一種非對稱斥力機構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種非對稱斥力機構,包括傳動桿、主快速斥力單元、次快速斥力單元和緩沖單元。主快速斥力單元由可動斥力線圈和第一固定斥力線圈組成。次快速斥力單元由可動斥力鋁盤和第二固定斥力線圈組成。其中,可動斥力線圈和可動斥力鋁盤固定在傳動桿上,第一固定斥力線圈和第二固定斥力線圈固定在斥力機構線圈安裝板上。本實用新型提供的非對稱斥力機構充分利用線圈-線圈式斥力結構在大負載下高效率的特點來提高斥力機構驅動效率,通過減少斥力盤與斥力線圈、斥力線圈與斥力線圈間的碰撞來延長斥力機構壽命??梢葬槍脠龊闲枨箪`活選擇分閘單元與合閘單元。該非對稱斥力機構結構簡單,動作迅速;驅動效率高,使用壽命長,操作靈活。
【專利說明】一種非對稱斥力機構
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于斥力機構領域,更具體地,涉及一種非對稱斥力機構。
【背景技術】
[0002]斷路器是電力系統(tǒng)的重要開關電器,因其在電力系統(tǒng)中的控制功能和保護功能無以替代,斷路器的可靠運行顯得日益重要。鑒于此形勢,國際大電網會議(CIGRE)曾在全世界范圍內進行了數(shù)次調查,調查表明:斷路器的大多數(shù)故障屬機械性質,主要包括其操作機構、監(jiān)測裝置、輔助裝置。隨著電壓等級升高,斷路器操作機構的元件數(shù)量會增多,因此發(fā)生故障的機率將會更高。
[0003]傳統(tǒng)操作機構由于動作環(huán)節(jié)多、累計運動公差大使其響應時間分散性大、分合閘時間較長,并且容易受各自特性影響而發(fā)生故障。隨著電子控制技術的發(fā)展,電子操作機構應運而生,特別是新型永磁操作機構出現(xiàn)后,使電子操作理論在電氣開關方面有了廣泛實踐和應用。永磁操作機構有諸多優(yōu)點,如傳動部件簡單、運動速度較快、可控性較好等優(yōu)點,在一定程度上適應了現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展新要求。同時,另外一種電子操作機構一電磁斥力機構的研究也在國內外悄然興起。由于其具有結構簡單、機械延遲時間短,初始運動速度快,控制性好的優(yōu)點,使得它在快速開關研究方面引起了人們極大關注。
[0004]現(xiàn)有電磁斥力機構多是線圈-盤式結構,驅動效率較低;同時,頻繁的高速運動對于斥力機構各方面的強度都有較高的要求,因此斥力線圈的壽命一般都有限。
實用新型內容
[0005]針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求,本實用新型的目的是提供一種非對稱斥力機構,能夠提高斥力機構的驅動效率,同時能夠在一定程度上提高斥力機構的壽命。
[0006]本實用新型提供了一種非對稱斥力機構,包括傳動桿、主快速斥力單元、次快速斥力單元和緩沖單元;所述主快速斥力單元包括反向串聯(lián)連接的第一固定斥力線圈和可動斥力線圈,所述可動斥力線圈固定在所述傳動桿上;所述次快速斥力單元包括可動斥力招盤和第二固定斥力線圈,所述可動斥力鋁盤固定在所述傳動桿上;所述緩沖單元包括用于對所述傳動桿進行緩沖的緩沖裝置和用于對所述傳動桿的位置進行限位的限位裝置;所述可動斥力線圈的外形尺寸與所述第一固定斥力線圈的外形尺寸一致。
[0007]其中,所述可動斥力鋁盤的外形尺寸和第二固定斥力線圈的外形尺寸比所述第一固定斥力線圈的外形尺寸小。
