永磁断路器的快速操动机构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种永磁断路器的快速操动机构，包括用于驱动分闸的电磁斥力机构和用于驱动合闸以及分、合闸保持的永磁机构，所述永磁机构包括动铁芯和用于驱动灭弧装置动作的输出轴，所述动铁芯和所述输出轴固定连接，所述电磁斥力机构包括固定的斥力线圈和受所述斥力线圈磁场作用的斥力金属盘，所述斥力金属盘与所述输出轴固定连接。所述永磁机构还包括固定的中空柱状的磁轭，所述动铁芯位于所述磁轭的柱状空间内，所述动铁芯与所述磁轭之间的环形空间的下部设有用于产生合闸驱动力的合闸线圈以及用于状态保持的永磁导磁机构。本实用新型专利技术满足了快速分断的要求，可更大限度地保护回路上的电器设备免受损坏，提高了配电网的供电可靠性。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种数字化智能供电设备，特别涉及用于快速切除故障的永磁断路器的快速操动机构。
技术介绍
断路器是电力系统必不可少的基本工业产品和关键元件，其任务是关、合负荷电 流及开断短路故障电流，保护电网及回路上电器设备免受损坏，因此断路器的可靠性和快 速性至关重要。对于断路器产品，从理论上讲要求断路器动作越快越好，这样可以迅速切除 故障，防止事故在电网蔓延。另外，为了提高配电网供电可靠性，故障发生后不仅要求最快 的动作速度，还要求最小的切除故障范围。 目前在配电网，真空断路器已经占据了绝对的主导地位。现有的真空断路器其操 动机构分为弹簧操作机构和永磁操作机构，由于受技术、设计、结构上的限制，这两种操作 机构的固有分闸时间一般都在20ms左右，保护动作出口时间一般都大于30ms，因此导致速 断故障发生后保护整组动作时间(包含断路器动作时间) 一般在50 80ms，即3-4个周 波。而且，由于目前的断路器速断保护动作时间没有相应的级差配合，导致停电范围大。 随着数字化变电站的发展，现有的断路器的动作速度和停电范围大的缺陷凸显， 成为了重要的限制因素。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本技术提供了一种永磁断路器的快速操动机构。该断路器既满足了快速分断的要求，可以在一个周波内断开，又有较高的智能化水平，可适用于级差配合以将故障切除范围縮至更小。 本技术所采用的技术方案是 —种永磁断路器的快速操动机构，包括用于驱动分闸的电磁斥力机构和用于驱动 合闸以及分、合闸保持的永磁机构。 所述永磁机构包括动铁芯和用于驱动灭弧装置动作的输出轴，所述动铁芯和所述 输出轴固定连接，所述电磁斥力机构包括固定的斥力线圈和受所述斥力线圈磁场作用的斥 力金属盘，所述斥力金属盘与所述输出轴固定连接。 所述永磁机构还可以包括固定的中空柱状的磁轭，所述动铁芯位于所述磁轭的柱 状空间内，所述动铁芯与所述磁轭之间的环形空间的下部设有用于产生合闸驱动力的合闸 线圈，所述电磁斥力机构位于所述永磁机构的上方或下方。 所述动铁芯与所述磁轭之间的环形空间还可以设有永磁导磁机构，所述永磁导磁 机构呈环形，并环绕在所述动铁芯的外部，所述永磁导磁机构包括永久磁铁和导磁体，所述 永磁导磁机构直接连接所述磁轭的内壁，且其内径大于所述动铁芯的外径，所述永久磁铁 可以位于所述导磁体的内侧或外侧，或嵌入所述导磁体的中部。 所述磁轭可以为分体结构，包括两端敞开的中空柱状的磁轭本体以及固定连接在所述磁轭本体上、下两端的设有中心通孔的分闸挡板和合闸挡板。 所述斥力金属盘可以为斥力铜盘，所述输出轴与所述斥力铜盘之间可以直接固定连接或通过其他单个或多个零件组成的机械结构件间接固定连接。 所述机械结构件可以为固定连接在一起的连杆和所述动铁芯。 所述动铁芯的一端可以设有中心螺纹孔，并通过该螺纹孔与所述输出轴螺纹连接，所述动铁芯的另一端可以设有中心螺纹孔，并通过该螺纹孔与所述连杆螺纹连接，所述连杆的另一端通过螺纹联接件与所述斥力铜盘固定连接。 所述动铁芯的两端的所述中心螺纹孔可以相通。 所述磁轭上的中心通孔直迳可以小于所述动铁芯的直径。 本技术的有益效果是 本技术主要利用电磁斥力机构的快速动作特性实现断路器的速断，使整组动 作时间小于一个周波(20ms)，并结合采用永磁机构提高了可靠性，而且降低了成本，特别适 宜于有快速分断要求的场合下使用。附图说明图1为电磁斥力机构的原理图； 图2为本技术断路器的操动机构的一个实施例的结构示意图(分闸位置)； 图3为本技术断路器的操动机构的又一实施例的结构示意图(分闸位置)； 图4为本技术的断路器的操动机构的一个实施例的结构图(分闸位置)。具体实施方式目前配电网断路器的用于驱动合闸、分闸的操动机构一般为弹操机构或永磁机 构，因为结构上的原因，一般固分时间在20ms以上，不能满足快速分闸的需要。为了能够实 现机构快速动作的目的，本技术的永磁断路器的快速操动机构采用电磁斥力机构实现 快速分闸。