专利名称：一种高压电力开关智能操作机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力系统操作机构，尤其是涉及一种高压电力开关智能操作
机构。
背景技术：
申请人:在申请号为200820222666. 1的申请中公开了一种高压电力开关智能操作 机构，该操作机构的合闸装置中线圈螺旋形铁心为尖顶凸字形，存在磁通面积较小，磁通易 饱合，致使磁力较小，磁能效率发挥不够充分，结构比较复杂；在跳闸装置中，其支点为圆 轴，该种结构导致跳闸灵敏度较低，且需要的跳闸电流也比较大。同时，其中的取能电路中 合闸线圈电压较低，不能有效利用线路高压的有利条件。
发明内容为了克服现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种结构更简单、磁能 利用率高、操作电流更小、跳、合闸速度更快、可靠性更高、且能有效利用线路高压的有利条 件，同时能应用于其他高压电力开关的高压电力开关智能操作机构。 本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的一种高压电力开关智能操作机 构，包括合闸装置、跳闸装置及取能电路III，在合闸装置中，固定板1上固定安装有下盖60 及轴套84，在合闸线圈50的外部设有外铁套51，内部设有螺旋铁心52，在螺旋铁心52的内 部设有铁心57，上部设有上盖55，下部与下盖60间设有支撑78，底部通过导线87与取能 电路III相连接；螺旋铁心52之间设有窄空气隙54 ;铁心57的上段内部设有螺纹孔85， 下部为螺杆的铁心顶杆61穿过上盖55并与螺纹孔85相配合；在铁心顶杆61的上端设置 孔79，孔79上安装有滚轮62及合闸拐臂63，合闸拐臂63的一端设置可使滚轮62滑动的 滑动槽66，另一端与安装在轴套84上的输出轴67固定相连，跳闸装置安装在合闸拐臂63 的反面；取能电路III通过导线87与螺旋铁心52的底部相连接，所述外铁套51的下端设 置底座64，所述底座64上设置压簧69，所述铁心57的下端内部设置与所述压簧69配合使 用的内孔56，所述铁心57上还设置与所述内孔56相通的气孔89 ;所述螺旋铁心52用四边 形铁条绕成，所述铁心57的顶部圆周上设置凸出斜边58 ;可使滚轮62滑动的滑动槽66的 中部至末端向下倾斜；所述跳闸装置的跳闸拐臂68的末端设置活锁扣90，活锁扣90插入 锁扣盒92内并与弹簧91相连接，锁扣盒92的前端设有限位螺钉95，下部后边焊接有支点 杠杆93，定位止钉99及三角支点98固定安装在固定板1上，所述三角支点98顶在支点杠 杆93的三角槽内；所述支点杠杆93的后部焊接弹性钢板94，弹性钢板94的后端设置拉簧 96，拉簧96固定在固定板1上，拉簧96前部设置调节螺钉97和螺帽103 ;所述跳闸拐臂68 的末端下部附近设置有安装在固定板1上且内部带有铁心顶杆101的跳闸电磁装置102。 上述方案中，所述螺旋铁心52的形状为去顶的锥形或圆柱形，与其配合的铁心57 的形状相应的也为锥形或圆柱形。 另外，在上述方案中，所述铁心顶杆61穿过上盖55的孔中设置用抗磁材料作成的[0007] 上述方案中，所述跳闸装置的第II种结构为设有活锁扣147，所述活锁扣147下部 设置带有滚轮151的定位支杆152，所述定位支杆152固定在固定板1上，所述活锁扣147 下面焊接有用来限定活锁扣147位置的弯板150 ;所述活锁扣147的后部通过活动连板148 与固定在固定板1上的支点149相连接，弹性钢板94焊接在所述活锁扣147的后端，弹性 钢板94的后端设置固定在固定板1上的拉簧96，所述拉簧96前部设置调节螺钉97和螺帽 103。 