專利名稱：雙穩(wěn)態(tài)動(dòng)圈式永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種為電力開關(guān)配置的操動(dòng)機(jī)構(gòu)，尤其是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可動(dòng)環(huán)節(jié)少的永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，屬于開關(guān)電器分、合閘技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的核心是連桿和鎖扣機(jī)構(gòu)以及能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)，由于其機(jī)械零件很多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動(dòng)關(guān)系繁瑣，致使其可控性差，故障率高，累計(jì)運(yùn)動(dòng)誤差大，而且響應(yīng)速度緩慢，雖經(jīng)長(zhǎng)期的研究與改進(jìn)，但多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，操動(dòng)機(jī)構(gòu)及其電氣控制和輔助回路的故障在斷路器總故障中占有很大比例。從國(guó)際、國(guó)內(nèi)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字來看，斷路器的故障中，機(jī)械故障占大多數(shù)。國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議組織的國(guó)際調(diào)查表明，機(jī)械故障高達(dá)總故障的70.3％，如包括輔助電器和控制回路，則為89.4％，成為斷路器可靠性的關(guān)鍵性問題。
可靠性的高低和零部件數(shù)量的多少有著直接關(guān)系，減少零部件數(shù)量能明顯地提高斷路器的可靠性。因此，無論是改進(jìn)提高傳統(tǒng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和質(zhì)量，還是研制新型操動(dòng)機(jī)構(gòu)，提高可靠性的理論依據(jù)首先應(yīng)為簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，減少零部件的數(shù)目。
永磁操動(dòng)技術(shù)是九十年代世界最新技術(shù)，它采用全新工作原理和結(jié)構(gòu)，通過將電磁鐵與永久磁鐵特殊結(jié)合，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的全部功能，并在一定程度上實(shí)現(xiàn)智能化。在結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的最大區(qū)別在于永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)工作時(shí)運(yùn)動(dòng)部件少，永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)工作時(shí)主要運(yùn)動(dòng)部件只有一個(gè)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，這樣就便其可靠性大大提高。而且永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)無需脫、鎖扣裝置，即可實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)終端位置的傳統(tǒng)功能，因此，其故障源比其它操動(dòng)機(jī)構(gòu)要少得多，具有極高的可靠性，永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的壽命可達(dá)幾十萬次而無須檢修，性能可靠、耐磨損、免維護(hù)，使用壽命長(zhǎng)，其性能可靠遠(yuǎn)非其他操動(dòng)機(jī)構(gòu)可比。國(guó)外文獻(xiàn)稱這一技術(shù)是革命性的，是當(dāng)今發(fā)展的趨勢(shì)和潮流，并可適用于發(fā)電廠、變電所等配電系統(tǒng)的控制和保護(hù)，尤其適用于開重要負(fù)荷及頻繁操作場(chǎng)所，可滿足電力行業(yè)對(duì)斷路器發(fā)展的高可靠性、智能化等要求，因此成為當(dāng)前電器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)非常重要的發(fā)展方向。
