专利名称：电磁致动器和使用了该致动器的断路器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电力系统的致动器及断路器，更详细而言，涉及小型、轻量且可以实现操作速度和操作力最大化的、使用电磁推斥力的致动器，以及断路器，该断路器通过使用该致动器而发挥优良的切断功能，由此可以特别有效地应用于高压及超高压断路器，并可容易地应用于低压用断路器。
背景技术：
断路器主要是配置在供电线路的供电端或受电端，对电力系统无故障时的正常电流进行开闭自不用说，在发生短路等故障时，通过切断故障电流来保护系统及各种电力设备(负荷)。
这种断路器根据灭弧/绝缘介质可以分为真空断路器(VCBVacuum Circuit Breaker)、油断路器(OCBOil Circuit Breaker)、气体断路器(GCBGas Circuit Breaker)等。
在断路器切断故障电流时，需要对两触点之间所产生的弧光进行灭弧。上述气体断路器按对电弧进行灭弧的方式，可以进一步分为气吹灭弧型(Puffer type)、旋转灭弧型(Rotating arc type)、热膨胀灭弧型(Thermal expansion type)、复合灭弧型(Hybrid extinction type)等。
在后附的图1及图2中，作为断路器的一个例子示出了上述断路器中的气吹灭弧型气体断路器。
气吹灭弧型气体断路器将SF6气体(六氟化硫黄，以下称为“灭弧气体”)作为灭弧/绝缘介质，主要是用于超高压级别(通常为大于或等于72.5kV级)的断路器。
如图1及图2所示，气吹灭弧型气体断路器大体包括用于切断故障电流的切断部10；以及用于操作切断部10的致动器50。
上述切断部10由固定部和可动部构成，并被设置在内部填充有SF6气体的容器2内。
上述切断部10的固定部具有固定电弧触头11和固定主触头12，并且具有绝缘筒13、固定活塞14、支承台15、以及支承绝缘子16等。
上述切断部10的可动部具有可动电弧触头21、可动主触头22、绝缘喷嘴23、吹气汽缸24、以及绝缘操作杆25。
上述致动器50的动作杆51与上述绝缘操作杆25连接。并且，上述可动电弧触头21、可动主触头22、绝缘喷嘴23、以及吹气汽缸24与上述绝缘操作杆25连接成一体。
因此，当上述致动器50被驱动时，通过上述动作杆51使上述绝缘操作杆25移动。随着上述绝缘操作杆25的移动，上述可动电弧触头21、可动主触头22、绝缘喷嘴23、以及吹气汽缸24一体地移动，由此进行闭合(导通电流)动作和断开(切断电流)动作。
具体而言，如图1所示，在正常状态下边保持闭合状态边使正常电流流过。
然而，一旦电力系统发生异常，而流过达到正常电流数倍(例如，约10倍)的故障电流时，该故障电流使致动器50动作。如图2所示，其结果是上述致动器50牵引上述动作杆51，而动作杆51对绝缘操作杆25进行牵引。因此，可动电弧触头21脱离固定电弧触头11，可动主触头22脱离固定主触头12。
与此同时，将吹气汽缸24向与固定活塞14相对的方向牵引，由此压缩吹气汽缸24内部的灭弧气体。被压缩的灭弧气体从吸气口17和流道18通过，并吹向图2所示的箭头方向，迅速削减固定电弧触头11与可动电弧触头21之间产生的电弧等离子体，其结果是电流被切断(断开状态)。
在该种断路器中，为了切断故障电流并迅速恢复触点间的绝缘，必须高速进行断开动作。然而，由于形成有电弧等离子体，仅形成断开的间隙并不能完全进行电弧灭弧，所以有必要如上所述吹入灭弧气体。因此，致动器50必须承担用于压缩灭弧气体的力，即用于抵抗固定活塞14而使吹气汽缸24移动的力。即，为了提高断开速度必须增大操作力，因此需要致动器50具有更大的力和更高速度。
例如，供电用高压/超高压(通常，大于或等于365kv)用断路器的断开间隙(SLStroke Length)为250mm左右，从而需要能以45ms这样的极短时间动作的较大的力和高速度。
现在，高压/超高压用断路器主要是使用油压致动器或气压致动器。然而，存在以下问题该种致动器占断路器整体价格的1/3左右，非常昂贵，在我国多半依赖进口。另外，该种油压或气压致动器存在由于周围温度的变化而使动作液体泄露的危险。并且，该种致动器是由很多部件组成，因此，即使是这些部件中的一个发生故障，也有可能导致致动器整体不能动作。
因此，为了开发出能够取代上述油压或气压致动器的致动器，在全世界展开了开发研究。作为研究结果，有代表性的包括弹簧式致动器(螺旋形弹簧)、电机致动器(利用电机使旋转运动转换为直线运动的系统)、以及PMA致动器(Permanent Magnetic Actuator永久磁铁式致动器)。
但是，由于上述弹簧式致动器是根据需要从弹簧的压缩状态解除其压缩力而得到动力的系统，因此制造成本低廉，但由于弹簧的弹力不是恒定的，因此存在动作状态的可靠性较低的缺点。因此，不仅不适合用于需要吹入灭弧气体的高压/超高压用断路器，而且如果应用了该致动器，则切断失败概率会大大增加。
虽然上述电机致动器与气压或油压致动器相比制造成本低廉，但也价格偏高，并存在难以输出较大的力的问题，虽然可以用作低压用，但在高压/超高压中则难以充分发挥性能。
上述PMA致动器为通过永久磁铁产生的磁力、和由在线圈中流动电流而产生的磁场所生成的电磁力使可动部件动作的构造。因此，具有非常简单的构造，且操作效率也很高，并且具有能够实现动作稳定、均匀的优点，所以最近被广泛用作低压断路器用致动器。
然而，由于上述PMA致动器是用永久磁铁产生的磁力和在线圈中流动电流而产生的磁力进行驱动的系统，因此需要用磁体(铁芯)制作磁场经过的路径，并且可动的可动部件也需要由磁体组成。因此，在由于切断容量增大而需要致动器输出更大力的场合下，需要产生很多的磁场，为了使该磁场不会达到饱和(磁饱和状态磁体进行了某种程度的磁化后，即使进一步加大电流，磁化也不会继续进行，即、达到“磁饱和状态”，在磁饱和状态下，即使继续增大电流，也得不到大于或等于一定限度的力)，磁体也需要相应地增大，因此致动器的尺寸负担也会增大，但被永久磁铁和线圈所励磁的磁通密度与空隙长度的平方成反比，因此向切断部的触点间隙大的高压/超高压用断路器的应用受到限制。例如，在将PMA用作断开间隙为20mm左右的低压用断路器的致动器的场合下，由于最优的模型大小(宽×长×厚)为200×250×100mm，因此仅其重量就大于或等于10kg。因此，当将上述PMA致动器应用于超高压用断路器时，断路器会变得非常大，这是难以避免的，并且与使用油压或气压致动器的场合相比重量增大，制造成本也增大。但是，实际上，至今还未发现将PMA致动器应用于高压/超高压用断路器的合适的方法。
发明内容
