專利名稱：隔離式磁控開關(guān)電器的制作方法
隔離式磁控開關(guān)電器。
本發(fā)明系“隔離式磁控開關(guān)電器”的技術(shù)方案。屬于有觸點開關(guān)電器的技術(shù)領(lǐng)域。
“隔離式磁控開關(guān)電器”是針對傳統(tǒng)的有觸點開關(guān)電器的缺點，利用磁力的特性對現(xiàn)有開關(guān)電器從原理、結(jié)構(gòu)和功能方面進行改革而形成的一類新型電器。
在目前公知的技術(shù)中，有觸點開關(guān)電器由觸頭系統(tǒng)和操動系統(tǒng)兩大部分組成。通過機械傳動機構(gòu)和反力彈簧，操動系統(tǒng)對觸頭系統(tǒng)進行操控，實現(xiàn)開關(guān)動作。
有觸點開關(guān)電器的操作方式有電磁鐵操作、液壓操作、氣動操作、儲能彈簧操作，電動機操作和人力操作等。
傳統(tǒng)的有觸點開關(guān)電器存在以下缺點1、由于觸頭系統(tǒng)和操動系統(tǒng)由機械連接和頻繁動作，為觸頭系統(tǒng)的密封保護和采用有效的滅弧措施帶來困難。如真空電器采用波紋管作為機械彈性密封，制造工藝復(fù)雜，成本高，觸頭開距有限，限制了真空電器的應(yīng)用范圍和優(yōu)越性和充分發(fā)揮。SF6斷路器機構(gòu)復(fù)雜，密封困難，故障頻繁，操作維護復(fù)雜等。普通開啟式開關(guān)電器對環(huán)境適應(yīng)能力差，觸頭易受污染降低使用壽命和造成接觸故障。
2、傳統(tǒng)的有觸點開關(guān)電器采用笨重的電磁鐵、反力彈簧、復(fù)雜的傳動機械及脫扣機構(gòu)，使開關(guān)器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積和重量大，制造成本高，耗能耗材多。在運行中頻繁撞擊、振動、磨損，嚴重影響開關(guān)電器的機電壽命。
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有開關(guān)電器的缺點，從改變操動力的性質(zhì)和作用原理入手，對傳統(tǒng)的開關(guān)電器的結(jié)構(gòu)和功能進行大幅度改革，以便進一步提高開關(guān)電器的技術(shù)水平和使用性能。
本發(fā)明的構(gòu)思是利用磁力的特殊性質(zhì)，充分發(fā)揮永久磁鐵的優(yōu)點，以磁力操控取代電磁鐵反力彈簧機構(gòu)，以非接觸式作用取代機械接觸式作用，改變原有開關(guān)電器結(jié)構(gòu)，形成新型的磁控開關(guān)電器。
本發(fā)明的具體改革措施是，將開關(guān)電器的反力彈簧用固定的永久磁鐵取代，稱為反力磁體;將銜鐵改為可動的永久磁體(或磁感應(yīng)體)，稱為公共磁體;將公共磁體用拉桿和動觸頭連接起來，這樣就構(gòu)成了一個磁控觸頭系統(tǒng)驅(qū)動電磁鐵或永久磁鐵(稱驅(qū)動磁體)及其操作裝置構(gòu)成了磁力操動系統(tǒng)。磁控觸頭系統(tǒng)和磁力操動系統(tǒng)為互相獨立的體系。將兩個獨立的系統(tǒng)組合起來就構(gòu)成了隔離式磁控開關(guān)電器。當操動系統(tǒng)的驅(qū)動磁體和觸頭系統(tǒng)的公共磁體作用時，公共磁體帶動觸頭動作。當驅(qū)動磁力消失時，公共磁體受反力磁體反向吸引帶動觸頭恢復(fù)，完成了開關(guān)動作。
用其他保護元件和磁控開關(guān)電器配合，通過控制電磁鐵，以磁力釋放方式，可以達到快速、準確、可靠的保護目的。
以下以永磁操控的隔離式磁控真空斷路器為例，作詳細說明。隔離式磁控真空斷路器工作原理。
附圖一為磁控真空斷路器原理示意圖。
磁控觸頭系統(tǒng)，分為接觸室(滅弧室)和磁控室兩部分。磁力操控系統(tǒng)只畫出驅(qū)動磁體。操作裝置略。
