一种基于电磁推力致动的单相真空断路器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于电磁推力致动的单相真空断路器，包括机架（1）和固定于机架（1）上的固封极柱（2），所述固封极柱（2）包括绝缘拉杆（21）和带有动触头以及静触头的真空灭弧室（22），所述绝缘拉杆（21）与真空灭弧室（22）的动触头相连，所述机架（1）内设有依次相连的智能控制模块（3）、充电电源模块（4）、储能电容（5）和电磁推力致动组件（6），所述电磁推力致动组件（6）通过一传动组件（7）与绝缘拉杆（21）相连。本发明具有结构简单、故障率低、动作速度快、体积紧凑、合分闸时间分散性小的优点。
【专利说明】—种基于电磁推力致动的单相真空断路器
【技术领域】
[0001]本发明涉及真空断路器领域，具体涉及一种基于电磁推力致动的单相真空断路 器。
【背景技术】
[0002]随着电力系统短路容量以及敏感性负荷的迅速增加，人们对供电系统的可靠性及 电能质量的要求也愈来愈高，电磁推力致动机构作为一种新型的快速操作机构，由于其多 方面性能优于普通弹簧和永磁机构，因此在电力系统故障限流、电能质量控制以及相控开 关等领域得到了广泛的应用，具有广阔的应用前景。电力装备日益先进的制造工艺，使得发 电厂的单机容量加大，发电机出线的大电流封闭母线也被广泛采用，为防止发电机发生机 端相间短路，机端均采用单相设备，然而目前所普遍使用的单相断路器较多采用的是弹簧 操作机构和永磁操动机构，而此类机构在制造工艺上尤为复杂，机械部件多、故障率较高、 操动机构做功效率低下。体积庞大，不能组合成三相使用，合分闸时间的分散性很大，因而 不能保证符合标准规定，难以满足供电可靠性的要求以及实现智能选相控制。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、故障率低、动作速度快、体积紧 凑、合分闸时间分散性小的基于电磁推力致动的单相真空断路器。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
[0005]一种基于电磁推力致动的单相真空断路器，包括机架和固定于机架上的固封极 柱，所述固封极柱包括绝缘拉杆和带有动触头以及静触头的真空灭弧室，所述绝缘拉杆与 真空灭弧室的动触头相连，所述机架内设有依次相连的智能控制模块、充电电源模块、储能 电容和电磁推力致动组件，所述电磁推力致动组件通过一传动组件与绝缘拉杆相连。
[0006]作为上述技术方案的进一步改进:
[0007]所述电磁推力致动组件包括传动杆、合闸线圈安装板和分闸线圈安装板，所述机 架内设有安装支架，所述合闸线圈安装板和分闸线圈安装板均安装固定于安装支架上，所 述合闸线圈安装板上镶嵌有圆形合闸线圈和一对合闸保持永磁体，所述分闸线圈安装板上 镶嵌有圆形分闸线圈和一对分闸保持永磁体，所述传动杆上固定有铜质涡流盘，所述铜质 涡流盘布置于圆形合闸线圈和圆形分闸线圈之间，所述铜质涡流盘的两端分别镶嵌有导磁 磁轭，所述传动杆通过所述传动组件与绝缘拉杆相连。
[0008]所述传动组件包括传动拐臂、第一铰链和第二铰链，所述机架内设有转轴，所述传 动拐臂的中部套设于转轴上，所述传动拐臂的一端通过第一铰链与传动杆铰接连接，所述 传动拐臂的另一端通过第二铰链与绝缘拉杆铰接连接，所述固封极柱通过螺栓固定于机架 的前部。
[0009]所述机架内设有支承座和用于手动分、合闸的手动杠杆，所述手动杠杆的中部铰 接于支承座上，所述手动杠杆的一端与传动杆套接固定，所述手动杠杆的另一端伸出机架外。
[0010]本发明具有下述优点:
