CN104347310B - 分裂导线输电线路融冰装置的永磁弹簧机构开关 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种分裂导线输电线路融冰装置的永磁弹簧机构开关，至少包括真空灭弧室以及设置于真空灭弧室内的开关，还包括用于驱动开关实现合闸与分闸的永磁弹簧操动机构，所述合闸开关包括合闸静触点以及合闸动触点；所述永磁驱动机构包括分闸线圈、合闸线圈、动铁芯、筒状结构的外磁轭以及用于连接合闸动触点与动铁芯的连杆，所述分闸线圈与合闸线圈分别设置于外磁轭内的底部和开口处，所述动铁芯插入分闸线圈与合闸线圈内且动铁芯可在分闸线圈与合闸线圈内往复单自由度运动，既能显著降低永磁机构开关的误分闸率，而且还能够有效提高永磁机构开关的合闸可靠性，从而保证整个永磁机构开关的工作性能。

Description

分裂导线输电线路融冰装置的永磁弹簧机构开关

技术领域

本发明涉及一种永磁机构开关，尤其涉及一种分裂导线输电线路融冰装置的永磁弹簧机构开关。

背景技术

随着超强永磁体—钕铁硼稀土永磁材料的出现，具有商用价值的永磁机构应运而生。与弹簧机构和电磁机构相比，永磁操动机构运动部件只有一个，无需机械脱、锁扣装置，结构简单，可靠性高，随着技术的进步，其免维护的特点越来越显著。

对于输电线路电流循环智能融冰装置中的开关部分可采用真空灭弧室配永磁操动机构，但串联于线路中的分裂导线输电线路电流循环智能融冰装置与普通应用的开关有所不同，其开关部分需要较高的合闸可靠性，且不应无故分闸，也不须手动紧急分闸；另外开关部分仅开断负荷电流，无须开断短路电流。

永磁机构开关分为单稳态永磁机构开关和双稳态永磁机构开关。为开断短路电流，现有的单稳态永磁机构开关在合闸时储能弹簧处于压缩状态，从设计上即存在着一定的误分闸概率，而且合闸可靠性也不够高。对双稳态永磁机构，如公开号CN1542883A的中国发明专利所公开的一种非对称双线圈式永磁机构，采用了线圈和磁路的非对称设计，磁路的非对称对静态保持力的影响不到5％，而磁路的非对称仅仅能够改善分闸特性，并不能提高永磁机构的合闸可靠性，这也是所有普通双稳态永磁机构所共有的不足，此外，为了保证灭弧室能够可靠的分断短路电流，现有的各类永磁机构在体积和材料上要求颇高，结构复杂，必然会导致成本和工艺难度的增加。

因此，需要提出一种新的永磁机构开关，不仅能有效降低永磁机构开关的误分闸率，还能够显著提高永磁机构开关的合闸可靠性，从而保证整个永磁机构开关的工作性能，结构简单，制造方便。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种分裂导线输电线路融冰装置的永磁弹簧机构开关，不仅能有效降低永磁机构开关的误分闸率，还能够显著提高永磁机构开关的合闸可靠性，从而保证整个永磁弹簧机构开关的工作性能，结构简单，制造方便。

本发明提供的一种分裂导线输电线路融冰装置的永磁弹簧机构开关，至少包括真空灭弧室以及设置于真空灭弧室内的合闸开关，还包括用于驱动合闸开关实现合闸与分闸的永磁驱动机构，所述合闸开关包括合闸静触点以及合闸动触点；

所述永磁驱动机构包括分闸线圈、合闸线圈、动铁芯、筒状结构的外磁轭以及用于连接合闸动触点与动铁芯的连杆，所述分闸线圈与合闸线圈分别设置于外磁轭内的底部和开口处，所述动铁芯插入分闸线圈与合闸线圈内且动铁芯可在分闸线圈与合闸线圈内往复单自由度运动，所述分闸线圈与合闸线圈之间还设置有筒状结构的永磁体以及筒状结构的导磁块，所述导磁块内套于永磁体且导磁块的内径大于动铁芯的外径，所述动铁芯的下方还设置有用于提供分合闸辅助力的弹簧机构，所述弹簧机构位于所述外磁轭的底部外侧并与动铁芯固定连接。

