[发明专利]具有双控制磁路的电磁致动器

说明书

技术领域

本发明涉及电磁致动器，其包括第一磁路，第一磁路包括相对于第一磁轭移动的第一移动电枢。所述第一电枢能够在第一和第二位置之间移动，与第一磁轭分隔至少一个轴向气隙。第一磁路包括第一线圈，第一线圈设计成生成磁控制通量，以将第一移动电枢从第一位置移动至第二位置。第一磁路包括第二线圈，第二线圈设计成生成磁控制通量，以将第一移动电枢从第二位置移动至第一位置。具有径向磁化作用的永久磁体生成偏振通量，以对抗由第一和第二线圈生成的磁通量。

背景技术

电磁致动器通常包括例如滑动致动杆等可动部分、施加移动可动部分的作用力的至少一个感应线圈、和围绕线圈但被所述杆穿过的电磁壳体，磁场线在电磁壳体处闭合。

电磁致动器的双稳定功能也是已知的。通常还被称作混合致动器的双稳定电磁致动器还包括将可动部分保持在至少一个稳定位置的至少一个永久磁体。双稳定电磁致动器因此包括锁定功能和驱动功能，所述锁定功能通过闭合由永久磁体偏振出的可变气隙而锁定可动部分，所述驱动功能能在使可动部分旋转至另一稳定位置后实现解锁。

为了改善电磁致动器的操作，制造中已努力来减小目前约为几微米的残余气隙、最佳化各种几何参数，例如片材金属板的厚度、磁结构的分支的宽度和厚度、以及移动部分与对应物之间的气隙的形状。具体说，通过使用倾斜部分来最大化气隙的表面。此外，具有稀土基的高矫顽力永久磁体的引入(NdFeB)实现了使维持可动部分在稳定位置的作用力增大，换言之能获得显著的锁定作用力。获得约为一公吨的锁定作用力能实现在电力应用中创新地使用电磁致动器，例如用于对中压断路器的直接开/闭控制。

然而，尽管其实现很简单，但是双稳定电磁致动器特别是由它必须进行的以下两个矛盾功能之间的折衷得到的：对可动部分的锁定功能和驱动功能。因此在移动气隙沿其截面的方向发生变形时通常能观察到普通的锁定，而在移动气隙沿其纤维的方向发生变形时能观察到极低的驱动效率。该折衷由非偏振阻滞磁路的一般性质引起。

在通过电压源向感应线圈供给电压的情况下，可动部分的运动伴随着被电压源观察到的激励电路的自感量的增大。如图7中的虚线所示，因气隙的闭合而发生的自感量的增大引起移动阶段中线圈中的激励电流的减小，并导致电磁致动器的驱动力减弱。

因此能观察到两个不利于致动器的能量效率的效果：一方面，线圈中的焦耳损失，其随电流的平方变化；另一方面，移动阶段中驱动力的损失，其使致动时间变长。

发明内容

因此，本发明的目的是弥补现有技术的缺点，以提出具有高能量效率的电磁致动器。

本发明的电磁致动器包括第二磁路，第二磁路与第一磁路磁性地分离、并包括第二移动电枢，第二移动电枢相对于第二磁轭移动、并与所述第二磁轭分隔一在其整个移动中保持恒定的径向滑动气隙。两个移动电枢彼此机械地连接，以同时在第一和第二位置之间移动。第三线圈设计成生成磁控制通量，以将第二移动电枢从第一位置移动至第二位置。第四线圈设计成生成磁控制通量，以将第二移动电枢从第二位置移动至第一位置。

根据第一特定实施例，第一线圈和第三线圈串联，并设计成同时生成磁控制通量，以将第一和第二移动电枢从第一位置移动至第二位置。第二线圈和第四线圈串联，并设计成同时生成磁控制通量，以将第一和第二移动电枢从第二位置移动至第一位置。

根据第二特定实施例，电磁致动器包括第一、第二、第三和第四线圈的独立的电源器件，该电源器件设计成同时控制第一线圈和第三线圈，以将第一和第二移动电枢从第一位置移动至第二位置。该电源器件设计成同时控制第二线圈和第四线圈，以将第一和第二移动电枢从第二位置移动至第一位置。

根据本发明的一个发展实施例，第一磁轭包括至少一个第一E形部分，具有两个外侧臂和一个中间臂，中间臂包括永久磁体，各外侧臂通过第一部分连接至中间臂。第一和第二线圈分别定位在第一部分上，第一移动电枢在外侧臂之间移动。

根据本发明的一个发展，第一磁轭包括至少一个第一E形部分，具有两个外侧臂和一个中间臂，各外侧臂通过第一部分连接至中间臂，第三和第四线圈分别定位在第一部分上。第二移动电枢在所述臂的自由端的前方移动，并与所述端分隔径向滑动气隙。

有利地，外侧臂的自由端包括垂直于所述臂的第二部分，第二移动电枢沿平行于这些第二部分的方向移动，并与所述部分分隔径向滑动气隙。

根据本发明的一个发展实施例，第一和第二磁轭彼此面对，以使第一轭的外侧臂和中间臂的端部定位成面对第二轭的臂的端部。