专利名称：双稳态电磁促动器，双线圈电磁促动器的控制电路和包括该控制电路的双线圈电磁促动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电磁促动器的控制电路的供电电路，其包括连接到切 换装置的第 一触发电容器，该切换装置用以串联连接所述至少第 一触发电 容器与所述第二开路控制线圏。当闭合电压施加到所述至少第 一闭合控制 线圈的端子时，所述至少第一触发电容器通过在所述至少第二开路控制线 圈的端子处感应的电压充电。切换装置用以连接所述至少第一触发电容器 到第二开路控制线圏。在断开阶段的过程中，所述至少第一触发电容器通 过所述第二开路控制线圈放电以在所述线圏的端子处形成开路电压。
所述至少第 一触发电容器优选地包括比闭合电压施加时间更短的时间 常数。
开路电压的绝对值优选地等于所述至少第一触发电容器的充电电压。
在特定实施例中，当闭合电压施加到所述至少第 一 闭合控制线圈的端 子时，所述至少第一触发电容器的充电电压等于在所述至少第二开路线圈 的端子处的感应电压值，开路电压的绝对值等于感应电压的绝对值。
根据本发明的一个实施例，控制电路包括至少第二触发电容器。供电 电路包括切换装置，其用以在闭合阶段过程中并联连接所述至少第 一和第 二触发电容器和在断开阶段过程中串联连接所述至少第一和第二触发电容 器，施加到所述第二控制线圈的开路电压等于在触发电容器的端子处分别 感应的电压的总和。
所述第一和第二触发电容器优选地分别包括比闭合电压施加时间更短 的时间常数。
在特定实施例中，开口电压的绝对值等于所述至少第一和第二触发器 的充电电压的总和。
当闭合电压施加到所述至少第一闭合控制线圈的端子时，至少一个触 发电容器的充电电压优选地等于在所述至少第二开路控制线圈的端子处感 应的电压4直。
有利地，第一和第二触发电容器是相同值的，并且开路电压的绝对值 等于感应电压的绝对值的两倍。所述至少第 一 闭合线圈优选地包括比所述至少第二开路控制线圈的第 二数量的匝数更少的第 一数量的匝数以使得在所述至少第二开路控制线圈 的端子处的感应电压大于施加到所述至少第 一 闭合控制线圈的闭合电压。
切换装置优选地包括受控开关。
本发明涉及电磁促动器，其包括具有磁轭的磁路、具有沿着磁轭的纵 轴的轴向磁化的至少一个永磁体和配置为沿着纵轴在锁定位置和未锁定位 置之间轴向滑动的柱塞芯。促动器包括如上限定的控制电路，线圈沿着磁 辄的纵轴轴向延伸并用以产生第一磁控通量，该第一磁控通量加入到所述 至少一个永磁体的极化通量以从未锁定位置移动柱塞芯到锁定位置。至少
一个复位弹簧的作用抵抗所述芯的移动。线圈用来产生举二磁控通量，其 对抗永磁体的极化通量并使得柱塞芯能够通过所述至少一个复位弹簧的作 用从锁定位置移动到未锁定位置。
磁辄优选地包括垂直于所述》兹轭的纵轴延伸的分路器，该分路器并联 定位在所述磁轭的第 一和第二表面之间，所述至少 一个永磁体定位在第一 表面和分路器之间。
线圈优选地在分路器和第二表面之间轴向延伸。
根据本发明的实施例，磁轭的第二表面包括部分围绕柱塞芯延伸的内 部衬套，柱塞芯通过径向滑动气隙从所述衬套间隔开，该气隙在柱塞芯的 平动移动过程中保持均一。在锁定位置，柱塞芯通过第三气隙从^磁轭的第 二表面间隔开，分路器和柱塞芯之间的体积限定第一轴向气隙。
在锁定位置，衬套优选地在重叠距离上覆盖柱塞。
所述至少一个永》兹体优选地通过第四气隙从分路器分隔开。
分路器优选地通过第五气隙从;兹轭分隔开。
磁性柱塞芯优选地与非磁性促动件耦合，该非磁性促动件沿着纵轴延 伸通过所述至少 一个,兹体和^兹辄的第 一表面。
其它优点和特征将从下面的本发明的特定实施例的描述变得更加清楚
明显，所述实施例仅仅是作为非限定性例子给出并在附图中示出，其中
图1和2表示根据本发明的第一实施例的在两个操作位置的电磁促动 器的截面4见图；图3表示根据图1和2的电》兹促动器的分解透视图； 图4表示根据图1和2的电磁促动器的详细透视图； 图5A， 5B, 5C和5D表示电磁促动器在促动期间从未锁定位置到锁定 位置的图形；
图6A， 6B， 6C和6D表示电磁促动器在促动期间从锁定位置到未锁定
位置的示意图7表示与电流切断装置耦合的电磁促动器的方框图8表示通过电磁促动器产生的力的强度的曲线图9表示根据本发明的第一优选实施例的控制电路的布线图IO表示代表电流I的值相对于施加到根据图9的控制电路的线圏的
端子的电压U的渐变的曲线图ll表示在开路线圈的端子处的感应电压相对于施加到闭合线圏的闭
合电压的图表；
图12表示根据图9的控制电路的触发电容器的充电剖面的图示； 图13表示根据本发明的第二优选实施例的控制电路的布线图。
具体实施例方式
根据图1和2中表示的第一优选实施例，具有磁性锁定的双稳态电磁 促动器包括由铁磁材料制成的固定磁路12。
磁路12包括沿着纵轴Y延伸的磁轭20。磁路的i兹辄20包括在其相对 末端的平行的第一和第二表面22， 24。表面22， 24垂直于磁轭20的纵轴 Y延伸。
优选地，如图3所示，磁轭20由两个长型金属壁组成，该壁关于彼此 定位为使得空出内部体积。两个壁通过分别布置在所述壁的末端的第一和 第二凸缘板22， 24保持平行。根据特定实施例，平行六面体形状的磁轭20 包括开口于内部体积上的至少两个纵向表面。
磁路12还包括磁通量分配分路器26。可饱和分路器26在平行于第一 凸缘板22的方向径向延伸。
电^兹促动器包括至少一个共轴配合在磁轭20内部的绝缘衬套32上的 固定控制线圈30。所述至少一个线圈30, 30A, 30B在分路器26和第二凸 缘板24之间轴向延伸。在磁轭20的内体积的内部还定位至少一个具有轴向磁化的永磁体14。 所述至少一个磁体布置在磁轭20的壁之间。永磁体14包括相反极性的两 个共面的前表面。第一表面定位为面对分路器26。第二表面背着第一凸缘 板22的内壁定位。前表面大致垂直于磁轭20的纵轴Y。
电磁促动器包括柱塞芯16,其配置为在磁轭20的纵轴方向轴向滑动。 柱塞芯16的移动发生在两个操作位置之间的控制30内部，所述两个操作 位置在此及后称作锁定位置和未锁定位置。
第一轴向气隙el对应分路器26和柱塞芯16之间的间隙。当柱塞芯处 于如图1所示的称为未锁定位置PD的第二操作位置时该气隙最大。当柱塞 芯处于如图2所示的称为锁定位置PA的第一操作位置时，该气隙为零。
芯优选地由^f兹性的或者可^f兹化材料制成的圆柱组成。当芯处于锁定位 置PA时，圆柱的第一径向表面用以与分路器26接触。当芯处于未锁定位 置时，圓柱的第二径向表面用以定位在第二凸缘板24的内表面附近。