上述方案中，所述跳闸装置的第III种结构为包括跳闸拐臂68，跳闸拐臂68通过 连杆72与永久磁铁73连接，所述永久磁铁73的下部设置安装在固定铁心安装板40上的 固定铁心75，固定铁心75的外部设置跳闸线圈74及铁外套83。 上述方案中，所述取能电路III包括顺序相连接的电力线115、取能活线夹117、保 险管118、电抗线圈119、氧化锌压敏电阻120后接有并联的两组接线相反的二极管122、三 极管125或晶闸管130组成的取能控制回路，提供有中点接地的蓄电池126或电容器127电 源，电源直接供合闸线圈131、跳闸线圈132、合、跳闸接点133、134，再经电阻135、电容136、 稳压管137提供保护、遥控、自动装置138的操作电源；由标准电压发生器123，电压比较器 124调节电压，氧化锌压敏电阻120后还并接有较高电压整流桥141，整流桥两端接较高电 压合闸线圈142再串接合闸接点143，还可并接电容器144 ;氧化锌压敏电阻120后还接有 接地的氧化锌压敏电阻139。 本实用新型高压电力开关智能操作机构与现有技术相比，具有以下有益效果 1、由于采用全波整流及高压线圈，使得单次操作耗电量小； 2、由于采用截面为四边形的条形铁心，使得合闸电流更小，电能转换效率更高； 3、结构更简单，成本低廉。
图1为本实用新型高压电力开关智能操作机构的结构示意图； 图2是图1的俯视图； 图3是螺旋铁心52与铁心57其相配合的锥形结构示意图； 图4是合闸线圈50与双螺旋铁心52的结构示意图； 图5是上盖55、铁心57及铁心顶杆61相配合的一种结构示意图； 图6是跳闸装置的第II种方案的结构示意图； 图7是跳闸装置的第III种方案的结构示意图； 图8是高压电力线取能电路III原理图； 图9是取能电路III应用接线图。 图中III为取能电路，l为固定板，36为锥孔，48为抗磁材料支撑，50为合闸线 圈，51为外铁套，52为螺旋铁心，53为空气隙，54为窄空气隙，55为上盖，56为内孔，57为铁 心，58凸出斜边，60为下盖，61为铁心顶杆，62为滚轮，63为合闸拐臂，64为底座，65为窄 缝，66为滑动槽，67为输出轴，68为跳闸拐臂，69为压簧，70为滑动槽，71为滚轮，72为连 杆，73为永久磁铁，74为跳闸线圈，75为固定铁心，76为跳闸连杆导轨，77为套环，78为螺 旋铁心支撑，79为孔，83为铁外套，84为轴外套，85为螺纹孔，86为锥台，87、88为导线，89为气孔，90为活锁扣，91为压簧，92为锁扣盒，93为支点杠杆，94为弹性钢板，95为限位螺 钉，96为拉簧，97为调整螺丝，98为三角支点，99为定位止钉，101为跳闸铁心顶杆，102为 跳闸电磁机构，103为螺帽，115为电力线，116为绝缘子，117为活线夹，118为保险管，119 为电抗线圈，120为氧化锌压敏电阻，122为二极管，123为标准电压发生器，124为电压比较 器，125为三极管，126为蓄电池，127为电容器，130为晶闸管，131为合闸线圈，132为跳闸 线圈，133、 134为合、跳闸接点，135为电阻，136为电容，137为稳压管，138为保护、遥控、自 动等装置，139为氧化锌压敏电阻，141为较高电压整流桥，142为较高电压合闸线圈，143为 合闸线圈接点，144为电容器，147为活锁扣，148为活动连板，149为支点，150为弯板，151 为滚轮，152为定位支杆。