一种快速分闸的单稳态永磁操动机构及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种快速分闸的单稳态永磁操动机构及其控制方法，属于中低压真空断路器领域。
【背景技术】
[0002]真空断路器以其体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，迅速占领了中压断路器市场。真空断路器所配操动机构通常有电磁式、弹簧式和永磁式三种。其中永磁式操动机构凭借其高可靠、低能耗、免维护，以及可实现同步操作等诸多优点，日益引起人们的关注。传统单稳态永磁操动机构分闸过程是往线圈中通入反向电流，抵消永磁体的保持力，利用分闸弹簧进行分闸，但这种方法分闸速度较慢，较难满足真空灭弧室的要求，并且会产生分闸弹跳，影响机构性能稳定。
【发明内容】
:
[0003]技术问题:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种快速分闸的单稳态永磁操动机构及其控制方法，解决了永磁操动机构分闸速度过慢的问题。
[0004]
【发明内容】
:为解决上述技术问题，本发明提供了一种快速分闸的单稳态永磁操动机构，该机构包括静铁心、动铁心、永磁体、上部线圈、下部线圈、分闸弹簧以及导杆，
[0005]所述静铁心内设置有动铁心、永磁体、上部线圈、下部线圈和分闸弹簧；所述动铁心设置于静铁心内，且所述动铁心与静铁心之间滑动连接；所述分闸弹簧设置于静铁心和导杆之间，分闸弹簧的上下端分别与静铁心和动铁心接触；所述静铁心的内侧壁设有轴向的凹槽以放置上部线圈和下部线圈；所述永磁体置于静铁心上侧；所述导杆与动铁心固定连接，与静铁心滑动连接。
[0006]所述永磁操动机构在分闸过程中，下部线圈产生的磁力线通过静铁心的下部、中部与动铁心形成分闸磁路。
[0007]优选的，所述永磁体与分闸磁路分离，置于静铁心的上侧；所述上部线圈和下部线圈的内外径相同，上部线圈的高度高于比下部线圈的高度；所述分闸弹簧置于动铁心内侧。
[0008]优选的，所述静铁心、动铁心的形状是圆柱形或者是长方体形。
[0009]本发明还提供了一种单稳态永磁操动机构的控制方法，该方法包括
[0010]向下部线圈通入反向电流，当下部线圈产生的电磁力和分闸弹簧反力之和大于合闸保持力时，动铁心向下运动，直至动铁心停止在分闸位置；或
[0011]向下部线圈中通入正向电流，向上部线圈中通入反向电流，上部线圈产生的电磁力抵消了永磁体的一部分永磁力，使合闸保持力迅速减小，同时下部线圈产生的电磁力向下，在分闸弹簧和下部线圈的共同作用下，动铁心向下运动，直至停止在分闸位置。
[0012]有益效果:本发明将永磁体置于静铁心上部，与分闸磁路分离，合闸时永磁体对动铁心的永磁力很小，靠分闸弹簧使动铁心保持在分闸位置，合闸初只需克服分闸弹簧反力和重力。第一种分闸方法为向下部线圈通入反向电流，此方法优点是不会使永磁体退磁，提高永磁机构的寿命。第二种分闸方法为向下部线圈中通入正向电流，向上部线圈中通入反向电流，此方法优点是线圈电流小，反应速度快。两种分闸方法在分闸末段均能靠线圈提供的电磁力牢牢保持在分闸位置，防止分闸弹跳。
【附图说明】
[0013]图1为本发明在合闸位置的结构示意图；
[0014]图2a为本发明在合闸位置的磁通路径图；
[0015]图2b为本发明第一种分闸控制方法的磁通路径图；
[0016]图2c为本发明第二种分闸控制方法的磁通路径图；
[0017]图中:1导杆、2静铁心、3动铁心、4永磁体、5上部线圈、6下部线圈、7分闸弹簧；虚线为线圈产生的磁力线，实线为永磁体产生的磁力线。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0019]本发明提供了一种快速分闸的单稳态永磁操动机构，该机构包括静铁心2、动铁心
3、永磁体4、上部线圈5、下部线圈6、分闸弹簧7以及导杆1。
