本發(fā)明專利技術(shù)涉及高壓真空斷路器用旋動式永磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)，有效解決永磁操動機(jī)構(gòu)動力傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，磁鐵磁能的有效使用得不到有效利用和浪費(fèi)鐵磁材料的問題，技術(shù)方案是，包括與高壓真空斷路器三相驅(qū)動軸相連的主軸，以主軸的中心線為旋轉(zhuǎn)軸線，選擇繞軸半徑，在以半徑外端點(diǎn)的繞軸弧線為中心線建立一個永磁場和一個電磁場，永磁場用來實(shí)現(xiàn)高壓真空斷路器的合閘保持，電磁場與永磁場疊加后用來實(shí)現(xiàn)高壓真空斷路器的分、合閘操作，本發(fā)明專利技術(shù)把直動式單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)鐵芯的往復(fù)直線運(yùn)動改為往復(fù)繞軸弧線運(yùn)動，用來解決真空斷路器三相共軸往復(fù)繞軸扭轉(zhuǎn)分、合閘，需要操動機(jī)構(gòu)主軸直線運(yùn)動變?yōu)槔@軸扭動的問題，使用方便，效果好。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
高壓真空斷路器用旋動式永磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)
本專利技術(shù)涉及高壓真空斷路器配套設(shè)備，特別是電力配電系統(tǒng)中高壓真空斷路器實(shí)現(xiàn)分、合閘操作的一種旋動式永磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
技術(shù)介紹
高壓真空斷路器驅(qū)動裝置的工作原理是把電能或彈簧勢能轉(zhuǎn)化為動能的過程。目的是通過機(jī)械動作來驅(qū)使斷路器的動觸頭按照一定的速度與靜觸頭閉合或分離，從而實(shí)現(xiàn)高壓真空斷路器的合閘與分閘操作。高壓真空斷路器驅(qū)動裝置按照驅(qū)動模式可以分為彈簧操動機(jī)構(gòu)和電磁操動機(jī)構(gòu)兩大類。這兩種驅(qū)動裝置的共同點(diǎn)是開關(guān)合閘后的動觸頭超行程壓力保持靠機(jī)械鎖扣形式實(shí)現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)形式的不足之處是相關(guān)零部件較多，元件之間銜接精度要求較高，常因?yàn)槟骋辉囊蛩囟绊懻_操動機(jī)構(gòu)不能正常工作。永磁操動機(jī)構(gòu)是近年來高壓智能開關(guān)設(shè)備較多采用的另一種操動機(jī)構(gòu)，它的最大優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單，利用永磁鐵的吸合力來實(shí)現(xiàn)斷路器的合閘保持，取消了彈簧機(jī)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)械鎖扣系統(tǒng)，大大減少了零部件的使用量，降低了單個元件因素引起的故障率。永磁操動機(jī)構(gòu)按照不同的標(biāo)準(zhǔn)可以劃分為不同的類型，主要有單穩(wěn)態(tài)和雙穩(wěn)態(tài)、單線圈和雙線圈、圓形和方形之分，它們之間沒有明顯的優(yōu)劣之分，各自有各自的優(yōu)勢。以最常用的單穩(wěn)態(tài)和雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)為例說說二者的區(qū)別：所謂雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，是指斷路器在合閘位置和分閘位置均采用永久磁鐵的吸合力來保持定位，分、合閘動作是分別通過兩個通電勵磁線圈產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動動鐵心來完成的一種機(jī)構(gòu)。所謂單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，是指斷路器在合閘位置采用永久磁鐵的吸合力來保持定位，在分閘位置則采用彈簧力來保持定位，合閘動作是通過勵磁線圈產(chǎn)生的電磁力來驅(qū)動動鐵心完成，同時在合閘的過程中對分閘保持彈簧儲能，分閘動作是靠釋放分閘保持彈簧的勢能來完成的一種機(jī)構(gòu)。永磁操動機(jī)構(gòu)的工作原理是把電能轉(zhuǎn)化為動能的過程，通過對能量轉(zhuǎn)化的管控來實(shí)現(xiàn)真空斷路器的合閘與分閘功能。下面以單穩(wěn)態(tài)永磁操動機(jī)構(gòu)為例說明其詳細(xì)的工作原理。