CN103903923A - 一种断路器及其操动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器及其操动机构，操动机构包括：动铁芯；静铁芯，静铁芯设有分闸线圈和合闸线圈，分闸线圈得电时，分闸线圈产生磁场，以将动铁芯吸附至分闸线圈；合闸线圈得电时，合闸线圈产生磁场，以将动铁芯吸附至合闸线圈；设置于分闸线圈和合闸线圈之间的永磁体，动铁芯与分闸线圈接触时，永磁体通过分闸线圈将动铁芯吸附在分闸线圈上；动铁芯与合闸线圈接触时，永磁体通过合闸线圈将动铁芯吸附在合闸线圈上。本发明提供的操动机构，其结构简单，且能够在断电状态下，使断路器保持在合闸或分闸状态。

Description

一种断路器及其操动机构

技术领域

本发明涉及电气设备技术领域，尤其涉及一种断路器及其操动机构。

背景技术

真空断路器是利用真空作为灭弧介质和绝缘保护的一种断路器，自投用以来，便以其重量轻、结构简单、使用寿命长、几乎不需要维护检修、无爆炸危险，尤其是不会对环境造成污染等优点得到迅速发展，成为中压开关领域的主流产品，并不断向中高压领域发展。

真空断路器通常包括操动机构和触点机构，通过操动机构来控制触点机构与电路接触或分离，进而实现电路的导通或断开。

操动机构的电磁装置包括电磁线圈和动磁体，通过电磁线圈产生的磁场带动动磁体由行程的一端位移到另一端，进而带动触点机构实现电路的导通或截止。

当电磁线圈通入电流，电磁线圈产生的磁场与动磁体相吸时，即可使动磁体向电磁线圈方向移动，使动磁体移动至行程的一端。当电磁线圈通入反向电流时，电磁线圈产生的磁场与动磁体相斥，进而推动动磁体移动至行程的另一端。为了使动磁体保持在稳定状态，断路器中还需要设置结构比较复杂的机械锁扣。

因此，如何在降低断路器内部构造复杂程度的基础上，能够使断路器保持在分闸状态或合闸状态，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

发明内容

本发明提供了一种操动机构，其结构简单，且能够在断电状态下，使断路器保持在合闸或分闸状态。本发明还提供了一种包括上述操动机构的断路器。

本发明提供的断路器的操动机构，包括：

动铁芯；

静铁芯，所述静铁芯设有分闸线圈和合闸线圈，所述分闸线圈得电时，所述分闸线圈产生磁场，以将所述动铁芯吸附至所述分闸线圈；所述合闸线圈得电时，所述合闸线圈产生磁场，以将所述动铁芯吸附至所述合闸线圈；

设置于所述分闸线圈和合闸线圈之间的永磁体，所述动铁芯与所述分闸线圈接触时，所述永磁体通过所述分闸线圈将所述动铁芯吸附在所述分闸线圈上；所述动铁芯与所述合闸线圈接触时，所述永磁体通过所述合闸线圈将所述动铁芯吸附在所述合闸线圈上。

优选地，还包括通过第一晶闸管与充电源相连接的充电电容，所述充电电容通过第二晶闸管与所述分闸线圈相连接，通过第三晶闸管与所述合闸线圈相连接。

优选地，所述永磁体夹设在所述分闸线圈和合闸线圈之间，且所述永磁体与所述分闸线圈和所述合闸线圈均相接触。

优选地，所述永磁体设有供所述动铁芯穿过的滑动孔，所述动铁芯可滑动地套接于所述滑动孔内。

本发明还提供了一种断路器，包括操动机构和由所述操动机构控制的触头机构，所述操动机构为如上任一项所述的操动机构。

优选地，还包括驱动杆，所述驱动杆的一端与所述动铁芯相连接，另一端与所述触头机构相连接。

优选地，所述断路器为真空断路器。

本发明提供的断路器的操动机构，包括：动铁芯；静铁芯，所述静铁芯设有分闸线圈和合闸线圈，所述分闸线圈得电时，所述分闸线圈产生磁场，以将所述动铁芯吸附至所述分闸线圈；所述合闸线圈得电时，所述合闸线圈产生磁场，以将所述动铁芯吸附至所述合闸线圈；设置于所述分闸线圈和合闸线圈之间的永磁体，所述动铁芯与所述分闸线圈接触时，所述永磁体通过所述分闸线圈将所述动铁芯吸附在所述分闸线圈上；所述动铁芯与所述合闸线圈接触时，所述永磁体通过所述合闸线圈将所述动铁芯吸附在所述合闸线圈上。