本发明就是为了解决上述以往技术的问题点而做出的，其目的在于提供一种不仅小型、轻量而且能实现操作速度和操作力最大化的、使用电磁力的致动器，以及断路器，该断路器通过使用该致动器可发挥优良的切断性能，由此特别是可以有效地用作超高压及高压用断路器，而且可以用作低压用断路器。
为达成上述目的，本发明的第一实施方式涉及的致动器，其特征在于，包括空心的内筒体，由磁体构成；外筒体，由磁体构成，与上述内筒体呈同心状且与上述内筒体保持一定间隔地设置在半径方向的外侧；内、外侧永久磁铁，分别与上述内筒体的外表面和上述外筒体的内表面相接触、且相互保持一定间隔地配置；线圈，可沿轴向自由进行直线移动地设置在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间；非磁体的可动部件，上述线圈设置于其一端部，在向上述线圈供电时，通过由上述内、外侧永久磁铁的磁场和上述线圈的电流密度所产生的电磁推斥力，在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间沿轴向进行直线运动。
本发明的第一实施方式涉及的致动器是利用由基于永久磁铁的磁场和基于线圈电流的电场所产生的力使可动部件动作的构造，因此，即使小型、轻量也能产生较大的操作力和操作速度。
在上述本发明的第一实施方式的致动器中，上述非磁体的可动部件可以包括可动环状部件，可沿轴向自由进行直线运动地设置在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间，上述线圈设置于其一端部；可动轴，可自由进行直线移动地设置在上述内筒体的内侧，且其一端部连接于上述可动环状部件，通过该可动环状部件沿轴向进行直线运动。
在上述本发明的第一实施方式的致动器中，上述内侧永久磁铁与外侧永久磁铁可以由超导磁铁构成。
在上述本发明的第一实施方式的致动器中，优选包括第一、第二端部板，其由磁体构成，通过堵塞上述内筒体和外筒体的两端部而感应圆滑的磁场路径。
另一方面，本发明的断路器，其特征在于，包括空心的内筒体，由磁体构成；外筒体，由磁体构成，与上述内筒体呈同心状且与上述内筒体保持一定间隔地设置在半径方向的外侧；内、外侧永久磁铁，分别与上述内筒体的外表面和上述外筒体的内表面相接触、且相互保持一定间隔地配置；线圈，可沿轴向自由进行直线移动地设置在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间；非磁体的可动部件，上述线圈设置于其一端部，在向上述线圈供电时，利用由上述内、外侧永久磁铁的磁场和上述线圈的电流密度所产生的电磁推斥力，在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间沿轴向进行直线运动；以及绝缘操作杆，连接于上述可动部件的另一端部，通过上述可动部件进行直线运动来进行闭合动作和断开动作。
在上述本发明的断路器中，上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁可以由超导磁铁构成。
在上述本发明的断路器中，上述非磁体的可动部件可以包括可动环状部件，可沿轴向自由进行直线运动地设置在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间，上述线圈设置于其一端部；可动轴，可自由进行直线移动地设置在上述内筒体的内侧，其一端部连接于上述可动环状部件，且其另一端部连接于上述绝缘操作杆，通过上述可动环状部件沿轴向进行直线运动，使上述绝缘操作杆移动。
在上述本发明的断路器中，可以包括第一、第二端部板，其由磁体构成，通过堵塞上述内筒体和外筒体的两端部而感应圆滑的磁场路径。
在上述本发明的断路器中，可以包括缓冲装置，设置在成为上述可动部件在断开方向的移动末端的部位，吸收冲击力。
这里，上述缓冲装置可以由压缩螺旋弹簧构成。
根据本发明的第二实施方式的致动器，其特征在于，包括由磁体构成的壳体，在内部形成有环状的腔室；环状的内侧永久磁铁及外侧永久磁铁，在半径方向保持一定间隔且同心状地设置在上述壳体的腔室内部；以及可动部件，具有环状的线圈，可沿轴向自由进行直线移动地设置在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间，在向上述线圈供电时，通过由上述内侧永久磁铁和上述外侧永久磁铁的磁场与上述线圈的电流密度所产生的电磁推斥力，在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间沿轴向进行直线运动。
在上述本发明的第二实施方式的致动器中，在上述内、外侧永久磁铁的两端部分别设置有环状的第一内、外侧辅助永久磁铁和第二内、外侧辅助永久磁铁，上述可动部件可以是在该线圈的两端部分别配置环状的第一磁体环和第二磁体环而与上述线圈形成一体的形式。
在此，优选上述第一内、外侧辅助永久磁铁和第二内、外侧辅助永久磁铁的极性与上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁的极性配置成相反方向。
并且，上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁可以由超导磁铁构成。
在上述本发明的第二实施方式的致动器中，优选上述线圈与第一、第二磁体环是被埋入绝缘体外壳中而形成一体的。
这里，优选上述绝缘体外壳由塑料材料构成。
在上述本发明的第二实施方式的致动器中，可以在上述可动部件的两端部侧设置第一、第二缓冲装置，以便防止上述可动部件的端部在上述可动部件的轴向移动末端冲撞壳体。
这里，上述第一、第二缓冲装置可以由压缩螺旋弹簧构成。
并且，上述第一、第二缓冲装置可以由压缩螺旋弹簧构成，配置在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间。
在上述本发明的第二实施方式的致动器中，上述可动部件的一端部可以连接有多根非磁体杆，在上述多根非磁体杆的端部设置有用于连接到被动部的支承台。
本发明的其它实施方式的断路器，其特征在于，包括本发明第二实施方式涉及的致动器；以及绝缘操作杆，连接于上述可动部件，以便通过上述致动器的可动部件进行直线运动，进行断开动作和闭合动作。
本发明的第三实施方式的致动器，其特征在于，在由磁体构成的一个壳体的内部设置有多个电磁操作部，上述多个操作部分别包括环状的内侧永久磁铁及外侧永久磁铁，在半径方向保持一定间隔且同心状地设置；可动部件，具有环状的线圈，可沿轴向自由进行直线移动地设置在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间，在向上述线圈供电时，通过由上述内侧永久磁铁和上述外侧永久磁铁的磁场与上述线圈的电流密度所产生的电磁推斥力，在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间沿轴向进行直线运动；多根杆，连接于上述多个可动部件；以及支承台，一起连接上述多根杆的端部。