如图l所示，所述电磁斥力机构包括固定的斥力线圈l和受所述斥力线圈磁场 作用的斥力金属盘，如斥力铜盘2 (该金属盘可以是铜盘)，所述斥力铜盘与用于驱动灭弧 装置动作的输出轴固定连接。所述斥力线圈的供电回路上串联有向所述斥力线圈放电的预 充电电容C4以及控制该回路电流通、断的开关控制器K3。当开关控制器3使该环路闭合 时，预充电电容4向斥力线圈l放电，并产生较大的脉冲电流，此时斥力铜盘2因感应涡流 而受到电磁推力F的作用向上运动，从而带动所述操动机构的输出轴向上运动。该电磁斥 力机构是利用涡流斥力原理制作的开关操动机构，在短时间内即可以驱动负载快速动作， 因此实现了快速分闸。申请人经过样机试验，与同类功能的永磁操动机构进行了实验对比 分析，该电磁斥力机构动作快速，反应时间为3ms左右，远低于同类功能的永磁操动机构。 预充电电容4同时连接于一充电电路的输出端，用以在下一次放电前向预充电电 容充电。 为了与电磁斥力机构所要求的大的脉冲控制电流等相适应，本技术的用于斥 力线圈通、断控制的开关控制器采用大功率晶闸管开关。 为保证断路器合闸可靠，同时兼顾成本和可靠性等方面，本技术的操动机构 采用电磁斥力机构和永磁机构相结合的技术方案，具体是利用电磁斥力机构驱动分闸，永磁机构实现分闸保持，保证快速分闸的同时减小过冲和反弹；利用永磁机构驱动合闸及实 现合闸保持，既保证了合闸的可靠，又降低了对控制的要求，减小了断路器的体积和成本。 所述永磁机构包括相互间固定连接的动铁芯和所述输出轴，由于斥力铜盘与输出 轴固定连接，因此斥力铜盘在电磁推力F的作用下也带动了动铁芯运动到分闸位置。 通过设置任意形式的合闸线圈，使其能够与动铁芯相作用，在合闸线圈通电时吸 引动铁芯进行合闸动作，带动斥力铜盘和输出轴进行合闸动作，使输出轴达到合闸位置，实 现合闸的目的。所述合闸线圈的结构和安装位置可以依据现有技术和其他任意可能的技 术。 如图2、3所示，所述永磁机构还可以包括固定的中空柱状的磁轭17，所述动铁芯8 位于所述磁轭的柱状空间内，所述动铁芯与所述磁轭之间的环形空间的下部设有用于产生 合闸驱动力的合闸线圈9。 所述电磁斥力机构位于所述永磁机构的上方或下方，通过适当的设置所述合闸线圈、动铁芯、斥力铜盘以及斥力线圈之间的相对位置，使得合闸线圈通电时带动动铁芯的运动方向(合闸方向)与斥力线圈通电时带动斥力铜盘的运行方向(分闸方向)相反，就可以实现由斥力机构带动输出轴分闸而由永磁机构带动输出轴合闸的目的。 所述动铁芯与所述磁轭之间的环形空间还可以设有用于分、合闸保持的永磁导磁机构，所述永磁导磁机构呈环形(所述环形既包括一体结构所呈的环形也包括分体结构沿圆周方向间隔均布所呈的环形；既包括圆环形也包括非正圆的环形)，并环绕在所述动铁芯的外部，所述永磁导磁机构包括永久磁铁和导磁体，所述永磁导磁机构直接连接所述磁轭的内壁，且其内径大于所述动铁芯的外径，以不影响动铁芯的上下往复运动，所述永久磁铁位于所述导磁体的内侧或外侧，或嵌入所述导磁体的中部，永磁导磁机构与磁轭、动铁芯共同构成磁回路。 (1)如图2所示，所述电磁斥力机构位于所述磁轭的外侧上部，所述磁轭的上、下 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁断路器的快速操动机构，其特征在于包括用于驱动分闸的电磁斥力机构和用于驱动合闸以及分、合闸保持的永磁机构。

【技术特征摘要】
一种永磁断路器的快速操动机构，其特征在于包括用于驱动分闸的电磁斥力机构和用于驱动合闸以及分、合闸保持的永磁机构。2. 根据权利要求1所述的永磁断路器的快速操动机构，其特征在于所述永磁机构包括 动铁芯和用于驱动灭弧装置动作的输出轴，所述动铁芯和所述输出轴固定连接，所述电磁 斥力机构包括固定的斥力线圈和受所述斥力线圈磁场作用的斥力金属盘，所述斥力金属盘 与所述输出轴固定连接。3. 根据权利要求2所述的永磁断路器的快速操动机构，其特征在于所述永磁机构还包 括固定的中空柱状的磁轭，所述动铁芯位于所述磁轭的柱状空间内，所述动铁芯与所述磁 轭之间的环形空间的下部设有用于产生合闸驱动力的合闸线圈，所述电磁斥力机构位于所 述永磁机构的上方或下方。4. 根据权利要求3所述的永磁断路器的快速操动机构，其特征在于所述动铁芯与所述 磁轭之间的环形空间还设有永磁导磁机构，所述永磁导磁机构呈环形，并环绕在所述动铁 芯的外部，所述永磁导磁机构包括永久磁铁和导磁体，所述永磁导磁机构直接连接所述磁 轭的内壁，且其内径大于所述动铁芯的外径，所述永久磁铁位于所述导磁体的内侧或外侧， 或嵌入所述导磁体...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔启翔，袁增贵，祝振鹏，
申请(专利权)人：北京四方华能电气设备有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]