进一步，所述弹簧机构包括合闸弹簧、合闸缓冲弹簧、驱动杆以及用于容纳合闸弹簧和合闸缓冲弹簧的容纳筒，所述容纳筒底部同轴设置有弹簧定位柱，所述合闸弹簧的一端外套于所述弹簧定位柱，所述驱动杆的一端与动铁芯同轴固定连接，另一端穿过外磁轭底部并深入到容纳筒内，所述驱动杆通过一T形弹簧压头与合闸弹簧连接，T形弹簧压头嵌入于合闸弹簧，所述合闸缓冲弹簧外套于所述驱动杆且位于外磁轭与T形弹簧压头之间。

进一步，所述合闸线圈的导线的横截面积小于所述分闸线圈的导线横截面积。

进一步，还包括固定组件，所述固定组件包括第一卡板和第二卡板，所述第一卡板设置于第二卡板上方并与第二卡板固定连接，所述真空灭弧室设置于第一卡板和第二卡板之间并与第一卡板的下表面固定连接，所述合闸静触点通过一定位杆与第一卡板固定连接，所述外磁轭的开口端与第二卡板的下表面固定连接形成密闭腔体。

进一步，所述第二卡板的下表面设置有凹槽，所述外磁轭的开口端固定嵌入于所述凹槽内。

进一步，所述连杆包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端与合闸动触点固定连接，另一端与第二连杆同轴固定连接。

进一步，所述第二连杆与动铁芯、驱动杆一体设置。

进一步，所述第一卡板和第二卡板通过至少两个螺杆固定连接。

本发明的有益效果：本发明提供的分裂导线输电线路融冰装置的永磁弹簧机构开关，通过合闸线圈与分闸线圈分体设置，能够有效降低永磁机构开关的误分闸率，而且还能够显著提高永磁机构开关的合闸可靠性，从而保证整个永磁机构开关的工作性能；通过弹簧机构的合闸弹簧与合闸缓冲弹簧的作用，在分闸与合闸时均能够提供辅助弹性力，在保证较高合闸可靠性的同时也对分合闸特性进行了改善；本发明结构简单，制造方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明合闸时的结构示意图。

图2为本发明分闸时的结构示意图。

图3为本发明的第二卡板结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明合闸时的结构示意图，图2为本发明分闸时的结构示意图，图3为本发明的第二卡板结构示意图，如图所示，本发明提供的一种分裂导线输电线路融冰装置的永磁弹簧机构开关，至少包括真空灭弧室9以及设置于真空灭弧室9内的合闸开关，还包括用于驱动合闸开关实现合闸与分闸的永磁驱动机构，所述合闸开关包括合闸静触点10以及合闸动触点11；

所述永磁驱动机构包括合闸线圈15、分闸线圈19、动铁芯4、筒状结构的外磁轭16以及用于连接合闸动触点11与动铁芯4的连杆，所述分闸线圈19与合闸线圈15分别设置于外磁轭16内的底部和开口处，所述动铁芯4插入合闸线圈15与分闸线圈19内且动铁芯4可在合闸线圈15与分闸线圈19内往复单自由度运动，所述合闸线圈15与分闸线圈19之间还设置有筒状结构的永磁体18以及筒状结构的导磁块17，采用这种结构，使得动铁芯周围的磁场分布均匀，便于动铁芯的动作以及提高分闸与合闸的可靠性，并且导磁块将永磁体与驱动杆和第二连杆以及动铁芯隔离，对永磁体起到良好的保护作用，当然，永磁体和导磁块均设置于外磁轭内，所述导磁块17内套于永磁体18且导磁块17的内径大于动铁芯4的外径，利于动铁芯上下运动实现分闸与合闸动作，所述动铁芯4的下方还设置有用于提供分合闸辅助力的弹簧机构，所述弹簧机构位于所述外磁轭16的底部外侧并与动铁芯4固定连接，通过上述结构，不仅能够有效降低永磁机构开关的误分闸率，还能够显著提高永磁机构开关的合闸可靠性，从而保证整个永磁机构开关的工作性能。