在上述本发明的第三实施方式的致动器中，在上述内、外侧永久磁铁的两端部分别设置有环状的第一内、外侧辅助永久磁铁和第二内、外侧辅助永久磁铁，上述可动部件是在该线圈的两端部分别配置环状的第一磁体环和第二磁体环而与上述线圈形成一体的形式。
这里，上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁可以由超导磁铁构成。
本发明的其它实施方式的断路器的特征在于，包括绝缘操作杆，连接于上述支承台，以便通过上述本发明的第三实施方式的致动器及上述致动器的多个可动部件进行直线运动来进行闭合动作和断开动作。
由于以上说明的本发明的致动器具有由永久磁铁的磁场和线圈的电流密度所产生的电磁推斥力使可动部件动作的构造，因此具有即使是小型、轻量也能形成较大的操作力和操作速度的优点。
并且，在本发明的断路器中，由于以较大的力和较高的速度进行切断动作，因此，具有以下优点可以特别有效地适用于超高压及高压断路器，也可以容易地用作低压用断路器。
图1是例示以往的断路器中的气吹灭弧型断路器的闭合状态的截面图。
图2是表示图1所示的断路器的详细灭弧状态的放大图。
图3是表示本发明的优选的第一实施方式涉及的致动器结构的截面图。
图4是沿图3的A-A线的截面图。
图5至图7是表示设置有本发明第一实施方式的致动器的断路器的结构的图，是表示断路器从闭合状态变化为灭弧状态、断开状态的截面图。
图8是表示本发明的优选的第二实施方式涉及的致动器结构的立体截面图。
图9及图10分别是详细表示本发明的第二实施方式的致动器的结构要素的图。
图11是表示设置有本发明第二实施方式的致动器的断路器的截面图。
图12至图15是依次表示本发明第二实施方式涉及的致动器的动作过程的截面图。
图16及图17是表示在本发明第二实施方式的致动器中，不具有第一、第二磁体环和辅助永久磁铁，而只具有内、外侧永久磁铁时的使可动部件移动的力和电流特性的曲线图。
图18及图19是表示本发明第二实施方式的致动器还具有第一、第二磁体环和辅助永久磁铁时的力和电流特性的曲线图。
图20及图21分别是表示本发明的第三实施方式涉及的电磁致动器结构的俯视图及立体截面图。
附图符号说明100致动器，110内筒体，120外筒体，130内侧永久磁铁，132外侧永久磁铁，140线圈，142供电线，150可动部件，152可动环状部件，154可动轴，156连接轴，158连接板具体实施方式
以下参照附图，详细说明本发明的优选实施方式。
实施例1后附的图3及图4是表示本发明的优选的第一实施方式涉及的致动器的图。图3是表示致动器结构的截面图，图4是沿图3的A-A线的截面图。
图3中的右图是表示致动器动作前的状态(闭合状态)，左图是表示致动器动作后的状态(断开状态)。
如图3及图4所示，本发明涉及的致动器100是电磁致动器(Electro-Magnetic Force driving ActuatorEMFA)，包括内筒体110，外筒体120，内、外侧永久磁铁130、132，线圈140，以及可动部件150。
上述内筒体110和外筒体120由磁体构成，在半径方向相互保持一定间隔且同心状地配置。
上述内侧永久磁铁130设置成与上述内筒体110的外表面相接触，且上述外侧永久磁铁132设置成与上述外筒体120的内表面相接触。因此，上述内侧永久磁铁130和外侧永久磁铁132在半径方向保持一定间隔。
上述线圈140被设置在上述内侧永久磁铁130和外侧永久磁铁132之间，可沿轴向自由进行直线移动。通过供电线142向该线圈140供电。
上述可动部件150由非磁体构成，上述线圈140设置于其一端部。因此，在向上述线圈140供电时，由上述内侧永久磁铁130和上述外侧永久磁铁132的“磁场”与基于上述线圈140的电流的“电场”所产生的力，使上述可动部件150在上述内侧永久磁铁130和外侧永久磁铁132之间沿轴向进行直线运动。
在附图所示的具体实施方式
中，上述可动部件150包括可动环状部件152和可动轴154。
具体而言，上述可动环状部件152被设置在上述内侧永久磁铁130和外侧永久磁铁132之间，可在轴向自由进行直线运动。上述线圈140设置在上述可动环状部件152的一端部。因此，在向上述线圈140供电时，上述可动环状部件152与线圈140一起沿轴向进行直线运动。
上述可动轴154被可自由进行直线移动地设置在上述内筒体110的中心。并且，上述可动轴154的一端部连接于上述可动环状部件152。因此，上述可动轴154与上述可动环状部件152一体地沿轴向进行直线移动。
在图3所示的实施方式中，上述可动环状部件152和可动轴154具有通过连接轴156和连接板158形成一体的构造。
上述连接轴156从上述可动环状部件152延伸出多根，上述连接板158连接在该多根连接轴156的端部。
上述可动轴154从上述连接板158的中央延伸，以可自由进行直线移动的状态穿插在上述内筒体110的内侧中心。
另一方面，在上述内筒体110和外筒体120的两端部具有第一、第二端部板160、162。
上述第一、第二端部板160、162是由磁体构成，通过堵塞上述内筒体110和外筒体120的两端部，起到引导磁场，使得在内筒体110和外筒体120之间建立圆滑的磁场的作用。此时，上述连接轴156穿过上述第二端部板162，与上述连接板158连接。
本发明的致动器是一种电磁致动器(EMFA)，其应用弗来明左手定则，由上述永久磁铁130、132的磁场和基于上述线圈140的电流的电场所产生的力，使上述可动部件150直线移动。
如图3中的左图所示，对上述致动器100的线圈140施加电流后，上述永久磁铁130、132的磁场和线圈140的电场使线圈140沿轴向移动的力发挥作用。其结果是上述线圈140与上述可动部件150一起沿轴向移动。
具体而言，当在上述线圈140中流过图3中的左图所示的方向的电流时，线圈140受到向附图中的下方移动的力的作用，其结果是线圈140及可动环状部件152向下方移动。
这样，当与上述可动环状部件152连接的可动轴154随着可动环状部件152向下方的移动而向下方移动时，保持图3中的右图所示的状态。
如上所述的本发明的致动器100具有以下原理即，使设置于形成永久磁铁130、132的磁场的空间内的线圈140，在与磁场垂直的方向流过电流，由此得到沿轴向移动的力。
