CN205081051U - 一种外置碟簧的长行程高压单稳态永磁操动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种外置碟簧的长行程高压单稳态永磁操动机构。包括永磁保持机构、电磁驱动机构、分闸弹簧以及导杆，永磁保持机构包括：保持静铁心、永磁体、分闸线圈、保持动铁心；电磁驱动机构包括：合闸线圈、驱动静铁心、驱动动铁心；永磁保持机构与电磁驱动机构之间设有非磁性材料垫片。驱动动铁心外侧壁设有轴向的凹槽。保持静铁心上设有凹槽并开有梨形通孔；分闸弹簧安装在保持静铁心的凹槽内，保持静铁心下端和保持动铁心上端设置有凸块。本实用新型通过保持静铁心和保持动铁心上设置的凸块增大合闸保持力；通过分闸弹簧与分闸线圈相结合，使永磁机构在动作时能快速消去永磁体对保持动铁心的保持力，从而使永磁机构快速分闸。

Description

一种外置碟簧的长行程高压单稳态永磁操动机构

技术领域

本实用新型涉及一种外置碟簧的长行程高压单稳态永磁操动机构，属于高压真空断路器领域。

背景技术

真空断路器以其体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，迅速占领了中压断路器市场，并进一步向高压领域发展。真空断路器所配操动机构通常有电磁式、弹簧式和永磁式三种。其中永磁式操动机构凭借其高可靠、低能耗、免维护，以及可实现同步操作等诸多优点，日益引起人们的关注。高压真空断路器对开距的要求较大，这就要求操动机构有更高的分合闸速度。而且，由于动铁心行程较大，造成动铁心起动时气隙磁阻很大，这就需要激磁线圈通入较大的激磁电流，从而导致开关管参数选择过大、控制难度加大等一系列问题。这些问题限制了永磁机构在高压真空断路器领域的应用。同时，由于双稳态永磁机构结构的问题，会产生似合非合的中间状态，影响系统稳定，而高压单稳态机构分闸弹簧的反力较大，合闸保持力比双稳态机构大很多。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种外置碟簧的长行程高压单稳态永磁操动机构，解决双稳态永磁机构分合闸性能不稳定的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：包括永磁保持机构（2）、电磁驱动机构（3）、分闸弹簧（13）以及非导磁外壳（14），其特征在于，所述永磁保持机构（2）和电磁驱动机构（3）之间通过非磁性材料垫片（8）形成分离；

所述永磁保持机构（2）包括有永磁体（5）以及设置在永磁体（5）下部的分闸线圈（6），所述永磁体（5）、分闸线圈（6）设置在保持静铁心（4）内，所述保持静铁心（4）下部设置可上下运动的保持动铁心（7），所述保持动铁心（7）和非导磁外壳（14）之间设置分闸弹簧（13）；

所述电磁驱动机构（3）包括驱动静铁心（11）以及可上下运动的驱动动铁心（12），所述驱动动铁心（12）外设置使驱动动铁心（12）向上运动的合闸线圈（9）。

所述保持静铁心（4）、保持动铁心（7）接触的部分设置有对应的凸块，包括处于分闸线圈（6）下部的上凸块（4-1），以及设置在保持动铁心（7）上表面和所述上凸块（4-1）对应的下凸块（7-1）；

所述保持动铁心（7）周向开设有环形设置的通孔（16）。

所述非导磁外壳（14）内设有穿过永磁保持机构（2）、电磁驱动机构（3）、分闸弹簧（13）并从非导磁外壳（14）内延伸而出的导杆（1），所述导杆（1）与保持动铁心（7）、驱动动铁心（12）形成固定连接，所述导杆（1）与永磁保持机构（2）、非磁性材料垫片（8）以及驱动静铁心（11）形成滑动连接。

所述分闸弹簧（13）为碟簧，所述分闸弹簧（13）顶端与非导磁外壳（14）的上端面接触，所述保持动铁心（7）位于永磁体（5）内侧的部位设置有供所述分闸弹簧（13）底端嵌入的凹槽（15）。

所述通孔（16）外径小于凹槽（15）的外径，所述通孔（16）内径大于凹槽（15）的内径；所述凹槽（15）的外径略大于分闸弹簧（13）的外径，所述凹槽（15）的内径略小于分闸弹簧（13）的内径。

