快速机械开关用操动装置的制作方法

本实用新型涉及开关技术领域，具体而言，涉及一种快速机械开关用操动装置。

背景技术：

目前，基于电磁斥力机构的快速真空开关，其结构简单、分合闸速度快，通态损耗较小，因此，在电力系统故障限流、电能质量控制、直流断路器以及相控开关等诸多领域具有广阔的应用前景。

现有的电磁斥力机构的快速真空开关一般采用线圈-金属盘型操动机构，如图1所示，工作原理：电容器向分闸线圈1'或合闸线圈2'放电，使得分闸线圈1'或合闸线圈2'产生脉冲电流，该脉冲电流形成脉冲磁场，设置于分闸线圈1'与合闸线圈2'之间的金属盘3'感应到该脉冲电流产生涡流，涡流与脉冲电流相互作用长生电磁斥力，使得分闸线圈1'或合闸线圈2'向上或向下运动，带动绝缘拉杆4'向上或向下运动，进而使得动触头5'与静触头6'相接触或者相分离，从而实现开断或关合。但是，现有的线圈-金属盘型操动机构感应出的电磁斥力衰减较快，使得分合闸的速度减慢，延长了分合闸的时间。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型提出了一种快速机械开关用操动装置，旨在解决现有技术中线圈-金属盘型操动机构的分合闸速度慢的问题。

一个方面，本实用新型提出了一种快速机械开关用操动装置，该装置包括：壳体、传动杆、置于壳体内的电磁驱动机构和永磁驱动机构；其中，传动杆可滑动地穿设于壳体；传动杆的上端设置有动触点；永磁驱动机构与传动杆相连接，用于驱动传动杆向上运动以使动触点与静触点相接触；电磁驱动机构与传动杆相连接，用于驱动传动杆向下运动以使动触点与静触点相分离。

进一步地，上述快速机械开关用操动装置还包括：金属隔板；其中，金属隔板连接于壳体的内壁，用于将壳体内分成上腔体和下腔体；电磁驱动机构置于上腔体内，永磁驱动机构置于下腔体内。

进一步地，上述快速机械开关用操动装置中，永磁驱动机构包括：铁芯、环形的永磁体和永磁线圈；其中，铁芯与传动杆的下端相连接；永磁体连接于壳体的内壁，永磁线圈置于永磁体的上方，铁芯可滑动地穿设于永磁体和永磁线圈；铁芯、金属隔板和永磁线圈形成第一磁路，第一磁路用于带动铁芯进而带动传动杆向上运动，以使动触点与静触点相接触；铁芯、金属隔板和永磁体形成第二磁路，第二磁路用于对铁芯施加使动触点与静触点处于接触状态的保持力。

进一步地，上述快速机械开关用操动装置中，永磁驱动机构还包括：导磁环；其中，导磁环套设于铁芯和永磁体之间。

进一步地，上述快速机械开关用操动装置中，壳体的内壁开设有凹设部，永磁体嵌设于凹设部中；导磁环的上缘向外延设有一环形的延设部，延设部压接于永磁体的端部与凹设部的内壁之间。

进一步地，上述快速机械开关用操动装置中，电磁驱动机构包括：动线圈和静线圈；其中，动线圈套设且连接于传动杆；静线圈连接于壳体的内壁且置于动线圈的上方，传动杆可滑动地穿设于静线圈；动线圈和静线圈用于在通入电流后产生使传动杆向下运动的斥力以使动触点与静触点相分离；铁芯、壳体的底板和永磁体形成第三磁路，第三磁路用于对铁芯施加使动触点与静触点处于分离状态的保持力。

进一步地，上述快速机械开关用操动装置还包括：置于壳体下方的连杆、卡挡件和弹性部件；其中，连杆可滑动地穿设于壳体，并且，连杆的上端与铁芯相连接；卡挡件与连杆相连接，弹性部件套设于连杆且置于卡挡件和壳体之间。