如在上述以往技术中的说明所示，由于一般的PMA致动器是通过永久磁铁产生的磁场的力和线圈流过电流产生的磁场的力来使可动部件运动的系统，因此需要用磁体制作磁场经过的路径，并且可动的可动部件也需要由磁体构成。
因此，为了得到更大的操作力，需要在线圈中流动更大的电流，但由于磁体的饱和问题，因此，即使继续增大电流也不能得到大于或等于一定限度的操作力。另外，为了解决该问题，需要加大磁体的尺寸，因此产生了致动器大型化的问题，由于被永久磁铁和线圈电流励磁的磁通密度与空隙距离的平方成反比，因此向切断部的触点间隙大的高压及超高压用断路器的应用受到限制。
然而，本发明的致动器具有以下原理在应用弗来明左手定则形成了磁场的空间内流动垂直方向的电流，由此使可动部件受力，即，F＝INT(J TIMES B)d upsilon(J电流强度，B磁场强度)。
如上所述，以往的永久磁铁的磁场会发生磁体饱和的问题，空隙距离对磁通密度影响很大。然而，本发明的致动器100，在永久磁铁在线圈140部分形成磁场的状态下，在该磁场的垂直方向形成了基于线圈140的电流的电流密度，并利用了基于弗来明左手定则的电磁推斥力，所以是使线圈140中流动的电流量直接转换成力的系统。因此，当线圈140中流过大量电流时，可以得到与此相应的较大的力。
因此，在本发明的致动器100中，通过基于线圈140区域的外部磁通密度和电流密度的电磁推斥力来动作，而不使用由被线圈140的电流励磁的磁场产生的电磁力波及到空隙的力，因此无需考虑电磁力波及的区域的磁体饱和问题，而只要增加线圈140的匝数，并增加电流强度，即可得到更大的操作力，因此可以大幅度降低致动器的尺寸和重量。换言之，与尺寸和重量相比，可以得到非常大的操作力。
另一方面，以往的PMA致动器需要在可动部件和铁芯(固定部件)之间的间隙内形成足够的磁通密度。由于这样的磁通密度与空隙间距离的平方成反比，因此为了形成足够的磁通密度，需要流过大量的线圈电流。因此，反应性，即初始动作速度会不可避免地减缓。然而，本发明的致动器在向线圈140供电的同时，会产生与外部磁场的电磁推斥力，因此呈现出非常快且强有力的初始速度。
后附的图5、图6及图7是表示使用了上述致动器的本发明优选实施方式的断路器的结构的图，图5是表示断路器为闭合状态时的图，图6是表示灭弧状态时的图，图7是表示断开结束状态时的图。
对与图1至图4所示的结构要素相同的结构要素附加相同符号，并省略其反复说明。
如图5、图6及图7所示，在本发明的断路器中，绝缘操作杆25连接于上述致动器100的可动部件150的端部。因此，上述绝缘操作杆25因上述可动部件150的运动而在轴向移动，由此进行闭合动作和断开动作。
具体就是上述绝缘操作杆25的一端部通过销170连接到上述可动部件150的可动轴154的端部。
在本实施方式的断路器中，如图5、图6及图7所示，上述绝缘操作杆25与上述可动部件150的可动轴154的端部可以相互直接连接，也可以在其之间安装规定的连接构件等进行连接。
并且，在本实施方式的断路器中，优选在成为上述可动部件150在断开方向的移动末端的部位设置缓冲装置180。上述缓冲装置180起到以下作用即，其吸收或衰减在上述可动部件150向断开方向移动时可动部件150的可动环状部件152撞到第二端部板162的撞击。如附图所示的实施方式所示，上述缓冲装置180可以由压缩螺旋弹簧构成。
对于如上所述的断路器而言，其致动器100是由本发明第一实施方式的致动器100构成。关于断路器的具体切断动作，已经参照图1及图2进行了说明，关于致动器100的动作，已经参照图3及图4进行了说明，因此以下为了避免重复的说明，而仅做简要说明。
首先，当在图5所示的闭合状态下，电力系统发生异常，流过达到正常电流数倍的故障电流时，向致动器100的线圈140供电。这样，如图6所示，线圈140与可动部件150边移动边牵引绝缘操作杆25。因此，可动电弧触头21脱离固定电弧触头11，固定主触头12脱离可动主触头22。于是，吹气汽缸24被向与固定活塞14相对的方向牵引，从而压缩吹气汽缸24内部的灭弧气体。其结果是被压缩的灭弧气体从吸气口17和流道18喷出，消灭在固定电弧触头11和可动电弧触头21之间产生的电弧等离子体。
接着，当可动部件150进一步后退从而进一步牵引绝缘操作杆25时，如图7所示，达到完全的断开状态。
此时，在上述可动部件150的移动末端，可动部件150的端部撞击缓冲装置180，冲击力被吸收。因此，在断开的最后阶段，可动部件150的移动速度减缓，由此可动部件150的可动环状部件152不会与第二端部板162发生冲突。
如上所述，为了断路器切断故障电流并迅速恢复触点间的绝缘，需要能够在极短时间内完成动作的极大的力和高速。特别是在切断容量较大的高压/超高压断路器中，需要采用操作力非常大的致动器。
在本发明的断路器中，由于具有通过电磁推斥力来动作的致动器100，因此无需考虑磁体饱和的问题。因此，只要增加线圈140的匝数，并增加电流的强度，即可得到更大的操作力，所以与其尺寸和重量的增大相比，也可以得到非常大的操作力的增大。其结果是本发明的致动器的初始速度非常快。
为此，使用了如上所述的致动器100的本发明的断路器，能够在以往的断路器难以适用的大于或等于365kv的供电用高压/超高压断路器中，发挥非常优良的性能。特别是在致动器必须承担用于压缩灭弧气体的力的气体灭弧型断路器、以及气吹灭弧式气体灭弧型断路器中，也可以发挥非常优良的性能。
另外，由于本发明的断路器可以通过调整线圈的匝数等来增减尺寸和操作力，因此不仅能适用于上述高压/超高压用断路器，也当然能适用于低压用断路器，而且由于小型、轻量，因此容易应用。
在以上的说明中，举例说明了附图所示的气吹灭弧型断路器，但可以说本发明的致动器能容易地应用于真空断路器、油断路器、以及旋转灭弧型的断路器、热膨胀灭弧型的断路器、复合灭弧型的断路器等需要较大的力和高速度的多数的断路器中，其效率也非常高。
实施例2在后附的图8、图9及图10中，示出了本发明第二实施方式的致动器。第二实施方式的致动器具有对上述第一实施方式的电磁致动器(EMFA)进行了变形的形式。
如图8所示，本发明第二实施方式的致动器200包括磁体构成的壳体210，在内部形成有环状的腔室211；环状的内侧永久磁铁220及外侧永久磁铁230，在半径方向保持一定间隔且同心状地设置在该壳体210的腔室211内部；以及环状的可动部件240，具有环状的线圈241，设置成在上述内侧永久磁铁220和内侧永久磁铁230之间可沿轴向自由地进行直线移动。
具有上述线圈241的可动部件240，在该线圈241被供电时，通过由基于上述内侧永久磁铁220和上述外侧永久磁铁230的磁场与基于上述线圈241的电流的电场所产生的力，在上述内侧永久磁铁220和外侧永久磁铁230之间沿轴向进行直线运动。
