CN219497632U - 具有行程和力学特性自动补偿功能的双稳态永磁机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有行程和力学特性自动补偿功能的双稳态永磁机构，包括导磁筒、合闸位导磁板、分闸位导磁板、合闸线圈绕组、分闸线圈绕组、永磁体、导磁环、动铁芯和操作杆，当该双稳态永磁机构处于合闸位置时，动铁芯朝向合闸位导磁板的第一侧与合闸位导磁板之间形成有能够对真空断路器的触头烧损程度进行补偿的行程补偿气隙，并在动铁芯的第一侧上设置有补偿弹簧，补偿弹簧能够随着行程补偿气隙的变化而发生形变，用以抵消永磁体因所述行程补偿气隙变化而产生的永磁吸力变化。该双稳态永磁机构具有自动补偿功能，可确保全寿命期内的真空断路器的整体动作特性曲线基本不发生改变，使得真空断路器整体特性稳定可靠。

Description

具有行程和力学特性自动补偿功能的双稳态永磁机构

技术领域

本实用新型涉及双稳态永磁机构技术领域，尤其涉及一种具有行程和力学特性自动补偿功能的双稳态永磁机构。

背景技术

双稳态永磁机构是一种在真空开关(或称真空断路器)中用来驱动真空灭弧室动触头做分合闸运动的机构。永磁机构的工作状态可以分为合闸操作、分闸操作和保持状态，保持状态由永磁体提供磁力，使动铁芯稳定地保持在分闸或合闸位置。而进行分闸或合闸操作时，需要给相应的分闸线圈或合闸线圈通上足够的电流，提供一个可以克服永磁体保持力的电磁力，驱动动铁芯和操作杆动作，进而带动动触头做分、合闸运动。

公知的，真空开关在其寿命期内工作时，动触头会随着分合闸操作的循环进行而产生烧损，并且随着烧损的累加，触头行程会发生改变。为了解决这一技术弊端，传统的双稳态永磁机构中额外增加了一个用于超行程补偿的分闸弹簧组件，但该分闸弹簧组件的使用，会使得永磁机构的尺寸增大、结构复杂化、成本增加。并且，该分闸弹簧组件的补偿量还会随着触头烧损程度的增加而逐步减少，使得真空开关的运动特性变差，回路电阻、接通能力等电气性能发生逐步衰减。

有鉴于此，特提出本实用新型。

发明内容

为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种双稳态永磁机构，一方面其具有自动补偿功能，可确保全寿命期内的真空断路器的整体动作特性曲线基本不发生改变，使得真空断路器整体特性稳定可靠；另一方面其改进结构简单、小巧、成本低，易生产实施。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有行程和力学特性自动补偿功能的双稳态永磁机构，包括导磁筒、合闸位导磁板、分闸位导磁板、合闸线圈绕组、分闸线圈绕组、永磁体、导磁环、动铁芯和操作杆，其中，所述导磁筒为中空筒状结构，所述合闸位导磁板和所述分闸位导磁板分别固定连接于所述导磁筒的轴向两端上，所述合闸线圈绕组、所述永磁体和所述分闸线圈绕组沿所述导磁筒轴向依次设置于所述导磁筒中，同时所述合闸线圈绕组还靠近于所述合闸位导磁板，所述分闸线圈绕组还靠近于所述分闸位导磁板，所述导磁环固定于所述永磁体的内侧上，且所述导磁环还与所述合闸线圈绕组、所述分闸线圈绕组、所述合闸位导磁板及所述分闸位导磁板一起合围成一活动腔，所述动铁芯活动内置于所述活动腔中，所述操作杆紧固插置于所述动铁芯中，同时所述操作杆的两端还分别活动伸置于所述合闸位导磁板和所述分闸位导磁板外；当该双稳态永磁机构处于合闸位置时，所述动铁芯朝向所述合闸位导磁板的第一侧与所述合闸位导磁板之间形成有能够对真空断路器的触头烧损程度进行补偿的行程补偿气隙，并在所述动铁芯的第一侧上设置有补偿弹簧，所述补偿弹簧能够随着所述行程补偿气隙的变化而发生形变，用以抵消所述永磁体因所述行程补偿气隙变化而产生的永磁吸力变化。

