基于磁控机构的深度融合开关的制作方法

1.本技术涉及电力系统技术领域，具体涉及一种基于磁控机构的深度融合开关。


背景技术：

2.国内配电网领域的一二次融合终端，已进行了多年，相关的电容取电规范也在制定规范、逐渐成熟；但目前市场上仍然是传统的弹簧操作开关居多，这种开关储能功率大，动作功率大，与电容取电的小功率形成了一个巨大的矛盾；并由此使得电磁式电压互感器仍然占据市场主流，与一二次融合的趋势形成了另一个突出的矛盾；因此，需要出现一种开关机构，能满足电容取电的小功率、和开关储能功率大，动作功率大相融合的一种开关机构。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种基于磁控机构的深度融合开关，包括取电单元，所述取电单元与总电源连接，所述总电源分别与磁控驱动控制器、终端控制单元连接，所述磁控驱动控制器与磁控开关连接，所述磁控开关包括静铁芯，所述静铁芯，所述静铁芯的下部设有与其配合的动铁芯，所述静铁芯和动铁芯的中部设有安装孔，所述安装孔内设有连杆，所述安装孔的外侧设有固定槽，所述固定槽内设有弹性件，所述弹性件套设在连杆的外侧，所述连杆通过固定装置与动铁芯连接，所述静铁芯的内部固定有线圈，所述动铁芯的内部设有与静铁芯配合的吸附槽，所述线圈与磁控驱动控制器连接；所述静铁芯和动铁芯均采用半硬磁材料。
4.作为一种优选方案，所述取电单元还连接有备用电源，所述备用电源与总电源连接。
5.作为一种优选方案，所述取电单元采用电容取电传感器。
6.作为一种优选方案，所述一种基于磁控机构的深度融合开关，应用于柱上开关。
7.作为一种优选方案，所述终端控制单元采用ftu。
8.作为一种优选方案，所述一种基于磁控机构的深度融合开关，应用于环网柜或充气柜。
9.作为一种优选方案，所述终端控制单元采用dtu。
10.作为一种优选方案，所述磁控驱动控制器包括单片机，所述单片机连接h桥电路，所述h桥电路的输出端与所述线圈连接，所述h桥电路还连接有储能电容，所述储能电容与充电电源连接。
11.作为一种优选方案，所述静铁芯的顶部、动铁芯的底部均设有安装板。
12.作为一种优选方案，所述固定装置包括锁紧螺母，所述锁紧螺母设置在动铁芯的下部，所述锁紧螺母与连杆连接，连杆上设有与所述锁紧螺母配合的外螺纹。
13.作为一种优选方案，所述固定装置包括动铁芯在固定槽下方的安装孔内设有的内螺纹，所述连杆与安装孔连接，所述连杆上设有与内螺纹配合的外螺纹。
14.作为一种优选方案，所述动铁芯的安装板下部设有连接件，连接件优选为柱形的连接件，所述连接件的底部开设有限位槽，所述连接件的中部设有安装孔一，安装孔一与安装孔的直径相同，中线重合；所述连杆穿过所述安装孔一，延伸至限位槽内，限位槽内所述连杆的外侧设有限位螺母。
15.本实用新型中，通过取电单元进行取电，终端控制单元用于在总电源供电下，基于电力传输线路的电气数据输出控制指令；磁控驱动控制器用于在总电源供电下，基于终端控制单元的控制指令驱动磁控开关处于合闸状态或分闸状态，以控制所述电力传输线路的通断；具体为半硬磁材料的可控机构，机构核心是一款半硬磁材料，其特性是可通过励磁、退磁控制其磁性的有无；磁材料分为两部分，一部分为静铁芯，另一部分为动铁芯，磁控驱动控制器通过h桥对线圈的控制产生励磁和退磁，从而控制磁控开关的分闸与合闸；线圈励磁时，励磁后磁材料产生磁性，动铁芯在吸力的作用下克服弹簧作用力产生运动，并最终在保持力的作用下与静铁芯相接触，机构处于合闸状态；线圈退磁后，动铁芯和静铁芯之间的吸力消失，弹簧推动动铁芯运动，机构处于分闸状态，因为本实用新型分闸的时候利用是退磁的特性降低磁力，不再施加外力，分闸的过程中不需要克服磁力，由弹簧弹力即可完成，从而使操作功率更小；由于半硬磁材料的特性，磁控机构的三相励磁电流之和可以小至20a左右，三相退磁电流之和可以小至5a以下，在各类型开关产品中具有绝对优势；灵活改变线圈的匝数比可以将励磁电流和退磁电流配置到最佳；本实用新型通过磁控机构的深度融合开关的整体设计技术，用磁控机构设计一二次融合开关，解决取电功率和操作功率的矛盾，同时具备寿命长，体积小的优点。
