[实用新型]驱动机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及驱动设备技术或电气控制领域，具体涉及一种驱动机构，尤其是一种三稳态永磁操动机构。

背景技术

现有的永磁操动机构从原理上主要分为双稳态永磁机构和单稳态永磁机构，下面分别简单介绍其原理。

首先介绍双稳态永磁操动机构的原理。所谓双稳态是指动铁芯在行程终止的两个位置，不需要机械锁扣即可保持。图1为现有的一种双稳态永磁操动机构的结构原理简图，如图1所示，双稳态永磁操动机构共有七个主要零件：11为静铁芯，为机构提供磁路通道；12为动铁芯，是整个机构中的运动部件；13为永久磁体，为机构提供保持时所需要的动力；14为分闸线圈；15为合闸线圈；16为驱动杆。

当断路器处于合闸或分闸位置时，线圈中无电流通过，永久磁铁利用动、静铁芯提供的低磁阻抗通道将动铁芯保持在合闸或分闸位置，而不需要任何机械锁扣。当有动作信号时，合闸或分闸线圈中的电流产生磁势，磁路中的磁场由线圈产生的磁场与永磁体产生的磁场叠加合成，动铁芯连同固定在上面的驱动杆，在合成磁场力的作用下，驱动开关本体完成合分闸任务。

图2(a)-(d)为双稳态永磁机构在分闸过程中动铁芯处于行程中不同位置时磁场的分布情况。图2(a)为机构处于分闸位置时的磁场分布。此时，合、分闸线圈均无电流通过，动铁芯和静铁芯一起为永久磁铁形成一条低磁阻抗路径，而在动铁芯底部的较大空气气隙有较大的磁阻，所以磁力线广泛的分布于动铁芯的上端部。图2(b)为机构处于保持位置，在分闸线圈通有电流时某一瞬的磁场分布。随着电流的增加，线圈产生的磁势使磁场分布发生变化，通过下部气隙的磁力线的数目逐渐增多，结果是在合成磁场的作用下，动铁芯同时受到了向上和向下两个方向的作用力。而当线圈中的电流上升到一定值时，动铁芯所受到的向下的力一旦超过向上的力，就开始向下运动，并且随着位移的增加，底部气隙的磁阻逐渐减小，磁感应强度越来越大，从而动铁芯向下呈加速运动。图2(c)为动铁芯运动至行程一半时的磁场分布情况。此时磁力线大部分通过下部气隙。图2(d)为动铁芯运动终止即到达机构另一保持位置时的磁力线分布情况。此时下部气隙为零，线圈电流和永磁体的磁势在动、静铁芯所提供的低磁阻抗通道中产生较强的磁场，去掉线圈中的电流，动铁芯将自动保持在合闸位置。

除了双稳态永磁操动机构之外，还有单稳态永磁操动机构。所谓单稳态永磁操动机构是相对于双稳态而言的。即只有一个行程终止位置靠永久磁铁保持的永磁操动机构。图3为单稳态单线圈永磁操动机构的结构原理简图。从图中可以看出，此结构与双稳态机构的最大区别在于机构中设有分闸弹簧，并采用了单线圈结构。图中21为分闸弹簧，提供机构分闸时所需的动力，可设在传动机构上；22为不导磁盖板；23是为此结构专门设计的磁路导向环；24为永久磁铁；25为静铁芯；26为线圈，在此单稳态机构中分合闸采用同一个线圈，通过给线圈通不同方向的电流来实现分合闸操作；27为动铁芯；28为与传动机构相联的连接杆，实现力的传递功能。

图3所示单稳态永磁操动机构处于合闸位置，此时线圈26中无电流通过，永久磁铁在动、静铁芯提供的低磁阻抗路径中产生较强的磁场，动铁芯在此磁场的作用下受到较大的向下的电磁吸力以保持在合闸位置。单稳态永磁操动机构在相同的传动机构下静态保持力要设计得比双稳态机构大，这是由于机构在保持位置时不仅要提供灭弧室所需的保持力，同时还必须克服分闸弹簧受拉伸后产生的向上的拉力。由于永磁操动机构在设计时的基本依据是机构所需提供的保持力，保持力的大小在一定程度上决定了操动机构整体尺寸的大小，从这一点上来看，单稳态永磁操动机构不如双稳态永磁操动机构容易缩小机构整体尺寸。当机构需要分闸时，线圈26通有一定方向的电流，使线圈在动铁芯底部气隙上产生的磁场与永久磁体在此处产生的磁场方向相反，目的是减小动铁芯所受到的向下的电磁吸力。随着线圈电流的增大，动铁芯所受到的电磁吸力逐渐减小，当此力减小到小于分闸弹簧的拉力时，动铁芯就会在弹簧拉力的作用下经由传动杆28带动动触头完成分闸动作。当机构处于分闸状态时，由于上端盖为不导磁材料，永久磁铁不能为动铁芯提供向上的保持力，此时由于分闸弹簧有预拉力，动铁芯连同动触头可以保持在分闸位置。由此可以看出，双稳态永磁机构在分、合闸两个位置都是靠永磁体产生的吸力来实现保持功能，而单稳态永磁机构则仅在合闸位置由永磁保持，分闸位置由弹簧保持。