CN218039009U - 一种断路器用永磁操动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种断路器用永磁操动机构，包括动铁芯衔铁，所述动铁芯衔铁的底部外侧嵌入设置有导轮，导轮的一侧设置有连接件，导轮与连接件通过轮轴活动连接，连接件嵌入设置在动铁芯衔铁中，且导轮与励磁线圈的内壁相接触。本实用新型通过在动铁芯衔铁的底部外侧嵌入设置有导轮，导轮的一侧设置有连接件，导轮与连接件通过轮轴活动连接，在动铁芯衔铁滑动时，通过导轮在励磁线圈的内壁滚动上移，从而将滑动摩擦力转变为滚动摩擦力，便于动铁芯衔铁的快速分合闸，且导轮保持动铁芯衔铁移动的稳定性，该机构可快速分合闸，安全性好。

Description

一种断路器用永磁操动机构

技术领域

本实用新型涉及操动机构技术领域，尤其涉及一种断路器用永磁操动机构。

背景技术

断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置，永磁操动机构是断路器中用于带动动触头移动的机构，当出现短路现象时，永磁操动机构带动动触头远离静触头完成分闸动作断电，现有永磁操动机构为了保证动铁芯衔铁移动的平稳性，通常是将动铁芯衔铁滑动嵌入在励磁线圈的中部，由励磁线圈保证动铁芯衔铁滑动的平稳性，然而，由于动铁芯衔铁与励磁线圈接触，当脱扣时，由于动铁芯衔铁与励磁线圈存在一定的滑动摩擦力，会导致动铁芯衔铁的滑动速度变慢，从而降低动触头与静触头分闸速度，这样使得灭弧栅不能快速灭弧，容易导致电器设备损坏，存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种断路器用永磁操动机构。

本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种断路器用永磁操动机构，包括动铁芯衔铁，所述动铁芯衔铁的底部外侧嵌入设置有导轮，导轮的一侧设置有连接件，导轮与连接件通过轮轴活动连接，连接件嵌入设置在动铁芯衔铁中，且导轮与励磁线圈的内壁相接触。

优选的，所述连接件由滑块与支架组成，支架固定在滑块的一侧，且滑块活动嵌入在动铁芯衔铁中。

优选的，所述滑块的远离支架的一侧还固定设置有压缩弹簧，导轮与支架通过轮轴活动连接。

优选的，所述动铁芯衔铁的两侧均设置有辅助弹簧，且辅助弹簧的一端嵌入设置在外壳中，另一端与动铁芯衔铁抵接。

优选的，所述导轮为陶瓷轮。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过在动铁芯衔铁的底部外侧嵌入设置有导轮，导轮的一侧设置有连接件，导轮与连接件通过轮轴活动连接，在动铁芯衔铁滑动时，通过导轮在励磁线圈的内壁滚动上移，从而将滑动摩擦力转变为滚动摩擦力，便于动铁芯衔铁的快速分合闸，且导轮保持动铁芯衔铁移动的稳定性，该机构可快速分合闸，安全性好。

附图说明

图1为本实用新型的纵向剖视图；

图2为本实用新型动铁芯衔铁的结构示意图；

图3为本实用新型导轮的结构示意图。

图中：1、外壳；2、励磁线圈；3、磁轭组件；4、永磁体；5、动铁芯衔铁；6、导轮；7、连接件；8、压缩弹簧；9、辅助弹簧。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

实施例

请参阅图1所示，本实施例所述一种断路器用永磁操动机构，包括外壳1、由内磁轭于外磁轭组成的磁轭组件3、动铁芯衔铁5、永磁体4、第一绝磁板、第二绝磁板、励磁线圈2、传动轴、铜套、分闸弹簧垫、轴销、减振垫、超程弹簧、分闸弹簧、动铁芯导向杆、外部分合连接螺栓和油压缓冲器组成；

在筒形结构外磁轭厚壁腔内依次装入垫圈、励磁线圈2、内磁轭，内磁轭和外磁轭之间装入永磁体4，在外磁轭薄壁腔内设置动铁芯衔铁5，外磁轭的两端安装第一绝磁板和第二绝磁板；

传动轴为中空管状结构，在其一端设置法兰，中间设置轴向长圆孔，轴销通过长圆孔铰连铜套、分闸弹簧垫和传动轴，铜套和分闸弹簧垫分别设置在管状传动轴的管外和管内；

铜套穿过内磁轭中心孔，通过其端部设置的法兰边固定在第一绝磁板和内磁轭之间，动铁芯衔铁5一端固定连接动铁芯导向杆，另一端中心孔内装入传动轴，动铁芯衔铁5内设腔室，在腔室内设超程弹簧，在超程弹簧和传动轴内腔中设置分闸弹簧，在传动轴的端头设置油压缓冲器，外部分合连接螺栓与动铁芯导向杆连接；

