磁通变换器

1.磁通变换器，其特征在于，所述磁通变换器包括：铁芯，线圈，极头，磁钢，端盖，框架，弹簧，台阶；框架的顶部安装有端盖，端盖的中部开设有贯穿的圆孔，所述框架的内中部移动设置有升降的铁芯，铁芯底部设置为圆锥结构，铁芯顶部移动穿过端盖上的圆孔，位于所述铁芯底端的框架中贴合接触式安装有极头，极头顶端对应铁芯底端开设为与其对应的圆锥型凹槽结构，所述铁芯中部安装有台阶，台阶底端弹性连接有弹簧，对应弹簧底端的极头顶部开设有限位台阶，弹簧底端弹性连接在限位台阶上，弹簧套装在位于台阶与限位台阶之间的铁芯上，台阶顶端距离端盖内底部之间的距离；
位于所述铁芯和极头外圈的框架内部设置有线圈，线圈顶部两侧对称开设有开口端向外的限位槽，限位槽内部插接有磁钢。
2.根据权利要求1所述的磁通变换器，其特征在于，所述框架，铁芯均采用导磁性能良好的软磁材料加工而成，所述端盖采用不导磁材料加工而成。
3.根据权利要求1所述的磁通变换器，其特征在于，所述弹簧采用不锈钢弹簧。
4.根据权利要求1所述的磁通变换器，其特征在于，所述线圈包括有若干圈匝数的漆包线和塑料骨架，漆包线绕制在塑料骨架上形成通孔结构的线圈。
5.根据权利要求1所述的磁通变换器，其特征在于，所述磁钢采用高磁能积稀土永磁材料加工而成，磁钢利用磁钢磁力吸附在框架上。
6.根据权利要求1所述的磁通变换器，其特征在于，所述铁芯上的极柱直径大于极面直径。

磁通变换器\n技术领域\n[0001] 本实用新型属于输配电保护与控制技术领域，尤其涉及磁通变换器。\n背景技术\n[0002] 磁通变换器是断路器的核心部件，是断路器脱扣动作的执行装置。断路器正常运行时，磁通变换器线圈不需要通电，铁芯靠磁钢磁力保持吸合状态，当线路出现短路或过载情况时，断路器智能控制器发出脱扣指令，脉冲电流加到磁通变换器线圈上，铁芯磁化，其极性与磁钢极性相反，铁芯在反力弹簧作用下释放顶出，顶出的铁芯推动断路器机构完成分闸动作，继而实现电路保护。\n[0003] 如图6所示，现有的磁通变换器的电磁磁路主要有壳体6、铁芯1、线圈2、垫铁和磁钢4组成，当铁芯1释放顶出后，铁芯1与壳体6形成闭合的电磁磁路，此时即便给线圈2通电，铁芯1也不会运动。因此，现有断路器每次脱扣后需要靠外力将磁通变换器复位，比如手动再扣或电动操作机构复位，断路器才能继续正常工作，这给用户操作带来一些不方便，也给断路器的结构设计和智能化配电带来诸多不便。\n[0004] 现有的磁通变换器永磁磁路与电磁磁路存在重合，脱扣时电磁力与永磁力方向相反，电磁力会对磁钢4会产生消磁作用，频繁脱扣或脱扣电流过大容易导致磁钢4永久消磁，这将造成断路器抗振性能变差，甚至误动作。\n[0005] 现有的磁通变换器磁钢4位于垫铁与壳体6之间，复位磁通变换器时，铁芯1的复位冲击力将通过垫铁传导于磁钢4上，频繁或过大的冲击可导致磁钢4永久性退磁，这将造成断路器抗振性能变差，甚至误动作。\n实用新型内容\n[0006] 本实用新型实施例的目的在于提供磁通变换器，旨在解决上述问题。