CN1206687C - 一种永磁操动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于断路器、负荷开关等设备的驱动机构的永磁操动机构，包括传动杆，传动杆上固定有一衔铁，衔铁的周围分别设置有分闸线圈(有时可省掉)、永久磁铁、极靴、合闸线圈和静铁心，在传动杆的上下两端通过上下轴套，上下轴套对应镶嵌在一上端盖和一下端盖上，下端盖上有一辅助垫片，上端盖为盆形结构，盆内斜角与衔铁的相应锥角角度相同。还可以将静铁心、附有盆型的上、下端盖，极靴等作成一个整体。本发明采取了电磁操作、永磁保持的设计原理，机构简单，动件少，故障率低。尤其是采用了盆式结构的端盖及锥形衔铁，改善了机构的吸力特性。可广泛应用于中低压开关领域，其生产并不需要非常复杂的工艺及特殊材料，可以很容易地大批量生产。
Description
技术领域
本发明属于中低压开关领域，涉及一种应用于断路器、负荷开关等中低压开关的永磁操动机构。
背景技术
在中低压开关领域，现在普遍采用两种开关操动机构。一种是弹簧储能式操动机构，另一种是电磁操动机构。前者在实际使用中，由于结构复杂，动作部件多，储能噪音大，生产工艺要求高，整体可靠性低等因素，使得零件断裂、锈蚀、脱销、卡滞等造成开关拒动的情况时有发生。而后者，结构虽简单，但仍有故障率较高的脱、锁扣装置，并要求有较大的操作功。现有的永磁操作机构虽可以很好地解决上述问题，但时常出现合闸不尽到位的个别现象。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种具有高效的永磁操动机构，该永磁操动机构仅用十几个零件构成(不含标准件)。采用电磁驱动，永磁保持的双稳态原理，并利用盆锥形结构，偏置的永磁铁布置及不同厚度的上下端铁盖，实现了操动机构与开关动态吸力特性的理想配合。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是，该永磁机构，包括：一传动杆，传动杆上设置有一衔铁，衔铁是一个圆柱体，其上下两端分别有锥角，锥角指圆柱侧面向轴中心倾斜的角度；衔铁的周围分别设置有分闸线圈、永久磁铁、极靴、合闸线圈和静铁心，在传动杆的上下两端通过上下轴套，该轴套对应镶嵌于一上端盖和一下端盖，下端盖上有一辅助垫片。本机构的特点是，上、下端盖均可以为盆形结构，且盆内斜角与衔铁的锥角角度相同。
所述的静铁心和上端盖、下端盖构成永磁操动机构的外壳；分闸线圈设置在下端盖上，永久磁铁位于分闸线圈上方，并靠近衔铁的外径，极靴位于永久磁铁的外径和静铁心的内径之间，高度与永久磁铁一致，合闸线圈位于永久磁铁和极靴的上方。
本发明的其他一些特点是，所述上端盖的盆内锥角角度从大于0°到小于90°之间选取。
所述上端盖和下端盖盆形结构的外沿可以有变厚度的结构，下端盖的厚度较上端盖薄，其下端盖也可以是盆形结构，盆内斜角与衔铁的锥角角度相同，可以从0°到90°之间选取。
所述极靴位于总结构的偏下部分，静铁心与上、下端盖及极靴间靠螺钉紧密连接。
所述衔铁为上锥形，其锥度与相应的上盆锥度相同；衔铁也可以同时有下锥形，衔铁的下锥角与下盆内斜角角度相同。
所述合闸线圈靠近上端盖，分闸线圈靠近下端盖，线圈可采用铜线或铝线绕成。
所述的分闸线圈，在某些场合可以去掉。仅在原合闸线圈中通以不同方向的电流，从而完成合、分动作。属单线圈结构。
所述固定于衔铁上的传动杆、上轴套、下轴套、垫片均为非强导磁材料。
所述永久磁铁为新型高磁能积永久磁铁。
本发明的永磁操动机构，在形状上可以制成圆柱结构或方体结构等。采用方体结构时，将上、下端盖及附带盆与静铁心作成一体，衔铁亦为方体。两种结构的工作过程及原理完全相同。
