[发明专利]永磁置于动铁芯中的高压双稳态永磁操动机构及其分闸方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁置于动铁芯中的高压双稳态永磁操动机构其分闸方法，属于高压真空断路器领域。

背景技术

真空断路器以其体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，迅速占领了中压断路器市场，并进一步向高压领域发展。真空断路器所配操动机构通常有电磁式、弹簧式和永磁式三种。其中永磁式操动机构凭借其高可靠、低能耗、免维护，以及可实现同步操作等诸多优点，日益引起人们的关注。高压真空断路器对开距的要求较大，这就要求操动机构有更高的分合闸速度。而且，传统的电磁驱动机构与永磁保持机构分离的永磁操动机构，由于永磁保持机构的外提，使得永磁操动机构的高度大大增加，从而增大了机构的整体尺寸。同时，分合闸保持使用两块不同的永磁，使得永磁用量不能达到最少。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的不足，提供了一种永磁置于动铁芯中的高压双稳态永磁操动机构其分闸方法，增大了分合闸过程中动铁芯运动的加速度，同时减小了分离磁路式永磁操动机构的整体体积，并大大减小了永磁用量。

本发明采用的技术方案为：一种永磁置于动铁芯中的高压双稳态永磁操动机构，包括上端静铁芯、上端辅助静铁芯、下端静铁芯、下端辅助静铁芯、分闸线圈、合闸线圈、辅助分闸线圈、辅助合闸线圈、动铁芯、永磁体和导杆；

所述动铁芯的上方和下方分别设置有上端静铁芯和下端静铁芯，动铁芯包括内动铁芯和外动铁芯，所述永磁体嵌置于内动铁芯和外动铁芯之间，所述导杆与动铁芯固定连接，导杆两端伸出上端静铁芯和下端静铁芯的中心孔，并与上端静铁芯、下端静铁芯滑动连接；

所述上端静铁芯为开口向下的凹槽型，其两侧壁的径向厚度小于横臂的轴向厚度；所述合闸线圈置于上端静铁芯的凹槽中，环绕在内动铁芯主体的外侧；所述上端静铁芯外侧壁上设有上端辅助静铁芯；所述辅助分闸线圈设置于上端静铁芯外侧壁和上端辅助静铁芯之间；

所述下端静铁芯为开口向上的凹槽型，其两侧壁的径向厚度小于横臂的轴向厚度；所述分闸线圈置于下端静铁芯的凹槽中，环绕在内动铁芯主体的外侧；所述下端静铁芯外侧壁上设有下端辅助静铁芯；所述辅助合闸线圈设置于下端静铁芯外侧壁和下端辅助静铁芯之间。

优选的：所述内动铁芯的子午面呈两个上下对称的U型结构，其外侧壁长度小于内侧主体长度；所述内动铁芯的外侧壁和所述外动铁芯的内侧壁开有凹槽，用于置放永磁体，且所述凹槽靠近内动铁芯外侧壁和外动铁芯的上端面。

优选的：所述永磁体嵌于内动铁芯和外动铁芯的凹槽中；所述外动铁芯由对称的两块组成，并对称地用四组固定销将其与内动铁芯固定；所述内动铁芯和外动铁芯间气隙的径向宽度小于上端静铁芯侧壁与上端辅助静铁芯间气隙的径向宽度以及下端静铁芯侧壁与下端辅助静铁芯间气隙的径向宽度。

一种上述永磁置于动铁芯中的高压双稳态永磁操动机构的分闸方法：当永磁操动机构收到分闸信号时，向辅助分闸线圈中通入一脉冲电流，辅助分闸线圈产生的电磁场与永磁体产生的永磁磁场方向相反，使动铁芯受到的合闸保持力迅速减小；同时，向分闸线圈中通入一电流，随着电流增加，当动铁芯所受向下的电磁力与反力和运动部件的重力之和大于动铁芯所受到的保持力，动铁芯向下运动；当动铁芯运动到与下端静铁芯接触时，动铁芯在永磁体作用下保持在分闸位置。

有益效果：本发明提供的一种永磁置于动铁芯中的高压双稳态永磁操动机构，相比现有技术，具有以下有益效果：

本发明将永磁保持部分设置在机构侧面，大大减小了高度而直径增加相对较小，从而减小了机构的整体尺寸。通过增加辅助分合闸线圈缩短分合闸的反应时间。动铁芯采用对称U型结构，分合闸启动后，磁路气隙以两倍于行程减小的速率减小，提高了分合闸加速度。将永磁体置于动铁芯中，使得分合闸保持共用同一块永磁体，大大减小了永磁的用量；同时永磁体与动铁心上端面的距离小于永磁体与动铁心下端面的距离，增大合闸保持力的同时减小分闸保持力，进一步减小永磁用量，节省了成本。

附图说明

图1为本发明在合闸位置的结构示意图；

图2为本发明动铁芯示意图；

图3为本发明在分闸位置的磁通路径图；

图4为本发明在合闸位置的磁通路径图；

图5为本发明分闸过程启动时的磁通路径图；