專利名稱：雙穩(wěn)態(tài)非對稱永磁操動機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種永磁操動機構(gòu)，尤其涉及一種大電流真空發(fā)電機出口斷路器用雙穩(wěn)態(tài)非對稱永磁操動機構(gòu)。
背景技術(shù)：
大電流真空發(fā)電機出口斷路器采用發(fā) 明專利(專利號ZL200710012389. I)中“雙觸頭”真空滅弧室，該真空滅弧室由主、弧兩對觸頭組成，其中主觸頭為高電導(dǎo)系數(shù)、大截面的主觸頭，用來承載長期工作電流，弧觸頭由難熔材料(如CuCr合金)組成，用來開斷高額定短路電流，進而實現(xiàn)由單一滅弧室同時完成承載大額定電流和開斷高短路電流的要求。當(dāng)此大電流真空斷路器關(guān)合過程中，弧觸頭先閉合并壓縮一定距離//后主觸頭閉合。當(dāng)斷路器分?jǐn)噙^程開始時，主觸頭先分開而弧觸頭仍處于閉合位置，隨著靜弧觸頭端輔助彈簧的釋放，靜端弧觸頭走完壓縮距離H后與動端弧觸頭分離，全部電流由主觸頭轉(zhuǎn)移到弧觸頭上。在整個開距范圍內(nèi)，電弧在動、靜弧觸頭間燃燒。此時由于磁場的存在，電弧容易被熄滅。由于分閘時主觸頭先分離，此時弧觸頭仍處于導(dǎo)通狀態(tài)，電流將從主觸頭轉(zhuǎn)移到弧觸頭，并最終由弧觸頭來完成短路電流的開斷任務(wù)，其合、分閘狀態(tài)下觸頭結(jié)構(gòu)示意圖如圖I和2所示。大電流真空發(fā)電機出口斷路器操動機構(gòu)與輸配電斷路器不一樣，應(yīng)專門設(shè)計。首先要與高額定短路開斷電流、大額定電流的要求相適應(yīng)。它不僅應(yīng)有合適的分、合閘速度，還應(yīng)有足夠的合閘力以抵抗很大的電動斥力，以免觸頭斥開發(fā)生事故。由于特殊設(shè)計的大電流真空發(fā)電機斷路器主觸頭和弧觸頭在同一個滅弧室內(nèi)，負(fù)載特性為三段式曲線，操動機構(gòu)要滿足弧觸頭先合后分，這與一般的真空斷路器操動機構(gòu)不一樣，因此操動機構(gòu)需要重新設(shè)計。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種雙穩(wěn)態(tài)非對稱永磁操動機構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中合閘觸動電流大的問題，而且本實用新型提高了運動速度和效率，降低了損耗。本實用新型的技術(shù)方案如下外磁軛固定在下端蓋和上端蓋之間，動鐵心置于外磁軛內(nèi)腔中，動鐵心為變截面的圓柱體；連桿固定在動鐵心上；外磁軛與動鐵心之間從下端蓋到上端蓋依次裝有合閘線圈、永磁環(huán)、導(dǎo)磁塊和分閘線圈。所述的外磁軛為空心圓柱體。所述的永磁環(huán)是由至少一塊永磁體組成，至少一塊永磁體在一個平面內(nèi)且沿徑向方向呈對稱狀排列，以動鐵心軸心為圓心圍成一個圓形。所述的永磁環(huán)由導(dǎo)磁塊和外磁軛加緊固定。所述的合閘線圈和分閘線圈分別繞制在硬質(zhì)骨架上。[0011]所述的動鐵心的兩端外側(cè)分別設(shè)置了上、下導(dǎo)向裝置。所述的動鐵心沿徑向開設(shè)有凹槽。本實用新型的優(yōu)點效果如下I、采用圓柱形結(jié)構(gòu)，以增大外磁軛的導(dǎo)磁面積，減少裝置的外形尺寸。2、非對稱的動鐵心結(jié)構(gòu)能減小分閘位置上永久磁鐵的永磁保持力，也可盡可能的減小永磁操動機構(gòu)可動部分的質(zhì)量，對于提高機構(gòu)的運動速度極為有利。3、動鐵心沿徑向開槽，大大降低發(fā)熱損耗，提高永磁機構(gòu)的效率。4、有利于在合閘保持力較大的前提下減小操動機構(gòu)的合閘觸動電流，從節(jié)能和減小控制保護期間的負(fù)擔(dān)方面將具有明顯優(yōu)勢。

