CN103329223A - 具有低压释放的电磁驱动器 - Google Patents

Abstract

一种电磁驱动器具有用于导引磁通量的磁轭（9），以及连接至驱动件（1）的托板（6），所述托板（6）和磁轭（9）形成第一磁路，而且提供在第一磁路中产生磁通量的磁通量产生装置，磁通量产生装置包括电连接至代表被监控的电压值的辅助电压源的低压释放线圈（5）。

Description

具有低压释放的电磁驱动器

技术领域

本发明涉及电磁驱动器，所述电磁驱动器包括用于导引磁通量的磁轭、连接至驱动构件的托板，托板和磁轭形成第一磁路，以及用于在第一磁路中产生磁通量的磁通量产生装置。

背景技术

国际专利公开WO99/14769公开了用于操作在开关装置中的真空开关的驱动器。驱动器设置有接通线圈和断开线圈，以及用于保持托板紧贴磁轭锁定和反抗弹簧作用力的永磁铁。而且，能够抵消永磁铁的磁场的跳闸装置布置在驱动器中，使用在弹簧中存储的能量切断驱动器到断开位置。

发明内容

本发明旨在提供一种改进的电磁驱动器。

根据本发明，提供根据上面前言部分定义的电磁驱动器，其中磁通量产生装置包括电连接至代表被监控的电压值的辅助电压源的低压释放线圈。

这避免了电磁驱动器中对永磁铁的需要，而且同时在电磁驱动器中加入低压保护功能。

在另一个实施例中，电磁驱动器还包括跳闸线圈，低压释放线圈能够在第一磁路中产生与跳闸线圈产生的磁通量相反的磁通量。

在同一个磁路中组合低压释放线圈和跳闸线圈提供更有效的驱动器。在一个实施例中，低压释放线圈具有与跳闸线圈的绕组方向相反的绕组方向。这允许根据它们预期的功能使不同线圈具有相反操作。在进一步的实施例中，低压释放线圈与跳闸线圈同轴地定位，这在驱动器中提供了可用空间的有效利用。

在另一个实施例中，电磁驱动器还包括在托板上施加远离磁轭的预拉紧力的预拉紧装置（例如簧圈），低压释放线圈的尺寸被设计成产生保持托板紧贴磁轭的吸引力，当辅助电压超过预定的阈值时，吸引力超过预拉紧力。然后，在正常操作下低压释放线圈提供足够高的磁通量以保持驱动器在接通位置。一旦所监控的电压下降低于一定值，驱动器将会改变到断开位置。在一个实施例中，预拉紧装置包括例如簧圈、片簧等机械装置。

在另一个实施例中，预拉伸装置包括电磁驱动器外部的装置，例如本身设置有预拉紧元件的真空断路器。

电磁驱动器包括用于在第二磁路中产生磁通量的闭合线圈，第二磁路与第一磁路分开。保持第二磁路分开防止了对上述驱动器另一功能的任何可能干扰。

在另一个实施例中，辅助电压源是在开关装置中可用的辅助电源，该辅助电源提供代表开关装置主电压的电压。这允许有效使用开关装置中的可用元件以使本驱动器能够正确的操作。

在另一方面，本发明涉及一种开关装置，其包括提供代表开关装置主电压的电压的辅助电源，和根据本发明实施例任一个的电磁驱动器。

附图说明

以下将使用多个示例性实施例和参考附图详细讨论本发明，其中

图1示出了现有技术中已知的电磁驱动器的剖视图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的电磁驱动器的剖视图；

图3示出了现有技术中已知的用于操作真空断路器的电磁驱动器的剖视图；以及

图4示出了根据本发明另一个实施例的电磁驱动器的剖视图。

具体实施方式

本发明的实施例涉及一种用于当开关装置中发生低电压时提供用于释放电磁驱动器的机构的解决方案，例如，以用于断路器（诸如真空断路器）的跳闸电路和/或驱动器形式。电磁驱动器广泛地应用于开关装置中且通常操作用于断开和接通断路器或跳闸电路。

图1是以跳闸驱动器形式的现有技术的电磁驱动器10的剖视图。弹簧2位于驱动器外壳7和连接至跳闸销1的弹簧板8之间。跳闸销1能够切断机械地连接至跳闸销1的跳闸装置（例如断开断路器）。当跳闸驱动器通电时，弹簧2能够存储足以把销1移回到延伸位置的跳闸能量。

弹簧2中的跳闸能量例如是在闭合中压开关装置或跳闸装置时存储的。跳闸销1固定地连接至托板6。如实施例所示，在托板6和磁轭9中形成磁路。永磁铁4位于磁路中，并因此感应的磁通量被选择成足以保持托板6紧贴磁轭9，尽管存在弹簧2产生的作用力。

