[实用新型]一种永磁操动机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及电气控制技术领域，尤其涉及一种用于断路器的永磁操动机构。 

背景技术

为了保证电力系统的安全运行，作为控制、保护元件的中压断路器必须能切断额定电流、开断关合短路电流、开合各种空载和负荷电路。为了完成这些任务，中压断路器必须能及时可靠地分合动静触头，这要借助于操作机构来完成。因此，操作机构的工作性能和质量优劣，直接决定了中压断路器的工作性能和可靠性。近年来，伴随着电力电子技术的发展，出现了一种新型的操作机构—永磁机构。它采用了一种全新的工作原理和结构，工作时主要运动部件只有一个，具有较高的可靠性，因此备受关注。 

常规的双稳态永磁操动机构由单独的分、合闸线圈提供相应动作的励磁。该永磁机构的分、合闸线圈分别位于分闸和合闸的工作气隙的边缘位置，如图1所示。双稳态永磁操动机构包括合闸线圈10、分闸线圈11、动铁芯12及永磁体13。在分闸过程中，动铁芯12最初位于合闸线圈10的位置，使得合闸线圈10侧的工作气隙较小，从而气隙磁阻较小，分闸线圈11侧的工作气隙较大，从而气隙磁阻较大。此时，永磁体13施加给动铁芯12的磁力在合闸线圈10侧较大，从而使得动铁芯12稳固地位于合闸线圈10的位置。 

当进行分闸操作时，向分闸线圈11通电，分闸线圈11会对动铁芯12产生一磁力，当通给分闸线圈11的电流持续增大达到一定值时，分闸线圈11对动铁芯12产生的磁力逐渐抵消永磁体13施加给动铁芯12的磁力，动铁芯12从合闸线圈10的位置开始向分闸线圈11的位置运动。合闸线圈10侧气隙磁阻开始逐渐增大，分闸线圈11侧的气隙磁阻开始逐渐减小，当动铁芯12运动到分闸线圈11的位置时，分闸线圈11的作用效果最强，动铁芯12闭合时的速度达到最大，其对静铁芯的碰撞冲击达到最大。合闸过程也是如此，运动的行程越长，这种常规的励磁方式所带来的触动电流越大，且触动时间较长以及动铁芯12闭合时的碰撞冲击大。 

为了改善双稳态永磁操动机构的动作特性，国内外的专家学者研究了采用主从线圈励磁的永磁操动机构，如图2所示。主从线圈励磁的永磁操动机构包括动铁芯20、永磁体21、主合闸线圈22、从合闸线圈23、主分闸线圈24和从分闸线圈25。所述主合闸线圈22围绕在动铁芯20的周侧，所述从分闸线圈25套设在主合闸线圈22外侧；所述主分闸线圈24围绕在动铁芯20的周侧，所述从合闸线圈23套设在主分闸线圈24外侧。所述主合闸线圈22与从合闸线圈23串联，所述主分闸线圈24与从分闸线圈25串联。 

当进行分闸操作时，当向主分闸线圈24与从分闸线圈25通电时，主分闸线圈24与从分闸线圈25都会对动铁芯20产生电磁力，只是此时从分闸线圈25对动铁芯20产生的电磁力较小。当动铁芯20运动到主分闸线圈24的位置时，主分闸线圈24的作用效果最强，动铁芯20闭合时的速度达到最大，但是，此时，与常规的双稳态永磁操动机构相比，主从线圈励磁的永磁操动机构的从分闸线圈25对动铁芯20的电磁力使得动铁芯20运动速度变慢，降低动铁芯20对静铁芯的碰撞冲击。合闸过程也是如此。 

图3A所示为现有的常规的双稳态永磁操动机构及主从线圈励磁的永磁操动机构的电磁力曲线图，图3B所示为现有的常规的双稳态永磁操动机构及主从线圈励磁的永磁操动机构的速度曲线，图3C所示为现有的常规的双稳态永磁操动机构及主从线圈励磁的永磁操动机构的位移曲线图，图3D所示为现有的常规的双稳态永磁操动机构及主从线圈励磁的永磁操动机构的电流曲线图。从图3A可见采用主从线圈励磁的动铁芯受到的电磁合力增加得更快，当其到达分闸线圈位置处时，对静铁芯的撞击力（即电磁合力）较小；从附图3B及附图3C可见，采用主从线圈励磁的永磁机构的动铁芯在t0=5ms开始运动，而双稳态励永磁机构的动铁芯在t1=15ms时动作，所以前者的触动时间短、分闸动作较快。从附图3D可见，采用主从线圈励磁的永磁机构的最大励磁电流较小，所以对静触头的破坏损伤程度较小。 

但是，采用主从线圈励磁的永磁操动机构的电气与机械特性还不能满足使用者的需求。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种永磁操动机构，其能够减小触动电流、缩短触动时间并减小动铁芯在闭合时对静铁芯的碰撞冲击。