一种双线圈快速合闸旁路开关

本发明于旁路开关设计领域，涉及一种新型双线圈快速合闸旁路开关。

背景技术：

旁路开关广泛应用于光伏发电、新能源、电力系统等各个领域。主要用于主回路的接通或旁路对主回路的切换，其合闸快速性关系到整个电网的安全可靠运行。目前旁路开关的结构主要为单线圈单驱动式或双线圈双驱动式。单线圈单驱动式存在合闸速度慢的弊端，双线圈双驱动式存在体积大的弊端，而各个领域对旁路开关的需求趋势为小体积、轻量化、快速合闸。因此，一种快速合闸的新型双线圈快速合闸旁路开关是必要的。

技术实现要素：

为了解决上述出现的问题，本发明考虑合闸快速性的旁路开关结构，进而提供了一种双线圈快速合闸旁路开关。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种双线圈快速合闸旁路开关，包括电磁部分、绝缘部分、触头部分、拉杆、静导电排和动导电排，其中：

所述电磁部分由上磁缸盖、静铁芯、动铁芯、永磁、导磁环、磁缸、触发线圈及其骨架、合闸弹簧、加速线圈及其骨架、下磁缸盖组成；

所述绝缘部分由绝缘子、内套、开槽螺母、超程弹簧组成；

所述触头部分选用真空灭弧室，包含静触头、动触头、气密绝缘外壳、波纹管；

所述拉杆的尾端有圆盘状；

所述上磁缸盖中间有孔，供拉杆穿过；

所述静铁芯的中间设置有供拉杆穿过的孔和安放合闸弹簧上部分的孔，静铁芯的上面与上磁缸盖紧固贴合，静铁芯的下面与动铁芯在旁路开关分闸情况下贴合；

所述动铁芯的中间设置有供拉杆穿过的孔和安放合闸弹簧下部分的孔，动铁芯的上面为梯形面，在旁路开关分闸情况下与静铁芯贴合，呈现主副极面状态，动铁芯的下面为梯形结构，合闸状态下与下磁缸盖贴合，呈现主副极面情况；

所述永磁分布在导磁环与磁缸中间，永磁的上面与触发线圈骨架贴合，永磁的下面与加速线圈骨架贴合；

所述导磁环的外侧与永磁贴合，内侧与动铁芯留有一定气隙；

所述磁缸的上面与上磁缸盖紧固，磁缸的下侧与下磁缸盖紧固；

所述下磁缸盖在合闸状态下，与动铁芯贴合；

所述合闸弹簧安装在上磁缸盖、静铁芯及动铁芯之间，一侧压在上磁缸盖上，另一侧压在动铁芯上，处于压缩状态；

所述加速线圈及其骨架和触发线圈及其骨架分别安装在永磁及导磁环两侧；

所述触发线圈及其骨架安装在静铁芯与磁缸之间；

所述加速线圈及其骨架安装在动铁芯及磁缸中间；

所述触发线圈与加速线圈串联；

所述绝缘子与内套紧固；

所述内套呈凵形，封口处与开槽螺母紧固，凵形内侧为空心状，内部安放超程弹簧；

所述开槽螺母的上面为带凹槽的平面，下面为平面，中间有孔供拉杆穿过，并与拉杆尾端的圆盘状一侧贴合；

所述超程弹簧安装在内套及开槽螺母之间，一侧压在内套上，另一侧压在贴合开槽螺母的拉杆尾端的圆盘状上，处于压缩状态；

所述静触头的固定端与静导电排贴合；

所述动触头合闸情况下与静触头接触面贴合，另一侧与动导电排贴合；

所述波纹管连接动触头和气密绝缘外壳；

所述拉杆依次穿过上磁缸盖、静铁芯、合闸弹簧、下磁缸盖，与动铁芯紧固，拉杆尾端的圆盘状一面贴合开槽螺母，另一面贴合被压缩的超程弹簧。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、在常规电磁单驱动单线圈结构基础上，增加加速线圈使得电磁部分接到信号后促进释放侧的磁通减少、吸合侧的磁通增加，在原合闸时间基础上，进一步缩短合闸时间；

