專利名稱：電磁致動(dòng)器和使用了該致動(dòng)器的斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電力系統(tǒng)的致動(dòng)器及斷路器，更詳細(xì)而言，涉及小型、輕量且可以實(shí)現(xiàn)操作速度和操作力最大化的、使用電磁推斥力的致動(dòng)器，以及斷路器，該斷路器通過使用該致動(dòng)器而發(fā)揮優(yōu)良的切斷功能，由此可以特別有效地應(yīng)用于高壓及超高壓斷路器，并可容易地應(yīng)用于低壓用斷路器。
背景技術(shù)：
斷路器主要是配置在供電線路的供電端或受電端，對電力系統(tǒng)無故障時(shí)的正常電流進(jìn)行開閉自不用說，在發(fā)生短路等故障時(shí)，通過切斷故障電流來保護(hù)系統(tǒng)及各種電力設(shè)備(負(fù)荷)。
這種斷路器根據(jù)滅弧/絕緣介質(zhì)可以分為真空斷路器(VCBVacuum Circuit Breaker)、油斷路器(OCBOil Circuit Breaker)、氣體斷路器(GCBGas Circuit Breaker)等。
在斷路器切斷故障電流時(shí)，需要對兩觸點(diǎn)之間所產(chǎn)生的弧光進(jìn)行滅弧。上述氣體斷路器按對電弧進(jìn)行滅弧的方式，可以進(jìn)一步分為氣吹滅弧型(Puffer type)、旋轉(zhuǎn)滅弧型(Rotating arc type)、熱膨脹滅弧型(Thermal expansion type)、復(fù)合滅弧型(Hybrid extinction type)等。
在后附的圖1及圖2中，作為斷路器的一個(gè)例子示出了上述斷路器中的氣吹滅弧型氣體斷路器。
氣吹滅弧型氣體斷路器將SF6氣體(六氟化硫黃，以下稱為“滅弧氣體”)作為滅弧/絕緣介質(zhì)，主要是用于超高壓級別(通常為大于或等于72.5kV級)的斷路器。
如圖1及圖2所示，氣吹滅弧型氣體斷路器大體包括用于切斷故障電流的切斷部10；以及用于操作切斷部10的致動(dòng)器50。
上述切斷部10由固定部和可動(dòng)部構(gòu)成，并被設(shè)置在內(nèi)部填充有SF6氣體的容器2內(nèi)。
上述切斷部10的固定部具有固定電弧觸頭11和固定主觸頭12，并且具有絕緣筒13、固定活塞14、支承臺(tái)15、以及支承絕緣子16等。
上述切斷部10的可動(dòng)部具有可動(dòng)電弧觸頭21、可動(dòng)主觸頭22、絕緣噴嘴23、吹氣汽缸24、以及絕緣操作桿25。
上述致動(dòng)器50的動(dòng)作桿51與上述絕緣操作桿25連接。并且，上述可動(dòng)電弧觸頭21、可動(dòng)主觸頭22、絕緣噴嘴23、以及吹氣汽缸24與上述絕緣操作桿25連接成一體。
因此，當(dāng)上述致動(dòng)器50被驅(qū)動(dòng)時(shí)，通過上述動(dòng)作桿51使上述絕緣操作桿25移動(dòng)。隨著上述絕緣操作桿25的移動(dòng)，上述可動(dòng)電弧觸頭21、可動(dòng)主觸頭22、絕緣噴嘴23、以及吹氣汽缸24一體地移動(dòng)，由此進(jìn)行閉合(導(dǎo)通電流)動(dòng)作和斷開(切斷電流)動(dòng)作。
具體而言，如圖1所示，在正常狀態(tài)下邊保持閉合狀態(tài)邊使正常電流流過。
然而，一旦電力系統(tǒng)發(fā)生異常，而流過達(dá)到正常電流數(shù)倍(例如，約10倍)的故障電流時(shí)，該故障電流使致動(dòng)器50動(dòng)作。如圖2所示，其結(jié)果是上述致動(dòng)器50牽引上述動(dòng)作桿51，而動(dòng)作桿51對絕緣操作桿25進(jìn)行牽引。因此，可動(dòng)電弧觸頭21脫離固定電弧觸頭11，可動(dòng)主觸頭22脫離固定主觸頭12。
與此同時(shí)，將吹氣汽缸24向與固定活塞14相對的方向牽引，由此壓縮吹氣汽缸24內(nèi)部的滅弧氣體。被壓縮的滅弧氣體從吸氣口17和流道18通過，并吹向圖2所示的箭頭方向，迅速削減固定電弧觸頭11與可動(dòng)電弧觸頭21之間產(chǎn)生的電弧等離子體，其結(jié)果是電流被切斷(斷開狀態(tài))。
在該種斷路器中，為了切斷故障電流并迅速恢復(fù)觸點(diǎn)間的絕緣，必須高速進(jìn)行斷開動(dòng)作。然而，由于形成有電弧等離子體，僅形成斷開的間隙并不能完全進(jìn)行電弧滅弧，所以有必要如上所述吹入滅弧氣體。因此，致動(dòng)器50必須承擔(dān)用于壓縮滅弧氣體的力，即用于抵抗固定活塞14而使吹氣汽缸24移動(dòng)的力。即，為了提高斷開速度必須增大操作力，因此需要致動(dòng)器50具有更大的力和更高速度。
例如，供電用高壓/超高壓(通常，大于或等于365kv)用斷路器的斷開間隙(SLStroke Length)為250mm左右，從而需要能以45ms這樣的極短時(shí)間動(dòng)作的較大的力和高速度。
現(xiàn)在，高壓/超高壓用斷路器主要是使用油壓致動(dòng)器或氣壓致動(dòng)器。然而，存在以下問題該種致動(dòng)器占斷路器整體價(jià)格的1/3左右，非常昂貴，在我國多半依賴進(jìn)口。另外，該種油壓或氣壓致動(dòng)器存在由于周圍溫度的變化而使動(dòng)作液體泄露的危險(xiǎn)。并且，該種致動(dòng)器是由很多部件組成，因此，即使是這些部件中的一個(gè)發(fā)生故障，也有可能導(dǎo)致致動(dòng)器整體不能動(dòng)作。
