CN208336126U - 一种双稳态电磁斥力装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种双稳态电磁斥力装置，包括：永磁斥力杆、用于为分合闸提供保持力的双稳态永磁机构、连接法兰和用于为分闸提供驱动力斥力机构；双稳态永磁机构、连接法兰和斥力机构依次通过永磁斥力杆同轴连接；连接法兰分别与双稳态永磁机构、斥力机构固定连接。本实用新型采用斥力机构为分闸过程提供驱动力，斥力盘分闸线圈脉冲磁场的作用下会迅速感应出涡流，涡流在磁场的作用下产生分闸驱动力，分闸驱动力产生迅速且力大，是本实用新型迅速分闸；本实用新型采用双稳态永磁机构为分合闸提供保持力，双稳态永磁机构产生的电磁力比较平稳，使得分合闸过程平稳合闸无反弹，分闸无弹跳。
Description
技术领域
本实用新型涉及电气技术领域，尤其涉及一种双稳态电磁斥力装置。
背景技术
操动机构是断路器的动力系统，目前高压断路器普遍采用的弹簧操动机构、电磁操动机构、永磁操动机构的合闸时间范围一般为40ms～60ms，分闸时间范围一般为20ms～40ms。而保护用高压断路器普遍要求分闸速度极高，合闸速度适中。
在保持力提供方面采用永磁操动机构，优点是保持力可以做得很大，机械耐久性优异，但其动铁芯等运动件质量较大，很难做到快速分合闸。
在高速方面采用电磁斥力操动机构，优点是依靠预充电电容器对电感线圈放电瞬时与斥力盘中的感应涡流产生脉冲电磁斥力来脱扣和动作，出力十分迅速，呈脉冲特性，可快速驱动电极运动实现断路器的快速合、分闸，但是斥力机构的巨大推力随着斥力盘的运动急速下降，推程很近。
目前，亟需一种操动机构结合永磁操动机构和电磁斥力操动机构的优点，实现真空断路器内操动机构迅速分闸，分闸无弹跳，平稳合闸无反弹，分闸无弹跳。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种双稳态电磁斥力装置，包括：永磁斥力杆、用于为分合闸提供保持力的双稳态永磁机构、连接法兰和用于为分闸提供驱动力斥力机构；
双稳态永磁机构、连接法兰和斥力机构依次通过永磁斥力杆同轴连接；连接法兰分别与双稳态永磁机构、斥力机构固定连接。
优选的，双稳态永磁机构包括：上端盖、下端盖、上永磁线圈、下永磁线圈、内铁套、外铁套、磁瓦、铁芯和套筒；
铁芯通过销钉环绕设置于永磁斥力杆上，环绕铁芯依次设有相匹配的内铁套、铁瓦和外铁套，内铁套的顶端、铁瓦的顶端和外铁套的顶端环绕铁芯设有上永磁线圈，内铁套的底端、铁瓦的底端和外铁套的底端环绕铁芯设有下永磁线圈；
上永磁线圈上设有上端盖，下永磁线圈下设有下端盖，上端盖通过套筒与下端盖连接。
优选的，铁芯在合闸状态时与下端盖之间设有第一间距。
优选的，斥力机构包括：线圈座、分闸线圈、斥力盘；
线圈座上底面设有线圈环绕凹槽，线圈环绕凹槽内环绕永磁斥力杆设有分闸线圈；
分闸线圈下的永磁斥力杆上固设有斥力盘，线圈座和斥力盘通过永磁斥力杆同轴连接。
优选的，斥力盘在合闸状态下与分闸线圈之间的距离为1-1.5mm。
优选的，斥力盘采用铝合金材料制作，线圈座采用环氧玻璃纤维材料制作；
线圈环绕凹槽内环绕永磁斥力杆的分闸线圈上灌注有环氧树脂。
优选的，斥力盘在分闸或合闸过程中的运动距离为第二间距；
第一间距与第二间距相匹配。
优选的，斥力盘下的永磁斥力杆底端连接有压紧杆。
优选的，斥力盘与永磁斥力杆连接处设有定位套。
从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：
