利用波的径向非直线传播减弱操动机构振动的结构及方法
【专利说明】利用波的径向非直线传播减弱操动机构振动的结构及方法 【技术领域】
[0001] 本发明属于输变电设备技术领域，具体涉及一种减弱断路器操动机构振动的结构 及方法。 【【背景技术】】
[0002] 断路器是电力系统中极其重要的控制设备，其被广泛应用于开合正常状态下的工 作电流和故障状态下的过载、短路电流等。断路器能否按照系统要求及时、准确的实现开合 操作，对于电力系统的安全、稳定运行具有至关重要的作用。断路器的开合操作通常是由特 定的操动机构带动主导电回路中的动触头动作来实现的，操动机构由储能单元、控制单元 和传动单元等组成，常见的操动机构主要有弹簧机构、气动机构和液压机构等。
[0003] 操动机构动作的目的是将储能单元储存的能量通过传动单元传递给动触头以实 现开合。但是，在其动作过程中，除了带动动触头动作以实现开合，相当一部分能量被消耗 在动静触头等断路器本体、操动机构和断路器支座等部件的振动上，并通过断路器及操动 机构的支座传导损失掉。这种断路器本体、操动机构及其支座的剧烈振动常常会导致断路 器开断性能和寿命的劣化，其影响主要表现为：1)上述振动可能引起断路器动静触头间产 生轴向或径向的高频振动，加剧触头材料的磨损，这将进一步导致断路器寿命的降低；2) 上述振动可能导致断路器环氧绝缘零件的机械强度降低，引起绝缘拉杆中高分子材料等部 件的疲劳甚至断裂，导致断路器不能按照系统要求实现开合；3)上述振动可能导致断路器 灭弧室内部、操动机构本体及机构箱内部、操动机构箱与断路器本体之间等不同位置处紧 固件的松动，而上述位置处的紧固件松动极有可能引起断路器失效；4)上述振动也可能引 起操作机构箱内二次零部件寿命下降及控制连接线的松动和误动作等，从而造成断路器无 法正常工作。上述问题都给断路器的正常使用埋下了安全隐患。因此，在保证断路器及时、 准确动作的前提下，采取合理的措施减弱操动机构动作所产生振动的影响以及振动能量的 传播过程，有利于提高断路器的开断性能以及延长其寿命。
[0004] 请参阅图1所示，在目前常见的断路器操动机构中，储能单元6动作后产生的振动 波主要是沿着操动机构连接件3及其与动触头连接的传动件4等部件的轴向传播，到达钢 制方板2后，通过连接螺栓传播到横梁1、再沿横梁方向传播到开关支座5等部件上。在这 种连接结构中，钢制方板2为普通的平板结构，仅起悬挂和固定操动机构的作用。 【
【发明内容】
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[0005] 本发明专利提出了一种利用波的径向非直线传播减弱操动机构振动的结构及方 法，以解决上述技术问题。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 利用波的径向非直线传播减弱操动机构振动的结构，包括横梁、方板、连接件、传 动杆、开关支座、操动机构储能单元和缓冲连接件；横梁固定在开关支座上；方板固定在横 梁上；操动机构储能单元依次通过连接件、缓冲连接件连接方板；由操动机构储能单元驱 动的传动杆穿过缓冲连接件、横梁和方板；所述缓冲连接件由阻尼材料制成，为具有径向曲 折结构的中心对称连接件。
[0008] 优选的，所述缓冲连接件包括：宽度为Γι的内环、宽度为1*2的外环、内环与外环间 宽度为h的若干连接辐条；内环、外环、连接辐条三者为一体式结构；内环、外环上的开孔数 相等，开孔等距均匀分布在内环、外环的圆周上，内环和外环间的连接辐条数等于开孔数η 且相邻辐条间的夹角相等，均为
【主权项】
1. 利用波的径向非直线传播减弱操动机构振动的结构，其特征在于，包括横梁（1)、方 板（2)、连接件（3)、传动杆（4)、开关支座（5)、操动机构储能单元（6)和缓冲连接件（7); 横梁⑴固定在开关支座（5)上；方板⑵固定在横梁⑴上；操动机构储能单元（6)依 次通过连接件（3)、缓冲连接件（7)连接方板（2);由操动机构储能单元（6)驱动的传动杆 (4)穿过缓冲连接件（7)、横梁（1)和方板（2);所述缓冲连接件（7)由阻尼材料制成，为具 有径向曲折结构的中心对称连接件。
2. 根据权利要求1所述的利用波的径向非直线传播减弱操动机构振动的结构，其特征 在于，所述缓冲连接件（7)包括：宽度为ri的内环（10)、宽度为r2的外环（20)、内环（10) 与外环（20)间宽度为h的若干连接辐条；内环（10)、外环（20)、连接辐条三者为一体式结 构；内环（10)、外环（20)上的开孔数相等，开孔等距均匀分布在内环（10)、外环（20)的圆 周上，内环（10)和外环（20)间的连接辐条数等于开孔数n且相邻辐条间的夹角相等，均为