因此，為了開發(fā)出能夠取代上述油壓或氣壓致動(dòng)器的致動(dòng)器，在全世界展開了開發(fā)研究。作為研究結(jié)果，有代表性的包括彈簧式致動(dòng)器(螺旋形彈簧)、電機(jī)致動(dòng)器(利用電機(jī)使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng))、以及PMA致動(dòng)器(Permanent Magnetic Actuator永久磁鐵式致動(dòng)器)。
但是，由于上述彈簧式致動(dòng)器是根據(jù)需要從彈簧的壓縮狀態(tài)解除其壓縮力而得到動(dòng)力的系統(tǒng)，因此制造成本低廉，但由于彈簧的彈力不是恒定的，因此存在動(dòng)作狀態(tài)的可靠性較低的缺點(diǎn)。因此，不僅不適合用于需要吹入滅弧氣體的高壓/超高壓用斷路器，而且如果應(yīng)用了該致動(dòng)器，則切斷失敗概率會(huì)大大增加。
雖然上述電機(jī)致動(dòng)器與氣壓或油壓致動(dòng)器相比制造成本低廉，但也價(jià)格偏高，并存在難以輸出較大的力的問題，雖然可以用作低壓用，但在高壓/超高壓中則難以充分發(fā)揮性能。
上述PMA致動(dòng)器為通過永久磁鐵產(chǎn)生的磁力、和由在線圈中流動(dòng)電流而產(chǎn)生的磁場所生成的電磁力使可動(dòng)部件動(dòng)作的構(gòu)造。因此，具有非常簡單的構(gòu)造，且操作效率也很高，并且具有能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)作穩(wěn)定、均勻的優(yōu)點(diǎn)，所以最近被廣泛用作低壓斷路器用致動(dòng)器。
然而，由于上述PMA致動(dòng)器是用永久磁鐵產(chǎn)生的磁力和在線圈中流動(dòng)電流而產(chǎn)生的磁力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，因此需要用磁體(鐵芯)制作磁場經(jīng)過的路徑，并且可動(dòng)的可動(dòng)部件也需要由磁體組成。因此，在由于切斷容量增大而需要致動(dòng)器輸出更大力的場合下，需要產(chǎn)生很多的磁場，為了使該磁場不會(huì)達(dá)到飽和(磁飽和狀態(tài)磁體進(jìn)行了某種程度的磁化后，即使進(jìn)一步加大電流，磁化也不會(huì)繼續(xù)進(jìn)行，即、達(dá)到“磁飽和狀態(tài)”，在磁飽和狀態(tài)下，即使繼續(xù)增大電流，也得不到大于或等于一定限度的力)，磁體也需要相應(yīng)地增大，因此致動(dòng)器的尺寸負(fù)擔(dān)也會(huì)增大，但被永久磁鐵和線圈所勵(lì)磁的磁通密度與空隙長度的平方成反比，因此向切斷部的觸點(diǎn)間隙大的高壓/超高壓用斷路器的應(yīng)用受到限制。例如，在將PMA用作斷開間隙為20mm左右的低壓用斷路器的致動(dòng)器的場合下，由于最優(yōu)的模型大小(寬×長×厚)為200×250×100mm，因此僅其重量就大于或等于10kg。因此，當(dāng)將上述PMA致動(dòng)器應(yīng)用于超高壓用斷路器時(shí)，斷路器會(huì)變得非常大，這是難以避免的，并且與使用油壓或氣壓致動(dòng)器的場合相比重量增大，制造成本也增大。但是，實(shí)際上，至今還未發(fā)現(xiàn)將PMA致動(dòng)器應(yīng)用于高壓/超高壓用斷路器的合適的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述以往技術(shù)的問題點(diǎn)而做出的，其目的在于提供一種不僅小型、輕量而且能實(shí)現(xiàn)操作速度和操作力最大化的、使用電磁力的致動(dòng)器，以及斷路器，該斷路器通過使用該致動(dòng)器可發(fā)揮優(yōu)良的切斷性能，由此特別是可以有效地用作超高壓及高壓用斷路器，而且可以用作低壓用斷路器。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及的致動(dòng)器，其特征在于，包括空心的內(nèi)筒體，由磁體構(gòu)成；外筒體，由磁體構(gòu)成，與上述內(nèi)筒體呈同心狀且與上述內(nèi)筒體保持一定間隔地設(shè)置在半徑方向的外側(cè)；內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵，分別與上述內(nèi)筒體的外表面和上述外筒體的內(nèi)表面相接觸、且相互保持一定間隔地配置；線圈，可沿軸向自由進(jìn)行直線移動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間；非磁體的可動(dòng)部件，上述線圈設(shè)置于其一端部，在向上述線圈供電時(shí)，通過由上述內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵的磁場和上述線圈的電流密度所產(chǎn)生的電磁推斥力，在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及的致動(dòng)器是利用由基于永久磁鐵的磁場和基于線圈電流的電場所產(chǎn)生的力使可動(dòng)部件動(dòng)作的構(gòu)造，因此，即使小型、輕量也能產(chǎn)生較大的操作力和操作速度。