作为本实用新型的进一步改进，所述行程补偿气隙与真空断路器的触头烧损程度成反比例关系。

作为本实用新型的进一步改进，在所述动铁芯的第一侧上凹设有安装孔A；所述补偿弹簧的一端固定于所述安装孔A中，所述补偿弹簧的另一端为自由端、并能够在所述动铁芯带动下弹性抵接于所述合闸位导磁板内壁上。

作为本实用新型的进一步改进，所述动铁芯为由电工纯铁制成的圆柱体结构，所述安装孔A形成于所述动铁芯朝向所述合闸位导磁板的第一轴侧上、并与所述动铁芯呈同轴线布置；

所述补偿弹簧的一端固定于所述安装孔A中的同时，所述补偿弹簧还套设于所述操作杆外。

作为本实用新型的进一步改进，所述导磁筒具有一为中空圆筒状的筒主体和一圈一体凸设于所述筒主体内壁上的安装环台，所述安装环台与所述筒主体呈同中心轴线布置；

所述合闸位导磁板具有一为平板状的板主体A和一为圆环体并一体设置于所述板主体A内壁上的止挡环台A；

所述分闸位导磁板具有一为平板状的板主体B和一为圆环体并一体设置于所述板主体B内壁上的止挡环台B；

其中，所述板主体A和所述板主体B分别固定连接于所述筒主体的轴向两端上，所述止挡环台A和所述止挡环台B分别伸入所述筒主体中、并同时与所述筒主体呈同中心轴线布置，另外，所述止挡环台A和所述止挡环台B的内、外径大小还均相等。

作为本实用新型的进一步改进，所述合闸线圈绕组具有骨架A和绕设于所述骨架A上的铜漆包线圈，所述合闸线圈绕组设置于所述安装环台朝向所述合闸位导磁板的第一侧与所述板主体A内壁之间，并且所述止挡环台A外壁还对所述合闸线圈绕组进行止挡限位；

所述分闸线圈绕组具有骨架B和绕设于所述骨架B上的铜漆包线圈，所述分闸线圈绕组设置于所述安装环台朝向所述分闸位导磁板的第二侧与所述板主体B内壁之间，并且所述止挡环台B外壁还对所述分闸线圈绕组进行止挡限位；

所述永磁体为若干个，若干所述永磁体等距环列地固定设置于所述安装环台背向所述筒主体的内壁上；所述导磁环固定连接于若干所述永磁体背向所述安装环台的内壁上。

作为本实用新型的进一步改进，所述骨架A和所述骨架B均采用工字轮结构，所述止挡环台A和所述止挡环台B分别对应的伸入所述骨架A和所述骨架B的中心内孔中；

另外，所述骨架A和所述骨架B的中心内孔的内壁，还分别与所述导磁环内壁之间相齐平设置。

作为本实用新型的进一步改进，所述动铁芯为由电工纯铁制成的圆柱体结构，其居中设置有沿其轴向延伸并分别贯穿其轴向两侧的安装孔B，所述操作杆紧固插置于所述安装孔B中；

另外，所述板主体A和所述板主体B上均分别设置有与所述止挡环台A内径大小相等的穿孔，以供所述操作杆活动穿过。

本实用新型的有益效果是：1)本实用新型通过在所述动铁芯朝向所述合闸位导磁板的第一侧上设置有可发生形变的补偿弹簧，当该双稳态永磁机构处于合闸位置状态时，所述补偿弹簧能够随着所述动铁芯第一侧与所述合闸位导磁板之间的所述行程补偿气隙的变化而发生形变，用以抵消所述永磁体因所述行程补偿气隙变化而产生的永磁吸力变化，从而可确保全寿命期内的真空断路器的整体动作特性曲线基本不发生改变，保持机构固有的分闸特性，使得真空断路器整体特性稳定可靠。2)相较于传统双稳态永磁机构中的分闸弹簧组件，本实用新型所采用的补偿弹簧结构简单、小巧、成本低，易生产实施。另外，本实用新型通过结构改进，还可省略传统的分闸弹簧组件，极大地缩短了真空断路器的固有分闸时间。

