专利名称：断路器的操作机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于中高压配电线路断路器的操作机构，属于配电设备。
背景技术：
目前，国内外用于配电线路的真空断路器的操作机构，主要利用的是电磁场吸引 衔铁的原理，即通过给靠近可动轴上端或下端的线圈分别通电来吸引固定在可动轴上的衔 铁，从而带动可动轴向上或向下运动，实现断路器的合闸或分闸。由于这种操作机构含有两 个不同的线圈和衔铁，故结构复杂、尺寸庞大、造价较高，且不能实现合闸和分闸状态的无 功保持(即保持合闸或分闸状态时仍需在线圈中通电、消耗功率)。随着研究的深入，有人 对其进行了重大改进在上、下端的两个线圈之间加装永磁体，当断路器处于合闸状态时， 永磁体吸引运动到上方的可动轴上的衔铁，实现合闸状态的无功保持；当断路器处于分闸 状态时，永磁体吸引运动到下方的可动轴上的衔铁，实现分闸状态的无功保持。这种改进 后的断路器操作机构，专门加装了用于无功保持的永磁体，解决了合闸和分闸状态的无功 保持问题(即实现了双稳态)，但同时也使得整个断路器操作机构的结构更为复杂、造价更 高、可靠性更差。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是给真空断路器设计一种结构简单、造价低廉、 可靠性好，同时可实现双稳态的操作机构。本实用新型所提出的断路器操作机构包括有可动轴、线圈和永磁体，可动轴位于 线圈的轴线位置；永磁体为环状，其外径大于线圈内径，固定在可动轴上；线圈放置于一端 开口的空心环状缸体内。在以上结构的基础上，本实用新型还可以是其中的永磁体为“T”形环状，其一端 外径大于线圈内径，另一端外径小于线圈内径。缸体的内环高度短于外环高度。缸体是导 磁的，并在永磁体下方设置有导磁的吸盘。线圈为双线圈。本实用新型由于将永磁体固定在可动轴上，替代衔铁充当了分合闸的驱动元件， 大大提高了磁场利用率，简化了断路器操作机构的结构，降低了生产成本，提高了整个断路 器的可靠性；“T”形永磁体进一步加强了磁场间的相互作用、提高了磁场利用率；同时，导 磁的吸盘和缸体也实现了断路器操作机构分合闸状态的无功保持；此外，双线圈还可大大 提高控制手段的有效性和精确性。
图1是本实用新型实施例之一的结构图；图2是本实用新型实施例之二的结构图；图3是本实用新型中的空心环状缸体的结构图；图4是本实用新型应用于真空断路器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述，但本实用新型的技术方案不 限于此。在实际使用中，真空断路器及其操作机构通常为竖立放置、并且真空断路器位于操 作机构上方；当然也可以根据实际需要反向竖立放置或横向放置。在图1所示的本实用新型的实施例结构图中，包括有可动轴2、线圈5和永磁体8。 可动轴2位于线圈5的轴线位置。绕线2000匝的线圈5放置于一个高度为90mm —端开口 的空心环状缸体3内(图中缸体3开口朝下)。缸体3作为线圈5的骨架，起到固定和连接 的作用。在缸体3的上下方安装上盖板1和下托盘6，上盖板1和下托盘6通过若干根(通 常为四根)固定架4将线圈5和缸体3固定于它们之间。永磁体8为环状，高度为20mm， 其外径为45mm，大于线圈5内径(其外径通常亦小于线圈5外径)，固定在直径为12mm的 可动轴2上(可以通过图示的螺纹件固定，也可以采用焊接、铆接等方式固定)，可带动可 动轴2—起上、下运动。当线圈中通入正向电流、产生与永磁体8相同方向的磁场时，永磁 体8与线圈5之间相互吸引；反之，当线圈中通入反方向电流、产生与永磁体8相反方向的 磁场时，永磁体8与线圈5之间相互排斥。因此，通过永磁体8与线圈5之间的磁场作用， 即可带动可动轴2 —起运动。在本实用新型中，利用永磁体8充当衔铁，只需一个线圈就可 使之运动，大大提高了磁场利用率，简化了断路器的结构。永磁体8在本实用新型中充当了 分合闸的驱动元件。可动轴2、上盖板1、下托盘6、固定架4等构件均为非导磁材料(例如 不锈钢、铝合金等)，以免对永磁体8与线圈5之间的磁场产生影响。本实用新型中，永磁体8最好为“T”形环状(可以直接整体加工成所需的形状，也 可以是通过不同直径的多块拼装而成)，倒立固定在可动轴2上(参见图2)。“T”形环状永 磁体8的一端外径为45mm，大于线圈5内径、另一端外径为35mm，小于线圈5内径，这样使 得部分永磁体8位于线圈5的“包围”之中，而另一部分永磁体8又对线圈5形成“反包围” 之势，进一步加强了磁场间的相互作用、提高了磁场利用率。