进一步地，上述快速机械开关用操动装置中，弹性部件为弹簧。

进一步地，上述快速机械开关用操动装置还包括：缓冲器；其中，缓冲器与连杆的下端相连接。

本实用新型中，通过设置电磁驱动机构和永磁驱动机构，能够大大加快分合闸速度，缩短了分合闸的时间，解决了现有技术中线圈-金属盘型操动机构的分合闸速度慢的问题，并且，结构简单，易于操作。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为现有技术中的线圈-金属盘型操动机构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的快速机械开关用操动装置的合闸的起始位的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的快速机械开关用操动装置的合闸的中间位的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的快速机械开关用操动装置的合闸的完成的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的快速机械开关用操动装置的分闸的起始位的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的快速机械开关用操动装置的分闸的中间位的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的快速机械开关用操动装置的分闸的完成的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

参见图2至图7，图中示出了本实用新型实施例提供的快速机械开关用操动装置的优选结构。如图所示，操动装置用于机械开关，机械开关设置有动触点10和静触点，当动触点10与静触点相接触时则机械开关处于合闸状态，当动触点10与静触点相分离时则机械开关处于分闸状态。操动装置与动触点10相连接，操动装置使得动触点10向上运动或向下运动(相对于图2而言)以使动触点10与静触点相接触或相分离，从而实现机械开关的合闸和分闸。

操动装置包括：壳体1、传动杆2、电磁驱动机构3和永磁驱动机构4。其中，壳体1为纯铁的壳体，传动杆2为金属的传动杆。传动杆2穿设于壳体1，传动杆2部分置于壳体1内，并且，传动杆2可相对于壳体1上下滑动。传动杆2的上端(相对于图2而言)置于壳体1外，并且，传动杆2的上端设置有动触点10，动触点10与机械开关的静触点相对应。传动杆2的下端(相对于图2而言)置于壳体1内。

永磁驱动机构4和电磁驱动机构3均置于壳体1内，永磁驱动机构4与传动杆2相连接，永磁驱动机构4用于在通电时产生磁场驱动传动杆2向上运动使得动触点10向上运动进而使得动触点10与静触点相接触。

电磁驱动机构3与传动杆2相连接，电磁驱动机构3可以位于永磁驱动机构4的上方，也可以位于永磁驱动机构4的下方。电磁驱动机构3用于在通电时通过电流之间产生的电磁力驱动传动杆2向下运动使得动触点10向下运动进而使得动触点10与静触点相分离，具体地，电磁驱动机构3可以通过电流之间的电磁斥力驱动传动杆2向下运动，也可以通过电流之间的电磁吸力驱动传动杆2向下运动。

具体实施时，永磁驱动机构4和电磁驱动机构3均可以与控制装置电连接，当合闸时，控制装置驱动永磁驱动机构4驱动传动杆2向上运动，当分闸时，控制装置驱动电磁驱动机构3驱动传动杆2向下运动。

本实施例的工作原理为：当需要合闸时，给永磁驱动机构4通电，则永磁驱动机构4在通电后产生磁场，该磁场驱动传动杆2向上运动，使得动触点10向上运动，从而使得动触点10与静触点相接触，实现合闸。当需要分闸时，给电磁驱动机构3通电，则电磁驱动机构3在通电后通过电流之间的电磁力驱动传动杆2向下运动使得动触点10向下运动，从而使得动触点10与静触点相分离，实现分闸。

可以看出，本实施例中，通过设置电磁驱动机构3和永磁驱动机构4，能够大大加快分合闸速度，缩短了分合闸的时间，解决了现有技术中线圈-金属盘型操动机构的分合闸速度慢的问题，并且，结构简单，易于操作。

参见图2，上述实施例中，操动装置还可以包括：金属隔板5。其中，金属隔板5与壳体1的内壁相连接，金属隔板5将壳体1内分成上腔体11和下腔体12。优选的，金属隔板5的形状与壳体1的形状相匹配，使得上腔体11和下腔体12均为封闭空间。电磁驱动机构3置于上腔体11内，永磁驱动机构4置于下腔体12内。

