專利名稱：限流斷路器高速觸頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及限流斷路器的高速觸頭機(jī)構(gòu)，尤其涉及一種基于高速電磁斥力機(jī)構(gòu)和永磁機(jī)構(gòu)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的混合型限流斷路器高速觸頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
混合型限流斷路器采用機(jī)械觸頭并聯(lián)電力電子開關(guān)的方式來(lái)分?jǐn)嚯娏?，為了達(dá)到限制故障電流、減小電力電子開關(guān)分?jǐn)鄩毫Φ哪康?，要求機(jī)械觸頭能夠在短路故障發(fā)生后幾百微秒內(nèi)使動(dòng)靜觸頭快速分離，并在觸頭兩端出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，能夠形成足夠大的觸頭開距，防止觸頭間隙被擊穿重燃。傳統(tǒng)的斷路器觸頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用彈簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分閘時(shí)間長(zhǎng) (一般需要幾十毫秒以上)、時(shí)間離散性大等原因，不適合用于混合型限流斷路器的觸頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中。近年來(lái)快速發(fā)展的永磁機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，已越來(lái)越多地用于真空斷路器、直流斷路器中，但是由于永磁機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)線圈電感大，其分閘時(shí)間通常需要幾個(gè)毫秒以上，同樣不適合于對(duì)限流要求較高的斷路器觸頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中。利用電磁感應(yīng)渦流原理的電磁斥力機(jī)構(gòu)具有反應(yīng)快、初始速度高的特點(diǎn)，特別適合用于具有快速性要求的混合型限流斷路器觸頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中。電磁斥力機(jī)構(gòu)利用脈沖感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生的脈沖電磁力推動(dòng)觸頭高速運(yùn)動(dòng)，由于電磁斥力機(jī)構(gòu)的效率較低，通常在 5%-10%以下，為了達(dá)到額定觸頭開距，需要巨大的初始能量，同時(shí)由于觸頭運(yùn)動(dòng)速度高對(duì)機(jī)構(gòu)的沖擊大，易導(dǎo)致分閘后鎖扣不可靠，機(jī)構(gòu)機(jī)械壽命短等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述背景技術(shù)存在的不足，提供一種分閘時(shí)間短、初始分離速度快、動(dòng)作可靠性高、機(jī)械壽命長(zhǎng)的混合型限流斷路器高速觸頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種限流斷路器高速觸頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括一機(jī)架，機(jī)架中依次固定安裝有電磁斥力機(jī)構(gòu)、彈簧連接機(jī)構(gòu)、永磁機(jī)構(gòu)；所述的電磁斥力機(jī)構(gòu)包括平行疊放的斥力驅(qū)動(dòng)線圈和斥力金屬盤，所述的斥力驅(qū)動(dòng)線圈兩端連接有用于提供驅(qū)動(dòng)電流的驅(qū)動(dòng)電路；所述彈簧連接機(jī)構(gòu)包括沿斥力金屬盤周向布置的彈性部件；所述的永磁機(jī)構(gòu)包括靜鐵心和靜鐵心中部鑲嵌的永磁體，所述的永磁體的兩側(cè)分別安裝有分閘線圈和合閘線圈，在所述的永磁體和靜鐵心的磁極之間設(shè)置有動(dòng)鐵心，所述動(dòng)鐵心中設(shè)有動(dòng)觸頭驅(qū)動(dòng)桿，動(dòng)觸頭驅(qū)動(dòng)桿依次穿過(guò)靜鐵心、彈簧連接機(jī)構(gòu)、斥力驅(qū)動(dòng)線圈以及斥力金屬盤的軸心部與斷路器觸頭連接。在上述技術(shù)方案中，所述彈簧連接機(jī)構(gòu)包括壓縮蓋、彈簧、支柱及鋼盤，彈簧嵌套在支柱中，壓縮蓋上設(shè)置彈簧孔，支柱穿過(guò)彈簧孔與鋼盤連接。