專利名稱：推拉式新型雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種為電力開關(guān)配置的操動機構(gòu)，尤其是一種結(jié)構(gòu)簡單，可動環(huán)節(jié)少的永磁操動機構(gòu)，屬于電器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電器操動機構(gòu)的核心是連桿和鎖扣機構(gòu)以及能量儲存系統(tǒng)，由于其機械零件很多，結(jié)構(gòu)復雜，傳動關(guān)系繁瑣，致使其可控性差，故障率高，累計運動誤差大，而且響應速度緩慢，雖經(jīng)長期的研究與改進，但多年的運行經(jīng)驗表明，操動機構(gòu)及其電氣控制和輔助回路的故障在斷路器總故障中占有很大比例。從國際、國內(nèi)的統(tǒng)計數(shù)字來看，斷路器的故障中，機械故障占大多數(shù)。國際大電網(wǎng)會議組織的國際調(diào)查表明，機械故障高達總故障的89.4％，成為斷路器可靠性的關(guān)鍵性問題。
可靠性的高低和零部件數(shù)量的多少有著直接關(guān)系，減少零部件數(shù)量能明顯地提高斷路器的可靠性。因此，無論是改進提高傳統(tǒng)操動機構(gòu)的性能和質(zhì)量，還是研制新型操動機構(gòu)，提高可靠性的理論依據(jù)首先應為簡化機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，減少零部件的數(shù)目。
永磁操動技術(shù)是九十年代世界最新技術(shù)，它采用全新工作原理和結(jié)構(gòu)，通過將電磁鐵與永久磁鐵特殊結(jié)合，實現(xiàn)傳統(tǒng)斷路器操動機構(gòu)的全部功能，并在一定程度上實現(xiàn)智能化。在結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)斷路器操動機構(gòu)的最大區(qū)別在于永磁操動機構(gòu)工作時運動部件少，永磁操動機構(gòu)工作時主要運動部件只有一個，結(jié)構(gòu)簡單，這樣就使其可靠性大大提高。而且永磁操動機構(gòu)無需脫、鎖扣裝置，即可實現(xiàn)機構(gòu)終端位置的傳統(tǒng)功能，因此，其故障源比其它操動機構(gòu)要少得多，具有極高的可靠性，永磁操動機構(gòu)的壽命可達幾十萬次而無須檢修，性能可靠、耐磨損、免維護，使用壽命長，其性能可靠遠非其他操動機構(gòu)可比。國外文獻稱這一技術(shù)是革命性的，是當今發(fā)展的趨勢和潮流，并可適用于發(fā)電廠、變電所等配電系統(tǒng)的控制和保護，尤其適用于開重要負荷及頻繁操作場所，可滿足電力行業(yè)對斷路器發(fā)展的高可靠性、智能化等要求，因此成為當前電器操動機構(gòu)的一個非常重要的發(fā)展方向。
目前開發(fā)的永磁操動機構(gòu)主要應用于中壓真空斷路器，采用雙穩(wěn)態(tài)的方式，主要構(gòu)成有合閘線圈、分閘線圈、靜鐵芯、動鐵芯及永磁體組成，其主要特征是螺線管電磁鐵方式，通過給合閘或分閘線圈通電，產(chǎn)生磁場，該磁場吸引動鐵芯產(chǎn)生運動，其與常規(guī)螺線管電磁鐵不同的是其靜態(tài)保持不是靠線圈通電實現(xiàn)的，而是由永久磁鐵產(chǎn)生和磁力實現(xiàn)的。其主要缺點是無論是合閘，還是分閘操作，線圈產(chǎn)生的磁場首先都要克服永磁體產(chǎn)生的磁場，然后才能產(chǎn)生吸引動鐵芯運動的電磁力，當所產(chǎn)生的電磁力足以吸引動鐵芯運動時，動鐵芯才被吸向另一端，這使得此種結(jié)構(gòu)的永磁操動機構(gòu)的響應時間大大滯后，在一些對分、合閘速度要求較高的場合無法應用；同時在動鐵芯起動的時刻，從機構(gòu)的性能上要求，應該使其驅(qū)動力最大，但該方式實現(xiàn)的操動機構(gòu)在此時的驅(qū)動卻是最小。另外，此類永磁操動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)仍有些復雜，制造成本偏高。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是要克服上述缺點，提供一種推拉式新型雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)，使該機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單可靠、可動零件少、使用壽命長、價格低廉等特點，可廣泛應用于各種斷路器、接觸器等開關(guān)電器領(lǐng)域。
