CN2684356Y - 推拉式新型双稳态永磁操动机构 - Google Patents

Abstract

一种推拉式新型双稳态永磁操动机构由永磁体5、拉杆1、合闸线圈3及其骨架2、分闸线圈6及其骨架7和外壳4组成。操动机构在合闸位置的保持由永磁体5与软磁体骨架7的吸合力来实现，在合闸位置的保持由永磁体5与软磁体骨架2的吸合力来实现。合、分闸位置的变换由线圈通电产生的磁场与永磁体5的磁场相斥以及软磁体骨架的吸引力共同作用使永磁体5产生运动来实现。

Description

推拉式新型双稳态永磁操动机构

技术领域：

本实用新型涉及一种为电力开关配置的操动机构，尤其是一种结构简单，可动环节少的永磁操动机构，属于电器技术领域。

背景技术：

传统的电器操动机构的核心是连杆和锁扣机构以及能量储存系统，由于其机械零件很多，结构复杂，传动关系繁琐，致使其可控性差，故障率高，累计运动误差大，而且响应速度缓慢，虽经长期的研究与改进，但多年的运行经验表明，操动机构及其电气控制和辅助回路的故障在断路器总故障中占有很大比例。从国际、国内的统计数字来看，断路器的故障中，机械故障占大多数。国际大电网会议组织的国际调查表明，机械故障高达总故障的89.4％，成为断路器可靠性的关键性问题。

可靠性的高低和零部件数量的多少有着直接关系，减少零部件数量能明显地提高断路器的可靠性。因此，无论是改进提高传统操动机构的性能和质量，还是研制新型操动机构，提高可靠性的理论依据首先应为简化机构的结构，减少零部件的数目。

永磁操动技术是九十年代世界最新技术，它采用全新工作原理和结构，通过将电磁铁与永久磁铁特殊结合，实现传统断路器操动机构的全部功能，并在一定程度上实现智能化。在结构上与传统断路器操动机构的最大区别在于永磁操动机构工作时运动部件少，永磁操动机构工作时主要运动部件只有一个，结构简单，这样就使其可靠性大大提高。而且永磁操动机构无需脱、锁扣装置，即可实现机构终端位置的传统功能，因此，其故障源比其它操动机构要少得多，具有极高的可靠性，永磁操动机构的寿命可达几十万次而无须检修，性能可靠、耐磨损、免维护，使用寿命长，其性能可靠远非其他操动机构可比。国外文献称这一技术是革命性的，是当今发展的趋势和潮流，并可适用于发电厂、变电所等配电系统的控制和保护，尤其适用于开重要负荷及频繁操作场所，可满足电力行业对断路器发展的高可靠性、智能化等要求，因此成为当前电器操动机构的一个非常重要的发展方向。

目前开发的永磁操动机构主要应用于中压真空断路器，采用双稳态的方式，主要构成有合闸线圈、分闸线圈、静铁芯、动铁芯及永磁体组成，其主要特征是螺线管电磁铁方式，通过给合闸或分闸线圈通电，产生磁场，该磁场吸引动铁芯产生运动，其与常规螺线管电磁铁不同的是其静态保持不是靠线圈通电实现的，而是由永久磁铁产生和磁力实现的。其主要缺点是无论是合闸，还是分闸操作，线圈产生的磁场首先都要克服永磁体产生的磁场，然后才能产生吸引动铁芯运动的电磁力，当所产生的电磁力足以吸引动铁芯运动时，动铁芯才被吸向另一端，这使得此种结构的永磁操动机构的响应时间大大滞后，在一些对分、合闸速度要求较高的场合无法应用；同时在动铁芯起动的时刻，从机构的性能上要求，应该使其驱动力最大，但该方式实现的操动机构在此时的驱动却是最小。另外，此类永磁操动机构的结构仍有些复杂，制造成本偏高。

实用新型内容：

本实用新型的目的就是要克服上述缺点，提供一种推拉式新型双稳态永磁操动机构，使该机构具有结构简单可靠、可动零件少、使用寿命长、价格低廉等特点，可广泛应用于各种断路器、接触器等开关电器领域。

本实用新型所述方法是采用两个线圈，即合闸线圈和分闸线圈，分别固定在机构的两端，线圈的骨架采用软磁体材料制作而成；移动体采用永磁材料制成，线圈不通电时，由于永磁体的磁力吸合，移动体被吸全在合闸线圈或分闸线圈的软磁体骨架上，如果想使移动体产生移动，达到分闸或合闸的目的，则在相应的线圈内通上直流电流，使其产生的磁场与永磁体的固有磁场相斥，靠此电磁斥力的推动，使移动体与该线圈迅速分离，被推向另一线圈。与此同时，该移动体还与另一线圈的软磁体骨架的产生相互的吸引力，形成拉力，最后在此推力及拉力的共同作用下，移动体与另一线圈的软磁体骨架吸合在一起，从而完成一个分闸或合闸的过程。在移动体被推至另一端后，线圈断电，同时将线圈内储存的电能通过放电回路予以释放，线圈恢复无电状态。

