專利名稱：一種具有分閘加速度的軸向自適應(yīng)雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及中壓真空斷路器永磁機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，尤其是一種具有分閘加速度的軸向自適應(yīng)雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
操動機(jī)構(gòu)是中壓真空斷路器的一個關(guān)鍵組成部分，目前被廣泛采用的有彈簧操作機(jī)構(gòu)和永磁操動機(jī)構(gòu)兩種。彈簧操動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械故障概率高，易產(chǎn)生維修和維護(hù)的工作量，給用戶單位帶來諸多不便。本實(shí)用新型所述的雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)是永磁操作機(jī)構(gòu)的一種，因其結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械性能穩(wěn)定的特點(diǎn)而被廣泛使用，且逐漸有取代彈簧操動機(jī)構(gòu)的發(fā)展趨勢。雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)的主要工作原理是:電磁驅(qū)動，永磁保持；具體的講，就是在進(jìn)行合、分閘操作過程中，給相應(yīng)的合、分閘線圈通以合適的電流，由該電流產(chǎn)生一個可以克服永磁保持力的電磁力，驅(qū)動動鐵芯上下運(yùn)動產(chǎn)生合、分閘需要的能量位移輸出。合、分閘到位無需機(jī)械鎖扣裝置，完全利用永磁體提供永久磁力，將動鐵芯穩(wěn)定的吸合在靜鐵芯特定位置上，從而可靠的保持真空斷路器合、分閘狀態(tài)。傳統(tǒng)的雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)在進(jìn)行合、分閘操作時，由于通過合、分閘線圈的電流產(chǎn)生的電磁力，需要在克服永磁體保持力和動靜鐵芯摩擦力以及磁屏蔽密封結(jié)構(gòu)中壓縮空氣阻力的基礎(chǔ)上用剩余能量做功，在剩余能量不足時，導(dǎo)致中壓真空斷路器分閘速度較低造成電弧重燃，分閘失敗，影響電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。目前，傳統(tǒng)的產(chǎn)品解決這個問題，多采用以下幾種方法:(1)在真空斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)增加多根分閘彈簧提高分閘速度；(2)采用提高合、分閘電流的有效值來提升合、分閘電磁力增加速度；(3)將永磁、電磁回路分成磁路不干涉的兩部分結(jié)構(gòu)布置提高初始速度。另外，傳統(tǒng)永磁機(jī)構(gòu)產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)動鐵芯運(yùn)動的定位和導(dǎo)向，是利用輸出軸延伸出永磁機(jī)構(gòu)頂蓋和底蓋，依賴頂?shù)咨w中間開定位孔來實(shí)現(xiàn)定位和導(dǎo)向功能。這些設(shè)計(jì)方案的實(shí)施，存在的問題是:(I)機(jī)械傳動部件多，故障點(diǎn)增加，傳動損耗大，分閘速度提升不明顯；(2)采用提高分閘電流值提升分閘速度的后果是增加了直流電源系統(tǒng)的成本，也提高電氣故障的風(fēng)險(xiǎn)。(3)利用傳統(tǒng)的永磁機(jī)構(gòu)動鐵芯定位和導(dǎo)向設(shè)計(jì)方案，使得永磁機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積增大；因此，在簡化傳統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的背景下，設(shè)計(jì)一種能明顯提高分閘速度的永磁機(jī)構(gòu)具有較為現(xiàn)實(shí)的意義。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種具有分閘加速度的軸向自適應(yīng)雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，在簡化了現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上明顯的提升永磁機(jī)構(gòu)分閘速度。一種具有分閘加速度的軸向自適應(yīng)雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，包括輸出軸，在該輸出軸外套裝有動鐵芯，在該動鐵芯外還套裝有自潤滑導(dǎo)向套、緩沖、分閘線圈、靜鐵芯、合閘線圈和外磁軛，以及安裝在輸出軸兩端旁的頂蓋和底蓋，另外在外磁軛中部和靜鐵芯之間安裝有瓦型磁鐵，其特別之處在于:所述外磁軛為空心圓柱體，在其內(nèi)腔中設(shè)有磁短路環(huán)，該磁短路環(huán)與靜鐵芯之間設(shè)置有磁短路氣隙。其中動鐵芯為空心圓柱體，在其外表面設(shè)有軸向的泄壓槽，在該泄壓槽上還設(shè)有泄壓孔，從而共同將動鐵芯在封閉結(jié)構(gòu)中運(yùn)動時產(chǎn)生的壓縮空氣阻力釋放；另外動鐵芯上端為圓錐臺，而下端為凹形端面。