;连接件（3)通过内环（10)上的开孔连接缓冲连接件（7);缓冲连接件（7)通过外 环（20)上的开孔连接方板（2)。
3. 根据权利要求2所述的利用波的径向非直线传播减弱操动机构振动的结构，其特 征在于，内环（10)、外环（20)上对应开孔的连线位于相邻辐条间的角平分线上，且开孔数 3刍n刍8。
4. 根据权利要求2所述的利用波的径向非直线传播减弱操动机构振动的结构，其特征 在于，
，:r2〈r3〈2r2, h=r3;其中;r3为连接福条的长度。
5. 根据权利要求3所述的利用波的径向非直线传播减弱操动机构振动的结构，其特征 在于，操动机构工作时，振动波通过连接件（3)和螺栓传播到缓冲连接件（7)的内环（10) 上的开孔处，在内环（10)上任意2开孔间的1/n圆周上，振动波主要沿环向相向传播，到达 连接辐条的内端头位置后，通过连接辐条传播到缓冲连接件（7)的外环（20)上的连接辐条 的外端头位置，在外环（20)上的任意一个1/n圆周上，振动波沿环向相向传播，到达外环 (20)的开孔处后再通过螺栓传播到方板（2)上。
6. 根据权利要求1所述的利用波的径向非直线传播减弱操动机构振动的结构，其特征 在于，所述缓冲连接件（7)包括内环（100)、中环（200)、外环（300)、连接内环和中环的内辐 条、连接中环和外环的外辐条；内环（100)上开孔数n等于外环（300)上开孔数且均匀等距 分布在圆周上，内、外辐条数等于开孔数n且相互间夹角
，3gng8;内辐条 位于内环相邻开孔间的角平分线上；外辐条位于外环相邻开孔间的角平分线上；外辐条位 于相邻内辐条间的角平分线上；内环（100)、中环（200)、外环（300)、内辐条、外辐条五者为 一体式结构。
7. 根据权利要求1所述的利用波的径向非直线传播减弱操动机构振动的结构，其特征 在于，缓冲连接件（7)的材质为铝合金材料、铜合金材料、碳材料或有机材料。
8. 根据权利要求1所述的利用波的径向非直线传播减弱操动机构振动的结构，其特征 在于，所述缓冲连接件（7)包括内环（100)和外环（300)，内环（100)和外环（300)之间设 置有0至N个中环，N为正整数；相邻环体之间通过辐条连接；内环（100)上开孔数n等于 外环（300)上开孔数且均匀等距分布在圆周上，相邻环体之间辐条数等于开孔数n且相互 间夹角
；对于两个相邻的环体，连接内侧环与更内侧环间的辐条位 于内侧环上相邻开孔间的角平分线上，连接内侧环与外侧环间的辐条位于外侧环上相邻开 孔间的角平分线上，外侧辐条位于相邻内侧辐条间的角平分线上。
9. 利用波的径向非直线传播减弱操动机构振动的方法，其特征在于，基于权利要求1 至8中任一项所述的利用波的径向非直线传播减弱操动机构振动的结构，包括：操动机构 工作时，振动波通过连接件（3)和螺栓传播到缓冲连接件（7)的内环（10)上的开孔处，振 动波在由内环（10)至外环的传播过程中，在每个环体上沿环向相向传播，延长了波传播的 路径，增强了其振动能量损耗，减弱了断路器操动机构动作所产生振动的影响。
10. 利用波的径向非直线传播减弱操动机构振动的方法，其特征在于，在断路器操动机 构中振动波传播路径上添加阻尼材料制成的具有径向曲折结构的中心对称连接件来改变 振动波的径向传播路径；使得在其中传播的振动波并非简单的沿其径向直线传播，而是增 加了振动波沿其环向传播的路径；同时，使得振动波满足驻波产生的条件，减弱了振动波向 别处传播的强度。
【专利摘要】本发明公开一种利用波的径向非直线传播减弱操动机构振动的结构及方法，采用阻尼材料制成的具有径向曲折结构的中心对称连接件，其作用是减弱断路器操动机构动作所产生振动的影响和振动能量的传播；通过在操动机构中振动波传播路径上的某些位置添加阻尼材料制成的具有径向曲折结构的中心对称连接件来改变振动波的传播路径，使得在其中传播的振动波具有沿环向传播的路径。该曲折结构还通过形成驻波、增加振动波的折、反射来进一步削弱振动强度、吸收振动能量。并且，阻尼材料与中心对称连接件曲折结构的组合使用，延长了振动波的传播路径，使得阻尼材料对振动波能量的消耗进一步增强。
【IPC分类】H01H3-60
【公开号】CN104779092
【申请号】CN201510152643
【发明人】杨鼎革, 杨韧, 汪金星, 齐卫东, 杨博, 薛军, 菅永峰, 詹世强
【申请人】国家电网公司, 国网陕西省电力公司电力科学研究院
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月1日