目前開發(fā)的永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用于中壓真空斷路器，采用雙穩(wěn)態(tài)的方式，主要構(gòu)成有合閘線圈、分閘線圈、靜鐵芯、動(dòng)鐵芯及永磁體組成，其主要特征是線圈與靜鐵芯為一體，沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)是由動(dòng)鐵芯產(chǎn)生，其主要缺點(diǎn)是無論是合閘，還是分閘操作，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)首先都要克服永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)，然后才能產(chǎn)生吸引動(dòng)鐵芯運(yùn)動(dòng)的電磁力，當(dāng)所產(chǎn)生的電磁力足以吸引動(dòng)鐵芯運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)鐵芯才被吸向另一端，這使得此種結(jié)構(gòu)的永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的響應(yīng)時(shí)間大大滯后，在一些對(duì)分、合閘速度要求較高的場(chǎng)合無法應(yīng)用。另外，此類永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)仍有些復(fù)雜，制造成本偏高。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是要克服上述缺點(diǎn)，提供一種雙穩(wěn)態(tài)動(dòng)圈式永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，使該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，可動(dòng)零件少，使用壽命長(zhǎng)，價(jià)格低廉等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各種斷路器、接觸器等開關(guān)電器領(lǐng)域。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的雙穩(wěn)態(tài)動(dòng)圈式永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)包括永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)電路，其特點(diǎn)是，所述永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成是，兩個(gè)永磁體分別置于套筒兩端，其上繞有一個(gè)線圈或繞有分閘線圈和合閘線圈兩個(gè)線圈的軟磁體骨架置于由套筒及套筒兩端的永磁體所形成的內(nèi)空間內(nèi)，軟磁體骨架兩端各自連接有拉桿，并分別伸出置于套筒兩端的永磁體；所述驅(qū)動(dòng)電路有單電源驅(qū)動(dòng)電路，雙電源驅(qū)動(dòng)電路和雙線圈驅(qū)動(dòng)電路三種不同的驅(qū)動(dòng)電路及工作方式。
單電源驅(qū)動(dòng)電路的組成是，由直流電源與二極管、限流電阻、充放電電容互相串聯(lián)組成驅(qū)動(dòng)線圈工作的電容電源電路；與限流電阻和充放電電容的串聯(lián)接點(diǎn)(即與充放電電容正端)相連的正向二極管的正向輸出分成兩路一路由開關(guān)管經(jīng)限流電阻和線圈再經(jīng)開關(guān)管連于充放電電容負(fù)端組成對(duì)線圈的正向電流驅(qū)動(dòng)控制電路；另一路由開關(guān)管經(jīng)線圈和限流電阻再經(jīng)開關(guān)管連于充放電電容負(fù)端組成對(duì)線圈的負(fù)向電流驅(qū)動(dòng)控制電路，在限流電阻與線圈相串聯(lián)的電路兩端還分別并聯(lián)兩個(gè)開關(guān)管構(gòu)成線圈剩余能量的釋放回路。
雙電源驅(qū)動(dòng)電路的組成是，由第一直流電源與二極管，限流電阻，充放電電容相互串聯(lián)組成驅(qū)動(dòng)線圈工作的正向電容電源電路；與充放電電容正端相連的正向二極管的正向輸出經(jīng)開關(guān)管，限流電阻和線圈串聯(lián)后再連于正向電容電源電路中的充放電電容負(fù)端構(gòu)成對(duì)線圈的正向電流驅(qū)動(dòng)控制電路；另一直流電源與二極管、限流電阻、充放電電容相互串聯(lián)組成驅(qū)動(dòng)線圈工作的負(fù)向電容電源電路；與充放電電容正端相連的正向二極管的正向輸出經(jīng)開關(guān)管與線圈和限流電阻串聯(lián)后再連于負(fù)向電容電源電路中的充放電電容負(fù)端構(gòu)成對(duì)線圈的負(fù)向電流驅(qū)動(dòng)控制電路。在限流電阻與線圈相串聯(lián)電路兩端分別并聯(lián)兩個(gè)開關(guān)管構(gòu)成線圈剩余能量的釋放回路。