第二凸缘板24的内表面包括内部衬套46，其在围绕柱塞芯16共轴安 置的环形空间内部分地延伸。柱塞芯16然后从所述衬套46通过第二径向 滑动气隙e2间隔开，该第二径向滑动气隙e2在柱塞芯16的平动移动过程 中保持均一。在锁定位置，衬套46优选地在重叠距离L上覆盖柱塞芯16。 衬套46优选地为管状形状并由铁磁材料制成。其可以形成第二凸缘板24 的整体部分或者通过固定装置固定到第二凸缘板24。滑动气隙e2以及柱塞 芯16与衬套46之间的重叠距离L被调节以使得在线圏30内部体积中整个 磁路20的磁阻尽可能弱。磁阻必须在两个操作位置之间的柱塞芯16的整 个活动范围内是最弱的。
柱塞芯16在未锁定位置PD通过对应第二凸缘板24和柱塞芯16之间 的间隙的第三轴向气隙e3从第二凸缘板24的内壁间隔开。当柱塞芯处于如 图l所示的未锁定位置时，该气隙e3最小。
当芯处于锁定位置PA时，后者通过由所述至少一个永^^体14产生的 极化通量cpU所致的磁引力FA而贴靠分路器26。柱塞芯16设计为通过至 少一个复位弹簧36偏压到未锁定位置PD。复位弹簧36的复位力FR趋于 抵抗永磁体14产生的磁引力FA。在锁定位置PA,磁引力FA的强度大于 通过所述至少一个复位弹簧36施加的相反的复位力。
根据本发明的替代实施例，柱塞芯16包括平截头 形状的径向表面，用以在锁定位置贴靠分路器26。
所述至少一个永磁体14的第一前表面通过第四气隙e4从分路器26分 隔开。所述气隙e4被做成例如尽可能小的尺寸以不降低磁体14的效率但足 以防止在磁体上的任何机械振动。吸振器可以布置在由第四气隙e4形成的 空间中。该吸振器可以包括凝胶。该吸振器的目的是降低当所述芯从其未 锁定位置PD移动到其锁定位置PA时在柱塞芯16和分路器26之间的任何 振动反沖。
根据特定实施例，分路器26在平行于第一凸缘板22的方向径向延伸， 其通过第五气隙e5从磁轭20间隔开。由非》兹性材料制成的至少一个中间元 件33可以布置在第五气隙e5中。该中间元件特别地作为分路器26的支承， 保证第五气隙e5得以维持。分路器26可以包括可变截面。变化第五气隙 e5的尺寸和/或分路器26的横截面使得能够调节所述分路器的磁阻值。
磁性柱塞芯16耦合到非磁性的促动件18，该非磁性的促动件18轴向 通过在第一凸缘板22中形成的开口 17。非磁性的促动件18还通过所述至 少一个磁体16。磁芯16和促动件18形成促动器1的移动组件。
才艮据本发明的一个实施例，为了易于生产所述至少一个^兹体16，电》兹 促动器1包括至少两个并置的义兹体16。所述永磁体分别被切割以当其并置 时留出通路孔17。定心部分19优选地布置在通路孔17中。定心部分19 乂人 所述至少一个磁体16突出第四气隙e4的高度。所述部分然后与分路器26 接触。当柱塞芯16与分路器26接触并最终也作为导引移动组件16， 18中 的一部分时，定心部分19用作定位;兹体和吸收一部分机械振动的目的。根 据如图4所示的替代实施例，电磁促动器包括四个相同形状的磁体16。
根据一特定实施例，电磁促动器1的移动组件用以控制电流切断装置 的真空盒。
根据本发明的如图1和2所示的一个实施例，复位弹簧定位在磁轭20 的外面。其包括在第一外部支承例如框架100上的第一支承表面，并包括 布置在促动件18上的止停件19上的第二支承表面。在未锁定位置PD，所 述止停件19按压在第二外部支承上。为了示例性的目的，第二外部支承可 以特别地形成第一凸缘板22的外部表面的一部分。在促动件18上的止停 件19的该纵向定位使得能够在未锁定位置控制PD促动器1的移动组件的 移动长度，更具体地，第三气隙e3的长度。止停件19沿着促动件18的移动事实上确实使得第三气隙e3调节为最小尺寸。固定在锁定位置PA是通 过所述至少一个复位弹簧36， 37得以保证的。
所述至少一个线圈30设计在磁路12中以产生第一i兹控通量cpCl。第 一石兹控通量cpCl用以加入到永/磁体14的极化通量(pU。第一》兹控通量cpCl 这样趋于与所述至少一个复位弹簧36, 37的作用相反以将柱塞芯16从其 未锁定位置PD移动到其锁定位置PA。所述至少一个线圈30用以在磁路12 中产生第二磁控通量(pC2，第二磁控通量(pC2与永磁体14的极化通量相反 以释放柱塞芯16并使得柱塞芯16能够从锁定位置PA移动到未锁定位置 PD。柱塞芯16从锁定位置PA到未锁定位置PD的移动通过所述至少一个 复位弹簧36, 37的作用进行。
电》兹促动器1优选地包括被优化以产生第一,兹控通量cpCl的第一线圈 30A和被优化以产生第二磁控通量cpC2的第二线圏30B。
根据本发明的如图7所示的一个实施例，电磁促动器1可以用以控制 特别地包括真空盒2的电流切断装置22。产生第一控制通量cpCl的第一线 圏30A然后用以闭合真空盒的触点。而且，产生第二磁控通量cpC2的第二 线圈30B然后用以断开真空盒2的触点。第一线圏30A然后称作闭合线圈， 而第二线圈30B称作开路线圈。
由于磁路12的几何构型，特别地，由于磁分路26关于线圏30的定位 以及所述至少一个磁体16的定位，通过线圏30， 30A， 30B产生的通量流 动通过所述至少一个i兹体。因此，》兹体14退》兹的风险受到限制。
为了从真空盒2触点的断开位置移动到闭合位置，电磁促动装置1操 作如下。如图5A所示，两个相对的力施加到柱塞芯16。借助非磁性促动 件18通过复位弹簧36施加在柱塞芯16上的复位力FR趋于将柱塞芯16保 持在未锁定位置，从而触点处于断开位置。由于磁体14的极化通量cpU, 复位力FR抵抗第一磁性闭合力FA。磁性闭合力FA比复位力FR强度更大。 如图5B所示，第一线圈30A被供电以闭合触点。第一线圈30A产生第一 控制通量(pCl。第一控制通量cpCl与磁体14的极化通量cpU在相同方向流 动。第一通量产生电^兹闭合力FFE。两个闭合力FA、 FFE加在一起并趋于 将柱塞芯16从其未锁定位置PD移动到其锁定位置PA。电磁闭合力FFE的 强度经历指数类型的变化，如图8所示。该变化直接取决于线圈的几何结 构，特别地，取决于其电感和使用的电源的类型。根据本发明的一个实施例，当柱塞芯16从其未锁定位置移动离开时， 电磁闭合力FFE的强度大于复位弹簧36的复位力FR的强度。在柱塞芯16 的移动开始时电磁闭合力FFE的该非零强度(偏移)将使得能够在柱塞芯的 移动过程中获得总是大于复位力FR的电磁闭合力FFE。
