[发明专利]一种双向旋转式单稳态永磁操动机构

说明书

本发明提出一种双向旋转式单稳态永磁操动机构，包括环形的动铁心和环形动铁心中央位置处的十字形静铁心；十字形静铁心两侧的合闸端部均固定有永磁体，永磁体的磁场产生切向磁力F_p；所述电磁开关的动触头设于绝缘非导磁转盘处；动铁心与绝缘非导磁转盘固定连接，动铁心旋转时驱动绝缘非导磁转盘同步转动，使电磁开关的动触头与静触头接合或分离；所述绝缘非导磁固定框架的中部设有与绝缘非导磁转盘相连并对其施以切向弹力F_t的弹性件；F_t与F_p的方向相反；所述操动机构以永磁体磁力保持合闸状态，以弹性件弹力保持分闸状态；本发明靠扭转弹簧实现分闸保持，靠永磁体实现合闸保持，扭转弹簧还能在合闸时储存机械能，分闸时释放机械能以加快分断速度。

技术领域

本发明涉及开关设备技术领域，尤其是一种双向旋转式单稳态永磁操动机构。

背景技术

操动机构是断路器、接触器等开关电器工作的核心部件，操动机构的输出动作特性直接影响着整个开关电器的分合闸能力与寿命。随着电力行业的快速发展，尤其是直流配用电的蓬勃发展，开关电器对操动机构的分断能力及可靠性要求越来越高。传统操动机构有分合闸时间长、结构复杂、保持耗能等缺点，难以满足故障下快速开断、低功耗可靠保持及灵活操控的要求。

永磁操动机构是一种由永磁保持、电磁驱动的电器机构，相比于纯电磁及弹簧机构，它采用了新的原理和思路，将电磁铁和永磁铁优势组合，具有结构简单、零部件少、可靠性高、动作速度快、保持耗能低等诸多优点，因此成为近年来的研究热点。传统的直动式单稳态永磁机构通过线圈、永磁体和弹簧三者配合实现分合闸操作，在分闸过程中，线圈通反向电流对永磁体去磁，在弹簧反力的作用下实现分闸，但如果盲目加大反向电流则可能导致动铁心运动速度降低，甚至重新吸合而无法分闸，制约分闸速度的进一步提升。

另外，在中高压领域基于电磁斥力技术的操作机构相比于传统的电磁及永磁操动机构，其分闸速度明显提升，但存在驱动效率低、瞬态电流大、缓冲控制困难等缺陷，难以小型化及精确控制，制约着其在低压领域的应用。

如何解决以上问题，是一个研究方向。

发明内容

本发明提出一种双向旋转式单稳态永磁操动机构，利用“磁阻转矩”原理产生双向可控电磁力，配合扭转弹簧和永磁体，实现分合闸操作。其分合闸过程是通过激磁线圈、永磁体和扭转弹簧三者配合完成，靠扭转弹簧实现分闸保持，靠永磁体实现合闸保持，扭转弹簧还能在合闸时储存机械能，分闸时释放机械能以加快分断速度，分合闸状态保持过程均无需对线圈通电，符合节能低碳的发展趋势。在分合闸过程中，可以通过控制分合闸线圈的激磁状态，配合扭转弹簧和永磁体，实现对矢量合力的控制，进而控制机构的分合闸速度，调节机构动作特性。

本发明采用以下技术方案。

一种双向旋转式单稳态永磁操动机构，用于电磁开关的分合闸操作，所述操动机构包括环形的动铁心和环形动铁心中央位置处的十字形静铁心；十字形静铁心两侧的合闸端部均固定有永磁体，永磁体的磁场产生切向磁力F_p；

操动机构的分闸线圈缠绕于十字形静铁心的竖向臂处，合闸线圈缠绕于十字形静铁心的横向臂处；动铁心的两个合闸齿部与静铁心横向臂的两端部紧邻，动铁心的两个分闸齿部与静铁心竖向臂的两端部紧邻；

所述电磁开关的动触头设于绝缘非导磁转盘处；电磁开关的动触头与电磁开关的静触头紧邻，动铁心与绝缘非导磁转盘固定连接，动铁心旋转时驱动绝缘非导磁转盘同步转动，使电磁开关的动触头与静触头接合或分离；

所述电磁开关包括绝缘非导磁固定框架，绝缘非导磁转盘的栓形件滑置于绝缘非导磁固定框架的弧形限位槽中，用以固定及限位；