附图说明

图1为本实用新型所述具有行程和力学特性自动补偿功能的双稳态永磁机构处于分闸位置状态下的立体结构示意图；

图2为本实用新型所述具有行程和力学特性自动补偿功能的双稳态永磁机构处于分闸位置状态下的侧视结构示意图；

图3为图2所示双稳态永磁机构的A-A剖面结构示意图；

图4为本实用新型所述双稳态永磁机构处于合闸位置状态下的剖面结构示意图；

图5为图3中所示导磁筒、合闸位导磁板、及分闸位导磁板组装在一起时的放大结构示意图；

图6为图3中所示合闸线圈绕组、分闸线圈绕组、永磁体、导磁环、动铁芯、补偿弹簧及操作杆组装在一起时的放大结构示意图；

图7为本实用新型所述合闸线圈绕组、分闸线圈绕组、永磁体、导磁环、动铁芯、补偿弹簧及操作杆组装在一起时的立体结构示意图；

图8为本实用新型所述永磁体、导磁环、动铁芯、补偿弹簧及操作杆组装在一起时的立体结构示意图。

结合附图，作以下说明：

1、导磁筒；100、筒主体；101、安装环台；2、合闸位导磁板；20、板主体A；21、止挡环台A；3、分闸位导磁板；30、板主体B；31、止挡环台B；4、合闸线圈绕组；5、分闸线圈绕组；6、永磁体；7、导磁环；8、动铁芯；80、安装孔A；9、操作杆；10、补偿弹簧。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

实施例1：

请参阅附图1至附图8所示，本实用新型提供了一种具有行程和力学特性自动补偿功能的双稳态永磁机构，包括导磁筒1、合闸位导磁板2、分闸位导磁板3、合闸线圈绕组4、分闸线圈绕组5、永磁体6、导磁环7、动铁芯8和操作杆9，其中，所述导磁筒1为中空筒状结构，所述合闸位导磁板2和所述分闸位导磁板3分别固定连接于所述导磁筒1的轴向两端上，所述合闸线圈绕组4、所述永磁体6和所述分闸线圈绕组5沿所述导磁筒1轴向依次设置于所述导磁筒1中，同时所述合闸线圈绕组4还靠近于所述合闸位导磁板2，所述分闸线圈绕组5还靠近于所述分闸位导磁板3，所述导磁环7固定于所述永磁体6的内侧上，且所述导磁环7还与所述合闸线圈绕组4、所述分闸线圈绕组5、所述合闸位导磁板2及所述分闸位导磁板3一起合围成一活动腔，所述动铁芯8活动内置于所述活动腔中，所述操作杆9紧固插置于所述动铁芯8中，同时所述操作杆9的两端还分别活动伸置于所述合闸位导磁板2和所述分闸位导磁板3外；特别的，当该双稳态永磁机构处于合闸位置状态(具体可见附图4所示)时，所述动铁芯8朝向所述合闸位导磁板2的第一侧与所述合闸位导磁板2之间形成有能够对真空断路器的触头烧损程度进行补偿的行程补偿气隙G(所述行程补偿气隙G为接触器产品在设计时就已设定好的)，并在所述动铁芯8的第一侧上设置有补偿弹簧10，所述补偿弹簧10能够随着所述行程补偿气隙G的变化而发生形变，用以抵消所述永磁体6因所述行程补偿气隙G变化而产生的永磁吸力变化。从而可确保全寿命期内的真空断路器的整体动作特性曲线基本不发生改变，保持机构固有的分闸特性，使得真空断路器整体特性稳定可靠。

