一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，包括一外磁軛和一設(shè)在外磁軛中心的心軸，心軸由不導(dǎo)磁材料制成，心軸的圓周上對稱設(shè)有兩個互不相接的動鐵芯，外磁軛的內(nèi)壁上對應(yīng)于每個動鐵芯的兩側(cè)均設(shè)有一個合閘極和一個分閘極，合閘極和分閘極上均設(shè)有能與動鐵芯吸合的工作面，合閘極和分閘極上分別繞設(shè)有用于驅(qū)動動鐵芯在合閘極和分閘極之間往復(fù)運(yùn)動的合閘線圈和分閘線圈，外磁軛的內(nèi)壁上設(shè)有在動鐵芯運(yùn)動過程中始終與其外側(cè)面對應(yīng)的永磁鐵，永磁鐵將動鐵芯與外磁軛的內(nèi)壁隔開。本實用新型中，永磁鐵所產(chǎn)生的永磁磁通不會被外磁軛短接，保證動鐵芯有足夠的磁通通過合閘極或分閘極的工作面，使動鐵芯保持在合閘極或分閘極的鎖止位置，保證合閘或分閘工作的可靠性。
【專利說明】一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別適合作為氣體絕緣箱式固定柜中真空斷路器的操動機(jī)構(gòu)，具體的說是一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]永磁機(jī)構(gòu)運(yùn)動零部件少，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，特別適用于需要頻繁操作或長機(jī)械壽命的真空斷路器。目前真空斷路器特別是戶內(nèi)真空斷路器，大多數(shù)都需要轉(zhuǎn)動輸出的操動機(jī)構(gòu)，而現(xiàn)有技術(shù)的永磁機(jī)構(gòu)輸出直線運(yùn)動，如圖1所示，外磁軛301兩側(cè)分別布置左磁軛101和右磁軛601，分閘線圈201、永磁鐵401和合閘線圈501依次布置在外磁軛301的內(nèi)側(cè)，然后在整體的中心布置動鐵芯701，兩側(cè)分別在左磁軛101和右磁軛601上設(shè)置導(dǎo)向特征，保證動鐵芯701能夠在永磁機(jī)構(gòu)的中心沿軸向直線運(yùn)動。當(dāng)動鐵芯701與左磁軛101或右磁軛601接觸時，永磁鐵401在動鐵芯701與左磁軛101或右磁軛601間建立永磁保持力，實現(xiàn)穩(wěn)定的鎖止?fàn)顟B(tài)。在使用時，需要將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變成斷路器所需要的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。由此增加的運(yùn)動轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，降低了機(jī)構(gòu)的工作效率與可靠性，并增加了設(shè)計難度。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型針對上述現(xiàn)有永磁機(jī)構(gòu)的不足，提供一種能夠輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，是一種結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高的電磁操作、永磁保持的雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)。