本发明作为开关的触头驱动机构，它具有结构简单，动作可靠，与开关匹配性能(力学)良好，储能无噪音，操作功较少及免维护等诸多优良性能。
附图说明
图1是本发明的第一种结构示意图，为本发明的实施例1；
图2是本发明的第二种结构示意图，为本发明的实施例2；
图3是本发明的第三种结构示意图，为本发明的实施例3；
图4为本发明的第四种结构示意图，为本发明的实施例4。
具体实施方式
为了更清楚的理解本发明，以下结合附图和发明人完成的实施例及其永磁机构的操作原理对本发明作进一步的详细描述。
实施例1：
参见图1，图1是本发明的第一种结构示意图。
依本发明的技术方案，该永磁机构，包括：一传动杆7，传动杆上设置有一衔铁12，衔铁12是一个圆柱体，其上下两端分别有锥角，锥角指圆柱侧面向轴中心倾斜的角度；衔铁12的周围分别设置有分闸线圈、永久磁铁9、极靴10、合闸线圈2和静铁心3，在传动杆7的上下两端通过上轴套11、下轴套、6，上、下轴套分别对应镶嵌在上端盖1和下端盖5之上，下端盖5上装有一辅助垫片8，上端盖1为盆形结构，盆内斜角与衔铁12的锥角角度相同。
所述的静铁心3和上端盖1、下端盖5构成永磁操动机构的外壳；分闸线圈设置在下端盖5上，永久磁铁9位于分闸线圈上方，并靠近衔铁12的外径，极靴10位于永久磁铁9的外径和静铁心3的内径之间，高度与永久磁铁一致，合闸线圈2位于永久磁铁9和极靴10的上方。
实施例2：
图2是本发明的第二种结构示意图。本实施例和实施例1所不同的是，本实施例采用方体结构。在方体结构中将上下端盖1、5及其附属盆形、静铁心3和极靴10制作成一个整体，并总称为静铁心。同时，辅助垫片8、衔铁12也制成相应的方形状。其余同实施例1。
实施例3：
图3是本发明的第三种结构示意图，本实施例和实施例1所不同的是，在衔铁12的周围去掉了分闸线圈，其余同实施例1，仅依靠合闸线圈2内通以与合闸电流方向相反的电流，来完成分闸操作。但此结构会对永久磁铁产生一定的去磁作用，在某些要求不高的条件下，也可以达到实施例1的目的。
实施例4：
图4为本发明的第四种结构示意图，本实施例和实施例3所不同的是，本实施例采用方体结构，在方体结构中将上下端盖1、5及其附属盆形、静铁心3和极靴10可以制作成一个整体，并总称为静铁心；余同实施例3，同时，辅助垫片8、衔铁12也制成相应的方形状。也可以达到实施例3的目的。
本发明的操作原理简述如下：
在图1所示的位置，对应于开关处于分闸位置的情况，在合闸线圈2中接通电流，线圈带电产生磁场。该磁场将加强机构上部气隙中原有的永久磁铁产生的恒定磁场。同时，也减弱了衔铁12与下端盖5间的磁场。当衔铁12上部气隙中的磁场增大到一定值时，衔铁12开始向上运动。在衔铁12锥部进入上端盖1的盆内时，其吸力特性得到补偿，避免了合闸无法到位的缺陷。因为合闸位置要克服开关触头簧压力及传动杆7等的重力。故上端盖1选得较厚。
在分闸线圈中通以适当电流时，与上述合闸过程正好相反。衔铁12将向下运动。因分闸位置不存在上述合闸位置时的附加力，故下端盖5选得较薄。
在某些未装分闸线圈的永磁机构中，依靠在合闸线圈内通以与合闸电流方向相反的电流，来完成分闸操作。此结构会对永久磁铁产生一定的去磁作用。
无论处于合闸(衔铁处于上部)，或分闸(衔铁处于下部)位置，衔铁(与传动杆刚性连接)均是靠永久磁铁9产生的磁力保持其位置，这就免去了故障率较高的脱锁扣机械装置。
本发明则采取了电磁操作，永磁保持的全新设计理念。使得机构非常简单，动件很少，故障率极低。尤其是采用了盆式端铁及锥形衔铁，大大改善了机构的吸力特性。这使得以往因永磁机构调整不当而偶然发生的合闸不到位现象得以根除。本发明从根本上解决了现行其它操动机构存在的各类缺陷，也改善了普通永磁机构的各种不足。本发明可广泛应用于中低压开关领域，并对具有长行程的高压开关领域也有一定的启迪指导作用。由于本发明的生产并不需要非常复杂的工艺及特殊材料，可以很容易地大批量生产。