2、新增加速线圈可尺寸内部规划调整，无须在电磁单驱动基础上增加尺寸；

3、两线圈串联，线圈电阻增加，在外接电源不变的基础上，线圈电流峰值降低，降低线圈功耗。

附图说明

图1为电磁部分结构剖面图；

图2为加速线圈骨架剖面图；

图3为电磁部分磁通路径示意图，线圈未通电情况下衔铁保持在释放位置；

图4为电磁部分磁通路径示意图，线圈通电后衔铁移向吸合位置；

图5为拉杆结构剖面图；

图6为绝缘部分剖面图簧；

图7为静、动导电排及触头部分剖面图；

图8为电磁部分、绝缘部分及触头部分整体装配图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明提供了一种双线圈快速合闸旁路开关，包括电磁部分、绝缘部分、触头部分、拉杆19、静导电排20和动导电排21，其中：

所述电磁部分由上磁缸盖1、静铁芯2、动铁芯3、永磁4、导磁环5、磁缸6、触发线圈及其骨架7、合闸弹簧8、加速线圈及其骨架9、下磁缸盖10组成；

所述绝缘部分由绝缘子11、内套12、开槽螺母13、超程弹簧14组成；

所述触头部分为提高耐压等级及防污染等级，选用真空灭弧室，包含静触头15、动触头16、气密绝缘外壳17、波纹管18。

如图1和图2所示，所述电磁部分中，上磁缸盖1上下面均为平面，下面与静铁芯贴合在一起，并用螺钉紧固；中间有孔，可供拉杆穿过；静铁芯2为中间有孔的圆柱形，上下面均为平面，上面与上磁缸盖螺钉紧固贴合，下面与动铁芯在旁路开关分闸情况下贴合，中间孔为合闸弹簧上部分安放位置；动铁芯3上面为梯形面，在旁路开关分闸情况下，可与静铁芯贴合，呈现主副极面状态，下面为梯形结构，合闸状态下与下磁缸盖贴合，呈现主副极面情况，中间除了可通过拉杆的孔外，动铁芯中间含有安放合闸弹簧8下半部分的孔，动铁芯与拉杆为螺纹紧固方式安装；永磁4为分块形式，每块均为扇形，拼接起来可绕成环状，其充磁方向为径向充磁，分布在导磁环与磁缸中间，上面与触发线圈骨架贴合，下面与加速线圈骨架贴合；导磁环5为圆柱形环状，高度与永磁相同，外侧与永磁贴合，内侧与动铁芯留有一定气隙，防止动铁芯运动过程中摩擦；磁缸6为圆柱型环状，上面与上磁缸盖螺钉紧固，下侧与下磁缸盖螺钉紧固；下磁缸盖10与磁缸螺钉紧固，上面为平面，在合闸状态下，与动铁芯贴合；合闸弹簧8为矩形弹簧，安装在上磁缸盖、静铁芯及动铁芯之间，一侧压在上磁缸盖上，另一侧压在动铁芯3上，处于压缩状态；触发线圈及其骨架7的上端面有一凸包，固定在上磁缸盖下端面的一个凹槽内，防止触发线圈转动；触发线圈的引出线通过磁缸6壁上的孔引出，触发线圈与其骨架9安装在静铁芯2与磁缸6之间；加速线圈及其骨架10与触发线圈及其骨架9分别在永磁4及导磁环5两侧，非内外嵌套方式，其上侧与导磁环5及永磁4紧密接触，下侧用与下磁缸盖10中间的橡胶垫圈压紧，安装在动铁芯3及磁缸6中间，触发线圈与加速线圈通过物理方式串联。

如图6和图8所示，所述绝缘部分中，绝缘子11内侧尺寸与内套12外侧尺寸相同，并紧固；内套12呈凵形，外侧尺寸与绝缘子11相同，紧固一起，封口处与开槽螺母13螺纹紧固，凵形内侧为空心状，内部安放超程弹簧14；开槽螺母13为扁圆柱形，上面为带凹槽的平面，下面为平面，中间有孔供拉杆穿过，并与拉杆19尾端的圆盘状一侧贴合；超程弹簧14为矩形弹簧，安装在内套及开槽螺母之间，一侧压在内套上，另一侧压在贴合开槽螺母的拉杆19的圆盘状上，处于压缩状态。