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型高压电力开关智能操作机构进行详述 图l及图2中，合闸线圈50在线圈外部设置外铁套51，线圈内部设置用四边形铁 条绕成的螺旋铁心52，可使磁通面积较大，避免了凸字形尖顶处的磁通饱和，每圈铁心间用 抗磁材料支撑并留有窄空气隙54，形成磁通阻力，迫使其通过铁心57使其产生向上拉力， 螺旋铁心52下部也留有一段空气隙53，同样对磁通形成阻力，迫使磁通通过设置在螺旋铁 心52内部的铁心57，铁心57顶部园周凸出斜边58，中部直径较小，下部一小段直径变大， 以与下盖60的圆筒接触较紧密，铁心上部和下部开有气孔89，以便空气进出减少阻力，下 面内部作有较大孔，这个压簧69对铁心57可有缓冲、启动功能，铁心57上部有铁心顶杆61 套有抗磁材料的套环77，以免与上盖55形成磁通路，制作容易；铁心顶杆61上端带有较大 孔79，空内穿滚轮62，通过滚轮62与合闸拐臂63在滑动槽66中始终滑动相连，合闸拐臂 63与输出轴67固定相连，合闸拐臂63作有滚轮滑动槽66，用滚轮62使铁心顶杆61和合 闸拐臂63在跳合闸过程中始终相连；滑动槽66从中点至末端逐步向下倾斜，以使铁心顶 杆与滑动槽在合闸过程的上段保持在接近垂直状态，以使有效力较大，这样在合闸开始有 效力就变小，但可有弹簧的启动力补偿，以使着力更合理，运动轨迹更简单。在开关合闸过 程中合闸拐臂63与跳闸拐臂68同时动作，跳闸拐臂推开活锁扣90，当跳闸拐臂行进至活 锁扣90下部时，在弹簧91的压力下，活锁扣90复原而锁住跳闸拐臂68，此后在运行中开 关动、静触头作用力或加压、拉弹簧作用力略小于跳闸装置的控制力互相紧密配合达到稳 定平衡，合闸拐臂63的反面跳闸拐臂68通过活锁扣90与跳闸装置接触，，活锁扣90后连 接压簧91，装于锁扣盒92内，95为限位螺钉，99为止钉，98为三角形支点，93为带三角槽 的支点杠杆与支点顶部配合，开关运行中合闸拐臂与跳闸拐臂接触的跳闸装置要紧密配合 达到稳定平衡，以防止外力振动、碰撞使开关误动跳闸，当开关需要跳闸时又要有很好的灵 敏度，以保证用较小的跳闸力快速的跳闸。所以支点98作成三角形及后面连接薄弹性钢板 94都是为保证稳定度和提高动作灵敏度的重要措施，101为跳闸铁心顶杆，102为跳闸电磁 装置，其结构和本合闸电磁结构相似，当开关跳闸时通过取能电路III对跳闸电磁机构102 通以电流跳闸铁心顶杆101便向上运动顶在跳闸拐臂68下部再推动活锁扣90，使合闸拐 臂63与跳闸拐臂68失去平衡而跳闸；当大故障电流时静触头拐臂和动触头导电杆间的作 用力即可直接推开活锁扣90，使跳闸装置翻转开关跳闸，这样可加快跳闸速度，并提高可靠 性，这样与本人研制的电子电磁智能开关动、静触头配合便可实现智能功能。[0026] 由图3，螺旋铁心52及与其相配合的铁心57均为圆锥形，其工作原理与上述图1 中基本相同。 图4是截面为用四边形铁条绕成的双螺旋铁心52的结构示意图，双螺旋的绕法是 从铁心园周的对称点同时同方向(向左或向右)同斜度开始绕铁心，这样可使拉力平衡，螺 旋形是为了拉力的连续稳定，每圈铁心间有窄空气隙54，以阻止磁力线使其不易通过，而迫 使其通过铁心57，对铁心57形成向上的拉力，下部也设有一段空气隙，同样是为了对磁力 形成阻力迫使磁力通过铁心57。螺旋铁心从下面还开有一段窄间隙65，以增加与下盖60 间空气隙距离，为了防止受力铁心变形，螺旋铁心52的每圈间加抗磁材料支撑48。 