[0008]其中,所述可動斥力鋁盤的外徑與所述第二固定斥力線圈的外徑保持一致。
[0009]其中,當對分閘速度要求較高時,所述主快速斥力單元作為分閘單元,所述次快速斥力單元作為合閘單元;所述主快速斥力單元設置于所述次快速斥力單元的上方。
[0010]其中,工作時,當快速開關需要分閘時,供電裝置向所述主快速斥力單元中的所述第一固定斥力線圈和所述可動斥力線圈放電,兩個線圈內通過的脈沖電流方向相反,由電流產生的高頻磁場呈反向關系;兩個磁場相互作用產生推斥力,推動所述可動斥力線圈向下運動,進而帶動所述傳動桿向下運動,此時所述次快速斥力單元中的所述可動斥力鋁盤也隨著所述傳動桿向下運動;當所述傳動桿運動到一定開距以后,所述緩沖裝置會對所述傳動桿進行緩沖;當所述傳動桿運動到斥力機構分閘額定開距以后,所述限位裝置又對所述傳動桿的位置進行限位,減小所述次快速斥力單元中的所述可動斥力鋁盤對所述第二固定斥力線圈的碰撞,進而達到保護所述可動斥力鋁盤和所述第二固定斥力線圈的目的。
[0011]其中,工作時,當快速開關需要合閘時,供電裝置對所述次快速斥力單元中的第二固定斥力線圈進行放電,第二固定斥力線圈中產生高頻電流和高頻磁場;在高頻磁場的作用下,次快速斥力單元中的所述可動斥力鋁盤感應出與所述第二固定斥力線圈中反向的渦流,第二固定斥力線圈中的電流和可動斥力鋁盤中的渦流各自產生的磁場呈反向關系,兩個磁場相互作用產生推斥力;推斥力推動所述次快速斥力單元中的所述可動斥力鋁盤向上運動,所述可動斥力招盤帶動所述傳動桿向上運動,所述傳動桿帶動所述主快速斥力單元中的所述可動斥力線圈也向上運動。
[0012]其中,當對合閘速度要求較高時,所述主快速斥力單元作為合閘單元,所述次快速斥力單元作為分閘單元;所述次快速斥力單元設置于所述主快速斥力單元的上方。
[0013]其中,工作時,當快速開關需要分閘時,供電裝置向所述次快速斥力單元中的所述第二固定斥力線圈放電,第二固定斥力線圈中產生高頻電流和高頻磁場;在高頻磁場的作用下,所述次快速斥力單元中的可動斥力鋁盤感應出與所述第二固定斥力線圈中反向的渦流,第二固定斥力線圈中的線圈電流和可動斥力鋁盤中的渦流各自產生的磁場呈反向關系,磁場相互作用產生推斥力;推斥力推動所述次快速斥力單元中的所述可動斥力鋁盤向下運動,所述可動斥力鋁盤帶動所述傳動桿向下運動,所述傳動桿帶動所述主快速斥力單元中的所述可動斥力線圈也向下運動;當所述傳動桿運動到一定開距后,所述緩沖裝置對所述傳動桿進行緩沖;當所述傳動桿運動到斥力機構分閘額定開距后,所述限位裝置對所述傳動桿的位置進行限位,減小所述主快速斥力單元中的所述可動斥力線圈對所述第一固定斥力線圈的碰撞,進而達到保護所述可動斥力線圈和所述第一固定斥力線圈的目的。
[0014]其中,工作時,當快速開關需要合閘時,向所述主快速斥力單元中的所述第一固定斥力線圈和所述可動斥力線圈放電,兩個線圈內通過的脈沖電流方向相反,由電流產生的高頻磁場呈反向關系;兩個磁場相互作用產生推斥力,推動所述可動斥力線圈向上運動,帶動所述傳動桿向上運動,所述次快速斥力單元中的所述可動斥力招盤也隨著傳動桿向上運動,最后順利合閘。
[0015]本實用新型充分利用線圈-線圈式斥力結構在大負載下優(yōu)良的驅動效率來提高斥力機構的驅動效率。同時減小所述次快速斥力單元的驅動組件尺寸和驅動速度以保護斥力機構的部件,延長斥力機構壽命。本實用新型采用非對稱結構,在提高驅動效率的同時能夠延長斥力機構的壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型實施例提供的對分閘速度要求較高的非對稱斥力機構處于合閘位的示意圖;