在上述技術(shù)方案中，所述驅(qū)動(dòng)電路包括預(yù)充電電容、晶間管和續(xù)流二極管，所述預(yù)充電電容的正極和晶閘管陽(yáng)極均與斥力驅(qū)動(dòng)線圈的一端連接，預(yù)充電電容的負(fù)極與續(xù)流二極管的正極連接，晶閘管陰極和續(xù)流二極管的負(fù)極均與斥力驅(qū)動(dòng)線圈的另一端連接所述電磁斥力機(jī)構(gòu)由斥力驅(qū)動(dòng)線圈、斥力金屬盤和斥力驅(qū)動(dòng)線圈驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，所述斥力金屬盤與動(dòng)觸頭驅(qū)動(dòng)桿連接并置于斥力驅(qū)動(dòng)線圈正上方。在上述技術(shù)方案中，所述金屬斥力盤為銅盤與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1)在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，通過(guò)電磁斥力機(jī)構(gòu)和永磁機(jī)構(gòu)共同驅(qū)動(dòng)動(dòng)觸頭，實(shí)現(xiàn)動(dòng)觸頭快速、可靠分間，保證混合型限流斷路器限流分?jǐn)嘈Ч?)在系統(tǒng)正常啟停的工作狀態(tài)下，由永磁機(jī)構(gòu)單獨(dú)機(jī)構(gòu)完成觸頭正常分、合閘動(dòng)作，并提供觸頭在合間狀態(tài)時(shí)，動(dòng)靜觸頭之間的壓力，保持觸頭在分間狀態(tài)的穩(wěn)定性，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠，而且有效地延長(zhǎng)了機(jī)械壽命。3)在電磁斥力機(jī)構(gòu)和永磁機(jī)構(gòu)之間設(shè)置彈簧連接機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了將電磁斥力機(jī)構(gòu)與永磁機(jī)構(gòu)的彈性連接，這樣，在系統(tǒng)正常啟停時(shí)，斷路器正常分閘、合閘以及靜態(tài)時(shí)整體機(jī)構(gòu)力平穩(wěn)可靠地傳遞，并且在斷路器高速分間時(shí)使運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量有效分解，提高了動(dòng)觸頭在分間時(shí)運(yùn)動(dòng)初期的加速度，有效保證了動(dòng)觸頭快速可靠分離。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中電磁斥力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖；圖3是圖1中永磁機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖1中彈簧連接機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；圖中，1-電磁斥力機(jī)構(gòu)，2-永磁機(jī)構(gòu)，3-彈簧連接機(jī)構(gòu)，4-動(dòng)觸頭，5-機(jī)架，6_動(dòng)觸頭驅(qū)動(dòng)桿，7-靜鐵心，8-上磁極，9-動(dòng)鐵心，10-分閘線圈，11-永磁體，12-下磁極，13-合閘線圈，14-壓縮蓋，15-支柱，16-彈簧，17-彈簧孔，18-鋼盤，19-斥力驅(qū)動(dòng)線圈，20-斥力
金屬盤。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地描述如圖1所示，本發(fā)明限流斷路器高速觸頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一機(jī)架5，機(jī)架5中依次設(shè)有電磁斥力機(jī)構(gòu)1、彈簧連接機(jī)構(gòu)3、永磁機(jī)構(gòu)2，其中，機(jī)架5包括四根豎立的柱子，柱子的頂端、中部、下部分別用螺栓固定安裝橫架，永磁機(jī)構(gòu)2通過(guò)螺栓固定懸掛在柱子頂端的橫架下方，電磁斥力機(jī)構(gòu)1用螺栓固定安裝在柱子中部的橫架上方，彈簧連接機(jī)構(gòu)3固定安裝在電磁斥力機(jī)構(gòu)1的上方。電磁斥力機(jī)構(gòu)包括上下平行疊放的斥力驅(qū)動(dòng)線圈19和斥力金屬盤20，由于銅質(zhì)金屬盤易于產(chǎn)生較大感應(yīng)電流，金屬斥力盤20 —般采用銅盤。