CN212277091U - 真空断路器的真空开关执行机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种真空断路器的真空开关执行机构，包括真空腔体，真空腔体内安装有进线端静触头、出线端静触头和动触头，进线端静触头的外端和出线端静触头的外端分别置于真空腔体外，所述真空断路器的真空开关执行机构还包括置于真空腔体外且能够通过磁力带动动触头直线移动的第一永磁铁，第一永磁铁设有用于与转轴连接的磁铁中心孔。本实用新型利用第一永磁铁的磁性实现与置于真空腔体内的动触头之间的传动连接，从而实现同一个转轴驱动一个或多个真空开关执行机构的动触头完成开、关控制的功能，占用空间更小，有利于整个断路器的小型化设计和精确控制。

Description

真空断路器的真空开关执行机构

技术领域

本实用新型涉及一种真空断路器的局部结构，尤其涉及一种真空断路器的真空开关执行机构。

背景技术

真空断路器也称为真空开关，是一种将触头设置在真空腔体内的断路器，因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名，相比空气空气断路器（也称为空气开关）具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，先后在高低压配电网中得到广泛应用。

真空断路器的基本结构包括真空开关执行机构（包括真空腔体及动触头、静触头等）、手动开关机构、过流保护脱挂钩（即脱钩和挂钩）机构和过流触发机构，其中的手动开关机构和过流保护脱挂钩机构往往因为连接紧凑而形成一个具有手动开关控制和过流保护自动脱挂钩功能的手动开关及过流保护机构；随着智能化的深度发展，现在的多功能真空断路器（或称为智能真空断路器）还会与电机、减速机构和控制器等自动化电动机构组合在一起，实现自动或远程控制断路器开、关的目的。

传统的真空断路器，一般仅将动触头和静触头安装在真空腔体内，动触头由外置设备带动移动，而且动触头一般是通过推杆带动移动，实现与静触头的接触和断开，所以，传统真空断路器的手动开关及过流保护机构的驱动件一般为直线运动的推杆，由于推杆运动方向为轴向，所以需要占用更多空间，不利于整个断路器的小型化设计；而如果驱动件采用转轴并以旋转方式实现对动触头的驱动，则能够很好地缩小占用空间，有利于整个断路器的小型化设计。

比如，专利号为“ZL 201921873919.6”的实用新型专利，公开了一种低压真空断路器脱扣装置，涉及真空断路器技术领域，包括电磁铁、真空灭弧室和脱扣机构，电磁铁控制真空灭弧室内动、静触头接触或分离而实现合分闸，电磁铁和真空灭弧室之间设有脱扣机构，脱扣机构包括一连杆组件，连杆组件具有折叠状态和相对平直状态，连杆组件的折叠状态和相对平直状态分别对应脱扣机构的脱扣状态和锁扣状态，当电路出现过载或短路故障时，连杆组件及时响应由相对平直状态切换为折叠状态以使真空灭弧室内动、静触头分离而快速跳闸。该专利就是利用连杆组件的直线运动带动动触头直线移动而实现开、关功能，存在体积较大的缺陷。

真空断路器的真空开关执行机构中，有一部分是基于永磁体的磁传动原理的结构，这种结构的优点在于可以实现驱动件与被驱动件之间的无机械连接结构，即通过斥力传动，这样便于实现更好的密封，并降低摩擦损耗。但是，基于永磁体的磁传动原理的传统真空开关执行机构，其对永磁铁的驱动方式依然是直线运动方式，即通过带动其中一个永磁铁直线运动，从而使另一个永磁铁直线运动的方式，所以也会导致上述问题无法解决。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于旋转驱动的真空断路器的真空开关执行机构。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种真空断路器的真空开关执行机构，包括真空腔体，所述真空腔体内安装有进线端静触头、出线端静触头和动触头，所述进线端静触头的外端和所述出线端静触头的外端分别置于所述真空腔体外，所述真空断路器的真空开关执行机构还包括置于所述真空腔体外且能够通过磁力带动所述动触头直线移动的第一永磁铁，所述第一永磁铁设有用于与转轴连接的磁铁中心孔。

