电磁促动器及使用方法
【技术领域】
[0001]本公开内容的领域大体上涉及电磁促动器，并且更特别地涉及带有多个气隙和磁极成形(pole shaping)的电磁促动器和使用方法。
【背景技术】
[0002]最常见的电磁促动器将电功率转变成磁力以移动推针。推针联接到柱塞，柱塞在促动器中的腔内自由移动，通常在引导结构内。电流传送通过电磁促动器中的线圈且产生电磁场，且更具体地电磁通量。
[0003]对于这些已知的电磁促动器中的许多而言，柱塞的特定表面作为吸引电磁通量的磁极操作，从而朝线圈推动柱塞。通过柱塞、磁极和电枢围绕线圈形成通量回路。磁极和电枢之间的气隙支配磁力，利用该磁力朝线圈推动柱塞。气隙是高磁阻区域，其可为空气、真空或另一种非磁性材料。推针将磁力传递到外部对象。当柱塞到达稳定位置时，柱塞通过一个或多个永磁体闩锁就位。
[0004]这种已知的电磁促动器常常在许多应用中取代机械弹簧机构。弹簧的力-行程关系(其经常示作力-行程曲线)未必总是满足给定应用的需要，例如且不具有限制性，真空断路器。电磁促动器具有匹配真空断路器的机械特性的力-行程关系。电磁促动器也可以以较低的成本获得，需要较少的维护，具有减小的足迹(footprint)以及更大的耐久性。然而，例如特定真空断路器的特定应用取决于行程方向需要独特的力-行程关系。对于真空断路器，闭合力-行程曲线和断路力-行程曲线常常是不同的。另外，一些真空断路器还利用触点本身的弹簧效应以达到期望的力-行程曲线。
【发明内容】
[0005]在一个方面，提供了一种电磁促动器。该电磁促动器包括柱塞、第一电枢部分、第二电枢部分和线圈。柱塞可在第一位置与第二位置之间移动。第一电枢部分邻近地布置在第一位置附近，且第二电枢部分邻近地布置在第二位置附近。线圈关于第一电枢部分邻近地布置，且在供能时构造成产生磁场。磁场通过穿过磁回路的磁通量引起柱塞朝第一位置移动。磁回路包括第一电枢部分、柱塞、第一气隙和第二气隙。第一气隙和第二气隙至少部分地由第一电枢部分和柱塞限定。第一气隙在柱塞朝第一位置移动时减小。第二气隙在柱塞朝第一位置移动时增大。
[0006]在另一方面，提供了一种操作电磁促动器的方法。该方法包括将柱塞闩锁在一个位置。该方法还包括对第一线圈供能以产生第一磁通量。磁通量流过柱塞、第一电枢部分、第一气隙和第二气隙。该方法还包括产生对应于第一磁通量的电动势。电动势施加到柱塞，从而引起柱塞朝第一电枢部分行进。该方法还包括减小第一气隙的长度和增大可变气隙的截面以调节柱塞上的电动势。
[0007]在还有另一方面，提供了一种真空断路器。该真空断路器包括第一触点、第二触点和电磁促动器。第二触点构造成在断路位置和闭合位置之间平移，在闭合位置中第二触点还构造成接合第一触点。电磁促动器包括柱塞、第一电枢、第二电枢和断路线圈。柱塞包括至少一个永磁体且联接到第二触点。柱塞可在断路位置与闭合位置之间移动。第一电枢邻近地布置在闭合位置附近。第二电枢邻近地布置在断路位置附近。断路线圈关于第二电枢邻近地布置。在供能时，断路线圈构造成产生引起柱塞朝断路位置移动的断路磁场。断路线圈还构造成产生通过断路磁回路的断路磁通量。断路磁回路包括第二电枢、柱塞、第一气隙和第二气隙。第一气隙和第二气隙至少部分地由第二电枢和柱塞限定。第一气隙构造成在柱塞朝断路位置移动时减小。第二气隙构造成在柱塞朝断路位置移动时增大。柱塞利用对应于第一气隙和第二气隙的断路力朝断路位置移动。