[0017]圖2為本實用新型實施例提供的對分閘速度要求較高的非對稱斥力機構處于分閘位的示意圖;
[0018]圖3為本實用新型實施例提供的對合閘速度要求較高的非對稱斥力機構處于合閘位的示意圖;
[0019]圖4為本實用新型實施例提供的對合閘速度要求較高的非對稱斥力機構處于分閘位的示意圖。
[0020]圖中I為傳動桿;2為主快速斥力單元,3為次快速斥力單元,4為緩沖單元,21為第一固定斥力線圈,22為可動斥力線圈,31為可動斥力鋁盤,32為第二固定斥力線圈,41為緩沖裝置,42為限位裝置。
【具體實施方式】
[0021]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結合附圖及實施例,對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型,并不用于限定本實用新型。
[0022]圖1示出了本實用新型實施例提供的對分閘速度要求較高的非對稱斥力機構處于合閘位的示意圖,為了便于說明,僅示出了與本實用新型實施例相關的部分,詳述如下:
[0023]非對稱斥力機構包括傳動桿1、主快速斥力單元2、次快速斥力單元3、緩沖單元4。主快速斥力單元2包括可動斥力線圈22和第一固定斥力線圈21 ;次快速斥力單元3包括可動斥力鋁盤31和第二固定斥力線圈32 ;緩沖單元4包括緩沖裝置41和限位裝置42。可動斥力線圈22和可動斥力鋁盤31固定在傳動桿I上,第一固定斥力線圈21和第二固定斥力線圈32固定在斥力機構線圈安裝板上。主快速斥力單元2和次快速斥力單元3用于承擔快速合閘和快速分閘的任務,如對分閘速度有較高要求,則選擇主快速斥力單元2作為分閘單元,選擇次快速斥力單元3作為合閘單元;如對合閘速度有較高要求,則選擇主快速斥力單元2作為合閘單元,選擇次快速斥力單元3作為分閘單元。緩沖單元4主要在機構分閘時起緩沖和限位作用。該非對稱斥力機構充分利用線圈-線圈式斥力結構在大負載下高效率的特點來提高斥力機構驅動效率,同時通過減少斥力盤與斥力線圈、斥力線圈與斥力線圈間的碰撞來延長斥力機構壽命。用戶可以針對應用場合需求靈活選擇分閘單元與合閘單元。該非對稱斥力機構結構簡單,動作迅速;驅動效率高,使用壽命長,操作靈活。
[0024]其中,可動斥力線圈和第一固定斥力線圈使用驅動效率較高的線圈。在此我們定義兩個線圈外形比例參量來表征斥力線圈的驅動效率,α為線圈高度與線圈平均直徑的比;β為線圈徑向厚度與線圈平均直徑的比。經過仿真和實驗驗證,線圈的外形比例系數(shù)α越小、β越大,斥力機構的驅動效率越高。因此主快速斥力單元的可動斥力線圈和第一固定斥力線圈選取在滿足做工條件下外形比例參數(shù)α盡可能小,β盡可能大的線圈規(guī)格。為了驅動效率的最大化,可動斥力線圈的外形尺寸與第一固定斥力線圈保持一致。
[0025]其中,可動斥力鋁盤和第二固定斥力線圈比主快速斥力單元中第一固定斥力線圈的尺寸規(guī)格小。次快速斥力單元的驅動效率主要由第二固定斥力線圈決定,次快速斥力單元的目的是為了能以相對較低的速度可靠完成正常的分合閘。因此第二固定斥力線圈選取外徑比第一固定斥力線圈小,驅動效率比第一固定斥力線圈低的規(guī)格的線圈,這樣可以一定程度上簡化斥力機構的結構。可動斥力盤選取鋁盤,鋁盤的動質量較小且驅動效率也能滿足要求,為了在此條件下的驅動效率最大化,可動斥力鋁盤的外徑與第二固定斥力線圈保持一致。