所述传动轴端部设置法兰，在动铁芯衔铁5腔室内通过平垫与超程弹簧连接，传动轴可以向动铁芯衔铁5腔室内轴向滑动，压缩超程弹簧，动铁芯衔铁5中心孔内设置凸台，限位传动轴法兰，并使超程弹簧具有初始压缩量；

其中，分闸弹簧垫与分闸弹簧连接，通过铜套和轴销限位分闸弹簧，使分闸弹簧具有初始压缩量，由轴销在传动轴的长圆孔内滑动确定传动轴轴向滑动范围；

传动轴与动铁芯衔铁5之间、传动轴与超程弹簧之间、铜套与内磁轭之间，设置减振垫，减少机械撞击，永磁体4提供永久磁场源，由控制电路控制励磁线圈2电流及方向，产生正、反向瞬时电磁场与永磁场叠加，使动铁芯衔铁5与内磁轭、外磁轭之间产生吸合动作、分离动作和吸合保持，通过传动轴传递驱动力和保持力；

所述励磁线圈2正向电流产生的电磁场和永磁体4磁场正向叠加后产生的磁性吸力，驱动动铁芯衔铁5向内磁轭运动，至完全吸合，动铁芯衔铁5产生的行程定义为总行程，动铁芯衔铁5带动动铁芯导向杆和外部分合连接螺栓，联动传动轴与油压缓冲器，压缩分闸弹簧储能，至传动轴与油压缓冲器止动位时，动铁芯衔铁5产生的行程定义为第一行程，传动轴与油压缓冲器止动，动铁芯衔铁5带动动铁芯导向杆和外部分合连接螺栓继续运动，同时压缩分闸弹簧和超程弹簧，至动铁芯衔铁5与内磁轭、外磁轭完全吸合时，动铁芯衔铁5产生的行程定义为第二行程；

第一行程加第二行程等于总行程；分闸弹簧压缩行程等于总行程，超程弹簧压缩行程等于第二行程；动铁芯导向杆输出总行程，传动轴通过油压缓冲器输出第一行程；

所述励磁线圈2反向电流产生的电磁场和永磁体4磁场反向叠加后，磁性保持吸力减小，当磁性保持吸力小于超程弹簧和分闸弹簧的弹力之和时，动铁芯衔铁5在超程弹簧和分闸弹簧弹力的作用下，远离内磁轭加速运动，超程弹簧第二行程压缩量首先完成释放，动铁芯衔铁5完成所述第二行程的反向运动；进入第一行程反向运动后，动铁芯衔铁5带动传动轴和油压缓冲器，在分闸弹簧的弹力作用下，继续加速运动，至油压缓冲器活塞与分闸弹簧垫接触时，动铁芯衔铁5及传动轴的行程定义为第三行程；

此后，动铁芯衔铁5、传动轴和油压缓冲器在分闸弹簧和油压缓冲器的共同作用下作减速运动，直至分闸弹簧总行程压缩量完全释放，完成第一行程反向运动，动铁芯衔铁5及传动轴产生的行程定义为第四行程；第三行程加上第四行程等于第一行程；

永磁操动机构一端通过绝缘拉杆与真空灭弧室开关管的动触头连接；另一端铰连手动操作杆，实现手动分合闸，所述永磁操动机构及真空断路器的工作原理如下：

真空断路器分闸状态下，永磁操动机构在分离状态，智能控制系统控制电流正向通过励磁线圈2，正向电流产生的电磁场和永磁体4磁场正向叠加后产生的磁性吸力，驱动动铁芯衔铁5向内磁轭运动，直至完全吸合，完成合闸动作，并由永磁体4磁场产生的磁性吸力，动铁芯衔铁5保持在吸合状态，真空断路器保持在合闸位置；

在吸合运动过程的第一行程，动铁芯衔铁5及相连接的动铁芯导向杆、外部分合连接螺栓、超程弹簧、传动轴、油压缓冲器、绝缘拉杆、真空灭弧室开关管的动触头一起运动，压缩分闸弹簧；当真空灭弧室开关管的动触头与静触头接触后，进入第二行程，传动轴、油压缓冲器、绝缘拉杆、真空灭弧室开关管的动触头停止运动，动铁芯衔铁5及相连接的动铁芯导向杆和外部分合连接螺栓继续运动，直至动铁芯衔铁5与内磁轭完全吸合，传动轴向动铁芯衔铁5腔内轴向运动，压缩超程弹簧和分闸弹簧，超程弹簧产生弹力，通过传动轴、油压缓冲器、绝缘拉杆和真空灭弧室开关管的动触头，加载到真空灭弧室开关管的动触头和静触头之间，确保断路器有效接触；