其中輸出軸的一端伸出底蓋外，而該輸出軸的另一端從自潤滑導(dǎo)向套、緩沖和動鐵芯的內(nèi)腔中穿過并且與動鐵芯為過盈配合，輸出軸末端固定在頂蓋內(nèi)的動鐵芯上的凹槽中。其中磁短路環(huán)、瓦型磁鐵和靜鐵芯將外磁軛的內(nèi)腔分為上下兩個隔室，在上隔室內(nèi)安裝有分閘線圈，而在下隔室內(nèi)安裝有合閘線圈。其中自潤滑導(dǎo)向套為鑲嵌石墨的銅質(zhì)空心圓柱體，并且該自潤滑導(dǎo)向套安裝在緩沖的下方。其中在分閘線圈和動鐵芯之間安裝有自潤滑導(dǎo)向環(huán)，該自潤滑導(dǎo)向環(huán)的材質(zhì)為聚四氟乙烯，并且該自潤滑導(dǎo)向環(huán)與分閘線圈高度相等。本實(shí)用新型針對上述問題，提供一種具有分閘加速度的軸向自適應(yīng)雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，采用有別于傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的內(nèi)嵌式自適應(yīng)定位和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)、非等距運(yùn)動磁路、壓縮氣體泄壓通道、磁短路氣隙、緩沖、自潤滑部件等方案，在簡化了傳統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上明顯的提升永磁機(jī)構(gòu)分閘速度。本實(shí)用新型的有益效果是:提供一種具有分閘加速度的軸向自適應(yīng)雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，采用了有別于傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的內(nèi)嵌式自適應(yīng)定位和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)、非等距運(yùn)動磁路、壓縮氣體泄壓通道、磁短路氣隙、緩沖、自潤滑部件等方案，在簡化了傳統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上明顯的提升永磁機(jī)構(gòu)分閘速度，提高了永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器的穩(wěn)定性和實(shí)用性。

附圖1為本實(shí)用新型的雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)在分閘狀態(tài)的示意圖；附圖2為本實(shí)用新型的雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)在合閘狀態(tài)的示意圖；附圖3為本實(shí)用新型的雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)在分閘過程初始狀態(tài)的示意圖；附圖4為本實(shí)用新型的雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)中動鐵芯11的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2、3所示，本實(shí)用新型是一種具有分閘加速度的軸向自適應(yīng)雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，包括輸出軸12，在該輸出軸12外套裝有動鐵芯11，在該動鐵芯11外還套裝有自潤滑導(dǎo)向套7、緩沖9、分閘線圈2、靜鐵芯3、合閘線圈6和外磁軛5，以及安裝在輸出軸12兩端旁的頂蓋I和底蓋8，另外在外磁軛5中部和靜鐵芯3之間安裝有瓦型磁鐵4，所述外磁軛5為空心圓柱體，在其內(nèi)腔中設(shè)有磁短路環(huán)13，該磁短路環(huán)13與靜鐵芯3之間設(shè)置有磁短路氣隙18。如圖4所示，其中動鐵芯11為空心圓柱體，在其外表面設(shè)有軸向的泄壓槽14，在該泄壓槽14上還設(shè)有泄壓孔15，從而共同將動鐵芯11在封閉結(jié)構(gòu)中運(yùn)動時產(chǎn)生的壓縮空氣阻力釋放；另外動鐵芯11上端為圓錐臺17，而下端為平面。輸出軸12的一端伸出底蓋8夕卜，而該輸出軸12的另一端從自潤滑導(dǎo)向套7、緩沖9和動鐵芯11的內(nèi)腔中穿過并且與動鐵芯11為過盈配合，并且其末端固定在頂蓋I內(nèi)的動鐵芯11上的凹槽20中。磁短路環(huán)13、瓦型磁鐵4和靜鐵芯3將外磁軛5的內(nèi)腔分為上下兩個隔室，在上隔室內(nèi)安裝有分閘線圈2，而在下隔室內(nèi)安裝有合閘線圈6。另外自潤滑導(dǎo)向套7為鑲嵌石墨的銅質(zhì)空心圓柱體，并且該自潤滑導(dǎo)向套7安裝在緩沖9的下方。而在分閘線圈2和動鐵芯11之間安裝有自潤滑導(dǎo)向環(huán)10，該自潤滑導(dǎo)向環(huán)10的材質(zhì)為聚四氟乙烯，并且該自潤滑導(dǎo)向環(huán)10與分閘線圈2高度相等。本實(shí)用新型的工作原理如下:在磁短路環(huán)13和靜鐵芯3之間設(shè)置有磁短路氣隙18，該短路氣隙18的磁阻隨動鐵芯11的向上運(yùn)動，逐漸小于動鐵芯11與底蓋8間的磁阻，近似將瓦型磁鐵4磁短路，使緩沖9的反力疊加在分閘線圈2的電磁力上，共同作用于動鐵芯11向上運(yùn)動，獲得有效分閘的加速度；在動鐵芯11上端還具有圓錐臺17的特征，其優(yōu)越性在于當(dāng)動鐵芯11處于中間狀態(tài)下，上端的圓錐臺17與頂蓋I中部的錐形凹槽磁保持面19的氣隙垂直距離，比下端的凹形端面16與底蓋8中部的圓環(huán)凸臺之間的氣隙垂直距離縮小了 20%左右，形成了一種上下非等距的磁路結(jié)構(gòu)，可使動鐵芯11向上運(yùn)動時的磁阻小于向下運(yùn)動的磁阻，獲得有效的分閘加速度；與現(xiàn)有永磁機(jī)構(gòu)不同，本實(shí)用新型無需在頂蓋I中心開孔來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向功能，且本實(shí)用新型利用具有潤滑功能的聚四氟乙烯、石墨等材料進(jìn)行自適應(yīng)的運(yùn)動導(dǎo)向，效果比傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)采用潤滑油更佳。
