一种操动机构及使用该操动机构的机车的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种操动机构及使用该操动机构的机车。
【背景技术】
[0002]目前，在高压开关以及相关领域使用的操作机构多为弹簧操作机构和永磁操作机构，但弹簧操作机构结构复杂，潜在故障点多，机械寿命低，很难达到长寿命的要求；永磁操作机构结构简单，机械寿命长，可是永磁操动机构在动作时需要大容量的电源，合、分闸对供电系统造成一定的冲击，影响其他设备正常工作，因此弹簧操动机构和永磁操动机构在使用过程中均具有一定的局限性。在机车车载设备以及其他特殊场合，要求操作机构寿命长，电源容量较小，因此气动操作机构是最佳的选择，气动机构具有机械寿命长、结构简单、安装维护方便、气体资源丰富、无污染等优点，但气动操作机构同时也具有负载特性较差、合闸速度不易提高、电磁阀线圈长期带电易发热易损坏的缺点，因此传统的气动操动机构也不能满足机车车载设备以及其他特殊场合中大负载运行的要求。
[0003]中国专利文献CN 2743953Y (公告日为2005年11月30日)公开了 “一种电气开关的操纵控制机构”，包括传动气缸、磁铁、活塞、操动杆、分闸弹簧、内铁芯、外铁芯和安装板，其中传动气缸的上端螺纹连接外铁芯、下端设有进气口，内铁芯和活塞由上而下安放在传动气缸、外铁芯、安装板构成的主缸体内，内铁芯、活塞和安装板上开设有同轴的轴向通孔，操动杆上套装分闸弹簧后由活塞的底部依次穿过活塞和内铁芯后，伸出安装板，且操动杆与活塞固连；磁铁由固定在内、外铁芯之间的电磁铁和永磁铁组成，永磁铁处于电磁铁的上方。在合闸时，外界压缩空气推动活塞连同操动杆一起上升；当合闸到位时，活塞的内外两个上环端面与内、外铁芯的下环端面贴合，以由磁铁、外铁芯、活塞和内铁芯构成封闭的磁回路，磁铁中电磁铁和永磁铁产生的磁场相互叠加，该磁场合力只稍稍大于分闸弹簧的分闸力，以实现分闸保持；在分闸时，电磁铁失电，永磁铁的磁力小于分闸弹簧的弹性力，分闸弹簧就可以推动操动杆连同活塞一起下移，使活塞的内外两端面与内、外铁芯的下端面分力，使原闭合磁路断开，磁阻增大，永磁体的吸引力也快快的衰减，这样分闸弹簧就能推动操动杆连同活塞一起快速下移完成分闸动作。但在合闸保持状态下，该操动机构中电磁铁的电磁线圈需持续带电，以保证磁铁和活塞之间有足够的电磁吸力，而因电磁线圈处于外铁芯内，外铁芯会阻碍电磁线圈的散热，所以持续带电的电磁线圈的发热量会较大，这样不但会使得电磁铁的磁性不稳定，而且在电磁线圈持续发热又不能及时散热的情况下，电磁线圈的使用寿命会缩短，乃至于被烧坏，因此采用电磁铁和永磁铁共同作用来保持合闸状态的操动机构在使用过程中容易出现合闸保持力不稳定的问题，致使合闸的可靠性和稳定性降低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种合闸保持状态稳定的操动机构，同时本发明还提供了一种使用该操动机构的机车。
[0005]为了实现以上目的，本发明中操动机构的技术方案如下:
操动机构，包括主缸体及其内沿轴向导向移动装配的活塞，活塞用于带动操动杆沿主缸体轴向移动而进行分合闸动作，主缸体的内腔室被活塞分隔为在合闸时被活塞压缩的合闸腔、在分闸时被活塞压缩的分闸腔，分闸腔的腔壁上开设有供分闸腔内气体充放的分闸侧气口，并在主缸体和活塞之间装配有磁体，磁体与主缸体的缸壁、主缸体的合闸端、活塞处于在合闸到位时闭合、在分闸过程中断开的合闸磁回路中，所述磁体为永磁体，永磁体用于合闸到位时通过单独的永磁力或通过永磁力与分闸腔内气压压力的合力作用在活塞上、以使活塞保持紧贴在主缸体的合闸端上。
[0006]永磁体固定在主缸体的内壁上，永磁体与主缸体的两端均在轴向上间隔布置。
[0007]活塞始终与永磁体直接地或通过导磁件与永磁体间接地导磁连接。
[0008]永磁体处于主缸体的合闸端和活塞之间，永磁体挡止在活塞朝向合闸端的一侧，并在活塞的朝向合闸端的一侧凸设有可从永磁体的朝向合闸端的一侧穿过、以在合闸到位时与合闸端接触的合闸凸起。
[0009]主缸体的分闸端为在分闸到位时与活塞、永磁体、主缸体的缸壁处于同一分闸磁回路中的导磁端，分闸磁回路用于在合闸过程中随着活塞从分闸端上脱离而断开。
[0010]合闸腔的腔壁上开设有供分闸腔内气体充放的合闸侧气口，合闸侧气口用于在开始分闸时向合闸腔内充入气体、以通过合闸腔内气压压动活塞从合闸端脱离并向分闸端移动。
[0011]主缸体上连接有用于在通电时产生与永磁体磁极相反的磁场、以抵消永磁体作用在合闸端和活塞之间的永磁力而使活塞可从合闸端上脱离的分闸电磁铁。
[0012]活塞上连接有用于推动活塞向主缸体的分闸端移动、以使活塞带动操动杆开始分闸的斥力机构。
[0013]斥力机构包括与活塞固连的传动件和用于推动或吸动传动件向分闸端移动的斥力电磁线圈。
[0014]本发明中机车的技术方案如下:
机车，包括车头主体及其上装配的操动机构，操动机构包括主缸体及其内沿轴向导向移动装配的活塞，活塞用于带动操动杆沿主缸体轴向移动而进行分合闸动作，主缸体的内腔室被活塞分隔为在合闸时被活塞压缩的合闸腔、在分闸时被活塞压缩的分闸腔，分闸腔的腔壁上开设有供分闸腔内气体充放的分闸侧气口，并在主缸体和活塞之间装配有磁体，磁体与主缸体的缸壁、主缸体的合闸端、活塞处于在合闸到位时闭合、在分闸过程中断开的合闸磁回路中，所述磁体为永磁体，永磁体用于合闸到位时通过单独的永磁力或通过永磁力与分闸腔内气压压力的合力作用在活塞上、以使活塞保持紧贴在主缸体的合闸端上。
[0015]本发明中操动机构的磁体为永磁体，永磁体用于合闸到位时通过单独的永磁力或通过永磁力与分闸腔内气压压力的合力作用在活塞上、以使活塞保持紧贴在主缸体的合闸端上。这样在操动机构合闸到位后，永磁体会单独的通过永磁力或通过永磁力和分闸腔中气压压力的合力作用在活塞上，使得操动杆在活塞的带动下保持在合闸状态，与现有技术中操动杆保持合闸状态还需要借助于电磁铁所提高的电磁力的结构相比，本发明中操动机构在处于合闸状态时无需借助于电磁铁，从而避免了电磁铁的电磁线圈持续供电所带来的合闸保持力不稳定、电磁线圈容易烧坏的问题，使得操动机构的合闸保持状态稳定，提高了机车运行的可靠性和稳定性。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的机车的实施例1中操动机构的结构示意图；
图2是本发明的机车的实施例2中操动机构的结构示意图；
图3是本发明的机车的实施例3中操动机构的结构示意图；
图4是本发明的机车的实施例4中操动机构的结构示意图；
图5是本发明的机车的实施例5中操动机构的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]本发明中机车的实施例1:如图1所示，该机车包括车头及其上装配的操动机构，操动机构属于高压开关领域，不但可应用于机车上的车载开关控制，还可以应用在汽车上其他操动系统中。该操动机构包括筒体104、上端盖103和下端盖109固连而成的主缸体，主缸体沿分合闸方向延伸，并在筒体104内沿上下方向移动装配有活塞108，上下方向也是该操动机构设定的分合闸方向，活塞108将主缸体内腔室分割为处于上方的合闸腔和处于下方的分闸腔，对应的上端盖103处于筒体104的合闸端，下端盖109处于筒体104的分闸端。在下端盖109上开设有连通在外界和分闸腔之间的分闸侧气口 191，该分闸侧气口191可控制分闸腔内气体的充放，分闸侧气口 191的外端口处于下端盖109的外周面上，分闸侧气口 191的内端口处于下端盖109的上端面上，也就是分闸侧气口 191的内端口朝向活塞108的下端面布置，并在分闸侧气口 191的外端口上连接有控制其通断的电磁阀。下端盖109和上端面均与筒体104密封配合，以保证主缸体的内腔室密封。活塞108的上端同轴固连输出轴102，输出轴102的上端从上端盖103中心开设的导向穿孔中穿孔，该导向穿孔的孔壁面和输出轴102的外周面沿上下方向导向配合，输出轴102从导向穿孔穿出的部分既可以直接作为整个操动机构的操动杆，也可以固连在操动机构的操动杆上。输出轴102的外周上固定套装有可随输出轴102沿设定的分合闸方向移动的动铁芯107，该动铁芯107处于上端盖103和活塞108之间，动铁芯107和输出轴102在活塞108的上端形成了朝上凸起的合闸凸起。筒体104的内壁面上还固定有处于上端盖103和活塞108之间的磁套106，该磁套106的外周上固设有永磁铁、内壁面沿上下方向与动铁芯107导向配合，永磁铁和磁套106均与上端盖103间隔布置。输出轴102上端的从上端盖103伸出的部分上连接有处于主缸体外的分闸弹簧101，分闸弹簧101为向下顶推输出轴102、动铁芯107和活塞108的压簧。其中上端盖103、磁套106、筒体104、动铁芯107都是由软磁材料制成的导磁件，下端盖109可以采用软磁材料、也可以采用非导磁材料。
[0018]在操动机构处于分闸保持状态时，活塞108带动动铁芯107和输出轴102保持分闸状态的保持力主要由分闸弹簧101的弹力或永磁铁的永磁吸力或永磁吸力和弹力的合力组成，即当下端盖109采用软磁材料时，随着活塞108带动动铁芯107和输出轴102分闸到位，活塞108会与下端盖109导磁连接，此时永磁体105的磁场会依次通过筒体104-下端盖109-活塞108-动铁芯107-磁套106-永磁体105而形成闭合的分闸磁回路，这样就可以由永磁体105的永磁吸力单独的提供分闸状态的保持力，当然也可以与分闸弹簧101共同作用而由永磁吸力和弹力的合力提供保持力，使得操动机构保持分闸位置；当下端盖109采用非导磁材料时，即使在活塞108接触下端盖109的情况下，下端盖109也会阻断上述闭合磁回路，故而只能依靠分闸弹簧101的弹力提供保持力，使得曹东结构保持分闸位置。
[0019]在合闸过程中，在操动机构受到合闸信号后，电磁阀开启，气体从分闸侧气口 191进入主缸体的分闸腔内，气压作用在活塞108的底面上，向活塞108上施