上述结构中，第一永磁铁是一个重要创新，第一永磁铁设于真空腔体外，便于与转轴连接，同时能够利用第一永磁铁的磁性实现与置于真空腔体内的动触头之间的传动连接，从而能够实现同一个转轴驱动一个或多个真空开关执行机构的动触头实现开、关控制的功能。

作为优选，为了将第一永磁铁的旋转运动转换为动触头的直线运动且同时实现无机械接触传动，所述真空断路器的真空开关执行机构还包括置于所述真空腔体内的第二永磁铁和连杆，所述真空腔体设有一个腔体通孔且所述腔体通孔与所述真空腔体的内部空间相互密封，所述第一永磁铁置于所述腔体通孔内，所述第一永磁铁的外周分布有S极和N极，所述第二永磁铁置于所述真空腔体内靠近所述腔体通孔的位置且被限位能够在靠近和远离所述第一永磁铁的方向直线运动，所述第二永磁铁靠近所述第一永磁铁的一端为S极或N极，所述第二永磁铁远离所述第一永磁铁的一端与所述连杆的第一端连接，所述连杆的第二端与所述动触头连接。

进一步，为了提高第一永磁铁驱动第二永磁铁直线运动的能力并以此提高开、关控制精度，所述真空开关执行机构还包括置于所述真空腔体内的第三永磁铁、第一磁铁安装架、第二磁铁安装架和安装架连接片，所述第三永磁铁置于所述真空腔体内靠近所述腔体通孔的位置且与所述第二永磁铁分别位于所述腔体通孔的相对两侧，所述第二永磁铁安装在所述第一磁铁安装架上，所述第三永磁铁安装在所述第二磁铁安装架上，所述第一磁铁安装架的两端和所述第二磁铁安装架的两端之间分别通过两个所述安装架连接片对应连接，所述第一永磁铁的外周对称分布有一个S极和一个N极，所述第三永磁铁靠近所述第一永磁铁的一端的极性满足以下条件：所述第一永磁铁与所述第二永磁铁之间相斥的同时所述第一永磁铁与所述第三永磁铁之间相吸。

作为优选，为了使两个静触头和一个动触头置于单独的真空空间内以利于实现更好的灭弧效果，所述真空腔体包括第一真空腔体和第二真空腔体，所述进线端静触头、所述出线端静触头和所述动触头置于所述第一真空腔体内，所述第二永磁铁、所述第三永磁铁、所述第一磁铁安装架、所述第二磁铁安装架和所述安装架连接片置于所述第二真空腔体内，所述第二真空腔体的第一端安装有第二腔体盖，所述第二真空腔体的第二端和所述第一真空腔体的第一端连接且连接处安装有第一腔体盖，所述第一真空腔体的第二端封闭，所述第一腔体盖上设有腔体盖通孔，所述连杆穿过所述腔体盖通孔。

进一步，为了使动触头在与静触头接触过程中具有一定弹性以实现更好的导电接触效果并避免硬接触造成触头损坏，所述真空开关执行机构还包括连接盘，所述连接盘的一侧表面设有两个定位轴，两个所述定位轴上分别套装有螺旋压簧，所述连接盘上位于两个所述定位轴之间的位置设有连接盘通孔，所述动触头上远离所述连杆的一端设有两个触点，所述动触头上靠近所述连杆的一端与两个所述触点对应位置分别设有两个定位孔，两个所述定位轴分别置于两个所述定位孔内且两个所述螺旋压簧位于所述连接盘与所述动触头之间，所述动触头上位于两个所述定位孔之间的位置设有动触头沉孔或动触头通孔，所述动触头上位于两个所述定位孔之间的位置设有与所述动触头沉孔或动触头通孔相通且轴向相互垂直的连接通孔，所述连杆上靠近第二端的一段直径减小形成小径段且该小径段上设有与所述连杆同轴向的条形通孔，所述连杆的小径段穿过所述连接盘通孔后置于所述动触头沉孔或动触头通孔内，所述连杆上靠近第一端的一段直径大于所述连接盘通孔的直径，连接销轴穿过所述连接通孔和所述连杆的条形通孔。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型利用第一永磁铁的磁性实现与置于真空腔体内的动触头之间的传动连接，从而实现同一个转轴驱动一个或多个真空开关执行机构的动触头完成开、关控制的功能，占用空间更小，有利于整个断路器的小型化设计和精确控制；更具体优点如下：

