[实用新型]高压真空开关的单稳态永磁机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高压真空开关的单稳态永磁机构，属于电器开关设备技术领域。

背景技术

高压开关的一个最基本性能就是机械可靠性，高压真空开关的优异性能使机械及电寿命从传统的两千次跃增为上万次，沿用传统的电磁或者弹簧操动机构很难体现出其高寿命、高可靠性的优点。因此需要结构高度简化、节能和高可靠性的机构来满足真空断路器的驱动要求。永磁操作机构的出现就是为了解决这一问题。永磁结构采用的是一种全新的工作原理和结构，工作是主要运动部件只有一个铁芯，无需机械脱、锁扣装置，故障少、具有较高的可靠性，寿命达到十万次以上，同时可以控制分合闸相位，实现同步控制，减少过电压和涌流对系统的冲击、减少系统保护的投入，提高系统整体寿命。现有常见的高压真空开关的单稳态永磁机构为线圈中无电流通过时，由永磁作用保持动铁心保持在上端；分闸时，在操作线圈中通过特定方向的电流，该电流在动铁心上端产生与永磁体磁场相反的磁场，使动铁心受到的磁吸力减小，当动铁心受到的向上的合力小于弹簧拉力时，动铁心向下运动，实现分闸。在分闸的整个过程中，线圈电流很小，仅需提供一个抵消永久磁铁的磁场，分闸能力主要由触头弹簧和分闸弹簧提供。当处于分闸位置，在操作线圈中通以与分闸操作相反的电流，这一电流在静铁心上部产生与永磁体磁场方向相同的磁场，在动铁心下部产生与永磁体磁场相反的磁场，使动铁心下端所受到的磁吸力减小。当操作电流增大到一定值时，向上的电磁合力大于下端的吸力与弹簧的反力，动铁心向上运动，实现合闸并给分闸弹簧储能。但这种结构比较复杂，制作成本较高，且存在运行可靠性不够的问题，使高压真空开关的运行达不到要求。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种结构简单，运行可靠，制作成本低的高压真空开关的单稳态永磁机构，可以克服现有技术的不足。

本实用新型的技术方案是：它包括壳体，在壳体内设有动铁芯，在动铁芯上套接有永磁体，在动铁芯的上、下端面分别设有驱动杆和端杆，驱动杆和端杆分别贯穿壳体的上下端面，在壳体的下端面连接有静铁心，在壳体内端杆上套接有弹簧，弹簧的上端面与动铁芯的下底面接触；在壳体内动铁芯的上半段设有线圈。

弹簧的向上支撑弹力大于动铁芯向下的力。

在线圈上流过的电流为瞬时电流。

动铁芯与连接在动铁芯两端的驱动杆和端杆为一体结构。

与现有技术比较，本实用新型的运动过程如下，在线圈不通电的情况下，弹簧的弹力克服了永磁体的吸合力与动铁芯自身的重力，并且使动铁芯处于上端，高压真空开关闭合，当需要断开高压开关时，向线圈内瞬时通电，通电方向可使线圈产生一个瞬时的与永磁体磁力线方向相同的磁场，在此情况下动铁芯向下运动，因与永磁体距离越近，吸合力越大，向下运动的动铁芯受到的吸引力大于弹簧的弹力（推力），这样在线圈断电的情况下，动铁芯也处于下端，真空永磁开关处于断开位置，当需要闭合开关时，反向对线圈通电，动铁芯恢复原位。

本方案中采用的单稳态永磁机构的分合闸速度特性与弹簧机构较为相似，刚分点前加速，刚分点后减速，既可以做到提高刚分闸速度，又可以减小分闸末速度，得到较为理想的分闸速度特性。同时合闸时合闸弹跳很小，实现了高压真空开关与操动技术较为完美的结合，由于反向电流很小而且时间也短，对永久磁铁的影响仅仅是改变了永久磁铁的工作点，因此永久磁铁不会发生退磁现象，且本实用新型所还具有结构简单、造价低、运行可靠等优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：壳体1可以采用塑料或陶瓷封装外观，在壳体1内放置有动铁芯2，在动铁芯2上套接一个环形的永磁体3，环形永磁铁的N极与S极分别朝向动铁芯2的上下端面，在动铁芯2的上、下端面分别设有驱动杆4和端杆5，驱动杆4与端杆5可以采用整体结构，也可采用分体连接结构，连接在动铁芯两端的驱动杆4和端杆5分别贯穿壳体1的上下端面，且可上下运动，在壳体1的下端面连接有静铁心6，静铁心6的位置与永磁体的N极或S极相对，在壳体1内端杆5上套接一根弹簧7，弹簧7的上端与面与动铁芯2的下底面接触；弹簧7的弹性系数需满足两点：a在线圈不通电的情况下，动铁芯处于高位、高压真空开关闭合；b在瞬时通电情况下，弹簧压缩，动铁芯处于低位，高压真空开关断开；同时在壳体1内动铁芯2的上半段固定有电磁线圈8，因线圈8长时间通电会使永磁体消磁，在线圈8上流过的电流为瞬时电流。

其具体动作过程为：在线圈8不通电的情况下，弹簧7的弹力克服了永磁体3的吸合力与动铁芯2自身的重力，并且使动铁芯2保持在上端，高压真空开关闭合，当需要断开高压真空开关时，向线圈8内瞬时通电，通电方向可使线圈8产生一个瞬时的与永磁体3磁力线方向相同的磁场，在此情况下动铁芯2在磁吸引力的带动下向下运动，因动铁芯2与永磁体3距离越近，吸合力越大，向下运动的动铁芯2受到的吸引力大于弹簧7的弹力（推力），这样在线圈8断电的情况下，动铁芯2也能保持在下端（低位），真空永磁开关处于断开位置，当需要闭合开关时，反向对线圈8瞬时通电，线圈8产生磁力减弱永磁体3的磁力强度，弹簧7推动动铁芯2恢复原位（高位）。