开关电器操动机构制造技术

本实用新型专利技术揭示了一种开关电器操动机构，包括静铁心、永久磁铁、动铁心、输出转轴、励磁线圈、祛磁线圈、分闸或者合闸弹簧。动铁心放置在静铁心开口处的上磁极、下磁极之间。保持动铁心在分闸或合闸位置上的永久磁铁安装在静铁心的磁极的端面上。可在静铁心的上磁极与下磁极之间作圆弧运动且沿长条形长度方向截面不断变化的长条形动铁心固定在输出轴的轴心一侧支架上。动铁心在静铁心的上磁极与下磁极之间沿旋转输出轴的轴心线顺时针或逆时针方向作圆弧运动形成的旋转角度为２０－９０°。该操动机构与开关电器配用时，可减少中间传动环节，提高了产品运行的可靠性，并简化了产品的结构。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及开关电器的电磁操动机构，特别是涉及依靠永久磁铁做为 合闸、分闸、接地三个工作位置中的一个、两个或三个工作位置的保持装置的 电磁操动机构。
技术介绍
为了安全可靠地操动开关电器，长时期以来，人们研发了各式各样的动铁 心做直线运动的电磁操动机构。高强磁性的永久磁铁(如钕铁硼型)的问世， 大大加速了用电磁操动，永磁保持合闸、分闸位置的电磁操动机构的研制，使 开关电器在合闸、分闸操作后的位置保持装置大为简化，这类电磁操动机构取 消了脱、锁扣装置，而采用永久磁铁使操动机构稳定地保持在分、合闸位置，动作的零部件数目明显减少，因而可靠性大大提高。中国专利CN2423643Y提出 的一种免维护对称式永磁机构，见图l-a，由静铁心l、动铁心2、永磁体 5、合闸线圈4、分闸线圈6组成，静铁心1是双E型对称结构，磁路中两个永 磁体4对称放置，动铁心2放置在静铁心1的中部，可上、下做直线运动。未 作分、合闸操作时，由永磁体4在静铁心1和动铁心2组成的磁路中产生磁通， 使动铁心2稳定地保持在操动机构的分闸或合闸位置.当操动机构接到分闸指 令时，分闸线圈5中的励磁电流快速增长，使磁路重组，动铁心2在线圈励磁 电流所产生的磁场力的作用下，使动铁心2向上运动，完成操动机构的分闸操 作，并切除励磁电流，动铁心2在永磁体4产生的磁通的作用下，可靠地维持 在分闸位置，合闸与分闸过程相反。中国专利CN2423651Y提出的一种新型永 磁真空断路器，见图-lb，配用的机构就是上述直动式永磁机构，为了操作真 空断路器左边的真空灭弧室3，增加了四连杆机构包括断路器大轴7，大轴7 右侧的主拐臂4，大轴7左侧操作三个动触头用的拐臂，动触头的三个绝缘拉杆 等；中国专利CN2532575Y提出的一种高压开关永磁操动机构，由传动固定 机构和永磁机构两部分组成，见图2，永磁机构包括静铁心l，动铁心2，永磁 体3、 4、分闸线圈5、合闸线圈6，动铁心的动作原理与上述的CN2423643Y专 利相似，为了将动铁心的直线运动转换为主轴18的旋转运动，用了一套至二套 四连杆机构。真空断路器配用动铁心做直线运动的永磁操动机构时，断路器在分、合闸 位置均用永久磁铁保持，机械零部件的数量大大降低，总数不到10个，运动部件减少到一件，在机械寿命(可达10万次)和可靠性方面，优于当前通用的电 磁机构和弹簧机构，又将电磁操动机构的操作寿命和产品的可靠性提升到更高的水平。开关电器在配用上述铁心做直线运动的电磁操动机构时，也有一些不足之处1) 如果开关电器中的主轴是以旋转运动方式操作动触头，如附图说明图13所示， 配用这种做直线运动铁心的电磁机构时，要增加1 2组四连杆机构，才能将机构输出的直线运动，转换为旋转运动，如图2所示，这不仅使传动机构的结构 复杂化，总的传动效率也有明显地降低；2) —般情况下， 一台电磁操动机构要操作一台开关电器的三个极，即使 是开关电器的动触头以直线运动进行合闸和分闸，配用铁心做直线运动的电磁 机构时， 一般情况下，同样需要增加四连杆机构进行转换；3) 做直线运动的永磁机构的另一个不足之处是，机构的力矩N对转角e 的特性N二f ( e )很难配置及调整；4) 做直线运动的永磁机构也很难做成能进行三个工作位置(合闸、分闸 及接地)操作的电磁操动机构。