进一步的，所述行程补偿气隙G与真空断路器的触头烧损程度(常规指“烧损厚度”)成反比例关系(或称反向变化关系)；相应的，所述补偿弹簧10能够随着所述行程补偿气隙G的变化而发生形变，用以抵消所述永磁体6因所述行程补偿气隙G变化而产生的永磁吸力变化。详细说明为：真空断路器在其全寿命期内，因触头烧损而造成的行程变化由所述行程补偿气隙G进行补偿，即随着触头烧损程度逐步加大，所述行程补偿气隙G逐步减小，使得触头保持可靠地接触导通；但由于随着所述行程补偿气隙G逐步减小，所述永磁体6产生的永磁吸力相应逐步增大(磁场的大小由磁感线密度决定)，若不克服则会导致真空断路器整体动作特性曲线发生改变，具体表现为就是合分闸动作时的特征曲线发生改变，因而本实用新型专利特别在所述动铁芯8的第一侧上设置了所述补偿弹簧10，所述补偿弹簧10能够随着所述行程补偿气隙G的减小而发生形变、以对所述动铁芯8产生反力,反力的方向指向所述分闸位导磁板3，进而能够抵消所述永磁体6增大的永磁吸力，永磁吸力对所述动铁芯8产生力方向指向所述合闸位导磁板2的正力，从而确保全寿命期内的真空断路器的整体动作特性曲线基本不发生改变，保持机构固有的合分闸特性，确保真空断路器整体特性稳定可靠。另外，本实用新型通过结构改进，还可省略传统的分闸弹簧组件，极大地缩短了真空断路器的固有分闸时间。

以下对本实用新型专利的核心改进部件——所述补偿弹簧10的安装方式进行说明。

结合附图3至附图8，所述补偿弹簧10优选采取的安装方式为：所述动铁芯8为由电工纯铁制成的圆柱体结构，在所述动铁芯8朝向所述合闸位导磁板2的第一轴侧(即第一侧)上凹设有安装孔A80(具体为圆形沉孔结构)，且所述安装孔A80还与所述动铁芯8呈同轴线布置；所述补偿弹簧10的一端固定于所述安装孔A80中，所述补偿弹簧10的另一端为自由端、并能够在所述动铁芯8带动下弹性抵接于所述合闸位导磁板2内壁上(结合下述合闸位导磁板2的具体结构描述，所述补偿弹簧10的另一端弹性抵接于所述止挡环台A21上)，同时所述补偿弹簧10还套设于所述操作杆9外。这种安装方式简单、易实施、且不占用过多空间，即不会造成出现永磁机构的尺寸增大、结构复杂化、成本增加等弊端。

以下对本实用新型专利中的其它部件结构进行详细描述。

见附图1至附图5所示，所述导磁筒1具有一由电工纯铁制成并为中空圆筒状的筒主体100和一圈一体凸设于所述筒主体100内壁上的安装环台101，所述安装环台101与所述筒主体100呈同中心轴线布置；所述合闸位导磁板2具有一为平板状的板主体A20和一为圆环体并一体设置于所述板主体A20内壁上的止挡环台A21，定义所述板主体A20朝向所述导磁筒1的一侧壁为内壁、背向所述导磁筒1的一侧壁为外壁；所述分闸位导磁板3具有一为平板状的板主体B30和一为圆环体并一体设置于所述板主体B30内壁上的止挡环台B31，同上，所述板主体B30朝向所述导磁筒1的一侧壁为内壁、背向所述导磁筒1的一侧壁为外壁；其中，所述板主体A20和所述板主体B30分别固定连接于所述筒主体100的轴向两端上，所述止挡环台A21和所述止挡环台B31分别伸入所述筒主体100中、并同时与所述筒主体100呈同中心轴线布置，另外，所述止挡环台A21和所述止挡环台B31的内、外径大小还均相等。

见附图3、附图6和附图7所示，所述合闸线圈绕组4具有骨架A和绕设于所述骨架A上的铜漆包线圈，所述合闸线圈绕组4设置于所述安装环台101朝向所述合闸位导磁板2的第一侧与所述板主体A20内壁之间，并且所述止挡环台A21外壁还对所述合闸线圈绕组4进行止挡限位。所述分闸线圈绕组5具有骨架B和绕设于所述骨架B上的铜漆包线圈，所述分闸线圈绕组5设置于所述安装环台101朝向所述分闸位导磁板3的第二侧与所述板主体B30内壁之间，并且所述止挡环台B31外壁还对所述分闸线圈绕组5进行止挡限位。