在上述本發(fā)明的第一實(shí)施方式的致動(dòng)器中，上述非磁體的可動(dòng)部件可以包括可動(dòng)環(huán)狀部件，可沿軸向自由進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間，上述線圈設(shè)置于其一端部；可動(dòng)軸，可自由進(jìn)行直線移動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)筒體的內(nèi)側(cè)，且其一端部連接于上述可動(dòng)環(huán)狀部件，通過該可動(dòng)環(huán)狀部件沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。
在上述本發(fā)明的第一實(shí)施方式的致動(dòng)器中，上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵與外側(cè)永久磁鐵可以由超導(dǎo)磁鐵構(gòu)成。
在上述本發(fā)明的第一實(shí)施方式的致動(dòng)器中，優(yōu)選包括第一、第二端部板，其由磁體構(gòu)成，通過堵塞上述內(nèi)筒體和外筒體的兩端部而感應(yīng)圓滑的磁場路徑。
另一方面，本發(fā)明的斷路器，其特征在于，包括空心的內(nèi)筒體，由磁體構(gòu)成；外筒體，由磁體構(gòu)成，與上述內(nèi)筒體呈同心狀且與上述內(nèi)筒體保持一定間隔地設(shè)置在半徑方向的外側(cè)；內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵，分別與上述內(nèi)筒體的外表面和上述外筒體的內(nèi)表面相接觸、且相互保持一定間隔地配置；線圈，可沿軸向自由進(jìn)行直線移動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間；非磁體的可動(dòng)部件，上述線圈設(shè)置于其一端部，在向上述線圈供電時(shí)，利用由上述內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵的磁場和上述線圈的電流密度所產(chǎn)生的電磁推斥力，在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)；以及絕緣操作桿，連接于上述可動(dòng)部件的另一端部，通過上述可動(dòng)部件進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行閉合動(dòng)作和斷開動(dòng)作。
在上述本發(fā)明的斷路器中，上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵可以由超導(dǎo)磁鐵構(gòu)成。
在上述本發(fā)明的斷路器中，上述非磁體的可動(dòng)部件可以包括可動(dòng)環(huán)狀部件，可沿軸向自由進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間，上述線圈設(shè)置于其一端部；可動(dòng)軸，可自由進(jìn)行直線移動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)筒體的內(nèi)側(cè)，其一端部連接于上述可動(dòng)環(huán)狀部件，且其另一端部連接于上述絕緣操作桿，通過上述可動(dòng)環(huán)狀部件沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，使上述絕緣操作桿移動(dòng)。
在上述本發(fā)明的斷路器中，可以包括第一、第二端部板，其由磁體構(gòu)成，通過堵塞上述內(nèi)筒體和外筒體的兩端部而感應(yīng)圓滑的磁場路徑。
在上述本發(fā)明的斷路器中，可以包括緩沖裝置，設(shè)置在成為上述可動(dòng)部件在斷開方向的移動(dòng)末端的部位，吸收沖擊力。
這里，上述緩沖裝置可以由壓縮螺旋彈簧構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的致動(dòng)器，其特征在于，包括由磁體構(gòu)成的殼體，在內(nèi)部形成有環(huán)狀的腔室；環(huán)狀的內(nèi)側(cè)永久磁鐵及外側(cè)永久磁鐵，在半徑方向保持一定間隔且同心狀地設(shè)置在上述殼體的腔室內(nèi)部；以及可動(dòng)部件，具有環(huán)狀的線圈，可沿軸向自由進(jìn)行直線移動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間，在向上述線圈供電時(shí)，通過由上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和上述外側(cè)永久磁鐵的磁場與上述線圈的電流密度所產(chǎn)生的電磁推斥力，在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。
在上述本發(fā)明的第二實(shí)施方式的致動(dòng)器中，在上述內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵的兩端部分別設(shè)置有環(huán)狀的第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵和第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵，上述可動(dòng)部件可以是在該線圈的兩端部分別配置環(huán)狀的第一磁體環(huán)和第二磁體環(huán)而與上述線圈形成一體的形式。