偏移值与第三气隙E3的尺寸、磁体14和第一控制通量(pCl相关。如 图5B所示，第二凸缘板24将第一控制通量(pCl的一部分从其主^f兹路偏移。 该偏移的通量cpCd产生与电磁闭合力FFE暂时相反的对抗力。建立用于移 动柱塞芯的有效电磁闭合力FFE必需的时间然后更长。柱塞芯16开始动态 移动然后被延迟。该延迟使得在第一线圈30A中流动的电流能够达到足够 的强度以产生有效的第一控制通量cpCl。
如图8所示，当柱塞芯16开始移动时，由电磁促动器存储的势能然后 足以保证电磁闭合力将总是大于复位力FR的强度。这保证闭合而不需要任 何停机时间和不需要柱塞芯16被慢下来。
根据本发明的如图9所示的特定实施例，在柱塞芯16从其未锁定位置 PD移动到其锁定位置PA的过程中，电磁闭合力FFE将与由第二复位弹簧 37产生的第二力相反。该第二弹簧37用来施加接触压力特别地以保持真空 盒2的电触点闭合。该第二弹簧37将通过电磁闭合力FFE的作用被压缩。 如图8所示，在柱塞芯16的闭合行程的大约三分之二处，第一和第二复位 弹簧36, 37的组合的复位力将对抗电磁闭合力FFE。当柱塞芯16处于锁定 位置PA时，如图5D所示，到闭合线圈的供电被中断。如图8所示，第一 磁性闭合力FA然后大于由第一和第二弹簧36， 37产生的复位力FR的总和 的强度。处于锁定位置PA的柱塞芯16的磁性锁定也可以与机械闭锁组合。
为了从真空盒2的触点的闭合位置移动到断开位置，换言之，从柱塞 芯16的锁定位置PA到未锁定位置PD,电磁促动装置1的操作如下。如图 6A所示，两个相对的力施加在柱塞芯16上，即由于磁体14的极化磁体cpU 所致的》兹力FA和通过所述至少一个复位弹簧36， 37施加的力产生的复位 力FR。磁力FA然后大于复位力FR的强度。
根据如图7所示的实施例，复位力FR由第一和第二复位弹簧36, 37 共同施加的力的总和产生。
如图6B所示，第二线圈30B被供电以产生第二控制通量cpC2。第二控 制通量cpC2在磁体14的极化通量cpU的相反方向流动。第二控制通量cpC2产生电磁断开力FOE。复位力FR和电磁断开力FOE加在一起并且产生的 断开力然后大于磁性锁定力FA的强度并趋于将柱塞芯16从其锁定位置PA 移动到其未锁定位置PD。
根据替代实施例，柱塞芯16包括定位在与第三气隙e3接触的径向表 面中的孔39。该孔39在其纵轴方向直接通过所述芯。当柱塞芯从锁定位置 PA移动到未锁定位置PD时，孑L 39使得包含在第三气隙e3的体积内的空 气移除。空气能被被移除而不是被压缩，这使得能够避免称作活塞效应的 影响。该活塞效应将产生抵抗柱塞芯16的运动的压力。
两个线圈30A， 30B能够以独立的方式被供电。例如，第一闭合线圏 30A以10A电流的250伏直流电操作，而第二开路线圏30B要求具有40mA 的几百伏。两个线圈30A， 30B的绕线的直径不同。所述线圈还包括不同数 量的匝数。
根据本发明的替代实施例，在断开时第 一和第二线圈可以串联连接。 在闭合时第二开路线圈30B将短路。
第一闭合线圏30A要求给定时间的大量能量以闭合促动器。第一线圈 30A的供电时间例如等于大约150ms。该电力通过供电系统提供。
根据本发明的替代实施例，第一线圈30A的供电可以通过调幅电流脉 冲执行。在第一线圈30A中流动的电流的强度的这种给电使得柱塞芯16从 未锁定位置PD移动到锁定位置PA的速度受控。当柱塞芯16与分路器接触 时降低柱塞芯16的速度可以特别地重要。降低柱塞芯和分路器之间的冲击 力降低磁路存储的机械应力。
反过来，第二线圏30B仅需要非常少量的能量来断开促动器。该能量 可以来自小电容的电容器C1。例如，电容值将特别地为大约十微法拉，工 作电压能够达到数千伏。工作电压可以例如等于1000VdC。
该电容器C1应当优选地为薄膜类型，特别地为聚丙烯薄膜。不同于电 解液干涸的化学电容器，这种类型的包括聚丙烯薄膜的电容器C1具有优良 的寿命。这种类型的部件在电磁促动器的整个寿命中不需要任何维护。在 短路的情形下断开时，该电容器C1经由第二线圈30B作用。此外，其可靠 性保证良好水平的电磁促动器操作安全性。由于电容器的电容值，电容器 能够在几毫秒内再充电，其对于设计用于中压保护功能的具有高速周期的 断路器特别有利。通常用于高架电网的这些断路器一般称作自动断路器。当断路器用于连续的高速断开和闭合O-C-O-C周期时，该电容器Cl的使用 受到关注。该电容器C1能够通过电力系统或者通过电流变压器连续不断地 再充电。当i殳备定位在柱顶部时，也可^f吏用光电电池。
而且，如图9所示，在两个控制线圈30A, 30B之间存在电》兹耦合。 由于该耦合，当电压Uclos施加到第一闭合线圈30A时，电容器C可以通 过在第二开路线圏30B的端子处恢复的电压Uind再充电。在与自动断路器 相关的电^兹促动器1闭合后主供应失效以及电容器C1通过在开路线圈30B 中感应的能量已经再充电的情形下，能够立即断开而无需施加额外的电力。 如图9所示，特别地包括闸流管或者晶体管的开关TH可以用于连接电容器 Cl到第二开路线圈30B。所述恢复电压Uind由于第二线圏的匝数的比率较 高而较高，电容器可以用作存储器但也可用于切断任何感应电压的装置。
本发明涉及用于具有柱塞芯16的电磁促动器的控制电路。该电路包括 至少第一闭合控制线圏30A,用以在促动器的闭合阶段移动柱塞芯16;和 至少第二开路控制线圈30B，用以在促动器的断开阶段移动柱塞芯16。所 述至少第一闭合控制线圏30A包括第一数量的匝数N1。所述至少第二开路 控制线圈30B包括第二数量的匝数N2。所述至少两个控制线圈30A, 30B 通过相互感应M耦合。所述至少第一线圈组成变压器的初级电路，所述至 少第二线圏组成次级电路。变压器的磁路特别地包括柱塞芯16。
根据特定实施例，控制电路包括两个控制线圈30A, 30B。有利地，第 一数量的匝数N1小于第二数量的匝数N2。两个控制线圏30A, 30B然后组 成升压变压器(N2〉N1 )。
控制线圈30A， 30B用以在闭合阶段产生第一磁性的控制通量cpCl, 在断开阶段产生第二磁性控制通量cpC2。在闭合阶段，第一闭合控制线圈 30A被供给闭合电压Uclos以产生第一磁控通量cpCl。在断开阶段，第二开 路控制线圈30B被供给开路电压Uopen以产生第二磁控通量cpC2。开路电 压Uopen然后与闭合电压Uclos符号相反。
根据如图1和2所示的示例性实施例，所述至少两个控制线圈30A, 30B包含在具有纵轴Y的^兹轭20中。柱塞芯16配置为沿着纵轴Y在锁定 位置和未锁定位置之间轴向滑动。线圈优选地为同心的，并且在^f兹轭20的 纵轴Y方向轴向延伸。控制线圈30A, 30B之间的电,兹耦合通过柱塞芯16 和促动器的》兹辄执行。控制电路还包括供电电路，用以在电磁促动器的闭合和断开阶段给所
