CN217182118U - 一种模块化断路器操作机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种模块化断路器操作机构，包括动铁芯、静铁芯、励磁线圈和操动连杆，所述动铁芯和所述静铁芯均套在所述操动连杆的外侧，与所述操动连杆滑动配合，所述动铁芯位于所述静铁芯的上方，二者之间留有间距，所述动铁芯的顶端设有弹簧座，所述弹簧座设有可供所述操动连杆穿过的竖直的操动连杆孔，所述操动连杆向上穿过所述操动连杆孔，所述操动连杆的顶端旋接有限位螺母。本实用新型的机械部件少，结构简单，可靠性高，故障率低，易于安装和维护，所述弹簧座的设置，便于与同操作机构相配套的同步装置进行连接，既可起到定位和导向的作用，又可减少装置的连接部件数量，还可对所述限位螺母进行行程限位。

Description

一种模块化断路器操作机构

技术领域

本实用新型涉及一种模块化断路器操作机构，属于电气开关技术领域。

背景技术

传统的断路器操作机构，机械部件多，活动部件多，致使结构复杂，不易安装和维护，且易发生机械故障。操作机构拆下后各部件是零散状态，因此拆装维护很不方便，尤其是当断路器操作机构出现故障时，难以对其进行快速检修维护，从而影响断路器及其所在电气系统的正常工作和运行。

实用新型内容

为克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种模块化断路器操作机构，结构简单，可靠性高，故障率低，易于安装和维护。

本实用新型实现上述目的的技术方案是：一种模块化断路器操作机构，包括动铁芯、静铁芯、励磁线圈和操动连杆，所述动铁芯和所述静铁芯均套在所述操动连杆的外侧，与所述操动连杆同轴心轴向运动配合，所述动铁芯位于所述静铁芯的上方，二者之间留有间距，所述动铁芯的顶端设有弹簧座，所述弹簧座设有可供所述操动连杆穿过的竖直的操动连杆孔，所述操动连杆向上穿过所述操动连杆孔，所述操动连杆的顶端旋接有限位螺母。

优选的，所述弹簧座的材质为塑料、加玻纤塑料或尼龙，或者所述弹簧座采用具有弹性的材料制成。

优选的，所述弹簧座的侧面上设有与断路器同步轴的轴齿相啮合的齿槽部。

优选的，所述齿槽部由若干个齿槽沿其所在的所述弹簧座的侧面等间距规则排列构成，所述齿槽与断路器同步轴的轴齿相配合。

优选的，所述弹簧座呈长方体状或正方体状，所述齿槽部的数量为两个，对称设于所述弹簧座的两个相对侧面上。

优选的，所述弹簧座的另外两个相对侧面上对称设有加强筋。

优选的，所述操动连杆孔的顶部为沉孔，所述限位螺母位于所述沉孔内。

优选的，所述模块化断路器操作机构还包括保护套、动铁芯限位板和下固定板，所述保护套呈上下两端敞口的筒状，所述动铁芯和所述静铁芯均同轴位于所述保护套内，所述操动连杆竖直设置，所述下固定板抵在所述保护套的底端，所述动铁芯限位板抵在所述保护套的顶端，所述保护套、所述动铁芯限位板和所述下固定板可拆卸固定连接，所述动铁芯限位板上设有可供所述弹簧座穿过的通孔，所述操动连杆向下伸出所述下固定板。

优选的，所述模块化断路器操作机构还包括上固定板，所述上固定板固定位于所述弹簧座与所述动铁芯之间，所述上固定板与所述动铁芯限位板上的通孔滑动配合，所述上固定板的顶面上设有竖直向上伸出的导向柱，所述动铁芯限位板上固定连接有导向柱支架，所述导向柱支架上设有与所述导向柱相配合的导向孔，所述导向柱插入所述导向孔内并与所述导向孔滑动配合，所述上固定板的中心设有可供所述操动连杆穿过的上下贯穿的中心孔。