技术实现思路
为了克服直动式电磁操动机构的上述一些不足之处，本技术提出了一 种能直接输出转动力矩；能对转动力矩特性^f ( 9 )进行调整；能完成三个工作位置(合闸、分闸及接地)操作的电磁操动机构方案。为实现上述技术目的，设计如下三个技术方案其一，开关电器的操动机构，包括静铁心3-7、永久磁铁3-17、动铁心3-5、 输出转轴3-1、励磁线圈3-20、祛磁线圈3-26、分闸或者合闸弹簧3-28。动铁 心3-5放置在静铁心3-7开口处的上磁极3-9、下磁极3-13之间。保持动铁心 3-5在分闸或合闸位置上的永久磁铁3-17安装在静铁心3-7的磁极的端面上。 可在静铁心3-7的上磁极3-9与下磁极3-13之间作圆弧运动且沿长条形长度方 向截面不断变化的长条形动铁心3-5固定在输出轴3-1的轴心一侧支架3-2上。 动铁心3-5在静铁心3-7的上磁极3-9与下磁极3-13之间沿旋转输出轴3_1的 轴心线顺时针或逆时针方向作圆弧运动形成的旋转角度为20-90° 。一般地，前述开关电器的第一种操动机构，其长条形动铁心3-5与静铁心 3-7的上磁极3-9与下磁极3-13配合，在合闸励磁线圈3-20励磁时，动铁心 3-5在电磁力的作用下沿输出轴3-1的轴心线旋转。动铁心3-5的右端与静铁心3-7的上磁极3-9、下磁极3-13端面上的永久磁铁3-17相配合，使操动机构稳 定地保持在合闸或分闸位置。较好地，前述开关电器的第一种操动机构，根据输出转矩N对转角e特性 N,=f ( 9 )的要求，动铁心沿长条形长度方向的截面S对转角9的变化S = f ( 9 ) 可以是改变铁心的高度h，而不改变铁心厚度5;或者是改变铁心的厚度S，而 不改变铁心高度h;或者是同时改变铁心厚度5和高度h。较优地，前述开关电器的第一种操动机构，其长条形动铁心用于稳定保持 操动机构在合闸或分闸位置的右端的一段铁心，它的上部的形状可以是凸出的 圆柱形端面结构，此段动铁心的宽度与静铁心上磁极相对应的宽度基本相同， 高度为0.5-3mm，此段凸出的圆柱形端面结构，与静铁心上磁极相对；此段动铁 心与上磁极、下磁极之间单边的气隙为0. l-lmm。长条形动铁心的这一段的上部 的形状DEFA可以是高度为3-10mm的凸台，在操动机构的合闸或分闸位置，凸 台的一个侧面与一个上磁极的侧面接触；长条形动铁心的这一段的上部的形状 或者是其底角为20-40°的梯形结构JKLG，在操动机构的合闸或分闸位置，梯 形的一个斜侧面与上磁极下部的斜面部分接触。较佳地，前述开关电器的第一种操动机构，其长条形动铁心5-3对称地固 装在支架5-2的外端。动铁心5-3的左侧能在左静铁心5-7的上磁极5-9与下 磁极5-13之间以输出轴5-1的轴心线为中心旋转20-90° 。动铁心5-3的右侧 能在右静铁心5-8的上磁极5-11与下磁极5-15之间，以输出轴5-1的轴心线 为中心旋转20-90° 。分别用于自合闸位置快速地回复到分闸位置和自接地位置 快速地回复到分闸位置的两个分闸弹簧5-28及5-29的一端固定在动铁心上， 另一端固定在静止的支架上。弹簧是圆柱形或圆盘形。择优地，前述开关电器的第一种操动机构，按照环形阵列法在输出轴6-1 轴心的两侧相对应地装设以下两套构件两个静铁心6-7， 6-8、两条长条形动 铁心6-5， 6-6、装设在动铁心外侧的两个磁极6-9， 6-10、装设在动铁心内侧 的两个磁极6-13， 6-14、装设在两个内侧磁极6-13， 6-14端面上的两个永久磁 铁6-17， 6-18、两对励磁线圈6-20， 6-21、两对祛磁线圈6-26， 6-27、紧固在 输出轴6-1的轴心两侧的对应的支架6-2上可在两个外侧磁极6-9， 6-10与两 个内侧磁极6-13， 6-14之间以输出轴6-1的轴心线为中心转动的两条长条形动 铁心6-5， 6本文档来自技高网...