在此，優(yōu)選上述第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵和第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵的極性與上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵的極性配置成相反方向。
并且，上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵可以由超導(dǎo)磁鐵構(gòu)成。
在上述本發(fā)明的第二實(shí)施方式的致動(dòng)器中，優(yōu)選上述線圈與第一、第二磁體環(huán)是被埋入絕緣體外殼中而形成一體的。
這里，優(yōu)選上述絕緣體外殼由塑料材料構(gòu)成。
在上述本發(fā)明的第二實(shí)施方式的致動(dòng)器中，可以在上述可動(dòng)部件的兩端部側(cè)設(shè)置第一、第二緩沖裝置，以便防止上述可動(dòng)部件的端部在上述可動(dòng)部件的軸向移動(dòng)末端沖撞殼體。
這里，上述第一、第二緩沖裝置可以由壓縮螺旋彈簧構(gòu)成。
并且，上述第一、第二緩沖裝置可以由壓縮螺旋彈簧構(gòu)成，配置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間。
在上述本發(fā)明的第二實(shí)施方式的致動(dòng)器中，上述可動(dòng)部件的一端部可以連接有多根非磁體桿，在上述多根非磁體桿的端部設(shè)置有用于連接到被動(dòng)部的支承臺(tái)。
本發(fā)明的其它實(shí)施方式的斷路器，其特征在于，包括本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的致動(dòng)器；以及絕緣操作桿，連接于上述可動(dòng)部件，以便通過上述致動(dòng)器的可動(dòng)部件進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行斷開動(dòng)作和閉合動(dòng)作。
本發(fā)明的第三實(shí)施方式的致動(dòng)器，其特征在于，在由磁體構(gòu)成的一個(gè)殼體的內(nèi)部設(shè)置有多個(gè)電磁操作部，上述多個(gè)操作部分別包括環(huán)狀的內(nèi)側(cè)永久磁鐵及外側(cè)永久磁鐵，在半徑方向保持一定間隔且同心狀地設(shè)置；可動(dòng)部件，具有環(huán)狀的線圈，可沿軸向自由進(jìn)行直線移動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間，在向上述線圈供電時(shí)，通過由上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和上述外側(cè)永久磁鐵的磁場與上述線圈的電流密度所產(chǎn)生的電磁推斥力，在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)；多根桿，連接于上述多個(gè)可動(dòng)部件；以及支承臺(tái)，一起連接上述多根桿的端部。
在上述本發(fā)明的第三實(shí)施方式的致動(dòng)器中，在上述內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵的兩端部分別設(shè)置有環(huán)狀的第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵和第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵，上述可動(dòng)部件是在該線圈的兩端部分別配置環(huán)狀的第一磁體環(huán)和第二磁體環(huán)而與上述線圈形成一體的形式。
這里，上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵可以由超導(dǎo)磁鐵構(gòu)成。
本發(fā)明的其它實(shí)施方式的斷路器的特征在于，包括絕緣操作桿，連接于上述支承臺(tái)，以便通過上述本發(fā)明的第三實(shí)施方式的致動(dòng)器及上述致動(dòng)器的多個(gè)可動(dòng)部件進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行閉合動(dòng)作和斷開動(dòng)作。
由于以上說明的本發(fā)明的致動(dòng)器具有由永久磁鐵的磁場和線圈的電流密度所產(chǎn)生的電磁推斥力使可動(dòng)部件動(dòng)作的構(gòu)造，因此具有即使是小型、輕量也能形成較大的操作力和操作速度的優(yōu)點(diǎn)。
并且，在本發(fā)明的斷路器中，由于以較大的力和較高的速度進(jìn)行切斷動(dòng)作，因此，具有以下優(yōu)點(diǎn)可以特別有效地適用于超高壓及高壓斷路器，也可以容易地用作低壓用斷路器。


圖1是例示以往的斷路器中的氣吹滅弧型斷路器的閉合狀態(tài)的截面圖。
圖2是表示圖1所示的斷路器的詳細(xì)滅弧狀態(tài)的放大圖。
圖3是表示本發(fā)明的優(yōu)選的第一實(shí)施方式涉及的致動(dòng)器結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖4是沿圖3的A-A線的截面圖。
圖5至圖7是表示設(shè)置有本發(fā)明第一實(shí)施方式的致動(dòng)器的斷路器的結(jié)構(gòu)的圖，是表示斷路器從閉合狀態(tài)變化為滅弧狀態(tài)、斷開狀態(tài)的截面圖。