[0004]本實用新型為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，包括一個具有圓形內(nèi)腔的外磁軛和一個設(shè)置在外磁軛中心的心軸，所述心軸由不導(dǎo)磁材料制成，在心軸的圓周上對稱設(shè)有兩個互不相接的動鐵芯，所述外磁軛的內(nèi)壁上，對應(yīng)于每個動鐵芯的兩側(cè)均設(shè)有一個合閘極和一個分閘極，所述合閘極和分閘極上均設(shè)有能夠與動鐵芯吸合的工作面，合閘極和分閘極上分別繞設(shè)有用于驅(qū)動動鐵芯在合閘極和分閘極之間往復(fù)運(yùn)動的合閘線圈和分閘線圈，外磁軛的內(nèi)壁上設(shè)有在動鐵芯運(yùn)動過程中始終與其外側(cè)面對應(yīng)的永磁鐵，永磁鐵將動鐵芯與外磁軛的內(nèi)壁隔開，使動鐵芯與外磁軛不直接接觸。
[0005]所述心軸的中心設(shè)置有花鍵或平鍵，方便了本實用新型中所述永磁機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動的輸出。
[0006]本實用新型中，所述外磁軛的內(nèi)圓上設(shè)有極靴，永磁鐵設(shè)在極靴上，與動鐵芯、夕卜磁軛上的合閘極或分閘極構(gòu)成永磁回路，并為永磁回路提供磁通勢，當(dāng)動鐵芯與合閘極接觸，永磁磁通從二者的接觸面通過，產(chǎn)生永磁保持力，從而使動鐵芯鎖止并保持在合閘狀態(tài)，同理，當(dāng)動鐵芯與分閘極接觸，使動鐵芯鎖止并保持在分閘狀態(tài)。
[0007]本實用新型中的外磁軛和動鐵芯均為高磁導(dǎo)率軟磁材料，心軸為不銹鋼或塑料材質(zhì),永磁鐵為釹鐵硼強(qiáng)磁材質(zhì)的瓦片形結(jié)構(gòu),且兩個永磁鐵的材質(zhì)相同,永磁鐵沿心軸的徑向磁化，如永磁鐵的內(nèi)側(cè)為N極，外側(cè)為S極。
[0008]本實用新型的有益效果為:
[0009](I)永磁鐵在動鐵芯運(yùn)動過程中始終與動鐵芯外側(cè)面相對應(yīng),且永磁鐵將動鐵芯與外磁軛的內(nèi)壁隔開，使動鐵芯與外磁軛不直接接觸，本實用新型的永磁機(jī)構(gòu)在合閘或分閘操動時，永磁鐵所產(chǎn)生的永磁磁通不會被外磁軛短接，保證動鐵芯有足夠的磁通通過動鐵芯與合閘極或分閘極的工作面，使動鐵芯保持貼合在合閘極或分閘極的鎖止位置，保證合閘或分閘工作的可靠性；
[0010](2)兩個動鐵芯互不接觸，且心軸由不導(dǎo)磁材料制成，合閘線圈或分閘線圈工作時，在兩個動鐵芯中產(chǎn)生的磁路不會相互干擾，從而提高了合閘線圈或分閘線圈工作時對動鐵芯的吸合力；
[0011](3)本實用新型中，合閘線圈或分閘線圈工作時，由于心軸由不導(dǎo)磁材料制成，能夠避免磁路沿外磁軛圓形內(nèi)腔的中心軸方向傳遞，避免減弱徑向的磁場，保證合閘線圈或分閘線圈工作時對動鐵芯的有足夠的吸合力；
[0012](4)本實用新型作為一種真空斷路器的操動機(jī)構(gòu)，能夠保證真空斷路器分閘保持或合閘保持兩個工作狀態(tài)，分別在合閘線圈或分閘線圈中通入直流電流，能驅(qū)動動鐵芯順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)斷路器的合閘或分閘操作，該機(jī)構(gòu)能在設(shè)計角度范圍內(nèi)，動鐵芯輸出往返旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并在合閘極或分閘極鎖止位置提供一定的保持扭矩；
[0013](5)本實用新型機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，零部件數(shù)量少，可靠性高，可直接安裝于真空斷路器的傳動主軸，驅(qū)動真空斷路器的分合閘，進(jìn)一步簡化真空斷路器的驅(qū)動環(huán)節(jié)，提供工作效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為【背景技術(shù)】中的附圖；