本实用新型将第一永磁铁设于真空腔体外，便于与转轴连接，将第二永磁铁设于真空腔体内且与第一永磁铁靠近形成磁力（吸力或斥力）传动结构，将第一永磁铁的旋转运动转换为第二永磁铁的直线运动，并通过连杆与动触头连接，将第一永磁铁的旋转运动转换为动触头的直线运动，实现精确的开、关控制功能；

本实用新型将第三永磁铁与第二永磁铁连接在一起并分别置于第一永磁铁的两侧，在第一永磁铁旋转时，同时驱动第二永磁铁和第三永磁铁同向移动，明显增加了传动能力，使其对动触头的控制更加稳定和精确；

本实用新型将两个静触头和动触头单独置于第一真空腔体内，将第二永磁铁、第三永磁铁、第一磁铁安装架、第二磁铁安装架和安装架连接片置于第二真空腔体内，使第一真空腔体内的触头在开、关过程中能够实现更好的灭弧效果，同时避免了触头断开时产生的火花对其它部件造成不利影响；

本实用新型通过在第二腔体盖与动触头之间增加连接盘，并设置相应的连接结构和螺旋压簧，使动触头在与静触头接触过程中具有一定弹性以实现更好的导电接触效果，避免硬接触造成触头损坏，还能避免因触头烧蚀导致的接触不良问题，使触头接触更贴合，减少接触电阻，降低触点发热量。

附图说明

图1是本实用新型所述真空断路器的真空开关执行机构组装前的立体爆炸图，图中还示出了过流触发机构；

图2是本实用新型所述真空断路器的真空开关执行机构组装后的立体剖视图之一，图中的动触头与静触头处于断开状态，图中还示出了过流触发机构；

图3是本实用新型所述真空断路器的真空开关执行机构组装后的立体剖视图之二，图中的动触头与静触头处于接通状态，图中还示出了过流触发机构；

图4是本实用新型所述真空断路器的真空开关执行机构应用于三路同步控制的多功能真空断路器组装前的立体爆炸图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1-图3所示，本实用新型所述真空断路器的真空开关执行机构包括真空腔体（见图1-图3的第一真空腔体221和第二真空腔体205），置于所述真空腔体外且能够通过磁力带动动触头218直线移动的第一永磁铁207，所述真空腔体内安装有进线端静触头220、出线端静触头223和动触头218，进线端静触头220的外端和出线端静触头223的外端分别置于所述真空腔体外，本实用新型所述真空断路器的真空开关执行机构还包括置于所述真空腔体外且能够通过磁力带动动触头218直线移动的第一永磁铁207，第一永磁铁207设有用于与转轴（见图4的转轴501）连接的磁铁中心孔208。

