一种永磁快速操作机构

摘要

本发明涉及一种永磁快速操作机构，包括动铁芯组件、静铁芯组件、分闸线圈、法兰、合闸线圈、盖板及缓冲组件；所述的动铁芯组件由导杆及套接于导杆上的若干构件组成；所述的静铁芯组件包括套接于导杆上的与动铁芯弹簧接触的底板，该底板上套有永磁体，该永磁体上套有套筒；法兰朝向永磁体一侧上套接1个合闸线圈，朝向斥力盘一侧有1个套接在动铁芯上的分闸线圈；套在调节螺母上的盖板通过缓冲组件连接在套筒端面上。本发明的优点是：1、分闸操作可根据需求分为两种方式：普通速度分闸和故障快速分闸；2、兼具永磁机构合闸保持及斥力盘机构快速分闸的特点；3、结构简单、安装调试方便。

权利要求

1.一种永磁快速操作机构，其特征在于，包括动铁芯组件（1）、静铁芯组件（2）、分闸线圈（4）、法兰（5）、合闸线圈（6）、盖板（7）及缓冲组件（3）；所述的动铁芯组件（1）由导杆（1.1）及套接于导杆（1.1）上的若干构件组成，该若干构件依次是：动铁芯弹簧（1.5）、动铁芯（1.4）、斥力盘（1.3）、斥力盘弹簧（1.2）、调节螺母（1.7）及锁紧螺母（1.6）；所述的静铁芯组件（2）包括套接于导杆（1.1）上的与动铁芯弹簧（1.5）接触的底板（2.1），该底板（2.1）上套有永磁体（2.2），该永磁体（2.2）上套有套筒（2.3）；该套筒（2.3）内圆周面与动铁芯（1.4）外圆周面之间的空腔中有1个法兰（5），该法兰（5）朝向永磁体（2.2）一侧上套接1个合闸线圈（6），朝向斥力盘（1.3）一侧有1个套接在动铁芯（1.4）上的分闸线圈（4）；套在调节螺母（1.7）上的盖板（7）通过缓冲组件（3）连接在套筒（2.3）端面上；所述的斥力盘（1.3）与动铁芯（1.4）固定连接。

2.根据权利要求1所述的永磁快速操作机构，其特征在于，所述的缓冲组件（3）由调整螺栓（3.1）及缓冲弹簧（3.2）组成，调整螺栓（3.1）与套筒（2.3）端面上的螺孔匹配；盖板（7）相对于静铁芯组件（2）有轴向运动的自由度。

说明书

一种永磁快速操作机构

技术领域

[0001] 本发明涉及一种永磁快速操作机构，尤其是涉及一种可永磁合闸保持及快速分闸的永磁机构。

背景技术

[0002] 国内外现有永磁操作机构，根据其工作原理及结构可分为两种类型：单稳态永磁操作机构和双稳态永磁操作机构。其中双稳态永磁操作机构的工作原理为分、合闸位置的保持都靠永磁吸力；单稳态永磁操作机构的工作原理为分闸是在分闸弹簧及灭弧室触头弹簧的作用下分闸，并保持在分闸位置，只有合闸位置保持依靠永磁吸力。通过比较两种永磁操作机构的工作原理和结构，可以看到双稳态永磁操作机构的出力特性与断路器的负载特性不一致，因此限制了双稳态永磁操作机构的应用；单稳态永磁操作机构的出力特性具有弹簧操作机构的优点，与断路器的负载特性能够很好的配合，但由于无法获得理想的刚分速度，限制了该种操作机构向大功率断路器的发展应用。

发明内容

[0003] 本发明的目的是：克服现技术存在的不足，提供一种永磁保持合闸、快速分闸、结构简单、安装调试方便、具有理想的刚分速度及出力特性、大幅度提高断路器的分断性能和电寿命的永磁快速操作机构。

