[发明专利]断路器的永磁操作机构

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种用于中高压配电线路断路器的操作机构，属于电气设备。

背景技术

目前，在国内外的电力行业中，用于配电线路的真空断路器操作机构主要是利用电磁场吸引铁磁材料的原理，即通过分别给靠近可动轴上端或下端的线圈通电来吸引固定在可动轴上的衔铁，从而驱动可动部件往上或往下运动，实现断路器的合闸或分闸。由于这种操作机构是利用电磁铁对铁磁材料的吸力来驱使运动部件运动，故运动部件在运动的过程中只能加速、不能减速，操作机构的分合闸性能不够理想，且不能实现分合闸状态的无功保持(即需在线圈中通电、消耗功率来保持分闸或合闸状态)。随着技术的不断发展，科技人员对其进行了重大改进：在两个线圈之间加装永磁体，当断路器处于合闸状态时，永磁体产生的磁场与运动到上方的可动轴上的衔铁相互作用，在线圈无需通电的情况下即可保持衔铁位置不动，实现合闸状态的无功保持；当断路器处于分闸状态时，同样，永磁体产生的磁场与运动到下方的可动轴上的衔铁相互作用，实现分闸状态的无功保持。这种改进后的断路器操作机构，通过专门加装用于无功保持的永磁体，解决了分合闸状态的无功保持问题(即实现了双稳态)，但同时也使得整个断路器操作机构的结构更加复杂、造价更高、可靠性更差，且断路器的合闸过程还是只能加速、不能减速，合闸性能不够理想，可控性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是给真空断路器设计一种可控性好、可靠性高、结构简单、造价低廉，同时可实现双稳态的操作机构。

本发明所提出的断路器的永磁操作机构包括有可动轴、线圈和永磁体，可动轴位于线圈的轴线位置；永磁体为环状，固定在可动轴上，永磁体外径小于线圈内径；线圈至少分为两个，同轴置于环状缸体中。

在以上结构的基础上，本发明还可以是：其中的缸体是导磁的，其轴向截面呈中空“H”型；缸体两端设有导磁的上盖板和下底板。

本发明由于将永磁体固定在可动轴上，替代衔铁充当了分合闸的驱动元件，大大提高了磁场利用率，简化机构的结构，降低了生产成本，提高了整个断路器的可靠性；通电线圈对永磁体既有吸力又有斥力，使得操作机构分合闸过程中既能加速又能减速，具有更好的分合闸特性；同时，利用永磁体对机构上下两端铁磁材料的吸力还可实现断路器操作机构分合闸状态的无功保持。

附图说明

图1是本发明实施例的结构原理图；

图2是本发明应用于真空断路器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述，但本发明的技术方案不限于此。在实际应用中，真空断路器通常为竖立放置，并且真空室位于操作机构上方；当然也可以根据实际需要反向竖立放置、水平放置或倾斜放置。

在图1所示的本发明的实施例中，包括有可动轴2、上线圈4、下线圈6和永磁体3。可动轴2位于上线圈4和下线圈6的轴线位置。上线圈4和下线圈6同轴放置于环状缸体5中。每个线圈内径为50mm、外径为98mm、高度为28mm，两线圈同轴排列于缸体的上、下部。缸体作为上下线圈的支撑骨架，起到安装和固定线圈的作用，缸体壁厚为10mm，从而保证足够的机械强度。在上线圈4的上方还可以设置有上盖板1，在下线圈6的下方还可以设置有下底板7，上盖板1和下底板7分别与缸体5上、下端相连，将两个线圈包围，线圈位于缸体5、上盖板1和下底板7三者构成的内腔中。永磁体3与可动轴2位于缸体5的中空处。永磁体3为环状，高度为40mm，其外径为45mm，小于线圈内径，固定在直径为12mm的可动轴2上(可以通过螺纹件固定，也可以采用焊接、铆接等方式固定)，可带动可动轴2一起上、下运动。当下线圈6通入反向电流(使线圈在永磁体3处产生磁场的方向与永磁体3磁场的方向相反的电流)时，永磁体3受到线圈6推其向上的斥力；反之，当上线圈4通入反向电流、在永磁体3处产生与永磁场方向相反的磁场时，永磁体3受到线圈4推其向下的斥力；而当线圈中通入正向电流(使线圈在永磁体3处产生磁场的方向与永磁体3磁场的方向相同的电流)时，线圈与永磁体3之间就会产生吸力相互吸引。因此，通过改变通入线圈中的电流，就可使永磁体3受到向上或向下的作用力，从而使永磁体3带动可动轴2一起往上或往下运动。永磁体3在本发明中充当了分合闸的驱动元件，既可以直接整体加工成所需的形状，又可以是通过相同直径的多块拼装而成。可动轴2为非导磁材料(例如不锈钢、铝合金等)，以免对永磁体3与线圈之间的磁场产生影响。