图5是上盖55及铁心57的另一种结构示意图，上盖55设置向下锥台86，锥台86 内部设置锥孔36，相应的铁心57、铁心顶杆61与其相配合的面均设置为锥面，铁心57并设 置气孔89。这可充分利用内部空间，并增加了磁力作用的面积，其工作原理与前方案基本相 同，示图是表示机构是在合闸状态的。 图6是跳闸装置的的第II种结构示意图，147为活锁扣，支点149上采用绳索或活 动连板148及定位支杆152上装有滚轮151的方法来调高活锁扣147动作灵敏度的，弯板 150是限定活锁扣147位置的。该种结构可以提高动作灵敏度。 图7是跳闸装置的的第III种结构示意图，包括跳闸拐臂68，跳闸拐臂68通过连 杆72与永久磁铁73连接，所述永久磁铁73的下部设置安装在固定铁心安装板40上的固 定铁心75，固定铁心75的外部设置跳闸线圈74及铁外套83。 由于本机构具有高速低电耗智能化的特点，因此提供了可利用下述方式作为操作 电源的有利条件，解决了一些场所特别是配电线路直流电源无法解决的问题。 图8是高压电力线取能电路III原理图，由于本开关机构主要用于没有操作电源 的场所，通过电源线115上挂一个活线夹117，这样较原来固定连接拆装方便，再依次连接 保险管118以保证安全，电抗线圈119，以防雷电流冲断保险，氧化锌压敏电阻120，利用氧 化锌压敏电阻120具有很准确的导通电压的特性来确定需要的导通电压以抽取电能。 图9为取能电路3应用接线图，氧化锌压敏电阻120后并接两组完全相同方向相 反的二极管122、三极管125或晶闸管130，再连接中点接地的蓄电池126或电容器127，
这样可取得正反方向的全波整流，与原来为半波整流相比，这样可使合闸电流更小，蓄电池 126或电容器127直接提供合闸线圈131接点133和跳闸线圈132接点134电源，再经电阻 135、电容136和稳压管137提供保护138电源，标准电压发生器123通过电压比较器124， 通过三极管125和晶闸管130导通截至对蓄电池126或电容器127充电，电压足够时氧化 锌压敏电阻120分布电压小于导通电压而截止，反之则导通；氧化锌压敏电阻120后还接有 较高电压整流桥141，较高电压合闸线圈142，这样可充分利用线路的高电压使合闸电流更 小，因为加强合闸线圈绝缘较容易，再连接开关合闸接点143，为了电流平稳可再并接一个 电容器144，这样直接从线路取较小电流合闸，另外还接有接地的氧化锌压敏电阻139是为 了防雷和保安。 以下对本实用新型高压电力开关智能操作机构的原理及动作过程作进一步详 述 本操作机构因去除了其他电磁机构构造上电能严重浪费的缺点，而采取了特殊的 结构使电路更加科学合理，所以电流减少很多；现有的弹簧机构是用电机小功率长时间使弹簧蓄能再经过复杂的转换而达到合闸的，转换过程无功消耗很大，而本操作机构没有复 杂的转换而使电磁作用力直接加于合闸拐臂63，电能利用率很高，所以电耗自然很小。由于 本操作机构在合闸过程中动、静触头接近时没有强力弹簧的反力制动，和铁心57运动中磁 路空气隙愈来愈短引力不断加大，及永久磁铁73产生引力也不断加大而加速合闸，所以合 闸速度很快；在跳闸时因永久磁铁73直接作用于跳闸拐臂68，而免除了其他机构经过复杂 的机械转换再作用于跳闸拐臂68的时间延长，再加之永久磁铁73的作用力和电流是同时 产生的，没有时延，所以跳闸速度极快；在跳闸时因跳闸电流是和永久磁铁的极性反向的， 所以跳闸电流特别小，很适于本人研制的电子电磁式智能开关和操作电源困难的环境。