优选的，所述动铁芯与所述静铁芯的芯柱相对设置，所述励磁线圈环绕在所述静铁芯的芯柱上并向上伸出所述静铁芯，延伸至所述动铁芯的对应芯柱的外侧。

优选的，所述励磁线圈设有线圈骨架，所述线圈骨架呈环形，其径向外壁上设有径向向内凹陷的环形凹槽，所述励磁线圈绕设在所述环形凹槽内，所述线圈骨架套装在所述静铁芯的芯柱和所述动铁芯的相应芯柱的外侧。

优选的，所述操动连杆的径向外壁上设有上窄下宽的环形台阶面，所述环形台阶面位于所述静铁芯内，所述操动连杆上套设有位于所述动铁芯与所述静铁芯之间的触头压力弹簧和分闸弹簧，所述分闸弹簧套在所述触头压力弹簧外，二者之间留有间距，所述触头压力弹簧的底端抵在或固定连接在所述环形台阶面上，顶端抵在或固定连接在所述动铁芯的铁轭上，所述分闸弹簧的两端分别抵在或固定连接在所述静铁芯和所述动铁芯的铁轭上。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的机械部件少，结构简单，可靠性高，故障率低，易于安装和维护，所述弹簧座、所述触头压力弹簧、所述分闸弹簧、所述操动连杆和灭弧室触头共同构成弹性缓冲系统，可有效保证断路器合闸无弹跳并减少分闸反弹；

2、所述弹簧座的齿槽部的设置，便于与同操作机构相配套的同步装置（通常为断路器同步轴）进行连接，既可起到定位和导向的作用，又可有效减少装置的连接部件数量，还可对所述限位螺母进行行程限位；

3、在操作机构执行分闸操作时（动、静铁芯分开时），所述弹簧座可以在所述动铁芯与所述限位螺母之间起到柔性缓冲作用，避免所述动铁芯频繁的直接顶推所述限位螺母造成设备损坏或故障；

4、所述弹簧座的设置，利用其弹性特性可以支持操作机构超行程的灵活调节，方便操作机构在生产和工作过程中的超行程调整，有利于提高其工作性能，保证断路器开关（动、静触头）接触良好，还有利于提高其适应性，适于不同工况的对于操作机构超行程不同要求下的应用；

5、本实用新型的各零部件组装后形成标准的一体化模块结构，方便拆装、运输、调试、检验、测试和模块化流水线生产。

附图说明

图1是本实用新型的主视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本实用新型的所述弹簧座的立体图；

图4是本实用新型的俯视图；

图5是本实用新型的仰视图；

图6是本实用新型的立体图；

图7是本实用新型的立体分解示意图。

具体实施方式

本实用新型实施方式中的所有方向性指示（例如上、下、顶、底等）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，不构成对实际使用方向的限定，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

参见图1-7，本实用新型公开了一种模块化断路器操作机构，包括动铁芯1、静铁芯2、励磁线圈3和操动连杆4，所述操动连杆竖直设置，所述动铁芯和所述静铁芯均套在所述操动连杆的外侧，与所述操动连杆同轴心轴向运动配合，所述动铁芯位于所述静铁芯的上方，二者之间在断路器分闸状态下保持一定间距（留有开距），用于断路器的分合闸操作。所述动铁芯的顶端设有弹簧座5，所述弹簧座设有可供所述操动连杆穿过的竖直的操动连杆孔，所述操动连杆向上穿过所述操动连杆孔，所述操动连杆的顶端旋接有限位螺母6，所述限位螺母位于所述弹簧座的上方。

所述弹簧座的材质可以为塑料、加玻纤塑料或尼龙等，易于加工，成本低，所述弹簧座也可以采用具有弹性的材料制成。

所述弹簧座的侧面上优选设有与断路器同步轴的轴齿相啮合的齿槽部51，便于与同操作机构相配套的同步轴进行连接，既可起到定位和导向的作用，又可有效减少装置的连接部件数量。所述齿槽部可以由若干个齿槽沿其所在的所述弹簧座的侧面等间距规则排列构成，所述齿槽与断路器同步轴的轴齿相配合，通过所述齿槽与相对应的同步轴上的轴齿啮合实现所述齿槽部与同步轴的连接。

所述弹簧座通常呈长方体状或正方体状，所述齿槽部的数量优选为两个，对称设于所述弹簧座的两个相对侧面上。所述弹簧座的另外两个相对侧面上优选对称设有加强筋52，以提高结构强度。

