一种真空开关的驱动机构的制作方法

本发明涉及柔性直流特高压换流阀控制输电系统中的开关驱动设备，具体涉及一种真空开关的驱动机构。

背景技术：

柔性直流特高压换流阀控制是由电力电子器件构成的固态开关，由于直流没有过零，故无法应用现有的交流真空断路器进行开断。目前，柔性直流特高压换流阀输电系统中，采用改进过的真空开关，该真空开关通常采用磁力驱动机构驱动真空开关分闸或合闸，该磁力驱动机构包括分闸线圈、合闸线圈、涡流盘、连杆，分闸线圈、合闸线圈产生的脉冲磁场推动涡流盘上下运动而带动触头的吸合与断开，完成分合闸动作。根据需要，为了保持固态开关处于分闸或合闸状态，采用磁力机构保持，励磁的时间较长，致使分、合闸状态转换时响应速度较慢，且磁力机构需用永磁体，产品成本较高。

为此，如何缩短固态开关响应时间及降低产品成本成为了亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种真空开关的的驱动机构，其驱动真空开关分合闸速度快，时间短，能保证真空开关分、合闸的可靠性。

本发明用于实现上述目的的技术方案如下：

一种真空开关的驱动机构，包括：

第一纯铁板；

第二纯铁板；

底板；

第一支柱，其上端与第一纯铁板的下表面固定，其下端与第二纯铁板的上表面固定；

第二支柱，其上端与第二纯铁板的下表面固定，其下端与底板的上表面固定；

分闸线圈，其固定于第一纯铁板的下表面；

合闸线圈，其固定于第二纯铁板的上表面；

涡流盘，其设置于分闸线圈、合闸线圈之间并能向分闸线圈或合闸线圈方向移动；

传动轴，其上端向上依次穿过第二纯铁板、合闸线圈、涡流盘、分闸线圈、第一纯铁板并伸出第一纯铁板上表面，其下端位于第二纯铁板与底座之间，其与涡流盘固定，其与第一纯铁板、分闸线圈、合闸线圈、第二纯铁板活动配合并能沿自身轴线上下往复移动；

固定座，其固定于第二纯铁板的下表面，其包括沿其上下方向贯穿的导向孔及设置于其侧面向导向孔内壁方向延伸并贯穿导向孔内壁的安装孔；

导向段，其由传动轴位于第二纯铁板的下表面与传动轴下端端面之间的部位形成，其套装于导向孔内并能沿导向孔上下往复移动；

限位槽，其设置于导向段，其沿导向段周向延伸；

第一弹性件，其设置于安装孔内；

限位球，其设置于安装孔内并位于第一弹性件与导向段之间；

安装件，其下端与底板的上表面固定，其上端向上延伸并指向传动轴下端端面；

限位件，其设置于安装件；

第二弹性件，其设置于传动轴的下端端面与限位件之间。

所述合闸线圈与分闸线圈之间的间距大于所述涡流盘的行程。

所述分闸线圈、涡流盘和合闸线圈均为圆形，其圆心共线。

所述涡流盘与合闸线圈之间的间隙距离为1mm，涡流盘与分闸线圈之间的间隙距离为1mm。

还包括套装于分闸线圈内圈内并贯穿第一纯铁板的第一导向套，传动轴套装于第一导向套内并与第一导向套滑动配合，第一导向套与分闸线圈内圈、第一纯铁板固定连接；还包括套装于合闸线圈内圈内并贯穿第二纯铁板的第二导向套，传动轴套装于第二导向套内并与第二导向套滑动配合，第二导向套与合闸线圈内圈、第二纯铁板固定连接。

所述第一弹性件为压簧，所述第二弹性件为套装于安装件外的顶簧。

所述导向段朝向底座的那端外周具有凸台。

所述安装件具有外螺纹，限位件具有通孔，通孔内壁具有内螺纹，安装件与限位件旋合；或者，安装件与限位件一体制成，安装件下端与固定于底板上表面的螺母旋合。

还包括调节件，调节件从安装孔位于固定座侧面的孔口与安装孔旋合。

本发明的有益效果是：

本发明应用于用于柔性直流特高压输电系统中的真空开关时，传动轴上端与真空开关的动触头连接。本发明通过分/合闸线圈通电产生磁场，与涡流盘之间产生斥力，带动传动轴上下运动，带动真空开关内的动触头向上移动与静触头接触实现合闸或者带动真空开关的内的动触头向下移动与静触头分离实现分闸，实现本真空开关的分闸和合闸。本发明传动轴上下移动方向与动触头运动方向同轴无拐臂杠杆，驱动系统力学传递函数简单稳定，动作时间分散度小于正负0.2ms适合精确控制。采用外接的储能电容对合分闸线圈放电，驱动力强度与电容储能成正比，电容储能方式可输出较大的电流使得断路器可在2ms之间完成合、分闸，动、静触头分合闸动作速度快，运动惯性小、分合闸效率高，减少了分合闸时间，控制精度高，预击穿时间短，电弧存在的时间短，开关通态损耗小，发热量小，动、静触头表面电磨损小能，延长使用寿命。

