CN2570964Y

CN2570964Y - 真空断路器永磁操动机构

Info

Publication number: CN2570964Y
Application number: CN 02276567
Authority: CN
Inventors: 朱月成; 宋丹路; 林茂松; 曹剑; 陈晓勇
Original assignee: 曹剑
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2003-09-03
Anticipated expiration: 2012-09-19

Abstract

本实用新型涉及一种真空断路器永磁操动机构，其特征在于该永磁操动机构包括：一个上、下部内壁均开有环形槽、中部形成凸台的柱状中空磁轭，磁轭的上部环形槽中装有分闸线圈，下部环形槽中装有合闸线圈，中部凸台内壁上嵌有永磁体；装于磁轭空腔中的动铁芯；连接于动铁芯与真空灭弧室动触头之间的拐臂；及相应的控制分闸线圈和合闸线圈通断电的控制电路。该机构利用一种双稳态的磁路系统，使用两个激励线圈驱动动铁心运动到相应的极限位置，并利用两块永磁体所提供的磁场能量，使之保持在极限位置。

Description

真空断路器永磁操动机构

技术领域

本实用新型涉及一种真空断路器的永磁操动机构的改进。

背景技术

自1961年美国GE公司研制成功第一台真空断路器以来，真空断路器的技术水平迅速提高，真空断路器作为控制和分配电能用的开关元件越来越广泛地应用于电力系统，并在中压领域保持着主导地位。目前国际上，真空断路器的设计、制造领域里逐步形成了以德国西门子公司为代表的空气绝缘产品和以ABB公司为代表的复合绝缘产品的两大派别，他们的产品基本上代表了世界水平，研究他们的产品，可从中了解到世界的发展水平与动向。据英国资深的市场研究者Coulden的报告，1998年世界高压开关设备的市场成上生趋势，达到了120亿美元。中国及其台湾省是第二大市场，销售额为13.88亿美元。世界其他许多地方需求量也有很大增长。我国从60年代末开始真空断路器的实用化研究，现在技术上已趋成熟，应用已相当普遍。随着真空断路器技术上的进步和性能的提高，使用部门对真空断路器的要求也越来越高。因此设计、制造、研究和高校等部门已在不断总结经验，不断改进、完善产品，不断推出新产品，更好地满足用户的要求。

真空断路器由于具有开断能力强、检修周期长、无污染、无爆炸危险等一系列优点，正得到广泛的应用。但纵观国内各产品的情况，真空断路器普遍采用弹簧操动机构，由于弹簧操动机构机械加工零件特别多，不仅制造困难，而且故障率高，因此制约了真空断路器的进一步发展。随着ABB公司配用永磁操动机构真空断路器的出现，简单的结构、极高的可靠性和长寿命免维护等突出的优点都标志着磁制动技术的未来主导地位。

永久磁铁能够吸持铁磁物质的物理特性早已被人们所发现，并在生产实践中得到广泛的应用。随着永磁材料性质被人们的逐渐认识，以及永磁材料本身的不断发展，永磁材料单位体积的磁能从5.1提高到50MGOe(397.9kJ/m3)，其用途更是越来越广泛。现在，冶金采矿、通信广播、电机电器、交通运输和医序器械等许多领域，无不应用永久磁铁。特别是1983年，被称为″磁王″的第三代稀土永磁材料—钕铁硼材料的问世，震动了与永磁材料有关的许多技术领域。钕铁硼材料优异的磁性能是其他永磁材料所望尘莫及的，且其资源丰富、便宜，因而被广泛推广。这种新的永磁材料的出现，对工业技术领域产生变革性的影响，被全世界各国重视。我国近年永磁材料也获得了突飞猛进的发展，与世界先进国家的差距正在日益缩小。我国稀土资源非常丰富，储藏量是世界之最，其价格随着生产的发展，工艺的改进，也在大幅度降低。虽然如此，但在高压真空断路器操动机构中的应用，在我国尚属空白。新型的永磁机构就是运用这些新材料、新工艺及新原理，使真空断路器的磁力驱动装置实现低能耗、高可靠性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，设计一种能达到完全免维护的真空断路器永磁操动机构。