为了设置上述内、外侧永久磁铁220、230和可动部件240，上述壳体210优选由划分为第一壳体210a和第二壳体210b并相互结合的形式构成。
在本实施方式中，在上述可动部件240的线圈241的两端部，也可以分别与上述线圈241一体地设置环状的第一磁体环242和第二磁体环243。将上述线圈241与第一、第二磁体环242、243形成一体，可以通过将该线圈241和第一、第二磁体环242、243埋入绝缘体外壳244中来实现。上述第一、第二磁体环242、243的尺寸(长度)可以根据被驱动物的保持力设置成彼此不同。例如，可以根据持续保持断路器的闭合状态所需的保持力与持续保持断开状态所需要的保持力之差进行变化。
也可以根据上述第一、第二磁体环242、243，在上述内、外侧永久磁铁220、230的两端部分别设置环状的第一内、外侧辅助永久磁铁251、252和第二内、外侧辅助永久磁铁255、256。
使上述第一内、外侧辅助永久磁铁251、252和第二内、外侧辅助永久磁铁255、256的极性与上述内侧永久磁铁220和外侧永久磁铁230的极性成相反方向。这样，第一内、外侧辅助永久磁铁251、252之间产生的磁力线以及上述第二内、外侧辅助永久磁铁255、256之间产生的磁力线的方向，与上述内侧永久磁铁220和外侧永久磁铁230之间产生的磁力线的方向相反。其结果是，当上述可动部件240在图8中向上方移动时，上述第一磁体环242被上述第一内、外侧辅助永久磁铁251、252的磁力所保持，即使切断向上述线圈241的供电，也可以继续保持可动部件240向上方移动的状态。同样，当上述可动部件240在图8中向下方移动时，上述第二磁体环243被上述第二内、外侧辅助永久磁铁255、256的磁力所保持，即使切断向上述线圈241的供电，也可以保持可动部件240向下方移动的状态。
上述可动部件240的一端部(图中的上端部)连接有多根非磁体杆272。并且，在上述多根非磁体杆271的端部也可以具有支承台281。上述支承台281形成有连接部281a，该连接部281a形成有孔281b。上述连接部281a从上述孔281b连接到断路器这样的被动部。
在上述可动部件240的另一端部(图中的下端部)也可以连接多根非磁体杆271。并且，上述多根非磁体杆272的端部也可以具有支承台282。
在上述可动部件240的轴向移动末端，为了防止该可动部件的端部冲撞壳体210，可以在可动部件240的两端部侧设置第一、第二缓冲装置261、262。在本实施方式中，上述第一、第二缓冲装置261、262是由压缩螺旋弹簧构成，配置在上述内侧永久磁铁220和外侧永久磁铁230之间。上述第一、第二缓冲装置261、262并不局限于图示的方式。例如，也可以在致动器100的外侧设置油压或气压缓冲器。另外，也可以设在壳体210的外侧，而不像本实施方式这样设在上述壳体210的内部。
在图9及图10中，详细地示出了图8所示的结构要素。
首先，在图9中，表示了以下部件的具体形状上述壳体210，内、外侧永久磁铁220、230，第一内、外侧辅助永久磁铁251、252，以及第二内、外侧辅助永久磁铁255、256。在壳体210的内部形成有环状的腔室211。因此，上述腔室211具有内壁面211a和外壁面211b。为了在上述壳体210的内部形成环状的腔室211以及组装上述内、外侧永久磁铁220、230和可动部件240，也可以将上述壳体210分为第一壳体210a和第二壳体210b。另外，在上述第二壳体210b的下侧，可以形成用于设置上述第二缓冲装置262的延长槽212。上述延长槽212在上述缓冲装置262较长的情况下形成。形成在上述壳体210的两端部的多个通孔213是用于通过上述杆271的孔。
上述内侧永久磁铁220和外侧永久磁铁230的极性设置成磁力线指向箭头方向，即指向半径方向的内侧。并且，第一内、外侧辅助永久磁铁251、252和第二内、外侧辅助永久磁铁255、256的极性配置成与上述内侧永久磁铁220和外侧永久磁铁230的极性为相反方向。虽然这样的内、外侧永久磁铁220、230和第一内、外侧辅助永久磁铁251、252以及第二内、外侧辅助永久磁铁255、256是以连续的环状示出的，但也可以是在半径方向分割成多个的方式。
在图10中，表示了可动部件240和第一、第二缓冲装置261的具体形状。如上所述，上述可动部件240具有以下形式即，将第一、第二磁体环242、243和线圈241埋入绝缘体外壳244中而形成一体。上述绝缘体外壳244可以是由塑料材料构成。此时，上述线圈241与第一、第二磁体环242、243通过利用插入法对外壳244进行注塑成形，可以简单地进行埋入。并且，在上述可动部件240的两端部形成有用于结合上述杆271的多个槽245。上述杆271可以通过螺栓固定方式连接到上述槽245。另一方面，在上述第一、第二缓冲装置261、262是由压缩弹簧构成，并设置在壳体210内部的情况下，上述压缩弹簧261、262可以以环绕上述多根非磁体杆271、272的外侧的方式来设置。固定在上述杆271的端部的支承台281形成有连接部281a。通过孔281b和轴291的连接，将动作杆280连接到上述连接部281a。上述动作杆290连接到断路器这样的被动部，并通过上述可动部件240的轴向运动来驱动被动部。
在后附的图11中，表示了具有上述第二实施方式的致动器200的断路器。同图所示的断路器，与在前面参照图5、图6及图7说明的断路器相比，仅致动器部分不同，其余部分是由相同构造构成。在图11中，表示的是断路器保持在闭合状态。
如图11所示，在本实施方式的断路器中，动作杆290通过销170连接到断路器的绝缘操作杆25，上述动作杆290连接到上述致动器200的支承台281。因此，上述绝缘操作杆25因上述支承台281的运动而在轴向移动，由此进行闭合动作和断开动作。上述支承台281连接于上述可动部件240，通过可动部件240的轴向运动来驱动。具体而言，上述绝缘操作杆25的一端部通过轴291连接到上述支承台281的连接部281a。
图12、图13、图14及图15依次表示了本发明第二实施方式的致动器200的动作过程。假设上述致动器200应用于图11所示的断路器来进行说明。