[0020]所述静铁心2内设置有动铁心3、永磁体4、上部线圈5、下部线圈6和分闸弹簧7 ;所述动铁心3设置于静铁心2内，且所述动铁心3与静铁心2之间滑动连接；所述分闸弹簧7设置于静铁心2和导杆1之间，分闸弹簧7的上下端分别与静铁心2和动铁心3接触；所述静铁心2的内侧壁设有轴向的凹槽以放置上部线圈5和下部线圈6 ;所述永磁体4置于静铁心2上侧；所述导杆1与动铁心3固定连接，与静铁心2滑动连接。
[0021]所述永磁操动机构在分闸过程中，下部线圈6产生的磁力线通过静铁心2的下部、中部与动铁心3形成分闸磁路。
[0022]所述永磁体4与分闸磁路分离，置于静铁心2的上侧；所述上部线圈5和下部线圈6的内外径相同，上部线圈5的高度高于比下部线圈6的高度；所述分闸弹簧7置于动铁心3内侧。
[0023]所述静铁心2、动铁心3的形状是圆柱形或者是长方体形。
[0024]本发明还提供了一种单稳态永磁操动机构的控制方法，该方法包括
[0025]向下部线圈6通入反向电流，当下部线圈6产生的电磁力和分闸弹簧7反力之和大于合闸保持力时，动铁心3向下运动，直至动铁心3停止在分闸位置；或
[0026]向下部线圈6中通入正向电流，向上部线圈5中通入反向电流，上部线圈5产生的电磁力抵消了永磁体4的一部分永磁力，使合闸保持力迅速减小，同时下部线圈6产生的电磁力向下，在分闸弹簧7和下部线圈6的共同作用下，动铁心3向下运动，直至停止在分闸位置。
[0027]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种快速分闸的单稳态永磁操动机构，该机构包括静铁心(2)、动铁心(3)、永磁体(4)、上部线圈(5)、下部线圈(6)、分闸弹簧(7)以及导杆(1)，其特征在于: 所述静铁心(2)内设置有动铁心(3)、永磁体(4)、上部线圈(5)、下部线圈(6)和分闸弹簧(7);所述动铁心(3)设置于静铁心(2)内，且所述动铁心(3)与静铁心(2)之间滑动连接；所述分闸弹簧(7)设置于静铁心(2)和导杆(1)之间，分闸弹簧(7)的上下端分别与静铁心(2)和动铁心(3)接触；所述静铁心(2)的内侧壁设有轴向的凹槽以放置上部线圈(5)和下部线圈(6);所述永磁体(4)置于静铁心(2)上侧；所述导杆(1)与动铁心(3)固定连接，与静铁心(2)滑动连接； 所述永磁操动机构在分闸过程中，下部线圈(6)产生的磁力线通过静铁心(2)的下部、中部与动铁心(3)形成分闸磁路。2.根据权利要求1所述的快速分闸的单稳态永磁操动机构，其特征在于:所述永磁体(4)与分闸磁路分离，置于静铁心(2)的上侧；所述上部线圈(5)和下部线圈(6)的内外径相同，上部线圈(5)的高度高于比下部线圈(6)的高度；所述分闸弹簧(7)置于动铁心(3)内侧。3.根据权利要求1所述的快速分闸的单稳态永磁操动机构，其特征在于:所述静铁心(2)、动铁心(3)的形状是圆柱形或者是长方体形。4.一种单稳态永磁操动机构的控制方法，其特征在于:该方法包括 向下部线圈(6)通入反向电流，当下部线圈(6)产生的电磁力和分闸弹簧(7)反力之和大于合闸保持力时，动铁心(3)向下运动，直至动铁心(3)停止在分闸位置；或向下部线圈(6)中通入正向电流，向上部线圈(5)中通入反向电流，上部线圈(5)产生的电磁力抵消了永磁体(4)的一部分永磁力，使合闸保持力迅速减小，同时下部线圈(6)产生的电磁力向下，在分闸弹簧(7)和下部线圈(6)的共同作用下，动铁心(3)向下运动，直至停止在分闸位置。
【专利摘要】本发明公开了一种快速分闸的单稳态永磁操动机构及其控制方法，属于中低压真空断路器领域。包括静铁心、动铁心、永磁体、分闸弹簧、上部线圈、下部线圈以及导杆，静铁心和导杆之间设有分闸弹簧，分闸弹簧的上下端分别与静铁心和动铁心接触；静铁心的外侧壁设有轴向的凹槽以放置线圈；永磁体置于静铁心上侧，与分闸磁路分离；通过增加一个下部线圈，使得动铁心在分闸过程中得到足够大的动力，解决了现有永磁操动机构分闸速度较慢的问题，减小了分闸弹跳，提高了永磁操动机构的可靠性。
【IPC分类】H01H33/666
【公开号】CN105304403
【申请号】CN201510698714
【发明人】林鹤云, 郑奕, 李博, 房淑华, 蒋佳明
【申请人】东南大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年10月23日