述控制线圈30A， 30B供电。
根据本发明的优选第一实施例，如图9所示，供电电路包括用于串联 布置至少第一触发电容器Cl和所述第二开路控制线圈30B的装置。
根据这个实施例，用于闭合促动器的电气控制电路产生调幅的闭合电 压Uclos。该调制为PWM类型。具有周期T的控制信号的调制包括从O到 100%的占空比a。对应闭合电流Iclos的斩波电流在所述第一闭合控制线圏 30A中流动。如果调制占空比a等于100(a=100%)，获得具有均一脉冲形状 的信号。
控制第一闭合控制线圈30A中流动的电流强度可以使得能够控制在闭 合阶段柱塞芯16的动力。
根据特定实施例，闭合电压调幅为具有大约90%的占空比。
在本发明的该特定实施例中，电控制电路通过供电系统的交流电压供 应。该装置将交流电压整流为直流电压。直流电压供电给产生调幅闭合电 压Uclos的电子控制装置。
所述第一闭合控制线圈30A的电力供应以这样的方式给电以使得闭合 电流曲线遵循电磁触点闭合的传统的物理学规律。
当闭合电压Uclos施加到所述至少第一闭合控制线圏30A的端子时， 电压Uind在所述第二开路控制线圈30B的端子处被感应。在次级线圈处产 生的感应电压Uind与闭合电压Uclos成比例。感应电压Uind和闭合电压 Uclos之间的比率取决于第二闭合控制线圈30B的第二数量匝数N2和第一 闭合控制线圈30A的第一数量匝数N1的比率。该升压变压比率可以写成以 下等式的形式Uind=UclsoxN2/N 1 。
升压变压比还取决于使得磁通量改变的促动器的柱塞芯16的闭合动力 产生的变化。如图ll所示，感应电压Uind具有零平均值。
控制供电电路包括切换装置Dl, D2, TH以串联连接至少第一触发电 容器Cl和所述第二开路控制线圈30B。
根据本发明的特定实施例，如图13所示，切换装置包括两个整流二极 管Dl, D2和受控开关TH例如特别是闸流管或者晶体管。
当闭合电压Udos施加到所述至少第一闭合控制线圈30A的端子时， 所述至少第一触发电容器C1通过在所述至少第二开路线圏30B的端子处的感应电压充电。所述至少一个触发电容器Cl的充电通过两个整流二^l管 Dl， D2进行。根据该特定实施例，仅感应电压Uind的正半波用于给所述至 少一个触发电容器C1充电。根据另一未图示的实施例，可以想到，整流感 应电压用于给所述至少一个电容器充电。如图12所示，触发电容器C1的
充电剖面遵循一般电容器的指数充电规律。充电电压然后等于
二
f/c = t/zW x (1 — e r)
其中，t等于时间，而T为电容器的时间常数。
在发生断开时，存储在所述至少触发电容器C1中的能量可以在第二开
路控制线圏30B中放电。因此，在断开阶段不必具有额外的电源。施加到 所述第二开路控制线圈30B的开路电压Uopen通过所述至少一个触发电容 器Cl传递。开路电压U叩en的绝对值等于所述至少第一触发电容器Cl的 充电电压Uc。
充电电压Uc优选地必须在闭合电压Uclos施加到闭合线圏30A的端子 的过程期间内达到感应电压值。触发电容器被特别地选取以具有与闭合电
压Uclos的施加时间相比尽可能小的时间常数T。
根据本发明的实施例，所述至少第一触发电容器C1的充电电压Uc等 于在所述至少第二开路线圈30B的端子处的感应电压Uind的值。开路电压 Uopen的绝对值然后等于感应电压Uind的绝对值。
开路电压Uopen必须与闭合电压Uclos的方向相反以在促动器的断开 阶段移动柱塞芯16。切换装置的受控开关TH使得在所述至少一个触发电 容器C1的端子处的电压能够反向。
已知具有柱塞芯的电磁促动器的动力是线圏中流动的电流的描绘，用 于使所述柱塞芯运动。表示电流I的值相对于在所述线圈的端子处施加的电 压的渐变的曲线在图IO中示出。在原点处表示柱塞芯的加速度的曲线斜率 取决于线圏的电压U和电感L之间的比率。线圈的电感L为系统的内在参 数，增大电压U是降低电磁促动器的反应时间的唯一途径。用于给定线圈 的电压值越高，曲线将越陡，柱塞芯的初始加速度越大。
为了增大开路电压Uopen，推荐增大升压变压比Nl/N2。但是，不可 能增大特别是第二开路控制线圈30B的线圏匝数。控制线圈30A， 30B的 最大尺寸事实上通过促动器的体积，特别地通过^f兹轭的内部体积确定。而 且，包括降低绕线的横截面以增大匝数而不改变缠绕体积的方案也是不可接受的。降级绕组线的横截面事实上将伴随线圈电阻和电感的增大。这些
变化将对触发电容器Cl, C2的充电和放电时间具有有害的影响。电容器充 电的变慢将被观察到表现为放电时间将增大。该结果与特别在断开时需要 促动速度的促动器要求的性能是不相容的。
根据本发明的第二优选实施例，为了增大开路电压Uopen以控制第二 开路控制线圈30B,控制电路包括至少第二触发电容器C2。
在如图13所示的第二优选实施例的特定实施例中，控制电路包括两个 触发电容器C1， C2。
在闭合阶段发生时，供电电路包括切换装置THl, TH2, TH3， TH4， Dl， D2, D3以并联连接所述至少第一和第二触发电容器C1， C2与所述第 二开路控制线圈30B。
根据本发明的特定实施例，如图13所示，切换装置包括三个二极管 Dl， D2， 3和四个受控开关TH1， TH2， TH3， TH4例如特别是闸流管或者 晶体管。
当闭合电压Uclos施加到所述至少第一闭合控制线圏30A的端子处时， 电压Uind在所述第二开路控制线圈30B的端子处感应。触发电容器Cl， C2这样在第二开路控制线圈30B的端子处被感应电压充电。
并联的触发电容器Cl， C2的充电通过用于正极的第一和第二二极管 Dl， D3和受控开关TH4以及用于负极的第三二极管D2执行。所述受控开 关TH4在促动器闭合同时受控以使得能够并联连接。根据该特定实施例， 仅感应电压Uind的正半波用于给触发电容器Cl, C2充电。根据未图示的 另一实施例，可以想到，特别地通过使用用于给所述至少一个电容器充电 的二极管桥来整流感应电压。
在发生促动器的断开阶段时，供电电路包括切换装置THl, TH2, TH3， TH4， Dl， D2, D3以并联连接触发电容器Cl, C2与第二开路控制线圈30B。
开路电压U叩en的绝对值等于所述第一和第二触发电容器Cl， C2的 充电电压Ucl, Uc2的总和。
根据本发明的实施例，当闭合电压Uclos施加到所述至少第一闭合控制 线圈30A的端子时，至少一个触发电容器Cl， C2的充电电压Ucl， Uc2 等于所述至少第二开路控制线圈30B的端子处的感应电压值。