[0004] 本发明的技术方案如下：

[0005] 一种永磁快速操作机构，包括动铁芯组件、静铁芯组件、分闸线圈、法兰、合闸线圈、盖板及缓冲组件；所述的动铁芯组件由导杆及套接于导杆上的若干构件组成，该若干构件依次是：动铁芯弹簧、动铁芯、斥力盘、斥力盘弹簧、调节螺母及锁紧螺母；所述的静铁芯组件包括套接于导杆上的与动铁芯弹簧接触的底板，该底板上套有永磁体，该永磁体上套有套筒；该套筒内圆周面与动铁芯外圆周面之间的空腔中有1个法兰，该法兰朝向永磁体一侧上套接1个合闸线圈，朝向斥力盘一侧有1个套接在动铁芯上的分闸线圈；套在调节螺母上的盖板通过缓冲组件连接在套筒端面上。

[0006] 在上述方案基础上进一步的技术方案是、

[0007] 所述的永磁快速操作机构，其斥力盘与动铁芯固定连接。

[0008] 所述的永磁快速操作机构，其斥力盘弹簧位于斥力盘的弹簧槽中；该斥力盘的弹簧槽深度小于斥力盘弹簧初始高度；斥力盘弹簧为压缩弹簧或碟簧。

[0009] 所述的永磁快速操作机构，其动铁芯弹簧位于动铁芯的弹簧槽中；动铁芯弹簧为压缩弹簧，或碟簧，或两种弹簧的组合。

[0010] 所述的永磁快速操作机构，其缓冲组件由调整螺栓及缓冲弹簧组成，调整螺栓与套筒端面上的螺孔匹配；盖板相对于静铁芯组件有轴向运动的自由度。

[0011] 所述的永磁快速操作机构，其法兰与套筒螺纹连接。

[0012] 所述的永磁快速操作机构，其斥力盘为高导电率材料，包括铜或铝。

[0013] 所述的永磁快速操作机构，其动铁芯、底板、套筒、法兰为高导磁性材料，包括铁或硅钢片。

[0014] 所述的永磁快速操作机构，其盖板和导杆为非导磁材料，包括不锈钢或钛合金。

[0015] 本发明永磁快速操作机构的基本工作原理是：

[0016] 1、合闸工作原理：利用合闸线圈通电流产生的磁场与永磁体的磁场同向叠加，使动铁芯组件受电磁吸力作用而运动至合闸位置；2、合闸保持工作原理：合闸工作完成时，合闸线圈断电，利用永磁体所产生的磁场，使动铁芯组件受的磁吸力大于弹簧反力，操作机构保持在合闸位置；3、分闸工作原理：利用快速分闸线圈通电后在斥力盘上产生涡流，使动铁芯受电磁斥力的作用而快速分闸。

[0017] 本发明的永磁快速操作机构显著技术效果主要是：

[0018] 1、分闸操作可根据需求，通过改变分闸线圈通电电压的方式，调节分闸速度，从而满足开关的额定分断、短路分断的不同要求；2、兼具永磁机构合闸保持及斥力盘快速分闸的特点；3、结构简单、安装调试方便；3、大幅度提高断路器的电寿命。

附图说明

[0019] 图1为本发明的永磁快速操作机构轴截面局部剖视示意图，如图所示，铁芯1.4运行到接触底板2.1的位置；

[0020] 图2为动铁芯1.4运行到远离底板2.1位置结构示意图。

[0021] 图中各附图标记的构件名称为：

[0022] 1-动铁芯组件，1.1-导杆，1.2-斥力盘弹簧，1.3-斥力盘、1.4-动铁芯、1.5-动铁芯弹簧、1.6-锁紧螺母、1.7-调节螺母； 2 -静铁芯组件、2.1-底板、2.2-永磁体、2.3-套筒； 3 -缓冲组件、3.1-调整螺栓、3.2-缓冲弹簧； 4-分闸线圈；5-法兰；6-合闸线圈；7-盖板。

