[发明专利]用于中压断路器的致动器

说明书

本发明涉及一种用于中压断路器的致动器。该致动器包括转子、定子、以及至少一个线圈。转子被配置为固定安装到中压开关设备的断路器的主轴，使得转子和主轴一起旋转。定子被配置为至少部分地被安装在转子周围。至少一个线圈围绕定子的至少一部分被缠绕。转子相对于定子的旋转角度受到限制。

技术领域

本发明涉及一种用于中压断路器的致动器，并且涉及具有这种致动器的中压断路器。

背景技术

传统中压开关设备解决方案使用负载弹簧进行断开操作和闭合操作。然而，这种断开和闭合行为在组装后不会受到影响。通过电磁致动器替换用于闭合操作的弹簧允许借助于电流控制来控制闭合操作。在电压等级介于10kV和30kV之间的配电网中，每个配电电路设有中压开关，该中压开关在发生短路或过载的情况下或在该电路的封闭环境中进行维护工作的情况下会断开。断开操作通常通过将真空室内的两个极的接触分离来完成，从而引起以电离的极材料的形式的承载电弧电流的真空电弧的点火。极的快速分离和适当的室设计有助于中断电弧，从而中断电流。闭合操作还应当通过相位的两个极中的至少一个极的快速运动来执行。现有技术的中压断路器使用弹簧驱动的致动器。这些使用弹簧驱动的致动器缺乏可控性。一个潜在缺点是，无论特定操作的速度要求如何，该机构始终以最大可用力来致动。另一缺点是操作行为可能会在不同的环境条件和老化下发生改变。而且，弹簧驱动的致动器通常由许多移动部件组成，使得它们易于发生机械故障。对电磁致动器是被内在控制的，意味着可以借助于电子控制单元控制每个单独操作的速度。因此，已经提出了用于中压断路器的电磁致动器。电磁驱动器的挑战主要在于：成本(与低成本弹簧竞争)；紧凑体积中的高转矩要求(与很高的弹簧力密度竞争)；鲁棒性(需要电子器件才能进行受控操作)；以及模块化(可以在使电路断路器拆卸最少的情况下安装/卸载当前弹簧驱动的致动器。根据备选电磁驱动器，有望实现类似模块化。)

需要解决这些问题。

发明内容

具有用于中压断路器的改进的致动器会是有利的。

在第一方面中，提供了一种用于中压断路器的致动器，该致动器包括：

-转子；

-定子；以及

-至少一个线圈。

该转子被配置为被固定地安装到中压开关设备的断路器的主轴，使得转子和主轴一起旋转。该定子被配置为至少部分地围绕转子被安装。至少一个线圈围绕定子的至少一部分被缠绕。转子相对于定子的旋转角度受到限制。

换句话说，提供了有限的角度行程的旋转致动器，其直接环绕中压断路器的主轴(直接驱动)。

将旋转致动器直接安装在断路器的主轴避免了使用附加连杆机构，从而降低了成本并且提高了可靠性。

具有有限的旋转行程使得使用单相致动器成为可能，从而消除了对多相控制器的需求，进一步降低了成本并且提高了可靠性。

通过使用用于转矩生成的磁阻原理，可以避免使用永磁体，从而再次降低了致动器的成本，同时维持转矩生成能力。在没有永磁体的情况下，则设计的鲁棒性会提高，因为永磁体在较高温度下可能会削弱或在机械上变脆。

在示例中，转子相对于定子的旋转角度受到驱动电磁力分布的限制。换句话说，非零驱动电磁力只能被施加在转子的有限的旋转位置范围内。

因此，转子相对于定子的旋转可以通过机械止动件来限制，其中例如两个部分在自由行程结束时彼此接触，其中这些部分中的至少一个部分可以是突起。然而，在没有这种机械端部止动件的情况下，仍然会提供这些旋转的限制，这是因为致动器只能在有限的角度位置的范围内生成转矩，而在这些角度位置的范围之外，致动器无法主动旋转转子。然而，转子仍然可以通过致动器外部的力旋转。

在示例中，定子被配置为周向地围绕转子安装。

在示例中，定子被配置为安装到断路器的固定外壳。