CN101826402A - 分、合闸工作气隙双侧分散励磁的双稳态永磁操动机构 - Google Patents

分、合闸工作气隙双侧分散励磁的双稳态永磁操动机构 Download PDF

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一种在分、合闸工作气隙双侧分散励磁的双稳态永磁操动机构，适合用在单相、多相高压、中压和低压开关中用来驱动触头运动，其特点是在合闸工作气隙一侧安放主合闸线圈和辅助分闸线圈，在分闸工作气隙一侧安放主分闸线圈和辅助合闸线圈，其中主合闸线圈和辅助合闸线圈相串联，主分闸线圈和辅助分闸线圈相串联。本发明具有良好的励磁效果，能使动铁心在整个运动行程中都得到足够的操作功，触动时间和运动时间减少，励磁线圈的峰值电流减小，储能电容器的能耗降低，机械特性能更好地与触头的分闸特性和合闸特性相匹配。

Description

分、合闸工作气隙双侧分散励磁的双稳态永磁操动机构
技术领域
本发明涉及一种双稳态永磁操动机构，特别是涉及一种在分闸工作气隙和合闸工作气隙双侧分散励磁的双稳态永磁操动机构，是对现有的双稳态永磁操动机构结构的改进，适合用在单相、多相高压、中压和低压开关中，用来驱动触头运动。
背景技术
双稳态永磁操动机构主要用在高压、中压和低压开关中，用来驱动触头分闸或合闸。现有的双稳态永磁操动机构有2个线圈，1个合闸线圈、1个分闸线圈，合闸线圈被安放在合闸工作气隙一侧，分闸线圈被安放在分闸工作气隙一侧。
双稳态永磁操动机构的工作原理如下：
(1)当动铁心位于分闸位置，且合闸线圈和分闸线圈都断电时，永久磁铁的磁场主要作用在分闸工作气隙上，永久磁铁磁场所产生电磁力使动铁心保持分闸。
(2)动铁心在分闸位置时，如果合闸线圈被激励，则在分闸工作气隙侧，合闸线圈所产生的磁场与永久磁铁的磁场相抵消；在合闸工作气隙侧，合闸线圈所产生的磁场与永久磁铁的磁场相叠加。随着合闸线圈励磁电流的增加，动铁心受到的分闸力越来越小，合闸力越来越大。当合闸力大于分闸力时，动铁心由分闸位置向合闸位置运动。当动铁心运动到合闸位置后，永久磁铁的磁场主要作用在合闸工作气隙侧，关断合闸线圈的励磁电源，使合闸线圈断电，依靠永久磁铁磁场所产生的电磁力使动铁心保持合闸。
(3)动铁心在合闸位置时，如果合闸线圈被激励，则在分闸工作气隙侧，合闸线圈所产生的磁场与永久磁铁的磁场相抵消；在合闸工作气隙侧，合闸线圈所产生的磁场与永久磁铁的磁场相叠加。随着合闸线圈励磁电流的增加，动铁心受到的合闸力越来越小，分闸力越来越大。当分闸力大于合闸力时，动铁心由合闸位置向分闸位置运动。当动铁心运动到分闸位置后，永久磁铁的磁场主要作用在分闸工作气隙侧，关断分闸线圈的励磁电源，使分闸线圈断电，依靠永久磁铁磁场所产生的电磁力使动铁心保持分闸。
从双稳态永磁操动机构的结构和工作原理可以看出，双稳态永磁操动机构是依靠永久磁铁所产生的电磁力使动铁心保持合闸或分闸，依靠分闸线圈的外加磁场驱使动铁心从合闸位置向分闸位置运动，依靠合闸线圈的外加磁场驱使动铁心从分闸位置向合闸位置运动。当动铁心的运动行程较短时，动铁心可以从合闸位置或分闸位置的外加磁场中获得足够的操作功。
但当动铁心的运动行程较长时，当动铁心位于分闸位置时，合闸线圈通电励磁后，由于气隙磁阻较大，合闸线圈的外加磁场不能有效地作用在分闸气隙侧，很难抵消永久磁铁的磁场；同样，当动铁心位于合闸位置时，分闸线圈通电励磁后，其外加磁场也不能有效地作用在合闸气隙侧。
因此，当动铁心运动行程较长时，动铁心在初始位置上难以从合闸线圈或分闸线圈的外加磁场中获得足够的操作功而运动。所以，双稳态永磁操动机构适于用在小行程开关上。虽然在中等行程的开关上也有应用，但分闸线圈和合闸线圈的峰值电流较大，并且机械特性也不理想。在长行程的高压开关上尚未得到应用。
发明内容
本发明的目的在于解决双稳态永磁操动机构的上述不足，经研究改进，给出了一种在分、合闸工作气隙双侧分散励磁的双稳态永磁操动机构。这种新型的双稳态永磁操动机构使动铁心在较长的运动行程下也能从合闸或分闸线圈的外加磁场中获得足够的操作功，不仅能满足长行程永磁操动机构的需要，也能显著改善中等行程永磁操动机构的机械特性。