进一步优选的，所述骨架A和所述骨架B均采用工字轮结构，所述止挡环台A21和所述止挡环台B31分别对应的伸入所述骨架A和所述骨架B的中心内孔中，以相应对所述合闸线圈绕组4和所述分闸线圈绕组5进行止挡限位。

见附图3、附图6至附图8所示，所述永磁体6为若干个，若干所述永磁体6均为由钕铁硼材料制成的瓦形结构、并等距环列地固定设置于所述安装环台101背向所述筒主体100的内壁上；所述导磁环7为由电工纯铁制成的圆环体结构，所述导磁环7固定连接于若干所述永磁体6背向所述安装环台101的内壁上，且所述导磁环7内壁还分别与所述骨架A的中心内孔的内壁、及所述骨架B的中心内孔的内壁之间相齐平设置。

见附图3、附图6和附图8所示，所述动铁芯8为由电工纯铁制成的圆柱体结构，其居中设置有沿其轴向延伸并分别贯穿其轴向两侧的安装孔B，所述操作杆9紧固插置于所述安装孔B中。若将所述安装孔B朝向所述合闸位导磁板2的一端称为第一端，所述安装孔A80为所述安装孔B的第一端径向外扩形成。另外，所述动铁芯8朝向所述分闸位导磁板3的第二侧为平面，当该双稳态永磁机构处于分闸位置时，所述动铁芯8的第二侧可与所述止挡环台B31相贴合。

此外，所述板主体A20和所述板主体B30上均分别设置有与所述止挡环台A21内径大小相等的穿孔，以供所述操作杆9活动穿过。

综上所述，本实用新型所述的双稳态永磁机构具有自动补偿功能，可确保全寿命期内的真空断路器的整体动作特性曲线基本不发生改变，使得真空断路器整体特性稳定可靠。而且，本实用新型所述双稳态永磁机构的核心改进结构简单、小巧、成本低，易生产实施。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种具有行程和力学特性自动补偿功能的双稳态永磁机构，包括导磁筒(1)、合闸位导磁板(2)、分闸位导磁板(3)、合闸线圈绕组(4)、分闸线圈绕组(5)、永磁体(6)、导磁环(7)、动铁芯(8)和操作杆(9)，其中，所述导磁筒(1)为中空筒状结构，所述合闸位导磁板(2)和所述分闸位导磁板(3)分别固定连接于所述导磁筒(1)的轴向两端上，所述合闸线圈绕组(4)、所述永磁体(6)和所述分闸线圈绕组(5)沿所述导磁筒(1)轴向依次设置于所述导磁筒(1)中，同时所述合闸线圈绕组(4)还靠近于所述合闸位导磁板(2)，所述分闸线圈绕组(5)还靠近于所述分闸位导磁板(3)，所述导磁环(7)固定于所述永磁体(6)的内侧上，且所述导磁环(7)还与所述合闸线圈绕组(4)、所述分闸线圈绕组(5)、所述合闸位导磁板(2)及所述分闸位导磁板(3)一起合围成一活动腔，所述动铁芯(8)活动内置于所述活动腔中，所述操作杆(9)紧固插置于所述动铁芯(8)中，同时所述操作杆(9)的两端还分别活动伸置于所述合闸位导磁板(2)和所述分闸位导磁板(3)外；其特征在于：当该双稳态永磁机构处于合闸位置时，所述动铁芯(8)朝向所述合闸位导磁板(2)的第一侧与所述合闸位导磁板(2)之间形成有能够对真空断路器的触头烧损程度进行补偿的行程补偿气隙，并在所述动铁芯(8)的第一侧上设置有补偿弹簧(10)，所述补偿弹簧(10)能够随着所述行程补偿气隙的变化而发生形变，用以抵消所述永磁体(6)因所述行程补偿气隙变化而产生的永磁吸力变化。