所述操动连杆孔的顶部优选为沉孔53，所述限位螺母位于所述沉孔内，其外径大于下方的操动连杆孔的内径，常态下在相应弹簧的作用下抵在所述沉孔与其下方的操动连杆孔形成的台阶面上。所述沉孔可以为方孔，也可以为圆孔。

所述模块化断路器操作机构优选还包括保护套7、动铁芯限位板8和下固定板9，所述保护套呈上下两端敞口的筒状，所述动铁芯和所述静铁芯均同轴位于所述保护套内，所述下固定板水平设置，自下向上抵在所述保护套的底端，或者说从保护套的下方抵靠保护套的底端，所述动铁芯限位板水平设置，自上向下抵在所述保护套的顶端，或者说从保护套的上方抵靠保护套的顶端，所述保护套、所述动铁芯限位板和所述下固定板可拆卸固定连接，方便拆装，所述动铁芯限位板的中央设有可供所述弹簧座穿过的通孔，所述下固定板的中央设有允许所述操动连杆穿过的通孔，所述操动连杆的底端向下伸出所述下固定板，用于与断路器的真空灭弧室的动端连接，所述下固定板的中心设有上下贯穿的通孔，所述操动连杆穿过所述下固定板上的通孔并与之滑动配合。

所述下固定板优选采用非导磁材料制成，例如铝板或不锈钢材料。

实际应用中，所述保护套的主体部分的横截面优选呈圆环形，所述下固定板的横截面优选呈正方形（或者主体呈正方形，正方形的四个边的中部向外隆起具有一定弧度，以便与所述保护套的环形底边相配合），正方形的边长优选小于所述保护套的外径，正方形的对角线的长度大于所述保护套的外径或者在四个角处设有能够抵靠在保护套底端的凸出结构，所述下固定板通过其四角抵在所述保护套的底端。所述动铁芯限位板的横截面优选呈正方形，正方形的边长优选小于所述保护套的外径，正方形的对角线的长度大于所述保护套的外径或者在四个角处设有能够抵靠在保护套底端的凸出结构，所述动铁芯限位板通过其四角抵在所述保护套的顶端。所述动铁芯限位板的四个侧边的中部可以竖直向上折弯，所述保护套的顶端沿圆周均匀分布有四个竖直向上延伸的定位板，装配时，所述动铁芯限位板上的四个折弯分别抵在所述保护套的顶端的四个定位板的内侧，便于装配定位。

所述保护套、所述动铁芯限位板和所述下固定板之间的可拆卸固定连接结构可以为：所述动铁芯限位板的四角分别设有上下贯穿的通孔或者所述动铁芯限位板的四角分别设有沿对角线向外的凸出结构，所述凸出结构上设有上下贯穿的通孔，所述下固定板的四角分别设有上下贯穿的通孔或者所述下固定板的四角分别设有沿对角线向外的凸出结构，所述凸出结构上设有上下贯穿的通孔，所述动铁芯限位板上的通孔与所述下固定板上的通孔的上下位置一一对应，构成四组连接孔，通过分别穿过四组连接孔的长螺栓10和与长螺栓相配合的螺母实现所述保护套、所述动铁芯限位板和所述下固定板之间的可拆卸固定连接。

进一步的，所述可拆卸固定连接结构还包括四个管状的长螺栓套11，所述长螺栓套的长度与所述保护套的高度相同，套在所述长螺栓的外侧（所述长螺栓套的内径通常与所述长螺栓的内径相配合），其顶端抵在所述动铁芯限位板的底面上，底端抵在所述下固定板的顶面上，起到支撑作用。

更进一步的，所述保护套的外壁上设有四个径向向内的弧形凹槽，四个所述凹槽沿所述保护套的圆周均匀分布，所述凹槽的高度与所述保护套的高度相同（即所述凹槽的顶端与所述保护套的顶面处于同一平面内，所述凹槽的底端与所述保护套的底面处于同一平面内），所述凹槽的弧度与所述长螺杆套的外缘弧度相配合，装配时，四个所述长螺杆套分别卡在相对应的所述凹槽内，如此设置，便于所述长螺杆套在装配时相对于所述保护套的轴向和径向定位。

