CN109616274A - 一种可自动复位保护的永磁执行装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动复位保护的永磁执行装置，包括：一级铁芯与一级磁铁固化为一体结构与一级线圈沿y向依次装配到一级壳体内部，连同一级挡盖共同构成永磁执行模块；二级铁芯与二级磁铁同样固化为一体结构与二级线圈沿x向依次装配到二级壳体内部，复位弹簧及一级挡盖沿x向依次组装在导向安装座的导向杆上与二级铁芯配合共同构成电磁复位保护模块，两个模块之间通过一级壳体分别与二级挡盖及导向安装座固定。该装置结构原理巧妙新颖，具有响应速度快与节能环保的显著技术优势，同时可随时进行自动复位保护，智能化闭环控制，通用性强，安全性好，可靠性高，制造成本低且免维护，经济性突出。

Description

一种可自动复位保护的永磁执行装置

技术领域

本发明涉及智能化与自动化控制技术，尤其涉及一种可自动复位保护的永磁执行装置。

背景技术

执行机构是众多工业智能化与自动化产品必不可少的单元之一，按工作原理主要分为气动、液压与电动三大类，其中，相对于气动和液压执行装置，电动执行装置的动力源简单，便于小型化与系统化设计，因此应用广泛。

在电动执行装置的细分类别中，电磁和永磁驱动原理均具备响应速度快的显著技术优势，在很多工业产品中被优先选用，如汽车行业的灯光控制、超市商场的储物柜系统及轨道交通行业的动车组门系统及高压开关领域等。

然而，永磁驱动相对电磁驱动的优缺点同样明显：优点是可断电保持，能够节省大量能源，而且控制逻辑简单可靠；缺点是在控制逻辑故障的情况下，保持状态无法改变，此问题在一些特定工况下会引起严重事故和危害，比如应用在高压断路器领域的永磁执行装置，在需要分闸保护回路时，由于控制逻辑故障引起永磁铁保持状态无法改变，进而会导致高压主回路失去保护开关功能，造成高压持续放电，严重时会引起火灾，对人员及设备均有高危风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种可自动复位保护的永磁执行装置，结构原理巧妙新颖，具有响应速度快与节能环保的显著技术优势，同时可随时进行自动复位保护，智能化闭环控制，通用性强，安全性好，可靠性高，制造成本低且免维护，经济性突出。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的可自动复位保护的永磁执行装置，包括负载连接件、负载弹簧挡圈、一级铁芯、一级磁铁、二级挡盖、二级铁芯、二级线圈、二级磁铁、二级壳体、导向限位轮、一级挡盖、复位弹簧、导向安装座、一级线圈、一级壳体、负载弹簧及固定螺母；

所述一级铁芯与一级磁铁固化为一体结构，与所述一级线圈沿y向依次装配到所述一级壳体内部，连同所述一级挡盖共同构成永磁执行模块；

所述二级铁芯与二级磁铁同样固化为一体结构，与所述二级线圈沿x向依次装配到所述二级壳体内部，所述二级壳体一端与所述二级挡盖连接，一端与所述导向安装座连接，所述复位弹簧及一级挡盖沿x向依次组装在所述导向安装座的导向杆上与所述二级铁芯配合，所述导向限位轮组装在所述一级挡盖与导向安装座之间与上述零部件共同构成电磁复位保护模块；

所述永磁执行模块与电磁复位保护模块之间通过所述一级壳体分别与所述二级挡盖及导向安装座固定，所述一级铁芯在所述一级壳体以外部分沿y向依次组装所述负载弹簧挡圈、负载弹簧及负载连接件，通过所述固定螺母紧固为一体。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的可自动复位保护的永磁执行装置，结构原理巧妙新颖，工艺性好；具有响应速度快与节能环保的显著技术优势，同时可随时进行自动复位保护，智能化闭环控制，通用性强，安全性好，可靠性高，能够应用到不同行业中并提高产品性能；制造成本低且免维护，经济性突出，产品生命周期长。

附图说明

图1为本发明的实施例的可自动复位保护的永磁执行装置结构原理示意图；

图中：

1.负载连接件 2.负载弹簧挡圈 3.一级铁芯 4.一级磁铁 5.二级挡盖 6.二级铁芯 7.二级线圈 8.二级磁铁 9.二级壳体 10.导向限位轮 11.一级挡盖 12.复位弹簧 13.导向安装座 14.一级线圈 15.一级壳体 16.负载弹簧 17.固定螺母；