本實用新型所述方法是采用兩個線圈，即合閘線圈和分閘線圈，分別固定在機構(gòu)的兩端，線圈的骨架采用軟磁體材料制作而成；移動體采用永磁材料制成，線圈不通電時，由于永磁體的磁力吸合，移動體被吸全在合閘線圈或分閘線圈的軟磁體骨架上，如果想使移動體產(chǎn)生移動，達到分閘或合閘的目的，則在相應的線圈內(nèi)通上直流電流，使其產(chǎn)生的磁場與永磁體的固有磁場相斥，靠此電磁斥力的推動，使移動體與該線圈迅速分離，被推向另一線圈。與此同時，該移動體還與另一線圈的軟磁體骨架的產(chǎn)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，移動體與另一線圈的軟磁體骨架吸合在一起，從而完成一個分閘或合閘的過程。在移動體被推至另一端后，線圈斷電，同時將線圈內(nèi)儲存的電能通過放電回路予以釋放，線圈恢復無電狀態(tài)。


附圖1及附圖2是本實用新型的實施例結(jié)構(gòu)原理示意圖；附圖標號說明如下1——拉桿 2——合閘線圈骨架 3——合閘線圈4——外殼5——永磁體6——分閘線圈 7——分閘線圈骨架
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進一步說明。
本實用新型所設計的推拉式新型雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)由永磁體5、拉桿1、合閘線圈3及其骨架2、分閘線圈6及其骨架7和外殼4組成。合閘線圈3繞在骨架2上，置于外殼4的左端，骨架2內(nèi)有一個圓孔，拉桿1從骨架2的圓孔內(nèi)伸出，拉桿1與永磁體5固接在一起，分閘線圈6繞在骨架7上，置于外殼4的右端。合閘線圈3及其骨架2、外殼4、分閘線圈6及其骨架7相對位置不變，拉桿1與永磁體5組成的固接體可在合閘線圈3與分閘線圈6之間產(chǎn)生相對運動，該運動可通過拉桿1外傳給需要操動的開關(guān)電器系統(tǒng)。
合閘線圈骨架2及分閘線圈骨架7均采用軟磁材料制成，永磁體5采用永磁材料制成，拉桿1及外殼4采用非磁性材料制成。
附圖1是本實用新型所設計的推拉式新型雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)處于合閘時的狀態(tài)示意圖，附圖2是本實用新型所設計的推拉式新型雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)處于分閘時的狀態(tài)示意圖。操動機構(gòu)在合閘位置的保持由永磁體5與軟磁體骨架7的吸合力來實現(xiàn)，操動機構(gòu)在分閘位置的保持由永磁體5與軟磁體骨架2的吸合力來實現(xiàn)。
操動機構(gòu)由合閘位置轉(zhuǎn)變?yōu)榉珠l位置的過程是這樣的接到分閘命令后，系統(tǒng)給分閘線圈6通電，分閘線圈6通電后通過軟磁體骨架7產(chǎn)生一個與永磁體5磁場相反的磁場，該磁場的作用力使永磁體5連帶拉桿1一起被推向合閘線圈3及其骨架2，在這個過程中，軟磁體骨架2對永磁體5形成吸引力，形成拉力，這推力與拉力結(jié)合，使永磁體5連帶拉桿1一起被快速地吸合在軟磁體骨架2上，使操動機構(gòu)完成分閘動作，并保持著分閘狀態(tài)。在操動機構(gòu)完成了分閘操作之后，系統(tǒng)給分閘線圈6斷電。
操動機構(gòu)由分閘位置轉(zhuǎn)變?yōu)楹祥l位置的過程是這樣的接到合閘命令后，系統(tǒng)給合閘線圈3通電，分閘線圈3通電后通過軟磁體骨架2產(chǎn)生一個與永磁體5磁場相反的磁場，該磁場的作用力使永磁體5連帶拉桿1一起被推向合閘線圈6及其骨架7，在這個過程中，軟磁體骨架7對永磁體5形成吸引力，形成拉力，這推力與拉力結(jié)合，使永磁體5連帶拉桿1一起被快速地吸合在軟磁體骨架7上，使操動機構(gòu)完成合閘動作，并保持著合閘狀態(tài)。在操動機構(gòu)完成了合閘操作之后，系統(tǒng)給分閘線圈2斷電。