本实施例中，所述弹簧机构包括合闸弹簧21、合闸缓冲弹簧6、驱动杆5以及用于容纳合闸弹簧21和合闸缓冲弹簧6的容纳筒22，所述容纳筒22底部同轴设置有弹簧定位柱7，所述合闸弹簧21的一端外套于所述弹簧定位柱7，所述驱动杆5的一端与动铁芯4同轴固定连接，另一端穿过外磁轭16底部并深入到容纳筒22内，所述驱动杆5通过一T形弹簧压头20与合闸弹簧21连接，T形弹簧压头20嵌入于合闸弹簧21，所述合闸缓冲弹簧6外套于所述驱动杆5且位于外磁轭16与T形弹簧压头20之间，所述T形压头和外磁轭一起对合闸缓冲弹簧进行限位，T形压头和容纳筒底部以及弹簧定位柱共同作用对合闸弹簧进行限位，通过弹簧机构的作用，在分闸与合闸时均能够提供辅助弹性力，在改善分合闸特性的同时又保证了开关较高的合闸可靠性，且有效避免了误分闸的出现，很好的满足了融冰开关的工作要求。

本实施例中，所述合闸线圈15的导线的横截面积小于所述分闸线圈19的导线横截面积，在尽可能减少用料与机构体积的情况下，保证可靠分闸，并实现合闸弹簧21储能，减小合闸过程所需要的功率，同时又对开关的分合闸特性进行了改善。

本实施例中，还包括固定组件，所述固定组件包括第一卡板1和第二卡板3，所述第一卡板1设置于第二卡板3上方并与第二卡板3固定连接，所述真空灭弧室9设置于第一卡板1和第二卡板3之间并与第一卡板1的下表面固定连接，所述合闸静触点10通过一定位杆8与第一卡板1固定连接，所述外磁轭16的开口端与第二卡板3的下表面固定连接形成密闭腔体，通过这种结构，能够使合闸机构和弹簧机构能够紧密的固定，使得本发明的体积较小，从而使得本发明能够良好地适用于分裂导线的融冰装置，本实施例中的固定连接均采用螺栓连接的方式，拆卸方便，利于检修，当然，也可以采用其他的固定连接方式，比如焊接，卡接等。

本实施例中，所述第二卡板3的下表面设置有凹槽23，所述外磁轭16的开口端固定嵌入于所述凹槽23内，能够使得外磁轭与第二卡板的下表面结合紧密，结构强度更高。

本实施例中，所述连杆包括第一连杆12和第二连杆14，所述第一连杆12的一端与合闸动触点11同轴固定连接，另一端与第二连杆14固定连接，本实施例中，采用以固定套13将第一连杆12和第二连杆14固定连接，拆装方便，通过这种结构，能够满足融冰装置电压隔离的要求，而且能够起到良好传动作用。

本实施例中，所述第二连杆14与动铁芯4、驱动杆5一体设置，且第二连杆14与驱动杆5采用相同的材料，能够使得永磁机构具有更大的静态保持力，从而保证本发明的分闸与合闸的可靠性，而且有利于提高机械强度，所述动铁芯固定外套于第二连杆与驱动杆。

本实施例中，所述第一卡板1和第二卡板3通过至少两个螺杆2固定连接，采用这种结构，能够利于拆装，便于检修。

本发明的工作原理：

如图1所示，图1为本发明处于合闸状态，此时的合闸弹簧处于释放状态，但并未完全释放，即保有一定的压缩量，因此，合闸弹簧还具有向上的弹力，此时真空灭弧室内的合闸动触点与合闸静触点之间的力包括永磁机构的静态保持力，还有合闸弹簧向上的弹力作用，通过两个力的共同作用，保证了合闸静触点与合闸动触点之间紧密地闭合，从而保证了合闸可靠性，而且能够有效避免误分闸，此时，合闸缓冲弹簧处于压缩状态，合闸缓冲弹簧的弹性系数小于合闸弹簧的弹性系数，因此，处动触点和静触点之间的结合影响不大，从而使得合闸的可靠性得到有效保证。