[0015]圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3至圖4為本實用新型中所述永磁機(jī)構(gòu)處于合閘穩(wěn)態(tài)位置的示意圖；
[0017]圖5至圖6為本實用新型中所述永磁機(jī)構(gòu)處于分閘穩(wěn)態(tài)位置的示意圖。
[0018]附圖標(biāo)記:1、外磁軛，2、永磁鐵，3、動鐵芯，4、合閘線圈，5、分閘線圈，6、心軸，7、合閘極，8、分閘極，9、回路I，10、回路II，11、回路III，12、回路IV。
【具體實施方式】
[0019]如圖2所不,一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu),包括一個具有圓形內(nèi)腔的外磁軛I和一個設(shè)置在外磁軛I中心的心軸6,所述心軸6由不導(dǎo)磁材料制成,在心軸6的圓周上對稱設(shè)有兩個互不相接的動鐵芯3，所述外磁軛I的內(nèi)壁上，對應(yīng)于每個動鐵芯3的兩側(cè)均設(shè)有一個合閘極7和一個分閘極8，所述合閘極7和分閘極8上均設(shè)有能夠與動鐵芯3吸合的工作面，合閘極7和分閘極8上分別繞設(shè)有用于驅(qū)動動鐵芯3在合閘極7和分閘極8之間往復(fù)運(yùn)動的合閘線圈4和分閘線圈5，外磁軛I的內(nèi)壁上設(shè)有在動鐵芯3運(yùn)動過程中始終與其外側(cè)面相對應(yīng)的永磁鐵2,永磁鐵2將動鐵芯3與外磁軛I的內(nèi)壁隔開，使動鐵芯3與外磁軛I不直接接觸。
[0020]本實用新型中，永磁鐵2設(shè)置于外磁軛I內(nèi)極靴的內(nèi)部，與動鐵芯3、外磁軛I上分閘極8或合閘極7構(gòu)成永磁回路，并為永磁回路的提供磁勢，當(dāng)動鐵芯3與分閘極8或合閘極7接觸，永磁磁通從接觸面通過，產(chǎn)生永磁保持力，從而使動鐵芯3鎖止并保持在分閘或合閘狀態(tài)。動鐵芯3與心軸6剛性連結(jié)，可繞心軸6中心往復(fù)轉(zhuǎn)動，輸出扭矩。分閘線圈5和合閘線圈4在勵磁情況下，將驅(qū)動動鐵芯3分別向分閘極8方向或合閘極7方向轉(zhuǎn)動。
[0021]所述的外磁軛I為高磁導(dǎo)率軟磁材料，其上設(shè)置分閘極8、合閘極7，它們成對出現(xiàn)，并繞心軸6中心軸對稱分布，如圖2所示，外磁軛I上設(shè)置兩對分閘極8和合閘極7，永磁鐵2為瓦片形結(jié)構(gòu)的釹鐵硼材料，緊貼在外磁軛I的內(nèi)極靴上，永磁鐵2沿心軸6的徑向方向磁化，如圖2所示，永磁鐵2內(nèi)側(cè)為N極，外側(cè)為S極。動鐵芯3為高磁導(dǎo)率軟磁材料，心軸6為不銹鋼或塑料等不導(dǎo)磁材料。動鐵芯3固定在心軸6上，并繞心軸6軸線稱布置，動鐵芯3布置在外磁軛I分閘極8和合閘極7之間，可隨心軸6往復(fù)轉(zhuǎn)動一定轉(zhuǎn)角。心軸6中心設(shè)置花鍵或平鍵等特征，方便永磁機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動輸出。
[0022]本實用新型合閘工作原理為:
[0023]如圖3所示，所述永磁機(jī)構(gòu)處于合閘穩(wěn)態(tài)位置，永磁鐵2建立永磁回路，磁力線分布如圖3中9所示的回線I，在圖3所示方向中，回線I為逆時針方向，用單箭頭標(biāo)示。動鐵芯3與合閘極7接觸，永磁鐵磁通均從回路I通過，將動鐵芯3吸在合閘極7上。
