专利名称：一种SF<sub>6</sub>高压断路器永磁操动机构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于输变电设备技术领域，是一种适用于SF6高压断路器智能化操作 的新型操动机构，具体为一种SF6高压断路器永磁操动机构。
背景技术：
高压断路器是电力系统中极其重要的开关设备，其运行好坏直接影响着整个系统 的稳定性、可靠性，而高压断路器的操动机构又是其重要的组成部分，它不但要保证断路器 长期的动作可靠性，而且要满足灭弧特性对操动机构的要求。 以往的操动机构包括弹簧操动机构、液压操动机构、液压弹簧操动机构等，其中弹
簧操动机构完全依靠机械做功，零部件总数多，传动机构较为复杂，故障率相应就比较高，
而且多在关键部位，容易引起操作失误等问题；而液压操动机构尽管存在体积小、操作力大
的优点，但是结构复杂，零部件加工精度非常高，且液压系统工作压力高。 电力系统不断向高电压、远距离、大容量方向发展，在提高经济性的同时，安全可
靠的问题也突出起来；定量评定和改善电力系统的可靠性越来越受到人们的重视。因此有
必要研制一种新型的操动机构来满足电力系统稳定可靠方向的要求。
发明内容本实用新型要解决的问题是现有高压断路器操动机构结构复杂，易引起操动失
误，提供一种稳定可靠的高压断路器操动机构，满足电力系统的使用要求。
本实用新型的技术方案为一种SF6高压断路器永磁操动机构，永磁操动机构包括
静铁芯、动铁芯、分闸线圈、合闸线圈和驱动杆，动铁芯设置在静铁芯的中心孔内，并可在中
心孔内做上下运动，驱动杆穿过静铁芯和动铁芯的中心孔并与动铁芯联动，高压断路器的
动触头通过连杆结构连接驱动杆，分闸线圈、合闸线圈固定在静铁芯内，分别位于动铁芯的
两端，分闸线圈、合闸线圈之间设有磁性材料，所述磁性材料为MnZn系铁氧体。 本实用新型优选磁性材料为圆筒状磁环，套在动铁芯外，对应动铁芯两端形成一
对磁极。 本实用新型直接利用永磁操动机构的直线运动来带动SF6高压断路器的动触头从 而来实现分/合闸。永磁操动机构的动铁芯和高压断路器的动触头通过驱动杆和连杆结构 连接，当动铁芯上下运动时直接带动断路器动触头的运动，所以时间上不存在滞后性。磁性 材料可充磁和消磁，合闸时充磁，充磁后的作用就是保持作用，由于磁通走最短路径的原理 而产生的电磁推力使动铁芯维持在合闸位置；分闸时消磁，产生反向电磁力实现分闸，并进 一步对磁环反向充磁，达到分闸保持的作用。 本实用新型磁性材料采用圆筒形磁环，在分合闸完成后，可以提高磁极与动铁芯 接触部位之间的磁场强度，从而提高动铁芯与磁极的吸合力，提高永磁操动机构的闭合保 持力。 磁性材料采用的MnZn系铁氧体具有高的起始磁导率，较高的矫顽力Bs和低损耗，由图3可知铁氧体的退磁曲线的上半部分为直线，当退磁磁场强度不超过拐点k时，回复线 与退磁曲线的直线段重合。当退磁磁场强度超过拐点后，它的磁阻会急剧减小，线圈产生的 电流会急剧减小，线圈所产生的磁场与磁性材料产生的磁场方向相反。MnZn系铁氧体能够 快速退磁，且本身磁阻与钕铁硼等永磁体相比小一个数量级，所产生的磁阻力减小，其固有 的特性使其在操动断路器触头分闸或者合闸时，响应速度更快，分、合闸电流更小，降低了 电子控制装置的性能要求。 由于具有以上的特点，使得本实用新型SF6高压断路器永磁操动机构除了工作可 靠稳定外还能够提供较大的电磁吸力，减少了复杂的传动机构，永磁操动机构的质量小，能 量损耗小，提高了效率；同时也提高了整个操动机构的精度和可靠性，具有高响应和高精度 的特点并且运动过程可控。
图1是本实用新型整体结构示意图。 图2是本本实用新型永磁操动机构部分的结构示意图。 图3为本实用新型的MnZn系铁氧体与与钕铁硼永磁体的退磁曲线示意图。