如此设置，本发明提供的动铁芯有两个平衡状态，即有两个稳态：其一为当静铁芯的分闸线圈得电时，合闸线圈处于失电状态，在分闸线圈的吸力作用下动铁芯产生位移并与分闸线圈吸合，此时，动铁芯与分闸线圈也相贴合，而与合闸线圈相分离，动铁芯的磁通通过分闸线圈将动铁芯吸附在分闸线圈上，由于动铁芯与合闸线圈的磁阻因存在间隙而较大，永磁体的磁通通过合闸线圈对动铁芯形成的吸力较小。因此，动铁芯可被分闸线圈牢牢的吸附在分闸线圈上；同理，当静铁芯的合闸线圈得电时，分闸线圈处于失电状态，在合闸线圈的吸力作用下，动铁芯克服其与分闸线圈的吸引力及其它阻力，产生位移并与合闸线圈吸合，此时，动铁芯与合闸线圈也相贴合，而与分闸线圈相分离，永磁体通过合闸线圈对动铁芯形成的吸引力较大，而通过分闸线圈对动铁芯形成的吸引力较小，因此，动铁芯可被合闸线圈牢牢的吸附在合闸线圈上。当断路器在失电状态下，也可通过人为控制使永磁体与合闸线圈或分闸线圈吸合，进而使动铁芯吸附在合闸线圈或分闸线圈上，使动铁芯处于稳定状态。因此，本发明提供的操动机构，其结构简单，不需要增设机械锁扣即可实现保持合闸或分闸状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式中操动机构处于分闸状态时示意图；

图2为本发明具体实施方式中操动机构处于合闸状态时示意图；

图3为本发明具体实施方式中真空断路器示意图；

图1至图3中：

永磁体—10、动铁芯—11、静铁芯—12、分闸线圈—13、合闸线圈—14、充电电容—15、第一晶闸管—16、第二晶闸管—17、第三晶闸管—18、触头机构—19。

具体实施方式

本具体实施方式提供了一种操动机构，其能够在断电状态下，使断路器保持在合闸或分闸状态。本具体实施方式还提供了一种包括上述操动机构的断路器。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1-图3，本具体实施方式提供的断路器的操动机构，包括：动铁芯11；

静铁芯12，静铁芯12设有分闸线圈13和合闸线圈14，分闸线圈13得电时，分闸线圈13产生磁场，以将动铁芯11吸附至分闸线圈13；合闸线圈14得电时，合闸线圈14产生磁场，以将动铁芯11吸附至合闸线圈14；

设置于分闸线圈13和合闸线圈14之间的永磁体10，动铁芯11与分闸线圈13接触时，永磁体10通过分闸线圈13将动铁芯11吸附在分闸线圈13上；动铁芯11与合闸线圈14接触时，永磁体10通过合闸线圈14将动铁芯11吸附在合闸线圈14上。

如此设置，本具体实施方式提供的动铁芯11有两个平衡状态，即有两个稳态：其一为当静铁芯12的分闸线圈13得电时，合闸线圈14处于失电状态，在分闸线圈13的吸力作用下动铁芯11产生位移并与分闸线圈13吸合，此时，动铁芯11与分闸线圈13也相贴合，而与合闸线圈14相分离，动铁芯11的磁通通过分闸线圈13将动铁芯11吸附在分闸线圈13上，由于动铁芯11与合闸线圈14的磁阻因存在间隙而较大，永磁体10的磁通通过合闸线圈14对动铁芯11形成的吸力较小。因此，动铁芯11可被分闸线圈13牢牢的吸附在分闸线圈13上；同理，当静铁芯12的合闸线圈14得电时，分闸线圈13处于失电状态，在合闸线圈14的吸力作用下，动铁芯11克服其与分闸线圈13的吸引力及其它阻力，产生位移并与合闸线圈14吸合，此时，动铁芯11与合闸线圈14也相贴合，而与分闸线圈13相分离，永磁体10通过合闸线圈14对动铁芯11形成的吸引力较大，而通过分闸线圈13对动铁芯11形成的吸引力较小，因此，动铁芯11可被合闸线圈14牢牢的吸附在合闸线圈14上。当断路器在失电状态下，也可通过人为控制使永磁体10与合闸线圈14或分闸线圈13吸合，进而使动铁芯11吸附在合闸线圈14或分闸线圈13上，使动铁芯11处于稳定状态。因此，本具体实施方式提供的操动机构，其结构简单，不需要增设机械锁扣即可实现保持合闸或分闸状态。

另外，需要说明的是，当操动机构处于合闸状态时，要使其分闸，只要在分闸线圈13中通以直流电流，该电流产生的磁力线方向与永磁体10靠近合闸线圈14的磁力线方向相反。分闸线圈13中的电流所产生的磁场使动铁芯11所受的吸力减小，当此电流增大到一定值时，动铁芯11所受的吸力之和小于动铁芯11上的机械负载，这时动铁芯11就将分闸线圈13的方向运动。一旦动铁芯11向分闸线圈13方向运动，动铁芯11下端与合闸线圈14之间就出现了空气间隙，磁阻增大，动铁芯11与分闸线圈13之间的磁阻减小。合闸线圈14对动铁芯11的吸力减小，分闸线圈13对动铁芯11的吸力增大，进而使动铁芯11加速向上运动。这一过程一直持续到动铁芯11与分闸线圈13接触，直到完成分闸动作为止。这时，动铁芯11重新被永磁体10吸合，处于稳定状态，即使切断分闸线圈13的电流，动铁芯11也不会恢复到合闸状态了。合闸过程和分闸过程正好相反，在此不再赘述。

