一种旋转开断的真空断路器的制作方法

本发明涉及一种真空断路器，尤其涉及一种旋转开断的真空断路器。

背景技术：

真空断路器在输配电系统中起着重要的控制和保护作用，使用广泛，尤其在中压领域占有绝对优势。传统真空断路器由导电及灭弧系统、波纹管、驱动绝缘子及操动机构等组成，主导电回路通过波纹管与外壳密封，并提供灭弧室内与外界的主导电路通道，操动机构通过拉杆、驱动绝缘子、波纹管带动导电杆完成真空断路器关合、分断动作。传统真空断路器灭弧系统与波纹管等结构在真空泡内处于高真空状态下，而驱动绝缘子、拉杆等传动机构在真空泡外（非真空状态），体积大、传动结构复杂，主要缺陷有真空泡漏气、操动机构缺陷、动作分散性大、可靠性不高等。波纹管的结构、材质、状态一直是导致真空泡内真空度下降的主要因素，操动机构缺陷频发的主要原因是本体零件众多，传动机构复杂而造成的。目前，市面上绝大部分产品只是在改变电极材料和结构、减少操动机构与灭弧室间传动零件数量上，或是在外围结构做优化，对整机系列化、模块化、使用寿命、开断性能上未做出提高。

因此，开发、研制和生产一种取消波纹管、驱动绝缘子，非接触式磁驱机构并具有高开断性能的旋转开断的真空断路器，将是对真空开关开断性能、结构上的一大革新，该发明具有结构简单、整机一体化、机械寿命长、动作可靠性高、可实现模块化等优点，适合智能化电网的要求，具有非常好的应用前景。

技术实现要素：

本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种旋转开断的真空断路器，其具有结构简单、整机一体化、机械寿命长、动作可靠性高、可实现模块化。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，包括真空泡、非接触式磁驱机构、旋转电极系统及主导电回路；其特征在于，所述非接触式磁驱机构包括位于真空泡内的驱动部件及位于真空泡外的传动部件；所述非接触式磁驱机构驱动旋转电极系统实现合闸、合闸保持、分闸及分闸保持；所述主导电回路用于提供真空泡内与外界主导电路连接的通道。

所述旋转电极系统包括静电极组件及旋转动电极组件；所述旋转动电极组件的动电极通过相对运动与静电极组件的静电极合闸或分闸；所述相对运动为在直线运动的同时旋转运动。

作为本发明的一种优选方案，所述传动部件包括：静铁芯；电磁线圈，所述电磁线圈用于通电后产生驱动磁力；永磁铁，所述永磁铁产生永磁保持力实现合闸保持；磁轭，所述磁轭用于承载永磁铁及电磁线圈，提供磁路；非导磁块，所述非导磁块用于将合闸有效磁路隔开；所述驱动部件包括：动铁芯，所述动铁芯位于真空泡内，正对于所述静铁芯的磁力面设置，为合闸提供有效磁路；分闸弹簧，所述动铁芯的下端抵接于所述分闸弹簧，该分闸弹簧的另一端连接于真空断路器的壳体；所述动铁芯的上端通过绝缘板与所述旋转电极系统相连。

作为本发明的另一种优选方案，所述绝缘板与所述动铁芯通过绝缘螺栓相连。

作为本发明的另一种优选方案，所述旋转电极系统的静电极组件及旋转动电极组件安装于外壳内；所述静电极组件包括静电极和能够从所述外壳的外部触及的连接部分；所述旋转动电极组件包括与所述静电极对应的动电极；所述动电极能够相对于所述静电极一边直线运动一边旋转，以使所述动电极与相应静电极合闸或分闸；所述旋转动电极组件还包括动导电杆及绝缘盘；所述动导电杆、静电极及绝缘盘的中心线共线；所述动导电杆的一端与所述动电极相连；所述绝缘盘为一环形结构，所述动导电杆的另一端穿过所述环形结构内圈，与所述环形结构固定连接；所述绝缘盘外周均匀分布有多个绝缘圆棒，每一绝缘圆棒的一端与绝缘盘外周固定相连，绝缘圆棒的另一端穿过一绝缘连杆的一端、与绝缘连杆固定相连；所述外壳内壁、与每个绝缘圆棒伸出绝缘连杆的端部相对的位置各设有一斜槽导轨，每个绝缘圆棒的端部置于一斜槽导轨内；所述绝缘连杆的另一端与一用于隔离旋转电极系统与非接触式磁驱机构的绝缘板上表面相连；所述绝缘板下表面与所述动铁芯上端相连。所述非接触式磁驱机构驱动绝缘连杆直线运动，绝缘连杆带动绝缘圆棒沿斜槽导轨运动，绝缘盘沿斜槽导轨旋转运动，动电极相对静电极在直线运动的同时实现旋转运动。

作为本发明的另一种优选方案，所述绝缘圆棒、斜槽导轨及绝缘连杆的个数相同。

作为本发明的另一种优选方案，所述主导电回路包括：动端导电端子，所述动铁芯及分闸弹簧套在动端导电端子外；动端触头座，所述动端触头座设置于动端导电端子顶端，该动端触头座上可拆卸式安装有弹簧触头，所述旋转电极系统的动端导电杆与该弹簧触头滑动连接，通过弹簧触头，动端导电端子与动端导电杆导电相连。