圖中標號意義1-驅(qū)動磁體 6-滑動軸承 12-隔離板2-公共磁體 7-動觸頭 (非鐵磁性)3-絕緣拉桿 8-靜觸頭 13-操作拉桿4-反力磁體 9-導(dǎo)電桿 14-接觸室(磁感應(yīng)體) 10-屏蔽罩 (滅弧室)5-觸頭彈簧 11-外殼 15-磁控室由附圖一可知，當驅(qū)動磁體1處于工作位置時，和公共磁體2相互吸引，2克服了反力磁體4的反向吸力，迅速向下運動，帶動觸頭分斷，并由1和2的吸力保持斷開狀態(tài)。當驅(qū)動磁體1移開后，驅(qū)動磁力消失，公共磁體2和反力磁體4作用，2迅速向上返回使觸頭閉合并由2和4的吸力保持穩(wěn)定的閉合狀態(tài)。
磁控真空斷路器的吸力特性和反力特性。
附圖二a所示為上述磁控真空斷路器的吸力特性和反力特性示意圖。圖中縱座標FX和FF分別表示吸力和反力，橫座標L表磁體間距離。A、B分別為驅(qū)動磁體1和反力磁體4的位置，C、D分別為公共磁體2吸合和釋放后的位置，曲線1為吸力特性，曲線2為反力特性。由圖可知，當驅(qū)動磁力消失時，公共磁體在反力作用下加速運動返回到位置D;驅(qū)動磁力作用時公共磁體克服了反力加速運動到達位置C。適當選擇磁控系統(tǒng)各個磁體的磁能量和調(diào)節(jié)A、B、C、D各個位置，可以滿足各類開關(guān)所需的操控力。
b為傳統(tǒng)的電磁式開關(guān)電器的吸力特性和反力特性示意圖。由圖a和b力特性的對比可以看出，磁控開關(guān)電器在吸合過程中吸力急驟增大，反力急驟減小;在釋放過程中反力急驟增大。這種特性和傳統(tǒng)的電磁式開關(guān)的力特性有本質(zhì)區(qū)別。因此，磁控開關(guān)電器動作迅速接觸穩(wěn)定，具有磁鎖效果。
根據(jù)用途和具體要求，磁控開關(guān)電器的操動方式有永磁操動、直流極化電磁鐵操動，直流雙線圈電磁鐵操動，交流雙線圈電磁鐵操動等各種操動方式。永磁操動方式的操作動力有電磁、液壓、氣動、儲能彈簧、電動機、人力等。
釹鐵硼永磁材料號稱“磁王”，采用釹鐵硼可以使器件小型化、輕量化、高效化。
由于磁控觸頭系統(tǒng)構(gòu)成一個獨立體系，可以根據(jù)需要制成真空式、充氣式、氣密式、密封可折式和開啟式?？梢圆扇「鞣N滅弧措施，既可提高開關(guān)電器的性能，又可擴大使用范圍。不同型式的磁控開關(guān)電器可以應(yīng)用于一般工業(yè)條件和礦山、冶金、化工、船舶、航空等特殊工作條件。
利用永久磁鐵的磁鎖作用，磁控開關(guān)電器可以制成記憶型和半記憶型(節(jié)能型)，以實現(xiàn)電力系統(tǒng)消聲節(jié)能運行。
由于磁控開關(guān)電器和傳統(tǒng)的開關(guān)電器具有共同的結(jié)構(gòu)特點，即由觸頭系統(tǒng)和操動系統(tǒng)組成。因此，磁控開關(guān)電器技術(shù)方案可以適用于高低壓輸配電和控制保護系統(tǒng)。如高低壓斷路器、自動開關(guān)、接觸器、繼電器、按鈕和各種手動操作開關(guān)。由于磁控電器結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，具有優(yōu)良的記憶功能，適應(yīng)環(huán)境能力強，操作方便，可以用來取代隔離開關(guān)、負荷開關(guān)和刀閘開關(guān)等不頻繁動作的開關(guān)電器。
本發(fā)明隔離式磁控開關(guān)電器和傳統(tǒng)的有觸點開關(guān)電器相比，具有如下實質(zhì)性特點和顯著進步。
1、采用磁力操控，取消了復(fù)雜的機構(gòu)，笨重的鐵心和反力彈簧。其結(jié)果顯著地簡化結(jié)構(gòu)，縮小體積，減輕重量，降低能耗，節(jié)約材料，消除噪聲，減輕振動，降低生產(chǎn)成本，提高機電壽命。