A.电磁复位保护模块 B.永磁执行模块。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

另需要说明的是本文中所提到的描述方位的“上”、“下”除特殊说明均不特指该方位，只是为了描述方便，所述产品的放置方向不同其描述也不尽相同。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下可理解的方位，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的可自动复位保护的永磁执行装置，其较佳的具体实施方式是：

包括负载连接件、负载弹簧挡圈、一级铁芯、一级磁铁、二级挡盖、二级铁芯、二级线圈、二级磁铁、二级壳体、导向限位轮、一级挡盖、复位弹簧、导向安装座、一级线圈、一级壳体、负载弹簧及固定螺母；

所述一级铁芯与一级磁铁固化为一体结构，与所述一级线圈沿y向依次装配到所述一级壳体内部，连同所述一级挡盖共同构成永磁执行模块；

所述二级铁芯与二级磁铁同样固化为一体结构，与所述二级线圈沿x向依次装配到所述二级壳体内部，所述二级壳体一端与所述二级挡盖连接，一端与所述导向安装座连接，所述复位弹簧及一级挡盖沿x向依次组装在所述导向安装座的导向杆上与所述二级铁芯配合，所述导向限位轮组装在所述一级挡盖与导向安装座之间与上述零部件共同构成电磁复位保护模块；

所述永磁执行模块与电磁复位保护模块之间通过所述一级壳体分别与所述二级挡盖及导向安装座固定，所述一级铁芯在所述一级壳体以外部分沿y向依次组装所述负载弹簧挡圈、负载弹簧及负载连接件，通过所述固定螺母紧固为一体。

所述永磁执行模块中，所述一级铁芯与一级挡盖处于断电吸合状态时，在一级线圈不重新得电的情况下，通过电磁复位保护模块能将所述一级铁芯与一级挡盖强制分开，在所述负载弹簧的作用下自动复位。

所述一级挡盖能沿所述导向安装座的导向杆往复滑动，且所述一级挡盖仅有x向水平运动一个自由度。

所述二级铁芯和一级挡盖的运动行程取决于所述负载弹簧的力值，原则是所述负载弹簧的力值大于所述一级挡盖与一级铁芯相对运动后的残余永磁力。

所述电磁复位保护模块中，所述的二级线圈、二级铁芯、二级磁铁及二级壳体为电磁驱动方式，所述二级线圈得电后产生电磁力推动所述一级挡盖沿所述导向安装座滑动的同时压缩所述复位弹簧，所述二级线圈断电后电磁力消失，所述一级挡盖在所述复位弹簧的作用下自动回位至初始状态。

所述电磁复位保护模块中，所述二级线圈、二级铁芯及二级磁铁之间产生的电磁力大于分开所述一级挡盖与一级铁芯之间永磁力所需的剪切力。

所述复位弹簧由压缩至回位过程中的力值大于所述一级挡盖与所述导向限位轮及所述导向安装座之间的摩擦力之和。

所述一级挡盖及所述一级壳体的材质均为磁性材质。

本发明中：

永磁执行模块中所述一级铁芯与一级挡盖处于断电吸合状态时，在一级线圈不重新得电的情况下，通过电磁复位保护模块能将所述一级铁芯与一级挡盖强制分开，在所述负载弹簧的作用下自动复位，从而在特殊场合下起到系统保护功能。

所述一级挡盖能沿所述导向安装座的导向杆往复滑动，且所述一级挡盖仅有x向水平运动一个自由度，保证所述一级挡盖与所述一级铁芯在相对运动后仍能够良好接触。

所述二级铁芯和一级挡盖的运动行程取决于所述负载弹簧的力值，原则是所述负载弹簧的力值大于所述一级挡盖与一级铁芯相对运动后的残余永磁力，负载力值越大，需要所述一级挡盖与一级铁芯之间错开的相对行程越小。

电磁复位保护模块中所述的二级线圈、二级铁芯、二级磁铁及二级壳体为电磁驱动方式，所述二级线圈得电后产生电磁力推动所述一级挡盖沿所述导向安装座滑动的同时压缩所述复位弹簧，所述二级线圈断电后电磁力消失，所述一级挡盖在所述复位弹簧的作用下自动回位至初始状态。