圖8是表示本發(fā)明的優(yōu)選的第二實(shí)施方式涉及的致動(dòng)器結(jié)構(gòu)的立體截面圖。
圖9及圖10分別是詳細(xì)表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)要素的圖。
圖11是表示設(shè)置有本發(fā)明第二實(shí)施方式的致動(dòng)器的斷路器的截面圖。
圖12至圖15是依次表示本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的致動(dòng)器的動(dòng)作過程的截面圖。
圖16及圖17是表示在本發(fā)明第二實(shí)施方式的致動(dòng)器中，不具有第一、第二磁體環(huán)和輔助永久磁鐵，而只具有內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵時(shí)的使可動(dòng)部件移動(dòng)的力和電流特性的曲線圖。
圖18及圖19是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的致動(dòng)器還具有第一、第二磁體環(huán)和輔助永久磁鐵時(shí)的力和電流特性的曲線圖。
圖20及圖21分別是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式涉及的電磁致動(dòng)器結(jié)構(gòu)的俯視圖及立體截面圖。
附圖符號(hào)說明100致動(dòng)器，110內(nèi)筒體，120外筒體，130內(nèi)側(cè)永久磁鐵，132外側(cè)永久磁鐵，140線圈，142供電線，150可動(dòng)部件，152可動(dòng)環(huán)狀部件，154可動(dòng)軸，156連接軸，158連接板具體實(shí)施方式
以下參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
實(shí)施例1后附的圖3及圖4是表示本發(fā)明的優(yōu)選的第一實(shí)施方式涉及的致動(dòng)器的圖。圖3是表示致動(dòng)器結(jié)構(gòu)的截面圖，圖4是沿圖3的A-A線的截面圖。
圖3中的右圖是表示致動(dòng)器動(dòng)作前的狀態(tài)(閉合狀態(tài))，左圖是表示致動(dòng)器動(dòng)作后的狀態(tài)(斷開狀態(tài))。
如圖3及圖4所示，本發(fā)明涉及的致動(dòng)器100是電磁致動(dòng)器(Electro-Magnetic Force driving ActuatorEMFA)，包括內(nèi)筒體110，外筒體120，內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵130、132，線圈140，以及可動(dòng)部件150。
上述內(nèi)筒體110和外筒體120由磁體構(gòu)成，在半徑方向相互保持一定間隔且同心狀地配置。
上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵130設(shè)置成與上述內(nèi)筒體110的外表面相接觸，且上述外側(cè)永久磁鐵132設(shè)置成與上述外筒體120的內(nèi)表面相接觸。因此，上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵130和外側(cè)永久磁鐵132在半徑方向保持一定間隔。
上述線圈140被設(shè)置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵130和外側(cè)永久磁鐵132之間，可沿軸向自由進(jìn)行直線移動(dòng)。通過供電線142向該線圈140供電。
上述可動(dòng)部件150由非磁體構(gòu)成，上述線圈140設(shè)置于其一端部。因此，在向上述線圈140供電時(shí)，由上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵130和上述外側(cè)永久磁鐵132的“磁場”與基于上述線圈140的電流的“電場”所產(chǎn)生的力，使上述可動(dòng)部件150在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵130和外側(cè)永久磁鐵132之間沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。
在附圖所示的具體實(shí)施方式
中，上述可動(dòng)部件150包括可動(dòng)環(huán)狀部件152和可動(dòng)軸154。
具體而言，上述可動(dòng)環(huán)狀部件152被設(shè)置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵130和外側(cè)永久磁鐵132之間，可在軸向自由進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。上述線圈140設(shè)置在上述可動(dòng)環(huán)狀部件152的一端部。因此，在向上述線圈140供電時(shí)，上述可動(dòng)環(huán)狀部件152與線圈140一起沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。