图12表示了可动部件240最大限度地移动到图中上方，即第一内、外侧辅助永久磁铁251、252侧的状态。因此，支承台281也最大限度地移动到上方，向上推动作杆290(未图示)，使得断路器保持闭合状态。内、外侧永久磁铁220、230的磁力线方向由箭头(m1)示出，第二内、外辅助永久磁铁255、256的磁力线方向由箭头(m2)示出，第一内、外侧辅助永久磁铁251、252的磁力线方向由箭头(m3)示出。在上述可动部件240向上方移动而使断路器保持在闭合状态的期间，不向上述可动部件240的线圈241供电。上述可动部件240的第一磁体环242起到作为由上述内、外侧永久磁铁220、230和第一内、外侧辅助永久磁铁251、252所产生的磁力线的经过路径的作用。与此同时，上述第一磁体环242已靠向第一内、外侧辅助永久磁铁251、252，因此，上述第一内、外侧辅助永久磁铁251、252的磁场的力(磁力)可以作用到上述第一磁体环242。该力作为保持上述第一磁体环242的保持力起作用，可以持续保持可动部件240向上方移动的状态。因此，断路器可以持续保持闭合状态。此时，上述可动部件240由于第一缓冲装置261而不会上升到一定限度以上，停止在上述第一内、外侧辅助永久磁铁251、252所产生的保持力与第一缓冲装置261所具有的弹性回复力达到平衡的位置。
在电力系统发生异常时，为了使断路器断开而向线圈241供电。于是，由于在内、外侧永久磁铁220、230之间产生的磁通密度与线圈241产生的电流密度的关系，所以推斥力(轴向力)起作用，其结果是线圈241向下方移动。即，可动部件240向下方移动。此时，向上述线圈241提供的电流，以能充分克服在闭合状态下由第一内、外侧辅助永久磁铁251、252保持第一磁体环242的保持力的程度的值来提供。
可动部件240下降到图13所示的位置时，由于作用于线圈241的推斥力与基于可动部件240移动的惯力的轴向移动力之和，远远大于将第一磁体环242向上方牵引的力，因此，可动部件240可以继续向下方行进。并且，此时，第二磁体环243进入第二内、外侧辅助永久磁铁255、256，起到上述内、外侧永久磁铁220、230和第二内、外侧辅助永久磁铁255、256产生的磁力线的经过路径的作用。因此，由第二内、外侧辅助永久磁铁255、256产生的使第二磁体环243移向下方的牵引力逐渐增大，可动部件240在下方受到更大的力而加速。此时致动器200输出最大的力。因此，优选将此时设计成与在断路器触点部气体推斥力(在图6中，在与固定活塞14相对的方向牵引吹气汽缸24的力)达到最大的时刻一致。
这样，可动部件240的速度继续增加，当通过图13所示的位置时，快速切断提供给线圈241的电流。于是，上述可动部件240仅通过惯力和上述第二内、外侧辅助永久磁铁255、256将第二磁体环243向下方牵引的力来移动。
可动部件240下降到图14的位置时，第二内、外侧辅助永久磁铁255、256将第二磁体环243向与移动方向相反的方向(上方)推。即，从可动部件240的第二磁体环243通过第二内、外侧辅助永久磁铁255、256的轴向中间位置的时刻开始，在与可动部件240的移动方向相反的方向产生力，对可动部件240进行制动。在该时刻，断路器的触点已经处于断开动作结束的状态，因此制动力越大，可动部件240的下端部越不易与壳体210冲撞而受到冲击，从而能得到机械稳定性。然而，实际上可动部件240以大于或等于6m/s的非常快的速度进行移动，因此，可动部件240可能通过第二内、外侧辅助永久磁铁255、256而与壳体210产生冲撞。此时，可以通过第二缓冲装置262使可动部件240稳定地减速。
在可动部件240向下方移动的动作末端，通常，由上述第二缓冲装置262和第二内、外侧辅助永久磁铁255、256将可动部件240向与移动方向相反的方向推的力，必定大于第二内、外侧辅助永久磁铁255、256保持第二磁体环243的保持力。
于是，如图15所示，可动部件240因上述第二缓冲装置262的回复力而向上方上升。其结果是上述可动部件240停止在上述第二缓冲装置262的回复力与第二内、外侧辅助永久磁铁255、256产生的对第二磁体环230的保持力达到平衡的位置。此时，断路器处于断开结束的状态。
在后附的图16～图21中，表示了将本发明第二实施方式的电磁致动器200应用于断路器的场合的模拟试验结果。
图16及图17是表示在本发明的第二实施方式的致动器中，在不具有第一、第二磁体环242、243和辅助永久磁铁251、252、255、256而只具有内、外侧永久磁铁220、230时，使可动部件240移动的力和电流特性。虽然持续增加电流，但使可动部件240移动的力仅在初始时增加，其后急剧减小。但是，断路器的气体推斥力在可动部件的动作几乎结束的位置达到最大。因此，可以说不具有第一、第二磁体环242、243和辅助永久磁铁251、252、255、256的致动器模型有些不适合用作超高压用断路器。
后附的图18和图19表示致动器具有第一、第二磁体环242、243和辅助永久磁铁251、252、255、256时的力和电流特性。即，表示在内、外侧永久磁铁220、230的上下设置辅助永久磁铁251、252、255、256，在线圈241的上下设置第一、第二磁体环242、243时的特性。此时，可以消除在图16及图17中成为问题的、力随着可动部件240的移动而减小的现象。
在图18中，由四边形的点连接成的曲线表示断路器的气体推斥力，由三角形的点连接成的曲线表示仅由致动器产生的电磁力(致动器的推力)，由菱形点连接成的曲线表示克服上述断路器的气体推斥力而动作的致动器的合力(Net force)。在仅由致动器产生的电磁力大于气体推斥力时，可动部件的速度加快。如前面参照图16及图17的说明那样，这样的电磁力在可动部件的移动初始区间增加，其后则减少。但是，根据本曲线图可知，可动部件通过移动初始区间时稍稍减少，以后力再次增加。即，力再次增加的时刻是可动部件的磁体环接近辅助永久磁铁的时刻。因此，作用到可动部件的力增大，可动部件的整体速度继续增加，而不会减少。
在图18中，在“K区间”，电磁力的力小于气体推斥力。但是，此时，由于可动部件的惯力处于非常大的状态，因此，如图19所示的“位移”曲线所示，可动部件的速度不会减少很多，可依旧输出高速度。例如，所谓断路器的优选设计，就是使气体推斥力不大于仅由致动器产生的电磁力，但由于气体推斥力的最大值每次都会改变，因此如果可动部件的惯力不足够大，则该问题并不严重。
实施例3后附的图20及图21表示本发明第三实施方式的电磁致动器300。第三实施方式的致动器300是将第二实施方式的致动器在一个壳体310内部设置多个(图中是四个)的方式。即，可在由磁体构成的一个壳体310内部设置多个操作部300a、300b、300c、300d。上述各操作部300a、300b、300c、300d与上述第二实施方式的致动器相同，具有内、外侧永久磁铁220、230；具有线圈和第一、第二磁体环的可动部件240；第一、第二内、外侧辅助永久磁铁251、252、255、256；以及第一、第二缓冲装置261、262。上述多个可动部件240分别连接有多根杆271、272，上述多根杆271、272连接于一个支承台321、322。上述上支承台321具有用于与断路器连接的连接部321a。本发明的第三实施方式的致动器300表示根据断路器的切断容量的增加而增加致动器个数时的优选结构例。