作为本发明的另一种优选方案，所述动端导电端子与旋转电极系统的动端导电杆之间的导电通道设置有间距，所述间距随动端导电杆的运动改变而改变。

作为本发明的另一种优选方案，所述动端导电端子的外壁通过绝缘层包裹，将动端导电端子与驱动部件隔开。

作为本发明的另一种优选方案，所述动端导电端子安装有动端导电座，所述动端导电座与一出线座相连。

作为本发明的另一种优选方案，所述弹簧触头为多个，多个弹簧触头并列设置。

与现有技术相比本发明有益效果。

本发明采用旋转开断技术的动端旋转电极，使电极在开断过程中旋转运动，改变了传统电极开断时熄弧方式，加速电弧的旋转运动，提升开断能力，同时电弧在电极表面迅速运动，并保证开断后电极表面状况。

本发明随着电压等级的提升，调整电极的旋转角度，通过与触头结构所产生的磁场相配合，以达到最优的开断性能。

本发明采用非接触单稳态磁驱机构，传动部件置于真空泡外部，驱动部件置于真空泡内，两者被密封外壳分隔开，实现非接触驱动方式，电磁力、永磁场通过外壳和小间隙驱动动铁芯运动，带动旋转电极系统运动，零件少，结构简单，动作可靠性高。

本发明取消波纹管和驱动绝缘子等传动结构，改变了传统操动机构与真空泡间的操动方式，克服了影响真空泡内真空度的主要因素，提高真空断路器的使用寿命。

本发明主导电回路中，取消软连接，改变了传统进出线上进侧出方式，实现进出线上进下出方式，动侧导电杆与动侧导电端子始终接触，实现导电的可靠性。

本发明将驱动部件置于真空泡内，取消波纹管及之间传动结构，将动侧导电杆运动距离在主导电回路中吸收，同时使在电极开断时旋转，加强电弧在电极表面运动，开断能力强，同时大大简化了断路器结构，缩小了断路器体积，动作可靠性高，分散性小，多数部件置于真空泡内，可有效防止包括外力、污秽环境等外部因素对真空断路器性能的影响，其有高使用寿命，设计独特，实现真空断路器的小型化、一体化、规格化，非常适合智能化电网的需求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本发明主视图。

图2是本发明单相分闸状态剖面示意图。

图3是本发明单相分闸状态机构a-a剖面示意图。

图4是本发明单相合闸状态剖面示意图。

图5是本发明单相合闸状态机构a-a剖面示意图。

图6-8是本发明绝缘圆棒与斜槽导轨配合示意图。

图中，1为真空泡、2为非接触式磁驱机构、3为动端导电端子、4为外壳底座、5为分闸弹簧、6为密封外壳、7为动铁芯、8为非导磁块、9为永磁铁、10为磁轭、11为电磁线圈、12为绝缘板、13为绝缘连杆、14为动端触头座、15为绝缘盘、16为动端导电杆、17为外壳、18为动电极、19为静铁芯、20为静电极、21为静端导电杆、22为弹簧触头、23为斜槽导轨、24为绝缘圆棒。

具体实施方式

如图1-5所示，本发明包括真空泡、非接触式磁驱机构、旋转电极系统及主导电回路。所述非接触式磁驱机构包括位于真空泡内的驱动部件及位于真空泡外的传动部件；所述非接触式磁驱机构驱动旋转电极系统实现合闸、合闸保持、分闸及分闸保持；所述主导电回路用于提供真空泡内与外界主导电路连接的通道。所述旋转电极系统包括静电极组件及旋转动电极组件；所述旋转动电极组件的动电极通过相对运动与静电极组件的静电极合闸或分闸；所述相对运动为在直线运动的同时旋转运动。

优选地，所述传动部件包括：静铁芯；电磁线圈，所述电磁线圈用于通电后产生驱动磁力；永磁铁，所述永磁铁产生永磁保持力实现合闸保持；磁轭，所述磁轭用于承载永磁铁及电磁线圈，提供磁路；非导磁块，所述非导磁块用于将合闸有效磁路隔开；所述驱动部件包括：动铁芯，所述动铁芯位于真空泡内，正对于所述静铁芯的磁力面设置，为合闸提供有效磁路；分闸弹簧，所述动铁芯的下端抵接于所述分闸弹簧，该分闸弹簧的另一端连接于真空断路器的壳体（外壳底座）；所述动铁芯的上端通过绝缘板与所述旋转电极系统相连。

合闸动作时，电磁线圈正向得电，产生磁动势，驱动动铁芯动作，并向上拉伸分闸弹簧，此时永磁铁保持力大于分闸弹簧力和动电极重力，实现合闸保持，此时电磁线圈不再有正向电流通过；分闸动作时，电磁线圈反向通电励磁，产生磁动势，当永磁保持力小于分闸弹簧的拉力和动电极重力时，动铁心在分闸弹簧力的作用下，向下运动，实现分闸动作，此时电磁线圈不再有反向电流通过。电磁线圈反向通电产生的磁场不可使永磁铁退磁。