16.本实用新型具备如下优点：
17.(1)本实用新型的磁控机构取代传统的弹簧操作机构，解决当前一二次融合领域动作功率和取电功率的矛盾，该机构的特点是使用半硬磁材料，磁性可控，满足低功率；
18.(2)本实用新型中的取电功率，待机功率只需满足单片机运行和补充空气自然漏电功率，功率可有效控制在5w—20w；
19.(3)本实用新型所设计的深度融合开关，寿命长，体积小，同时具备高精度的分合特性。
20.(4)本实用新型设计的深度融合开关通用性强，既适合柱上开关，也适合环网柜和充气柜式开关。
21.(5)本实用新型中还设计了备用电源，满足“长寿命”和“宽温幅”，为整机提供备用电源。
附图说明
22.图1是本技术的电路原理图；
23.图2是本技术的磁控开关的合闸结构示意图；
24.图3是本技术的磁控开关的分闸结构示意图；
25.图4是本技术的磁控驱动控制器的内部框架示意图；
26.附图标记：
27.1、取电单元2、总电源3、磁控驱动控制器
28.4、终端控制单元5、磁控开关6、静铁芯
29.7、动铁芯8、安装孔9、连杆10、固定槽
30.11、弹性件12、卡13、线圈14、吸附槽
31.15、安装板16、备用电源17、单片机18、h桥电路
32.19、储能电容20、充电电源21、连接件
33.22、限位槽23、安装孔一24、限位螺母。
具体实施方式
34.以下结合附图1、附图2、附图3、附图4对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“一”、“二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.实施例一：
38.本实施例提供了一种基于磁控机构的深度融合开关，包括取电单元1，取电单元1优选为电容取电传感器，用于对电力传输线路上传输的电能进行取电操作，以产生并输出取电电压，本实用新型用电容取电传感器替代故障率最高的电磁式电压互感器，降低了故障率；所述取电单元1与总电源2连接，总电源2为电压转换环节，将取电单元1的取电电压转换成后续环节所需要的各种直流电压，如dc24v；所述总电源2与分别与磁控驱动控制器3、终端控制单元4连接，所述磁控驱动控制器3与磁控开关5连接，所述磁控驱动控制器3通过h桥对磁控开关5的线圈控制产生励磁和退磁，从而控制磁控开关5的分闸与合闸，以控制所述电力传输线路的通断；所述终端控制单元4为整机的控制系统，在所述总电源2的供电下，基于所述电力传输线路的电气数据输出控制指令，终端控制单元4根据不同的应用场合进行不同的选择，选择时参照低功耗的思路，尽量减少正常运行时的功耗即可，如当本实用新型应用于柱上开关时，终端控制单元4采用现有技术中的ftu；当本实用新型应用于环网柜或充气柜时，终端控制单元4采用现有技术中的dtu。
39.具体地，磁控开关5整体呈圆柱形，所述磁控开关5包括静铁芯6，所述静铁芯6的下部设有与其配合的动铁芯7，所述静铁芯6、动铁芯7采用圆柱形；优选地，所述动铁芯7与静铁芯6的两个接触面截面面积相等，且所述动铁芯7的体积等于所述静铁芯6的体积；所述静铁芯6和动铁芯7的中部设有安装孔8，所述安装孔8内设有连杆9，所述连杆9沿着安装孔8移动，更具体为连杆9带动动铁芯7移动，向靠近/远离静铁芯6的方向移动；所述安装孔8的外侧设有固定槽10，所述固定槽10内设有弹性件11，弹性件11优选为弹簧，所述弹性件11套设
在连杆9的外侧，优选为卡接在连杆9的外侧，通过卡环12卡接，卡环12与连杆9固定连接，通过焊接、粘结等现有技术中的连接方式进行固定；所述连杆9通过固定装置与动铁芯7连接，所述静铁芯6的内部固定有线圈13，所述动铁芯7的内部设有与静铁芯6配合的吸附槽14，吸附槽14为环形槽；所述线圈13与磁控驱动控制器3连接；所述静铁芯6和动铁芯7均采用半硬磁材料。