所述模块化断路器操作机构优选还包括上固定板12，所述上固定板水平固定位于所述弹簧座与所述动铁芯之间，所述弹簧座、所述上固定板和所述动铁芯可以通过螺栓固定连接，也可以通过螺柱和与之相配合的螺母固定连接（此时，所述上固定板和所述动铁芯的顶端设有与所述螺柱相配合的螺孔，如图7所示），所述上固定板与所述动铁芯限位板上的通孔滑动配合（通常，所述上固定板的横截面呈圆形，相应的，所述动铁芯限位板上的通孔为圆孔），所述上固定板的顶面上优选设有竖直向上伸出的导向柱13，所述动铁芯限位板上固定连接有导向柱支架14，所述导向柱支架上设有与所述导向柱相配合的导向孔或导向套，所述导向柱插入所述导向孔内并与所述导向孔滑动配合，从而对所述动铁芯的上下移动（操作机构对断路器分合闸的操动动作）起到导向作用，可有效避免所述动铁芯在上下移动的过程中（操作机构对断路器的分合闸进行控制时）意外发生周向偏转或径向偏移，影响操作机构的控制精度或使操作机构发生故障。所述上固定板的中心设有可供所述操动连杆穿过的上下贯穿的中心孔。

所述导向柱通常设于所述上固定板上的边缘部位（偏离中心的位置），避免与所述弹簧座的位置发生冲突。所述导向柱支架优选呈长条的板状，中部向上隆起形成台阶，向上隆起的台阶的轮廓形状与其安装部位的所述动铁芯限位板上的通孔的轮廓形状相配合，从而为所述上固定板留出安装空间和向上移动的运动空间。

所述动铁芯与所述静铁芯的结构优选相同，均包括铁轭和芯柱，所述动铁芯和所述静铁芯的铁轭优选均呈环形，设有可供所述操动连杆穿过的轴孔，所述动铁芯和所述静铁芯的芯柱优选均呈筒状（通常为圆柱形的筒状），从各自的铁轭的内表面同轴垂直向外伸出，筒状的芯柱的内径大于各自铁轭的轴孔的孔径。所述动铁芯与所述静铁芯的芯柱相对设置，即所述静铁芯的芯柱自所述静铁芯的上表面向上伸出，所述动铁芯的芯柱自所述动铁芯的铁轭的下表面向下伸出，所述励磁线圈环绕在所述静铁芯的芯柱上并向上伸出所述静铁芯，延伸至所述动铁芯的对应芯柱的外侧。所述动铁芯和所述静铁芯的铁轭也可以呈一侧敞口的筒状（优选呈圆柱形的筒状，所述静铁芯的铁轭顶端敞口，所述动铁芯的铁轭底端敞口），筒壁的内径大于各自芯柱的外径，所述动铁芯和所述静铁芯的芯柱分别同轴位于各自的铁轭内部，所述励磁线圈环绕在所述静铁芯的芯柱与铁轭侧壁之间形成的环形腔内并向上伸出环形腔。实际应用中，可以通过调整所述励磁线圈的环绕匝数和/或选择不同直径的励磁线圈来改变通入电流的大小，从而调节动、静铁芯的吸合速度，以满足不同的应用设计要求。

所述动铁芯和所述静铁芯可以采用镜像对称的相同或相似结构，轴向上各部分的尺寸可以相同或者依据实际需要有所不同，包括同轴设置的内、外筒体以及在内外筒体的外端（静铁芯的下端和动铁芯的上端）与内外筒体连接一体的端板，所述静铁芯的端板位于底部，构成所述静铁芯的底部铁轭，所述动铁芯的端板位于顶部，构成所述动铁芯的顶部铁轭，两铁芯（静铁芯和动铁芯）的内筒体和外筒体的内端面（静铁芯的上端，动铁芯的下端）上下相对，所述励磁线圈的下部和上部分别位于静铁芯和动铁芯的内、外筒体之间，各铁芯的内筒体可视为其铁芯柱（芯柱），当励磁线圈通电时，同时给所述静铁芯和所述动铁芯励磁，形成相互吸引的磁力，所述动铁芯向下移动，进而通过弹簧等构件的协同作用，带动所述操动连杆向下运动。