當(dāng)機(jī)構(gòu)勵磁線圈通電后產(chǎn)生的磁場與磁鐵固有磁場方向一致時，兩個磁場疊加后形成磁合力，隨著線圈驅(qū)動電流的不斷增大，磁場產(chǎn)生的驅(qū)動力也逐漸變大，當(dāng)驅(qū)動力大于斷路器的分閘保持力時，動鐵芯向合閘方向運(yùn)動，同時帶動斷路器真空滅弧室的動觸頭與靜觸頭閉合，此時永磁鐵與鐵芯形成鐵磁閉合回路，磁阻非常小，形成的磁場吸合力已足以克服斷路器的合閘保持力，控制器自動切斷勵磁線圈電源，無須線圈電流的磁場而完成合閘的鎖扣過程，最終完成斷路器的合閘功能；當(dāng)向勵磁線圈產(chǎn)生的磁場與永磁鐵固有磁場產(chǎn)方向相反時，兩個磁場力量相持，永磁鐵與鐵芯形成鐵磁閉合回路被打破，斷路器失去合閘保持力，動鐵芯在分閘彈簧力的作用下迅速返回并定位在分閘位置，最終完成斷路器的分閘功能。以上結(jié)構(gòu)型式的永磁操動機(jī)構(gòu)在工作過程中的運(yùn)動軌跡都是往復(fù)直線運(yùn)動形式。在實(shí)際應(yīng)用中，大部分真空斷路器的分、合閘過程是依靠驅(qū)動軸的往復(fù)旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，這時直線運(yùn)動形式的永磁操動機(jī)構(gòu)(簡稱直動式永磁機(jī)構(gòu))與之配合應(yīng)用中會存在直線運(yùn)動變弧線運(yùn)動的問題，此過程需要增多機(jī)械聯(lián)動元件來實(shí)現(xiàn)，既占用永磁機(jī)構(gòu)的安裝空間又浪費(fèi)材料，重要的是增大了元件因素引起的斷路器故障率。另外，以上直動式永磁機(jī)構(gòu)的磁鐵與鐵芯形成閉合磁回路中都含有勵磁線圈，這樣的結(jié)構(gòu)使閉合磁回路途徑較長，磁回路磁阻也相應(yīng)較大，較大的磁路磁阻不僅影響永磁鐵磁能的有效使用，而且使用的鐵磁材料也較多。因此，其改進(jìn)和創(chuàng)新勢在必行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本專利技術(shù)之目的就是提供一種高壓真空斷路器用旋動式永磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)，有效解決永磁操動機(jī)構(gòu)動力傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，磁鐵磁能的有效使用得不到有效利用和浪費(fèi)鐵磁材料的問題。本專利技術(shù)解決的技術(shù)方案是，包括與高壓真空斷路器三相驅(qū)動軸相連的主軸，以主軸的中心線為旋轉(zhuǎn)軸線，選擇繞軸半徑，在以半徑外端點(diǎn)的繞軸弧線為中心線建立一個永磁場和一個電磁場，永磁場用來實(shí)現(xiàn)高壓真空斷路器的合閘保持，電磁場與永磁場疊加后用來實(shí)現(xiàn)高壓真空斷路器的分、合閘操作。該旋動式永磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括對稱相間設(shè)置的兩塊側(cè)板，兩側(cè)板的內(nèi)側(cè)裝有對稱設(shè)置的靜磁軛，靜磁軛內(nèi)側(cè)經(jīng)第一軸承裝有永磁鐵，兩側(cè)的永磁鐵同極正對設(shè)置，兩永磁鐵之間構(gòu)成相斥的磁場空間，磁場空間內(nèi)設(shè)置有勵磁線圈，勵磁線圈由固定裝在兩側(cè)板之間的保持架承載并固定，保持架為兩端開口的弧形管狀結(jié)構(gòu)，勵磁線圈繞裝在保持架的外周上，勵磁線圈下方在兩側(cè)板之間經(jīng)第二軸承裝有水平的主軸，主軸上經(jīng)拐臂裝有動鐵芯，動鐵芯是由裝在拐臂上的動磁軛和裝在動磁軛上的磁鐵疊加板構(gòu)成的一體結(jié)構(gòu)，磁鐵疊加板置于勵磁線圈內(nèi)，勵磁線圈通電后可以與磁場空間形成疊加或相斥磁場，用來控制動磁軛按規(guī)定動作旋轉(zhuǎn)，即將電能被轉(zhuǎn)化為機(jī)械動能，動鐵芯繞主軸的旋轉(zhuǎn)弧線轉(zhuǎn)動，并通過拐臂把動能傳動給主軸，使主軸產(chǎn)生扭力和轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)高壓真空斷路器的合閘與分閘功能。本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)新穎獨(dú)特，簡單合理，把直動式單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)鐵芯的往復(fù)直線運(yùn)動改為往復(fù)繞軸弧線運(yùn)動，用來解決真空斷路器三相共軸往復(fù)繞軸扭轉(zhuǎn)分、合閘，需要操動機(jī)構(gòu)主軸直線運(yùn)動變?yōu)槔@軸扭動的問題，同時把機(jī)構(gòu)中的驅(qū)動用的勵磁線圈從永磁鐵與動鐵芯閉合磁回路當(dāng)中分離出去，使鐵磁閉合回路降為最短，用來解決因鐵磁閉合回路過長，造成磁能利用效率偏低及鐵磁材料用量偏大的問題，使用方便，效果好，有良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的剖面主視圖。圖2為本專利技術(shù)的剖面?zhèn)纫晥D。