雙線圈驅(qū)動(dòng)電路的組成是，由同一電容電源電路供兩路驅(qū)動(dòng)控制電路，分別控制分閘線圈和合閘線圈，即由直流電源與二極管，限流電阻，充放電電容相互串聯(lián)組成驅(qū)動(dòng)線圈工作的電容電源電路，充放電電容正端分兩路一路由二極管，開關(guān)管，限流電阻，分閘線圈，充放電電容串聯(lián)成回路成為對(duì)分閘線圈的驅(qū)動(dòng)控制電路；另一路由二極管，開關(guān)管，限流電阻，合閘線圈，充放電電容相互串聯(lián)成回路成為合閘線圈的驅(qū)動(dòng)控制電路。限流電阻與分閘線圈串聯(lián)的電路兩端以及限流電阻與合閘線圈串聯(lián)的電路兩端各自并聯(lián)一個(gè)供線圈釋放剩余能量的開關(guān)管。
本實(shí)用新型的有益效果是，極大減少了斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)環(huán)節(jié)，提高了斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的可靠性和響應(yīng)時(shí)間，并降低了操動(dòng)機(jī)構(gòu)的制造成本。


圖1，永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖2，永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖之二；圖3，單電源驅(qū)動(dòng)電路原理示意圖；圖4，雙電源驅(qū)動(dòng)電路原理示意圖；圖5，雙線圈驅(qū)動(dòng)電路原理示意圖；圖1至圖5中的標(biāo)號(hào)及符號(hào)名稱1、7—拉桿，2、6——永磁體，3——套筒，4——軟磁體骨架，5、8、9——線圈BT1、BT2、BT3、BT4——直流電源C1、C2、C3、C4——電容D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9——二極管R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8——限流電阻Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12、Q13、Q14——開關(guān)管。
具體實(shí)施方式
圖1與圖2是雙穩(wěn)態(tài)動(dòng)圈式永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知，兩個(gè)永磁體2與6分別置于套筒3兩端，軟磁體骨架4置于由套筒3與兩端的兩個(gè)永磁體2與6所構(gòu)成的矩形內(nèi)空間內(nèi)，可在內(nèi)空間內(nèi)左右運(yùn)動(dòng)，軟磁體骨架3兩端分別與拉桿1與拉桿7相連，并分別伸出永磁體2和永磁體6之外，線圈5或者分閘線圈8和合閘線圈9繞制在軟磁體骨架3上。
圖3至圖5是驅(qū)動(dòng)電路原理圖，圖3是單電源驅(qū)動(dòng)電路原理圖，其具體組成是，由直流電源BT1與二極管D1，限流電阻R1，充放電電容C1相互串聯(lián)成回路，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)線圈工作的電容電源電路；與充放電電容C1正端相連的二極管D2的輸出分成兩路一路由開關(guān)管Q1經(jīng)限流電阻R2和線圈5再經(jīng)開關(guān)管Q2連于充放電電容C1負(fù)端組成對(duì)線圈5的正向電流驅(qū)動(dòng)控制電路；另一路由開關(guān)管Q3經(jīng)線圈5和限流電阻R2再經(jīng)開關(guān)管Q4連于充放電電容C1負(fù)端構(gòu)成對(duì)線圈5的負(fù)向電流驅(qū)動(dòng)控制電路。在限流電阻R2與線圈5相互串聯(lián)的電路兩端還分別并聯(lián)兩個(gè)開關(guān)管Q5與Q6，構(gòu)成線圈5剩余能量釋放回路。
圖4是雙電源驅(qū)動(dòng)電路原理圖。其組成是，由直流電源BT2與二極管D3，限流電阻R3，充放電電容C2相互串聯(lián)組成驅(qū)動(dòng)線圈工作的正向電容電源；與充放電電容C2的正端相連的正向二極管D4的正向輸出經(jīng)開關(guān)管Q7與限流電阻R4和線圈5串聯(lián)后再連于充放電電容C2的負(fù)端構(gòu)成對(duì)線圈5的正向電流驅(qū)動(dòng)控制電路；另一直流電源BT3與二極管D5，限流電阻R5，充放電電容C3相互串聯(lián)組成驅(qū)動(dòng)線圈與工作的負(fù)向電容電源電路；與充放電電容C3正端相連的正向二極管D6的正向輸出經(jīng)開關(guān)管Q10與線圈5和限流電阻R4串聯(lián)后再連于充放電電容C3負(fù)端構(gòu)成對(duì)線圈5的負(fù)向電流驅(qū)動(dòng)控制電路，在限流電阻R4和線圈5串聯(lián)電路兩端分別并聯(lián)開關(guān)管Q8與Q9構(gòu)成線圈5剩余能量的釋放回路。