[0024]如圖4所示，當(dāng)分閘線圈5通過直流電流勵磁，建立電磁回路，磁力線如磁力線分布如圖4中10所示的回線II，在圖4所示方向中，回線II為順時針方向，用雙箭頭標(biāo)示。此分閘線圈5的磁通與永磁鐵2的磁通在合閘極7處疊加，使動鐵芯3在合閘極7處所受的吸力減小。當(dāng)分閘線圈5的電流增大到一定值時，動鐵芯3在合閘極7處所受的吸引力小于動鐵芯3上的機(jī)械負(fù)載如觸頭壓力，動鐵芯3就逆時針轉(zhuǎn)動,一旦動鐵芯3從合閘極7處被拉開，動鐵芯3與合閘極7間就出現(xiàn)空氣隙，磁阻增大，而另一側(cè)與分閘極8間的磁阻減小。合閘極7對動鐵芯3的吸引力減小，分閘極7對動鐵芯3的吸引力增大。動鐵芯3上向分閘極8方向上的合力增大，使動鐵芯3加速向分閘極8方向轉(zhuǎn)動，即逆時針轉(zhuǎn)動，直到與分閘極8接觸,完成分閘動作，如圖5所不。
[0025]本實用新型分閘工作原理為:
[0026]如圖5所不,所述永磁機(jī)構(gòu)處于分閘穩(wěn)態(tài)位置,永磁鐵2建立永磁回路,磁力線分布如圖5中11所示的回線III,在圖5的圖示方向為順時針方向，用單箭頭標(biāo)示。動鐵芯3與分閘極8接觸，永磁鐵2磁通均從回路I通過，將動鐵芯3吸在分閘極8上。
[0027]如圖6所示，當(dāng)合閘線圈4通過直流電流勵磁，建立電磁回路，磁力線分布如圖6中12所示的回線IV,在圖6的圖示方向為逆時針方向,用雙箭頭標(biāo)示。此合閘線圈4的磁通與永磁磁通在分閘極8處疊加,使動鐵芯3在分閘極8處所受的吸力減小，當(dāng)合閘線圈4電流增大到一定值時，動鐵芯3在分閘極8處所受的吸引力小于動鐵芯3上的機(jī)械負(fù)載，動鐵芯3就順時針轉(zhuǎn)動。一旦動鐵芯3從分閘極8處被拉開，動鐵芯3與分閘極8間就出線空氣隙，磁阻增大，而另一側(cè)與合閘極7間的磁阻減小。分閘極8對動鐵芯3的吸引力減小，合閘極7對動鐵芯3的吸引力增大。動鐵芯3上在合閘極7方向上的合力增大，使動鐵芯3加速向合閘極7方向轉(zhuǎn)動，即逆時針方向，直到與合閘極7接觸，完成合閘動作，如圖3所
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【權(quán)利要求】
1.一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，包括一個具有圓形內(nèi)腔的外磁軛(I)和一個設(shè)置在外磁軛(I)中心的心軸(6),其特征在于:所述心軸(6)由不導(dǎo)磁材料制成,在心軸(6)的圓周上對稱設(shè)有兩個互不相接的動鐵芯(3)，所述外磁軛(I)的內(nèi)壁上，對應(yīng)于每個動鐵芯(3)的兩側(cè)均設(shè)有一個合閘極(7)和一個分閘極(8)，所述合閘極(7)和分閘極(8)上均設(shè)有能夠與動鐵芯(3)吸合的工作面，合閘極(7)和分閘極(8)上分別繞設(shè)有用于驅(qū)動動鐵芯(3)在合閘極(7)和分閘極(8)之間往復(fù)運(yùn)動的合閘線圈(4)和分閘線圈(5)，外磁軛(I)的內(nèi)壁上設(shè)有在動鐵芯(3)運(yùn)動過程中始終與其外側(cè)面對應(yīng)的永磁鐵(2)，永磁鐵(2)將動鐵芯(3)與外磁軛(I)的內(nèi)壁隔開，使動鐵芯(3)與外磁軛(I)不直接接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述心軸(6)的中心設(shè)置有花鍵或平鍵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的心軸(6)為不銹鋼或塑料材質(zhì)，兩個永磁鐵(2)的材質(zhì)相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述外磁軛(I)的內(nèi)圓上設(shè)有極靴，永磁鐵(2)設(shè)在極靴上。
【文檔編號】H01H33/666GK203596316SQ201320814264
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】劉坤, 王竹云, 芮祖存 申請人:庫柏愛迪生(平頂山)電子科技有限公司