如图6、图7和图8所示，所述触头部分中，静触头15为柱形，接触面为平面，固定端与静导电排贴合；动触头16为柱形，接触面为平面，合闸情况下与静触头接触面贴合，另一侧与动导电排贴合；气密绝缘外壳17为陶瓷材料，利用灭弧及保持真空状态；波纹管18连接动触头16及气密绝缘外壳17，呈波纹状。

如图5、图7和图8所示，所述拉杆19贯穿附加爆炸腔室结构、电磁部分结构、绝缘结构。穿过电磁部分的上磁缸盖1、静铁芯2、合闸弹簧8、下磁缸盖10，与动铁芯3螺纹紧固，并尾端有圆盘状，圆盘一面贴合在开槽螺母13，另一面贴合被压缩的超程弹簧14；静导电排20与静触头15贴合；动导电排21与动触头16贴合。

工作原理如下：

分闸情况下，旁路开关内含数块永磁4，拼接起来绕成环状，与上磁缸盖1、静铁芯2、动铁芯3、导磁环5、磁缸6、下磁缸盖10组成两个磁通路径，如图3所示，其中一条路径经过导磁环5、动铁芯3、静铁芯2、上磁缸盖1、磁缸6，返回永磁4，形成向上的磁力f1，另一条路径经过导磁环5、动铁芯3、下磁缸盖10、磁缸6，返回永磁4，形成向下的磁力f2。分闸状态下，动铁芯3上端面与静铁芯2下端面主副极面之间的气隙远小于动铁芯3下面与下磁缸盖10上面主副极面之间的气隙，因此f1>f2，形成释放保持力，并克服合闸弹簧8的弹力fn及真空灭弧室产生自闭力，使得旁路开关保持在释放位置。

当触发线圈与加速线圈接收到触发信号后，触发线圈通电后与上磁缸盖1、静铁芯2、动铁芯3、磁缸6、下磁缸盖10形成磁通路径，磁通方向如图4中所示，此磁通方向与永磁4经过导磁环5、动铁芯3、静铁芯2、上磁缸盖1、磁缸6、返回永磁4产生的磁通（即产生磁力f1的磁通）方向相反，呈抵消趋势，使得磁力f1减小。当向上方向的f1克服向下方向的合闸弹簧8产生弹力fn及真空灭弧室产生自闭力后，合力小于向下方向的f2，则使得动铁芯3带动拉杆19、绝缘部分、动触头16向下运动。加速线圈通电后与上磁缸盖1、静铁芯2、动铁芯3、磁缸6、下磁缸盖10形成磁通路径，磁通方向如图4中所示，此磁通方向与永磁4经过导磁环5、动铁芯3、静铁芯2、上磁缸盖1、磁缸6、返回永磁4产生的磁通（即产生磁力f1的磁通）方向相反，呈抵消趋势，且与永磁4经过导磁环5、动铁芯3、静铁芯2、下磁缸盖10、磁缸6、返回永磁4产生的磁通（即产生磁力f2的磁通）方向相同，成促进趋势，使得f2增加，促进吸合，直到动铁芯3运动到吸合位置处，完成合闸动作。合闸后，主回路中的电流经过静导电排20、静触头15、动触头16、动导电排21，完成接通回路功能。

在合闸位置处，如图4所示，静铁芯2、动铁芯3、永磁4、导磁环5、磁缸6、下磁缸盖10组成磁路，动铁芯3上面与静铁芯2下面主副极面之间的气隙远大于动铁芯3下面与下磁缸盖10上面主副极面之间的气隙，因此f1<f2，形成吸合保持力，且合闸弹簧8的弹力fn及真空灭弧室自闭力方向始终促进吸合，与f2方向相同，因此合力，使得旁路开关保持在合闸位。