电磁复位保护模块中所述二级线圈、二级铁芯及二级磁铁之间产生的电磁力大于分开所述一级挡盖与一级铁芯之间永磁力所需的剪切力，施加剪切力是分开两个永磁吸合物体的最佳方式。

所述复位弹簧由压缩至回位过程中的力值大于所述一级挡盖与所述导向限位轮及所述导向安装座之间的摩擦力之和，以保证所述一级挡盖的顺利回位。

所述一级挡盖及所述一级壳体的材质均为磁性材质，以实现所述一级铁芯在总行程两端位置的断电自动保持。

具体实施例：

如图1所示，本发明可自动复位保护的永磁执行装置包括负载连接件1、负载弹簧挡圈2、一级铁芯3、一级磁铁4、二级挡盖5、二级铁芯6、二级线圈7、二级磁铁8、二级壳体9、导向限位轮10、一级挡盖11、复位弹簧12、导向安装座13、一级线圈14、一级壳体15、负载弹簧16及固定螺母17，导向安装座13上设有导向杆，负载连接件1为永磁执行装置与外部的接口。其中，一级铁芯3与一级磁铁4固化为一体结构，与一级线圈14沿y向依次装配到一级壳体15的内部，连同一级挡盖11共同构成永磁执行模块B；二级铁芯6与二级磁铁8同样固化为一体结构，与二级线圈7沿x向依次装配到二级壳体9的内部，二级壳体9一端与二级挡盖5连接，一端与导向安装座13连接，复位弹簧12及一级挡盖11沿x向依次组装在导向安装座13的导向杆上与二级铁芯6配合，导向限位轮10组装在一级挡盖11与导向安装座13之间与上述零部件共同构成电磁复位保护模块A；两个模块之间通过一级壳体15分别与二级挡盖5及导向安装座13固定，一级铁芯3在一级壳体15以外部分沿y向依次组装负载弹簧挡圈2、负载弹簧16及负载连接件1，通过固定螺母17紧固为一体。在本实施例中，一级铁芯3与一级磁铁4、二级铁芯6与二级磁铁8之间均通过环氧树脂胶固化为一体结构，此外，两个导向限位轮10均固定安装在导向安装座13的内侧。

永磁执行模块B中一级铁芯3与一级挡盖11处于断电吸合状态时，在一级线圈14不重新得电的情况下，通过电磁复位保护模块A可以将一级铁芯3与一级挡盖11强制分开，并在负载弹簧16的作用下自动复位，从而在特殊场合下起到系统保护功能。在本实施例中，在电磁复位保护模块A中的二级线圈7接到保护反馈信号后的得电瞬间，产生的电磁力会以剪切力的形式加载到永磁执行模块B的一级挡盖11上，从而实现强制分离。

一级挡盖11可沿导向安装座13的导向杆往复滑动，且一级挡盖11仅有x向水平运动一个自由度，保证一级挡盖11与一级铁芯3在相对运动后仍能够良好接触。在本实施例中，一级挡盖11上预设有与导向安装座13上导向杆相配合的圆孔，与导向限位轮10共同起到限制自由度的作用。

二级铁芯6和一级挡盖11的运动行程取决于负载弹簧16的力值，原则是负载弹簧16的力值大于一级挡盖11与一级铁芯3相对运动后的残余永磁力，负载力值越大，需要一级挡盖11与一级铁芯3之间错开的相对行程越小。在本实施例中，负载弹簧16的力值为2800N，二级铁芯6和一级挡盖11的运动行程为5.5cm。

电磁复位保护模块A中的二级线圈7、二级铁芯6、二级磁铁8及二级壳体9为电磁驱动方式，二级线圈7得电后产生电磁力推动一级挡盖11沿导向安装座13滑动的同时压缩复位弹簧12，二级线圈7断电后电磁力消失，一级挡盖11在复位弹簧12的作用下自动回位至初始状态。在本实施例中，二级线圈7、二级铁芯6、二级磁铁8及二级壳体9为电磁驱动方式，避免因永磁驱动方式反向供电故障导致的一级挡盖11回位失效。

