[发明专利]一种双向旋转式双稳态永磁操动机构

说明书

本发明提出一种双向旋转式双稳态永磁操动机构，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设有合闸永磁体，分闸端部设有分闸永磁体，合闸端部永磁体经合闸磁路产生切向磁力F_p1，分闸端部永磁体经分闸磁路产生切向磁力F_p2；F_p1和F_p2的方向相反；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；动铁心旋转使电磁开关的动触头与静触头接合或分离；操动机构的合闸状态以合闸永磁体磁力维持，分闸状态以分闸永磁体磁力维持；本发明仅靠永磁体实现分合闸状态的可靠保持，符合节能低碳的发展方向；分合闸过程能灵活控制分合闸速度，调节机构动作特性。

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双稳态永磁操动机构。

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性能与寿命。随着电力行业的快速发展，尤其是直流输电的蓬勃发展，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较长、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。传统的直动式双稳态永磁机构在工作过程中，通过电磁场与永磁场的配合能够产生分闸方向的磁力，加快分闸速度，提高分闸能力。但直动式双稳态永磁机构由于分合闸线圈共用磁路，导致其在第三个不平衡稳态处存在工作“死区”，动铁心只有在越过死区位置后，方能尽量加大激磁电流来提高分闸速度，在此之前，如若盲目加大激磁电流，反而会引起动铁心速度的降低，甚至可能重新合闸，制约着分闸速度的进一步提升及工作的可靠性。

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。

发明内容

本发明提出一种双向旋转式双稳态永磁操动机构，利用“磁阻转矩”原理产生双向可控电磁力，配合永磁体，实现分合闸动作特性的灵活、快速控制。分合闸保持状态均无需对线圈通电，仅靠永磁体实现分合闸状态的可靠保持，符合节能低碳的发展方向。具有独立的分合闸磁路，因此不存在分合闸磁路的相互耦合及工作死区；本发明的分合闸过程可以通过线圈和永磁体配合，控制其合成矢量磁力，灵活控制分合闸速度，调节机构动作特性。

本发明采用以下技术方案。

一种双向旋转式双稳态永磁操动机构，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设有合闸永磁体，分闸端部设有分闸永磁体，合闸端部永磁体经合闸磁路产生切向磁力F_p1，分闸端部永磁体经分闸磁路产生切向磁力F_p2；F_p1和F_p2的方向相反；

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；