分闸过程：当分闸线圈通电，分闸线圈产生向下的电磁力使动铁芯克服永磁机构的静态保持力以及合闸弹簧的弹力并向下运动，从而带动合闸动触点向下运动完成分闸动作，在分闸过程中，合闸弹簧不断被压缩，同时起到合闸缓冲作用，此时，合闸缓冲弹簧释放预紧力(即弹力)且释放预紧力的方向与电磁力的方向相同，在电磁力以及合闸缓冲弹簧的共同作用下，保证分闸的可靠性，分闸状态如图2所示，虽然分闸时合闸弹簧被压缩，但是在合闸缓冲弹簧以及静态保持力的作用下克服合闸弹簧向上的弹力并使得合闸开关处于稳定的分闸状态。

合闸过程：由于在分闸过程中，合闸弹簧被压缩且处于完全压缩状态，此时提供的向上的弹力最大，当合闸线圈通电，合闸线圈对动铁芯产生向上的电磁力，并且该电磁力与合闸弹簧的弹力的合力克服永磁机构的静态保持力以及合闸缓冲弹簧被压缩时的反作用力，从而带动动铁芯向上运动并带动合闸动触点向上运动与合闸静触点结合，从而完成合闸动作，合闸缓冲弹簧在合闸过程中起到缓冲作用。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种分裂导线输电线路融冰装置的永磁弹簧机构开关，其特征在于：至少包括真空灭弧室以及设置于真空灭弧室内的开关，还包括用于驱动开关实现合闸与分闸的永磁驱动机构，所述开关包括合闸静触点以及合闸动触点；

所述永磁驱动机构包括分闸线圈、合闸线圈、动铁芯、筒状结构的外磁轭以及用于连接合闸动触点与动铁芯的连杆，所述分闸线圈与合闸线圈分别设置于外磁轭内的底部和开口处，所述动铁芯插入分闸线圈与合闸线圈内且动铁芯可在分闸线圈与合闸线圈内往复单自由度运动，所述分闸线圈与合闸线圈之间还设置有筒状结构的永磁体以及筒状结构的导磁块，所述导磁块内套于永磁体且导磁块的内径大于动铁芯的外径，所述动铁芯的下方还设置有用于提供分合闸辅助力的弹簧机构，所述弹簧机构位于所述外磁轭的底部外侧并与动铁芯固定连接；

所述弹簧机构包括合闸弹簧、合闸缓冲弹簧、驱动杆以及用于容纳合闸弹簧和合闸缓冲弹簧的容纳筒，所述容纳筒底部同轴设置有弹簧定位柱，所述合闸弹簧的一端外套于所述弹簧定位柱，所述驱动杆的一端与动铁芯同轴固定连接，另一端穿过外磁轭底部并深入到容纳筒内，所述驱动杆通过一T形弹簧压头与合闸弹簧连接，T形弹簧压头嵌入于合闸弹簧，所述合闸缓冲弹簧外套于所述驱动杆且位于外磁轭与T形弹簧压头之间。

2.根据权利要求1所述分裂导线输电线路融冰装置的永磁弹簧机构开关，其特征在于：所述合闸线圈的导线的横截面积小于所述分闸线圈的导线横截面积。

3.根据权利要求2所述分裂导线输电线路融冰装置的永磁弹簧机构开关，其特征在于：还包括固定组件，所述固定组件包括第一卡板和第二卡板，所述第一卡板设置于第二卡板上方并与第二卡板固定连接，所述真空灭弧室设置于第一卡板和第二卡板之间并与第一卡板的下表面固定连接，所述合闸静触点通过一定位杆与第一卡板固定连接，所述外磁轭的开口端与第二卡板的下表面固定连接形成密闭腔体。

4.根据权利要求3所述分裂导线输电线路融冰装置的永磁弹簧机构开关，其特征在于：所述第二卡板的下表面设置有凹槽，所述外磁轭的开口端固定嵌入于所述凹槽内。

5.根据权利要求4所述分裂导线输电线路融冰装置的永磁弹簧机构开关，其特征在于：所述连杆包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端与合闸动触点固定连接，另一端与第二连杆同轴固定连接。

6.根据权利要求5所述分裂导线输电线路融冰装置的永磁弹簧机构开关，其特征在于：所述第二连杆与动铁芯、驱动杆一体设置。

7.根据权利要求6所述分裂导线输电线路融冰装置的永磁弹簧机构开关，其特征在于：所述第一卡板和第二卡板通过至少两个螺杆固定连接。