利用波的径向非直线传播减弱操动机构振动的结构的制作方法
【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 【技术领域】
[0001] 本实用新型属于输变电设备技术领域，具体设及一种减弱断路器操动机构振动的 结构。 【【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黃机构、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W实 现开合。但是，在其动作过程中，除了带动动触头动作W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。该种断路器本体、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，该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W及振动能量的 传播过程，有利于提高断路器的开断性能W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。在该 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。 【【实用新型内容】】
[0005] 本实用新型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， W解决上述技术问题。
[0006] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
[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巧材料制成，为具有径向曲 折结构的中屯、对称连接件。
[000引优选的，所述缓冲连接件包括；宽度为ri的内环、宽度为r2的外环、内环与外环间 宽度为h的若干连接福条；内环、外环、连接福条=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福条数等于开孔数n 且相邻福条间的夹角相等，均为;连接件通过内环上的开孔连接缓冲连接件；缓冲 n 连接件通过外环上的开孔连接方板。
[0009] 优选的，内环、外环上对应开孔的连线位于相邻福条间的角平分线上，且开孔数 3兰n兰8。
[0010] 优选的，^2 </1 '2旬化2,r々3,h=rs;其中r3为连接福条的长度。
[0011] 优选的，所述缓冲连接件包括内环、中环、外环、连接内环和中环的内福条、连接中 环和外环的外福条；内环上开孔数n等于外环上开孔数且均匀等距分布在圆周上，内、外福 条数等于开孔数n且相互间夹角《 =片=^，3^n自8;内福条位于内环相邻开孔间的角 n 平分线上；外福条位于外环相邻开孔间的角平分线上；外福条位于相邻内福条间的角平分 线上；内环、中环、外环、内福条、外福条五者为一体式结构。
[0012] 优选的，缓冲连接件的材质为侣合金材料、铜合金材料、碳材料或有机材料。
[0013] 优选的，所述缓冲连接件包括内环和外环，内环和外环之间设置有0至N个中环， N为正整数；相邻环体之间通过福条连接；内环上开孔数n等于外环上开孔数且均匀等距分 布在圆周上，相邻环体之间福条数等于开孔数n且相互间夹角》=声=^，3^n^8;对 n 于两个相邻的环体，连接内侧环与更内侧环间的福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福条位于外侧环上相邻开孔间的角平分线上，外侧福条位于 相邻内侧福条间的角平分线上。
[0014] 本实用新型中，在断路器操动机构中振动波传播路径上的某些位置（如图2中7 所示阴影位置），添加阻巧材料（典型的如侣合金材料、铜合金材料、碳材料和有机材料等） 制成的具有径向曲折结构的中屯、对称连接件来改变振动波的径向传播路径。该特殊结构的 中屯、对称连接件的典型结构如图3所示，其具有明显的径向曲折结构，使得在其中传播的 振动波并非简单的沿其半径方向直线传播，而是增加了振动波沿连接件环向传播的路径。 通过利用振动波的径向非直线传播，能够明显减弱操动机构动作所产生的振动对断路器性 能和寿命的影响并尽可能减弱振动能量的传播。
[0015] 本实用新型的特征在于：
[0016] 1、提出了通过增加振动波的径向非直线传播路径来增强其振动能量损耗、减弱断 路器操动机构动作所产生振动影响的方法。相对于振动波单纯沿操动机构径向直线传播而 言，增加了其沿操动机构环向传播的路径，其作用在于：
[0017] 1)振动波沿着具有径向曲折结构的中屯、对称连接件传播时，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。在目前常见的 操动机构中（如图1所示），振动波沿着操动机构连接件3传播到方板2内侧的连接螺栓， 沿着方板径向向外传播，到达方板2外侧后通过与横梁1的连接螺栓传播到横梁上。为了 进一步削弱振动波的能量，在本实用新型中设计了具有径向曲折结构的合金材料缓冲连接 件，在其结构中增加了振动波沿缓冲连接件环向传播的途径，相比于图1中振动波沿方板 径向直线传播的情况，延长了波传播的路径，使得振动波在阻巧材料缓冲连接件中传播时 的能量损耗相应增强，达到减弱振动强度的目的。
[0018] 2)利用振动波的折、反射来削弱振动强度、减弱断路器操动机构动作所产生振动 的影响。通过在断路器操动机构中振动波的传播路径上添加阻巧材料制成的具有径向曲折 结构的缓冲连接件，在该阻巧材料连接件和与其连接的操动机构其他部件的分界面处，振 动波会发生折射，其作用在于；一方面，振动波在折射过程中会消耗掉一部分振动能量，减 弱振动的强度和影响；另一方面，振动波的折射过程使得振动能谱拓宽、幅值降低、分布趋 于更加均匀，振动能谱的该种变化更有利于减弱振动的影响。同时，在该具有径向曲折结构 的中屯、对称连接件中波的传播路径发生转折的位置（如图3中a'点所示），振动机械波易 于发生多次往复式反射，该等同于增加了波在该连接件内部的传播路径，增强了阻巧材料 对振动能量的消耗。
[0019] 3)通过合理设计"具有径向曲折结构的中屯、对称连接件"的结构，利用振动波的相 对运动特性减振。如图3所示，当内环1上的螺栓连接点A、B、C、D和外环2上的螺栓连接 点a、b、C、d在各自圆周上等距均匀布置且内、外环上的对应点（如A和a)的连线位于相 邻福条间的角平分线上时，从操动机构连接件3传播到A、B、C、D点的振动波沿内环1的环 向传播，在任意两个螺栓连接点间的1/4圆周上，一方面，相对运动的振动波如果满足驻波 形成的条件，则在该段区域内形成驻波，振动波不再向别处传播；另一方面，相对运动的振 动波在相遇后，部分振动波分量之间还存在互相削弱的可能。即使经过上述两方面作用后 仍能够通过福条30、40、50、60传播到外环2上的振动波，在外环2上任意一个1/4圆周上 (如a'b'间），上述两种减振作用依然存在。
[0020] 由此可见，通过合理设计该阻巧材料连接件的曲折结构，可W有效减弱振动波的 能量，亦可阻断操动机构动作所产生振动波的部分分量的传播。本实用新型"采用具有径向 曲折结构的缓冲连接件"进行减振，主要是从径向和环向的维度上采取措施减振，使减振效 果有效提局。
[0021] 2、提出了采用阻巧材料（典型的如侣合金材料、铜合金材料、碳材料和有机材料 等）来制造该具有曲折结构的中屯、对称连接件，而非通常所见的钢材。采用阻巧材料来制 造该具有曲折结构的连接件，具有如下作用；
[0022] 1)当振动波在其中传播时，因为波在材料内部传播时引起的材料微观晶粒的相互 运动等原因，相当一部分机械振动能量被消耗掉，转化为材料的内能，导致经过阻巧材料传 播后的振动波的振动强度降低。
[0023] 2)当采用阻巧材料制成的中屯、对称连接件具有前述的曲折结构时，使得振动波