本实用新型采用斥力机构为分闸过程提供驱动力，斥力盘分闸线圈脉冲磁场的作用下会迅速感应出涡流，涡流在磁场的作用下产生分闸驱动力，分闸驱动力产生迅速且力大，使本实用新型迅速分闸；本实用新型采用双稳态永磁机构为分合闸提供保持力，双稳态永磁机构产生的电磁力比较平稳，使得分合闸过程平稳合闸无反弹，分闸无弹跳；
本实用新型采用双稳态永磁机构和斥力机构相组合，结构简单紧凑。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
图1为本实用新型外部示意图。
图2为图1 A-A剖视图。
图3为斥力机构高频放电回路示意图。
图4为分闸时电磁斥力与时间关系示意图。
图5为电磁保持力与时间关系示意图。
1、永磁斥力杆， 2、上端盖， 3、铁芯， 4、磁瓦， 5、下端盖， 6、连接法兰， 7、线圈座， 8、分闸线圈， 9、压紧杆， 10、斥力盘， 11、定位套， 12、下永磁线圈， 13、内铁套， 14、外铁套， 15、套筒， 16、上永磁线圈。
具体实施方式
为使得本实用新型的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本实用新型保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。
本实施例提供一种双稳态电磁斥力装置，如图1、图2所示，包括：永磁斥力杆1、用于为分合闸提供保持力的双稳态永磁机构、连接法兰6和用于为分闸提供驱动力斥力机构；
双稳态永磁机构、连接法兰6和斥力机构依次通过永磁斥力杆1同轴连接；连接法兰6分别与双稳态永磁机构、斥力机构固定连接。
其中，双稳态永磁机构包括：上端盖2、下端盖5、上永磁线圈16、下永磁线圈12、内铁套13、外铁套14、磁瓦4、铁芯3和套筒15；
铁芯3通过销钉环绕设置于永磁斥力杆1上，环绕铁芯3依次设有相匹配的内铁套13、铁瓦和外铁套14，内铁套13的顶端、铁瓦的顶端和外铁套14的顶端环绕铁芯3设有上永磁线圈16，内铁套13的底端、铁瓦的底端和外铁套14的底端环绕铁芯3设有下永磁线圈12；上永磁线圈16上设有上端盖2，下永磁线圈12下设有下端盖5，上端盖2通过套筒15与下端盖5连接。
其中斥力机构包括：线圈座7、分闸线圈8、斥力盘10；
线圈座7上底面设有线圈环绕凹槽，线圈环绕凹槽内环绕永磁斥力杆1设有分闸线圈8；分闸线圈8下的永磁斥力杆1上固设有斥力盘10，线圈座7和斥力盘10通过永磁斥力杆1同轴连接。
斥力盘10在合闸状态下与分闸线圈8之间的距离为1-1.5mm，本实施例中，斥力盘10在合闸状态下与分闸线圈8之间的距离为1.3mm。斥力盘10采用铝合金材料制作，线圈座7采用环氧玻璃纤维材料制作；线圈环绕凹槽内环绕永磁斥力杆1的分闸线圈8上灌注有环氧树脂, 大大提高了绝缘性能和击穿电压。
铁芯3在合闸状态时与下端盖5之间设有第一间距;斥力盘10在分闸或合闸过程中的运动距离为第二间距；第一间距与第二间距相匹配。斥力盘10下的永磁斥力杆1底端连接有压紧杆9，斥力盘10与永磁斥力杆1连接处设有定位套11。
如图3所示，斥力机构包括一个高频放电回路，分别连接分闸线圈8的进线端和出线端。
在图2的合闸状态，此时保持力由上端的双稳态永磁机构提供。本实用新型需要分闸时，智能脉冲电源就可以命令高频放电回路对分闸线圈8放电，产生高频脉冲电流及磁场。此时，斥力盘10处于停止状态，在脉冲磁场的作用下，斥力盘10就会快速感应出涡流，涡流在磁场的作用下产生电动力，从而带动斥力盘10向下运动，为分闸提供驱动力。