如图1-图4所示，以本实用新型所述真空断路器的真空开关执行机构应用于三路同步控制的多功能真空断路器为例，该多功能真空断路器包括手动开关及过流保护机构5、三个真空开关执行机构2、三个过流触发机构3、转轴回位盘71、转轴回位弹簧72、电机驱动装置8和断路器安装架，多个真空开关执行机构2的动触头218分别通过手动开关及过流保护机构5的转轴501驱动，多个真空开关执行机构2的出线端静触头223的外端分别与多个过流触发机构3对应连接后再与用电器（图中未示）连接，手动开关及过流保护机构5分别与多个过流触发机构3对应连接；转轴501穿过三个真空开关执行机构2的第一永磁铁207的磁铁中心孔208且能带动第一永磁铁207同步旋转；过流触发机构3包括过流线圈32和触发动杆31，触发动杆31置于触发线圈32内且能够在触发线圈32过流时轴向移动，三个真空开关执行机构2的出线端静触头223的外端分别与三个过流触发机构3的过流线圈32对应连接后再与所述用电器（图中未示）连接，触发线圈32与用电器形成串联连接结构，两者的电流相同，在用电器短路或过载时，触发线圈32的电流会突然显著增大，导致触发动杆31向远离触发线圈32的方向轴向移动，实现过流触发功能；两个侧支架1和两个中支架4共同连接在一起形成整个断路器的断路器安装架，侧支架1和中支架4的形状及尺寸根据需要而定；一个中支架4上安装有控制电路板6，用于实现自动化控制；转轴回位盘71通过自身通孔套装在转轴501上，转轴回位弹簧72的两端分别安装在转轴回位盘71和所述断路器安装架上并使转轴501具有由开状态到关状态的应力，电机驱动装置8的旋转动力输出端与转轴501的一端连接，这样便于通过电机控制转轴501旋转实现开、关功能，同时便于与控制电路板6一起实现自动开、关控制和远程开、关控制功能。图4中还示出了用于将进线端静触头220的外端和出线端静触头223的外端分别与外部导线连接的接线端子9，是适应性常规结构。

如图1-图4所示，本实用新型所述真空断路器的真空开关执行机构的基本工作原理是：手动开关及过流保护机构5的转轴501旋转到“开”位置时，转轴501带动三个第一永磁铁207旋转，使动触头218与进线端静触头220和出线端静触头223接通，本真空开关执行机构2处于开状态，用电器得电工作；将转轴501旋转到“关”位置时，转轴501带动三个第一永磁铁207反向旋转，使动触头218与进线端静触头220和出线端静触头223断开，真空开关执行机构2处于关状态，用电器失电停止工作。

如图1-图3所示，本实用新型还公开了如下多种更加优化和更加具体的结构，根据实际需要可以将下述一种或多种结构与上述结构进行叠加组合形成更加优化和更加具体的技术方案。

如图1-图3所示，为了将第一永磁铁207的旋转运动转换为动触头218的直线运动且同时实现无机械接触传动，本实用新型所述真空断路器的真空开关执行机构还包括置于所述真空腔体内的第二永磁铁209和连杆212，所述真空腔体设有一个腔体通孔206且腔体通孔206与所述真空腔体的内部空间相互密封，第一永磁铁207置于腔体通孔206内，第一永磁铁207的外周分布有S极和N极，第二永磁铁209置于所述真空腔体内靠近腔体通孔206的位置且被限位能够在靠近和远离第一永磁铁207的方向直线运动，第二永磁铁209靠近第一永磁铁207的一端为S极或N极，第二永磁铁209远离第一永磁铁207的一端与连杆212的第一端连接，连杆212的第二端与动触头218连接。工作时，第一永磁铁207旋转带动其外周的极性变化，第一永磁铁207与第二永磁铁209之间的磁力发生变化，推动动触头218与进线端静触头220和出线端静触头223接通，或拉动动触头218与进线端静触头220和出线端静触头223断开，实现开、关控制功能。

