一种过死点弹簧储能脱扣器的制作方法

本发明涉及开关设备领域，具体为一种过死点弹簧储能脱扣器。

背景技术：

1、断路器等开关设备在进行合/分动作时，通常由开关设备保护装置或控制装置下发动作指令，该指令无论是数字信号还是电信号，最终通过脱扣器转化为机械动作。

2、参照图1，脱扣器的输入为电压或电流信号，输出为脱扣器输出件的机械动作。脱扣器输出件的机械动作，解除开关设备的合闸或分闸状态的机械保持装置，进而开关设备合闸或分闸装置已经储存的能量释放，驱动开关设备机械动作传动装置，进而带动开关设备主回路的触头元件，实现开关设备的分闸或合闸动作。

3、现有断路器、负荷开关等设备通常使用的脱扣器，大部分采用螺线管电磁铁结构，少部分采用永磁脱扣器结构。螺线管电磁铁结构的脱扣器，外观和结构示意图如图3。螺线管电磁铁结构的脱扣器，依靠电磁铁的线圈产生驱动力，驱动断路器、负荷开关等设备的合/分闸保持装置，实现设备的合/分闸操作。这种螺线管电磁铁结构的脱扣器的驱动力来源于螺线管内的电磁力。由于螺线管具有电感属性，电流上升需要一定时间，造成该种脱扣器难以实现快速的动作。螺线管的电压/电流有效值发生变化时，脱扣器动作输出力也发生波动，不能稳定的输出。尤其是在低电压条件下，螺线管内电流有效值减小，脱扣器动作时间显著延长，同时脱扣器输出力减小。需要增大螺线管安匝数(增加圈数或增大导线直径)才能满足低电压下输出力要求，通常会增大脱扣器体积。

4、永磁脱扣器结构在等待位置依靠永磁体的磁吸力保持，同时压缩工作弹簧以储备工作所需能量；在需要工作时依靠螺线管线圈产生的磁力克服永磁体的磁吸力，使提前压缩的弹簧释放，驱动断路器、负荷开关等设备的合/分闸保持装置，实现设备的合/分闸操作。再依靠另一复位线圈通电后产生的电磁力，使动铁芯复位到等待位置且由永磁体的磁力保持在等待位置。

5、汇总螺线管式脱扣器因结构和原理，存在动作时间长、输出力受电压/电流影响大的缺点。永磁脱扣器结构，在等待位置的依靠永磁体的磁力进行保持，同时压缩过死点弹簧进行过死点弹簧能量储存。在磁轭回路中，动铁芯和对接端面的接触面的有较高要求，包括平面度、粗糙度等。提高了加工难度，使用中受环境的粉尘湿度影响较大。因使用永磁体和磁轭回路，造成使用场合受外部磁场影响，一旦有较大的外部电磁场影响，对永磁脱扣器的动作可能产生影响。永磁脱扣器因使用永磁体，成本相对高。现有永磁脱扣器存在加工难度高、使用易受影响、成本高等缺点。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种过死点弹簧储能脱扣器，采用过死点弹簧压缩的能量驱动动铁芯，从而消除螺线管电磁铁结构的脱扣器动作时间和动作力量受到脱扣器电压电流影响的问题，实现稳定和快速的脱扣器动作。并且依靠相同的过死点弹簧实现脱扣器等待位置的保持，从而消除永磁脱扣器结构依赖永磁体进行保持而产生的易受外部影响和成本较高的问题。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种过死点弹簧储能脱扣器，包括框架结构、线圈组件、动铁芯组件和弹性储能组件，框架结构呈空心筒装结构，弹性储能组件设置于框架结构内部一端，线圈组件安装于框架结构内部另一端；

4、弹性储能组件包括过死点弹簧，线圈组件包括线圈，动铁芯组件包括动铁芯和输出件，动铁芯与线圈组件同轴设置，动铁芯往复运动于线圈围成的环形内部，输出件的一端与动铁芯同轴固定连接，另一端贯穿框架结构顶部伸出；过死点弹簧的一端与输出件连接，另一端与框架结构内壁连接；

5、当脱扣器处于等待状态时，过死点弹簧处于输出动作的反向的死点附近，动铁芯远离过死点弹簧的一端与框架结构底部抵接。

6、优选的，框架结构内部水平设置有隔板，隔板将框架结构内部分为储能室和线圈室，弹性储能组件安装于储能室中，线圈组件安装于线圈室中；隔板中心设有第一让位孔，输出件的一端贯穿依次让位孔和框架结构顶部伸出。

7、优选的，弹性储能组件设有多个，且均匀设置于输出件的外侧。

8、优选的，过死点弹簧与框架结构内壁之间设有第一导向零件，过死点弹簧与输出件之间设有第二导向零件。

9、优选的，第一导向零件和第二导向零件沿轴线相互嵌套形成导向件，过死点弹簧套设于导向件外侧。

10、优选的，第一导向零件与过死点弹簧之间设有第一端片，第二导向零件与过死点弹簧之间设有第二端片。

11、优选的，输出件上设有连接件，第二导向零件与连接件铰接；框架结构设有连接点，第一导向零件于连接点处与框架结构铰接。

12、优选的，输出件上开设有安装孔，连接件通过安装孔与输出件固定连接。

13、优选的，线圈包括线圈骨架、启动线圈、复位线圈和连接端子，启动线圈绕设于线圈骨架的一端，复位线圈绕设于线圈骨架的上部；线圈骨架内部设有第二运动空间，用于提供动铁芯往复运动的空间；连接端子设置于线圈骨架的底部，用于提供电连接接口。