上述可動(dòng)軸154被可自由進(jìn)行直線移動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)筒體110的中心。并且，上述可動(dòng)軸154的一端部連接于上述可動(dòng)環(huán)狀部件152。因此，上述可動(dòng)軸154與上述可動(dòng)環(huán)狀部件152一體地沿軸向進(jìn)行直線移動(dòng)。
在圖3所示的實(shí)施方式中，上述可動(dòng)環(huán)狀部件152和可動(dòng)軸154具有通過連接軸156和連接板158形成一體的構(gòu)造。
上述連接軸156從上述可動(dòng)環(huán)狀部件152延伸出多根，上述連接板158連接在該多根連接軸156的端部。
上述可動(dòng)軸154從上述連接板158的中央延伸，以可自由進(jìn)行直線移動(dòng)的狀態(tài)穿插在上述內(nèi)筒體110的內(nèi)側(cè)中心。
另一方面，在上述內(nèi)筒體110和外筒體120的兩端部具有第一、第二端部板160、162。
上述第一、第二端部板160、162是由磁體構(gòu)成，通過堵塞上述內(nèi)筒體110和外筒體120的兩端部，起到引導(dǎo)磁場，使得在內(nèi)筒體110和外筒體120之間建立圓滑的磁場的作用。此時(shí)，上述連接軸156穿過上述第二端部板162，與上述連接板158連接。
本發(fā)明的致動(dòng)器是一種電磁致動(dòng)器(EMFA)，其應(yīng)用弗來明左手定則，由上述永久磁鐵130、132的磁場和基于上述線圈140的電流的電場所產(chǎn)生的力，使上述可動(dòng)部件150直線移動(dòng)。
如圖3中的左圖所示，對上述致動(dòng)器100的線圈140施加電流后，上述永久磁鐵130、132的磁場和線圈140的電場使線圈140沿軸向移動(dòng)的力發(fā)揮作用。其結(jié)果是上述線圈140與上述可動(dòng)部件150一起沿軸向移動(dòng)。
具體而言，當(dāng)在上述線圈140中流過圖3中的左圖所示的方向的電流時(shí)，線圈140受到向附圖中的下方移動(dòng)的力的作用，其結(jié)果是線圈140及可動(dòng)環(huán)狀部件152向下方移動(dòng)。
這樣，當(dāng)與上述可動(dòng)環(huán)狀部件152連接的可動(dòng)軸154隨著可動(dòng)環(huán)狀部件152向下方的移動(dòng)而向下方移動(dòng)時(shí)，保持圖3中的右圖所示的狀態(tài)。
如上所述的本發(fā)明的致動(dòng)器100具有以下原理即，使設(shè)置于形成永久磁鐵130、132的磁場的空間內(nèi)的線圈140，在與磁場垂直的方向流過電流，由此得到沿軸向移動(dòng)的力。
如在上述以往技術(shù)中的說明所示，由于一般的PMA致動(dòng)器是通過永久磁鐵產(chǎn)生的磁場的力和線圈流過電流產(chǎn)生的磁場的力來使可動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)，因此需要用磁體制作磁場經(jīng)過的路徑，并且可動(dòng)的可動(dòng)部件也需要由磁體構(gòu)成。
因此，為了得到更大的操作力，需要在線圈中流動(dòng)更大的電流，但由于磁體的飽和問題，因此，即使繼續(xù)增大電流也不能得到大于或等于一定限度的操作力。另外，為了解決該問題，需要加大磁體的尺寸，因此產(chǎn)生了致動(dòng)器大型化的問題，由于被永久磁鐵和線圈電流勵(lì)磁的磁通密度與空隙距離的平方成反比，因此向切斷部的觸點(diǎn)間隙大的高壓及超高壓用斷路器的應(yīng)用受到限制。
然而，本發(fā)明的致動(dòng)器具有以下原理在應(yīng)用弗來明左手定則形成了磁場的空間內(nèi)流動(dòng)垂直方向的電流，由此使可動(dòng)部件受力，即，F(xiàn)＝INT(J TIMES B)d upsilon(J電流強(qiáng)度，B磁場強(qiáng)度)。
如上所述，以往的永久磁鐵的磁場會(huì)發(fā)生磁體飽和的問題，空隙距離對磁通密度影響很大。然而，本發(fā)明的致動(dòng)器100，在永久磁鐵在線圈140部分形成磁場的狀態(tài)下，在該磁場的垂直方向形成了基于線圈140的電流的電流密度，并利用了基于弗來明左手定則的電磁推斥力，所以是使線圈140中流動(dòng)的電流量直接轉(zhuǎn)換成力的系統(tǒng)。因此，當(dāng)線圈140中流過大量電流時(shí)，可以得到與此相應(yīng)的較大的力。
因此，在本發(fā)明的致動(dòng)器100中，通過基于線圈140區(qū)域的外部磁通密度和電流密度的電磁推斥力來動(dòng)作，而不使用由被線圈140的電流勵(lì)磁的磁場產(chǎn)生的電磁力波及到空隙的力，因此無需考慮電磁力波及的區(qū)域的磁體飽和問題，而只要增加線圈140的匝數(shù)，并增加電流強(qiáng)度，即可得到更大的操作力，因此可以大幅度降低致動(dòng)器的尺寸和重量。換言之，與尺寸和重量相比，可以得到非常大的操作力。
另一方面，以往的PMA致動(dòng)器需要在可動(dòng)部件和鐵芯(固定部件)之間的間隙內(nèi)形成足夠的磁通密度。由于這樣的磁通密度與空隙間距離的平方成反比，因此為了形成足夠的磁通密度，需要流過大量的線圈電流。因此，反應(yīng)性，即初始動(dòng)作速度會(huì)不可避免地減緩。然而，本發(fā)明的致動(dòng)器在向線圈140供電的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生與外部磁場的電磁推斥力，因此呈現(xiàn)出非?？烨覐?qiáng)有力的初始速度。