各铁芯的内筒体的内径大于位于其中的操动连杆的外径，与操动连杆之间形成能够用于设置联动件（例如触头压力弹簧和分闸弹簧）的环形间隙。

所述励磁线圈向上伸出所述静铁芯的高度（竖向上的尺寸）不大于所述动铁芯的芯柱的高度，以使所述励磁线圈不影响所述动铁芯与所述静铁芯的吸合。

所述动铁芯与所述静铁芯采用同一个线圈（励磁线圈）实现操作机构的分合闸操作，合闸时，向所述励磁线圈中通入正向的合闸脉冲电流，动静铁芯激磁，所述动铁芯向下运动直至与所述静铁芯吸合，励磁电流消失后，动静铁芯依靠剩磁保持在合闸位置；分闸时，向所述励磁线圈中通入与合闸电流反向的分闸脉冲电流，动、静铁芯退磁，所述动铁芯向上运动直至分闸位置（例如，在分闸弹簧的推力作用下）。

所述励磁线圈可以设有线圈骨架15，所述线圈骨架呈环形，其径向外壁上设有径向向内凹陷的环形凹槽，所述励磁线圈绕设在所述环形凹槽内，所述线圈骨架套装在所述静铁芯的芯柱和所述动铁芯的相应芯柱的外侧（所述静铁芯的芯柱与铁轭侧壁之间的环形腔内），其底端可以与所述静铁芯的底部铁轭固定连接，相应的，所述线圈骨架的顶面与所述静铁芯的侧壁或芯柱顶面之间的间距不大于所述动铁芯的芯柱的高度。

所述操动连杆的径向外壁上优选设有上窄下宽的环形台阶面（环形台阶面的上方的操动连杆的外径小于环形台阶面的下方的操动连杆的外径），所述环形台阶面通常位于所述静铁芯内，所述操动连杆上套设有位于所述动铁芯与所述静铁芯之间的触头压力弹簧16和分闸弹簧17，所述分闸弹簧的内径大于所述触头压力弹簧的外径，所述分闸弹簧套在所述触头压力弹簧外，二者之间留有间距，所述触头压力弹簧的底端抵在或固定连接在所述环形台阶面上，顶端抵在或固定连接在所述动铁芯的铁轭上，所述分闸弹簧的两端分别抵在或固定连接在所述静铁芯的底部铁轭和所述动铁芯的顶部铁轭上。所述触头压力弹簧和所述分闸弹簧的顶端也可以抵在或固定连接在所述上固定板的底面上，由所述弹簧座与所述上固定板对所述触头压力弹簧和所述分闸弹簧起到限位作用。

所述操动连杆可以采用一体式结构（一体成型制成），也可以采用由多段同轴固定连接而成的组合式结构，以方便相关各部分的加工制作和组装。操作机构的各部件上可供操动连杆穿过孔（通孔、中心孔或轴孔等）与操动连杆相应部位的外径相配合（滑动配合）。

本实用新型应用于断路器时的分合闸工作原理及过程为：

当执行合闸操作时，向所述励磁线圈中通入正向的合闸脉冲电流，所述动铁芯激磁，开始向下运动（带动所述上固定板和所述弹簧座同时向下运动），同时压缩所述触头压力弹簧和所述分闸弹簧，所述操动连杆在所述触头压力弹簧的推力作用下向下运动，带动与其连接的动导电柱和真空灭弧室的动触头向下运动，直至真空灭弧室的动触头与静触头闭合，当所述动铁芯与所述静铁芯吸合后，完成合闸动作，同时完成分闸弹簧及触头压力弹簧的压缩，为分闸做好储能，此时停止向所述励磁线圈中通入电流，所述动铁芯与所述静铁芯依靠剩磁及所述永磁体对二者的励磁作用保持吸合状态。

当执行分闸操作时，向所述励磁线圈中通入与合闸电流反向的分闸脉冲电流，动、静铁芯退磁，所述动铁芯依靠所述分闸弹簧的推力作用或者所述触头压力弹簧和所述分闸弹簧的推力作用向上运动（带动所述上固定板和所述弹簧座同时向上运动）与所述静铁芯分开，同时所述弹簧座的沉孔与其下方的操动连杆孔形成的台阶面向上顶推所述限位螺母，使所述操动连杆向上运动，带动与其连接的动导电柱和真空灭弧室的动触头向上运动，使真空灭弧室的动触头与静触头分开，直至所述动铁芯复位，完成分闸动作。