2.根据权利要求1所述的具有行程和力学特性自动补偿功能的双稳态永磁机构，其特征在于：所述行程补偿气隙与真空断路器的触头烧损程度成反比例关系。

3.根据权利要求1所述的具有行程和力学特性自动补偿功能的双稳态永磁机构，其特征在于：在所述动铁芯(8)的第一侧上凹设有安装孔A(80)；

所述补偿弹簧(10)的一端固定于所述安装孔A(80)中，所述补偿弹簧(10)的另一端为自由端、并能够在所述动铁芯(8)带动下弹性抵接于所述合闸位导磁板(2)内壁上。

4.根据权利要求3所述的具有行程和力学特性自动补偿功能的双稳态永磁机构，其特征在于：所述动铁芯(8)为由电工纯铁制成的圆柱体结构，所述安装孔A(80)形成于所述动铁芯(8)朝向所述合闸位导磁板(2)的第一轴侧上、并与所述动铁芯(8)呈同轴线布置；

所述补偿弹簧(10)的一端固定于所述安装孔A(80)中的同时，所述补偿弹簧(10)还套设于所述操作杆(9)外。

5.根据权利要求1所述的具有行程和力学特性自动补偿功能的双稳态永磁机构，其特征在于：所述导磁筒(1)具有一为中空圆筒状的筒主体(100)和一圈一体凸设于所述筒主体(100)内壁上的安装环台(101)，所述安装环台(101)与所述筒主体(100)呈同中心轴线布置；

所述合闸位导磁板(2)具有一为平板状的板主体A(20)和一为圆环体并一体设置于所述板主体A(20)内壁上的止挡环台A(21)；

所述分闸位导磁板(3)具有一为平板状的板主体B(30)和一为圆环体并一体设置于所述板主体B(30)内壁上的止挡环台B(31)；

其中，所述板主体A(20)和所述板主体B(30)分别固定连接于所述筒主体(100)的轴向两端上，所述止挡环台A(21)和所述止挡环台B(31)分别伸入所述筒主体(100)中、并同时与所述筒主体(100)呈同中心轴线布置，另外，所述止挡环台A(21)和所述止挡环台B(31)的内、外径大小还均相等。

6.根据权利要求5所述的具有行程和力学特性自动补偿功能的双稳态永磁机构，其特征在于：所述合闸线圈绕组(4)具有骨架A和绕设于所述骨架A上的铜漆包线圈，所述合闸线圈绕组(4)设置于所述安装环台(101)朝向所述合闸位导磁板(2)的第一侧与所述板主体A(20)内壁之间，并且所述止挡环台A(21)外壁还对所述合闸线圈绕组(4)进行止挡限位；

所述分闸线圈绕组(5)具有骨架B和绕设于所述骨架B上的铜漆包线圈，所述分闸线圈绕组(5)设置于所述安装环台(101)朝向所述分闸位导磁板(3)的第二侧与所述板主体B(30)内壁之间，并且所述止挡环台B(31)外壁还对所述分闸线圈绕组(5)进行止挡限位；

所述永磁体(6)为若干个，若干所述永磁体(6)等距环列地固定设置于所述安装环台(101)背向所述筒主体(100)的内壁上；所述导磁环(7)固定连接于若干所述永磁体(6)背向所述安装环台(101)的内壁上。

7.根据权利要求6所述的具有行程和力学特性自动补偿功能的双稳态永磁机构，其特征在于：所述骨架A和所述骨架B均采用工字轮结构，所述止挡环台A(21)和所述止挡环台B(31)分别对应的伸入所述骨架A和所述骨架B的中心内孔中；

另外，所述骨架A和所述骨架B的中心内孔的内壁，还分别与所述导磁环(7)内壁之间相齐平设置。

8.根据权利要求5所述的具有行程和力学特性自动补偿功能的双稳态永磁机构，其特征在于：所述动铁芯(8)为由电工纯铁制成的圆柱体结构，其居中设置有沿其轴向延伸并分别贯穿其轴向两侧的安装孔B，所述操作杆(9)紧固插置于所述安装孔B中；

另外，所述板主体A(20)和所述板主体B(30)上均分别设置有与所述止挡环台A(21)内径大小相等的穿孔，以供所述操作杆(9)活动穿过。