2、采用磁力非接觸作用方式，使磁控觸頭系統(tǒng)和磁力操動系統(tǒng)實現(xiàn)機構(gòu)隔離。其結(jié)果使觸頭系統(tǒng)構(gòu)成獨立的體系，可以容易地采取真空、充氣、密封等防護和滅弧措施。這對增大觸頭開距，提高分斷能力，提高機電壽命，增強耐環(huán)境性能，擴大應(yīng)用范圍(包括直流分斷)具有重要意義。
3、采用保護元件和磁控開關(guān)電器配套使用，以磁力釋放方式實現(xiàn)線路保護，可以提高保護的快速性、靈敏性，可靠性，同時免除了機械脫扣的復(fù)雜機構(gòu)，簡化了操作。
4、利用永久磁鐵的磁鎖作用可以實現(xiàn)磁控開關(guān)電器的永磁保持，獲得記憶功能。繼電器點動工作和接觸器記憶工作配合起來，可使電力運行實現(xiàn)記憶化。
應(yīng)用實例(兼


)。
實例一，隔離式磁控真空斷路器。
附圖三所示為隔離式磁控真空斷路器(戶外式)原理圖。
a為T型，b為Y型。磁控觸頭系統(tǒng)由接觸室(真空滅弧室)12和磁控室13組成。接觸室由導(dǎo)電桿1，外殼2屏蔽罩3，靜觸頭4，動觸頭5組成。磁控室由感應(yīng)體6，絕緣拉桿7，公共磁體8組成。
磁力操動系統(tǒng)由驅(qū)動磁體9，動力裝置10、絕緣拉桿及杠桿系統(tǒng)11組成(支柱外殼略)。動力裝置10通過拉桿11使驅(qū)動磁體9上下移動，離開或到達工作位置，公共磁體受6和9的交互作用發(fā)生運動，帶動觸頭完成分合動作，斷電后保持。
實例二，隔離式磁控高壓SF6斷路器。
附圖四為隔離式磁控高壓SF6斷路器原理圖。
a為T型，b為Y型。滅弧室左右對稱。圖中A部分為現(xiàn)有滅弧室結(jié)構(gòu)，再增加磁控室，公共磁體和滅弧室的連桿連接，外殼全密封，就構(gòu)成SF6磁控觸頭系統(tǒng)。本斷路器工作原理和實例一相同，不再詳述。
實例三，隔離式磁控真空接觸器。
附圖五為隔離式磁控真空接觸器原理圖。
a為交流電磁鐵操作的永磁操動型。交流電磁鐵1和2交替動作，通過連桿3使驅(qū)動磁體4往復(fù)運動，到達和離開工作位置，在正反向吸力交替作用下，公共磁體5上下運動，帶動觸頭6實現(xiàn)分合動作并保持。
b為直流雙線圈電磁鐵操作的永磁操動型。
磁控觸頭系統(tǒng)和a相同。磁力操動系統(tǒng)由直流電磁線圈1、絕緣“工”形支架3和永磁體1和4組成。當線圈產(chǎn)生正向激磁磁通時，由于永磁體1和4同極性相對，所以使“工”形支架向下運動。由于驅(qū)動磁體4和公共磁體5的作用減弱，在磁感應(yīng)體6的作用下5向上運動使觸頭閉合，此時斷電后由5和6吸力保持。當產(chǎn)生反向激磁磁通時。驅(qū)動磁體4上升，公共磁體5向下運動使觸頭斷開，斷電后由4和5吸力保持。
采用具有高矯頑力的釹鐵硼永久磁鐵，選擇合適的工作點和采用有效的屏蔽措施，可以使永磁體1和4在交變直流磁通作用下保持磁性能穩(wěn)定。
a和b均為記憶型接觸器。
c為交流雙線圈電磁鐵直接操動型。
觸頭采用斜面接觸形式可以減少電動力作用。磁控室由雙片結(jié)構(gòu)的鐵磁性物質(zhì)組成的公共感應(yīng)體2，反力磁體3和輔助感應(yīng)體4組成。雙片組合是為了將驅(qū)動磁場和反力磁場隔離開。當電磁鐵1的主線圈通電時，2被吸引向下運動，觸頭閉合，同時輔助感應(yīng)體4與磁鐵3產(chǎn)生磁鎖作用，此時主線圈斷電付線圈通電，以很小的磁勢即可保持達到消聲節(jié)能目的。當付線圈斷電后，由于作用力失去平衡，2被3吸引向上運動，觸頭斷開，由2和3吸力保持斷開狀態(tài)。本開關(guān)為半記憶型。
用直流極化電磁鐵取代上述交流雙線圈電磁鐵后，極化電磁鐵內(nèi)的永久磁鐵起到了上述付線圈的保持作用。所以只要正向通電吸合后，斷電即可保持，反向通電即可釋放，獲得了記憶功能。
實例四隔離式磁控自動開關(guān)。
附圖六為隔離式磁控自動開關(guān)原理圖。