[0011]1、本发明包括机架和固定于机架上的固封极柱，固封极柱包括绝缘拉杆和带有动 触头以及静触头的真空灭弧室，绝缘拉杆与真空灭弧室的动触头相连，机架内设有依次相 连的智能控制模块、充电电源模块、储能电容和电磁推力致动组件，电磁推力致动组件通过 一传动组件与绝缘拉杆相连，智能控制模块通过充电电源模块来给储能电容充电，通过储 能电容放电来利用电磁推力致动组件推动真空灭弧室的动触头，能够适用于铁路系统接触 网、大型发电厂的封闭母线的厂用电分支系统等使用场所，能够适用于12-40.5kV配电系 统中作控制和保护电路，具有动作速度快、结构简单、动作时间分散性小、断路器分合闸不 同期性小于标准值的优点。
[0012]2、本发明相对于现有技术的普通弹操机构(零件高达160多个，其中运动部件50 多个)和普通永磁机构(零件有80多个，传动部件也有12个)而言，总零件20多个，传动部 件不多于7个，因此能够克服现有技术的做功效率低，合、分闸时间长的缺点，而且由于结 构简单，还能够降低故障率，提高做功效率高；本发明的断路器合、分闸速度快，本发明的合 闸时间是普通永磁机构的1/2、普通弹操机构的1/8 ;本发明的分闸时间是普通永磁机构的 1/3、普通弹操机构的1/10，而且本发明永磁体合闸保持力大，最大可达10000N及以上，而 普通永磁机构的断路器保持力仅6000N左右，因此普通永磁机构断路器不能关合大的额定 电流和不能开断大的短路电流。本发明结构简单、工作可靠性高、机械和电气特性优良，易 于加工制造，方便推广应用，市场前景看好。
[0013]3、本发明可以通过组合在三相系统中使用并实现选相合闸与智能控制，因而提升 开断电流裕量大，可大大延长断路器的使用寿命，是智能电网必备断路器的理想选择，具有 适用范围广泛的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明实施例的侧视结构示意图。
[0015]图2为本发明实施例的主视结构示意图。
[0016]图3为图2中A区域的局部放大结构示意图。
[0017]图例说明:1、机架；11、安装支架；12、转轴；13、支承座；14、手动杠杆；15、动触头 位置指示部件；16、辅助开关；17、计数器；2、固封极柱；21、绝缘拉杆；22、真空灭弧室；3、 智能控制模块；4、充电电源模块；5、储能电容；6、电磁推力致动组件；61、传动杆；611、铜 质润流盘；612、导磁磁轭；62、合闸线圈安装板；621、圆形合闸线圈；622、合闸保持永磁体； 63、分闸线圈安装板；631、圆形分闸线圈；632、分闸保持永磁体；7、传动组件；71、传动拐 臂；72、第一铰链；73、第二铰链。
【具体实施方式】
[0018]如图1、图2和图3所示，本实施例的基于电磁推力致动的单相真空断路器，包括机 架I和固定于机架I上的固封极柱2，固封极柱2包括绝缘拉杆21和带有动触头以及静触 头的真空灭弧室22，绝缘拉杆21与真空灭弧室22的动触头相连，机架I内设有依次相连的 智能控制模块3、充电电源模块4、储能电容5和电磁推力致动组件6，电磁推力致动组件6通过一传动组件7与绝缘拉杆21相连。
[0019]本实施例中，机架I内设有支承座13和用于手动分、合闸的手动杠杆14，手动杠 杆14的中部铰接于支承座13上，手动杠杆14的一端与传动杆61套接固定，手动杠杆14 的另一端伸出机架I外，且手动杠杆14装设于传动杆61上位于第一铰链72上方的100? 150_处，本实施例通过手动杠杆14能够方便地实现手动试验和紧急分、合闸，具有调试方 便，紧急处理简单快捷的优点。
[0020]本实施例中，机架I还包括动触头位置指示部件15、辅助开关16和计数器17，动 触头位置指示部件15、辅助开关16和计数器17分别与传动杆61相连，通过动触头位置指 示部件15能够方便查看真空灭弧室22的动触头位置，通过辅助开关16能够实现连锁与转 换，通过计数器17能够记录断路器动作次数。由于动触头位置指示部件15、辅助开关16和 计数器17均为现有技术的结构部件，故其详细结构在此不再赘述。