圖5是雙線圈驅(qū)動(dòng)電路原理圖。其組成是，由直流電源BT4與二極管D7，限流電阻R6，充放電電容C4相互串聯(lián)成回路構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電容電源電路；充放電電容C4正端分兩路一路由二極管D8，開關(guān)管Q11，限流電阻R7，分閘線圈8，充放電電容C4相互串聯(lián)成回路，構(gòu)成對(duì)分閘線圈8的驅(qū)動(dòng)控制電路；另一路由二極管D9，開關(guān)管Q13，限流電阻R8，合閘線圈9，充放電電容C4串聯(lián)成回路構(gòu)成合閘線圈9的驅(qū)動(dòng)控制電路；限流電阻R7與分閘線圈8串聯(lián)的電路兩端以及限流電阻R8與合閘線圈9串聯(lián)的電路兩端各自并聯(lián)一個(gè)供分閘線圈8和合閘線圈9釋放剩余能量的開關(guān)管Q12與Q14。
工作原理及工作過程敘述如下
永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)在合、分閘位置的保持由永久磁鐵的吸合力來實(shí)現(xiàn)。永磁機(jī)構(gòu)處于保持狀態(tài)時(shí)，線圈不需加載保持電流。永磁體6吸合軟磁體骨架4，此時(shí)開關(guān)電器處于分閘狀態(tài)。相反永磁體2吸合軟磁體骨架4，此時(shí)開關(guān)電器處于合閘狀態(tài)。
本實(shí)用新型的操動(dòng)機(jī)構(gòu)由分閘位置轉(zhuǎn)變?yōu)楹祥l位置的過程是這樣的智能控制單元發(fā)出合閘命令，驅(qū)動(dòng)電路工作(具體工作步驟，后面還有詳細(xì)介紹)，使線圈5或合閘線圈9中產(chǎn)生一個(gè)與永磁體6的磁場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng)，兩個(gè)磁場(chǎng)相斥，使軟磁體骨架4被快速推向永磁體2，并被永磁體2吸合，由于拉桿1、7與軟磁體骨架4是固接在一起的，所以也被永磁體2一起帶動(dòng)，從而完成一次由分閘狀態(tài)至合閘狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。
本實(shí)用新型的操動(dòng)機(jī)構(gòu)由合閘位置轉(zhuǎn)變?yōu)榉珠l位置的過程是這樣的智能控制單元發(fā)出分閘命令，驅(qū)動(dòng)電路工作(具體工作步驟，后面還有詳細(xì)介紹)，使線圈5或分閘線圈8中產(chǎn)生一個(gè)與永磁體2的磁場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng)，兩個(gè)磁場(chǎng)相斥，使軟磁體骨架4被快速推向永磁體6，并被永磁體6吸合，而完成一次由合閘狀態(tài)至分閘狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。
以下結(jié)合附圖3、4、5，進(jìn)一步介紹永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)電路的工作原理和工作順序。
單電源驅(qū)動(dòng)電路(附圖3)工作順序如下1、永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)處于分閘保持狀態(tài)，直流電源BT1通過二極管D1、限流電阻R1對(duì)電容C1充電，所有電子開關(guān)管Q1-Q6處于關(guān)斷狀態(tài)，線圈5內(nèi)沒有工作電流；2、永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)處于由分閘向合閘的過渡狀態(tài)，智能控制單元控制電子開關(guān)管Q1、Q2開通，電容C1的電流通過二極管D2、電子開關(guān)管Q1、限流電阻R2加載給線圈5，然后通過電子開關(guān)Q2，形成電流回路，使線圈5產(chǎn)生正向電流，該正向電流通過線圈5后，使軟磁體骨架4產(chǎn)生與永磁體6相排斥的磁力，由于該力的作用，使軟磁體骨架4和線圈5被推向永磁體2，并被吸合在永磁體2上，從而實(shí)現(xiàn)合閘操作；3、智能控制單元控制電子開關(guān)Q1、Q2關(guān)斷，同時(shí)開通電子開關(guān)Q5，使線圈5內(nèi)儲(chǔ)存的剩余電能通過限流電阻R2形成的回路將能量釋放，同時(shí)直流電源BT1通過二極管D1、限流電阻R1對(duì)電容C1充電；