a為雙線圈交流電磁鐵操作的永磁操動式自動開關(guān)。當電磁鐵1的主線圈通電時，通過杠桿機構(gòu)2使驅(qū)動磁體4左移到作用位置吸引公共感應(yīng)體5使觸頭閉合，同時彈簧3儲能。此時，由于4和5的磁鎖作用，電磁鐵可改為付線圈通電保持，消聲節(jié)能運行。當付線圈斷電時，在彈簧3的作用下開關(guān)釋放達到線路保護目的。
b為人力操作永磁操動式自動開關(guān)。工作原理和a基本相同，不同的是人工合閘，機械式脫扣保護。該自動開關(guān)也可采用其它動力合閘。
隔離式磁控自動開關(guān)可以采用各種滅弧方法，如真空式，充SF6式，壓縮空氣式，壓氣式，產(chǎn)氣式等。本開關(guān)具有動作迅速，靈敏度高，分斷能力大，機電壽命長，操作方便，適應(yīng)環(huán)境能力強等特點?？梢匀〈摵砷_關(guān)，隔離開關(guān)、刀閘開關(guān)等。
實例五，隔離式磁控繼電器。
附圖七為隔離式磁控繼電器原理圖a為直流極化電磁鐵操動式。直流電磁鐵1嵌裝永磁鐵，通過雙線圈進行直流正反向激磁，2和3分別為公共感應(yīng)體和反力磁體。極化電磁鐵采用激磁磁通動作，永磁磁通保持，去磁磁通釋放，是一種記憶型繼電器。適當減小永磁磁通，可實現(xiàn)半記憶型工作。
b為直流雙線圈電磁鐵操動式繼電器。正向磁通使電磁鐵1和公共磁體2吸引而動作;反向磁通使1和2排斥而釋放。輔助磁體4起吸合后節(jié)能作用，是一種半記憶型器件，適當加大輔助磁體4的吸力可依靠磁鎖作用實現(xiàn)斷電記憶工作。
c為交流雙線圈電磁鐵操動式繼電器，工作原理和實例三的c相同，不再說明。
隔離式磁控繼電器可制成真空式，密封式等形式，以適應(yīng)航空、船舶、礦山等使用條件。
實例六，隔離式磁控手動開關(guān)。
附圖八所示為隔離式磁控手動開關(guān)原理圖。
這類開關(guān)用于單相操作回路，工作電流較小，主要為適應(yīng)火災(zāi)、爆炸性介質(zhì)，腐蝕性氣體，導(dǎo)電性塵埃等特殊工作條件使用。
a為扭動操作型開關(guān)，用于頻繁操作的場合。操作手柄具有正向、零位和反向三個位置。有兩套開關(guān)裝置并列裝配在一個外殼內(nèi)。圖中1為手柄，2為驅(qū)動磁體，5為反力磁體，3、4為磁感應(yīng)體?？渴謩愚D(zhuǎn)換驅(qū)動磁體的位置進行操作，手柄有定位機構(gòu)保證位置準確。
b為推拉式操作型開關(guān)，用于不頻繁操作的場合。手動移動驅(qū)動磁體2進行操作，工作原理和a相同。這種開關(guān)也可代替中小型刀閘開關(guān)，適應(yīng)特殊工作條件要求。
實例七 隔離式磁控安全按鈕。
附圖九為隔離式磁控安全按鈕原理圖。
這種按鈕能夠在危險和惡劣的環(huán)境條件下使用。
a為單點按鈕。以手指按壓按鈕帽1，彈簧2被壓縮，驅(qū)動磁體3靠近感應(yīng)體4即吸合動作。手指放開則釋放，由反力磁體6和感應(yīng)體5保持。b為聯(lián)鎖按鈕。用于特殊條件下小型電動機的操作。按鈕帽1按下，驅(qū)動磁體2和公共磁體3吸引開關(guān)動作。放手后由感應(yīng)體5和磁體6的吸力保持。當按下按帽8時，磁體9和10吸引，通過杠桿12使下驅(qū)動磁體7上升，6與7吸力使6下移開關(guān)釋放。放手后由彈簧11作用使7下降，由3和4的吸力保持。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明系“隔離式磁控開關(guān)電器”的技術(shù)方案，屬于有觸點開關(guān)電器技術(shù)領(lǐng)域。在目前公知的已有技術(shù)中，有觸點開關(guān)電器由觸頭系統(tǒng)和操作系統(tǒng)兩個主要部份組成；這兩部分通過傳動機械和反力彈簧互相聯(lián)系起來，采用接觸式操作實現(xiàn)開關(guān)動作。