[0021]本实施例中，智能控制模块3包括CPU及其外围电路，CPU具有智能控制和通讯的 功能，因此可以方便的设定其功能，外围电路提供RS-485通讯接口，为开关智能化提供了 条件。智能控制模块3具有完善的逻辑闭锁和防跳功能，还设计有自由脱扣逻辑，当操作回 路电压低于设定值时，智能控制模块3发出告警信息，并闭锁相应的出口，尽可能防止误动 作的发生。而且，智能控制模块3采用具有较高电压电流裕量的晶闸管模块，能够通过1000 多安培的瞬时电流，具有自动检测功能，对于内部故障和开关本体故障能够实时检测并及 时告警和闭锁开关操作，具有无源分合闸、有源分合闸两种控制方式，可以方便的同测控及 保护装置连接，组成智能断路器系统。
[0022]本实施例中，充电电源模块4采用金属外壳模块化封装，端子方式连接，可直接安 装，具有充电功能，输出可对外接的大容量电容进行充电，输出电压连续可调，具有遥控关 断功能，可遥控充电状态。
[0023]本实施例中，储能电容5包含多个电容。
[0024]本实施例中，电磁推力致动组件6包括传动杆61、合闸线圈安装板62和分闸线圈 安装板63，机架I内设有安装支架11，合闸线圈安装板62和分闸线圈安装板63均安装固 定于安装支架11上，合闸线圈安装板62上镶嵌有圆形合闸线圈621和一对合闸保持永磁 体622，分闸线圈安装板63上镶嵌有圆形分闸线圈631和一对分闸保持永磁体632，传动杆 61上固定有铜质润流盘611,铜质润流盘611布置于圆形合闸线圈621和圆形分闸线圈631 之间，铜质涡流盘611的两端分别镶嵌有导磁磁轭612，传动杆61通过传动组件7与绝缘拉 杆21相连。
[0025]本实施例中，传动组件7包括传动拐臂71、第一铰链72和第二铰链73，机架I内 设有转轴12，传动拐臂71的中部套设于转轴12上，传动拐臂71的一端通过第一铰链72与 传动杆61铰接连接，传动拐臂71的另一端通过第二铰链73与绝缘拉杆21铰接连接，固封 极柱2通过螺栓固定于机架I的前部。本实施例通过传动拐臂71以及两端的第一铰链72 和第二铰链73，传动拐臂71形成传动杆61与绝缘拉杆21之间的刚性铰接结构，从而能够 简单高效地实现电磁推力致动组件6的传动杆61与绝缘拉杆21之间的实时可靠的联动， 将传动杆61的位移传动给绝缘拉杆21，进而通过绝缘拉杆21传动给真空灭弧室22的动触 头，具有结构简单、动作速度快的优点。
[0026]本实施例的装配过程如下:1)将传动杆61通过螺纹固定在两端镶嵌有刚性的导磁磁轭612的铜质涡流盘611的几何中心，完成铜质涡流盘611和传动杆61装配。2)将绕 有一定圈数的圆形合闸线圈621、圆形分闸线圈631分别固定在合闸线圈安装板62、分闸线 圈安装板63的几何中心,在合闸线圈安装板62、分闸线圈安装板63的纵向两端分别安装 合闸保持永磁体622、分闸保持永磁体632，完成合闸线圈安装板62、分闸线圈安装板63的 装配。3)将铜质涡流盘611装配置于合闸线圈安装板62、分闸线圈安装板63的中间位置， 并将铜质涡流盘611装配的传动杆61上下端分别穿过合闸线圈安装板62、分闸线圈安装 板63的中心孔，通过限位螺杆连接形成电磁推力致动组件6。4)将电磁推力致动组件6固 定在机架I的后中部。5)将固封极柱2用螺杆固定在机架I的后前部。6)通过传动拐臂 71将绝缘拉杆21与传动杆61连接，并在传动杆61与传动拐臂71连接的第一铰链72正 上方100?150mm的位置安装杠杆61，在传动杆61的最上方安装动触头位置指示部件15， 将安装于机架I上的计数器17的拉簧与动触头位置指示部件15联系起来。通过铜质涡流 盘611的运动带动传动杆61与传动拐臂71运动,通过传动拐臂71驱动绝缘拉杆21带动 真空灭弧室2的动触头运动。7)将智能控制模块3安装在机架I的内框上部，在机架I的 左右两侧上、中部分别安装充电电源模块4和储能电容5，通过导线将三者按照电连接，SP 可可按照控制指令对储能电容5进行充电和放电的控制。8)将储能电容5分别与圆形合闸 线圈621、圆形分闸线圈631通过导线连接起来。