如圖2所示，斥力金屬盤20 置于斥力驅(qū)動(dòng)線圈19正上方，斥力驅(qū)動(dòng)線圈19的兩端連接有驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路用于提供驅(qū)動(dòng)電流，驅(qū)動(dòng)電路包括預(yù)充電電容C、晶閘管T和續(xù)流二極管D，預(yù)充電電容C的正極和晶閘管T陽(yáng)極均與斥力驅(qū)動(dòng)線圈19的一端連接，預(yù)充電電容C的負(fù)極與續(xù)流二極管D的正極連接，晶閘管T陰極和續(xù)流二極管D的負(fù)極均與斥力驅(qū)動(dòng)線圈19的另一端連接，當(dāng)晶閘管T接到導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，預(yù)充電電容C即對(duì)斥力驅(qū)動(dòng)線圈19放電，形成脈沖電流ip，并在斥力驅(qū)動(dòng)線圈19周圍產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)B，位于斥力驅(qū)動(dòng)線圈19正上方的斥力金屬盤20中由于脈沖磁場(chǎng)的作用，形成感應(yīng)渦流iq，iq方向與斥力線圈中的電流ip方向相反，因而感應(yīng)渦流iq所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，從而在斥力線圈與斥力金屬盤20之間產(chǎn)生巨大的電磁斥力Fz，為斷路器的分?jǐn)嗵峁┏饬?。永磁機(jī)構(gòu)包括動(dòng)觸頭驅(qū)動(dòng)桿6、靜鐵心7、上磁極8、動(dòng)鐵心9、分閘線圈10、永磁體 11、下磁極12和合閘線圈13，其結(jié)構(gòu)見圖3，永磁機(jī)構(gòu)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，靜鐵心7中部鑲著永磁體11，永磁體11的上方和下方分別安裝著分閘線圈10和合閘線圈13，動(dòng)鐵心9上的觸頭驅(qū)動(dòng)桿6穿過(guò)靜鐵心7，觸頭驅(qū)動(dòng)桿6用于驅(qū)動(dòng)斷路器作分合閘運(yùn)動(dòng)。當(dāng)永磁機(jī)構(gòu)處于上穩(wěn)態(tài)狀態(tài)時(shí)，動(dòng)鐵心9與上磁極8接觸，形成一個(gè)由永磁體11、 動(dòng)鐵心9、上磁極8、磁軛組成的低阻磁路，同時(shí)由于動(dòng)鐵心9與下磁極12間存在較大的氣隙，使得經(jīng)過(guò)下磁極12的路徑磁阻很大，永磁體11的磁力線大部分通過(guò)上部磁路，產(chǎn)生很大的磁力，將動(dòng)鐵心9緊緊地吸在靜鐵心7的上磁極上。合閘時(shí)，通過(guò)電源對(duì)合閘線圈通以脈沖電流，該電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與永磁體11在上端產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，隨著電流的增大，合閘線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)使動(dòng)鐵心9所受的向上的吸力越來(lái)越小，當(dāng)電流增大到一定程度時(shí)，動(dòng)鐵心9所受的吸力之和小于動(dòng)鐵心9上的機(jī)械負(fù)載，這時(shí)動(dòng)鐵心9就將向下運(yùn)動(dòng)。一旦動(dòng)鐵心9開始向下運(yùn)動(dòng)，它與上磁極8之間就出現(xiàn)間隙，上端磁路的磁阻便立刻增大，下端的磁阻減小。動(dòng)鐵心9所受向上的吸力變小，所受向下的吸力增大，隨著該過(guò)程的進(jìn)行，動(dòng)鐵心9受到的向下合力越來(lái)越大，使其加速向下運(yùn)動(dòng)，直到動(dòng)鐵心9下端與靜鐵心7下磁極相接觸，至此永磁機(jī)構(gòu)的合間過(guò)程完成，動(dòng)鐵心 9又被牢牢固定在合閘狀態(tài)。彈簧連接機(jī)構(gòu)包括壓縮蓋14、彈簧16、支柱15及鋼盤18，如圖4所示，彈簧16嵌套在支柱15中，壓縮蓋14上設(shè)置彈簧孔，支柱15穿過(guò)彈簧孔與鋼盤18連接。正常工作時(shí)，彈簧連接機(jī)構(gòu)的彈簧16均受到壓縮蓋14的壓縮，每根支柱15的銷孔中插上開口銷，防止彈簧16彈出。斥力動(dòng)作時(shí)，斥力金屬盤20受到巨大電磁斥力的作用， 推動(dòng)鋼盤18進(jìn)一步壓縮彈簧連接機(jī)構(gòu)中的彈簧16向上運(yùn)動(dòng)，由于此時(shí)動(dòng)觸頭與永磁機(jī)構(gòu)之間靠彈簧連接機(jī)構(gòu)連接在一起，所以運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量?jī)H為斥力機(jī)構(gòu)和動(dòng)觸頭質(zhì)量之和， 該運(yùn)動(dòng)部件受到的阻力為彈簧預(yù)壓力。