ПРИВОД ДЛЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ И АВТОМАТИЧЕСКИЙ РАЗМЫКАТЕЛЬ ЦЕПЕЙ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК H01F7/00 

Настоящее изобретение относится к приводу 10 для распределительного устройства (РУ) среднего напряжения, содержащему сердечник 1, состоящий из группы слоев-элементов 7 сердечника, выполненных из магнитного материала, и постоянных магнитов 2 между элементами 7 сердечника, закрепленных винтами 12 с головками 13, подвижную пластину 4, выполненную из магнитного материала и предназначенную для размыкания и замыкания магнитной цепи на сердечник 1, электромагнитную катушку 6 и центральный приводной стержень 5 согласно ограничительной части п. 1 формулы.

Электромагнитный привод, раскрытый в ЕР 1843375 В1, состоит в основном из элемента сердечника, постоянных магнитов, а также торцов, подвижной пластины, оси и катушки.

Для образования сплошного блока требуется механически жестко соединить эти составные части. В частности, необходимо соединить элемент сердечника и торцы, чтобы их верхние края были отцентрированы относительно подвижной пластины с целью обеспечения оптимального замыкающего усилия привода.

Для получения механически прочного соединения можно использовать пластину, предпочтительно выполненную из немагнитного материала, прикрепляемую винтами к элементу сердечника и торцам.

Постоянные магниты остаются на своих местах благодаря внешним механическим ограничителям. Они также могут быть приклеены к любой из соседних деталей.

Нормальные размерные допуски винтов и их соответствующих отверстий позволяют регулировать положение сердечника и торцов, так что их соответствующие поверхности по направлению к подвижной пластине остаются выровненными таким образом, что паразитный воздушный зазор, остающийся в замкнутом положении, является минимальным, а замыкающее усилие при этом является максимальным.

Для пластины и головок винтов необходимо место в непосредственной близости от привода. Это пространство может отсутствовать или же это требование наличия пространства будет практически уменьшать максимальный размер и замыкающее усилие привода.

Примером является устройство из ЕР 2312606 В1, в котором привод интегрирован с изолирующим корпусом полюсной части, а пластина и винты могут блокироваться корпусом, если размер привода будет увеличен.

Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в исключении механического взаимодействия окружающего оборудования с приводом из-за выступающих головок винтов.

Согласно изобретению винты 12 для механического соединения слоев-элементов 7 сердечника и постоянных магнитов 2 ориентированы перпендикулярно плоскости укладки в пакеты указанных слоев-элементов сердечника, при этом отверстия 14 для винтов 12 выполнены сквозными через слои-элементы 7 сердечника и постоянные магниты 2, причем отверстия 14 для винтов 12 заканчиваются расширенными по диаметру входными отверстиями 15, так что головки 13 винтов и/или гайки 13 винтов утоплены в указанных расширенных по диаметру входных отверстиях 15.

В предпочтительном варианте исполнения для постоянных магнитов 2 и/или слоев 7 магнитного сердечника размеры могут быть установлены такими, что величина, на которую уменьшается объем материала постоянных магнитов 2 и/или слоев-элементов 7 магнитного сердечника из-за указанных расширенных входных отверстий 15 и/или отверстий 14 для винтов, которые проходят сквозь постоянные магниты 2, конструктивно учитывается таким образом, что указанная величина уменьшения объема материала добавлена на торцах постоянных магнитов.

Таким образом, объем вышеуказанных расширенных по диаметру входных отверстий 15 винтовых отверстий 14 определяется формулой V₀=π*T_m*D²/4 (где T_m - толщина магнита), а соответствующее увеличение объема материала на торцах постоянных магнитов и/или слоев-элементов сердечника определяется формулой V_m=dW*H*T_m, так что .

Таким образом, размеры необходимого магнитного материала или остаточного объема материала слоев-элементов сердечника учитывают расширенные по диаметру входные отверстия в отверстиях для винтов. Это учитывается непосредственно в конструкции сердечника.

Настоящее изобретение предлагает использовать один или несколько крепежных винтов, проходящих сквозь отверстия в постоянных магнитах и сквозь отверстия и/или резьбы в торцах и сердечнике.

Выгодным является применение такого привода для автоматических размыкателей цепей среднего напряжения.

На фиг. 1 и 2 показан внешний вид такого электромагнитного привода 10. Головки всех винтов утоплены и не могут механически взаимодействовать с оборудованием вокруг привода.

Фиг. 2 соответствует фиг. 5.

На фиг. 3, 4 и 5 показан вид в разрезе возможных винтовых решений:

- с короткими винтами 21, проходящими сквозь постоянные магниты 23 и заворачиваемыми во внутреннюю резьбу в сердечнике 22;

- с длинными винтами 31 и гайкой 32, или

- с длинными винтами 41, вворачиваемыми во внутренние резьбы на противоположном торце 42.

Разумеется, отверстия, проходящие сквозь корпус привода и особенно сквозь постоянные магниты 23, будут уменьшать поток магнитной индукции и, следовательно, замыкающее усилие привода. Основным фактором, обуславливающим потерю магнитного потока, является уменьшение эффективной площади (W×Н) постоянного магнита вследствие наличия отверстия диаметром D. Это уменьшение эффективной площади может быть компенсировано за счет увеличения dW ширины W, как показано на фиг. 6.