所述永磁保持机构（2）、电磁驱动机构（3）的形状可以是圆柱形的或者是长方体形的。

一种外置碟簧的长行程高压单稳态永磁操动机构的分闸方法，当永磁保持机构（2）收到分闸信号时，分闸线圈（6）产生的电磁场与永磁体（5）产生的永磁磁场方向相反，使保持动铁心（7）受到的保持力迅速减小；随着电流增加，当电流达到一定值时，分闸弹簧（13）对保持动铁心（7）的反力和运动部件的重力之和大于永磁体（5）对保持动铁心（7）的保持力，此时保持动铁心（7）和驱动动铁心（12）向下运动；在分闸末段，向合闸线圈（9）中通入脉冲电流，减小分闸末段速度，有效防止分闸弹跳；当驱动动铁心（12）达到下端极限时，保持动铁心（7）和驱动动铁心（12）在分闸弹簧（13）的作用下保持在分闸位置。

一种外置碟簧的长行程高压单稳态永磁操动机构的合闸方法，当电磁驱动机构（3）收到合闸信号时，合闸线圈（9）通入电流，产生磁动势；合闸线圈（9）产生的磁场作用于驱动动铁心（12）；随着电流增加，当电流达到一定值时，合闸线圈（9）产生的电磁力大于分闸弹簧（13）在合闸位置的反力和运动部件重力之和，驱动动铁心（12）向上运动；当驱动动铁心（12）达到上端极限时，合闸线圈（9）停止通电。

本实用新型的优点是：本实用新型所述的外置碟簧的长行程高压单稳态永磁操动机构将保持机构与操动机构分离，减小了磁路中的磁阻，降低了合闸电流。在永磁体下侧添加分闸线圈，对永磁磁场进行弱磁，在分闸弹簧的作用下，实现快速分闸。保持动铁心开有梨形通孔，减小了保持动铁心运动过程中的阻力，并减小了运动部件的质量，提高合、分闸速度。保持静铁心和保持动铁心设有凸块，增大了合闸保持力。减小了分闸末段速度，有效防止分闸弹跳。

附图说明

图1为本实用新型在合闸位置的结构示意图；

图2为本实用新型保持动铁心的侧视图；

图3为本实用新型保持动铁心的俯视图；

图4为本实用新型保持静铁心的侧视图；

图5为本实用新型在合闸位置的磁通路径图；

图6为本实用新型分闸过程启动时的磁通路径图；

图7为本实用新型分闸位置的磁通路径图；

图8为本实用新型合闸过程启动时的磁通路径图；

图中：1导杆、2永磁保持机构、3电磁驱动机构、4保持静铁心、5永磁体、6分闸线圈、7保持动铁心、8非磁性材料垫片、9合闸线圈、10非导磁固定装置、11驱动静铁心、12驱动动铁心、13分闸弹簧；虚线为线圈产生的磁力线，实线为永磁体产生的磁力线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

一种外置碟簧的长行程高压单稳态永磁操动机构，包括永磁保持机构2、电磁驱动机构3、导杆1、分闸弹簧13以及非导磁外壳14。

所述永磁保持机构2包括保持静铁心4、永磁体5、分闸线圈6、保持动铁心7；所述永磁保持机构2和非磁性材料垫片8之间设置有保持动铁心7，且所述保持动铁心7中间设有用于固定导杆1的中心孔；所述永磁体5、分闸线圈6设置于保持静铁心4内部，且所述分闸线圈6设置于永磁体5的下侧；所述保持静铁心4下端设置有上凸块4-1；所述保持动铁心7设置有凹槽15、梨形通孔16和下凸块7-1；

所述电磁驱动机构3包括合闸线圈9、驱动静铁心11、驱动动铁心12、非导磁固定装置10；所述驱动动铁心12设置于驱动静铁心11内，且所述驱动动铁心12与驱动静铁心11、非导磁固定装置10之间滑动连接；所述驱动静铁心11内部设置有线圈槽，且所述线圈槽的开口均朝向驱动动铁心12一侧；

所述永磁保持机构2与电磁驱动机构3之间设有非磁性材料垫片8；所述导杆1由上到下依次穿过永磁保持机构2、非磁性材料垫片8、驱动静铁心11以及非导磁固定装置10，且与永磁保持机构2、非磁性材料垫片8以及驱动静铁心11滑动连接，同时所述导杆1分别与保持动铁心7的中心孔、驱动动铁心12固定连接；

所述分闸弹簧13采用碟簧，且分闸弹簧13顶端与非导磁外壳14的上端面接触，底端嵌入保持动铁心7的凹槽15中。

所述保持静铁心4的下端设置有上凸块4-1；所述保持动铁心7设置有下凸块7-1。

所述保持动铁心7和非导磁外壳14之间设置有采用碟簧的分闸弹簧13，所述分闸弹簧套在导杆1和永磁保持机构2之间。

所述梨形通孔16外径小于凹槽15的外径，所述梨形通孔16内径大于凹槽15的内径；所述凹槽15的外径略大于分闸弹簧13的外径，所述凹槽15的内径略小于分闸弹簧13的内径。