可以看出，本实施例中，通过设置金属隔板，将电磁驱动机构3和永磁驱动机构4分隔开，使得永磁驱动机构4中产生的磁场增强，加快合闸的速度。

参见图2至图4，上述实施例中，永磁驱动机构4包括：铁芯41、环形的永磁体42和永磁线圈43。其中，铁芯41与传动杆2的下端(相对于图2而言)相连接。永磁体42与壳体1的内壁相连接，永磁线圈43置于永磁体42的上方，铁芯41可滑动地穿设于永磁体42和永磁线圈43。具体地，永磁线圈43可以与壳体1的内壁相连接，并且，永磁线圈43置于永磁体42的上方；也可以是，永磁线圈43放置于永磁体42上。铁芯41为柱状体，永磁线圈43的中心设置有通孔，铁芯41穿设于环形的永磁体42和永磁线圈43的通孔，并且铁芯41可相对于永磁体42和永磁线圈43上下(相对于图2而言)滑动，即永磁体42和永磁线圈43是固定不动的，铁芯41可上下滑动。

具体实施时，铁芯41的第一端(图2所示的上端)与传动杆的下端相连接，铁芯41的第二端(图2所示的下端)设置有阻挡件，阻挡件为铁质的圆形阻挡件，并且，阻挡件的直径大于铁芯41的直径。铁芯41向上运动以使动触点10与静触点相接触后，阻挡件正好与永磁体42的下端相接触，即永磁体42阻挡了铁芯41继续向上运动。

铁芯41、金属隔板5和永磁线圈43形成第一磁路，第一磁路用于带动铁芯41向上运动进而带动传动杆2向上运动，以使动触点10与静触点相接触。具体地，永磁线圈43可以与第一电容器电连接，第一电容器与控制装置电连接，控制装置控制第一电容器向永磁线圈43放电，永磁线圈43在通电后与铁芯41和壳体1形成第一磁路。其中，第一电容器向永磁线圈43放电的电流为脉冲电流。

铁芯41、金属隔板5和永磁体42形成第二磁路，第二磁路用于对铁芯41施加保持力，该保持力使得动触点10与静触点一直处于接触状态。

本实施例的工作原理为：当合闸时，动触点10与静触点处于分离状态，铁芯41位于壳体1的底板。控制装置向第一电容器发送放电信号，第一电容器接收该放电信号，并向永磁线圈43放电。永磁线圈43在通电后与铁芯41和金属隔板5形成第一磁路，第一磁路对铁芯41产生向上的作用力。永磁体42由于本身带有磁力，所以，永磁体42与金属隔板5、铁芯41形成第二磁路，第二磁路对铁芯41产生向上的作用力，同时，永磁体42与壳体1的底板、铁芯41形成第三磁路，第三磁路对铁芯41产生向下的作用力。由于永磁线圈通电后的脉冲电流最初较为强大，所以，第一磁路对铁芯41的向上作用力较大，该作用力结合第二磁路对铁芯41的向上的作用力大于第三磁路对铁芯41的向下的作用力，则铁芯41向上运动，由于铁芯41与传动杆2相连接，所以传动杆2向上运动，进而使得动触点10向上运动。由于永磁线圈43接受到的电流为脉冲电流，所以脉冲电流逐渐消失，对铁芯41的向上作用力逐渐减小，使得铁芯41缓慢向上运动，最终使得动触点10与静触点相接触。

当动触点10与静触点相接触后，永磁线圈内的脉冲电流消失，第一磁路也就相应的消失。这时，铁芯41与金属隔板5之间的距离较近，间隙小，而与壳体1的底板的距离较远，间隙大，则第二磁路对铁芯41的向上的作用力大于第三磁路对铁芯41的向下的作用力，使得铁芯41受到向上的作用力。由于动触点10与静触点相接触，所以传动杆2无法继续向上运动，则传动杆2和铁芯41均维持现有状态，即动触点10与静触点保持接触状态。

可以看出，本实施例中，通过永磁线圈43、铁芯41和金属隔板5形成第一磁路，第一磁路驱动铁芯41带动传动杆2向上运动，使得传动杆2的运动速度更为快速，合闸速度大大加快；铁芯41、金属隔板5和永磁体42形成第二磁路，第二磁路使得动触点10和静触点始终保持接触状态，确保合闸的顺利进行。

参见图2，上述实施例中，永磁驱动机构4还可以包括：导磁环44。其中，导磁环44套设于铁芯41和永磁体42之间。具体地，导磁环44为环状体，导磁环44套设于环形的永磁体42内，并且，导磁环44与永磁体42相连接。铁芯41穿设于导磁环44，并且，铁芯41可相对导磁环44上下滑动。