之后隨著動(dòng)觸頭進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)，彈簧16被繼續(xù)壓縮， 彈簧16彈力大于永磁機(jī)構(gòu)向下的永磁力，永磁機(jī)構(gòu)觸頭驅(qū)動(dòng)桿6開始向上運(yùn)動(dòng)，永磁機(jī)構(gòu)開始分閘。在短路發(fā)生時(shí)，斥力機(jī)構(gòu)與永磁機(jī)構(gòu)同時(shí)發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，但是由于永磁機(jī)構(gòu)的始動(dòng)時(shí)間要遠(yuǎn)慢于斥力機(jī)構(gòu)，所以斥力機(jī)構(gòu)完成了觸頭前期的快速動(dòng)作，而永磁機(jī)構(gòu)則完成了動(dòng)觸頭快速度分離形成電氣間隙之后的進(jìn)一步可靠分間，兩者的動(dòng)作能夠協(xié)調(diào)一致地可靠完成，正是得利于彈簧連接機(jī)構(gòu)所發(fā)揮的作用。
權(quán)利要求
1.一種限流斷路器高速觸頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于包括一機(jī)架，機(jī)架中依次固定安裝有電磁斥力機(jī)構(gòu)、彈簧連接機(jī)構(gòu)、永磁機(jī)構(gòu)；所述的電磁斥力機(jī)構(gòu)包括平行疊放的斥力驅(qū)動(dòng)線圈和斥力金屬盤，所述的斥力驅(qū)動(dòng)線圈兩端連接有用于提供驅(qū)動(dòng)電流的驅(qū)動(dòng)電路；所述彈簧連接機(jī)構(gòu)包括沿斥力金屬盤周向布置的彈性部件；所述的永磁機(jī)構(gòu)包括靜鐵心和靜鐵心中部鑲嵌的永磁體，所述的永磁體的兩側(cè)分別安裝有分閘線圈和合閘線圈，在所述的永磁體和靜鐵心的磁極之間設(shè)置有動(dòng)鐵心，所述動(dòng)鐵心中設(shè)有動(dòng)觸頭驅(qū)動(dòng)桿，動(dòng)觸頭驅(qū)動(dòng)桿依次穿過(guò)靜鐵心、彈簧連接機(jī)構(gòu)、斥力驅(qū)動(dòng)線圈以及斥力金屬盤的軸心部與斷路器觸頭連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的限流斷路器高速觸頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述彈簧連接機(jī)構(gòu)包括壓縮蓋、彈簧、支柱及鋼盤，彈簧嵌套在支柱中，壓縮蓋上設(shè)置彈簧孔，支柱穿過(guò)彈簧孔與鋼盤連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的限流斷路器高速觸頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電路包括預(yù)充電電容、晶閘管和續(xù)流二極管，所述預(yù)充電電容的正極和晶閘管陽(yáng)極均與斥力驅(qū)動(dòng)線圈的一端連接，預(yù)充電電容的負(fù)極與續(xù)流二極管的正極連接，晶閘管陰極和續(xù)流二極管的負(fù)極均與斥力驅(qū)動(dòng)線圈的另一端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的限流斷路器高速觸頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述金屬斥力盤為銅盤。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速真空直流限流斷路器，包括用于接收到外部命令時(shí)快速分閘的高速真空觸頭機(jī)構(gòu)、用于在真空滅弧室中制造電流過(guò)零點(diǎn)的反向電流產(chǎn)生電路、用于使真空滅弧室電流過(guò)零后得到零電壓恢復(fù)時(shí)間的續(xù)流電路以及用于吸收電路能量的吸能電路，所述的高速真空觸頭機(jī)構(gòu)、反向電流產(chǎn)生電路、續(xù)流電路和吸能電路并聯(lián)連接。本發(fā)明具有限流能力強(qiáng)，動(dòng)作迅速、關(guān)斷可靠等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01H71/68GK102262982SQ20111018330
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者劉路輝, 莊勁武, 徐國(guó)順, 武瑾, 江壯賢, 王晨 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)