此外，提供允许在磁路中产生额外的磁通量的跳闸线圈3。当额外的磁通量与永磁铁4产生的磁通量相反时（例如通过采用合适选择的电压给跳闸线圈3通电），托板6被释放。弹簧2的作用力确保跳闸销1被延伸且能够切断跳闸装置。这种类型的跳闸驱动器具有紧凑的设计且需要很少的跳闸能量。跳闸驱动器10必须通过外部动作来充电，例如，闭合真空开关，这允许托板6闭合磁路和给弹簧2充电。

在图2中，描述了根据本发明一个实施例的电磁驱动器10的剖视图。同样提供有外壳7，以及弹簧2和弹簧板8。提供用于引导磁通量的磁轭9，跳闸线圈3位于磁通量中。托板6连接至以销1形式的驱动构件上，且在驱动器10通电状态下托板6通过磁轭9闭合第一磁路。

在本实施例中，提供与跳闸线圈3同轴的低压保护线圈5，低压保护线圈5实现用于在第一磁路中产生磁通量的磁通量产生装置。利用其中使用驱动器的开关装置的辅助电压源使低压保护线圈5通电。辅助电压源提供代表被监控的电压值的电压。在正常操作中，线圈5提供了驱动器10中需要的磁通量以保持托板6紧贴磁轭9（即线圈5替换了图1所示实施例中的永磁铁4）。

低压释放线圈5产生的磁通量与跳闸线圈3产生的磁通量相反，这可以通过提供具有与跳闸线圈3的绕组方向相反的绕组方向的低压释放线圈5来实现。在所示实施例中，低压释放线圈5还与在磁轭9内部的跳闸线圈3同轴地定位，从而允许空间有效利用。

根据IEC62271-1，当在释放装置端子的电压下降低于其额定电压的35%时，即使下降是缓慢和逐渐的，低压释放装置应该操作以打开它保护的开关装置。另一方面，当在其端子的电压超过额定供应电压的70%时，不应该操作该开关设备。当在电压释放端子的电压值等于或高于它的额定电压的85%时，闭合通过释放装置保护的开关设备应该是可能的。当端子电压低于它的额定供应电压的35%时，开关设备的闭合应该是不可能。通过适当地设计磁路和元件的尺寸，尤其是低压释放线圈5的尺寸，本发明的实施例能够满足这些要求。

在现有技术系统中，低压释放装置是（例如机械地或电气地）连接至它打算保护的开关装置的单独的装置。低压释放装置例如包括切断断路器机构的弹簧支承的装置。当该机构失效或低压释放设备的固定坏掉时，在低压的情况下不可能切断相关联的装置。

在正常操作中，驱动器10的线圈5通过其所用于的开关装置的辅助电压不断地通电。当辅助电压降到额定值的35-70%时，线圈5产生的保持托板6紧贴磁轭9的磁力变得小于试图推动托板6远离磁轭9的弹簧2的机械力。这导致跳闸销1向上移动且切断它所连接的中压开关或断路器。

当线圈5通电（开关装置正常操作）时，跳闸线圈3可以以相反或抵消线圈5产生的磁通量的方式通电，从而由于弹簧2施加的作用力释放跳闸销1。

根据图2的实施例的驱动器10可以是围绕驱动器10的纵轴对称的。例如磁轭9、线圈3、线圈5的多种元件可以是圆环（圆柱）形。可替代的，这些元件可以是长方形或其他形状。

在图2所示的电磁驱动器实施例的弹簧2和圆盘8形成在托板上施加远离磁轭的预拉紧力的预拉紧装置。低压释放线圈5的尺寸被设计成产生保持托板6紧贴磁轭9的吸引力。当辅助电压超过预定的阈值时，吸引力超过预拉紧力。弹簧2可以是任何合适的形状，例如螺旋弹簧或片簧。

在另一实施例中，预拉紧装置包括在电磁驱动器10和20外的装置。图3示出了用于操作开关装置中的真空开关的电磁驱动器20的剖视图。真空开关设置有存储（当需要时）用于断开真空开关的能量的预拉紧装置。这个预拉紧装置产生的作用力也可以用于电磁驱动器20。

销1与柱塞11和托板6连接。销1、托板6和柱塞11的组件能够在两个位置之间相对于磁轭9移动。在驱动器中提供闭合线圈12用于在与第一磁路分开的第二磁路中产生磁通量。当通电时，闭合线圈12吸引柱塞11且使销1向上移动，因此接通在开关装置中的真空断路器或其他开关装置。这利用第二磁路通过在图3中磁轭9的顶部的点划线所示的磁轭9和柱塞11来完成。

磁轭9在其靠近托板6的端部被形成为具有两个臂9a、9b以及用于永磁铁4的空间，用于与托板6结合形成第二磁路。永磁铁4确保使托板6保持紧贴磁轭臂9a、9b，从而承受和保持在真空断路器中机械地连接至销1的接触压力弹簧。