40.优选地，为了便于安装，所述静铁芯6的顶部、动铁芯7的底部均设有安装板15，安装板15与静铁芯6、动铁芯7通过现有技术中惯用的连接方式进行固定，如粘结、螺钉连接等方式。
41.磁控驱动控制器3通过h桥对线圈13的控制产生励磁和退磁，从而控制磁控开关的分闸与合闸，具体为：
42.合闸时：所述动铁芯7在所述励磁电流的作用下，克服弹性件11的弹力，向靠近静铁芯6的方向运动，使得所述磁控开关处于合闸状态；即静铁芯6和动铁芯7之间形成的吸力，通过吸力完成动铁芯7和静铁芯6的吸附，从而实现合闸状态；
43.分闸时，动铁芯7在退磁电流的作用下，基于弹性件11的弹力推动、动铁芯7自身的一部分重力等原因，向远离静铁芯6的方向运动，使得磁控开关处于分闸状态；即静铁芯6和动铁芯7之间的吸力消失，基于弹性件11的推动下、动铁芯7自身的一部分重力等原因实现动铁芯7和静铁芯6的分离，从而实现合闸状态。
44.上述过程基于动铁芯7和静铁芯6为半硬磁可控磁材料，使得基于线圈13提供的励磁电流和退磁电流控制磁性的产生与消失。
45.实施例二：
46.本实施例中能够达到“长寿命”和“宽温幅”的技术效果，具体为：
47.所述取电单元1还连接有备用电源16，所述备用电源16与总电源2连接；备用电源16采用现有技术中的备用电池，具体类型和型号不做限定，技术人员根据具体情况进行相应的选择即可，本实施例通过配置备用电源16，满足满足“长寿命”和“宽温幅”，为整机提供备用电源16，也防止总电源2出现故障时，整个设备无法正常运行。
48.实施例三：
49.本实施例对磁控驱动控制器3进行限定，具体地：
50.所述磁控驱动控制器3包括单片机17，所述单片机717连接h桥电路18，所述h桥电路18的输出端与所述线圈13连接，所述h桥电路18还连接有储能电容19，所述储能电容19与充电电源20连接，为满足整机的低功耗和长寿命需求，所述储能电容19应该选择内阻小、长寿命的电解电容；上述均为现有急速中常用的部件、电路，本实用新型对其结构不做任何改进，仅仅将其组合，以此达到目的。
51.上述磁控驱动控制器3从功能上可以分为两个模块，单片机模块和充电储能模块，其中单片机模块的功能是逻辑判断和控制，功耗很小，其功率一般小于3w；储能模块的功能是将输入电压转换为储能电容电压，一般为dc220v左右或者dc380v左右，储能电容充满之后即处于对空气自然漏电状态，一般为mw级，而电容充满一次的储能能量可满足开关的一次整体o-co循环操作；因此，该设计方法的待机功率一般小于5w，只需满足单片机的运行功率和补充储能电容对空气漏电的微弱功率即可；充电时总体取电功率较大，此时所需的输入功率等于充电功率与单片机运行功率之和，单片机运行功率很小，因此，只需控制充电模
块的充电功率即可，例如，将储能模块的功率控制在15w以下，即可保证驱动控制器的总体所需功率小于20w；为保证整机的质量和寿命，储能电容宜选择长寿命、内阻小的高质量电解电容型号，具体型号不做限定，技术人员根据具体情况进行相应的选择即可。
52.实施例四：
53.本实施例对连杆9通过固定装置与动铁芯7连接的固定装置进行描述，本实施例提供三种安装方式，具体为：
54.一、所述固定装置包括锁紧螺母，所述锁紧螺母设置在动铁芯7的下部，所述锁紧螺母与连杆9连接，连杆9上设有与所述锁紧螺母7配合的外螺纹；
55.二、所述固定装置包括动铁芯7在固定槽10下方的安装孔内设有的内螺纹，所述连杆9与安装孔连接，所述连杆9上设有与内螺纹配合的外螺纹。
56.三、所述动铁芯7的安装板15下部设有连接件21，连接件21优选为柱形的连接件，所述连接件21的底部开设有限位槽22，限位槽22优选为圆形槽，所述连接件13的中部设有安装孔一23，安装孔一23与安装孔8的直径相同，中线重合；所述连杆9穿过所述安装孔一23，延伸至限位槽22内，限位槽22内所述连杆9的外侧设有限位螺母24。