后附的圖5、圖6及圖7是表示使用了上述致動(dòng)器的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的斷路器的結(jié)構(gòu)的圖，圖5是表示斷路器為閉合狀態(tài)時(shí)的圖，圖6是表示滅弧狀態(tài)時(shí)的圖，圖7是表示斷開結(jié)束狀態(tài)時(shí)的圖。
對與圖1至圖4所示的結(jié)構(gòu)要素相同的結(jié)構(gòu)要素附加相同符號(hào)，并省略其反復(fù)說明。
如圖5、圖6及圖7所示，在本發(fā)明的斷路器中，絕緣操作桿25連接于上述致動(dòng)器100的可動(dòng)部件150的端部。因此，上述絕緣操作桿25因上述可動(dòng)部件150的運(yùn)動(dòng)而在軸向移動(dòng)，由此進(jìn)行閉合動(dòng)作和斷開動(dòng)作。
具體就是上述絕緣操作桿25的一端部通過銷170連接到上述可動(dòng)部件150的可動(dòng)軸154的端部。
在本實(shí)施方式的斷路器中，如圖5、圖6及圖7所示，上述絕緣操作桿25與上述可動(dòng)部件150的可動(dòng)軸154的端部可以相互直接連接，也可以在其之間安裝規(guī)定的連接構(gòu)件等進(jìn)行連接。
并且，在本實(shí)施方式的斷路器中，優(yōu)選在成為上述可動(dòng)部件150在斷開方向的移動(dòng)末端的部位設(shè)置緩沖裝置180。上述緩沖裝置180起到以下作用即，其吸收或衰減在上述可動(dòng)部件150向斷開方向移動(dòng)時(shí)可動(dòng)部件150的可動(dòng)環(huán)狀部件152撞到第二端部板162的撞擊。如附圖所示的實(shí)施方式所示，上述緩沖裝置180可以由壓縮螺旋彈簧構(gòu)成。
對于如上所述的斷路器而言，其致動(dòng)器100是由本發(fā)明第一實(shí)施方式的致動(dòng)器100構(gòu)成。關(guān)于斷路器的具體切斷動(dòng)作，已經(jīng)參照圖1及圖2進(jìn)行了說明，關(guān)于致動(dòng)器100的動(dòng)作，已經(jīng)參照圖3及圖4進(jìn)行了說明，因此以下為了避免重復(fù)的說明，而僅做簡要說明。
首先，當(dāng)在圖5所示的閉合狀態(tài)下，電力系統(tǒng)發(fā)生異常，流過達(dá)到正常電流數(shù)倍的故障電流時(shí)，向致動(dòng)器100的線圈140供電。這樣，如圖6所示，線圈140與可動(dòng)部件150邊移動(dòng)邊牽引絕緣操作桿25。因此，可動(dòng)電弧觸頭21脫離固定電弧觸頭11，固定主觸頭12脫離可動(dòng)主觸頭22。于是，吹氣汽缸24被向與固定活塞14相對的方向牽引，從而壓縮吹氣汽缸24內(nèi)部的滅弧氣體。其結(jié)果是被壓縮的滅弧氣體從吸氣口17和流道18噴出，消滅在固定電弧觸頭11和可動(dòng)電弧觸頭21之間產(chǎn)生的電弧等離子體。
接著，當(dāng)可動(dòng)部件150進(jìn)一步后退從而進(jìn)一步牽引絕緣操作桿25時(shí)，如圖7所示，達(dá)到完全的斷開狀態(tài)。
此時(shí)，在上述可動(dòng)部件150的移動(dòng)末端，可動(dòng)部件150的端部撞擊緩沖裝置180，沖擊力被吸收。因此，在斷開的最后階段，可動(dòng)部件150的移動(dòng)速度減緩，由此可動(dòng)部件150的可動(dòng)環(huán)狀部件152不會(huì)與第二端部板162發(fā)生沖突。
如上所述，為了斷路器切斷故障電流并迅速恢復(fù)觸點(diǎn)間的絕緣，需要能夠在極短時(shí)間內(nèi)完成動(dòng)作的極大的力和高速。特別是在切斷容量較大的高壓/超高壓斷路器中，需要采用操作力非常大的致動(dòng)器。
在本發(fā)明的斷路器中，由于具有通過電磁推斥力來動(dòng)作的致動(dòng)器100，因此無需考慮磁體飽和的問題。因此，只要增加線圈140的匝數(shù)，并增加電流的強(qiáng)度，即可得到更大的操作力，所以與其尺寸和重量的增大相比，也可以得到非常大的操作力的增大。其結(jié)果是本發(fā)明的致動(dòng)器的初始速度非?？?。
為此，使用了如上所述的致動(dòng)器100的本發(fā)明的斷路器，能夠在以往的斷路器難以適用的大于或等于365kv的供電用高壓/超高壓斷路器中，發(fā)揮非常優(yōu)良的性能。特別是在致動(dòng)器必須承擔(dān)用于壓縮滅弧氣體的力的氣體滅弧型斷路器、以及氣吹滅弧式氣體滅弧型斷路器中，也可以發(fā)揮非常優(yōu)良的性能。
另外，由于本發(fā)明的斷路器可以通過調(diào)整線圈的匝數(shù)等來增減尺寸和操作力，因此不僅能適用于上述高壓/超高壓用斷路器，也當(dāng)然能適用于低壓用斷路器，而且由于小型、輕量，因此容易應(yīng)用。
在以上的說明中，舉例說明了附圖所示的氣吹滅弧型斷路器，但可以說本發(fā)明的致動(dòng)器能容易地應(yīng)用于真空斷路器、油斷路器、以及旋轉(zhuǎn)滅弧型的斷路器、熱膨脹滅弧型的斷路器、復(fù)合滅弧型的斷路器等需要較大的力和高速度的多數(shù)的斷路器中，其效率也非常高。
實(shí)施例2在后附的圖8、圖9及圖10中，示出了本發(fā)明第二實(shí)施方式的致動(dòng)器。第二實(shí)施方式的致動(dòng)器具有對上述第一實(shí)施方式的電磁致動(dòng)器(EMFA)進(jìn)行了變形的形式。