具体实施方式

[0023] 结合附图和实施例对本发明作进一步说明如下：

[0024] 如图1、2所示：一种永磁快速操作机构，包括动铁芯组件1、静铁芯组件2、分闸线圈4、法兰5、合闸线圈6、盖板7及缓冲组件3；所述的动铁芯组件1由导杆1.1及套接于导杆1.1上的若干构件组成，该若干构件依次是：动铁芯弹簧1.5、动铁芯1.4、斥力盘1.3、斥力盘弹簧1.2、调节螺母1.7及锁紧螺母1.6；所述的静铁芯组件2包括套接于导杆1.1上的与动铁芯弹簧1.5接触的底板2.1，该底板2.1上套有永磁体2.2，该永磁体2.2上套有套筒2.3；该套筒2.3内圆周面与动铁芯1.4外圆周面之间的空腔中有1个法兰5，该法兰5朝向永磁体2.2一侧上套接1个合闸线圈6，朝向斥力盘1.3一侧有1个套接在动铁芯1.4上的分闸线圈4，所述的分闸线圈4端面与斥力盘1.3的间距较小，一般小于4mm；套在调节螺母1.7上的盖板7通过缓冲组件3连接在套筒2.3端面上。所述的斥力盘1.3与动铁芯1.4固定连接。斥力盘弹簧1.2位于斥力盘1.3的弹簧槽中；该斥力盘1.3的弹簧槽深度小于斥力盘弹簧1.2初始高度；斥力盘弹簧1.2为压缩弹簧或碟簧。所述的动铁芯弹簧1.5位于动铁芯1.4的弹簧槽中；如图2所示，当斥力盘1.3到达与盖板7接触的极限位置时，动铁芯1.4朝向底板2.1的端面与底板2.1平面的距离为动铁芯1.4的最大行程；动铁芯弹簧1.5为压缩弹簧，或碟簧，或两种弹簧的组合，如图1所示，动铁芯弹簧1.5为压缩弹簧，如图2所示，动铁芯弹簧1.5为压缩弹簧与碟簧组合。缓冲组件3由调整螺栓3.1及缓冲弹簧3.2组成，缓冲组件3不少于3个；调整螺栓3.1与套筒2.3端面上的螺孔匹配；盖板7相对于静铁芯组件2有轴向运动的自由度。所述的法兰5与套筒2.3螺纹连接。斥力盘1.3为高导电率材料，包括铜或铝，本实施例优选为铜。所述的动铁芯1.4、底板2.1、套筒2.3、法兰5为高导磁性材料，包括铁或硅钢片，本实施例优选为铁。所述的盖板7和导杆
1.1为非导磁材料，包括不锈钢或钛合金，本实施例优选为不锈钢。所述的法兰5轴向有用于套接、支撑合闸线圈6的止口。盖板7的内侧面与斥力盘1.3相接触的一面为相吻合的斜面。

[0025] 本发明的基本工作过程如下：

[0026] 如图2所示：当操作机构处于分闸位置时，动铁芯1.4和底板2.1的工作气隙最大，同时分闸线圈4及合闸线圈6中无电流流过，此时由于动铁芯1.4受的磁吸力小于弹簧反力，故操作机构保持在分闸位置。

[0027] 当操作机构接受到合闸信号后，合闸线圈6通电流，线圈电流产生同永磁体磁场相同方向的磁场，合成磁场增强，使动铁芯1.4受的电磁吸力增加，当动铁芯1.4受到的吸力大于弹簧反力时，操作机构进行合闸动作直至合闸保持位置。

[0028] 如图1所示：操作机构到达合闸保持位置后，此时合闸线圈6断电，由于动铁芯1.4受永磁体产生磁场的磁吸力大于弹簧反力，故操作机构保持在合闸位置。

[0029] 当分闸信号到来时，给分闸线圈4通电流，由于线圈电流产生的瞬态磁场在斥力盘1.3中感应出涡流，使斥力盘1.3与分闸线圈4之间产生电动斥力，当电动斥力与弹簧反力的合力大于永磁体产生磁吸力时，操作机构在电动斥力与弹簧反力的合力作用下完成快速分闸过程。

[0030] 本发明的保护范围不限于上述实施例。