由 于本机构跳闸锁扣不同于其他机构的死锁扣而是活锁扣，所以配合智能操作很方便。 以下对操作机构动作过程加以叙述当开关合闸时合闸线圈50通电，铁心57的铁 心顶杆61便推动合闸拐臂63向上运动，由于空气隙愈来愈短，铁心57带动合闸拐臂63向 上运动不断加速，当动触头接近静触头时，由于跳闸拐臂68连带的永久磁铁73接近下面的 固定铁心75，两者引力加大，合闸速度更快，这正符合动、静触头接近接触时要快的要求，当 线路存在大故障电流时，动触头运动至离静触头放电距离时，动、静触头间产生电弧，电弧 电流通过引弧触头线圈，由于线圈匝数较多，动、静触头间便产生很大推力，使动触头不能 前进，当故障电流较小时，动触头虽能缓慢前进，此时灭弧室也同时开始灭弧，在这同时通 过本人研制的电子电磁式智能开关的智能回路的合闸线圈50通电时间和保护动作时间已 到而断电，当开关合上在运行中发生较大故障电流时，在静触头拐臂与动触头导电杆间便 产生很大推力，由于跳闸锁扣为活锁扣90，此推力大于跳闸拐臂68侧永久磁铁73的引力 或拉簧96的制动力时，由于铁心顶杆61始终和合闸拐臂63相连，在跳闸拐臂68反力和铁 心57的重力共同作用下开关便立即开始跳闸动作，加之动触头脱离引弧触头后，引弧触头 线圈通电，因引弧触头是作成若干条形触头，每个触头上连接有数匝线圈，线圈数较多，所 以推力大大加强，而永久磁铁73因远离其下面的固定铁心75而引力减弱，如此时保护也动 作跳闸线圈74通电，加上永久磁铁73反磁力的推力，跳闸速度更快，可以看出如果即使保 护未动作，开关也可跳开。
权利要求一种高压电力开关智能操作机构，包括合闸装置、跳闸装置及取能电路III，在合闸装置中，固定板(1)上固定安装有下盖(60)及轴套(84)，在合闸线圈(50)的外部设有外铁套(51)，内部设有螺旋铁心(52)，在螺旋铁心(52)的内部设有铁心(57)，上部设有上盖(55)，下部与下盖(60)间设有支撑(78)，底部通过导线(87)与取能电路III相连接；螺旋铁心(52)之间设有窄空气隙(54)；铁心(57)的上段内部设有螺纹孔(85)，下部为螺杆的铁心顶杆(61)穿过上盖(55)并与螺纹孔(85)相配合；在铁心顶杆(61)的上端设置孔(79)，孔(79)上安装有滚轮(62)及合闸拐臂(63)，合闸拐臂(63)的一端设置可使滚轮(62)滑动的滑动槽(66)，另一端与安装在轴套(84)上的输出轴(67)固定相连，跳闸装置安装在合闸拐臂(63)的反面；取能电路III通过导线(87)与螺旋铁心(52)的底部相连接，其特征在于，所述外铁套(51)的下端设置底座(64)，所述底座(64)上设置压簧(69)，所述铁心(57)的下端内部设置与所述压簧(69)配合使用的内孔(56)，所述铁心(57)上还设置与所述内孔(56)相通的气孔(89)；所述螺旋铁心(52)用四边形铁条绕成，所述铁心(57)的顶部圆周上设置凸出斜边(58)；可使滚轮(62)滑动的滑动槽(66)的中部至末端向下倾斜；所述跳闸装置的跳闸拐臂(68)的末端设置活锁扣(90)，活锁扣(90)插入锁扣盒(92)内并与弹簧(91)相连接，锁扣盒(92)的前端设有限位螺钉(95)，下部后边焊接有支点杠杆(93)，定位止钉(99)及三角支点(98)固定安装在固定板(1)上，所述三角支点(98)顶在支点杠杆(93)的三角槽内；所述支点杠杆(93)的后部焊接弹性钢板(94)；弹性钢板(94)的后端设置拉簧(96)，拉簧(96)固定在固定板(1)上，拉簧(96)前部设置调节螺钉(97)和螺帽(103)；所述跳闸拐臂(68)的末端下部附近设置有安装在固定板(1)上且内部带有铁心顶杆(101)的跳闸电磁装置(102)。