本发明分闸时，由固定座、导向段、限位槽、第一弹性件、限位球、安装件、限位件、第二弹性件构成的自锁机构将传动轴锁定，能够保证本发明可靠保持分闸状态，合闸时，自锁机构将的第二弹性件伸展顶住传动轴的下端端面，能够保证本发明动触头与静触头可靠保持接触，防止动触头出现误动作，保证分、合闸的可靠性。本发明自锁机构其结构简单、性能可靠稳定，灵活应用了力学原理来达到分闸自锁及合闸保持的功能。而且替代了传统的磁力保持，减少了励磁的时间加快了分合闸响应速度及减少永磁体成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的分闸线圈、合闸线圈、涡流盘、传动轴相互之间连接结构示意图。

图3为本发明的固定座、导向段、限位槽、限位球、安装件、第二弹性件相互之间连接结构示意图。

图4为图1a处放大图。

图5为本发明的固定座的结构示意图。

具体实施方式

下面给出的实例是对本发明的具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明作进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

图1-2示例性示出本发明众多实施例中的一种真空开关的驱动机构的实施例。该真空开关的驱动机构包括第一纯铁板1、第二纯铁板2、底板3、第一支柱4、第二支柱5、分闸线圈6、合闸线圈7、涡流盘8、传动轴9、固定座10、第一弹性件11、导向段91、限位槽92、限位球12、安装件13、限位件14、第二弹性件15。

图1所呈现的实施例中，第一纯铁板1、第二纯铁板2、底板3均为平板结构。可以理解的是，第一纯铁板1、第二纯铁板2、底板3不限于平板结构，还可以是其他结构，只要能够实现其在本发明中所起功能即可。

第一支柱4的上端与第一纯铁板1的下表面固定，其下端与第二纯铁板2的上表面固定，比如，固定方式可以但不限于采用焊接。第二支柱5的上端与第二纯铁板2的下表面固定，其下端与底板3的上表面固定，比如，固定方式可以但不限于采用焊接。或者，第一纯铁板1、第二纯铁板2、底板3、第一支柱4、第二支柱5一体制成。

图1所呈现的实施例中，第一支柱4、第二支柱5的数量均为4根，分别对应呈四边形分布。可以理解的是，、第一支柱4、第二支柱5的数量不是特定值，根据实际需要还可以是其他数量。本发明按照图1所呈现方式布置时，第一支柱4、第二支柱5均起支撑作用。

一并参见图2，分闸线圈6固定于第一纯铁板1的下表面。合闸线圈7固定于第二纯铁板2的上表面。涡流盘8设置于分闸线圈6、合闸线圈7之间并能向分闸线圈6或合闸线圈7方向移动。传动轴9的上端向上依次穿过第二纯铁板2、合闸线圈7、涡流盘8、分闸线圈6、第一纯铁板1并伸出第一纯铁板1，其下端位于第二纯铁板2与底座5之间，其与涡流盘8固定，其与第一纯铁板1、分闸线圈6、合闸线圈7、第二纯铁板2活动配合并能沿自身轴线上下往复移动。较佳的，传动轴9的上端连接有连接座20，连接座20用于与真空开关的动触头连接。连接座20的外径大于设于第一纯铁板1的供传动轴9穿过的通孔的内径，以防止传动轴9向下移动的行程超过允许范围。传动轴9可以为呈圆柱状的台阶轴。

分闸线圈6包括第一线圈骨架61及设置于第一线圈骨架61的第一漆包线62。合闸线圈7包括第二线圈骨架71及设置于第二线圈骨架71的第二漆包线72。

一并参见图3-5，固定座10固定于第二纯铁板2的下表面，其包括沿其上下方向贯穿的导向孔101及设置于其侧面向导向孔101内壁方向延伸并贯穿导向孔101内壁的安装孔102。导向孔101对传动轴9上下移动进行导向，能防止传动轴9上下移动时下端向侧方摆动。