、圖I為雙觸頭大電流真空滅弧室觸頭分閘狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為雙觸頭大電流真空滅弧室觸頭合閘狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為永磁機構(gòu)對稱式結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為永磁機構(gòu)非對稱式結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實用新型雙穩(wěn)態(tài)非對稱永磁操動機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本實用新型動鐵心開槽結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，101、弧導(dǎo)電桿，102、靜主觸頭，103、靜弧觸頭，104、動弧觸頭，105、動主觸頭，106、動主導(dǎo)電桿；1、下端導(dǎo)向套；2、下端蓋；3、外磁軛；4、合閘線圈；5、永磁環(huán)；6、導(dǎo)磁塊；7、動鐵心；8、分閘線圈；9、上端蓋；10、上端導(dǎo)向套；11、連桿。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
實施例如圖5所示，外磁軛3為空心圓柱體，外磁軛3固定在下端蓋2和上端蓋9之間經(jīng)螺母固定；動鐵心7置于外磁軛3內(nèi)腔中，動鐵心7為變截面的圓柱體，動鐵心7沿徑向開設(shè)有凹槽，動鐵心7的兩端外側(cè)分別設(shè)置了上、下導(dǎo)向裝置；連桿11固定在動鐵心7上由螺母固定；外磁軛3與動鐵心7之間從下端蓋2到上端蓋9依次裝有合閘線圈4、永磁環(huán)5、導(dǎo)磁塊6和分閘線圈8。永磁環(huán)5由導(dǎo)磁塊6和外磁軛3加緊固定,永磁環(huán)5是由至少一塊永磁體組成，至少一塊永磁體在一個平面內(nèi)且沿徑向方向呈對稱狀排列，以動鐵心軸心為圓心圍成一個圓形。所述的合閘線圈4和分閘線圈8分別繞制在硬質(zhì)骨架上。本實用新型的工作原理如下基于永磁機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，操動迅速、穩(wěn)定可靠，使用壽命長的優(yōu)點，決定采用雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)與大電流真空滅弧室負(fù)載特性相配合。本實用新型，雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)采用圓柱形結(jié)構(gòu)，以增大外磁軛的導(dǎo)磁面積，減少裝置的外形尺寸。本實用新型中永磁操動機構(gòu)的動鐵心所受力包括觸頭彈簧反力、真空滅弧室的自閉力、波紋管反力、永久磁鐵的保持力和運動部件的重力、摩擦力及阻尼等。在分閘過程中，觸頭彈簧反力和運動部件的重力與分閘線圈的電磁力同向，只要克服永久磁鐵的保持力、真空滅弧室的自閉力、波紋管反力及運動部件的摩擦力和阻尼，動鐵心就能從合閘位置向分閘位置移動。由于觸頭彈簧反力只在超程階段才起作用，因而在分閘位置上動鐵心并不需要太大的保持力。如果電磁系統(tǒng)采用圖3所示的上下對稱結(jié)構(gòu)，當(dāng)動鐵心在分閘和合閘位置上時，永磁機構(gòu)在分合閘位置的永磁保持力基本上是相等的，而斷路器在分合閘位置的施加給永磁機構(gòu)的力卻不相同(斷路器的合閘時觸頭彈簧的力為6060N，而在分閘位置，真空滅弧室的自閉力和波紋管的反力的和大約為923. 131N)，因此永磁機構(gòu)在進行分、合閘時，分合閘線圈的啟動電流就相差很大，合閘時啟動電流較大，通過合閘線圈的峰值電流也較大，不僅造成能量損失及電容器容量增大，而且控制單元的切換電流的元件參數(shù)也必須相應(yīng)地提高，整個斷路器的成本將增加。基于以上原因，本實用新型采用了一種非對稱式永磁操動機構(gòu)，“非對稱”體現(xiàn)在動鐵心的結(jié)構(gòu)上。由圖5可見，動鐵心為一變截面結(jié)構(gòu)的圓柱 體。斷路器的合閘時觸頭彈簧的力為6060N，因而在合閘位置上動鐵心需要較大的保持力，故動鐵心合閘端面的面積較大。由于觸頭彈簧反力只在超程階段才起作用，因而在分閘位置上動鐵心并不需要太大的保持力。