2. 根据权利要求1所述的一种高压电力开关智能操作机构，其特征在于所述螺旋铁 心(52)的形状为去顶的锥形或圆柱形，与其配合的铁心(57)的形状相应的也为锥形或圆 柱形。
3. 根据权利要求1所述的一种高压电力开关智能操作机构，其特征在于所述铁心顶 杆(61)穿过上盖(55)的孔中设置用抗磁材料作成的套环(77)。
4. 根据权利要求1所述的一种高压电力开关智能操作机构，其特征在于所述跳闸装 置的第II种结构为设有活锁扣(147)，所述活锁扣(147)下部设置带有滚轮(151)的定位 支杆(152)，所述定位支杆(152)固定在固定板(1)上，所述活锁扣(147)下面焊接有用来 限定活锁扣(147)位置的弯板(150);所述活锁扣(147)的后部通过活动连板(148)与固 定在固定板(1)上的支点(149)相连接，弹性钢板(94)焊接在所述活锁扣(147)的后端， 弹性钢板(94)的后端设置固定在固定板(1)上的拉簧(96)，所述拉簧(96)前部设置调节 螺钉(97)和螺帽(103)。
5. 根据权利要求1所述的电子电磁式智能开关，其特征在于所述跳闸装置的第III 种结构为包括跳闸拐臂(68)，跳闸拐臂(68)通过连杆(72)与永久磁铁(73)连接，所述永 久磁铁(73)的下部设置安装在固定铁心安装板(40)上的固定铁心(75)，固定铁心(75)的 外部设置跳闸线圈(74)及铁外套(83)。
6. 根据权利要求1所述的电子电磁式智能开关，其特征在于所述取能电路III包括顺 序相连接的电力线(115)、取能活线夹(117)、保险管(118)、电抗线圈(119)、氧化锌压敏电 阻(120)后接有并联的两组接线相反的二极管(122)、三极管(125)或晶闸管(130)组成的取能控制回路，提供有中点接地的蓄电池(126)或电容器(127)电源，电源直接供合闸线 圈(131)、跳闸线圈(132)、合、跳闸接点(133)、(134)，再经电阻(135)、电容(136)、稳压管 (137)提供保护、遥控、自动装置(138)的操作电源；由标准电压发生器(123)，电压比较器 (124)调节电压，氧化锌压敏电阻(120)后还并接有较高电压整流桥(141)，整流桥两端接 较高电压合闸线圈(142)再串接合闸接点(143)，还可并接电容器(144);氧化锌压敏电阻 (120)后还接有接地的氧化锌压敏电阻(139)。
专利摘要本实用新型提供了一种高压电力开关智能操作机构，包括合闸装置、跳闸装置及取能电路III，在合闸装置中，外铁套(51)的下端设置底座(64)，底座(64)上设置有压簧(69)，铁心(57)的下端内部设置与压簧(69)配合使用的内孔(56)，所铁心(57)上还设置与内孔(56)相通的气孔(89)；螺旋铁心(52)用四边形铁条绕成，铁心(57)的顶部圆周上设置凸出斜边(58)；可使滚轮(62)滑动的滑动槽(66)的中部至末端向下倾斜。对该种操作机构结构更简单、磁能利用率高、操作电流更小、跳、合闸速度更快、可靠性更高、且能有效利用线路高压的有利条件，同时能应用于其他高压电力开关的高压电力开关智能操作机构。
文档编号H01H71/10GK201465926SQ200920034020
公开日2010年5月12日 申请日期2009年7月27日 优先权日2009年7月27日
发明者刘天保, 刘理, 王理峰, 韩笑 申请人:刘天保