圖3為本專利技術(shù)動鐵芯的俯視圖。圖4為本專利技術(shù)保持架的安裝示意圖。圖5為本專利技術(shù)的分閘時的使用狀態(tài)剖視圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。由圖1-5給出，本專利技術(shù)包括與高壓真空斷路器三相驅(qū)動軸相連的主軸，以主軸11的中心線為旋轉(zhuǎn)軸線，選擇繞軸半徑，在以半徑外端點(diǎn)的繞軸弧線為中心線建立一個永磁場和一個電磁場，永磁場用來實(shí)現(xiàn)高壓真空斷路器的合閘保持，電磁場與永磁場疊加后用來實(shí)現(xiàn)高壓真空斷路器的分、合閘操作。為保證使用效果，該旋動式永磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括對稱相間設(shè)置的兩塊側(cè)板1，由非磁性材料不銹鋼板制成，主要起承載零部件和阻隔磁路的作用，兩側(cè)板的內(nèi)側(cè)裝有對稱設(shè)置的靜磁軛2，靜磁軛2內(nèi)側(cè)經(jīng)第一軸承3裝有永磁鐵4，兩側(cè)的永磁鐵同極正對設(shè)置，兩永磁鐵之間構(gòu)成相斥的磁場空間，靜磁軛由采用軟磁純鐵制成，起承載永磁鐵及導(dǎo)磁介質(zhì)的作用；永磁鐵由釹鐵硼材料制成，形狀為圓環(huán)臺柱體，是磁勢能的來源；第一軸承為不銹鋼萬向球軸承，通過永磁鐵中間的圓孔安裝在靜磁軛上面，起定位永磁鐵和調(diào)節(jié)動磁軛磁間隙的作用；左右兩側(cè)板與靜磁軛、永磁鐵及軸承組裝完成后，由支承軸6定位并形成相斥的磁場空間，磁場空間內(nèi)設(shè)置有勵磁線圈5，勵磁線圈5由固定裝在兩側(cè)板之間的保持架7承載并固定，保持架7為兩端開口的弧形管狀結(jié)構(gòu)，勵磁線圈繞裝在保持架的外周上，勵磁線圈下方在兩側(cè)板之間經(jīng)第二軸承12裝有水平的主軸11，主軸11上經(jīng)拐臂10裝有動鐵芯，動鐵芯是由裝在拐臂上的動磁軛9和裝在動磁軛上的磁鐵疊加板8構(gòu)成的一體結(jié)構(gòu)，磁鐵疊加板8置于勵磁線圈內(nèi)，勵磁線圈通電后可以與磁場空間形成疊加或相斥磁場，用來控制動磁軛按規(guī)定動作旋轉(zhuǎn)，即將電能被轉(zhuǎn)化為機(jī)械動能，動鐵芯繞主軸的旋轉(zhuǎn)弧線轉(zhuǎn)動，并通過拐臂把動能傳動給主軸，使主軸產(chǎn)生扭力和轉(zhuǎn)速，拐臂與主軸11通過花鍵連接，主軸可以與真空斷路器三相驅(qū)動軸本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高壓真空斷路器用旋動式永磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括與高壓真空斷路器三相驅(qū)動軸相連的主軸，其特征在于，以主軸(11)的中心線為旋轉(zhuǎn)軸線，選擇繞軸半徑，在以半徑外端點(diǎn)的繞軸弧線為中心線建立一個永磁場和一個電磁場，永磁場用來實(shí)現(xiàn)高壓真空斷路器的合閘保持，電磁場與永磁場疊加后用來實(shí)現(xiàn)高壓真空斷路器的分、合閘操作。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種高壓真空斷路器用旋動式永磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括與高壓真空斷路器三相驅(qū)動軸相連的主軸，其特征在于，以主軸(11)的中心線為旋轉(zhuǎn)軸線，選擇繞軸半徑，在以半徑外端點(diǎn)的繞軸弧線為中心線建立一個永磁場和一個電磁場，永磁場用來實(shí)現(xiàn)高壓真空斷路器的合閘保持，電磁場與永磁場疊加后用來實(shí)現(xiàn)高壓真空斷路器的分、合閘操作，該旋動式永磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括對稱相間設(shè)置的兩塊側(cè)板(1)，兩側(cè)板的內(nèi)側(cè)裝有對稱設(shè)置的靜磁軛(2)，靜磁軛(2)內(nèi)側(cè)經(jīng)第一軸承(3)裝有永磁鐵(4)，兩側(cè)的永磁鐵同極正對設(shè)置，兩永磁鐵之間構(gòu)成相斥的磁場空間，磁場空間內(nèi)設(shè)置有勵磁線圈(5)，勵磁線圈(5)由固定裝在兩側(cè)板之間的保持架(7)承載并固定，保持架(7)為兩端開口的弧形管狀結(jié)構(gòu)，勵磁線圈繞裝在保持架的外周上，勵磁線圈下方在兩側(cè)板之間經(jīng)第二軸承(12)裝有水平的主軸(11)，主軸(11)上經(jīng)拐臂(10)裝有動鐵芯，動鐵芯是由...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳新建，陳玉杰，
申請(專利權(quán))人：鄭州瑞能電氣有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：河南;41
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