[发明专利]限流断路器高速触头驱动机构

说明书

技术领域

本发明涉及限流断路器的高速触头机构，尤其涉及一种基于高速电磁斥力机构和永磁机构联合驱动的混合型限流断路器高速触头驱动机构。

背景技术

混合型限流断路器采用机械触头并联电力电子开关的方式来分断电流，为了达到限制故障电流、减小电力电子开关分断压力的目的，要求机械触头能够在短路故障发生后几百微秒内使动静触头快速分离，并在触头两端出现过电压时，能够形成足够大的触头开距，防止触头间隙被击穿重燃。

传统的断路器触头驱动机构采用弹簧驱动机构，由于其结构复杂、分闸时间长(一般需要几十毫秒以上)、时间离散性大等原因，不适合用于混合型限流断路器的触头驱动机构中。近年来快速发展的永磁机构具有结构简单、动作稳定性高等特点，已越来越多地用于真空断路器、直流断路器中，但是由于永磁机构的驱动线圈电感大，其分闸时间通常需要几个毫秒以上，同样不适合于对限流要求较高的断路器触头驱动机构中。

利用电磁感应涡流原理的电磁斥力机构具有反应快、初始速度高的特点，特别适合用于具有快速性要求的混合型限流断路器触头驱动机构中。电磁斥力机构利用脉冲感应磁场产生的脉冲电磁力推动触头高速运动，由于电磁斥力机构的效率较低，通常在5％-10％以下，为了达到额定触头开距，需要巨大的初始能量，同时由于触头运动速度高对机构的冲击大，易导致分闸后锁扣不可靠，机构机械寿命短等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种分闸时间短、初始分离速度快、动作可靠性高、机械寿命长的混合型限流断路器高速触头驱动机构。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种限流断路器高速触头驱动机构，包括一机架，机架中依次固定安装有电磁斥力机构、弹簧连接机构、永磁机构；所述的电磁斥力机构包括平行叠放的斥力驱动线圈和斥力金属盘，所述的斥力驱动线圈两端连接有用于提供驱动电流的驱动电路；所述弹簧连接机构包括沿斥力金属盘周向布置的弹性部件；所述的永磁机构包括静铁心和静铁心中部镶嵌的永磁体，所述的永磁体的两侧分别安装有分闸线圈和合闸线圈，在所述的永磁体和静铁心的磁极之间设置有动铁心，所述动铁心中设有动触头驱动杆，动触头驱动杆依次穿过静铁心、弹簧连接机构、斥力驱动线圈以及斥力金属盘的轴心部与断路器触头连接。

在上述技术方案中，所述弹簧连接机构包括压缩盖、弹簧、支柱及钢盘，弹簧嵌套在支柱中，压缩盖上设置弹簧孔，支柱穿过弹簧孔与钢盘连接。

在上述技术方案中，所述驱动电路包括预充电电容、晶闸管和续流二极管，所述预充电电容的正极和晶闸管阳极均与斥力驱动线圈的一端连接，预充电电容的负极与续流二极管的正极连接，晶闸管阴极和续流二极管的负极均与斥力驱动线圈的另一端连接所述电磁斥力机构由斥力驱动线圈、斥力金属盘和斥力驱动线圈驱动电路构成，所述斥力金属盘与动触头驱动杆连接并置于斥力驱动线圈正上方。

在上述技术方案中，所述金属斥力盘为铜盘

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)在系统发生短路故障时，通过电磁斥力机构和永磁机构共同驱动动触头，实现动触头快速、可靠分闸，保证混合型限流断路器限流分断效果；

2)在系统正常启停的工作状态下，由永磁机构单独机构完成触头正常分、合闸动作，并提供触头在合闸状态时，动静触头之间的压力，保持触头在分闸状态的稳定性，不仅结构简单、动作可靠，而且有效地延长了机械寿命。

3)在电磁斥力机构和永磁机构之间设置弹簧连接机构，实现了将电磁斥力机构与永磁机构的弹性连接，这样，在系统正常启停时，断路器正常分闸、合闸以及静态时整体机构力平稳可靠地传递，并且在断路器高速分闸时使运动部件质量有效分解，提高了动触头在分闸时运动初期的加速度，有效保证了动触头快速可靠分离。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中电磁斥力驱动机构原理图；

图3是图1中永磁机构结构示意图；

图4是图1中弹簧连接机构的结构图；

图中，1-电磁斥力机构，2-永磁机构，3-弹簧连接机构，4-动触头，5-机架，6-动触头驱动杆，7-静铁心，8-上磁极，9-动铁心，10-分闸线圈，11-永磁体，12-下磁极，13-合闸线圈，14-压缩盖，15-支柱，16-弹簧，17-弹簧孔，18-钢盘，19-斥力驱动线圈，20-斥力金属盘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细地描述：