此外，缸体3的内环高度h为65mm，短于外环高度H为90mm，(参见图3)，这样使 得永磁体8与线圈5之间直接面对的区域更大、间隙更小，磁场间的相互作用更大，磁场利 用率更高，结构更紧凑。放置线圈5的空心环状缸体3是导磁的。永磁体8的下方还设有导磁的吸盘7。 吸盘7可通过固定架4与上盖板1、下托盘6连接在一起。缸体3和吸盘7可以与永磁体8 相互作用，从而实现断路器的双稳态。当可动轴2向上运动到合适位置，永磁体8可与缸体 3相互吸引，实现无功保持；当可动轴2向下运动到合适位置，永磁体8可与吸盘7相互吸 引，实现无功保持。同时，导磁缸体3显著改善了磁场的磁路，其在断路器处于合闸状态时 对永磁体8产生的很大吸力，可以明显提高断路器动静触头的接触压力，降低其电阻。线圈5还可以制作为双线圈(将线圈绕制成内圈和外圈各自通电，或者直接利用 双股线绕制而成)，使用时可以在一个线圈内通入正向电流，另一个线圈通入内反向电流。 这样可以有利于施加精确有效的控制手段，实现快速切换甚至提前切换线圈磁场方向，避 免磁滞现象。在图4所示的本实用新型应用于真空断路器的实施例中，本实用新型操作机构11 中的可动轴2与从真空室9中伸出的断路器动触头10通过螺纹连接在一起，这样可动轴2就可以带动动触头10上下运动，从而实现断路器的合闸和分闸。在断路器进行合闸操作时，给线圈5通入正向电流，通电线圈5对永磁体8产生向 上的电磁吸力，此时电磁力与真空室9的拉力之和大于吸盘7对永磁体8的吸力与可动部 件的重力之和，永磁体8在合外力的作用下驱动可动轴2和动触头10 —起往上运动，实现 合闸。完成合闸以后，永磁体8距离缸体3要近于吸盘7，此时缸体3对永磁体8的吸力与 真空室拉力之和要远大于吸盘7对永磁体8吸力与可动部件的重力之和，从而保证动静触 头的额定闭合压力，实现合闸状态的可靠无功保持。同理，在线圈5中通入反向电流就可以 实现断路器的有效分闸，此时缸体3对永磁体8的吸力与真空室拉力之和要远小于吸盘7 对永磁体8吸力与可动部件的重力之和，利用吸盘7对永磁体8的吸力与可动部件的重力 之和就可以实现分闸状态的可靠无功保持。以上是按照断路器竖直放置的方式进行解释 的，但本实用新型的技术方案不限于此。纵观整个机构，永磁体8在充当分合闸驱动元件的同时也充当无功保持的作用 体，即通过吸引缸体3和吸盘7来实现双稳态，极大地提高了磁场的利用率、简化了整个操 作机构的结构，降低了生产成本，独特的“T”形设计更进一步加强了磁场间的相互作用、提 高了磁场的利用率。一端开口且内环高度短于外环高度的环状缸体3，显著改善了磁场的磁 路，并在断路器处于合闸状态时，对永磁体8产生一个很大的吸力，从而提高断路器动静触 头的接触压力，降低其电阻。新颖的双线圈设计使得控制手段可以更加精确有效，磁滞现象 得以避免。本实用新型有效提高了断路器的稳定性和可靠性，明显提高断路器的综合性能， 满足行业标准和使用要求，可用于中高压配电线路。
权利要求一种断路器的操作机构，包括有可动轴、线圈和永磁体，可动轴位于线圈的轴线位置，其特征是永磁体为环状，其外径大于线圈内径，固定在可动轴上；线圈放置于一端开口的空心环状缸体内。
2.根据权利要求1所述的断路器的操作机构，其特征是所述的永磁体为“T”形环状， 其一端外径大于线圈内径，另一端外径小于线圈内径。
3.根据权利要求1所述的断路器的操作机构，其特征是所述的缸体的内环高度短于 外环高度。
4.根据权利要求1所述的断路器的操作机构，其特征是所述的缸体是导磁的，并在永 磁体下方设置有导磁的吸盘。
5.根据权利要求1所述的断路器的操作机构，其特征是所述的线圈为双线圈。
专利摘要本实用新型涉及一种用于中高压配电线路断路器的操作机构，属于配电设备。该断路器的操作机构包括有可动轴、线圈和永磁体，可动轴位于线圈的轴线位置；永磁体为环状，其外径大于线圈内径，固定在可动轴上；线圈放置于一端开口的空心环状缸体内。在以上结构的基础上，本实用新型还可以是永磁体为“T”形环状，其一端外径大于线圈内径，另一端外径小于线圈内径。缸体的内环高度短于外环高度。缸体是导磁的，并在永磁体下方设置有导磁的吸盘。线圈为双线圈。本实用新型加强了磁场间的相互作用、提高了磁场利用率，实现了断路器操作机构分合闸状态的无功可靠保持，结构简单，造价低廉，提高了整个断路器的可靠性。
文档编号H01H33/666GK201584306SQ20102010989
公开日2010年9月15日 申请日期2010年2月3日 优先权日2010年2月3日
发明者宋澜, 王永, 王法, 邵长星 申请人:中国科学技术大学