4、在線圈5的剩余能量釋放完畢后，智能控制單元控制電子開關(guān)Q5關(guān)斷，永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)處于合閘保持狀態(tài)；5、永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)處于由合閘向分閘過渡狀態(tài)，智能控制單元控制電子開關(guān)管Q3、Q4開通，電容C1的電流通過二極管D2、電子開關(guān)管Q3、限流電阻R2加載給線圈5，然后通過電子開關(guān)Q4，形成電流回路，使線圈5產(chǎn)生反向電流，該反向電流通過線圈5后，使軟磁體骨架4產(chǎn)生與永磁體2相排斥的磁力，由于該力的作用，使軟磁體骨架4和線圈5被推向永磁體6，并被吸合在永磁體6上，從而實(shí)現(xiàn)分閘操作；6、智能控制單元控制電子開關(guān)Q3、Q4關(guān)斷，同時(shí)開通電子開關(guān)Q6，使線圈5內(nèi)儲(chǔ)存的剩余電能通過限流電阻R2形成的回路將能量釋放，同時(shí)直流電源BT1通過二極管D1、限流電阻R1對(duì)電容C1充電；7、在線圈5的剩余能量釋放完畢后，智能控制單元控制電子開關(guān)管Q6關(guān)斷，永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)處于分閘保持狀態(tài)，至此操動(dòng)機(jī)構(gòu)完成了一個(gè)“分—合—分”的完整操作過程。
雙電源驅(qū)動(dòng)電路(附圖4)工作順序如下1、操動(dòng)機(jī)構(gòu)處于分閘保持狀態(tài)，直流電源BT2通過二極管D3、限流電阻R3對(duì)電容C2充電，直流電源BT3通過二極管D5、限流電阻R5對(duì)電容C3充電，所有電子開關(guān)管Q7-Q10處于關(guān)斷狀態(tài)，線圈5內(nèi)沒有工作電流；2、永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)處于由分閘向合閘的過渡狀態(tài)，智能控制單元控制電子開關(guān)管Q7開通，電容C2的電流通過二極管D4、電子開關(guān)管Q7、限流電阻R4加載給線圈5形成電流回路，使線圈5產(chǎn)生正向電流，該正向電流通過線圈5后，使軟磁體骨架4產(chǎn)生與永磁體6相排斥的磁力，由于該力的作用，使軟磁體骨架4和線圈5被推向永磁體2，并被吸合在永磁體2上，從而實(shí)現(xiàn)合閘操作；3、智能控制單元控制電子開關(guān)Q7關(guān)斷，同時(shí)開通電子開關(guān)Q8，使線圈5內(nèi)儲(chǔ)存的剩余電能通過限流電阻R4形成的回路將能量釋放，同時(shí)直流電源BT2通過二極管D3、限流電阻R3對(duì)電容C2充電；4、在線圈5的剩余能量釋放完畢后，智能控制單元控制電子開關(guān)Q8關(guān)斷，永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)處于合閘保持狀態(tài)；5、永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)處于由合閘向分閘過渡狀態(tài)，智能控制單元控制電子開關(guān)管Q10開通，電容C3的電流通過二極管D6、電子開關(guān)管Q10、限流電阻R4加載給線圈5形成電流回路，使線圈5產(chǎn)生反向電流，該反向電流通過線圈5后，使軟磁體骨架4產(chǎn)生與永磁體2相排斥的磁力，由于該力的作用，使軟磁體骨架4和線圈5被推向永磁體6，并被吸合永磁體6上，從而實(shí)現(xiàn)分閘操作；6、智能控制單元控制電子開關(guān)Q10關(guān)斷，同時(shí)開通電子開關(guān)Q9，使線圈5內(nèi)儲(chǔ)存的剩余電能通過限流電阻R2形成的回路將能量釋放，同時(shí)直流電源BT3過二極管D5、限流電阻R5對(duì)電容C3充電；7、在線圈5的剩余能量釋放完畢后，智能控制單元控制電子開關(guān)Q9關(guān)斷，永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)處于分閘保持狀態(tài)，至此操動(dòng)機(jī)構(gòu)完成了一個(gè)“分—合—分”的完整操作過程。
