本发明专利技术公开了一种高压断路器用分段驱动永磁操动机构及分合闸方法，包括非导磁外壳，设置在该非导磁外壳内的上部驱动机构、永磁保持机构、下部驱动机构、非导磁材料隔块，非导磁材料垫块，以及贯穿于非导磁外壳并与其滑动连接的导杆，所述上部驱动机构与下部驱动机构通过非导磁材料隔块形成隔离；所述永磁保持机构设置于上部驱动机构外侧。本发明专利技术通过分段驱动的方式，减小了合闸峰值电流，加快了合闸启动，在上部驱动机构的外侧设置永磁保持机构，增大保持力，加快分闸启动，同时，动铁芯与导杆分离的设计，减小了分闸过程运动部件质量，增大了分闸速度。
【技术实现步骤摘要】
一种高压断路器用分段驱动永磁操动机构及分合闸方法
本专利技术涉及一种高压断路器用分段驱动永磁操动机构及其分合闸方法，属于高压真空断路器领域。
技术介绍
真空断路器以其体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，迅速占领了中压断路器市场，并进一步向高压领域发展。真空断路器所配操动机构通常有电磁式、弹簧式和永磁式三种。其中永磁式操动机构凭借其高可靠、低能耗、免维护，以及可实现同步操作等诸多优点，日益引起人们的关注。然而，高压断路器用永磁操动机构对分合闸速度要求很高，这就导致其操作电流峰值大大增加，而且机构分合闸启动缓慢。针对这些问题，分别有专利文献提出了两级加速永磁机构、外置碟簧永磁机构和组合式永磁机构，它们分别解决了上述一些问题，但同时也存在各自的不足。其中两级加速永磁机构合闸速度过大，分闸启动缓慢，刚分速度达不到要求；外置碟簧永磁机构合闸电流峰值非常大；组合式永磁机构分闸电流上升慢，导致分闸启动缓慢。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种高压断路器用分段驱动永磁操动机构及其合闸方法。减小了合闸电流峰值的同时，加快了分合闸启动，而且导杆与动铁芯分离的设计，大大减小了分闸过程运动部件的质量，提高了分闸速度。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种高压断路器用分段驱动永磁操动机构，包括非导磁外壳(2)，设置在该非导磁外壳(2)内的上部驱动机构(3)、永磁保持机构(4)、下部驱动机构(5)、非导磁材料隔块(14)、非导磁材料垫块(19)，以及贯穿于非导磁外壳(2)并与其滑动连接的导杆(1)，所述上部驱动机构(3)与下部驱动机构(5)通过非导磁材料隔块(14)形成隔离。所述永磁保持机构(4)设置于上部驱动机构(3)外侧。所述上部驱动机构(3)包括与非导磁外壳(2)固定连接的上部静铁芯(6)，所述上部静铁芯(6)内设有上部合闸线圈(7)，所述上部静铁芯(6)下方设置有可上下运动的上部动铁芯(8)，所述上部动铁芯(8)开有上部动铁芯凹槽(8-1)，所述上部动铁芯凹槽(8-1)和所述非导磁外壳(2)之间设置有分闸弹簧(12)。且所述分闸弹簧(12)一端设置于上部动铁芯凹槽(8-1)内，另一端与非导磁外壳(2)远离下部驱动机构(5)的一侧连接。所述永磁保持机构(4)包括永磁体(9)、以及设置在永磁体(9)上方的辅助分闸线圈(10)，所述永磁体(9)、辅助分闸线圈(10)设置在与非导磁外壳(2)固定连接的保持静铁芯(11)和上部静铁芯(6)之间，所述保持静铁芯(11)和所述非导磁外壳(2)之间设置有非导磁材料压块一(13)。所述下部驱动机构(5)包括非导磁材料垫块二(19)、以及设置在非导磁垫块二(19)上的下部静铁芯(15)，所述下部静铁芯(15)内设置有下部合闸线圈(16)，所述下部静铁芯(15)、下部合闸线圈(16)和非导磁材料垫块二(19)形成的空腔内设置有与导杆(1)滑动连接的下部动铁芯(17)，所述下部动铁芯(17)上方设置有与导杆(1)固定连接的非导磁材料挡块(18)。优选的：所述下部动铁芯(17)穿过导杆(1)轴线的断面呈H型，所述下部动铁芯(17)上开有下部动铁芯凹槽(17-1)，所述非导磁材料挡块(18)的外径小于所述下部动铁芯凹槽(17-1)的直径，在机构处于分闸位时，所述非导磁材料挡块(18)位于所述下部动铁芯(17)的下部动铁芯凹槽(17-1)内。