“隔離式磁控開關(guān)電器”由磁控觸頭系統(tǒng)和磁力操作系統(tǒng)組成。兩部份都裝有磁性元件而且構(gòu)成互相獨立的體系。依靠磁力作用，磁力操動系統(tǒng)對磁控觸頭系統(tǒng)進行非接觸操控，實現(xiàn)開關(guān)動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁控開關(guān)電器，其特征在于磁控觸頭系統(tǒng)由觸頭、觸頭彈簧、觸頭支架(拉桿)滅弧裝置，永久磁鐵，磁感應(yīng)體，接線柱和外殼組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁控開關(guān)電器，其特征在于觸頭系統(tǒng)所屬元件分裝在接觸室(滅弧室)和磁控室內(nèi)，共同構(gòu)成一個獨立體系。因此，磁控觸頭系統(tǒng)可以制成真空式、氣吹式、充氣式、氣密式，防護式和開啟式各種結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁控開關(guān)電器，其特征在于磁力操動系統(tǒng)的操動方式有永磁操動，直流極化電磁鐵操動，直流雙線圈電磁鐵操動，交流雙線圈電磁鐵操動等。永磁操動方式中，永磁體的機械運動能源可以是電磁鐵，液壓、氣動。儲能彈簧、電動機和人力等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁控開關(guān)電器，其特征在于磁力操動系統(tǒng)和磁控觸頭系統(tǒng)互相組合成一個整體構(gòu)成“隔離式磁控開關(guān)電器”元件。磁力操動系統(tǒng)對磁控觸頭系統(tǒng)進行磁力非接觸操控，實現(xiàn)開關(guān)動作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁控開關(guān)電器。其特征在于用電子等保護元件控制磁控開關(guān)電器的控制電磁鐵線路，采用電磁釋放方式，可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動保護。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁控開關(guān)電器其特征在于，根據(jù)使用要求，隔離式磁控開關(guān)電器可以制成記憶式、節(jié)能式和一般瞬動式器件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁控開關(guān)電器。其特征在于，本發(fā)明的“隔離式磁控開關(guān)電器”技術(shù)方案適用于高壓輸配電，低壓配供電、電力控制和保護系統(tǒng)所屬有觸點開關(guān)電器。
全文摘要
本發(fā)明隔離式磁控開關(guān)以磁性元件構(gòu)成的磁控系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的反力彈簧和傳動機構(gòu)，對觸頭進行非接觸操作，驅(qū)動磁體1處于工作位置時，和公共磁體2相互吸引，磁體2克服反力磁體4的反向吸力，迅速向下運動，帶動觸頭分斷，并保持斷開狀態(tài)，驅(qū)動磁體1移開后，驅(qū)動磁力消失，磁體2和4作用，磁體2迅速向上返回使觸頭閉合，并保持閉合狀態(tài)。磁控開關(guān)由互相獨立的磁控觸頭系統(tǒng)和磁力操作系統(tǒng)組成。磁控開關(guān)可采用各種滅弧方式和密封措施，具有記憶和半記憶功能，適用于各種環(huán)境。
文檔編號H01H3/22GK1067330SQ9210371
公開日1992年12月23日 申請日期1992年5月17日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月17日
發(fā)明者李青 申請人:李青