本发明给出的技术方案是：这种在分、合闸工作气隙双侧分散励磁的双稳态永磁操动机构，包括有合闸线圈和分闸线圈，其特点是在合闸工作气隙一侧安放主合闸线圈和辅助分闸线圈，在分闸工作气隙一侧安放主分闸线圈和辅助合闸线圈，其中主合闸线圈和辅助合闸线圈相串联，主分闸线圈和辅助分闸线圈相串联。
在上述技术方案中，在合闸工作气隙侧和分闸工作气隙侧安放的主合闸线圈、辅助合闸线圈、主分闸线圈和辅助分闸线圈的个数，可以是1个，也可以是多个，其中所有的主合闸线圈与所有的辅助合闸线圈串接在一起，所有的主分闸线圈与所有的辅助分闸线圈串接在一起。
在上述技术方案中，未提及的双稳态永磁操动机构的其他部分与现有技术相同。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在分闸工作气隙和合闸工作气隙双侧分散励磁的双稳态永磁操动机构具有良好的励磁效果。当运动行程较长时，本发明所提出的分散励磁方式能使动铁心在初始运动位置上就能从合闸线圈和分闸线圈的外加磁场中获得足够的操作功，从而满足触头的分闸特性和合闸特性。同时，对于中等行程的永磁操动机，本发明同样能增加合闸线圈和分闸线圈的励磁效果，使动铁心的触动时间和运动时间减少，使励磁线圈的峰值电流减小，使储能电容器的能耗降低，使机械特性能更好地与触头的分闸特性和合闸特性相匹配。
附图说明
图1为本发明给出实施例的结构示意图；
图2为本发明给出实施例的接线示意图。
具体实施方式
图1为在分、合闸工作气隙双侧分散励磁的双稳态永磁操动图，图中，1为静铁心，2为动铁心，3为永久磁铁，4为驱动杆(非导磁材料)，5为主合闸线圈，6为辅助分闸线圈，7为主分闸线圈，8为辅助合闸线圈。动铁心2位于分闸位置上。如图1所示，这种在分、合闸工作气隙双侧分散励磁的双稳态永磁操动机构在合闸工作气隙一侧安放主合闸线圈5和辅助分闸线圈6，在分闸工作气隙一侧安放主分闸线圈7和辅助合闸线圈8。
图2为主合闸线圈、辅助合闸线圈、主分闸线圈和辅助分闸线圈的接线图。图中，T5为主合闸线圈，T6为辅助分闸线圈，T7为主分闸线圈，T8为辅助合闸线圈。如图2所示，主合闸线圈T5和辅助合闸线圈T8相串联，主分闸线圈T7和辅助分闸线圈T6相串联。
当动铁心位于图1所示的分闸位置时，永久磁铁3所产生的电磁力主要集中在分闸工作气隙侧(动铁心的下端)，使动铁心2保持在分闸位置上。驱动杆4与动铁心2之间为固定连接，动铁心2的分闸保持力通过驱动杆4传至触头，从而保证触头可靠地分闸。
当串联励在一起的主合闸线圈5和辅助合闸线圈8通电励磁后，两者均产生磁场。在动铁心未运动的触动阶段，辅助合闸线圈8在分闸工作气隙侧产生较强的磁场，该磁场很快就能抵消永久磁铁的磁场，使分闸力减小。同时，主合闸线圈5在合闸工作气隙侧产生较强的磁场，产生较强的合闸力。当合闸力大于分闸力，动铁心开始从分闸位置上合闸位置运动。由于主合闸线圈和辅助合闸线圈在分闸工作气隙侧和合闸工作气隙侧分散励磁，因此动铁心在整个分闸过程中都能从这两个线圈的外加磁场中获得足够的操作功，并且励磁电流也不用太大。
分闸线圈的实施方式及原理与合闸线圈完全一致，只是动铁心的初始位置和运动方向相反。

Claims (2)

1.一种分、合闸工作气隙双侧分散励磁的双稳态永磁操动机构，包括有合闸线圈和分闸线圈，其特征在于在合闸工作气隙一侧安放主合闸线圈和辅助分闸线圈，在分闸工作气隙一侧安放主分闸线圈和辅助合闸线圈，其中主合闸线圈和辅助合闸线圈相串联，主分闸线圈和辅助分闸线圈相串联。
2.根据权利要求1所述的分、合闸工作气隙双侧分散励磁的双稳态永磁操动机构，其特征在于在合闸工作气隙侧和分闸工作气隙侧安放的主合闸线圈、辅助合闸线圈、主分闸线圈和辅助分闸线圈的个数，为1个或多个，其中所有的主合闸线圈与所有的辅助合闸线圈串接在一起，所有的主分闸线圈与所有的辅助分闸线圈串接在一起。
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