[0026]本實用新型充分利用線圈-線圈式斥力結構在大負載下優(yōu)良的驅動效率來提高斥力機構的驅動效率。同時減小次快速斥力單元的驅動組件尺寸和驅動速度以保護斥力機構的部件,延長斥力機構壽命。本實用新型采用非對稱結構,在提高驅動效率的同時能夠延長斥力機構的壽命。
[0027]在本實用新型實施例中,主快速斥力單元的驅動部件采用驅動效率較高和尺寸較大的線圈,其在大負載條件下的驅動速度和驅動效率較優(yōu),故稱其為主快速斥力單元;次快速斥力單元的驅動部件采用驅動效率較主快速斥力單元低和尺寸較主快速斥力單元小的驅動線圈和斥力盤,其驅動速度和效率能達到正常的分合閘要求,故稱其為次快速斥力單
J Li ο
[0028]其中,如圖1所示,本實用新型實施例提供的對分閘速度要求較高的非對稱斥力機構處于合閘位的示意圖。當對分閘速度要求較高時,選擇主快速斥力單元作為分閘單元,選擇次快速斥力單元作為合閘單元。其中,I為傳動桿,2為用于快速分閘的主快速斥力單元,3為用于正常合閘的次快速斥力單元,4為緩沖單元。此時,主快速斥力單元2處于次快速斥力單元3上方,即分閘單元處于合閘單元上方。當快速開關需要分閘時,預充電電容器組向主快速斥力單元2中的第一固定斥力線圈21和可動斥力線圈22放電,由于此兩線圈反向串聯(lián)連接,兩個線圈內通過的脈沖電流方向相反,進而由電流產生的高頻磁場呈反向關系。兩個磁場相互作用產生推斥力,推動可動斥力線圈向下運動,進而帶動傳動桿向下運動,此時次快速斥力單元3的可動斥力鋁盤31也隨著傳動桿I向下運動。當傳動桿I運動到一定開距以后,緩沖裝置41會對傳動桿I進行緩沖。當傳動桿I運動到斥力機構分閘額定開距以后,限位裝置42又對傳動桿I的位置進行限位,此舉能減小次快速斥力單元3的可動斥力鋁盤31與第二固定斥力線圈32的碰撞,進而保護可動斥力鋁盤31和第二固定斥力線圈32,延長斥力機構壽命。
[0029]其中,如圖2所示,本實用新型實施例提供的對分閘速度要求較高的非對稱斥力機構處于分閘位的示意圖。當快速開關需要合閘時,預充電電容器組對次快速斥力單元3中的第二固定斥力線圈32進行放電,進而產生高頻電流和高頻磁場。在高頻磁場的作用下,次快速斥力單元3中的可動斥力鋁盤31感應出與第二固定斥力線圈32中反向的渦流,線圈電流和渦流各自產生的磁場呈反向關系,兩個磁場相互作用產生推斥力。推力推動次快速斥力單元中的可動斥力鋁盤向上運動,可動斥力鋁盤31帶動傳動桿I向上運動,傳動桿I帶動主快速斥力單元2中的可動斥力線圈22也向上運動。由于對合閘的速度沒有較高要求,因此次快速斥力單元3的可動斥力鋁盤31的運動速度只要能保證正常合閘即可。
[0030]其中,如圖3所示,本實用新型實施例提供的對合閘速度要求較高的非對稱斥力機構處于合閘位的示意圖。當對合閘速度要求較高時,選擇主快速斥力單元2作為合閘單元,選擇次快速斥力單元3作為分閘單元。其中,I為傳動桿,2為用于快速合閘的主快速斥力單元,3為用于正常分閘的次快速斥力單元,4為緩沖單元。此時,次快速斥力單元3處于主快速斥力單元2上方,即分閘單元處于合閘單元上方。當快速開關需要合閘時,預充電電容器組向次快速斥力單元3中的第二固定斥力線圈32放電,進而產生高頻電流和高頻磁場。在高頻磁場的作用下,次快速斥力單元3中的可動斥力鋁盤31感應出與第二固定斥力線圈32中反向的渦流,線圈電流和渦流各自產生的磁場呈反向關系,磁場相互作用產生推斥力。推力推動次快速斥力單元中的可動斥力鋁盤向下運動,可動斥力鋁盤31帶動傳動桿I向下運動,傳動桿I帶動主快速斥力單元2中的可動斥力線圈22也向下運動。當傳動桿I運動到一定開距以后,緩沖裝置41會對傳動桿I進行緩沖。當傳動桿I運動到斥力機構分閘額定開距以后,限位裝置42又對傳動桿I的位置進行限位,此舉能減小主快速斥力單元2的可動斥力線圈22與第一固定斥力線圈21的碰撞,進而保護可動斥力線圈22和第一固定斥力線圈21,延長斥力機構壽命。