\n[0007] 本实用新型是这样实现的，磁通变换器包括：铁芯，线圈，极头，磁钢，端盖，框架，弹簧，台阶；框架的顶部安装有端盖，端盖的中部开设有贯穿的圆孔，所述框架的内中部移动设置有升降的铁芯，铁芯底部设置为圆锥结构，铁芯顶部移动穿过端盖上的圆孔，位于所述铁芯底端的框架中贴合接触式安装有极头，极头顶端对应铁芯底端开设为与其对应的圆锥型凹槽结构，所述铁芯中部安装有台阶，台阶底端弹性连接有弹簧，对应弹簧底端的极头顶部开设有限位台阶，弹簧底端弹性连接在限位台阶上，弹簧套装在位于台阶与限位台阶之间的铁芯上，台阶顶端距离端盖内底部之间的距离；\n[0008] 位于所述铁芯和极头外圈的框架内部设置有线圈，线圈顶部两侧对称开设有开口端向外的限位槽，限位槽内部插接有磁钢。\n[0009] 优选的，所述框架，铁芯均采用导磁性能良好的软磁材料加工而成，所述端盖采用不导磁材料加工而成。\n[0010] 优选的，所述弹簧采用不锈钢弹簧。\n[0011] 优选的，所述线圈包括有若干圈匝数的漆包线和塑料骨架，漆包线绕制在塑料骨架上形成通孔结构的线圈。\n[0012] 优选的，所述磁钢采用高磁能积稀土永磁材料加工而成，磁钢利用磁钢磁力吸附在框架上。\n[0013] 优选的，所述端盖可采用铁磁性材料与不导磁材料复合加工而成，四周采用铁磁性材料，中心采用不导磁材料，不导磁材料中心开设圆孔，圆孔仅能允许铁芯上部通过，台阶无法通过，不导磁材料孔的垂直方向面积超过台阶的面积；\n[0014] 优选的，极柱直径大于极面直径，相较于现有技术磁通变换器铁芯的平面外形，能更好的补偿主工作气隙轴线力的幅值变化，在吸合时铁芯获得更大的吸力，以实现快速吸合和降低吸合能耗。\n[0015] 优选的，磁通变换器磁钢安装在框架上，避免了复位时铁芯冲击力作用在磁钢上，进而避免了磁钢受冲击退磁，相较于现有技术磁通变换器，具有明显优势，充分提高了磁通变换器可靠性。\n[0016] 本实用新型提供的磁通变换器的有益效果：本磁通变换器磁钢铁芯采用圆锥外形，极柱直径大于极面直径，相较于现有技术磁通变换器铁芯的平面外形，能更好的补偿主工作气隙轴线力的幅值变化，在吸合时铁芯获得更大的吸力，以实现快速吸合和降低吸合能耗；\n[0017] 本磁通变换器磁钢安装在框架上，避免了复位时铁芯冲击力作用在磁钢上，进而避免了磁钢受冲击退磁，相较于现有技术磁通变换器，提高了磁通变换器可靠性；\n[0018] 整体结构简单紧凑，选用常用材料，加工工艺简单，便于实现批量化和小型化设计。\n附图说明\n[0019] 图1是本发明磁通变换器吸合状态时的剖面图；\n[0020] 图2是本发明磁通变换器释放状态时的剖面图；\n[0021] 图3是本发明磁通变换器吸合状态时磁钢磁路图；\n[0022] 图4是本发明磁通变换器释放初始状态时的电磁磁路和磁钢磁路图；\n[0023] 图5是本发明磁通变换器吸合初始状态时的电磁磁路和磁钢磁路图；\n[0024] 图6是现有技术磁通变换器吸合状态时的剖面图；\n[0025] 附图中：铁芯1，线圈2，极头3，磁钢4，端盖5，框架6，弹簧7，台阶8。\n具体实施方式\n[0026] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。\n[0027] 以下结合具体实施例对本实用新型的具体实现进行详细描述。