芯内圈121外，输出杆126上端与动铁芯之间通过紧定螺栓32连接，并且静铁芯内圈121通过螺栓连接于第一、第二固定板16、17上，控制器11固定于第二固定板17上，机构主轴13贯穿第一、第二固定板16、17并且机构主轴13两端分别伸出第一、第二固定板16、17外，机构主轴13可相对第一、第二固定板16、17转动，机构主轴13位于永磁机构本体12的下方，机构主轴13伸出第一固定板16的部分作为手动合闸转轴，手动合闸转轴上固定连接有分合闸指示拐臂33，机构主轴13上位于第一、第二固定板16、17之间的部分固定有主轴拐臂131、主轴拐臂131通过销轴连接于所述输出杆126下端，连接套筒14固定于机构主轴13上伸出第二固定板17外的一端，分闸弹簧15一端固定于第二固定板17上、另一端固定于连接套筒14上，并且分闸弹簧15位于连接套筒14上方，连接套筒14用于连接断路器，为方便记录操作次数，第一固定板16外侧还安装有电子计数器22，电子计数器22、电容器21均与控制器11连接，由于控制器11还连接有电容器21，具备了在控制系统断电情况下可快速进行一次电动分合闸的功能。

本实用新型智能永磁机构还包括辅助开关24、油缓冲25，辅助开关24固定于第一固定板16内侧并且位于机构主轴13下方，辅助开关24伸出端铰接有连接板241，连接板241另一端与分合闸指示拐臂33相铰接，机构主轴13上位于第一、第二固定板16、17之间的部分固定有主轴拐臂251，油缓冲25安装于第二固定板17内侧，并且油缓冲25的顶杆位于主轴拐臂251上的滚子331的正下方。

如图4所示，静铁芯外圈122上端靠近第一固定板的表面上开有安装凹槽34，该安装凹槽34内设有手动分闸转轴装置，如图5所示，手动分闸转轴装置包括主轴41、凸轮42、扭簧43、限位板44，凸轮42固定于主轴41一端，限位板44套在主轴41上并且主轴41可相对限位板44转动，扭簧43套在主轴41上并且扭簧43一端固定于主轴41上、另一端固定于限位板44上，凸轮42设置于安装凹槽34内，并且主轴41穿过第一固定板16伸出第一固定板16外，限位板44位于第一固定板16外侧并固定于第一固定板16上，主轴41上还套有限位套45，限位套45位于凸轮42与限位板44之间。

在静铁芯外圈122和动铁芯124连接处的外侧设有环形防尘罩128，防止灰尘进入静铁芯外圈122和动铁芯124之间的间隙。

本实用新型智能永磁机构工作时，通过给控制器11接入外接电源，经控制器将电源转化为电容器21的额定电压后为电容器储能，电容器21作为整个操作系统的储能装置，电容量为10000μF，可以在断电后实现一次分合闸操作，电容器21首次充电所需时间在10s以内，运行中所需充电时间在4s以内。

合闸时，通过控制器11给电磁线圈125引线通过正向脉冲电流，电磁线圈125产生的磁场与永久磁体123本身产生的磁场方向相同，动铁芯124在合成磁力的作用下向下运动，带动输出杆126向下运动，再通过相连主轴拐臂131带动机构主轴13转动，从而带动连接套筒14转动，连接套筒14经动密封与断路器主轴相连，断路器主轴经拐臂、绝缘拉杆、变向杆与真空灭弧室的动触头连杆相接，最终带动真空灭弧室的动触头运动实现合闸；

永磁机构本体合闸保持力为5000±300N，永磁机构本体线圈125与控制器电连接，线圈的合闸峰值电流在40A以内，刚合电流在30A以内，损耗小，发热少，线圈效率高，提高了机构寿命。保证了机构的可靠性。

分闸时，通过控制器11给电磁线圈125引线通过反向脉冲电流，电磁线圈125将产生与永久磁体123方向相反的磁场，使动铁芯124受到的磁吸力减小，当动铁芯124受到的合力小于分闸弹簧15的拉力时，动铁芯124向上运动，实现永磁机构本体的分闸。