雙線圈驅(qū)動(dòng)電路(附圖5)工作順序如下1、永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)處于分閘保持狀態(tài)，直流電源BT4通過二極管D7、限流電阻R6對(duì)電容C4充電，所有電子開關(guān)管Q11-Q14處于關(guān)斷狀態(tài)，線圈8和線圈9內(nèi)沒有工作電流；2、永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)處于由分閘向合閘的過渡狀態(tài)，智能控制單元控制電子開關(guān)管Q13開通，電容C4的電流通過二極管D9、電子開關(guān)管Q13、限流電阻R8加載給線圈9，形成電流回路，使線圈9產(chǎn)生正向電流，該正向電流通過線圈9后，使軟磁體骨架4產(chǎn)生與永磁體6相排斥的磁力，由于該力的作用，使軟磁體骨架4和線圈8、9被推向永磁體2，并被吸合在永磁體2上，從而實(shí)現(xiàn)合閘操作；3、智能控制單元控制電子開關(guān)Q13關(guān)斷，同時(shí)開通電子開關(guān)Q14，使線圈9內(nèi)儲(chǔ)存的剩余電能通過限流電阻R8形成的回路將能量釋放，同時(shí)直流電源BT4通過二極管D7、限流電阻R6對(duì)電容C4充電；4、在線圈9的剩余能量釋放完畢后，智能控制單元控制電子開關(guān)Q13關(guān)斷，永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)處于合閘保持狀態(tài)；5、永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)處于由合閘向分閘過渡狀態(tài)，智能控制單元控制電子開關(guān)管Q11開通，電容C4的電流通過二極管D7、電子開關(guān)管Q11、限流電阻R7加載給線圈8，形成電流回路，使線圈8產(chǎn)生反向電流，該反向電流通過線圈8后，使軟磁體骨架4產(chǎn)生與永磁體2相排斥的磁力，由于該力的作用，使軟磁體骨架4和線圈8、9被推向永磁體6并被吸合在永磁體6上，從而實(shí)現(xiàn)分閘操作；6、智能控制單元控制電子開關(guān)Q11關(guān)斷，同時(shí)開通電子開關(guān)Q12，使線圈8內(nèi)儲(chǔ)存的剩余電能通過限流電阻R2形成的回路將能量釋放，同時(shí)直流電源BT4通過二極管D7、限流電阻R6對(duì)電容C4充電；7、在線圈8的剩余能量釋放完畢后，智能控制單元控制電子開關(guān)Q12關(guān)斷，永磁操動(dòng)機(jī)處于分閘保持狀態(tài)，至此操動(dòng)機(jī)構(gòu)完成了一個(gè)“分—合—分”的完整操作過程。
永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程根據(jù)所配置的開關(guān)需要，可通過改變套筒的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)，開關(guān)電器所需的推力和保持力可根據(jù)永磁體2、6的磁場(chǎng)強(qiáng)度，線圈5或線圈8、9的匝數(shù)，以及驅(qū)動(dòng)電路能提供的工作電流的大小來設(shè)計(jì)。這樣本實(shí)用新型即可滿足大多數(shù)開關(guān)電器對(duì)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求。如果能得到推廣應(yīng)用，必將極大地降低開關(guān)的成本，提高其性能，因而可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求1.一種雙穩(wěn)態(tài)動(dòng)圈式永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成是，兩個(gè)永磁體(2)與(6)分別置于套筒(3)兩端，其上繞有線圈(5)的軟磁體骨架(4)置于套筒(3)與兩個(gè)永磁體(2)和(6)所形成的內(nèi)空間內(nèi)，軟磁體骨架(4)兩端各自連接拉桿(1)與拉桿(7)，并分別伸出置于套筒(3)兩端的永磁體(2)和(6)；所述驅(qū)動(dòng)電路為單電源驅(qū)動(dòng)電路，其組成是，由直流電源(BT1)與二極管(D1)，限流電阻(R1)，充放電電容(C1)相互串聯(lián)成回路，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)線圈(5)工作的電容電源電路；與充放電電容(C1)正端相連的二極管(D2)的輸出分成兩路一路由開關(guān)管(Q1)經(jīng)限流電阻(R2)和線圈(5)再經(jīng)開關(guān)管(Q2)連于充放電電容(C1)負(fù)端組成對(duì)線圈(5)的正向電流驅(qū)動(dòng)控制電路；另一路由開關(guān)管(Q3)經(jīng)線圈(5)和限流電阻(R2)，再經(jīng)開關(guān)管(Q4)連于充放電電容(C1)負(fù)端構(gòu)成對(duì)線圈(5)的負(fù)向電流驅(qū)動(dòng)控制電路，在限流電阻(R2)與線圈(5)相串聯(lián)的電路兩端還分別并聯(lián)兩個(gè)開關(guān)管(Q5)與(Q6)，構(gòu)成線圈(5)剩余能量釋放回路。
