[发明专利]电磁斥力系统和永磁系统相耦合的自适应操动机构

说明书

技术领域

本发明属于电力系统断路器中使用的操动机构，特别涉及电磁斥力系统和永磁系统相耦合的自适应操动机构。

背景技术

目前真空断路器的操动机构主要有电磁操动机构、弹簧操动机构和永磁操动机构等。

电磁操动机构在真空断路器发展初期得到了比较广泛的应用，但是电磁操动机构结构笨重，动作时间较长。

弹簧操动机构是真空断路器最常用的一类操动机构，它的优点是不需要大功率的直流电源，只需要一个小功率的交直流两用的储能电动机，其缺点是结构比较复杂，零件数量多，且要求加工精度高，故障率较高。并且弹簧操动机构的出力特性与真空断路器的负载特性不相匹配，要在轮廓曲线和连杆结构上进行合理设计。

永磁操动机构是一种发展时间较短的操动机构，它使用永磁体取代了传统的锁扣装置实现真空断路器分、合闸位置的保持(有时只用永磁体作合闸保持而不作分闸保持)，永磁操动机构工作时主要运动部件只有一个，分、合闸电流小，对操作电源的要求较低，其噪音也低。永磁操动机构结构比较简单，动作可靠性高，机械寿命长，体积小，重量轻。但在目前条件下，永磁操动机构也无法达到非常高的动作速度。

文献《快速电磁推力致动机构》中介绍了一种快速电磁推力致动机构，其特征是设置在沿其移动方向上受到叠加的电磁力和碟簧推力的致动杆，该机构设置叠加的电磁力和碟簧推力使致动杆实现致动操作，其体积小且能产生较大的操作功和操作速度，实现快速动作。该装置利用“人”字型碟簧筒内可调节的具有一定压力的碟簧实现锁扣。

文献《A DC Hybrid Circuit Breaker With Ultra-Fast Contact Opening andIntegrated Gate-Commutated Thyristors(IGCTs)》中提出了结合电磁斥力装置(Thomson drive)和永磁机构的快速操动机构，该装置使用电磁斥力装置作为分闸动力，利用永磁机构进行分、合闸位置保持，该装置无需机械锁扣，应用于文中提出的断路器中时的平均动作速度达到10m/s。

上述快速操动机构中使用的电磁斥力装置都采用了圆饼状的涡流盘，当快速操动机构需要带动的负载较大时，需要电磁斥力装置提供非常大的电磁斥力才能达到较快的动作速度，此时为了提高电磁斥力机构涡流盘的机械强度，必然需要增加涡流盘的厚度，从而导致涡流盘质量的大幅增加，使操动机构运动系统的运动惯量明显增大，不利于操动机构在大负载情况下进行快速操动；同时上述快速操动机构只提供了唯一的分闸动作方案，即利用电磁斥力装置实现快速动作分闸，当操动机构进行断路器的短路分闸时，快速动作是非常必要的，但在断路器的使用过程中，短路分闸并不常见，而额定电流下和空载时的分闸则较为频繁，频繁的高速动作将对断路器各方面的强度提出很高的要求，不利于保证断路器较长的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术不足，提供一种电磁斥力系统和永磁系统相耦合的自适应操动机构，该机构结构合理，运行可靠性高，使用寿命长。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明包括驱动杆，驱动杆通过电磁斥力装置线圈安装板中间的孔与电磁斥力装置金属涡流盘相连，电磁斥力装置金属涡流盘与单稳态永磁机构相连接，单稳态永磁机构的另一端与分闸弹簧相连接，分闸弹簧的另一端连接在固定框架上，电磁斥力装置线圈固定于电磁斥力装置线圈安装板上，电磁斥力装置线圈的一端与电磁斥力装置线圈供电电容的一端相连接，电磁斥力装置线圈的另一端、电磁斥力装置线圈供电电容的另一端分别与电子监控模块连接，电子监控模块与单稳态永磁机构的线圈的一端相连，单稳态永磁机构的线圈的另一端与单稳态永磁机构线圈分闸供电电容和单稳态永磁机构线圈合闸供电电容并联，单稳态永磁机构线圈分闸供电电容和单稳态永磁机构线圈合闸供电电容分别连接在电子监控模块上。

所述的固定框架上还固定有缓冲器。

本发明的效果体现在：

1)本发明采用了圆台结构的电磁斥力装置涡流盘，相对于圆饼状的涡流盘而言，在保持涡流盘机械强度和出力能力的同时，很大程度地减小了操动机构运动系统质量的增加，能够较大地提高操动机构的驱动负载的能力。

2)本发明采用了自适应型的动作方案，避免了断路器频繁的高速动作，减轻了断路器的机械强度要求，能有效地延长断路器的动作寿命。

附图说明

图1为本发明在合闸保持状态下的结构示意图。

图2为本发明在分闸保持状态下的结构示意图。

下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。

具体实施方式