\n[0028] 如图1所示，为本实用新型实施例提供的磁通变换器的结构图，包括：包括铁芯1，线圈2，极头3，磁钢4，端盖5，框架6，弹簧7，台阶8；框架6采用导磁性能良好的软磁材料加工而成，框架6的顶部安装有端盖5，端盖5的中部开设有贯穿的圆孔，端盖5采用不导磁材料加工而成，框架6的内中部移动设置有升降的铁芯1，铁芯1采用导磁性能良好的软磁材料加工而成，铁芯1底部设置为圆锥结构，铁芯1顶部移动穿过端盖5上的圆孔，便于铁芯1能够进行通断电操作，位于铁芯1底端的框架6中贴合接触式安装有极头3，极头3顶端对应铁芯1底端开设为与其对应的圆锥型凹槽结构，用于实现铁芯1底端与极头3顶端之间的配合连接，铁芯1中部安装有台阶8，台阶8底端弹性连接有弹簧7，对应弹簧7底端的极头3顶部开设有限位台阶，弹簧7底端弹性连接在限位台阶上，弹簧7直径大于铁芯直径，且其套装在位于台阶\n8与限位台阶之间的铁芯1上，极头3采样圆锥外形，留有弹簧安装限位台阶，既确保了弹簧7安装位置相对固定，又起到了减小弹簧7与铁芯1之间的摩擦力，弹簧7采用不锈钢弹簧，具有较高的使用寿命，同时利用弹簧7的压力以及磁钢磁力将极头3贴在框架6的内底部，台阶\n8顶端距离端盖5内底部之间的距离，用于限位铁芯1的运动行程；\n[0029] 位于铁芯1和极头3外圈的框架6内部设置有线圈2，线圈2包括有若干圈匝数的漆包线和塑料骨架，漆包线绕制在塑料骨架上形成通孔结构的线圈2，线圈2顶部两侧对称开设有开口端向外的限位槽，限位槽内部插接有磁钢4，利用限位槽的限位作用，保持磁钢4的稳定，磁钢4采用高磁能积稀土永磁材料加工而成，同时磁钢4利用磁钢磁力吸附在框架6上；\n[0030] 在本实用新型实施例中，所述端盖可采用铁磁性材料与不导磁材料复合加工而成，四周采用铁磁性材料，中心采用不导磁材料，不导磁材料中心开设圆孔，圆孔仅能允许铁芯1上部通过，台阶8无法通过，不导磁材料孔的垂直方向面积超过台阶8的面积；极柱直径大于极面直径，相较于现有技术磁通变换器铁芯的平面外形，能更好的补偿主工作气隙轴线力的幅值变化，在吸合时铁芯1获得更大的吸力，以实现快速吸合和降低吸合能耗。\n[0031] 在本实用新型的一个实例中，本方案磁通变换器磁钢安装在框架6上，避免了复位时铁芯1冲击力作用在磁钢4上，进而避免了磁钢4受冲击退磁，相较于现有技术磁通变换器，具有明显优势，充分提高了磁通变换器可靠性。\n[0032] 本实用新型上述实施例中提供了磁通变换器，本磁通变换器在工作时有三个状态，分别是1、吸合保持状态；2、释放状态；3、吸合状态；\n[0033] 吸合保持状态：状态图见图1，磁路图见图3，线圈2不通电，铁芯1与极头3吸合在一起，铁芯1、极头3、框架6以及磁钢4形成闭合永磁磁路，永磁力F0大于弹簧反力F1，铁芯1保持在吸合状态。\n[0034] 释放状态：释放初始状态图见图1，释放结束状态见图2，释放初始状态磁路图见图\n4，给线圈2接通与永磁磁路方向相反的励磁脉冲电流，线圈2产生电磁力F2，当F2加上弹簧反力F1大于永磁力F0时，铁芯1释放，随着极头3与铁芯1间气隙的逐渐增大，永磁力对铁芯1的吸力迅速减小，当减小到小于弹簧反力时，即便线圈2不再通电，铁芯1靠弹簧7反力也能继续运动，直到端盖5阻止才停止。\n[0035] 吸合状态：吸合初始状态见图2，吸合结束状态见图1，吸合初始状态磁路图见图5，当给线圈2接通与永磁力方向相同的励磁脉冲电流时，电磁力F2与永磁力F0方向相同，铁芯\n1向极头3方向运动，永磁磁路气隙增减小，随着极头3与铁芯1间气隙的逐渐减小，永磁力对铁芯1的吸力迅速增大，当增大到大于弹簧7反力时，即便线圈2不再通电，铁芯1仍将保持在吸合状态。\n[0036] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。