Когда площадь отверстия равна дополнительной площади на боковой стороне, т.е. dW×Н=π×D²/4, восстанавливается исходная эффективная площадь постоянного магнита и замыкающее усилие становится равным замыкающему усилию привода, изображенного на фиг. 1 и 2.

Увеличение ширины dW намного меньше, чем диаметр D отверстия, и также намного меньше, чем дополнительная ширина, которая потребовалась бы для пластины и головок 13 винтов; таким образом, благодаря настоящему изобретению могут быть уменьшены габаритов привода без уменьшения величины его замыкающего усилия.

В торцах убирают довольно значительное количество железа для обеспечения пространства для головок винтов. Эта область является не очень сильно напряженной в магнитном отношении, поэтому удаление железа в этой области не приведет к значительной потере замыкающего усилия. Основное преимущество настоящего изобретения заключается в том, что объемные головки винтов теперь находятся в месте, где они не могут взаимодействовать с оборудованием, окружающим привод, и при этом они не снижают замыкающее усилие привода.

Предпочтительно использовать винты со сравнительно малым диаметром головки (включая пространство, требующееся для сборочного инструмента), например винты типа DIN 912 или DIN 7984.

Контрящие элементы для винтов предпочтительно такого типа, для которых не требуется значительно больший диаметр, чем диаметр головки самого винта; такими элементами могут служить, например, стопорные шайбы типа DIN 127 или DIN 128.

При случае дополнительных ограничений по пространству из-за применения привода предложенное решение обеспечивает удаление железа с углов 51 привода, как показано на фиг. 7. Кроме того, поскольку торцы не очень нагружены в магнитном отношении, удаление железа с этих частей не повлечет за собой значительного уменьшения замыкающего усилия. Для конструкции, показанной на фиг. 2, такое дополнительное уменьшение требующегося пространства для привода было бы невозможным.

Изобретение относится к приводу для распределительного устройства среднего напряжения, содержащего сердечник, состоящий из группы слоев-элементов сердечника, выполненных из магнитного материала, и постоянных магнитов между указанными элементами сердечника, скрепленных винтами с головками, подвижную пластину, выполненную из магнитного материала, подвижную пластину, предназначенную для размыкания и замыкания магнитной цепи на сердечник, электромагнитную катушку, окруженную указанными элементами сердечника, и центральный приводной стержень. Для устранения механического взаимодействия из-за выступающих головок винтов с окружающим привод оборудованием без уменьшения магнитной силы винты для механического соединения слоев-элементов сердечника и постоянных магнитов ориентированы перпендикулярно плоскости упаковки слоев-элементов сердечника, а отверстия для винтов проходят сквозь слои-элементы сердечника и постоянные магниты, причем отверстия для винтов заканчиваются в расширенных по диаметру входных отверстиях, так что головки винтов и/или гайки винтов утоплены в указанных расширенных по диаметру входных отверстиях. 2 н. и 2 з. п. ф-лы, 7 ил.

1. Привод для распределительного устройства среднего напряжения, содержащий: сердечник, состоящий из группы слоев-элементов сердечника, выполненных из магнитного материала, и постоянных магнитов между указанными элементами сердечника, скрепленных винтами с головками; подвижную пластину, выполненную из магнитного материала и предназначенную для размыкания и замыкания магнитной цепи на сердечник; электромагнитную катушку и центральный приводной стержень, отличающийся тем, что винты, предназначенные для механического соединения указанных слоев-элементов сердечника и постоянных магнитов, ориентированы перпендикулярно плоскости укладки указанных слоев-элементов сердечника, при этом отверстия для винтов выполнены сквозными, проходящими сквозь слои-элементы сердечника и постоянные магниты, причем указанные отверстия для винтов заканчиваются входными отверстиями, расширенными по диаметру, так что головки винтов и/или гайки винтов являются утопленными в указанных входных отверстиях, расширенных по диаметру.

2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что размеры постоянных магнитов и/или указанных слоев магнитного сердечника являются такими, что величина, на которую уменьшен объем материала постоянных магнитов и/или слоев-элементов магнитного сердечника в соответствии с указанными расширенными входными отверстиями и/или отверстиями для винтов, которые проходят сквозь постоянные магниты вдоль линии, конструктивно учтена таким образом, что указанная величина уменьшения объема материала добавлена на торцах постоянных магнитов.

3. Привод по п. 2, отличающийся тем, что объем указанных расширенных по диаметру входных отверстий в указанных отверстиях для винтов определяется формулой:

V₀=π*T_m*D²/4,

где T_m - толщина постоянного магнита,

D - диаметр входного отверстия,

при этом соответствующее увеличение объема материала на торцах постоянных магнитов и/или слоев-элементов сердечника определяется формулой:

V_m=dW*H*T_m, так что ,

где dW - увеличение ширины постоянного магнита, Н - высота постоянного магнита.

4. Автоматический размыкатель цепей среднего напряжения, характеризующийся тем, что содержит привод по любому из пп. 1-3.