14、优选的，输出件远离动铁芯的一端设有可拆卸连接的端头。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、本发明一种带有过死点弹簧结构的过死点弹簧储能脱扣器，利用过死点弹簧在中点两側输出力相反的特点，在一侧将过死点弹簧力作为脱扣器复位后的保持力，在另一侧将过死点弹簧力作为脱扣器的输出力。框架结构用于提供线圈组件和弹性储能组件的安装位置，线圈组件为动铁芯组件提供安装和运动位置，动铁芯组件在线圈组件中沿轴线运动，并通过输出件以碰撞运动方式输出脱扣力，弹性储能组件、动铁芯组件、框架结构配合，使得脱扣器在等待状态下，过死点弹簧越过死点位置且超出旋转点摩擦圆半径后，以实现闭锁。动铁芯可以在第一运动空间内沿轴线运动，运动范围由线圈骨架内部的第二运动空间的两端面限定。动铁芯沿轴线运动时，输出件和端头随同动铁芯一同运动，过死点弹簧的运动随同动铁芯一同运动。

17、本发明采用弹性储能组件中采用过死点弹簧，在过死点弹簧过了中点后的一侧，利用弹簧的力量保持脱扣器处于等待状态。在过死点弹簧越过了死点后的另外一侧，利用过死点弹簧的力量形成脱扣器的输出力。相对于已有的螺线管电磁铁脱扣器，本发明一种带有过死点弹簧结构的弹簧储能脱扣器,能够更快的启动，能够稳定的输出，性能优于螺线管电磁铁脱扣器。相对于已有的永磁脱扣器结构，本发明一种带有过死点弹簧结构的弹簧储能脱扣器能够更适应电磁环境，能够降低对材料和加工的要求，具有更低的成本，适应性和成本优于永磁脱扣器。

18、进一步的，采用多组围绕动铁芯轴线均匀分布的多组弹性储能组件，使得过死点弹簧的合力在动铁心组件径向方向始终为零，因此不需要启动线圈或复位线圈做额外的功。

19、本发明一种过死点弹簧储能脱扣器的复位线圈驱动动铁芯组件复位的过程，能够利用断路器分-合-分动作循环的中间时间，复位的时间不再影响脱扣器及断路器的性能。

20、本发明一种过死点弹簧储能脱扣器的等待位置和工作位置的限定有三种方式，一种是由脱扣器动铁芯和脱扣器框架进行限定，过死点弹簧连接件不对产生影响；一种是由过死点弹簧连接件和脱扣器框架进行限定，动铁芯不产生影响；一种是一端有脱扣器动铁芯和框架进行限定另外一端由过死点弹簧连接件和脱口器框架进行限定。脱扣器由工作位置复位到等待位置时，利用了断路器分合分动作循环的时间间隔，降低了对复位线圈的动作时间要求。

21、在脱扣器等待位置时，过死点弹簧越过死位置且超出旋转点摩擦圆半径，多个过死点弹簧的轴向使动铁芯组件保持在等待位置的合力很小，这使得启动线圈仅需要很小的电流和很短的时间就能够驱动动铁芯组件越过过死点弹簧的死点，从而实现脱扣器的快速启动。过死点弹簧越过死点后，驱动动铁芯组件的力量就是多个过死点弹簧沿轴线的合力，不再受到启动线圈的电流和电压波动的影响实现稳定的输出。

22、在等待位置，过死点弹簧一端连接在脱扣器框架，一端连接的内支撑。内支撑与动铁芯输出件固定连接，一个端面被脱扣器框架阻挡并限位。这个位置使过死点弹簧处于压缩状态，且位置且超出旋转点摩擦圆半径。沿轴向对称分布的多个过死点弹簧的合力在径向相互抵消，在轴向形成合力，作用在动铁芯输出件并传递在动铁芯上，使动铁芯和动铁芯输出件保持在稳定状态。在这个状态，由于过死点弹簧越过死点位置且超出旋转点摩擦圆半径，其轴向合力很小。

23、在启动时，启动线圈通电产生向上的磁通并作用在动铁芯上。当作用在动铁芯的电磁力大于多个过死点弹簧向下的合力时，动铁芯向上运动，带动动铁芯输出件、动铁芯输出件固定连接的内支撑同时向上运动，同时带动过死点弹簧向中点运动。

24、当过死点弹簧被带动越过死点后，多个过死点弹簧被压缩存储的弹性势能释放，形成向上的过死点弹簧力，驱动内支撑、与内支撑固定连接的动铁芯输出件、动铁芯向上运动，这个过程不再依靠启动线圈的电磁力，即使启动线圈断电也不会停止，直到内支撑的另一个端面与脱扣器框架的另一个限位面碰撞并停止。这个过程中，动铁芯输出件顶端撞击断路器或负荷开关的推板实现脱扣器功能。

25、脱扣器复位线圈通电，产生向下的电磁力，作用在脱扣器动铁芯上，当电磁力大于多个过死点弹簧产生的轴向合力后，电磁力推动动铁芯向下运动，直至内支撑的端面与脱扣器框架的限位面碰撞并停止。这个过程中，过死点弹簧越过死点，被压缩并存储弹性势能。脱扣器恢复等待状态。