由于本具体实施方式提供的操动机构，永磁体10无论在合闸还是在分闸过程中，线圈电流产生的外磁场在永磁体10上总是与永磁体10自身磁场的方向相同，因此永磁体10在工作中无祛磁效应，避免了永磁体10退磁的问题。

另外，本具体实施方式提供的操动机构，还可以包括通过第一晶闸管16与充电源相连接的充电电容15，充电电容15通过第二晶闸管17与分闸线圈13相连接，通过第三晶闸管18与合闸线圈14相连接。

如此设置，充电电容15可以为操动机构提供激磁能量，三个晶闸管开关用于控制电路的导通和电流的流向。

操动机构处于分闸状态时，第一晶闸管16处于导通状态，第二晶闸管17和第二晶闸管17均处于截止状态。直流电压经过第一晶闸管16向充电电容15充电。当给第三晶闸管18的基极施加触发信号使之导通时，放电回路导通，充电电容15经第三晶闸管18向合闸线圈14放电，进而完成合闸动作。此时去掉第三晶闸管18的触发信号使之截止。同理，当第二晶闸管17导通时，充电电容15对分闸线圈13放电，可使断路器完成分闸动作。

另外，需要说明的是，永磁体10可以夹设在分闸线圈13和合闸线圈14之间，且永磁体10与分闸线圈13和合闸线圈14均相接触。

如此设置，永磁体10与分闸线圈13和合闸线圈14之间不存在间隙，磁阻较小。当动铁芯11与分闸线圈13吸合在一起时，动铁芯11与分闸线圈13之间没有间隙，二者之间的磁阻较小，而动铁芯11与合闸线圈14之间存在间隙，磁阻较大，故动铁芯11可通过永磁体10被牢靠地吸附在分闸线圈13上。同样，当动铁芯11与合闸线圈14吸合在一起时，动铁芯11与合闸线圈14之间没有间隙，二者之间的磁阻较小，而动铁芯11与分闸线圈13之间存在间隙，磁阻较大，故动铁芯11可通过永磁体10被牢靠地吸附在合闸线圈14上。

另外，永磁体10可以设有供动铁芯11穿过的滑动孔，动铁芯11可滑动地套接于滑动孔内。如此设置，动铁芯11套在永磁体10内部，且动铁芯11与永磁体10为可相对滑动地配合，能够有效防止漏磁的问题。而且，滑动孔能够使动铁芯11在滑动过程中具有较好的稳定性。

本具体实施方式还提供了一种断路器，包括操动机构和由操动机构控制的触头机构19，该操动机构为如上所述的操动机构。

如此设置，本具体实施方式提供的断路器，其结构简单，且能够在断电状态下，保持在合闸或分闸状态。

本具体实施方式提供的断路器还可以包括驱动杆，驱动杆的一端与动铁芯11相连接，另一端与触头机构19相连接。如此设置，动铁芯11的反复位移可通过驱动杆带动触头机构19闭合或打开。

需要说明的是，本具体实施方式提供的断路器可以具体为真空断路器，当然，也可为其它类型的断路器，比如油路断路器、压缩空气断路器等。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种断路器的操动机构，其特征在于，包括：

动铁芯；

静铁芯，所述静铁芯设有分闸线圈和合闸线圈，所述分闸线圈得电时，所述分闸线圈产生磁场，以将所述动铁芯吸附至所述分闸线圈；所述合闸线圈得电时，所述合闸线圈产生磁场，以将所述动铁芯吸附至所述合闸线圈；

设置于所述分闸线圈和合闸线圈之间的永磁体，所述动铁芯与所述分闸线圈接触时，所述永磁体通过所述分闸线圈将所述动铁芯吸附在所述分闸线圈上；所述动铁芯与所述合闸线圈接触时，所述永磁体通过所述合闸线圈将所述动铁芯吸附在所述合闸线圈上。

2.如权利要求1所述的操动机构，其特征在于，还包括通过第一晶闸管与充电源相连接的充电电容，所述充电电容通过第二晶闸管与所述分闸线圈相连接，通过第三晶闸管与所述合闸线圈相连接。

3.如权利要求1所述的操动机构，其特征在于，所述永磁体夹设在所述分闸线圈和合闸线圈之间，且所述永磁体与所述分闸线圈和所述合闸线圈均相接触。

4.如权利要求1所述的操动机构，所述永磁体设有供所述动铁芯穿过的滑动孔，所述动铁芯可滑动地套接于所述滑动孔内。

5.一种断路器，包括操动机构和由所述操动机构控制的触头机构，其特征在于，所述操动机构为如权利要求1-4任一项所述的操动机构。

6.如权利要求5所述的断路器，其特征在于，还包括驱动杆，所述驱动杆的一端与所述动铁芯相连接，另一端与所述触头机构相连接。

7.如权利要求5所述的断路器，其特征在于，所述断路器为真空断路器。

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