具体实施方式图1为本实用新型的结构示意图，SF6高压断路器1通过连杆结构2和驱动杆35 连接永磁操动机构3，永磁操动机构3的直线运动带动SF6高压断路器1的动触头实现分/ 合闸。 图2为本实用新型永磁操动机构部分的结构示意图，包括静铁芯31、动铁芯32、分 闸线圈33、合闸线圈34和驱动杆35，动铁芯32设置在静铁芯31的中心孔内，并可在中心 孔内做上下运动，驱动杆35穿过静铁芯31和动铁芯32的中心孔并与动铁芯32联动，SF6 高压断路器1的动触头通过连杆结构2连接驱动杆35，分闸线圈33、合闸线圈34固定在静 铁芯31内，分别位于动铁芯32的两端，分闸线圈33、合闸线圈34之间设有磁性材料36，所 述磁性材料36为Mn-Zn系铁氧体，磁性材料36为圆筒状磁环，套在动铁芯32外，对应动铁 芯32两端形成一对磁极。 本实用新型以126kV SFe高压断路器为例进行设计，灭弧室要求永磁操动机构提 供分闸电磁推力为21000N，分闸速度为4. 6m/s ;而合闸时其电磁推力为15000N，合闸速度 为1. 4 1. 7m/s。 本实用新型工作过程如下当开关设备合闸时，由电力电子器件组成的供电单元 向合闸线圈34通以直流电流，合闸线圈34产生电磁场，磁力线流经导磁体-静铁芯31、圆 筒状磁环36和动铁芯32，在合闸线圈34与动铁芯32之间气隙产生电磁吸力，当吸力大于 机械负荷时，动铁芯32开始向上运动。当动铁芯32与上磁极37接触后，磁路闭合。圆筒 状磁环36在此合闸过程中进行快速磁饱和充磁，并在电磁场消失后充当永磁体，将动铁芯 32牢牢地吸合在合闸位置上，即合闸位置永磁保持状态。分闸过程与合闸过程正好相反，供 电单元向分闸线圈33通以直流电流，分闸线圈33产生反向电磁场。此电磁场对圆筒状磁 环36消磁，由分闸线圈33产生电磁场，并对动铁芯32产生电磁吸力，当吸力大于机械负荷 时，动铁芯32向下运动，达到分闸位置。圆筒状磁环36在分闸过程中由分闸线圈33进行反向充磁，形成与合闸时相反的电磁吸力，将动铁芯32牢牢地吸合在分闸位置上，即分闸 位置永磁保持状态。
权利要求一种SF6高压断路器永磁操动机构，其特征是永磁操动机构(3)包括静铁芯(31)、动铁芯(32)、分闸线圈(33)、合闸线圈(34)和驱动杆(35)，动铁芯(32)设置在静铁芯(31)的中心孔内，并可在中心孔内做上下运动，驱动杆(35)穿过静铁芯(31)和动铁芯(32)的中心孔并与动铁芯(32)联动，高压断路器(1)的动触头通过连杆结构(2)连接驱动杆(35)，分闸线圈(33)、合闸线圈(34)固定在静铁芯(31)内，分别位于动铁芯(32)的两端，分闸线圈(33)、合闸线圈(34)之间设有磁性材料(36)，所述磁性材料(36)为MnZn系铁氧体。
2. 根据权利要求1所述的一种SF6高压断路器永磁操动机构，其特征是磁性材料(36) 为圆筒状磁环，套在动铁芯(32)夕卜，对应动铁芯(32)两端形成一对磁极。
专利摘要一种SF6高压断路器永磁操动机构，永磁操动机构包括静铁芯、动铁芯、分闸线圈、合闸线圈和驱动杆，动铁芯设置在静铁芯的中心孔内，并可在中心孔内做上下运动，驱动杆穿过静铁芯和动铁芯的中心孔并与动铁芯联动，高压断路器的动触头通过连杆结构连接驱动杆，分闸线圈、合闸线圈固定在静铁芯内，分别位于动铁芯的两端，分闸线圈、合闸线圈之间设有磁性材料，所述磁性材料为MnZn系铁氧体。本实用新型直接利用永磁操动机构的直线运动带动SF6高压断路器的动触头实现分/合闸，磁性材料可充磁和消磁，帮助保持分合闸位置，本实用新型工作可靠稳定，减少了复杂的传动机构，永磁操动机构质量小，能量损耗小，提高了效率。
文档编号H01H33/38GK201549429SQ20092025571
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月25日 优先权日2009年11月25日
发明者乔春雨, 李永祥, 林莘, 田阳 申请人:南京因泰莱配电自动化设备有限公司