优选地，所述绝缘板与所述动铁芯通过绝缘螺栓相连。

优选地，所述旋转电极系统的静电极组件及旋转动电极组件安装于外壳内；所述静电极组件包括静电极和能够从所述外壳的外部触及的连接部分；（具体地，静电极组件为静电极、与静电极相连的静端导电杆、与静端导电杆相连的静端连线座；）所述旋转动电极组件包括与所述静电极对应的动电极；所述动电极能够相对于所述静电极一边直线运动一边旋转，以使所述动电极与相应静电极合闸或分闸；所述旋转动电极组件还包括动导电杆及绝缘盘；所述动导电杆、静电极及绝缘盘的中心线共线；所述动导电杆的一端与所述动电极相连；所述绝缘盘为一环形结构，所述动导电杆的另一端穿过所述环形结构内圈，与所述环形结构固定连接；所述绝缘盘外周均匀分布有多个绝缘圆棒，每一绝缘圆棒的一端与绝缘盘外周固定相连，绝缘圆棒的另一端穿过一绝缘连杆的一端、与绝缘连杆固定相连；所述外壳内壁、与每个绝缘圆棒伸出绝缘连杆的端部相对的位置各设有一斜槽导轨，每个绝缘圆棒的端部置于一斜槽导轨内；所述绝缘连杆的另一端与一用于隔离旋转电极系统与非接触式磁驱机构的绝缘板上表面相连；所述绝缘板下表面与所述动铁芯上端相连。

具体地，图6-8作为一种实施例，如图7及图8所示，斜槽导轨的轴线（中心线）相对于绝缘盘的轴线（中心线）不平行，存在一定的角度，如图所示优选夹角为锐角，斜槽导轨相对绝缘盘及动导电杆呈倾斜状；绝缘圆棒由图7的初始位置到图8的最终位置，绝缘连杆向上运动，带动绝缘盘上的绝缘圆棒沿斜槽导轨运动，由斜槽导轨的低位到斜槽的高位，这过程中不仅竖直方向上有位移变化，水平方向上也发生了位移变化；进而实现了直线运动的同时伴随着旋转运动。

所述非接触式磁驱机构驱动绝缘连杆直线运动，绝缘连杆带动绝缘圆棒沿斜槽导轨运动，绝缘盘沿斜槽导轨旋转运动，动电极相对静电极在直线运动的同时实现旋转运动。

优选地，所述绝缘圆棒、斜槽导轨及绝缘连杆的个数相同。

进一步地，所述主导电回路包括：动端导电端子，所述动铁芯及分闸弹簧套在动端导电端子外；动端触头座，所述动端触头座设置于动端导电端子顶端，该动端触头座上可拆卸式安装有弹簧触头，所述旋转电极系统的动端导电杆与该弹簧触头滑动连接，通过弹簧触头，动端导电端子与动端导电杆导电相连。

更进一步地，所述动端导电端子与旋转电极系统的动端导电杆之间的导电通道设置有间距，所述间距随动端导电杆的运动改变而改变。

更进一步地，所述动端导电端子的外壁通过绝缘层包裹，将动端导电端子与驱动部件隔开。保证主导电回路的有效性，同时将高电位与驱动部件隔开。

更进一步地，所述动端导电端子安装有动端导电座，所述动端导电座与一出线座相连。

更进一步地，所述弹簧触头为多个，多个弹簧触头并列设置。

具体地，所述电磁线圈位于所述磁轭内，所述静铁芯位于电磁线圈下方，所述永磁铁位于静铁芯与磁轭之间，所述非导磁块位于静铁芯及磁轭下方；所述电磁线圈、永磁铁及非导磁块将静铁芯包围，所述非导磁块将合闸有效磁路隔开。非导磁块的厚度须保证静铁芯与磁轭间的漏磁通足够小，安装在所述永磁铁与磁轭之间，具体地，永磁铁下方、磁轭底部。

合闸动作时，电磁线圈正向得电，产生磁动势，驱动动铁芯动作，所述动铁芯驱动与之相连的绝缘连杆做向上的直线运动，驱动绝缘连杆直线运动，绝缘连杆带动绝缘圆棒沿斜槽导轨运动，绝缘盘沿斜槽导轨旋转运动，动电极相对静电极在直线运动的同时实现旋转运动。动铁芯在合闸向上运动过程中同时向上拉伸分闸弹簧，此时永磁铁保持力大于分闸弹簧力和动电极重力，实现合闸保持，此时电磁线圈不再有正向电流通过；分闸动作时，电磁线圈反向通电励磁，产生磁动势，当永磁保持力小于分闸弹簧的拉力和动电极重力时，动铁芯在分闸弹簧力的作用下向下运动，带动绝缘连杆向下运动，绝缘连杆带动绝缘圆棒沿斜槽导轨向下运动，绝缘盘沿斜槽导轨旋转运动，动电极相对静电极在直线运动的同时实现旋转运动。实现分闸动作，此时电磁线圈不再有反向电流通过。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。