所述第一和第二触发电容器Cl, C2优选地分别包括比闭合电压Uclos的施加时间更短的时间常数T。
第一和第二触发电容器C1， C2优选地为相同值，并且开路电压Uopen 的绝对值等于感应电压Uind的绝对值的两倍。串联连接的触发电容器Cl, C2的放电从而使得开路电压Uopen翻倍。
开路电压Uopen必须与闭合电压Uclos的方向相反以为了在促动器的 断开阶段移动柱塞芯16。切换装置TH1， TH2， TH, TH4使得在触发电容 器C1， C2的端子处的充电电压Ucl， Uc2反向。
并联放电通过用于正极的第 一受控开关TH1和通过用于负极的第二受 控开关TH2执行。第三受控开关TH3实现两个电容器的串联。
取决于使用的实施例，并联地给两个触发电容琴C1， C2而非仅一个充 电使得充电电压降低25%。而且，给串联的电容器Cl, C2放电使电压增加
25%的下降是由于通过两个控制线圈30A, 30B形成的变压器不是完美 的发生器的事实所致。其具有由于绕线的电阻和线圈的电感所致的阻抗。 该阻抗限制通过给电容器充电的开路控制线圏30B供应的电流。
触发电容器C1，C2的值根据要求的断开速度和尺寸适合用于给定体积 的线圈予以最优化。
根据控制电路的优选实施例的变型，控制电路的电子控制装置包括用 于当促动器已经闭合时给触发电容器Cl， C2再充电的装置。触发电容器 Cl, C2以一定频率周期性再充电，该频率根据使用的技术而可变以补偿自 放电的损耗。电子装置然后发送短的持续时间的脉沖到第一闭合控制线圏 30A中。电容器的再充电时间的值取决于部件的内在值。触发电容器C1， C2因此通过数个控制周期Uclos再充电。根据特定实施例，再充电脉冲具 有大约几十毫秒的持续时间，再充电周期大于1/4小时并根据使用的电容器 技术可以更长。
因为断开需要的能量小，触发电容器Cl, C2呈现低的电容值。例如， 电容值应当特别地为大约十微法拉，电容器具有可以达到数千伏的工作电 压。例如，工作电压可以等于1000Vdc。由于触发电容器C1， C2的低的电 容值，后者可以在几毫秒内再充电，其对于用于中压保护的具有高速周期 的断路器特别重要。
其还优选地通过聚丙烯薄膜技术设计并包括至少等于促动器寿命的良好寿命。其可靠地保证电磁促动器的操作安全性处于良好水平。
根据本发明的不同实施例的变型，切换装置，特别是受控开关TH， TH1 ， TH2， TH3, TH4的控制电子元器件需要的电力，从至少一个触发电容器 Cl， C2分接。
本发明还涉及具有磁性锁定的双稳态电磁促动器，其包括由铁磁材料 制成的固定》兹路12。才艮据第一优选实施例，如图1, 2, 3所示，眉兹路12包 括沿着纵轴Y延伸的》兹轭20。》兹路的》兹轭20包括在其相对末端的第一和 第二平行表面22， 24。表面22， 24垂直于磁轭20的纵轴Y延伸。磁轭20 优选地由两个相对于彼此定位以使得释放内部体积的两个长型金属壁组 成。两个壁通过分别布置在所述壁的末端的第一和第二凸缘板22, 24保持 平行。根据特定实施例，平行六面体形状的磁轭20包括开口于内部体积上 的至少两个纵向表面。
磁路12还包括磁通分配分路器26。可以饱和的分路器26在平行于第 一凸缘^反22的方向径向延伸。
电磁促动器包括如上所述的控制电路。控制电路包括共轴地安装在磁 轭20的内部的绝缘衬套32上的第一控制线圈30A和固定的第二控制线圈 30B。所述控制线圏30A， 30B是同心的并在分路器26和第二凸缘板24之 间轴向延伸。第二控制线圈30B布置在第一控制线圈30A的外面。
在磁辄20的内体积内部还定位有具有轴向磁化的至少一个永磁体14。 所述至少一个磁体布置在磁轭20的壁之间。永磁体14包括相反极性的两 个共面的前表面。第一表面面对分路器26定位。第二表面抵靠第一凸缘板 22的内壁定位。前表面大致垂直于磁轭20的纵轴Y。
电磁促动器包括柱塞芯16，其安装为在磁轭20的纵轴方向轴向滑动。 柱塞芯16的移动发生在两个操作位置之间的控制线圏30A, 30B内部，所 述位置在此及后称作锁定位置PA和未锁定位置PD。
第一轴向气隙el对应分路器26和柱塞芯16之间的间隙。该气隙在当 柱塞芯处于如图1所示的称作未锁定位置PD的第二操作位置时最大。该气 隙在当柱塞芯处于如图2所示的称作锁定位置PA的第一操作位置时为零。
柱塞芯优选地由圆柱组成，该圓柱由磁性的或者能磁化的材料制成。 圆柱的第一径向表面用于当柱塞芯处于锁定位置PA时与分路器26接触。 圆柱的第二径向表面用于当柱塞芯处于未锁定位置PD时定位为靠近第二凸缘板24的内表面。
第二凸缘板24的内表面包括内部衬套46，其部分地在环形空间内延 伸，该环形空间围绕柱塞芯16共轴安置。柱塞芯16然后通过第二径向滑 动气隙e2从所述衬套46间隔开，所述第二径向滑动气隙e2在柱塞芯16 的平动移动过程中保持均一。在锁定位置，衬套46优选地在重叠距离L上 覆盖柱塞芯16。衬套46优选地为管状形状并由《失z磁材料制成。其可以形成 第二凸缘板24的集成部分或者通过固定装置固定到第二凸缘板24。滑动气 隙e2以及柱塞芯16和衬套46之间的重叠距离L被调节以使得^兹路20的 整个》兹阻在第一控制线圈30A的内体积内尽可能低。磁阻在柱塞芯16在两 个操作位置之间的整个移动中必须为最低。
处于未锁定位置PD的柱塞芯16通过对应第二凸缘才反24和柱塞芯16 之间的间隙的第三轴向气隙e3从第二凸缘板24的内壁间隔开。当柱塞芯处 于如图1所示的未锁定位置时，该气隙e3最小。
当柱塞芯处于锁定位置时，后者通过由所述至少一个永磁体14产生的 极化通量cpU所致的磁引力而保持贴靠分路器26。柱塞芯16用以通过至少 一个复位弹簧36前进到未锁定位置PD。复位弹簧36的复位力FR趋于与 永磁体14产生的磁引力FA相反。在锁定位置，磁引力FA的强度大于所述 至少一个复位弹簧36的相反的复位力(图5A， 5B， 5C, 5D)。
所述至少一个永磁体14的第一前表面通过第四气隙e4从分路器26分 隔开。所述气隙e4被做成尽可能小的尺寸以使得不降低磁体14的效率但足 以防止在磁体上的任何机械振动。吸振器可以布置在通过第四气隙e4形成 的空间内。该减振器可以包括凝胶。该减振器的目的是降低当所述芯从未 锁定位置PD移动到锁定位置PA时在柱塞芯16和分路器26之间的振动的 任何反冲。
磁性柱塞芯16耦合到轴向通过在第一凸缘板22中形成的开口 17的非 ;兹性-f足动件18。非义兹性促动件18还通过所述至少一个-兹体16。柱塞芯16 和促动件18形成促动器1的移动组件。