附图说明：

附图1及附图2是本实用新型的实施例结构原理示意图；

附图标号说明如下：

1——拉杆      2——合闸线圈骨架  3——合闸线圈    4——外壳

5——永磁体    6——分闸线圈      7——分闸线圈骨架

下面结合附图对本实用新型的技术方案进一步说明。

本实用新型所设计的推拉式新型双稳态永磁操动机构由永磁体5、拉杆1、合闸线圈3及其骨架2、分闸线圈6及其骨架7和外壳4组成。合闸线圈3绕在骨架2上，置于外壳4的左端，骨架2内有一个圆孔，拉杆1从骨架2的圆孔内伸出，拉杆1与永磁体5固接在一起，分闸线圈6绕在骨架7上，置于外壳4的右端。合闸线圈3及其骨架2、外壳4、分闸线圈6及其骨架7相对位置不变，拉杆1与永磁体5组成的固接体可在合闸线圈3与分闸线圈6之间产生相对运动，该运动可通过拉杆1外传给需要操动的开关电器系统。

合闸线圈骨架2及分闸线圈骨架7均采用软磁材料制成，永磁体5采用永磁材料制成，拉杆1及外壳4采用非磁性材料制成。

附图1是本实用新型所设计的推拉式新型双稳态永磁操动机构处于合闸时的状态示意图，附图2是本实用新型所设计的推拉式新型双稳态永磁操动机构处于分闸时的状态示意图。操动机构在合闸位置的保持由永磁体5与软磁体骨架7的吸合力来实现，操动机构在分闸位置的保持由永磁体5与软磁体骨架2的吸合力来实现。

操动机构由合闸位置转变为分闸位置的过程是这样的：接到分闸命令后，系统给分闸线圈6通电，分闸线圈6通电后通过软磁体骨架7产生一个与永磁体5磁场相反的磁场，该磁场的作用力使永磁体5连带拉杆1一起被推向合闸线圈3及其骨架2，在这个过程中，软磁体骨架2对永磁体5形成吸引力，形成拉力，这推力与拉力结合，使永磁体5连带拉杆1一起被快速地吸合在软磁体骨架2上，使操动机构完成分闸动作，并保持着分闸状态。在操动机构完成了分闸操作之后，系统给分闸线圈6断电。

操动机构由分闸位置转变为合闸位置的过程是这样的：接到合闸命令后，系统给合闸线圈3通电，分闸线圈3通电后通过软磁体骨架2产生一个与永磁体5磁场相反的磁场，该磁场的作用力使永磁体5连带拉杆1一起被推向合闸线圈6及其骨架7，在这个过程中，软磁体骨架7对永磁体5形成吸引力，形成拉力，这推力与拉力结合，使永磁体5连带拉杆1一起被快速地吸合在软磁体骨架7上，使操动机构完成合闸动作，并保持着合闸状态。在操动机构完成了合闸操作之后，系统给分闸线圈2断电。

操作机构的行程根据所配置的开关需要，可通过改变拉杆1的长度及合闸线圈3与分闸线圈6的间距实现，操作机构所需的推力可根据线圈的安匝数、软磁体骨架的材料性能及永磁体的材料性能、面积的大小来设计，这样本实用新型即可满足大多数开关电器对操动机构的要求。由于本实用新型采用了推拉结合的驱动力，具有瞬时动能大、速度高的特性，增大开关的电流分断能力。而且本实用新型结构简单、成本低廉，如果能得到推广应用，必将极大地降低开关的成本，提高其性能，因而可产生巨大的经济效益。

Claims (5)

1.一种推拉式新型双稳态永磁操动机构，由永磁体5、拉杆1、合闸线圈3及其骨架2、分闸线圈6及其骨架7和外壳4组成，其特征是合闸线圈3绕在骨架2上，置于外壳4的左端，骨架2内有一个圆孔，拉杆1从骨架2的圆孔内伸出，拉杆1与永磁体5固接在一起，分闸线圈6绕在骨架7上，置于外壳4的右端。合闸线圈3及其骨架2、外壳4、分闸线圈6及其骨架7相对位置不变，拉杆1与永磁体5组成的固接体可在合闸线圈3与分闸线圈6之间产生相对运动。

2.根据权利要求1所述的推拉式新型双稳态永磁操动机构，其特征是合闸线圈骨架2及分闸线圈骨架7均采用软磁材料制成，永磁体5采用永磁材料制成，拉杆1及外壳4采用非磁性材料制成。

3.根据权利要求1所述的推拉式新型双稳态永磁操动机构，其特征是操动机构的合、分闸位置保持分别由永磁体5对骨架7及骨架2的吸合力来保持。

4.根据权利要求1所述的推拉式新型双稳态永磁操动机构，其特征是操动机构的分闸过程是分闸线圈6通电，分闸线圈6通电后通过软磁体骨架7产生一个与永磁体5磁场相反的磁场，该磁场的作用力使永磁体5连带拉杆1一起被推向合闸线圈3及其骨架2，在这个过程中，软磁体骨架2对永磁体5形成吸引力，形成拉力，这推力与拉力结合，使永磁体5连带拉杆1一起被快速地吸合在软磁体骨架2上，使操动机构完成分闸动作。

5.根据权利要求1所述的推拉式新型双稳态永磁操动机构，其特征是操动机构的分闸过程是合闸线圈3通电，分闸线圈3通电后通过软磁体骨架2产生一个与永磁体5磁场相反的磁场，该磁场的作用力使永磁体5连带拉杆1一起被推向合闸线圈6及其骨架7，在这个过程中，软磁体骨架7对永磁体5形成吸引力，形成拉力，这推力与拉力结合，使永磁体5连带拉杆1一起被快速地吸合在软磁体骨架7上，使操动机构完成合闸动作。

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