当跳闸线圈3被适当地通电时，该跳闸线圈3提供抵消第二磁路中的磁通量。当跳闸线圈3通电时，第二磁路中的磁通量被抵消，使得托板6脱离磁轭臂9a、9b。电磁驱动器20本身或它连接的开关装置可以装配有力产生部件（例如弹簧）以迫使驱动器20到它的断开位置。

图4是根据本发明另一个实施例的电磁驱动器的剖视图。这里，不再存在用于在第二磁路中产生磁通量的永磁铁4。作为替代，在第二磁路中提供低压释放线圈5。在图2的实施例中，低压释放线圈5可以与跳闸线圈3同轴地定位。此外，低压释放线圈5连接到代表被监控的用于低压释放功能的电压的辅助电压。在正常操作中，线圈5提供用于将托板6保持到磁轭臂9a、9b（以及在接通状态下连接到销1的真空断路器）所需的第二磁路中的磁通量。

当线圈5端子的电压下降到低于预订的最小电压（代表被监控的电压的阈值），第二磁路中的磁通量也减少到低于真空断路器的接触压力弹簧的作用力，且电磁驱动器20将打开真空断路器。

本发明实施例的电磁驱动器20具有的优点是，在开关装置中不需要附加装置来实现低压保护或低压释放功能。使线圈5通电所需要的功率不是非常高（大约几个瓦特），并且与它保护的开关设备运输能量相比较通常是少量的。根据本发明实施例的具有内置低压保护的电磁驱动器20也是安全的，因为线圈5或相关的电线的任何故障将带来或使得相关的开关装置处于断开位置。

低压释放线圈5的尺寸和特性取决于在电磁驱动器实施例10、20中使用的其他元件的具体应用、尺寸和特性，以及它所用于的相关的开关装置或装置。磁路和磁路的元件的尺寸和（磁的，电的）特性的确定是在电磁驱动器技术领域的技术人员所能及的范围内。

图4示例性的实施例示出的低压释放线圈5和跳闸线圈3的组件也可以在用于真空断路器的其他类型电磁驱动器20中实现，例如在主磁路中具有两个操作线圈（接通线圈和断开线圈）。

根据本发明实施例的电磁驱动器用于更加有效地利用驱动器中的资源，例如空间和成本。只要开关装置中辅助电源可用，就可使用电磁驱动器实施例，辅助电源提供代表开关装置主电压的电压。另一方面，本发明涉及一种开关装置，该开关装置包括提供代表开关装置主电压的电压的辅助电源，和根据本发明实施例的任一个的电磁驱动器。

上面已经参考了如附图所示的多个示例性的实施例对本发明的实施例进行了描述。某些部件或元件的修改和替换实现是可能的，并且包含在所附权利要求所界定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电磁驱动器，包括用于导引磁通量的磁轭（9），连接至驱动件（1）的托板（6），所述托板（6）和磁轭（9）形成第一磁路，用于在所述第一磁路中产生磁通量的磁通量产生装置，其中所述磁通量产生装置包括电连接至代表被监控的电压值的辅助电压源的低压释放线圈（5）。

2.根据权利要求1所述的电磁驱动器，其中，所述电磁驱动器还包括跳闸线圈（3），所述低压释放线圈（5）能够在所述第一磁路中产生与所述跳闸线圈（3）产生的磁通量相反的磁通量。

3.根据权利要求2所述的电磁驱动器，其中，所述低压释放线圈（5）具有与所述跳闸线圈（3）的绕组方向相反的绕组方向。

4.根据权利要求2或3所述的电磁驱动器，其中，所述低压释放线圈（5）与所述跳闸线圈（3）同轴地定位。

5.根据权利要求2-4任一项所述的电磁驱动器，其中，所述电磁驱动器还包括在所述托板（6）上施加远离所述磁轭（9）的预拉紧力的预拉紧装置（2），所述低压释放线圈（5）的尺寸被设计成为产生保持所述托板（6）紧贴所述磁轭（9）的吸引力，当所述辅助电压超过预定的阈值时，所述吸引力超过所述预拉紧力。

6.根据权利要求5所述的电磁驱动器，其中，所述预拉紧装置包括机械装置。

7.根据权利要求5所述的电磁驱动器，其中，所述预拉紧装置包括在所述电磁驱动器外的装置。

8.根据权利要求7所述的电磁驱动器，其中，所述电磁驱动器包括用于在第二磁路中产生磁通量的闭合线圈，所述第二磁路与所述第一磁路分开。

9.根据权利要求1-8任一项所述的电磁驱动器，其中，所述辅助电压源是在开关装置中可用的辅助电源，所述辅助电源提供代表所述开关装置主电压的电压。

10.一种开关装置，包括提供代表开关装置主电压的电压的辅助电源，和根据权利要求1-9任一项所述的电磁驱动器。

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