操作機構(gòu)的行程根據(jù)所配置的開關(guān)需要，可通過改變拉桿1的長度及合閘線圈3與分閘線圈6的間距實現(xiàn)，操作機構(gòu)所需的推力可根據(jù)線圈的安匝數(shù)、軟磁體骨架的材料性能及永磁體的材料性能、面積的大小來設計，這樣本實用新型即可滿足大多數(shù)開關(guān)電器對操動機構(gòu)的要求。由于本實用新型采用了推拉結(jié)合的驅(qū)動力，具有瞬時動能大、速度高的特性，增大開關(guān)的電流分斷能力。而且本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，如果能得到推廣應用，必將極大地降低開關(guān)的成本，提高其性能，因而可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求1.一種推拉式新型雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)，由永磁體5、拉桿1、合閘線圈3及其骨架2、分閘線圈6及其骨架7和外殼4組成，其特征是合閘線圈3繞在骨架2上，置于外殼4的左端，骨架2內(nèi)有一個圓孔，拉桿1從骨架2的圓孔內(nèi)伸出，拉桿1與永磁體5固接在一起，分閘線圈6繞在骨架7上，置于外殼4的右端。合閘線圈3及其骨架2、外殼4、分閘線圈6及其骨架7相對位置不變，拉桿1與永磁體5組成的固接體可在合閘線圈3與分閘線圈6之間產(chǎn)生相對運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推拉式新型雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)，其特征是合閘線圈骨架2及分閘線圈骨架7均采用軟磁材料制成，永磁體5采用永磁材料制成，拉桿1及外殼4采用非磁性材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推拉式新型雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)，其特征是操動機構(gòu)的合、分閘位置保持分別由永磁體5對骨架7及骨架2的吸合力來保持。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推拉式新型雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)，其特征是操動機構(gòu)的分閘過程是分閘線圈6通電，分閘線圈6通電后通過軟磁體骨架7產(chǎn)生一個與永磁體5磁場相反的磁場，該磁場的作用力使永磁體5連帶拉桿1一起被推向合閘線圈3及其骨架2，在這個過程中，軟磁體骨架2對永磁體5形成吸引力，形成拉力，這推力與拉力結(jié)合，使永磁體5連帶拉桿1一起被快速地吸合在軟磁體骨架2上，使操動機構(gòu)完成分閘動作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推拉式新型雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)，其特征是操動機構(gòu)的分閘過程是合閘線圈3通電，分閘線圈3通電后通過軟磁體骨架2產(chǎn)生一個與永磁體5磁場相反的磁場，該磁場的作用力使永磁體5連帶拉桿1一起被推向合閘線圈6及其骨架7，在這個過程中，軟磁體骨架7對永磁體5形成吸引力，形成拉力，這推力與拉力結(jié)合，使永磁體5連帶拉桿1一起被快速地吸合在軟磁體骨架7上，使操動機構(gòu)完成合閘動作。
專利摘要一種推拉式新型雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)由永磁體5、拉桿1、合閘線圈3及其骨架2、分閘線圈6及其骨架7和外殼4組成。操動機構(gòu)在合閘位置的保持由永磁體5與軟磁體骨架7的吸合力來實現(xiàn)，在合閘位置的保持由永磁體5與軟磁體骨架2的吸合力來實現(xiàn)。合、分閘位置的變換由線圈通電產(chǎn)生的磁場與永磁體5的磁場相斥以及軟磁體骨架的吸引力共同作用使永磁體5產(chǎn)生運動來實現(xiàn)。
文檔編號H01H3/28GK2684356SQ200320106219
公開日2005年3月9日 申請日期2003年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月14日
發(fā)明者于云霞 申請人:于云霞