【技术保护点】
开关电器的操动机构，包括静铁心（３－７）、永久磁铁（３－１７）、动铁心（３－５）、输出转轴（３－１）、励磁线圈（３－２０）、祛磁线圈（３－２６）、分闸或者合闸弹簧（３－２８）；动铁心（３－５）放置在静铁心（３－７）开口处的上磁极（３－９）、下磁极（３－１３）之间，保持动铁心（３－５）在分闸或合闸位置上的永久磁铁（３－１７）安装在静铁心（３－７）的磁极的端面上；其特征在于：能在静铁心（３－７）的上磁极（３－９）与下磁极（３－１３）之间作圆弧运动且沿长条形长度方向截面不断变化的长条形动铁心（３－５）固定在输出轴（３－１）的轴心一侧支架（３－２）上，动铁心（３－５）在静铁心（３－７）的上磁极（３－９）与下磁极（３－１３）之间沿旋转输出轴（３－１）的轴心线顺时针或逆时针方向作圆弧运动形成的旋转角度为２０－９０°。

【技术特征摘要】
1. 开关电器的操动机构，包括静铁心(3-7)、永久磁铁(3-17)、动铁心(3-5)、输出转轴(3-1)、励磁线圈(3-20)、祛磁线圈(3-26)、分闸或者合闸弹簧(3-28)；动铁心(3-5)放置在静铁心(3-7)开口处的上磁极(3-9)、下磁极(3-13)之间，保持动铁心(3-5)在分闸或合闸位置上的永久磁铁(3-17)安装在静铁心(3-7)的磁极的端面上；其特征在于能在静铁心(3-7)的上磁极(3-9)与下磁极(3-13)之间作圆弧运动且沿长条形长度方向截面不断变化的长条形动铁心(3-5)固定在输出轴(3-1)的轴心一侧支架(3-2)上，动铁心(3-5)在静铁心(3-7)的上磁极(3-9)与下磁极(3-13)之间沿旋转输出轴(3-1)的轴心线顺时针或逆时针方向作圆弧运动形成的旋转角度为20-90°。2、 按照权利要求书1所述的开关电器操动机构，其特征在于长条形动 铁心(3-5)与静铁心(3-7)的上磁极(3-9)与下磁极(3-13)配合，在合 闸励磁线圈(3-20)励磁时，动铁心(3-5)在电磁力的作用下，沿输出轴(3-1) 的轴心线旋转；动铁心(3-5)的右端与静铁心(3-7)的上磁极(3-9)、下磁 极(3-13)端面上的永久磁铁(3-17)相配合，使操动机构稳定地保持在合闸 或分闸位置。3、 按照权利要求书1所述开关电器操动机构，其特征在于根据输出转 矩N对转角e特性N^f ( e)的要求，动铁心沿长条形长度方向的截面S对转角e的变化s二f (e)可以是改变铁心的高度h，而不改变铁心厚度s;或者是改变铁心的厚度S，而不改变铁心高度h;或者是同时改变铁心厚度S和高度h。4、 按照权利要求书1所述的开关电器操动机构，其特征在于长条形动铁心用于稳定保持操动机构在合闸或分闸位置的右端的一段铁心，它的上部的 形状可以是凸出的圆柱形端面结构，此段动铁心的宽度与静铁心上磁极相对应的宽度基本相同，高度为0. 5-3mm，此段凸出的圆柱形端面结构，与静铁心上 磁极相对；此段动铁心与上磁极、下磁极之间单边的气隙为0. l-lmm;长条形 动铁心的这一段的上部的形状DEFA可以是高度为3-10mm的凸台，在操动机构的合闸或分闸位置，凸台的一个侧面与一个上磁极的侧面接触；长条形动铁心 的这一段的上部的形状或者是其底角为20-40°的梯形结构JKLG，在操动机构的合闸或分闸位置，梯形的一个斜侧面与上磁极下部的斜面部分接触。5、 根据权利要求书1所述的开关电器操动机构，其特征在于长条形动 铁心(5-3)对称地固装在支架(5-2)的外端，动铁心(5-3)的左侧能在左 静铁心(5-7)的上磁极(5-9)与下磁极(5-13)之间以输出轴(5-1)的轴心线为中心旋转20-90° ;动铁心(5-3)的右侧能在右静铁心(5-8)的上磁极(5-11) 与下磁极(5-15)之间，以输出轴(5-l)的轴心线为中心旋转20-90° ;分别用于 自合闸位置快速地回复到分闸位置和自接地位置快速地回复到分闸位置的两 个分闸弹簧(5-28及5-29)的一端固定在动铁心上，另一端固定在静止的支 架上，弹簧是圆柱形或圆盘形。