Claims (10)
1.一种永磁操动机构，包括：一传动杆【7】，传动杆上固定有一衔铁【12】，衔铁【12】是一个圆柱体，其上下两端分别有锥角，锥角指圆柱侧面向轴中心倾斜的角度；衔铁【12】的圆周围分别设置有分闸线圈、永久磁铁【9】、极靴【10】、合闸线圈【2】和静铁心【3】，在传动杆【7】的上下两端穿过上轴套【11】、下轴套【6】分别对应将上轴套【11】、下轴套【6】镶嵌在上端盖【1】和下端盖【5】上，下端盖【5】上有一辅助垫片【8】，其特征在于，上端盖【1】为盆形结构，盆内斜角与衔铁【12】上端对应的锥角角度相同；
所述的静铁心【3】和上端盖【1】、下端盖【5】构成永磁操动机构的外壳；分闸线圈设置在下端盖【5】上，永久磁铁【9】位于分闸线圈上方，并靠近衔铁【12】的外径，极靴【10】位于永久磁铁【9】的外径和静铁心【3】的内径之间，高度与永久磁铁一致，合闸线圈【2】位于永久磁铁【9】和极靴【10】的上方。
2.一种永磁操动机构，包括：一传动杆【7】，传动杆上固定有一衔铁【12】，衔铁【12】是一个圆柱体，其上下两端分别有锥角，锥角指圆柱侧面向轴中心倾斜的角度；；衔铁【12】的周围分别设置有永久磁铁【9】、极靴【10】、合闸线圈【2】和静铁心【3】，在传动杆【7】的上下两端穿过上轴套【11】、下轴套【6】分别对应将上轴套【11】、下轴套【6】镶嵌在上端盖【1】和下端盖【5】上，下端盖【5】上有一辅助垫片【8】，其特征在于，上端盖【1】为盆形结构，盆内斜角与衔铁【12】上端对应的锥角角度相同；
所述的所述的静铁心【3】和上端盖【1】、下端盖【5】构成永磁操动机构的外壳；永久磁铁【9】位于衔铁【12】的外径，极靴【10】位于永久磁铁【9】的外径和静铁心【3】的内径之间，高度与永久磁铁一致，合闸线圈【2】位于永久磁铁【9】和极靴【10】的上方。
3.根据权利要求1或2所述的永磁操动机构，其特征在于，所述上端盖【1】和相应衔铁【12】的锥角角度从大于0°到小于90°之间选取。
4.根据权利要求1或2所述的永磁操动机构，其特征在于，所述上端盖【1】和下端盖【5】之盆形结构的外沿可以有变厚度的结构，下端盖【5】的厚度较上端盖【1】薄，其下端盖【5】也可以是盆形结构，盆内斜角与衔铁【12】下端的相应锥角角度相同，且从大于0°到小于90°之间选取。
5.根据权利要求1或2所述的永磁操动机构，其特征在于，所述极靴【10】位于总结构的偏下部分，静铁心【3】与上端盖【1】、下端盖、【5】及极靴【10】间靠螺钉紧密连接。
6.根据权利要求1或2所述的永磁操动机构，其特征在于，所述衔铁【12】为上锥形，其锥度与相应的上盆内锥度相同；衔铁【12】也可以同时有下锥形，衔铁【12】的下锥角与下盆内斜角角度相同。
7.根据权利要求1所述的永磁操动机构，其特征在于，所述合闸线圈【2】靠近上端盖【1】，分闸线圈靠近下端盖【5】，线圈可采用铜线或铝线绕成。
8.根据权利要求1或2所述的永磁操动机构，其特征在于，所述固定于衔铁上的传动杆【7】，上轴套【11】，下轴套【6】，垫片【8】均为非强导磁材料。
9.根据权利要求1或2所述的永磁机构，其特征在于，所述永久磁铁【9】为新型高磁能积永久磁铁。
10.根据权利要求1或2所述的永磁操动机构，其特征在于，所述上下端盖【1】、【5】及其静铁心【3】和极靴【10】可以制作成一个整体。
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