權(quán)利要求1.一種具有分閘加速度的軸向自適應(yīng)雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，包括輸出軸(12)，在該輸出軸(12 )外套裝有動鐵芯(11)，在該動鐵芯(11)外還套裝有自潤滑導(dǎo)向套(7 )、緩沖(9 )、分閘線圈(2)、靜鐵芯(3)、合閘線圈(6)和外磁軛(5)，以及安裝在輸出軸(12)兩端旁的頂蓋(I)和底蓋(8)，另外在外磁軛(5)中部和靜鐵芯(3)之間安裝有瓦型磁鐵(4)，其特征在于:所述外磁軛(5)為空心圓柱體，在其內(nèi)腔中設(shè)有磁短路環(huán)(13)，該磁短路環(huán)(13)與靜鐵芯(3 )之間設(shè)置有磁短路氣隙(18 )。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有分閘加速度的軸向自適應(yīng)雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，其特征在于:其中動鐵芯(11)為空心圓柱體，在其外表面設(shè)有軸向的泄壓槽(14)，在該泄壓槽(14)上還設(shè)有泄壓孔(15);另外動鐵芯(11)上端為圓錐臺(17)，而下端為凹形端面(16)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具有分閘加速度的軸向自適應(yīng)雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，其特征在于:其中輸出軸(12)的一端伸出底蓋(8)外，而該輸出軸(12)的另一端從自潤滑導(dǎo)向套(7 )、緩沖(9 )和動鐵芯(11)的內(nèi)腔中穿過并且與動鐵芯(11)為過盈配合，輸出軸(12 )末端固定在頂蓋(I)內(nèi)的動鐵芯(11)上的凹槽(20)中。
4.如權(quán)利要求1所述的一種具有分閘加速度的軸向自適應(yīng)雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，其特征在于:其中磁短路環(huán)(13)、瓦型磁鐵(4)和靜鐵芯(3)將外磁軛(5)的內(nèi)腔分為上下兩個隔室，在上隔室內(nèi)安裝有分閘線圈(2)，而在下隔室內(nèi)安裝有合閘線圈(6)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種具有分閘加速度的軸向自適應(yīng)雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，其特征在于:其中自潤滑導(dǎo)向套(7)為鑲嵌石墨的銅質(zhì)空心圓柱體，并且該自潤滑導(dǎo)向套(7)安裝在緩沖(9)的下方。
6.如權(quán)利要求1所述的一種具有分閘加速度的軸向自適應(yīng)雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，其特征在于:其中在分閘線圈(2)和動鐵芯(11)之間安裝有自潤滑導(dǎo)向環(huán)(10)，并且該自潤滑導(dǎo)向環(huán)(10)與分閘線圈(2)高度相等。
專利摘要本實(shí)用新型涉及中壓真空斷路器永磁機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，尤其是一種具有分閘加速度的軸向自適應(yīng)雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，包括輸出軸(12)，在該輸出軸(12)外套裝有動鐵芯(11)，在該動鐵芯(11)外還套裝有自潤滑導(dǎo)向套(7)、緩沖(9)、分閘線圈(2)、靜鐵芯(3)、合閘線圈(6)和外磁軛(5)，其特點(diǎn)是所述外磁軛(5)為空心圓柱體，在其內(nèi)腔中設(shè)有磁短路環(huán)(13)，該磁短路環(huán)(13)與靜鐵芯(3)之間設(shè)置有磁短路氣隙(18)。本實(shí)用新型的有益效果是提供一種具有分閘加速度的軸向自適應(yīng)雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，在簡化了傳統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上明顯的提升永磁機(jī)構(gòu)分閘速度，提高了永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器的穩(wěn)定性和實(shí)用性。
文檔編號H01H3/28GK203038850SQ20122059724
公開日2013年7月3日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者牛廣軍, 徐志, 姬濤, 李發(fā)紅 申請人:寧夏力成電氣集團(tuán)有限公司