分闸时，在断电的情况下还可人工旋转手动分闸转轴装置的主轴41使凸轮42顶靠静铁芯外圈122，使静铁芯外圈122克服永磁体的磁吸力，实现人工手动分闸。

以上所述实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种智能永磁机构，其特征在于：包括控制器(11)、永磁机构本体(12)、机构主轴(13)、连接套筒(14)、分闸弹簧(15)、电容器(21)、及第一、第二固定板(16、17)，所述永磁机构本体(12)包括输出杆(126)，输出杆(126)可上下移动，所述控制器(11)、永磁机构本体(12)均固定于所述第一、第二固定板(16、17)之间，机构主轴(13)贯穿第一、第二固定板(16、17)并且机构主轴(13)两端分别伸出第一、第二固定板(16、17)外，机构主轴(13)可相对第一、第二固定板(16、17)转动，机构主轴(13)位于所述永磁机构本体(12)的下方，所述机构主轴(13)伸出第一固定板(16)的部分作为手动合闸转轴，手动合闸转轴上固定连接有分合闸指示拐臂(33)，所述机构主轴(13)上位于所述第一、第二固定板(16、17)之间的部分固定有主轴拐臂(131)、主轴拐臂(131)通过销轴连接于所述输出杆(126)下端，连接套筒(14)固定于机构主轴(13)上伸出第二固定板(17)外的一端，分闸弹簧(15)一端固定于第二固定板(17)上、另一端固定于连接套筒(14)上，并且分闸弹簧(15)位于连接套筒(14)上方，连接套筒(14)用于连接断路器，所述控制器(11)与所述永磁机构本体(12)、电容器(21)相连接。

2.如权利要求1所述的智能永磁机构，其特征在于：还包括辅助开关(24)、油缓冲(25)，所述辅助开关(24)固定于所述第一固定板(16)内侧并且位于所述机构主轴(13)下方，所述辅助开关(24)伸出端铰接有连接板(241)，连接板(241)另一端与所述分合闸指示拐臂(33)通过销轴相连接，所述油缓冲(25)安装于第二固定板(17)内侧，并且所述油缓冲(25)的顶杆位于所述主轴拐臂(131)上的滚子(331)的正下方。

3.如权利要求2所述的智能永磁机构，其特征在于：所述永磁机构本体(12)包括静铁芯内圈(121)、静铁芯外圈(122)、永久磁体(123)、动铁芯(124)、电磁线圈(125)、输出杆(126)，静铁芯内圈(121)为柱状，电磁线圈(125)与控制器(11)电连接，永久磁体(123)、静铁芯外圈(122)均为环状，永久磁体(123)套在静铁芯内圈(121)上，静铁芯外圈(122)套在永久磁体(123)上，动铁芯(124)放置于静铁芯外圈(122)上，在动铁芯(124)与静铁芯内圈(121)、静铁芯外圈(122)之间形成环形凹槽(31)，该环形凹槽(31)沿静铁芯内圈(121)的周向延伸，所述电磁线圈(125)为环状，所述电磁线圈(125)设置于所述环形凹槽(31)内，所述动铁芯(124)的中心及静铁芯内圈(121)的中心均设有轴向通孔，所述输出杆(126)贯穿在所述两轴向通孔内，并且所述输出杆(126)下端伸出静铁芯内圈(121)外，所述输出杆(126)上端与动铁芯之间通过紧定螺栓(32)连接。

4.如权利要求3所述的智能永磁机构，其特征在于：所述静铁芯外圈(122)上端靠近第一固定板的表面上开有安装凹槽(34)，该安装凹槽(34)内设有手动分闸转轴装置，手动分闸转轴装置包括主轴(41)、凸轮(42)、扭簧(43)、限位板(44)，凸轮(42)固定于主轴(41)一端，限位板(44)套在主轴(41)上并且主轴(41)可相对限位板(44)转动，扭簧(43)套在主轴(41)上并且扭簧(43)一端固定于主轴(41)上、另一端固定于限位板(44)上，所述凸轮(42)设置于所述安装凹槽(34)内，并且所述主轴(41)穿过第一固定板(16)伸出第一固定板(16)外，所述限位板(44)位于所述第一固定板(16)外侧并固定于第一固定板(16)上。

5.如权利要求4所述的智能永磁机构，其特征在于：所述主轴(41)上还套有限位套(45)，限位套(45)位于所述凸轮(42)与限位板(44)之间。

6.如权利要求5所述的智能永磁机构，其特征在于：第一固定板(16)外侧还安装有电子计数器(22)，电子计数器(22)与所述控制器(11)连接。

7.如权利要求6所述的智能永磁机构，其特征在于：所述静铁芯外圈(122)和动铁芯(124)连接处的外侧设有环形防尘罩(128)。