57.还可以通过现有技术中其他的方式进行连接等，本实施例在此不做具体赘述。
58.本实用新型的工作原理：通过取电单元1进行取电，终端控制单元4在总电源2供电下，基于电力传输线路的电气数据输出控制指令；磁控驱动控制器3在总电源2供电下，基于终端控制单元4的控制指令驱动磁控开关处于合闸状态或分闸状态，以控制所述电力传输线路的通断；具体磁控开关5为半硬磁材料的可控机构，机构核心是一款半硬磁材料，其特性是可通过励磁、退磁控制其磁性的有无；磁材料分为两部分，一部分为静铁芯6，另一部分为动铁芯7，磁控驱动控制器3通过h桥电路18对线圈13的控制产生励磁和退磁，从而控制磁控开关5的分闸与合闸；线圈励磁时，励磁后磁材料产生磁性，动铁芯7在吸力的作用下克服弹簧作用力产生运动，并最终在保持力的作用下与静铁芯6相接触，机构处于合闸状态；线圈13退磁后，动铁芯7和静铁芯6之间的吸力消失，弹簧推动动铁芯7运动，机构处于分闸状态，因为本实用新型分闸的时候利用是退磁的特性降低磁力，不再施加外力，分闸的过程中不需要克服磁力，由弹簧弹力即可完成，从而使操作功率更小；由于半硬磁材料的特性，磁控机构的三相励磁电流之和可以小至20a左右，三相退磁电流之和可以小至5a以下，在各类型开关产品中具有绝对优势；灵活改变线圈的匝数比可以将励磁电流和退磁电流配置到最佳；本实用新型通过磁控机构的深度融合开关的整体设计技术，用磁控机构设计一二次融合开关，解决取电功率和操作功率的矛盾，同时具备寿命长，体积小的优点。
59.由于采用了上述技术方案，本实用新型具备如下优点：
60.(1)本实用新型的磁控机构取代传统的弹簧操作机构，解决当前一二次融合领域动作功率和取电功率的矛盾，该机构的特点是使用半硬磁材料，磁性可控，满足低功率；
61.(2)本实用新型中的取电功率，待机功率只需满足单片机运行和补充空气自然漏电功率，功率可有效控制在5w—20w；
62.(3)本实用新型所设计的深度融合开关，寿命长，体积小，同时具备高精度的分合特性。
63.(4)本实用新型设计的深度融合开关通用性强，既适合柱上开关，也适合环网柜和充气柜式开关。
64.(5)本实用新型中还设计了备用电源，满足“长寿命”和“宽温幅”，为整机提供备用电源。
65.本实用新型所提供的说明书中，说明了大量具体细节；然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践，在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
66.类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中；然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。
67.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
68.应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
69.至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
70.以上结合附图详细描述了本技术的优选方式，但是，本技术并不限于上述实施方式中的具体细节，在本技术的技术构思范围内，可以对本技术的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本技术的保护范围。
71.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本技术各种可能的组合方式不再另行说明。
72.此外，本技术的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本技术的思想，申请其同样应当视为本技术所公开的内容。