所述真空断路器合闸状态下，所述永磁操动机构在吸合状态，智能控制系统控制电流反向通过励磁线圈2，反向电流产生的电磁场反向抵消永磁体4磁场，随之下降的磁性吸力小于超程弹簧和分闸弹簧弹力之和时，动铁芯衔铁5与内磁轭分离，在弹力的作用下进入加速分离运动，首先释放超程弹簧和分闸弹簧共有的压缩行程，即吸合运动的第二行程，然后释放分闸弹簧的单独的压缩行程，进入第三行程加速分离运动，具有初速度的动铁芯衔铁5带动传动轴、油压缓冲器、绝缘拉杆和真空灭弧室开关管的动触头，使真空灭弧室开关管动触头以一定的初速加速远离真空灭弧室开关管静触头，实现断路器触点分离，当油压缓冲器的活塞与分闸弹簧垫接触时，进入第四行程减速运动，直至分闸弹簧的第一行程压缩量全部释放，完成分闸操作；

外部手动装置可以通过相连接的动铁芯导向杆和外部分合连接螺栓驱动动铁芯衔铁5进行分合闸运动，手动驱动力克服超程弹簧和分闸弹簧的压缩弹力，驱动动铁芯衔铁5完成第一行程和第二行程达到内磁轭，在永磁体4磁性吸力的作用下，保持吸合状态；带动真空灭弧室开关管动触头与静触头接触导通，实现合闸操作；手动驱动力克服永磁体4磁性吸力，使动铁芯衔铁5离开内磁轭，由超程弹簧和分闸弹簧的弹力作用，驱动动铁芯衔铁5完成第二行程、第三行程和第四行程的分离运动，带动真空灭弧室开关管动触头与静触头分离，实现分闸操作；

请参阅图2所示，由于动铁芯衔铁5为滑动嵌入在励磁线圈2，在分合闸过程中，动铁芯衔铁5均受到较大的滑动摩擦力，因此，我们在动铁芯衔铁5的底部外侧嵌入设置有导轮6，导轮6的一侧设置有连接件7，导轮6与连接件7通过轮轴活动连接，连接件7嵌入设置在动铁芯衔铁5中，且导轮6与励磁线圈2的内壁相接触；

这样在动铁芯衔铁5滑动时，通过导轮6在励磁线圈2的内壁滚动上移，从而将滑动摩擦力转变为滚动摩擦力，便于动铁芯衔铁5的快速分合闸，且导轮6保持动铁芯衔铁5移动的稳定性，该机构可快速分合闸，安全性好；

所述导轮6为陶瓷轮，陶瓷轮不仅使用寿命长，而且表面的光滑度好，脱扣效率更高；

为了避免励磁线圈2内壁存在异物使导轮6不能滚动导致动铁芯衔铁5卡住，我们优化连接件7结构如下：

请参阅图3所示，连接件7由滑块与支架组成，支架固定在滑块的一侧，且滑块活动嵌入在动铁芯衔铁5中，在滑块的远离支架的一侧还固定设置有压缩弹簧8，导轮6与支架通过轮轴活动连接，当导轮6转动过程中受到励磁线圈2内侧异物阻碍时，异物会推动导轮6向动铁芯衔铁5移动，当导轮6远离异物后，压缩弹簧8通过滑块与支架带动导轮6与励磁线圈2内壁接触，从而避免动铁芯衔铁5移动过程中卡住；

为了进一步提高动铁芯衔铁5的脱扣效率，我们还在动铁芯衔铁5的两侧均设置有辅助弹簧9，且辅助弹簧9的一端嵌入设置在外壳1中，另一端与动铁芯衔铁5抵接，这样在脱扣时，辅助弹簧9可辅助动铁芯衔铁5快速滑动。

需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种断路器用永磁操动机构，包括动铁芯衔铁(5)，其特征在于：所述动铁芯衔铁(5)的底部外侧嵌入设置有导轮(6)，导轮(6)的一侧设置有连接件(7)，导轮(6)与连接件(7)通过轮轴活动连接，连接件(7)嵌入设置在动铁芯衔铁(5)中，且导轮(6)与励磁线圈(2)的内壁相接触。

2.根据权利要求1所述的一种断路器用永磁操动机构，其特征在于：所述连接件(7)由滑块与支架组成，支架固定在滑块的一侧，且滑块活动嵌入在动铁芯衔铁(5)中。

3.根据权利要求2所述的一种断路器用永磁操动机构，其特征在于：所述滑块的远离支架的一侧还固定设置有压缩弹簧(8)，导轮(6)与支架通过轮轴活动连接。

4.根据权利要求3所述的一种断路器用永磁操动机构，其特征在于：所述动铁芯衔铁(5)的两侧均设置有辅助弹簧(9)，且辅助弹簧(9)的一端嵌入设置在外壳(1)中，另一端与动铁芯衔铁(5)抵接。

5.根据权利要求3所述的一种断路器用永磁操动机构，其特征在于：所述导轮(6)为陶瓷轮。

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