所述永磁保持机构2、电磁驱动机构3的形状可以是圆柱形的或者是长方体形的。

一种外置碟簧的长行程高压单稳态永磁操动机构的分闸方法：当永磁保持机构2收到分闸信号时，分闸线圈6产生的电磁场与永磁体5产生的永磁磁场方向相反，使保持动铁心7受到的保持力迅速减小；随着电流增加，当电流达到一定值时，分闸弹簧13对保持动铁心7的反力和运动部件的重力之和大于永磁体5对保持动铁心7的保持力，此时保持动铁心7和驱动动铁心12向下运动；在分闸末段，向合闸线圈9中通入脉冲电流，减小分闸末段速度，有效防止分闸弹跳；当驱动动铁心12达到下端极限时，保持动铁心7和驱动动铁心12在分闸弹簧13的作用下保持在分闸位置。

一种外置碟簧的长行程高压单稳态永磁操动机构的合闸方法：当电磁驱动机构3收到合闸信号时，合闸线圈9通入电流，产生磁动势；合闸线圈9产生的磁场作用于驱动动铁心12；随着电流增加，当电流达到一定值时，合闸线圈9产生的电磁力大于分闸弹簧13在合闸位置的反力和运动部件重力之和，驱动动铁心12向上运动；当驱动动铁心12达到上端极限时，合闸线圈9停止通电。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种外置碟簧的长行程高压单稳态永磁操动机构，包括永磁保持机构（2）、电磁驱动机构（3）、分闸弹簧（13）以及非导磁外壳（14），其特征在于，所述永磁保持机构（2）和电磁驱动机构（3）之间通过非磁性材料垫片（8）形成分离；

所述永磁保持机构（2）包括有永磁体（5）以及设置在永磁体（5）下部的分闸线圈（6），所述永磁体（5）、分闸线圈（6）设置在保持静铁心（4）内，所述保持静铁心（4）下部设置可上下运动的保持动铁心（7），所述保持动铁心（7）和非导磁外壳（14）之间设置分闸弹簧（13）；

所述电磁驱动机构（3）包括驱动静铁心（11）以及可上下运动的驱动动铁心（12），所述驱动动铁心（12）外设置使驱动动铁心（12）向上运动的合闸线圈（9）。

2.根据权利要求1所述的一种外置碟簧的长行程高压单稳态永磁操动机构，其特征在于，所述保持静铁心（4）、保持动铁心（7）接触的部分设置有对应的凸块，包括处于分闸线圈（6）下部的上凸块（4-1），以及设置在保持动铁心（7）上表面和所述上凸块（4-1）对应的下凸块（7-1）；

所述保持动铁心（7）周向开设有环形设置的通孔（16）。

3.根据权利要求1所述的一种外置碟簧的长行程高压单稳态永磁操动机构，其特征在于，所述非导磁外壳（14）内设有穿过永磁保持机构（2）、电磁驱动机构（3）、分闸弹簧（13）并从非导磁外壳（14）内延伸而出的导杆（1），所述导杆（1）与保持动铁心（7）、驱动动铁心（12）形成固定连接，所述导杆（1）与永磁保持机构（2）、非磁性材料垫片（8）以及驱动静铁心（11）形成滑动连接。

4.根据权利要求1所述的一种外置碟簧的长行程高压单稳态永磁操动机构，其特征在于，所述分闸弹簧（13）为碟簧，所述分闸弹簧（13）顶端与非导磁外壳（14）的上端面接触，所述保持动铁心（7）位于永磁体（5）内侧的部位设置有供所述分闸弹簧（13）底端嵌入的凹槽（15）。

5.根据权利要求2所述的一种外置碟簧的长行程高压单稳态永磁操动机构，其特征在于，所述分闸弹簧（13）为碟簧，所述分闸弹簧（13）顶端与非导磁外壳（14）的上端面接触，所述保持动铁心（7）位于永磁体（5）内侧的部位设置有供所述分闸弹簧（13）底端嵌入的凹槽（15）。

6.根据权利要求5所述的一种外置碟簧的长行程高压单稳态永磁操动机构，其特征在于，所述通孔（16）外径小于凹槽（15）的外径，所述通孔（16）内径大于凹槽（15）的内径；所述凹槽（15）的外径略大于分闸弹簧（13）的外径，所述凹槽（15）的内径略小于分闸弹簧（13）的内径。

7.根据权利要求1所述的一种外置碟簧的长行程高压单稳态永磁操动机构，其特征在于，所述永磁保持机构（2）、电磁驱动机构（3）的形状可以是圆柱形的或者是长方体形的。