又由于氣隙磁阻與鐵心截面積成反比，可以通過減小分閘位置上動、靜鐵心的接觸面積來增加氣隙磁阻，這樣就能減小分閘位置上永久磁鐵的永磁保持力。這種“非對稱”的動鐵心設(shè)計結(jié)構(gòu)另一方面也可盡可能的減小永磁操動機構(gòu)可動部分的質(zhì)量，對于提高機構(gòu)的運動速度也是極為有利的。永磁操動機構(gòu)在動作過程中導(dǎo)磁體中會產(chǎn)生渦流，這個渦流會對抗磁通的增長，減緩電流上升的速度，加長了動鐵心的運動時間，同時渦流又以電阻發(fā)熱的形式消耗在導(dǎo)磁體中，降低了永磁機構(gòu)的效率。渦流與磁通密度的平方成正比，因此在動鐵心上渦流效應(yīng)特別顯著，如將其垂直于渦流方向開槽(即沿圓柱鐵心的徑向開槽)，則可大大降低發(fā)熱損耗，提高永磁機構(gòu)的效率。同時永磁操動機構(gòu)分、合閘時，動鐵心快速運動。由于永磁操動機構(gòu)是一個相對的封閉體，當(dāng)動鐵心快速動作時氣隙中的空氣來不及排出，因此空氣受到一定程度的壓縮，形成反抗動鐵心運動的阻力，從而降低合閘速度。當(dāng)在動鐵心的徑向作切口時，這些切口既可以降低渦流，又可以減小空氣阻力。本實用新型對動鐵心進行了開槽處理。如圖6所示。本實用新型主要與18kV/10000A/31. 5kA (80kA)大電流真空發(fā)電機出口斷路器配合使用。
權(quán)利要求1.雙穩(wěn)態(tài)非對稱永磁操動機構(gòu)，其特征在于外磁軛固定在下端蓋和上端蓋之間，動鐵心置于外磁軛內(nèi)腔中，動鐵心為變截面的圓柱體；連桿固定在動鐵心上；外磁軛與動鐵心之間從下端蓋到上端蓋依次裝有合閘線圈、永磁環(huán)、導(dǎo)磁塊和分閘線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙穩(wěn)態(tài)非對稱永磁操動機構(gòu)，其特征在于所述的外磁軛為空心圓柱體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙穩(wěn)態(tài)非對稱永磁操動機構(gòu)，其特征在于所述的永磁環(huán)是由至少一塊永磁體組成，至少一塊永磁體在一個平面內(nèi)且沿徑向方向呈對稱狀排列，以動鐵心軸心為圓心圍成一個圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙穩(wěn)態(tài)非對稱永磁操動機構(gòu)，其特征在于所述的永磁環(huán)由導(dǎo)磁塊和外磁軛加緊固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙穩(wěn)態(tài)非對稱永磁操動機構(gòu)，其特征在于所述的合閘線圈和分閘線圈分別繞制在硬質(zhì)骨架上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙穩(wěn)態(tài)非對稱永磁操動機構(gòu)，其特征在于所述的動鐵心的兩端外側(cè)分別設(shè)置了上、下導(dǎo)向裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙穩(wěn)態(tài)非對稱永磁操動機構(gòu)，其特征在于所述的動鐵心沿徑向開設(shè)有凹槽。
專利摘要本實用新型涉及一種大電流真空發(fā)電機出口斷路器用雙穩(wěn)態(tài)非對稱永磁操動機構(gòu)。其結(jié)構(gòu)為，外磁軛固定在下端蓋和上端蓋之間，動鐵心置于外磁軛內(nèi)腔中，動鐵心為變截面的圓柱體；連桿固定在動鐵心上；外磁軛與動鐵心之間從下端蓋到上端蓋依次裝有合閘線圈、永磁環(huán)、導(dǎo)磁塊和分閘線圈。本實用新型大大降低發(fā)熱損耗，提高永磁機構(gòu)的效率；有利于在合閘保持力較大的前提下減小操動機構(gòu)的合閘觸動電流，從節(jié)能和減小控制保護期間的負(fù)擔(dān)方面將具有明顯優(yōu)勢。
文檔編號H01H33/666GK202473642SQ20122007772
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者于力, 苑舜 申請人:沈陽工程學(xué)院