所述触头压力弹簧和所述分闸弹簧可以采用惯常设计，所述分闸弹簧用来实现分闸操作，所述触头压力弹簧用来压紧触头保证断路器灭弧室可靠接触，满足电弧开断要求。

本实用新型公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。

Claims (10)

1.一种模块化断路器操作机构，包括动铁芯、静铁芯、励磁线圈和操动连杆，所述动铁芯和所述静铁芯均套在所述操动连杆的外侧，与所述操动连杆同轴心轴向运动配合，所述动铁芯位于所述静铁芯的上方，二者之间留有间距，其特征在于所述动铁芯的顶端设有弹簧座，所述弹簧座设有可供所述操动连杆穿过的竖直的操动连杆孔，所述操动连杆向上穿过所述操动连杆孔，所述操动连杆的顶端旋接有限位螺母。

2.如权利要求1所述的模块化断路器操作机构，其特征在于所述弹簧座的侧面上设有与断路器同步轴的轴齿相啮合的齿槽部。

3.如权利要求2所述的模块化断路器操作机构，其特征在于所述齿槽部由若干个齿槽沿其所在的所述弹簧座的侧面等间距规则排列构成，所述齿槽与断路器同步轴的轴齿相配合。

4.如权利要求3所述的模块化断路器操作机构，其特征在于所述弹簧座呈长方体状或正方体状，所述齿槽部的数量为两个，对称设于所述弹簧座的两个相对侧面上。

5.如权利要求4所述的模块化断路器操作机构，其特征在于所述弹簧座的另外两个相对侧面上对称设有加强筋。

6.如权利要求1所述的模块化断路器操作机构，其特征在于所述操动连杆孔的顶部为沉孔，所述限位螺母位于所述沉孔内。

7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的模块化断路器操作机构，其特征在于还包括保护套、动铁芯限位板和下固定板，所述保护套呈上下两端敞口的筒状，所述动铁芯和所述静铁芯均同轴位于所述保护套内，所述操动连杆竖直设置，所述下固定板抵在所述保护套的底端，所述动铁芯限位板抵在所述保护套的顶端，所述保护套、所述动铁芯限位板和所述下固定板可拆卸固定连接，所述动铁芯限位板上设有可供所述弹簧座穿过的通孔，所述操动连杆向下伸出所述下固定板。

8.如权利要求7所述的模块化断路器操作机构，其特征在于还包括上固定板，所述上固定板固定位于所述弹簧座与所述动铁芯之间，所述上固定板与所述动铁芯限位板上的通孔滑动配合，所述上固定板的顶面上设有竖直向上伸出的导向柱，所述动铁芯限位板上固定连接有导向柱支架，所述导向柱支架上设有与所述导向柱相配合的导向孔，所述导向柱插入所述导向孔内并与所述导向孔滑动配合，所述上固定板的中心设有可供所述操动连杆穿过的上下贯穿的中心孔。

9.如权利要求8所述的模块化断路器操作机构，其特征在于所述动铁芯与所述静铁芯的芯柱相对设置，所述励磁线圈环绕在所述静铁芯的芯柱上并向上伸出所述静铁芯，延伸至所述动铁芯的对应芯柱的外侧。

10.如权利要求9所述的模块化断路器操作机构，其特征在于所述操动连杆的径向外壁上设有上窄下宽的环形台阶面，所述环形台阶面位于所述静铁芯内，所述操动连杆上套设有位于所述动铁芯与所述静铁芯之间的触头压力弹簧和分闸弹簧，所述分闸弹簧套在所述触头压力弹簧外，二者之间留有间距，所述触头压力弹簧的底端抵在或固定连接在所述环形台阶面上，顶端抵在或固定连接在所述动铁芯的铁轭上，所述分闸弹簧的两端分别抵在或固定连接在所述静铁芯和所述动铁芯的铁轭上。

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