本发明涉及机械类高压开关行业中电气原理，是一种快速脱扣器结构及其工作原理。
背景技术：
脱扣器是一种与断路器相连，用以释放保持机构并使断路器自动断开的装置，其主要作用是：当线路有漏电或人身触电时通过零序电流互感器的电流的矢量和不等于零，互感器二次线圈的二侧产生电压，并经集成电路放大；当达到整定值时，通过漏电脱扣器在0.1秒内切断电源，从而起到触电和漏电保护作用。其中，一些脱扣器应用于高压断路器中，如中国专利文献中披露的申请号201020508546.5，授权公告日2011.05.25，实用新型名称“具有过电压保护功能的欠电压脱扣器”；该脱扣器的顶杆设在动铁芯上部，调节动作距离；底杆设在动铁芯下部，与调节螺套、隔磁垫及弹簧形成调节磁通气隙；动铁芯与第一静铁芯之间设有隔磁片，第一静铁芯与外壳铆接在一起，第二静铁芯与下盖铆接在一起；在静铁芯的外面设有线圈；在外壳的外面设有测电压组件和线路板，它们由导线连接成一个电路，测电压组件外壳与外壳相连结。以及如中国专利文献中披露的申请号201110226607.8，申请公布日2012.04.11，发明名称“户外高压断路器永磁过流分闸装置”；中国专利文献中披露的专利号zl200620103148.9，授权公告日2007年10月10日，实用新型名称“用于23型弹簧操动机构的过流、分闸脱扣装置”；中国专利文献中披露的申请号201620641091.1，授权公告日2017.01.25，实用新型名称“一种高压断路器电磁铁总成”。上述高压断路器中的脱扣器结构均设有支架、线圈、骨架、动铁芯和静铁芯等部件，但国内高压开关行业中一些断路器分闸脱扣存在分闸时间长，脱扣器输出力小，线圈电流过大，易发热烧毁等现象和问题，此类脱扣器的结构有待进一步改进。
技术实现要素：
为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种快速脱扣器结构及其工作原理，使其解决现有同类产品在高压断路器使用时，分闸时间长，在同等电流情况下输出力较小等技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。
一种快速脱扣器结构，该脱扣器包括支架、线圈、骨架、o型圈、静铁芯、动铁芯，所述线圈内设有动铁芯和静铁芯，通过线圈通电和断电使线圈内的动铁芯沿磁场方向运动；其结构设计要点是所述静铁芯铆接于支架，铜管安装于静铁芯和支架，线圈密绕于骨架，密绕后安装于铜管，动铁芯穿入铜管，以及静铁芯的锥端，静铁芯另一端的动铁芯套入o型圈，旋紧自锁螺母；即铜管位于线圈的骨架内，动铁芯和静铁芯位于铜管内，伸出支架的静铁芯与动铁芯之间的支架设有o型圈，伸出静铁芯和支架的动铁芯末端设有自锁螺母。从而动铁芯通过顶杆与高压断路器中的操动机构部件连接，线圈通过通电产生磁场，静铁芯和动铁芯在线圈磁场的通电或断电作用下实现操动动作。
所述铜管的动铁芯伸出端一侧封装于支架内，铜管的另一侧伸出支架的后部。铜管对内部动铁芯运动过程中起到导向和减少动铁芯运动阻力的作用。
上述动铁芯采用如下两种结构，方案一：所述动铁芯包括针头端和尾头端，针头端与尾头端之间设有锥形过度段，尾头端采用圆柱形的内空腔结构设计，锥形腔位于过度段一端；动铁芯的针头端插入静铁芯的中心孔并伸出静铁芯，静铁芯的动铁芯插入一侧中心孔孔口内径设有与动铁芯过度段对应的锥形开口。
方案二：所述动铁芯包括针头端和尾头端，针头端与尾头端之间设有锥形过度段，尾头端内采用依次设有锥形腔、长小圆柱腔和大短圆柱腔的内空腔结构设计，锥形腔位于过度段一端；动铁芯的针头端插入静铁芯的中心孔并伸出静铁芯，静铁芯的动铁芯插入一侧中心孔孔口内径设有与动铁芯过度段对应的锥形开口。
所述动铁芯的尾头端外径设有若干对称分布的凹槽。最佳的设计为：所述动铁芯的尾头端外径设有十字形对称分布的四条凹槽。
上述结构达到如下技术目的：1、所述动、静铁芯的锥端设计方法，动铁芯的外锥端夹角必须与静铁芯的内锥端夹角相互配合设计，两则角度产生一定的锥度，锥度增加铁芯表面积，增加线圈磁通量从而增大对动铁芯的电感力，但动铁芯锥端角度一定要小于静铁芯的锥端角度。2、所述静铁芯的圆柱面长度设计根据线圈的行程长度要求而定，长度为线圈支架长度减去行程长度的一半，从而使动铁芯和静铁芯的起始点远离线圈支架的中心位置，线圈对动铁芯产生的电感力就越大。3、所述动铁芯的尾端采用圆柱形内空腔结构设计或近似圆柱形内空腔结构设计，在同等动铁芯表面积的情况下大大减轻了动铁芯的运动质量，在同等电感力的作用下提高了动铁芯的运动速度。4、所述在动铁芯的圆柱外圆面增加n个凹槽结构设计方法，增加了动铁芯的表面积，同时减轻了动铁芯的运动质量，增大了电磁场对动铁芯的电感力，减少了电感作用下产生的涡流，提高了动铁芯的运动速度。