由图4和图5可知，电磁斥力在分闸提供了高速和非常大的驱动力，但是推动力维持时间非常短；电磁力能提供恒定的推动力，但是反应速度慢和推动力较小。本实用新型将这两种力组合，取长补短，在合闸时用双稳态永磁机构恒定的推动力，合闸速度适中，撞击动能较小，减小真空灭弧室的损坏，提高寿命；分闸时利用电磁斥力的高速和大推动力，实现快速分闸；当分闸后段，即电磁斥力衰减后，分闸保持力由永磁机构推力提供，防止分闸弹跳。双稳态永磁机构产生的电磁力比较平稳，使得分合闸过程平稳合闸无反弹，分闸无弹跳；本实用新型采用双稳态永磁机构和斥力机构相组合，结构简单紧凑。
本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种双稳态电磁斥力装置，其特征在于，包括：永磁斥力杆（1）、用于为分合闸提供保持力的双稳态永磁机构、连接法兰（6）和用于为分闸提供驱动力斥力机构；
双稳态永磁机构、连接法兰（6）和斥力机构依次通过永磁斥力杆（1）同轴连接；连接法兰（6）分别与双稳态永磁机构、斥力机构固定连接。
2.根据权利要求1所述的双稳态电磁斥力装置，其特征在于，
双稳态永磁机构包括：上端盖（2）、下端盖（5）、上永磁线圈（16）、下永磁线圈（12）、内铁套（13）、外铁套（14）、磁瓦（4）、铁芯（3）和套筒（15）；
铁芯（3）通过销钉环绕设置于永磁斥力杆（1）上，环绕铁芯（3）依次设有相匹配的内铁套（13）、铁瓦和外铁套（14），内铁套（13）的顶端、铁瓦的顶端和外铁套（14）的顶端环绕铁芯（3）设有上永磁线圈（16），内铁套（13）的底端、铁瓦的底端和外铁套（14）的底端环绕铁芯（3）设有下永磁线圈（12）；
上永磁线圈（16）上设有上端盖（2），下永磁线圈（12）下设有下端盖（5），上端盖（2）通过套筒（15）与下端盖（5）连接。
3.根据权利要求2所述的双稳态电磁斥力装置，其特征在于，
铁芯（3）在合闸状态时与下端盖（5）之间设有第一间距。
4.根据权利要求1所述的双稳态电磁斥力装置，其特征在于，
斥力机构包括：线圈座（7）、分闸线圈（8）、斥力盘（10）；
线圈座（7）上底面设有线圈环绕凹槽，线圈环绕凹槽内环绕永磁斥力杆（1）设有分闸线圈（8）；
分闸线圈（8）下的永磁斥力杆（1）上固设有斥力盘（10），线圈座（7）和斥力盘（10）通过永磁斥力杆（1）同轴连接。
5.根据权利要求4所述的双稳态电磁斥力装置，其特征在于，
斥力盘（10）在合闸状态下与分闸线圈（8）之间的距离为1-1.5mm。
6.根据权利要求5所述的双稳态电磁斥力装置，其特征在于，
斥力盘（10）采用铝合金材料制作，线圈座（7）采用环氧玻璃纤维材料制作；
线圈环绕凹槽内环绕永磁斥力杆（1）的分闸线圈（8）上灌注有环氧树脂。
7.根据权利要求3或4所述的双稳态电磁斥力装置，其特征在于，
斥力盘（10）在分闸或合闸过程中的运动距离为第二间距；
第一间距与第二间距相匹配。
8.根据权利要求4所述的双稳态电磁斥力装置，其特征在于，
斥力盘（10）下的永磁斥力杆（1）底端连接有压紧杆（9）。
9.根据权利要求4所述的双稳态电磁斥力装置，其特征在于，
斥力盘（10）与永磁斥力杆（1）连接处设有定位套（11）。
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