2.一種雙穩(wěn)態(tài)動(dòng)圈式永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成是，兩個(gè)永磁體(2)與(6)分別置于套筒(3)兩端，其上繞有線圈(5)的軟磁體骨架(4)置于套筒(3)與兩個(gè)永磁體(2)和(6)所形成的內(nèi)空間內(nèi)，軟磁體骨架(4)兩端各自連接拉桿(1)與拉桿(7)，并分別伸出置于套筒(3)兩端的永磁體(2)和(6)；所述的驅(qū)動(dòng)電路為雙電源驅(qū)動(dòng)電路，其組成是，由直流電源(BT2)與二極管(D3)，限流電阻(R3)，充放電電容(C2)相互串聯(lián)成回路，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)線圈(5)工作的正向電容電源電路；與充放電電容(C2)的正端相連的正向二極管(D4)的正向輸出經(jīng)開關(guān)管(Q7)與限流電阻(R4)和線圈(5)串聯(lián)后再連于充放電電容(C2)的負(fù)端構(gòu)成對(duì)線圈(5)的正向電流驅(qū)動(dòng)控制電路；另一直流電源(BT3)與二極管(D5)，限流電阻(R5)，充放電電容(C3)相互串聯(lián)組成驅(qū)動(dòng)線圈(5)工作的負(fù)向電容電源電路；與充放電電容(C3)正端相連的正向二極管(D6)的正向輸出經(jīng)開關(guān)管(Q10)與線圈(5)和限流電阻(R4)串聯(lián)后再連于充放電電容(C3)負(fù)端構(gòu)成對(duì)線圈(5)的負(fù)向電流驅(qū)動(dòng)控制電路，在限流電阻(R4)和線圈(5)串聯(lián)電路兩端分別并聯(lián)開關(guān)管(Q8)與(Q9)構(gòu)成線圈(5)剩余能量的釋放回路。
3.一種雙穩(wěn)態(tài)動(dòng)圈式永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成是，兩個(gè)永磁體(2)與(6)分別置于套筒(3)兩端，其上繞有分閘線圈(8)和合閘線圈(9)的軟磁體骨架(4)置于套筒(3)與兩個(gè)永磁體(2)和(6)所形成的內(nèi)空間內(nèi)，軟磁體骨架(4)兩端各自連接拉桿(1)與拉桿(7)，并分別伸出置于套筒(3)兩端的永磁體(2)和(6)；所述驅(qū)動(dòng)電路為雙線圈驅(qū)動(dòng)電路，其組成是，由直流電源(BT4)與二極管(D7)，限流電阻(R6)，充放電電容(C4)相互串聯(lián)成回路構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電容電源電路；充放電電容(C4)正端分為兩路，一路由二極管(D8)，開關(guān)管(Q11)，限流電阻(R7)，分閘線圈(8)，充放電電容(C4)相互串聯(lián)成回路，構(gòu)成對(duì)分閘線圈(8)的驅(qū)動(dòng)控制電路；另一路由二極管(D9)，開關(guān)管(Q13)，限流電阻(R8)，合閘線圈(9)，充放電電容(C4)串聯(lián)成回路構(gòu)成合閘線圈(9)的驅(qū)動(dòng)控制電路；限流電阻(R7)與分閘線圈(8)串聯(lián)的電路兩端以及限流電阻(R8)與合閘線圈(9)串聯(lián)的電路兩端各自并聯(lián)一個(gè)供分閘線圈(8)和合閘線圈(9)釋放剩余能量的開關(guān)管(Q12)與(Q14)。
專利摘要一種雙穩(wěn)態(tài)動(dòng)圈式永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)包括永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)電路。永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)10由拉桿1、永磁體2、套筒3、軟磁體骨架4、永磁體6及拉桿7、線圈5或線圈8和線圈9組成。永磁體2和永磁體6被置于套筒3的兩端，在永磁體2、套筒3和永磁體6之間形成一個(gè)內(nèi)空間。線圈5或線圈8和線圈9繞在軟磁體骨架4上，被置于永磁體2、套筒3和永磁體6構(gòu)成的內(nèi)空間內(nèi)，且可以產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，拉桿1和拉桿7分別連接于軟磁體骨架4的兩側(cè)，將軟磁體4的運(yùn)動(dòng)傳出內(nèi)空間。操動(dòng)機(jī)構(gòu)的合、分閘位置由永磁體2和永磁體6對(duì)軟磁體骨架4的吸合力來保持。操動(dòng)機(jī)構(gòu)的合、分閘位置切換由在線圈中通以直流電流，使永磁體對(duì)軟磁體骨架4產(chǎn)生的電磁斥力的推動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H01H3/28GK2684355SQ0325381
公開日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2003年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月27日
發(fā)明者李文卓 申請(qǐng)人:李文卓