[发明专利]一种电磁线性驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁线性驱动器(electromagnetic linear actuator)，尤其是一种可提供不仅适合于低电压断路器，还适合于高电压及超高电压断路器的大驱动力的电磁线性驱动器。

背景技术

在用于数百伏左右低电压的断路器和用于数十千伏以上高电压或数百千伏以上超高电压的断路器中，为触点的开闭提供驱动力的驱动器(actuator)通常有，通过释放(discharging)积蓄(charging)于弹簧的弹性能量而获得开闭驱动力的弹簧式驱动器，以及利用油压及空气压力而获得开闭驱动力的油空压式驱动器。

但是，弹簧式驱动器为通过多个机械部件的联动提供开闭驱动力的结构，不易确保动作可靠性，而在油空压式驱动器中，因其开闭驱动力随温度的变化改变，也很难确保动作可靠性。

因此，近来由永磁驱动器(Permanent Magnet Actuator：PMA)或电磁驱动器(Electromagnetic Actuator：EMFA)，替代现有弹簧式驱动器及油空压式驱动器。

下面，结合图1及图2说明现有技术中的永磁驱动器及电磁驱动器一例。

首先，结合图1说明现有技术中的永磁驱动器的结构。

如图1所示，现有技术永磁驱动器1，包括：定子2，由两个相分离的部件相向结合而成或由一个部件构成，在其内部提供移动空间；可动铁芯3，可在定子2内部移动空间进行线性(直线)移动；第一线圈4及第二线圈5，各设置于定子2内部一端和另一端一侧，用于提供驱动可动铁芯3所需的磁性驱动力；永久磁铁6，为保持可动铁芯3的位置，向可动铁芯3提供磁性自持力(magneticholding force)；支持铁芯(supporting core)7、8，用于支持永久磁铁6。

在图1中，未说明符号9为可动轴，其一端连接于可动铁芯3，另一端直接或通过连接部件连接于可动触点。

上述构成的现有技术永磁驱动器1的运行过程如下：

在图1中，若向位于上部的第一线圈4接通电流对第一线圈4进行磁化(magnetizing)，则通过变成电磁铁的第一线圈4的磁性吸引力，可动铁芯3将克服永久磁铁6的磁性自持力，向第一线圈4一侧移动。在上述图1中，可动铁芯3的向上移动，例如，可作为通过可动轴9使连接的可动触点开放(opening)或闭合(closing)电路的驱动力。

在图1中，若向位于下部的第二线圈5接通电流对第二线圈5进行磁化(magnetizing)，则通过变成电磁铁的第二线圈5的磁性吸引力，可动铁芯3将克服永久磁铁6的磁性自持力，向第二线圈5一侧移动。在上述图1中，可动铁芯3的向下移动，例如，可作为通过可动轴9使连接的可动触点闭合(closing)或开放(opening)电路的驱动力。

上述现有技术永磁驱动器为，只利用定子一侧线圈所产生的电磁力驱动可动铁芯的结构，其结构简单，制作成本低，主要用作低电压断路器的开闭驱动源。

但是，现有技术中的永磁驱动器，在可动铁芯的移动距离较长的情况下，因磁通路径(path)，即磁场长度不能达到驱动可动铁芯所需长度，需投入大的电能，不适合于高电压或超高电压用的断路器。

另外，结合图2说明现有技术中的另一例的电磁驱动器结构和运行。

如图2所示，电磁驱动器10，包括：定子11，具有两个外壁和中间的内壁，在内壁和两个外壁之间，提供移动空间；可动铁芯20，其内部具有线圈，并可在定子11的内部移动空间做线性(直线)移动；可动用永久磁铁30、40，其各自固定于定子11外壁和内壁的长度方向的中间部，用于提供驱动可动铁芯20所需的磁性驱动力；定位用永久磁铁50、60、55、65，各自固定于定子11外壁和内壁的长度方向的上两端部(图2中为上端部和下端部)，并为保持可动铁芯20的位置，向可动铁芯20提供磁性自持力(magnetic holding force)。

如图2中虚线圆内的放大示意图所示，上述可动铁芯20，包括：可动铁芯22、24，大致呈“U”字形，设置于竖剖面结构中的上下部；线圈21、23，设置于两个可动铁芯22、24之间。在此，定位用永久磁铁50、60、55、65中，位于定子11上端部一侧的定位用永久磁铁50、60，采用相对较小的磁铁，从而使其磁力较之定子11下端部一侧的定位用永久磁铁55、65小。