所述下部动铁芯(17)与下部静铁芯(15)间的开距小于所述上部动铁芯(8)与上部静铁芯(6)之间的开距。优选的：所述永磁保持机构(4)设置在上部驱动机构(3)的外侧，所述保持静铁芯(11)穿过导杆(1)轴线的断面呈T型，其横臂一端嵌入非导磁外壳(2)，用于自身固定，另一端用于固定所述辅助分闸线圈(10)，所述非导磁材料压块一(13)置于所述保持静铁芯(11)和非导磁外壳(2)之间，进一步保持辅助静铁芯(11)的稳固。一种高压断路器用分段驱动永磁操动机构的合闸方法：当永磁操动机构收到合闸指令时，同时向上部合闸线圈(7)和下部合闸线圈(16)中通入电流，上部合闸线圈(7)电流产生的电磁力驱动上部动铁芯(8)，直接带动导杆(1)往上运动，下部合闸线圈(16)电流产生的电磁力驱动下部动铁芯(17)，通过非导磁材料挡块二(18)的传递带动导杆(1)往上运动，在二者共同的驱动下，运动部件加速往上运动，并压缩分闸弹簧(12)。当下部动铁芯(17)与下部静铁芯(15)接触时，下部动铁芯(17)停止运动，断开下部合闸线圈(16)电流，下部动铁芯(17)在下部合闸线圈(16)的续流作用下与下部静铁芯(15)保持接触一段时间，最后在自身重力作用下回到分闸位置。而上部合闸线圈(7)继续通电，此时，运动部件由上部合闸线圈(7)产生的磁场单独驱动，运动部件继续往上运动，压缩分闸弹簧(12)。当上部动铁芯(8)运动到与上部静铁芯(6)接触时，上部动铁芯(8)在永磁体(9)的作用下保持在合闸位置。一种高压断路器用分段驱动永磁操动机构的分闸方法，当永磁机构收到分闸指令时，向辅助分闸线圈(10)中通入电流，其产生的磁场与永磁体(9)产生的磁场抵消，使上部动铁芯(8)与上部静铁芯(6)之间的保持力减小，当永磁保持力减小到低于机构反力时，上部动铁芯(8)开始往下运动，当上部动铁芯(8)运动到分闸位时，上部动铁芯(8)在分闸弹簧(12)的预压力下保持在分闸位。有益效果：本专利技术相比现有技术，具有以下有益效果：本专利技术提供的一种高压断路器用分段驱动永磁操动机构及分合闸方法，相比现有技术，具有以下有益效果：本专利技术在合闸操作中，下部驱动机构采用小气隙驱动，即下部动铁芯的行程小于上部动铁芯行程，在下部动铁芯运动到与下部静铁芯接触前，机构通过上下两个动铁芯驱动，接触后，上部动铁芯单独驱动，从而使整个机构可以采用分段驱动的方法，减小了每个动铁芯所需要的电磁力，从而减小了合闸电流峰值；而小气隙驱动减小了合闸启动时磁路的磁势降，加快了合闸启动。通过在上部驱动机构外侧设置永磁保持机构，增大了永磁保持力，而设置的辅助分闸线圈，加快了分闸电流上升速度，从而加快了分闸启动。下部动铁芯与导杆采用分离的设计，减小了分闸过程中运动部件的质量，加快了分闸速度。附图说明图1为本专利技术在分闸位置的结构示意图。图2为本专利技术上部动铁芯示意图。图3为本专利技术下部动铁芯示意图。图4为本专利技术合闸过程启动时的磁通路径图。图5为本专利技术在合闸位置的磁通路径图。图6-1为机构分闸速度-时间曲线。图6-2为机构分闸电流-时间曲线。图6-3为机构合闸速度-时间曲线。图中：1导杆、2非导磁外壳、3上部驱动机构、4永磁保持机构、5下部驱动机构、6上部静铁芯、7上部合闸线圈、8上部动铁芯、9永磁体、10辅助分闸线圈、11保持静铁芯、12分闸弹簧、13非导磁材料压块、14非导磁材料隔块、15下部静铁芯、16下部合闸线圈、17下部动铁芯、18非导磁材料挡块、19非导磁材料垫块，8-1上部动铁芯凹槽，17-1下部动铁芯凹槽，虚线为线圈产生的磁力线，实线为永磁体产生的磁力线。