可以看出，本实施例中，通过设置导磁环44，增强了永磁体42产生的磁场，使得铁芯41受到的第二磁路产生的作用力更强且更均匀，并且导磁环44还起到了抗干扰的作用。

参见图2，上述实施例中，壳体1的内壁开设有凹设部，永磁体42嵌设于凹设部中。具体地，凹设部可以为凹槽，壳体1的内壁对应于永磁体42处设置有凹槽，永磁体42嵌设于凹槽内且卡合连接。

导磁环44的上缘向外(图1所示的向壳体1内壁的方向)延设有延设部441，延设部441为环形的延设体。延设部441压接于永磁体42的上端部与凹设部的内壁之间。具体地，永磁体42的上端部与凹槽的上方的侧壁之间具有间隙，延设部441插接于该间隙内，使得永磁体42和导磁环44均与壳体1相连接。

可以看出，本实施例中，永磁体42与壳体1卡合连接，便于永磁体42的拆装，并且，导磁环44通过永磁体42与壳体1相连接，便于导磁环44的固定，结构简单。

参见图5至图7，上述各实施例中，电磁驱动机构3可以包括：动线圈31和静线圈32。其中，动线圈31套设于传动杆2的外部，并且动线圈31与传动杆2相连接，则动线圈31跟随传动杆2一起向上运动或者向下运动。

静线圈32与壳体1的内壁相连接，则静线圈32与壳体1保持固定不动的状态。静线圈32与动线圈31相对设置，静线圈32置于动线圈31的上方，并且，静线圈32与动线圈31之间具有预设距离。具体实施时，该预设距离可以根据实际情况来确定，本实施例对此不做任何限制，但是，本实施例示出了一种优选的方案：动触点10与静触点之间的距离等于静线圈32与动线圈31之间的距离，当动触点10与静触点相接触时，动线圈31与静线圈32也相接触。

传动杆2可滑动地穿设于静线圈32，也就是说，静线圈2的中心设置有通孔，传动杆2穿设于静线圈32的通孔，并且，传动杆2可相对于静线圈32上下(相对于图5而言)滑动。具体地，静线圈32的通孔与传动杆2之间具有一定间隙，即静线圈32与传动杆2之间不接触，以实现传动杆2可滑动地穿设于静线圈32。

动线圈31和静线圈32电连接，并在通入电流后，可以产生使传动杆2向下运动的电磁斥力，也可以产生使传动杆2向下的电磁吸力，以使动触点10与静触点相分离。在本实施例中，是以产生使传动杆2向下运动的电磁斥力为例进行说明的。具体地，动线圈31与静线圈32的绕向相反，动线圈31与静线圈32串联连接，并在串联后可以与第二电容器电连接，第二电容器与控制装置电连接，控制装置控制第二电容器向动线圈31和静线圈32放电，由于动线圈31与静线圈32的绕向相反，所以动线圈31和静线圈32内的电流方向相反，产生电磁斥力。其中，第二电容器向动线圈31和静线圈32放电的电流为脉冲电流。

铁芯41、壳体1的底板和永磁体42形成第三磁路，第三磁路用于对铁芯41施加保持力，该保持力使得动触点10与静触点处于分离状态。

本实施例的工作原理为：当分闸时，控制装置给第二电容器发送放电信号，第二电容器接收该放电信号，并向动线圈31和静线圈32放电。动线圈31和静线圈32在通入电流后，由于动线圈31与静线圈32的绕向相反，所以动线圈31和静线圈32内的电流方向相反，产生电磁斥力。由于静线圈32与壳体1相连接，即静线圈32与壳体1相对固定，所以，该电磁斥力给动线圈31施加向下的作用力。由于传动杆2与动线圈31相连接，所以，该电磁斥力给传动杆2施加向下的作用力，又由于传动杆2与铁芯41相连接，所以，电磁斥力给铁芯41施加向下的作用力，该作用力结合第三磁路对铁芯41的向下的作用力大于第二磁路对铁芯41的向上的作用力，使得动触点10和静触点无法保持接触状态，驱动传动杆2向下运动，使得动触点10向下运动，进而使得动触点10与静触点相分离。其中，传动杆2向下运动带动铁芯41向下运动，最终使得铁芯41位于壳体1的底板。