如图1-图3所示，为了提高第一永磁铁207驱动第二永磁铁209直线运动的能力并以此提高开、关控制精度，本实用新型所述真空断路器的真空开关执行机构还包括置于所述真空腔体内的第三永磁铁203、第一磁铁安装架210、第二磁铁安装架202和安装架连接片204，第三永磁铁203置于所述真空腔体内靠近腔体通孔206的位置且与第二永磁铁209分别位于腔体通孔206的相对两侧，第二永磁铁209安装在第一磁铁安装架210上，第三永磁铁203安装在第二磁铁安装架202上，第一磁铁安装架210的两端和第二磁铁安装架202的两端之间分别通过两个安装架连接片204对应连接，第一永磁铁207的外周对称分布有一个S极和一个N极，第三永磁铁203靠近第一永磁铁207的一端的极性满足以下条件：第一永磁铁207与第二永磁铁209之间相斥的同时第一永磁铁207与第三永磁铁203之间相吸，反之，第一永磁铁207与第二永磁铁209之间相吸的同时第一永磁铁207与第三永磁铁203之间相斥。工作时，第一永磁铁207无论向那个方向旋转130-160°（具体根据磁力大小确定，一般不会小于130°或大于160°），其靠近第二永磁铁209和第三永磁铁203的两侧极性都会变化，则会对第二永磁铁209产生吸力并对第三永磁铁203产生斥力，或者对第二永磁铁209产生斥力并对第三永磁铁203产生吸力，第二永磁铁209和第三永磁铁203受到的力方向一致，形成合力通过连杆212带动动触头218与进线端静触头220和出线端静触头223接通或断开，实现更加高效和精确的开、关控制功能。

如图1-图3所示，为了使进线端静触头220、出线端静触头223和动触头218置于单独的真空空间内以利于实现更好的灭弧效果，所述真空腔体包括第一真空腔体221和第二真空腔体205，进线端静触头220、出线端静触头223和动触头218置于第一真空腔体221内，第二永磁铁209、第三永磁铁203、第一磁铁安装架210、第二磁铁安装架202和安装架连接片204置于第二真空腔体205内，第二真空腔体205的第一端安装有第二腔体盖201，第二真空腔体205的第二端和第一真空腔体221的第一端连接且连接处安装有第一腔体盖211，第一真空腔体221的第二端封闭，第一腔体盖211上设有腔体盖通孔，连杆212穿过所述腔体盖通孔。

如图1-图3所示，为了使动触头218在与进线端静触头220和出线端静触头223的接触过程中具有一定弹性以实现更好的导电接触效果并避免硬接触造成触头损坏，本实用新型所述真空断路器的真空开关执行机构还包括连接盘214，连接盘214的一侧表面设有两个定位轴216，两个定位轴216上分别套装有螺旋压簧215，连接盘214上位于两个定位轴216之间的位置设有连接盘通孔（图中未标记），动触头218上远离连杆212的一端设有两个触点（图中未标记），动触头218上靠近连杆212的一端与两个所述触点对应位置分别设有两个定位孔（图中未标记），两个定位轴216分别置于两个所述定位孔内且两个螺旋压簧215位于连接盘214与动触头218之间，动触头218上位于两个所述定位孔之间的位置设有动触头沉孔217（也可以为动触头通孔），动触头218上位于两个所述定位孔之间的位置设有与动触头沉孔217相通且轴向相互垂直的连接通孔（图中未标记），连杆212上靠近第二端的一段直径减小形成小径段且该小径段上设有与连杆212同轴向的条形通孔213，连杆212的小径段穿过所述连接盘通孔后置于动触头沉孔217内，连杆212上靠近第一端的一段直径大于所述连接盘通孔的直径，连接销轴219穿过所述连接通孔和连杆212的条形通孔213。由于条形通孔213的长度大于宽度，所以连接销轴219可以在条形通孔213内移动，使连杆212与动触头218之间形成具有一定移动空间的活动连接结构，同时螺旋压簧215使连杆212与动触头218之间有相互远离的趋势，所以两者之间的连接也是稳定的，只是在受压时具有一定的弹性。在连杆212推动动触头218向靠近进线端静触头220和出线端静触头223的方向移动并接触的过程中，螺旋压簧215使动触头218在与进线端静触头220和出线端静触头223接触时具有缓冲作用，避免太直接的硬接触损坏触头，同时这种缓冲式接触的导电性能更好，能避免因触头烧蚀导致的接触不良问题，使触头接触更贴合，减少接触电阻，降低触点发热量。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

Claims (5)