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高压断路器用分段驱动永磁操动机构，包括非导磁外壳(2)，设置在该非导磁外壳(2)内的上部驱动机构(3)、永磁保持机构(4)、下部驱动机构(5)、非导磁材料隔块(14)、非导磁材料垫块(19)，以及贯穿于非导磁外壳(2)并与其滑动连接的导杆(1)，其特征在于：所述上部驱动机构(3)与下部驱动机构(5)通过非导磁材料隔块(14)形成隔离；所述永磁保持机构(4)设置于上部驱动机构(3)外侧；所述上部驱动机构(3)包括与非导磁外壳(2)固定连接的上部静铁芯(6)，所述上部静铁芯(6)内设有上部合闸线圈(7)，所述上部静铁芯(6)下方设置有可上下运动的上部动铁芯(8)，所述上部动铁芯(8)开有上部动铁芯凹槽(8‑1)，所述上部动铁芯凹槽(8‑1)和所述非导磁外壳(2)之间设置有分闸弹簧(12)；且所述分闸弹簧(12)一端设置于上部动铁芯凹槽(8‑1)内，另一端与非导磁外壳(2)远离下部驱动机构(5)的一侧连接；所述永磁保持机构(4)包括永磁体(9)、以及设置在永磁体(9)上方的辅助分闸线圈(10)，所述永磁体(9)、辅助分闸线圈(10)设置在与非导磁外壳(2)固定连接的保持静铁芯(11)和上部静铁芯(6)之间，所述保持静铁芯(11)和所述非导磁外壳(2)之间设置有非导磁材料压块一(13)；所述下部驱动机构(5)包括非导磁材料垫块二(19)、以及设置在非导磁垫块二(19)上的下部静铁芯(15)，所述下部静铁芯(15)内设置有下部合闸线圈(16)，所述下部静铁芯(15)、下部合闸线圈(16)和非导磁材料垫块二(19)形成的空腔内设置有与导杆(1)滑动连接的下部动铁芯(17)，所述下部动铁芯(17)上方设置有与导杆(1)固定连接的非导磁材料挡块(18)。...
【技术特征摘要】
1.一种高压断路器用分段驱动永磁操动机构，包括非导磁外壳(2)，设置在该非导磁外壳(2)内的上部驱动机构(3)、永磁保持机构(4)、下部驱动机构(5)、非导磁材料隔块(14)、非导磁材料垫块(19)，以及贯穿于非导磁外壳(2)并与其滑动连接的导杆(1)，其特征在于：所述上部驱动机构(3)与下部驱动机构(5)通过非导磁材料隔块(14)形成隔离；所述永磁保持机构(4)设置于上部驱动机构(3)外侧；所述上部驱动机构(3)包括与非导磁外壳(2)固定连接的上部静铁芯(6)，所述上部静铁芯(6)内设有上部合闸线圈(7)，所述上部静铁芯(6)下方设置有可上下运动的上部动铁芯(8)，所述上部动铁芯(8)开有上部动铁芯凹槽(8-1)，所述上部动铁芯凹槽(8-1)和所述非导磁外壳(2)之间设置有分闸弹簧(12)；且所述分闸弹簧(12)一端设置于上部动铁芯凹槽(8-1)内，另一端与非导磁外壳(2)远离下部驱动机构(5)的一侧连接；所述永磁保持机构(4)包括永磁体(9)、以及设置在永磁体(9)上方的辅助分闸线圈(10)，所述永磁体(9)、辅助分闸线圈(10)设置在与非导磁外壳(2)固定连接的保持静铁芯(11)和上部静铁芯(6)之间，所述保持静铁芯(11)和所述非导磁外壳(2)之间设置有非导磁材料压块一(13)；所述下部驱动机构(5)包括非导磁材料垫块二(19)、以及设置在非导磁垫块二(19)上的下部静铁芯(15)，所述下部静铁芯(15)内设置有下部合闸线圈(16)，所述下部静铁芯(15)、下部合闸线圈(16)和非导磁材料垫块二(19)形成的空腔内设置有与导杆(1)滑动连接的下部动铁芯(17)，所述下部动铁芯(17)上方设置有与导杆(1)固定连接的非导磁材料挡块(18)。2.根据权利要求1所述的高压断路器用分段驱动永磁操动机构，其特征在于：所述下部动铁芯(17)穿过导杆(1)轴线的断面呈H型，所述下部动铁芯(17)上开有下部动铁芯凹槽(17-1)，所述非导磁材料挡块(18)的外径小于所述下部动铁芯凹槽(17-1)的直径，在机构处于分闸位时，所述非导磁材料挡块(18)位于所述下部动铁芯(17)的下部动铁芯...
【专利技术属性】
技术研发人员：林鹤云，杨明，蒋佳明，梁艳群，黄超信，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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