[0008]技术方案1.一种电磁促动器，包括:
柱塞，其可在第一位置与第二位置之间移动；
电枢，其包括邻近地布置在所述第一位置附近的第一电枢部分，以及邻近地布置在所述第二位置附近的第二电枢部分；和
关于所述第一电枢部分邻近地布置的第一线圈，所述第一线圈构造成在供能时产生第一磁场，所述第一磁场引起所述柱塞朝所述第一位置移动，所述第一线圈还构造成产生通过第一磁回路的第一磁通量，所述第一磁回路包括:
所述第一电枢部分；
所述柱塞；
至少部分地由所述第一电枢部分与所述柱塞限定的第一气隙，所述第一气隙构造成在所述柱塞朝所述第一位置移动时减小；以及
至少部分地由所述第一电枢部分与所述柱塞限定的第二气隙，所述第二气隙构造成在所述柱塞朝所述第一位置移动时增大。
[0009]技术方案2.根据技术方案I所述的电磁促动器，其中，所述电磁促动器还包括多个永磁体，所述多个永磁体布置在所述柱塞内且构造成在所述第一位置时和在所述第二位置时将所述柱塞闩锁。
[0010]技术方案3.根据技术方案I所述的电磁促动器，其中，所述电磁促动器还包括第二线圈，所述第二线圈关于所述第二电枢部分邻近地布置，并且在供能时，所述第二线圈构造成产生第二磁场，所述第二磁场引起所述柱塞朝所述第二位置移动，所述第二线圈还构造成产生通过第二磁回路的第二磁通量，所述第二磁回路包括:
所述第二电枢部分；
所述柱塞；以及
至少部分地由所述第二电枢部分与所述柱塞限定的第三气隙，所述第三气隙构造成在所述柱塞朝所述第二位置移动时减小。
[0011]技术方案4.根据技术方案I所述的电磁促动器，其中，所述柱塞和所述第一电枢部分联接到多个磁极，所述多个磁极布置成至少部分地限定所述第一气隙和所述第二气隙。
[0012]技术方案5.根据技术方案4所述的电磁促动器，其中，所述柱塞、所述第一电枢部分和所述多个磁极包括铁磁性材料。
[0013]技术方案6.根据技术方案I所述的电磁促动器，其中，所述第二气隙包括非铁材料。
[0014]技术方案7.根据技术方案I所述的电磁促动器，其中，所述第一气隙以与所述第二气隙增大时相同的速率减小，从而引起通过所述磁回路的第一磁通量中的净-零改变。
[0015]技术方案8.根据技术方案I所述的电磁促动器，其中，所述第一气隙限定所述第一电枢部分与所述柱塞之间的长度，并且其中，所述长度构造成在所述柱塞朝所述第一位置移动时减小。
[0016]技术方案9.根据技术方案I所述的电磁促动器，其中，所述第二气隙限定所述柱塞和所述第一电枢部分的截面，所述截面构造成在所述柱塞朝所述第一位置移动时增大。
[0017]技术方案10.—种操作电磁促动器的方法，所述方法包括:
将柱塞闩锁在第一位置中；
对第一线圈供能以产生通过所述柱塞、第一电枢部分、第一气隙和第二气隙的第一磁通量;
在所述柱塞上产生对应于所述第一磁通量的第一电动势，从而引起所述柱塞朝所述第一电枢部分行进；以及
减小所述第一气隙的长度且增大所述第二气隙的截面以调节所述柱塞上的所述电动势。
[0018]技术方案11.根据技术方案10所述的方法，其中，将所述柱塞R锁包括在所述柱塞中使用至少一个永磁体以将所述柱塞闩锁到第二电枢。
[0019]技术方案12.根据技术方案10所述的方法，其中，对所述第一线圈供能以产生所述第一磁通量