电磁复位保护模块A中二级线圈7、二级铁芯6及二级磁铁8之间产生的电磁力大于分开一级挡盖11与一级铁芯3之间永磁力所需的剪切力，施加剪切力是分开两个永磁吸合物体的最佳方式。在本实施例中，分开一级挡盖11与一级铁芯3之间永磁力所需的剪切力为1470N，二级线圈7、二级铁芯6及二级磁铁8之间产生的电磁力为1800N。

复位弹簧12由压缩至回位过程中的力值大于一级挡盖11与导向限位轮10及导向安装座13之间的摩擦力之和，以保证一级挡盖11的顺利回位。在本实施例中，一级挡盖11与导向限位轮10之间为滚动摩擦，与导向安装座13之间为滑动摩擦，摩擦力之和约为20N，复位弹簧12设计为初始处于压缩状态，初始压缩力值为50N。

一级挡盖11及一级壳体15的材质均为磁性材质，以实现一级铁芯3在总行程两端位置的断电自动保持。在本实施例中，一级挡盖11及一级壳体15的材质均为铝镍钴系永磁合金。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种可自动复位保护的永磁执行装置，其特征在于，包括负载连接件、负载弹簧挡圈、一级铁芯、一级磁铁、二级挡盖、二级铁芯、二级线圈、二级磁铁、二级壳体、导向限位轮、一级挡盖、复位弹簧、导向安装座、一级线圈、一级壳体、负载弹簧及固定螺母；

所述一级铁芯与一级磁铁固化为一体结构，与所述一级线圈沿y向依次装配到所述一级壳体内部，连同所述一级挡盖共同构成永磁执行模块；

所述二级铁芯与二级磁铁同样固化为一体结构，与所述二级线圈沿x向依次装配到所述二级壳体内部，所述二级壳体一端与所述二级挡盖连接，一端与所述导向安装座连接，所述复位弹簧及一级挡盖沿x向依次组装在所述导向安装座的导向杆上与所述二级铁芯配合，所述导向限位轮组装在所述一级挡盖与导向安装座之间与上述零部件共同构成电磁复位保护模块；

所述永磁执行模块与电磁复位保护模块之间通过所述一级壳体分别与所述二级挡盖及导向安装座固定，所述一级铁芯在所述一级壳体以外部分沿y向依次组装所述负载弹簧挡圈、负载弹簧及负载连接件，通过所述固定螺母紧固为一体。

2.根据权利要求1所述的可自动复位保护的永磁执行装置，其特征在于，所述永磁执行模块中，所述一级铁芯与一级挡盖处于断电吸合状态时，在一级线圈不重新得电的情况下，通过电磁复位保护模块能将所述一级铁芯与一级挡盖强制分开，在所述负载弹簧的作用下自动复位。

3.根据权利要求2所述的可自动复位保护的永磁执行装置，其特征在于，所述一级挡盖能沿所述导向安装座的导向杆往复滑动，且所述一级挡盖仅有x向水平运动一个自由度。

4.根据权利要求3所述的可自动复位保护的永磁执行装置，其特征在于，所述二级铁芯和一级挡盖的运动行程取决于所述负载弹簧的力值，原则是所述负载弹簧的力值大于所述一级挡盖与一级铁芯相对运动后的残余永磁力。

5.根据权利要求1所述的可自动复位保护的永磁执行装置，其特征在于，所述电磁复位保护模块中，所述的二级线圈、二级铁芯、二级磁铁及二级壳体为电磁驱动方式，所述二级线圈得电后产生电磁力推动所述一级挡盖沿所述导向安装座滑动的同时压缩所述复位弹簧，所述二级线圈断电后电磁力消失，所述一级挡盖在所述复位弹簧的作用下自动回位至初始状态。

6.根据权利要求5所述的可自动复位保护的永磁执行装置，其特征在于，所述电磁复位保护模块中，所述二级线圈、二级铁芯及二级磁铁之间产生的电磁力大于分开所述一级挡盖与一级铁芯之间永磁力所需的剪切力。

7.根据权利要求1至6任一项所述的可自动复位保护的永磁执行装置，其特征在于，所述复位弹簧由压缩至回位过程中的力值大于所述一级挡盖与所述导向限位轮及所述导向安装座之间的摩擦力之和。

8.根据权利要求1至6任一项所述的可自动复位保护的永磁执行装置，其特征在于，所述一级挡盖及所述一级壳体的材质均为磁性材质。