导向段91由传动轴9位于第二纯铁板2的下表面与传动轴9下端端面之间的部位形成，其套装于导向孔101内并能沿导向孔101上下往复移动。

限位槽92设置于导向段91，其沿导向段91周向延伸。限位槽92沿导向段91周向延伸首尾连通较佳。

第一弹性件11设置于安装孔102内。

限位球12为圆球结构，其设置于安装孔102内并位于第一弹性件11与导向段91之间。限位球12可以但不限于钢珠。

安装件13的下端与底板3的上表面固定，其上端向上延伸并指向传动轴9下端端面。安装件13也能防止传动轴9向下移动的行程超过允许范围。

限位件14设置于安装件13。

第二弹性件15设置于传动轴9的下端端面与限位件14之间，限位件14限制第二弹性件15向下移动。

传动轴9上下移动轨迹与其轴线重合较佳，以可靠保证传动轴9上下移动方向与真空开关的动触头运动方向同轴无拐臂杠杆。

在一些实施例中，合闸线圈7与分闸线圈6之间的间距大于涡流盘8的行程。

在一些实施例中，分闸线圈6、涡流盘8和合闸线圈7均为圆形，其圆心共线。

在一些实施例中，涡流盘8与合闸线圈7之间的间隙距离为1mm，涡流盘8与分闸线圈6之间的间隙距离为1mm。

在一些实施例中，本发明还包括套装于分闸线圈6内圈内并贯穿第一纯铁板1的第一导向套27，传动轴9套装于第一导向套27内并与第一导向套27滑动配合，第一导向套27与分闸线圈6内圈、第一纯铁板1固定连接，以方便传动轴9在第一导向套27内灵活运动，并能防止传动轴9上下移动时向侧方摆动。还包括套装于合闸线圈7内圈内并贯穿第二纯铁板2的第二导向套28，传动轴9套装于第二导向套28内并与第二导向套28滑动配合，第二导向套28与合闸线圈7内圈、第二纯铁板2固定连接，以方便传动轴9在第二导向套28内灵活运动，并能防止传动轴9上下移动时向侧方摆动。

在一些实施例中，第一弹性件11为压簧，第二弹性件15为套装于安装件13外的顶簧。

在一些实施例中，导向段91朝向底座5的那端外周具有凸台93，凸台93对传动轴9向上移动的行程进行限位，以免第二弹性件15向上位于过大而致使损坏真空开关的动触头和/或静触头。

在一些实施例中，安装件13与限位件14一体制成，安装件13下端与固定于底板3上表面的螺母18旋合，旋转安装件13，能够方便调节第二弹性件15力矩大小，调节安装件13，能够调节安装件13上端端面相对于底板3上表面的高度，也可以起到对传动轴9向下移动的行程进行限位的作用。或者，安装件13具有外螺纹，限位件14具有通孔，通孔内壁具有内螺纹，安装件13与限位件14旋合，旋转限位件14，能够方便调节第二弹性件15力矩大小。

在一些实施例中，本发明还包括调节件19，调节件19从安装孔102位于固定座10侧面的孔口与安装孔102旋合，旋转调节件19，能够调节第一弹性件11力矩大小，从而调节限位球12对限位槽92的压力，进而调整自锁力的大小。

本发明应用于用于柔性直流特高压输电系统中的真空开关时，传动轴9上端与真空开关的动触头连接。分闸时，分闸线圈6通过外接的储能电容驱动下产生磁场，在分闸线圈6与涡流盘8之间产生斥力，驱动涡流盘8向下移动，涡流盘8向传动轴9施加向下的作用力，该作用力克服第二弹性件15向传动轴9施加向上的顶力，从而驱动传动轴9向下移动，传动轴9带动动触头向下移动，动触头与真空开关的静触头脱离实现分闸。限位球12在第一弹性件11的弹力作用下被压于传动轴9的侧面，限位球12与传动轴9侧面共同构成滚动副，涡流盘8带动传动轴9向下移动过程中，在摩擦力作用下，传动轴9向下移动带动限位球12在安装孔102内转动。随着传动轴9继续向下移动，限位槽92与安装孔102位于导向孔101内壁的孔口逐渐相向对正，在这过程中，限位球12在第一弹性件11的弹力作用下逐渐从传动轴9侧壁向限位槽52内移动，直至限位球12部分进入限位槽92且不能再向限位槽92底面移动，此时，限位球12部分位于限位槽92内，限位球12其余部分位于安装孔102内，限位球12、限位槽92、安装孔102相互配合将传动轴9锁定而不能自由上下移动，保证真空开关可靠保持分闸状态，实现真空开关分闸自锁的功能。

合闸时，合闸线圈7通过外接的储能电容驱动下产生磁场，在合闸线圈7与涡流盘8之间产生斥力，驱动涡流盘8向上移动，在涡流盘8向传动轴9施加向上的作用力及第二弹性件15向传动轴9施加向上的顶力共同作用下，传动轴9向上移动，传动轴9带动动触头向上移动，动触头与真空开关的静触头接触实现合闸。当传动轴9刚开始向上移动时，限位球12受到限位槽92侧壁口沿的作用力，该作用力的其中一分力的方向指向第一弹性件11，该分力克服第一弹性件11对限位球12的作用力，推动限位球12沿安装孔102向远离传动轴9方向移动，随着传动轴9继续向上移动，限位球12沿安装孔102向远离传动轴9方向逐渐移动，第一弹性件11被逐渐压缩，直至限位球12完全脱离限位槽92，解开自锁。传动轴9再继续向上移动，限位球12在第一弹性件11的弹力作用下被压于传动轴9的侧面，限位球12与传动轴9侧面共同构成滚动副，涡流盘8带动传动轴9向上移动过程中，在摩擦力作用下，传动轴9向上移动带动限位球12在安装孔102内转动，传动轴9向上移动到位后，第二弹性件15伸展向上顶住传动轴9，保证真空开关可靠保持合闸状态，实现本真空开关合闸保持的功能。第二弹性件15也可以对传动轴9向下移动时起缓冲作用。

需要说明的是，上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何适合的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再进行描述。

上面参照实施例对本发明进行了详细描述，是说明性的而不是限制性的，在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，均在本发明的保护范围之内。