根据特定实施例，促动器1的移动组件用以控制电流切断装置的真空
合
JUL 。
根据本发明的如图1和2所示的实施例，复位弹簧定位在磁轭20外面。 其包括在第一外部支承例如框架100上的第一平面支承，并包括布置在促动件18上的止停件19上的第二平面支承。在未锁定位置PD,所述止停件 19按压在第二外部支承上。例如，第二外部支承可以特别地形成第一凸缘 板22的外部表面的一部分。将止停件19纵向定位在促动件18上使得能够 在未锁定位置控制促动器1的移动组件的移动长度，特别是第三气隙e3的 长度。止停件19沿着促动件18的移动事实上使得该第三气隙e3的最小尺 寸得以调节。保持在未锁定位置PA通过所述至少一个复位弹簧36， 37得 以保证。
第一控制线圈30A用以在磁路12中产生第一磁控通量cpCl。第一磁控 通量cpCl用以加入到永磁体14的极化通量(pU。第一》兹控通量cpCl因此趋 于抵抗所述至少一个复位弹簧36， 37的作用以将柱塞芯16从其未锁定位 置PD移动到其锁定位置PA。
第二控制线圏30B用以在磁路12中产生第二磁控通量cpC2，该通量抵 抗永》兹体14的极化通量(pU以释放柱塞芯16并使得后者从其锁定位置PA 移动到其未锁定位置PD。柱塞芯16从锁定位置PA到未锁定位置PD的移 动通过所述至少一个复位弹簧36， 37的作用进行。
根据本发明的一个实施例，如图8所示，电磁促动器1可以用以控制 特别地包括真空盒2的电流切断装置22。产生第一控制通量cpCl的第一线 圈30A然后用以控制真空盒2的触点。而且，产生第二磁控通量cpC2的第 二线圏30B然后用以断开真空盒2的触点。第一线圈30A然后称作闭合线 圏，而第二线圈30B称作开路线圈。
由于磁路12的几何构型，特别地由于磁分路器26相对于控制线圈 30A, 30B的定位以及所述至少一个磁体16的定位，通过控制线圈30， 30A, 30B产生的通量不会流过所述至少一个磁体16。从而限制磁体退磁的危险。
为了从真空盒触点的断开位置移动到闭合位置，电^ 兹促动装置1的操 作如下。如图6A所示，两个相对的力施加到柱塞芯16。借助非磁性促动 件18通过复位弹簧36施加在柱塞芯16上的复位力趋于将柱塞芯16保持 在未锁定位置，触点处于断开位置。复位力FR抵抗由于磁体14的极化通 量所致的第一磁性的闭合力FA。；兹性闭合力FA的强度大于复位力FR。如 图5B所示，第一线圈30A被供电以闭合触点。第一线圏30A产生第一控 制通量cpCl。第一控制通量(pCl在与磁体14的极化通量cpU相同的方向流 动。第一通量产生电；兹闭合力FFE。两个闭合力FA， FFE加入到一起并趋于将柱塞芯16从未锁定位置PD移动到锁定位置PA。电磁闭合力FFE的强 度经历指数类型的变化。该变化直接取决于线圏的几何结构，特别地是其 电感以及所用电源的类型。
根据本发明的一个实施例，当柱塞芯16从未锁定位置移动离开时，电 磁闭合力FFE的强度大于复位弹簧36的复位力FR的强度。在柱塞芯16 开始移动时电磁闭合力FEE的该非零强度(偏移)将使得在柱塞芯的移动过 程中电i兹闭合力FEE总是大于获得的复位力FR。
偏移值与第三气隙e3的尺寸、磁体14和第一控制通量(()Cl相关。如 图IO所示，第二凸缘板24将第一控制通量(pCl的一部分从主磁路转向。 该转向的通量cpCd产生与电磁闭合力FFE暂时相反的抵抗力。建立用于柱 塞芯移动的有效电磁闭合力FFE必需的时间然后更长。柱塞芯16的动态开 始移动然后被延迟。该延迟使得在第一线圈30A中流动的电流能够达到足 够强度以产生有效率的第一控制通量cpCl。
如图6B所示，当柱塞芯16开始移动时，电磁促动器存储的势能然后 足以保证电磁闭合力FFE总是大于复位力FR的强度。这保证在没有任何停 机并且柱塞芯16不会放慢的情况下闭合。
根据本发明的特定实施例，在柱塞芯16从其未锁定位置PD移动到其 锁定位置PA的过程中，电》兹闭合力FEE将与第二复位弹簧37产生的第二 力对抗。该第二弹簧37用于施加接触压力特别地以保持闭合的真空盒2的 电接触。该第二弹簧37将在电磁闭合力FEE的作用下压缩。在柱塞芯16 的闭合行程的大约三分之二，第一和第二复位弹簧36, 37的组合的复位力 将抵抗电磁闭合力FFE。当柱塞芯16处于如图5D所示的锁定位置PA时， 给闭合线圈的供电被中断。第一磁性闭合力FA然后大于第一和第二弹簧 36, 37产生的复位力FR的总和的强度。在锁定位置PA柱塞芯16的该磁 性锁定也可以结合机械锁定。
为了从真空盒2触点的闭合位置移动到断开位置，换言之，从柱塞芯 16的锁定位置PA到未锁定位置PD,电磁促动装置1的操作如下。如图6A 所示，两个相对的力施加在柱塞芯16上，即由于》兹体14的极化通量(pU所 致的^t力FA和通过所述至少一个复位弹簧36， 37施加的力产生的复位力 FR。磁力FA然后强度大于复位力FR。
根据如图6C所示的实施例，复位力FR产生于第一和第二复位弹簧36，37共同施加的力的总和。如图6B所示，第二线圈30B被供电以产生第二 控制通量cpC2。第二控制通量(pC2在与磁体14的极化通量相反方向流动。 第二控制通量(pC2产生电磁断开力FOE。复位力FR和电磁断开力FOE力口 在一起。产生的断开力然后强度大于磁性锁定力FA并趋于将柱塞芯16从 其锁定位置PA移动到其未锁定位置PD。
为了示例性的目的，控制电路的第一闭合线圏30A在电流为IOA、 DC 电压为250伏下运行，而第二开路控制线圏30B需要电流为40mA、电压为 几百伏。两个控制线圈30A, 30B的绕线的直径不同。此外，所述线圏包括 不同数量的匝数。
第 一线圈30A在给定时间需要大量的电力以闭合促动器。第 一线圈30A 的供电时间例如等于150ms。该电力来自供电系统。另一方面，第二线圈 30B仅需要少量的电力来断开促动器。
根据特定实施例，在平行于凸缘板22的方向径向延伸的分路器26通 过第五气隙e5 乂人/磁轭20分隔开。由非^f兹性材料制成的至少一个中间元件 33可以布置在第五气隙e5中。该中间元件特别地用于分路器26的支承， 保证维持第五气隙e5。分路器26可以包括可变截面。修改第五气隙e5的 尺寸和/或分路器26的截面能够调节所述分路器的磁阻值。
根据本发明的一个实施例，为了易于产生所述至少一个磁体16,电》兹 促动器包括至少两个并置的磁体16。所述永磁体分别被切割以当其并置时 留出通路孔17。定心部分19优选地布置在通路孔17中。定心部分19从所 述至少一个磁体16凸出第四气隙e4的高度。所述部分然后与分路器26接 触。定心部分19用作定位》兹体和当柱塞芯.16与分路器26接触时吸收一部 分机械振动两个目的，最后还作为导引移动组件16， 18的一部分。