[0027]本实施例的工作原理如下:本实施例在使用时通过智能控制模块3控制电容充电 模块4对储能电容5进行充电，当储能电容5给圆形合闸线圈621和圆形分闸线圈631放 电时，由于产生润流而推动铜质润流盘611运动，当铜质润流盘611带动连同一体的导磁磁 轭612运动到合闸保持永磁体622或者分闸保持永磁体632的表面时，由于强磁场的作用， 将导磁磁轭612连同铜质涡流盘611牢牢吸附在合闸保持永磁体622或者分闸保持永磁体 632的表面，同时，当铜质润流盘611带动连同一体的导磁磁轭612运动时,传动杆61也通 过传动拐臂71带动绝缘拉杆21运动,使真空灭弧室22的动、静触头动作于合位或分位,通 过动触头位置指示部件15直观的显示出来，并带动计数器17记录动作的次数，本实施例具 有机构简单，控制原理先进、可靠性高的优点，是智能电网及重要应用场所的理想替代品， 有着重要的推广应用前景。
[0028]以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施 例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本【技术领域】 的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于电磁推力致动的单相真空断路器，包括机架(I)和固定于机架(I)上的固 封极柱(2)，所述固封极柱(2)包括绝缘拉杆(21)和带有动触头以及静触头的真空灭弧室(22)，所述绝缘拉杆(21)与真空灭弧室(22)的动触头相连，其特征在于:所述机架(I)内 设有依次相连的智能控制模块(3)、充电电源模块(4)、储能电容(5)和电磁推力致动组件(6),所述电磁推力致动组件(6)通过一传动组件(7)与绝缘拉杆(21)相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁推力致动的单相真空断路器，其特征在于:所 述电磁推力致动组件(6)包括传动杆(61)、合闸线圈安装板(62)和分闸线圈安装板(63)， 所述机架(I)内设有安装支架(11)，所述合闸线圈安装板(62)和分闸线圈安装板(63)均安 装固定于安装支架(11)上，所述合闸线圈安装板(62)上镶嵌有圆形合闸线圈(621)和一对 合闸保持永磁体(622)，所述分闸线圈安装板(63)上镶嵌有圆形分闸线圈(631)和一对分 闸保持永磁体(632)，所述传动杆(61)上固定有铜质涡流盘(611)，所述铜质涡流盘(611) 布置于圆形合闸线圈(621)和圆形分闸线圈(631)之间，所述铜质涡流盘(611)的两端分别 镶嵌有导磁磁轭(612),所述传动杆(61)通过所述传动组件(7)与绝缘拉杆(21)相连。
3.根据权利要求2所述的一种基于电磁推力致动的单相真空断路器，其特征在于:所 述传动组件(7 )包括传动拐臂(71)、第一铰链(72 )和第二铰链(73 )，所述机架(I)内设有 转轴(12)，所述传动拐臂(71)的中部套设于转轴(12)上，所述传动拐臂(71)的一端通过第 一铰链(72)与传动杆(61)铰接连接，所述传动拐臂(71)的另一端通过第二铰链(73)与绝 缘拉杆(21)铰接连接，所述固封极柱(2)通过螺栓固定于机架(I)的前部。
4.根据权利要求3所述的一种基于电磁推力致动的单相真空断路器，其特征在于:所 述机架(I)内设有支承座(13)和用于手动分、合闸的手动杠杆(14)，所述手动杠杆(14)的 中部铰接于支承座(13)上，所述手动杠杆(14)的一端与传动杆(61)套接固定，所述手动杠 杆(14)的另一端伸出机架(I)外。
【文档编号】H01H33/666GK103441032SQ201310353910
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月14日 优先权日:2013年8月14日
【发明者】陈爱军, 丁鑫 申请人:安徽硕日光电科技有限公司