1.一种真空断路器的真空开关执行机构，包括真空腔体，所述真空腔体内安装有进线端静触头、出线端静触头和动触头，所述进线端静触头的外端和所述出线端静触头的外端分别置于所述真空腔体外，其特征在于：所述真空断路器的真空开关执行机构还包括置于所述真空腔体外且能够通过磁力带动所述动触头直线移动的第一永磁铁，所述第一永磁铁设有用于与转轴连接的磁铁中心孔。

2.根据权利要求1所述的真空断路器的真空开关执行机构，其特征在于：所述真空断路器的真空开关执行机构还包括置于所述真空腔体内的第二永磁铁和连杆，所述真空腔体设有一个腔体通孔且所述腔体通孔与所述真空腔体的内部空间相互密封，所述第一永磁铁置于所述腔体通孔内，所述第一永磁铁的外周分布有S极和N极，所述第二永磁铁置于所述真空腔体内靠近所述腔体通孔的位置且被限位能够在靠近和远离所述第一永磁铁的方向直线运动，所述第二永磁铁靠近所述第一永磁铁的一端为S极或N极，所述第二永磁铁远离所述第一永磁铁的一端与所述连杆的第一端连接，所述连杆的第二端与所述动触头连接。

3.根据权利要求2所述的真空断路器的真空开关执行机构，其特征在于：所述真空开关执行机构还包括置于所述真空腔体内的第三永磁铁、第一磁铁安装架、第二磁铁安装架和安装架连接片，所述第三永磁铁置于所述真空腔体内靠近所述腔体通孔的位置且与所述第二永磁铁分别位于所述腔体通孔的相对两侧，所述第二永磁铁安装在所述第一磁铁安装架上，所述第三永磁铁安装在所述第二磁铁安装架上，所述第一磁铁安装架的两端和所述第二磁铁安装架的两端之间分别通过两个所述安装架连接片对应连接，所述第一永磁铁的外周对称分布有一个S极和一个N极，所述第三永磁铁靠近所述第一永磁铁的一端的极性满足以下条件：所述第一永磁铁与所述第二永磁铁之间相斥的同时所述第一永磁铁与所述第三永磁铁之间相吸。

4.根据权利要求3所述的真空断路器的真空开关执行机构，其特征在于：所述真空腔体包括第一真空腔体和第二真空腔体，所述进线端静触头、所述出线端静触头和所述动触头置于所述第一真空腔体内，所述第二永磁铁、所述第三永磁铁、所述第一磁铁安装架、所述第二磁铁安装架和所述安装架连接片置于所述第二真空腔体内，所述第二真空腔体的第一端安装有第二腔体盖，所述第二真空腔体的第二端和所述第一真空腔体的第一端连接且连接处安装有第一腔体盖，所述第一真空腔体的第二端封闭，所述第一腔体盖上设有腔体盖通孔，所述连杆穿过所述腔体盖通孔。

5.根据权利要求2、3或4所述的真空断路器的真空开关执行机构，其特征在于：所述真空开关执行机构还包括连接盘，所述连接盘的一侧表面设有两个定位轴，两个所述定位轴上分别套装有螺旋压簧，所述连接盘上位于两个所述定位轴之间的位置设有连接盘通孔，所述动触头上远离所述连杆的一端设有两个触点，所述动触头上靠近所述连杆的一端与两个所述触点对应位置分别设有两个定位孔，两个所述定位轴分别置于两个所述定位孔内且两个所述螺旋压簧位于所述连接盘与所述动触头之间，所述动触头上位于两个所述定位孔之间的位置设有动触头沉孔或动触头通孔，所述动触头上位于两个所述定位孔之间的位置设有与所述动触头沉孔或动触头通孔相通且轴向相互垂直的连接通孔，所述连杆上靠近第二端的一段直径减小形成小径段且该小径段上设有与所述连杆同轴向的条形通孔，所述连杆的小径段穿过所述连接盘通孔后置于所述动触头沉孔或动触头通孔内，所述连杆上靠近第一端的一段直径大于所述连接盘通孔的直径，连接销轴穿过所述连接通孔和所述连杆的条形通孔。

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