所述线圈驱动动铁芯行程为10mm。上述为该脱扣器行程与断路器半轴脱扣角度和脱扣力矩的最佳行程设定。
根据上述结构特征，其装配方法如下：该脱扣器先将静铁芯铆接于支架，铜管安装于静铁芯和支架，接着将线圈密绕于骨架，密绕后安装于铜管，然后动铁芯穿入铜管，以及静铁芯的锥端，静铁芯另一端的动铁芯套入o型圈，最后旋紧自锁螺母，从而使该脱扣器整体装配完成。
根据上述结构特征，其工作原理如下：所述线圈通电，线圈内部产生磁场，分别作用于静铁芯和动铁芯，电磁场作用在静铁芯上使对动铁芯产生吸附力，电磁场作用在动铁芯上，对动铁芯产生向电感方向的推力，从而使动铁芯动作。
本发明结构设计合理，脱扣快速，输出力大，线圈电流较小，使用寿命长，更加稳定，降低线圈电流，使脱扣器运行更稳定；其适合作为高压断路器的脱扣器使用，及其同类产品的结构改进。
附图说明
图1是本发明的实施例一通电状态剖视结构示意图。
图2是图1的断电状态剖视结构示意图。
图3是图2的外形结构示意图。
图4是图3的右视结构示意图。
图5是图1的动铁芯剖视结构示意图。
图6是图1的动铁芯外形结构示意图。
图7是图6的右视结构示意图。
图8是本发明的实施例二通电状态剖视结构示意图。
图9是图8的断电状态剖视结构示意图。
图10是图8的动铁芯剖视结构示意图。
附图序号及名称：1、支架，2、线圈，3、骨架，4、自锁螺母，5、o型圈，6、静铁芯，7、动铁芯，701、凹槽，8、铜管。
具体实施方式
现结合附图，对本发明结构作进一步描述。如图1-图10所示，该脱扣器主要体现在动作迅速，速度快；要使脱扣器动作速度快，从力的做功计算公式f=1/2mv2上看，主要表现在线圈2本体对动铁芯7及静铁芯6产生电感吸力和动铁芯7本身的重量。该脱扣器包含支架、线圈、骨架、自锁螺母、o型圈、静铁芯、动铁芯、铜管，其装配如下：将静铁芯6铆接在支架1上，铜管8安装于静铁芯6和支架1中，将线圈2密绕在骨架3上，密绕后安装在铜管8中，然后将动铁芯7穿入铜管8，然后在静铁芯6的另一端套入o型圈5，然后旋紧自锁螺母4，保证线圈2内动铁芯7行程为10mm。
如图1-图7所示实施例一，其具体结构如下：铜管位于线圈的骨架内，动铁芯和静铁芯位于铜管内，伸出支架的静铁芯与动铁芯之间的支架设有o型圈，伸出静铁芯和支架的动铁芯末端设有自锁螺母；铜管的动铁芯伸出端一侧封装于支架内，铜管的另一侧伸出支架的后部。同时，动铁芯包括针头端和尾头端，针头端与尾头端之间设有锥形过度段，尾头端采用圆柱形的内空腔结构设计，锥形腔位于过度段一端；动铁芯的针头端插入静铁芯的中心孔并伸出静铁芯，静铁芯的动铁芯插入一侧中心孔孔口内径设有与动铁芯过度段对应的锥形开口。动铁芯的尾头端外径设有十字形对称分布的四条凹槽701。如图8-图10所示实施例二，在实施例一的基础上，上述尾头端的圆柱形内空腔结构设计为近似圆柱形内空腔结构设计，即尾头端内采用依次设有锥形腔、长小圆柱腔和大短圆柱腔的内空腔结构设计。并且根据上述实施例一和实施例二的技术特征，动铁芯的尾头端外径亦可设置n个对称分布的凹槽。
该脱扣器的动作原理如下：线圈通电，线圈内部产生磁场，分别作用于静铁芯和动铁芯上，电磁场作用在静铁芯上使对动铁芯产生一种吸附力，电磁场作用在动铁芯上，对动铁芯产生一种向电感方向的推力，从而使动铁芯动作。
综上所述，该脱扣器对动、静铁芯设计改进，具体如下：1、静铁芯和动铁芯锥端角度做相应设计，增加动铁芯的表面积，增加线圈对动铁芯的电感力；2、通过对静铁芯的长度设计，使动铁芯和静铁芯起始位置偏离中心点，增加线圈对动铁芯的电感力；3、动铁芯尾端采用圆柱形的内空腔结构设计和近似圆柱形的内空腔结构设计，在同等线圈表面积的情况下大大减小了动铁芯的运动质量，在同等电感力作用下提高了动铁芯的表面积；4、动铁芯的圆柱外圆面增加n个凹槽的机构设计方法，增加了动铁芯的表面积，同时减轻了动铁芯的质量，增大电磁场对动铁芯的电感力，减少电感作用下产生的涡流，提高了动铁芯的运动速度。通过以上几点的结构改进，在该脱扣器不提高电压和电流的现状，实现看快速脱扣的功能及效果。