权利要求
1.一种具有磁性锁定的双稳态电磁促动器，用于断开和闭合控制电流切断装置的真空盒，该双稳态电磁促动器包括磁路(12)，该磁路包括磁轭(20)，其中一分路器(26)垂直于所述磁轭的纵轴(Y)延伸，该分路器(26)以并行方式定位在所述磁轭的第一和第二表面(22，24)之间，至少一个永磁体(14)，该至少一个永磁体在所述磁轭(20)的所述纵轴(Y)方向轴向磁化，所述磁体定位在所述第一表面(22)和所述分路器(26)之间，柱塞芯(16)，该柱塞芯安装成沿着所述磁轭(20)的所述纵轴(Y)在锁定位置(PA)和未锁定位置(PD)之间轴向滑动，至少一个线圈(30，30A，30B)，该至少一个线圈(30，30A，30B)在所述分路器(26)和所述第二表面(24)之间轴向延伸并用以产生第一磁控通量 id="icf0001" file="A2008800067080002C1.tif" wi="13" he="4" top= "119" left = "72" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>该第一磁控通量加入到所述至少一个永磁体(14)的极化通量 id="icf0002" file="A2008800067080002C2.tif" wi="9" he="4" top= "127" left = "55" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>以将所述柱塞芯(16)从所述未锁定位置(PD)移动到所述锁定位置(PA)，至少一个复位弹簧(36，37)抵抗所述柱塞芯的运动，第二磁控通量(C2)，该第二磁控通量对抗所述永磁体(14)的极化通量 id="icf0003" file="A2008800067080002C3.tif" wi="11" he="4" top= "151" left = "27" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>并使得所述柱塞芯(16)能够通过所述至少一个复位弹簧(36，37)的作用从所述锁定位置(PA)移动到所述未锁定位置(PD)，其特征在于，所述磁轭(20)的第二表面(24)包括部分地围绕所述柱塞芯(16)延伸的内部衬套(46)，所述柱塞芯(16)通过径向滑动气隙(e2)从所述衬套(46)间隔开，所述径向滑动气隙(e2)在所述柱塞芯(16)的平移运动过程中保持均一，以及在于，在所述未锁定位置，所述柱塞芯(16)从所述磁轭(20)的所述第二表面(24)通过第三气隙(e3)间隔开，所述分路器(26)通过第一轴向气隙(e1)从所述柱塞芯(16)间隔开。
2. 如权利要求1所述的电磁促动器，其特征在于，在所述锁定位置， 所述衬套(46)在重叠距离(L)上覆盖所述柱塞芯(16)。
3. 如权利要求1或2所述的电^t促动器，其特征在于，所述至少一个 永磁体(14)通过第四气隙(e4)从所述分路器(26)间隔开。
4. 如权利要求1到3中任一项所述的电^兹促动器，其特征在于，所述分路器(26)通过第五气隙(e5)从所述》兹轭(20)径向间隔开。
5. 如前述权利要求中任一项所述的电磁促动器，其特征在于，所述磁 性柱塞芯(16)耦合到非磁性促动件(18),该非磁性促动件(18)沿着所述纵轴 (Y)延伸以通过所述至少一个磁体(16)和所述磁轭(20)的所述第一表面(22)。
6. 如权利要求1到5中任一项所述的电磁促动器，其特征在于，该电 磁促动器包含至少一个磁体(16)，该至少一个磁体(16)具有非磁性促动 件(18)穿过的通路孔(17)。
7. 如权利要求1到5中任一项所述的电磁促动器，其特征在于，该电 磁促动器包含至少两个靠近的磁体(16)，所述两个靠近的磁体以这样的方 式分别隔开以便当它们靠近时留出通路孔(17)。
8. 如权利要求7所述的电磁促动器，其特征在于，该电磁促动器包含 四个相同形状的;兹体(16)。
9. 如权利要求6到8中任一项所述的电磁促动器，其特征在于，该电 》兹促动器包含放置在通路孔(17)中的定心部分(19)。
10. 如权利要求7所述的电磁促动器，其特征在于，所述定心部分(19) 从所述至少一个磁体(16)突起第四气隙(e4)的高度，所述定心部分接 触所述分路器(26)。
11. 如前述权利要求中任一项所述的电磁促动器，其特征在于，柱塞芯 (16)包含被设计成以将分路器(26)卡靠在锁定位置。
12. 如前述权利要求中任一项所述的电磁促动器，其特征在于，所述柱 塞芯(16)包括定位在与所述第三气隙(e3)接触的径向表面中的孔(39)。
13. 如前述权利要求12所述的电磁促动器，其特征在于，所述孔(39) 在平行于所述纵轴(Y)的方向从一侧穿过所述柱塞芯(l6)到另 一侧。
14. 如前述权利要求中任一项所述的电磁促动器，其特征在于，所述电 磁促动器包括用以产生第 一磁控通量(cpCl)的第 一线圈(30A)和用以产生第 二磁控通量(cpC2)的第二线圏(30B)。
15. 如前述权利要求中任一项所述的电磁促动器，其特征在于，减震器 被放置在由第四气隙(e4)形成的空间中。
16. 如前述权利要求中任一项所述的电磁促动器，其特征在于，由非磁 性材料做成的至少一个中间元件(33)被放置在第五气隙(e5)中。
17. —种用于具有柱塞芯(16)的电磁促动器的控制电路，该控制电路包括至少 一 个第 一 闭合控制线圈(3 0A),用以在所述促动器的闭合阶段移动 所述柱塞芯(16)，至少一个第二开路控制线圈(30B)，用以在所述促动器的断开阶段移动 所述》兹芯，其中，所述至少两个控制线圏(30A， 30B)通过相互感应(M)耦合， 供电电路，用以在所述闭合和断开阶段给所述控制线圏(30A, 30B)供电， >其特征在于，其包括至少一个第一触发电容器(C1),所述供电电路包 括切换装置(TH, Dl, D2)，用以串联连接所述至少第 一触发电容器(C1)和所述第二开路控制线圈 (30B)，当闭合电压(Uclos)施加到所述至少第一闭合控制线圈(30A)的端子 时，所述至少第一触发电容器(C1)通过在所述至少第二开路控制线圈(30B) 的端子处的感应电压(Uind)进行充电，连接所述至少第一触发电容器(C1)到所述第二开路控制线圈 (30B),所述至少第一触发电容器(C1)通过所述第二开路控制线圈(30B)放电 以在所述断开阶段在所述线圈的端子处产生开路电压(Uopen)。