当动触点10与静触点相分离后，动线圈31和静线圈32内的脉冲电流消息，则电磁斥力也相应的消失。这时，铁芯41位于壳体1的底板，则铁芯41与壳体1的底板之间的间隙小，而铁芯41与金属隔板5的距离较远，间隙大，则第三磁路对铁芯41的向下的作用力大于第二磁路对铁芯41的向上的作用力，使得铁芯41受到向下的作用力，由于铁芯41位于壳体1的底板，所以，铁芯41无法继续向下运动，即铁芯41和传动杆2维持现有状态，即动触点10与静触点保持分离状态。

可以看出，本实施例中，通过动线圈31与静线圈32产生的电磁斥力驱动传动杆2向下运动，大幅度缩短了分闸时间，并且，结构简单，易于操作。

参见图2，上述各实施例中，操动装置还可以包括：置于壳体1下方(相对于图2而言)的连杆6、卡挡件7和弹性部件8。其中，连杆6可滑动地穿设于壳体1的底板，并且，连杆6部分置于壳体1内。连杆6的上端(相对于图2而言)置于壳体1内，连杆6的下端(相对于图2而言)置于壳体1外，连杆6的上端与铁芯41相连接，使得连杆6可跟随铁芯41向上运动或者向下运动。

卡挡件7和弹性部件8均置于壳体1的下方，连杆6的置于壳体1外的部分与卡挡件7相连接。弹性部件8套设于连杆6的外部，并且，弹性部件8置于卡挡件7和壳体1之间，具体地，卡挡件7可以为螺母，连杆6上设置有螺纹，卡挡件7与连杆6的置于壳体1外的部分相螺接，并且，卡挡件7与壳体1之间具有预设距离。弹性部件8可以为弹簧，弹性部件8置于卡挡件7与壳体1之间的间隙处。具体实施时，预设距离可以等于弹性部件8处于自然状态时的长度。

参见图2至图7，本实施例的工作原理为：当合闸时，永磁驱动机构4驱动铁芯41向上运动，由于铁芯41与连杆6相连接，所以铁芯41向上运动带动连杆6向上运动，在卡挡件7的阻挡作用下，弹性部件8进行压缩。这时，弹性部件8实际对铁芯41产生向下的作用力，但是，第一磁路对铁芯41向上的作用力结合第二磁路对铁芯41向上的作用力大于第三磁路对铁芯41的向下的作用力和弹性部件8对铁芯41产生向下的作用力之和，则铁芯41向上运动，进而带动传动杆2向上运动，使得动触点10向上运动，从而使得动触点10与静触点相接触。当动触点10与静触点相接触时，第二磁路对铁芯41的向上的作用力大于第三磁路对铁芯41的向下的作用力和弹性部件8对铁芯41产生向下的作用力之和，使得铁芯41受到向上的作用力，进而使得传动杆2和铁芯41均维持现有状态，即动触点10与静触点保持接触状态。

当分闸时，动线圈31和静线圈32在通入电流后产生的电磁斥力驱动传动杆2向下运动，进而带动铁芯41向下运动，进而带动连杆6向下运动，使得弹性部件8由压缩状态恢复至自然状态。在弹性部件8恢复的过程中，对铁芯41产生向下的作用力，再结合电磁斥力产生的向下的作用力，以及第三磁路对铁芯41的向下作用力，三处向下的作用力之和大于第二磁路对铁芯41的向上的作用力，向下的作用力驱动传动杆2向下运动，使得动触点10向下运动，进而使得动触点10与静触点相分离。最终，弹性部件8恢复至自然状态。

可以看出，本实施例中，弹性部件8在合闸时进行压缩，在分闸时恢复自然态，为分闸提供一个动力，缩短了分闸的时间。

参见图2，上述各实施例中，操动装置还可以包括：缓冲器9。其中，缓冲器9与连杆6的下端相连接，缓冲器9用于在合闸和分闸过程中对传动杆2、铁芯41和连杆6起到了缓冲作用，避免剧烈地进行合闸和分闸运动。

综上所述，本实施例通过设置电磁驱动机构3和永磁驱动机构4，能够大大加快分合闸速度，缩短了分合闸的时间，并且，结构简单，易于操作。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。