本发明是这样实现的：一种真空断路器永磁操动机构，其特征在于该永磁操动机构包括：一个上、下部内壁均开有环形槽、中部形成凸台的柱状中空磁轭，磁轭的上部环形槽中装有分闸线圈，下部环形槽中装有合闸线圈，中部凸台内壁上嵌有永磁体；装于磁轭空腔中的动铁芯；连接于动铁芯与真空灭弧室动触头之间的拐臂；及相应的控制分闸线圈和合闸线圈通断电的控制电路。

进一步的方案是：所述的真空断路器永磁操动机构，其特征在于所述的磁轭由叠片铁芯构成。

在本实用新型中，所述控制电路可以是现有技术中的相应电路。

本实用新型的特点是：

1.操动机构采用永磁操动机构，该机构利用一种双稳态的磁路系统，使用两个激励线圈驱动动铁心运动到相应的极限位置，并利用两块永磁体所提供的磁场能量，使之保持在极限位置。2.操动机构与灭弧室通过唯一的机械单元主轴及拐臂组件连接，操动机构的动作直接带动灭弧室的分合。

3.全电子供电和控制单元。

断路器全电子供电和控制单元必须完成原先机械操动机构与辅助开关具备的所有功能。此外，还必须提供和监视操动机构分合操作的能量。

附图说明

图1是本实用新型的真空断路器的剖视图。

图2是磁力操动机构的结构原理图。

图中：1—拐臂，2—接近传感器，3——合闸线圈磁轭，4—永久磁铁，5—铁芯，6—分闸线圈，7—应急分闸，8—磁轭。

实现方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述。

配永磁操动机构的工作原理如图1所示：

永磁操动机构由静止的叠片铁芯8、永久磁铁4、钢制的动铁心5，以及分合闸线圈6和3，接近传感器2，应急分闸7等组成，它通过焊接的拐臂1和带触头压力弹簧的连杆相连。动铁心5与静止的叠片铁心8对永久磁铁4的磁场构成一个磁阻小的磁路，成大的保持力。这个保持力通过拐臂1直接传给真空灭弧室的触头。保持力仅用永久磁铁4来产生。线圈仅在转换时需要，闭合情况是，下方线圈的附加磁能抵消了空气隙的高磁阻，永久磁铁的磁力线越来越转到下面的磁路。当吸力增加时，保持力减少。当线圈中电流超过某个定值时，动铁心5运动，当到达可靠位置后，线圈电流被切断，完成分合闸操作。应急手动分闸7一般用一个专用手柄进行，手柄直接作用到操作件上，绕过了任何中间连接件。

下面再结合图2对真空断路器永磁操动机构工作原理进行详细描述。这种永磁机构是在弹簧机构和传统电磁机构的优点基础上，克服其不足，用永久磁铁4取代传统的锁扣装置，使真空断路器分合闸位置的保持通过永久磁铁4实现，无须使用电磁线圈。电磁线圈的作用只是用于开关的分合动作，当开关不需要动作时，当合闸线圈3通电后，它使动铁芯5向下运动，并由永久磁铁4保持在合闸位置；当分闸线圈6通电，动铁芯5向反方向运动，同样由永久磁铁4将它保待在另一个工作位置即分闸位置上，即该机构在控制线圈不通电流时它的动铁芯5有两个稳定工作状态，合闸与分闸，也称双稳态电磁机构。

对永磁操动机构的等效磁路中磁导的计算与分析，可知当永磁操动机构的总体结构尺寸确定，磁路工作状态与端部气隙δ的大小直接相关，得到该磁路的工作状态，进而获得该永磁操动机构的保持力和分合闸所需的电动力。

采用基于Windows下的高度集成化的VC++，开发了模拟仿真计算程序。该程序可以方便的更改各项结构参数，非常适用实际使用中对此类结构的永磁操动机构，进行结构分析，从而完成永磁操动机构最优化设计。

Claims

1.一种真空断路器永磁操动机构，其特征在于该永磁操动机构包括：

一个上、下部内壁均开有环形槽、中部形成凸台的柱状中空磁轭(8)，磁轭(8)的上部环形槽中装有分闸线圈(6)，下部环形槽中装有合闸线圈(3)，中部凸台内壁上嵌有永磁体(4)；

装于磁轭(8)空腔中的动铁芯(5)；

连接于动铁芯(5)与真空灭弧室动触头之间的拐臂(1)；

及相应的控制分闸线圈(6)和合闸线圈(3)通断电的控制电路。

2、根据权利要求1所述的真空断路器永磁操动机构，其特征在于所述的磁轭(8)由叠片铁芯构成。