另一方面，在上述第一至第三实施方式涉及的致动器及使用该致动器的断路器中，通过利用超导磁铁(或者超导体磁铁)来增加磁通密度，可使致动器的效率达到最大化。在本发明中所提出的各种致动器是通过由永久磁铁的磁通密度和线圈的电流密度所产生的电磁推斥力来动作的致动器，因此如果使用超导磁铁来替代以往的永久磁铁，则磁通密度增大，从而可以得到更大的力和高速度。
E＝1/2(BH)＝B2/2μ由上式可知，能量与磁通密度的平方成正比。并且，一般的永久磁铁中磁通密度相对较高的Nd系(钕系)永久磁铁的磁通密度通常是1.2特斯拉(T)左右，而现在开发出的超导磁铁(或者超导体磁铁)的磁通密度为3T～12T左右，具有远远超出一般的永久磁铁的高磁通密度。假设应用了具有约3特斯拉(T)的磁通密度的超导磁铁，与具有约1特斯拉(T)的磁通密度的一般永久磁铁相比，磁通密度约为其3倍，而能量约为其9倍。因此，此时，当施加同量的电流密度时，可知其力增大为其9倍。这样，通过应用超导磁铁来取代一般的永久磁铁，可以提高其效率。在实施例1的致动器的场合下，仅通过使用超导磁铁来取代一般的永久磁铁，即可提高其效率。但是，如实施例3的致动器所示，考虑到气体推斥力，为了抵抗该气体推斥力而利用主永久磁铁(内、外侧永久磁铁)和辅助永久磁铁(第一、第二内、外侧辅助永久磁铁)之间产生的力时，如果主永久磁铁和辅助永久磁铁均使用超导磁铁，则会发生问题。超导磁铁的特征在于，虽然与一般永久磁铁一样呈现一定的磁通密度，但从外部产生的磁场由于超导的性质而不会进入超导磁铁。因此，在本发明中，作为永久磁铁使用超导磁铁，而作为辅助永久磁铁使用一般永久磁铁，超导磁铁产生的磁场从一般永久磁铁中通过，其结果是操作部的环状磁体在位于超导磁铁和一般永久磁铁的边界部时，可以作用较大的力。
以上，对附图所示的本发明的优选实施方式进行了详细说明，但这些不过是本发明的一个示例，本发明的保护范围并不局限于此。并且，如上所述的本发明的实施方式，在本发明的技术思想的范围内，可以由本领域内具有通常知识的人进行多种变形或其它等同的实施，这样的变形及等同的其它实施方式当然属于本发明的权利保护范围。
权利要求
1.一种电磁致动器，其特征在于，包括空心的内筒体，由磁体构成；外筒体，由磁体构成，与上述内筒体呈同心状且与上述内筒体保持一定间隔地设置在半径方向的外侧；内、外侧永久磁铁，分别与上述内筒体的外表面和上述外筒体的内表面相接触、且相互保持一定间隔地配置；线圈，可沿轴向自由进行直线移动地设置在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间；以及非磁体的可动部件，上述线圈设置于其一端部，在向上述线圈供电时，通过由上述内、外侧永久磁铁的磁场和上述线圈的电流密度所产生的电磁推斥力，在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间沿轴向进行直线运动。
2.根据权利要求1所述的电磁致动器，其特征在于，上述非磁体的可动部件包括可动环状部件，可沿轴向自由进行直线运动地设置在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间，上述线圈设置于其一端部；以及可动轴，可自由进行直线移动地设置在上述内筒体的内侧，且其一端部连接于上述可动环状部件，通过该可动环状部件沿轴向进行直线运动。
3.根据权利要求1所述的电磁致动器，其特征在于，上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁由超导磁铁构成。
4.根据权利要求1所述的电磁致动器，其特征在于，包括第一、第二端部板，由磁体构成，通过堵塞上述内筒体和外筒体的两端部而感应圆滑的磁场路径。
5.一种断路器，其特征在于，包括空心的内筒体，由磁体构成；外筒体，由磁体构成，与上述内筒体呈同心状且与上述内筒体保持一定间隔地设置在半径方向的外侧；内、外侧永久磁铁，分别与上述内筒体的外表面和上述外筒体的内表面相接触、且相互保持一定间隔地配置；线圈，可沿轴向自由进行直线移动地设置在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间；非磁体的可动部件，上述线圈设置于其一端部，在向上述线圈供电时，通过由上述内、外侧永久磁铁的磁场和上述线圈的电流密度所产生的电磁推斥力，在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间沿轴向进行直线运动；以及绝缘操作杆，连接于上述可动部件的另一端部，通过上述可动部件进行直线运动来进行闭合动作和断开动作。
6.根据权利要求5所述的断路器，其特征在于，上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁由超导磁铁构成。
7.根据权利要求5所述的断路器，其特征在于，上述非磁体的可动部件包括可动环状部件，可沿轴向自由进行直线运动地设置在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间，上述线圈设置于其一端部；以及可动轴，可自由进行直线移动地设置在上述内筒体的内侧，其一端部连接于上述可动环状部件，且其另一端部连接于上述绝缘操作杆，通过上述可动环状部件沿轴向进行直线运动，使上述绝缘操作杆移动。
8.根据权利要求5所述的断路器，其特征在于，包括第一、第二端部板，由磁体构成，通过堵塞上述内筒体和外筒体的两端部而感应圆滑的磁场路径。
9.根据权利要求5所述的断路器，其特征在于，包括缓冲装置，设置在成为上述可动部件在断开方向的移动末端的部位，吸收冲击力。
10.根据权利要求9所述的断路器，其特征在于，上述缓冲装置由压缩螺旋弹簧构成。
11.一种电磁致动器，其特征在于，包括由磁体构成的壳体，在内部形成有环状的腔室；环状的内侧永久磁铁及外侧永久磁铁，在半径方向保持一定间隔且同心状地设置在上述壳体的腔室内部；以及可动部件，具有环状的线圈，可沿轴向自由进行直线移动地设置在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间，在向上述线圈供电时，通过由上述内侧永久磁铁和上述外侧永久磁铁的磁场与上述线圈的电流密度所产生的电磁推斥力，在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间沿轴向进行直线运动。