18. 如权利要求17所述的控制电路，其特征在于，开路电压(Uopen) 的绝对值等于所述至少第一触发电容器(Cl)的充电电压(Uc)。
19. 如权利要求17或18所述的控制电路，其特征在于，所述至少第一 触发电容器(Cl)包含比闭合电压(Uclos)的施加时间小的时间常数(t )。
20. 如权利要求19所述的控制电路，其特征在于，当闭合电压(Uclos) 施加到所述至少第一闭合控制线圈(30A)的端子时，所述至少第一触发电容 器(Cl)的充电电压(Uc)等于在所述至少第二开路控制线圈(30B)的端子处的 感应电压(Uind)的值，所述开if各电压(Uopen)的绝对值等于所述感应电压 (Uind)的绝对值。
21. 如权利要求17所述的控制电路，其特征在于，该控制电路包括至 少一个第二触发电容器(C2)，所述供电电路包括切换装置(THl, TH2， TH3， TH4， Dl， D2, D3),用以 在闭合阶段并联连接所述至少第一和第二触发电容器(C1， C2)， 以及在断开阶段串联连接所述至少第一和第二触发电容器(Cl, C2),施加到所述第二控制线圈(30B)的所述开路电压(Uopen)等于分别在所述触 发电容器(C1)的端子处感应的电压的总和。
22. 如权利要求21所述的控制电路，其特征在于，所述开路电压(Uopen) 的绝对值等于所述至少第一和第二触发电容器(Cl, C2)的充电电压(Ucl， Uc2)的总和。
23. 如权利要求22所述的控制电路，其特征在于，当闭合电压(Uclos) 施加到所述至少第一闭合控制线圏(30A)的端子时，所述至少一个触发电容 器(Cl, C2)的所述充电电压(Ucl， Uc2)等于在所述至少第二开路控制线圈 (30B)的端子处的感应电压(Uind)的值。
24. 如权利要求23所述的控制电路，其特征在于，所述第一和第二触 发电容器(C 1 ， C2)分别包含比闭合电压(Uclos)的施加时间小的时间常数(t )。
25. 如权利要求24所述的控制电路，其特征在于，所述第一和第二触 发电容器(C1)具有相同的值，所述开路电压(Uopen)的绝对值是所述感应 电压(Uind)的绝对值的两倍。
26. 如权利要求17到25中任一项所述的控制电路，其特征在于，所述 至少第 一 闭合控制线圈(30A)包括比所述至少第二开路控制线圈(30B)的第 二数量的匝数(N2)更少的第 一数量的匝数(N1)以使得在所述至少第二开路 控制线圈(30B)的端子处的感应电压(Uind)大于施加到所述至少第一闭合控 制线圈(30A)的闭合电压(Uclos)。
27. 如权利要求17到26中任一项所述的控制电路，其特征在于，所述 切换装置(TH, TH1, TH2, TH3， TH4)包含受控开关。
28. —种电磁促动器，包括磁路(12)，该i兹路具有》兹轭(20);至少一 个永磁体(14)，该至少 一个永磁体在所述磁轭(20)的纵轴(Y)方向轴向磁化； 以及柱塞芯(16)，该柱塞芯安装成沿着所述纵轴(Y)在锁定位置和未锁定位 置之间轴向滑动，其特征在于，该电磁促动器包括如权利要求17-27所述的 控制电路，所述线圈沿着所述磁轭(20)的纵轴(Y)轴向延伸，并用以产生第一磁控通量(cpCl),该第一磁控通量加入到所述至少一个永磁体(14) 的极化通量(cpU)以将所述柱塞芯(16)从所述未锁定位置(PD)移动到所述锁 定位置(PA)，至少一个复位弹簧(36, 37)的作用抵抗所述柱塞芯的运动，第二磁控通量(cpC2)，该第二磁控通量与所述永磁体(14)的极化通量(cpU)相反，并使得所述柱塞芯(16)能够通过所述至少一个复位弹簧(36, 37)的作 用从所述锁定位置移动到所述未锁定位置(PD)。
29. 如权利要求28所述电磁促动器，其特征在于，所述磁轭(20)包括 垂直于所述磁轭的纵轴(Y)延伸的分路器(26)，所述分路器(26)以并行方式定 位在所述磁辄的第一和第二表面(22, 24)之间，所述至少一个永磁体(14)定 位在所述第一表面(22)和所述分路器(26)之间。
30. 如权利要求29所述电磁促动器，其特征在于，所述线圈在所述分 路器(26)和所述第二表面(24)之间轴向延伸。
31. 如权利要求28到30中任一项所述的电磁促动器，其特征在于，所 述磁轭(20)的所述第二表面(24)包括部分地围绕所述柱塞芯(16)延伸的内部 衬套(46)，所述柱塞芯(16)通过径向滑动气隙(e2)从所述衬套(46)间隔开，该 径向滑动气隙(e2)在所述柱塞芯(16)的平移移动过程中保持均一，以及在于， 在所述未锁定位置，所述柱塞芯(16)从所述磁轭(20)的所述第二表面(24)通 过第三气隙(e3)间隔开，所述分路器(26)和所述柱塞芯(16)之间的体积限定第 一轴向气隙(el)。
32. 如权利要求31所述的电磁促动器，其特征在于，所述衬套(46)通 过在重叠距离(L)上覆盖所述柱塞芯(16)。
33. 如权利要求28到32中任一项所述的电磁促动器，其特征在于，所 述至少 一个永磁体(14)通过第四气隙(e4)从所述分路器(26)间隔开。
34. 如权利要求28到33中任一项所述的电磁促动器，其特征在于，所 述分路器(26)通过第五气隙(e5)从所述-兹轭(20)径向间隔开。
35. 如权利要求28到34中任一项所述的电磁促动器，其特征在于，所 述磁性柱塞芯(16)耦接到非磁性促动件(18)，该非磁性促动件(18)沿着所述 纵轴(Y)延伸通过所述至少一个》兹体(16)和所述》兹轭(20)的所述第一表面 (22)。
全文摘要
本发明涉及一种双稳态电磁促动器，其包括一磁路(12)，该磁路(12)包括磁轭(20)，其中分路器(26)垂直于所述磁轭的纵轴(Y)延伸，并包括设置在磁轭的第一表面(22)和分路器(26)之间的永磁体(14)。可动芯(16)安装为使得其能够在锁定位置和释放位置之间轴向滑动。在分路器(26)和磁轭的第二表面(24)之间延伸的线圈(30，30A，30B)产生第一控制磁通(φC1)用于将可动磁轭(16)从释放位置(PD)移动到锁定位置(PA)。第二控制磁通(φC2)允许磁轭在复位弹簧(36，37)的作用下从锁定位置移动到释放位置(PD)。
文档编号H01H33/66GK101622683SQ200880006708
公开日2010年1月6日 申请日期2008年3月25日 优先权日2007年3月27日
发明者休格斯·菲利普蒂, 克里斯托夫·卡蒂埃-米隆, 吉勒斯·科尔特斯, 米歇尔·劳艾尔, 锡德里克·布里奎特 申请人:施耐德电器工业公司