用于高压开关的永磁式分合闸速度传感器制造技术

本发明专利技术为一种用于高压开关的永磁式分合闸速度传感器，该传感器的组成包括永磁体、第一线圈、第二线圈、线圈骨架、外壳、接头和定位接头；其位置关系为：外壳为圆柱形，上下端各有直径相同的开孔，外壳内部固定设置有线圈骨架，线圈骨架的上下端分别绕制安装着第一线圈和第二线圈，第一线圈和第二线圈的匝数、绕制方向相同，上下对称分布；线圈骨架的内孔中为永磁体，永磁体是实心圆柱体，永磁体的位置位于第一线圈和第二线圈之间；所述的永磁体的材料采用钕铁硼系合金。本发明专利技术不需要外接电源，简化了结构，结构简单，零件少，可靠性高，可以实现20年免维护。

【技术实现步骤摘要】
用于高压开关的永磁式分合闸速度传感器
本专利技术是一种高压开关专用的分合闸速度传感器，不需电源、免维护，特别适合应 用于气体绝缘开关设备（GIS)以及固封极柱的真空开关中。
技术介绍
电力系统中的高压开关，按照灭弧介质的不同，常用的可以分为三种：少油开关、 真空开关和SF6开关。各种开关的状态参数监测离不开传感器。分、合闸速度是需要监测 的两个重要参数。按照原理分类归纳，目前可以应用于高压开关的分合闸速度传感器主要 有： 1)光电式位移传感器 光电式位移传感器常用的有增量式旋转光电编码器和直线光电编码器。测量原理 是：把直线光电编码器安装在高压开关直线运动部件上，或者把旋转光电编码器安装在高 压开关操动机构的主轴上，通过采集传感器的输出信号波形来测量分（合）闸操作时动触 头的运动信号。 光电编码器有其优点和缺点：光电编码器的体积很小、重量轻、动态频率响应好等 优点，但是光电编码器也包含一定的缺点，如无法直接确定超程起始点、精度低，而且根据 功能需要很多的电子元器件，操作复杂，并且价格也较贵。光电传感器的光栅间距受技术条 件的影响有一定的限制，光栅间距一般都设计在〇.5mm左右，高压开关的触头的开距以及 超程一般要求不超过出厂标准值的1 %，用光栅采样尺根本无法准确测量高压开关的机械 特性，测量效果也打了折扣。除此以外，它对测量的环境条件要求较高。 2)差动变压器位移传感器 差动变压器 LVDT (Linear Variable Differential Transformer)式位移传感器 是一种开口变压器，这种变压器的原边有一个绕组，副边有两个按差动方式联接的绕组。这 种传感器的优点是测量精度高、线性度好、使用寿命长、灵敏度和分辨率高、具有较强的抗 干扰能力，能够在强电磁干扰或强机械振动等恶劣环境下正常工作。缺点是安装起来不方 便。 3)电阻式位移传感器 采用电阻式位移传感器测量高压开关的动触头和绝缘动触头行程测量。它的工作 原理是当高压开关动触头发生运动时，传感器两端的电压发生变化，通过测量电压的变化 来检测高压开关动触头的运动状态。电阻式位移传感器具有精度高、寿命长、线性度好的特 点，但是它的造价较昂贵。 目前应用在高压开关设备上的上述各类传感器都需要外接电源，增加了气密封接 以及环氧树脂固化封装结构的复杂性。因此，综合考虑传感器的要求和上述几种测速传感 器的缺点，基于一体化设计理论，本专利技术提出了一种专用于监测高压开关分、合闸速度的传 感器，它不需电源、免维护，特别适合应用于GIS以及固封极柱的真空开关中。
技术实现思路
toon] 本专利技术的目的是提供一种基于电磁感应原理，利用新型永磁材料实现的测速传感 器，用于测量高压开关分合闸的瞬时速度及平均速度。这种新型速度传感器与以往的传感 器的最大区别在于它不需电源，可以实现20年免维护，与高压开关高压侧的开关实体部分 的寿命相匹配。这种传感器是通过线圈和永磁体之间产生相对运动，切割磁力线而产生感 应电势，采集传感器内感应电压信号，利用线圈电压与永磁体速度的单值对应关系来测量 速度。永磁体与动触头连杆相连接，步调一致；线圈固定安装，利于电气接线。 本专利技术的技术方案为： 一种用于高压开关的永磁式分合闸速度传感器，该传感器的组成包括永磁体、第 一线圈、第二线圈、线圈骨架、外壳、接头和定位接头； 其位置关系为：外壳为圆柱形，上下端各有直径相同的开孔，外壳内部固定设置有 线圈骨架，线圈骨架的上下端分别绕制安装着第一线圈和第二线圈，第一线圈和第二线圈 的匝数、绕制方向相同，上下对称分布；线圈骨架的内孔中为永磁体，永磁体是实心圆柱体， 永磁体的高度同外壳内部的高度； 所述的永磁体的材料采用钕铁硼系合金； 永磁体的上部固接有同直径的接头，下部固接有同直径定位接头；外壳的开孔、线 圈骨架的内孔、第一线圈、第二线圈和永磁体于同一中轴线上；第一线圈和第二线圈串连后 接到测量电路的输入端。 永磁体的直径是15mm，长度52mm。 所述的永磁体的材料是Nd2Fel4B，牌号为N38。 