12.根据权利要求11所述的电磁致动器，其特征在于，上述内、外侧永久磁体的两端部分别设置有环状的第一内、外侧辅助永久磁铁和第二内、外侧辅助永久磁铁，上述可动部件是在其线圈的两端部分别配置环状的第一磁体环和第二磁体环而与上述线圈形成一体的形式。
13.根据权利要求12所述的电磁致动器，其特征在于，上述第一内、外侧辅助永久磁铁和第二内、外侧辅助永久磁铁的极性，与上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁的极性是相反方向。
14.根据权利要求12或13所述的电磁致动器，其特征在于，上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁由超导磁铁构成。
15.根据权利要求12所述的电磁致动器，其特征在于，上述线圈与第一、第二磁体环是被埋入到绝缘体外壳中而形成一体的。
16.根据权利要求15所述的电磁致动器，其特征在于，上述绝缘体外壳由塑料材料构成。
17.根据权利要求11所述的电磁致动器，其特征在于，在上述可动部件的两端部侧设置有第一、第二缓冲装置，以便防止上述可动部件的端部在上述可动部件的轴向移动末端冲撞壳体。
18.根据权利要求17所述的电磁致动器，其特征在于，上述第一、第二缓冲装置由压缩螺旋弹簧构成。
19.根据权利要求17所述的电磁致动器，其特征在于，上述第一、第二缓冲装置由压缩螺旋弹簧构成，配置在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间。
20.根据权利要求11所述的电磁致动器，其特征在于，上述可动部件的一端部连接有多根非磁体杆，在上述多根非磁体杆的端部设置有用于连接到被动部的支承台。
21.一种断路器，其特征在于，包括由磁体构成的壳体，在内部形成有环状的腔室；环状的内侧永久磁铁及外侧永久磁铁，在半径方向保持一定间隔且同心状地设置在上述壳体的腔室内部；可动部件，具有环状的线圈，可沿轴向自由进行直线移动地设置在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间，在向上述线圈供电时，通过由上述内侧永久磁铁和上述外侧永久磁铁的磁场与上述线圈的电流密度所产生的电磁推斥力，在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间沿轴向进行直线运动；以及绝缘操作杆，连接于上述可动部件，以便通过上述可动部件进行直线运动来进行闭合动作和断开动作。
22.根据权利要求21所述的断路器，其特征在于，在上述内、外侧永久磁体的两端部分别设置有环状的第一内、外侧辅助永久磁铁和第二内、外侧辅助永久磁铁，上述可动部件是在其线圈的两端部分别配置环状的第一磁体环和第二磁体环而与上述线圈形成一体的形式。
23.根据权利要求22所述的断路器，其特征在于，上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁由超导磁铁构成。
24.一种电磁致动器，其特征在于，在由磁体构成的一个壳体内部设置有多个电磁操作部，上述多个操作部分别包括环状的内侧永久磁铁及外侧永久磁铁，在半径方向保持一定间隔且同心状地设置；可动部件，具有环状的线圈，可沿轴向自由进行直线移动地设置在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间，在向上述线圈供电时，通过由上述内侧永久磁铁和上述外侧永久磁铁的磁场与上述线圈的电流密度所产生的电磁推斥力，在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间沿轴向进行直线运动；多根杆，连接于上述多个可动部件；以及支承台，连接上述多根杆的端部。
25.根据权利要求24所述的电磁致动器，其特征在于，在上述内、外侧永久磁铁的两端部分别设置有环状的第一内、外侧辅助永久磁铁和第二内、外侧辅助永久磁铁，上述可动部件是在其线圈的两端部分别配置环状的第一磁体环和第二磁体环而与上述线圈形成一体的形式。
26.根据权利要求25所述的电磁致动器，其特征在于，上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁由超导磁铁构成。
27.一种断路器，其特征在于，在由磁体构成的一个壳体内部设置有多个电磁操作部，上述多个操作部分别包括环状的内侧永久磁铁及外侧永久磁铁，在半径方向保持一定间隔且同心状地设置；可动部件，具有环状的线圈，可沿轴向自由进行直线移动地设置在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间，在向上述线圈供电时，通过由上述内侧永久磁铁和上述外侧永久磁铁的磁场与上述线圈的电流密度所产生的电磁推斥力，在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间沿轴向进行直线运动；多根杆，连接于上述多个可动部件；以及支承台，连接上述多根杆的端部，还包括绝缘操作杆，连接于上述支承台，以便通过上述多个可动部件进行直线运动来进行闭合动作和断开动作。
28.根据权利要求27所述的断路器，其特征在于，在上述内、外侧永久磁体的两端部分别设置有环状的第一内、外侧辅助永久磁铁和第二内、外侧辅助永久磁铁，上述可动部件是在其线圈的两端部分别配置环状的第一磁体环和第二磁体环而与上述线圈形成一体的形式。
29.根据权利要求28所述的断路器，其特征在于，上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁由超导磁铁构成。
全文摘要
本发明提供一种致动器，包括空心的内筒体，由磁体构成；外筒体，由磁体构成，与上述内筒体呈同心状且与上述内筒体保持一定间隔地设置在半径方向的外侧；内、外侧永久磁铁，分别与上述内筒体的外表面和上述外筒体的内表面相接触、且相互保持一定间隔地配置；线圈，可沿轴向自由进行直线移动地设置在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间；非磁体的可动部件，上述线圈设置于其一端部，在向上述线圈供电时，通过由上述内、外侧永久磁铁的磁场和上述线圈的电流密度所产生的电磁推斥力，在上述内侧永久磁铁和外侧永久磁铁之间沿轴向进行直线运动；并提供一种断路器，包括绝缘操作杆，该操作杆与上述可动部件的另一端部连接，通过上述可动部件进行直线运动来进行闭合动作和断开动作。
文档编号H01H33/28GK1918682SQ200580004760
公开日2007年2月21日 申请日期2005年2月11日 优先权日2004年2月11日
发明者姜钟皓, 郑炫教 申请人:财团法人首尔大学校产学协力财团