[0031]其中,如圖4所示,本實用新型實施例提供的對合閘速度要求較高的非對稱斥力機構處于分閘位的示意圖。當快速開關需要合閘時,預充電電容器組向主快速斥力單元2中的第一固定斥力線圈21和可動斥力線圈22放電,由于此兩線圈反向串聯(lián)連接,兩個線圈內通過的脈沖電流方向相反,進而由電流產生的高頻磁場呈反向關系。兩個磁場相互作用產生推斥力,推動可動斥力線圈22向上運動,進而帶動傳動桿I向上運動,此時次快速斥力單元3中的可動斥力鋁盤31也隨著傳動桿I向上運動。由于合閘單元采用的是驅動效率較高的主快速斥力單元2,可以實現(xiàn)快速合閘。
[0032]本領域的技術人員容易理解,以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已,并不用以限制本實用新型,凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等,均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種非對稱斥力機構,其特征在于,包括傳動桿(I)、主快速斥力單元(2)、次快速斥力單元(3)和緩沖單元⑷; 所述主快速斥力單元(2)包括反向串聯(lián)連接的第一固定斥力線圈(21)和可動斥力線圈(22),所述可動斥力線圈(22)固定在所述傳動桿(I)上;所述次快速斥力單元(3)包括可動斥力鋁盤(31)和第二固定斥力線圈(32),所述可動斥力鋁盤(31)固定在所述傳動桿(I)上; 所述緩沖單元(4)包括對所述傳動桿(I)進行緩沖的緩沖裝置(41)和對所述傳動桿(I)的位置進行限位的限位裝置(42); 所述可動斥力線圈(22)的外形尺寸與所述第一固定斥力線圈(21)的外形尺寸一致。
2.如權利要求1所述的非對稱斥力機構,其特征在于,所述可動斥力鋁盤(31)的外形尺寸和第二固定斥力線圈(32)的外形尺寸比所述第一固定斥力線圈(21)的外形尺寸小。
3.如權利要求1或2所述的非對稱斥力機構,其特征在于,所述可動斥力鋁盤(31)的外徑與所述第二固定斥力線圈(32)的外徑相等。
4.如權利要求1所述的非對稱斥力機構,其特征在于,當對分閘速度要求較高時,所述主快速斥力單元(2)作為分閘單元,所述次快速斥力單元(3)作為合閘單元;所述主快速斥力單元(2)設置于所述次快速斥力單元(3)的上方。
5.如權利要求1所述的非對稱斥力機構,其特征在于,當對合閘速度要求較高時,所述主快速斥力單元(2)作為合閘單元,所述次快速斥力單元(3)作為分閘單元;所述次快速斥力單元(3)設置于所述主快速斥力單元(2)的上方。
【文檔編號】H01H71/24GK204011313SQ201420395926
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權日:2014年7月17日
【發(fā)明者】袁召, 何俊佳, 喻新林, 趙文婷, 尹小根, 潘垣, 魏曉光, 高沖, 張升, 張寧 申請人:華中科技大學, 國網智能電網研究院