6、 按照权利要求书1所述的开关电器操动机构，其特征在于按照环形阵 列法在输出轴(6-l)轴心的两侧相对应地装设以下两套构件两个静铁心(6-7， 6-8)、两条长条形动铁心(6-5， 6-6)、装设在动铁心外侧的两个磁极(6-9， 6-10)、装设在动铁心内侧的两个磁极(6-13， 6-14)、装设在两个内侧磁极(6-13， 6-14)端面上的两个永久磁铁(6-17， 6-18)、两对励磁线圈(6-20， 6-21)、两对祛磁线圈(6-26， 6-27)、紧固在输出轴(6_1)的轴心两侧的对 应的支架(6-2)上可在两个外侧磁极(6-9， 6-10)与两个内侧磁极(6-13， 6-14)之间以输出轴(6-l)的轴心线为中心转动的两条长条形动铁心(6-5， 6-6)、分闸弹簧或合闸弹簧(6-28)。7、 开关电器的操动机构，包括静铁心(7-7)、永久磁铁(7-17)、动铁心 (7-5)、输出转轴(7-1)、励磁线圈(7-20)、祛磁线圈(7-26)、分闸或者合闸弹簧(7-28);动铁心(7-5)放置在静铁心开口处的左侧磁极(7-9)与右 侧磁极(7-13)之间，保持动铁心(7-5)在分闸或合闸位置上的永久磁铁(7-17) 安装在静铁心(7-7) —侧磁极的端面上；其特征在于固定在输出轴(7-1) 轴心一侧的支架(7-2)上且可带动输出轴(7-l)进行分闸、合闸操作的动铁心 (7-5)位于静铁心(7-7)开口处的其气隙距离不断地改变的左侧长条形磁极 (7-9)和右侧长条形下磁极(7-13)之间，动铁心(7-5)沿旋转输出轴(7-1) 的轴心线顺时针或逆时针方向作圆弧运动形成的旋转角为20-90° 。8、 按照权利要求书7所述的开关电器操动机构，其特征在于静铁心(7-7) 开口处的左侧长条形磁极(7-9)和右侧长条形磁极(7-13)之间的空气距离，要 按照操动机构的负载特性N二f ( e)的要求，自静铁心(7-7)的左侧长条形磁极 (7-9)和右侧长条形磁极(7-13)的内口附近，向两个磁极(7-9， 7-13)的外口逐 步加大。9、 按照权利要求书7所述的开关电器操动机构，其特征在于靠近静铁 心开口处一端的长条形磁极(8-9)和动铁心(8-3)与之相对应的一端，或者 均为台阶形；或者均为斜面形。10、 根据权利要求书7所述的开关电器操动机构，其特征在于增设一组静铁心(5-8)磁回路及上磁极(5-11)、下磁极(5-15)、永久磁铁(5-18)、 接地用励磁线圈(5-22)及祛磁线圈(5-24)，并在原分闸弹簧(5-28)的对 面支架(5-2)的另一侧增加一根分闸弹簧(5-29);原动铁心(5-3)的另一端 延长后增加一条长条形动铁心(5-4)并使新增的动铁心(5-4)可以在新增的环 形静铁心(5-8)的上磁极(5-11)和位于下磁极(5-15)上的永久磁铁(5-18) 之间以输出轴(5-1)的轴心线为中心旋转；两个环形静铁心(5-7及5-8)的 两对上磁极(5-9及5-11)、下磁极(5-13及5-15)开口处相对，通过输出轴 (5-1)轴心线的下磁极(5-13)与下磁极(5-15)的中心线之间的夹角约为 输出轴(5-1)的输出角6i的2倍。11、 按照权利要求书7所述的开关电器操动机构，其特征在于按照环形 阵列法在输出轴(7-1)轴心的的两侧各装设一组相同的静铁心(7-7， 7-8)， 在静铁心(7-7， 7-8)的两端各装设一组相同的长条形磁极(7-9， 7-13)及(7-10， 7-14)，装设在两个长条形磁极(7-13， 7-14)的两个永久磁铁(7-17， 7-18)、两个励磁线圈(7-20， 7-21)、两个祛磁线圈(7-26， 7-27)对称地紧 固在输出轴(7-1)的支架(7-2)两端上。12、 按照权利要求书7所述的开关电器操动机构,其特征在于以支架(7-2) 的中心线为基准在支架(7-2)的中心线的右侧，再增加同样的静铁心(7-8)， 在静铁心(7-8)的两端装设两条长条形磁极(7-12， 7-16)，装设在长条形磁 极(7-16)端面上的永久磁铁(7-18)、励磁线圈(7-23)、祛磁线圈(7-24) 共用一个可在两个长条形磁极(7-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李松乔，唐杰，范华锋，唐森林，
申请(专利权)人：珠海方新电气有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]