接头和定位接头的材质均为黄铜，线圈骨架用绝缘材料聚四氟乙烯制成。 本专利技术的有益效果为： 本专利技术的永磁体与高压开关动触头连杆相连接，随之一起运动；线圈在永磁体外 侦牝固定不动。这样线圈与永磁体相对运动切割磁力线产生感应电势，同时线圈固定安装也 便于电气接线。而且这种传感器不需要外接电源，简化了结构，特别是对于充气柜或固封极 柱型真空开关，若提供在其整个维修周期内长期可靠工作的电源比较困难，本专利技术避免了 这个难题，适应性强。 本专利技术适用于所有真空开关、SF6开关和油开关，对于不同速度范围的高压开关， 其速度传感器的原理结构相同，但具体参数结构都是分别优化设计的。线圈电压与永磁体 速度的单值对应关系要分别校准。 这种新型速度传感器与以往的传感器的最大区别在于它不需电源（交、直流电源 或电池）、免维护。对于所有真空开关、SF 6开关等高压开关来说，其高压侧的开关实体部分 现在可以做到终身免维护，或者说20年免维护，但目前在低压侧、特别是测量传感器部分， 国内外都做不到20年免维护，比如涉及计算机系统及某些智能化软件部分，需要不断升 级、更新，或者甚至系统时钟电池必然要更换。但这些都在密闭空间外侧或处于低压侧，升 级或维修相对容易，但对于传感器这类处于监测系统前端（高压测）的器件，若需维修或更 换，只能停机，势必影响电网供电可靠性，一般这是不允许的。 若再考虑气体绝缘开关设备（GIS)或固封极柱式真空开关的特点：这些设备的核 心部分是一个密闭空间。对于GIS，其密封空间内充有5?6个大气压的SF 6气体，传感器 必须处于这种密封空间中，即使在维修拆卸过程中，SF6气体都不允许泄漏到空气中，因为 sf6气体是温室效应气体，可以想像，若需要更换传感器电源的难度，因此本专利技术的不用电 源的传感器尤其具有优势。对于固封极柱式真空开关，其密封空间是环氧树脂浇注的，传感 器必须处于这种密封空间中，拆卸即是破坏性的，本专利技术的传感器不仅不需更换电源，避免 拆卸，同时结构简单，零件少，可靠性高，可以实现20年免维护，与高压侧的开关实体部分 的寿命相匹配。因此，本专利技术特别适合应用于GIS以及固封极柱的真空开关中。 【附图说明】 图1是本专利技术永磁式分合闸速度传感器安装在真空开关中的示意图。 图2是本专利技术永磁式分合闸速度传感器原理结构图。 【具体实施方式】 下面结合附图和实例对本专利技术的技术方案进一步说明。 如图1所示：1 -永磁式分合闸速度传感器，2 -连杆，3 -动触头连杆，4 -操动机 构连杆。 开关操动机构（图1中未画出）提供动力，使操动机构连杆4运动，通过连杆2的 转换，带动动触头连杆3运动。永磁式分合闸速度传感器1的外形是圆柱体，它的永磁体磁 芯5通过接头10与真空开关的动触头连杆3相连,与动触头连杆3 -起运动。永磁式分合 闸速度传感器其他部分不动。 图2是本专利技术永磁式分合闸速度传感器的具体结构，其组成包括永磁体5、线圈6、 线圈7、线圈骨架8、外壳9、接头10和定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高压开关的永磁式分合闸速度传感器，其特征为该传感器的组成包括永磁体、第一线圈、第二线圈、线圈骨架、外壳、接头和定位接头；其位置关系为：外壳为圆柱形，上下端各有直径相同的开孔，外壳内部固定设置有线圈骨架，线圈骨架的上下端分别绕制安装着第一线圈和第二线圈，第一线圈和第二线圈的匝数、绕制方向相同，上下对称分布；线圈骨架的内孔中为永磁体，永磁体是实心圆柱体，永磁体的高度同外壳内部的高度；所述的永磁体的材料采用钕铁硼系合金；永磁体的上部固接有同直径的接头，下部固接有同直径定位接头；外壳的开孔、线圈骨架的内孔、第一线圈、第二线圈和永磁体于同一中轴线上；第一线圈和第二线圈串连后接到测量电路的输入端。

【技术特征摘要】
1. 一种用于高压开关的永磁式分合闸速度传感器，其特征为该传感器的组成包括永磁 体、第一线圈、第二线圈、线圈骨架、外壳、接头和定位接头； 其位置关系为：外壳为圆柱形，上下端各有直径相同的开孔，外壳内部固定设置有线圈 骨架，线圈骨架的上下端分别绕制安装着第一线圈和第二线圈，第一线圈和第二线圈的匝 数、绕制方向相同，上下对称分布；线圈骨架的内孔中为永磁体，永磁体是实心圆柱体，永磁 体的高度同外壳内部的高度； 所述的永磁体的材料采用钕铁硼系合金； 永磁体的上部固接有同直径的接头，下部固接有同...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵智忠，王双林，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12