如圖8所示，本發(fā)明第二實(shí)施方式的致動(dòng)器200包括磁體構(gòu)成的殼體210，在內(nèi)部形成有環(huán)狀的腔室211；環(huán)狀的內(nèi)側(cè)永久磁鐵220及外側(cè)永久磁鐵230，在半徑方向保持一定間隔且同心狀地設(shè)置在該殼體210的腔室211內(nèi)部；以及環(huán)狀的可動(dòng)部件240，具有環(huán)狀的線圈241，設(shè)置成在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵220和內(nèi)側(cè)永久磁鐵230之間可沿軸向自由地進(jìn)行直線移動(dòng)。
具有上述線圈241的可動(dòng)部件240，在該線圈241被供電時(shí)，通過由基于上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵220和上述外側(cè)永久磁鐵230的磁場與基于上述線圈241的電流的電場所產(chǎn)生的力，在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵220和外側(cè)永久磁鐵230之間沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。
為了設(shè)置上述內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵220、230和可動(dòng)部件240，上述殼體210優(yōu)選由劃分為第一殼體210a和第二殼體210b并相互結(jié)合的形式構(gòu)成。
在本實(shí)施方式中，在上述可動(dòng)部件240的線圈241的兩端部，也可以分別與上述線圈241一體地設(shè)置環(huán)狀的第一磁體環(huán)242和第二磁體環(huán)243。將上述線圈241與第一、第二磁體環(huán)242、243形成一體，可以通過將該線圈241和第一、第二磁體環(huán)242、243埋入絕緣體外殼244中來實(shí)現(xiàn)。上述第一、第二磁體環(huán)242、243的尺寸(長度)可以根據(jù)被驅(qū)動(dòng)物的保持力設(shè)置成彼此不同。例如，可以根據(jù)持續(xù)保持?jǐn)嗦菲鞯拈]合狀態(tài)所需的保持力與持續(xù)保持?jǐn)嚅_狀態(tài)所需要的保持力之差進(jìn)行變化。
也可以根據(jù)上述第一、第二磁體環(huán)242、243，在上述內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵220、230的兩端部分別設(shè)置環(huán)狀的第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵251、252和第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵255、256。
使上述第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵251、252和第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵255、256的極性與上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵220和外側(cè)永久磁鐵230的極性成相反方向。這樣，第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵251、252之間產(chǎn)生的磁力線以及上述第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵255、256之間產(chǎn)生的磁力線的方向，與上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵220和外側(cè)永久磁鐵230之間產(chǎn)生的磁力線的方向相反。其結(jié)果是，當(dāng)上述可動(dòng)部件240在圖8中向上方移動(dòng)時(shí)，上述第一磁體環(huán)242被上述第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵251、252的磁力所保持，即使切斷向上述線圈241的供電，也可以繼續(xù)保持可動(dòng)部件240向上方移動(dòng)的狀態(tài)。同樣，當(dāng)上述可動(dòng)部件240在圖8中向下方移動(dòng)時(shí)，上述第二磁體環(huán)243被上述第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵255、256的磁力所保持，即使切斷向上述線圈241的供電，也可以保持可動(dòng)部件240向下方移動(dòng)的狀態(tài)。
上述可動(dòng)部件240的一端部(圖中的上端部)連接有多根非磁體桿272。并且，在上述多根非磁體桿271的端部也可以具有支承臺(tái)281。上述支承臺(tái)281形成有連接部281a，該連接部281a形成有孔281b。上述連接部281a從上述孔281b連接到斷路器這樣的被動(dòng)部。
在上述可動(dòng)部件240的另一端部(圖中的下端部)也可以連接多根非磁體桿271。并且，上述多根非磁體桿272的端部也可以具有支承臺(tái)282。
在上述可動(dòng)部件240的軸向移動(dòng)末端，為了防止該可動(dòng)部件的端部沖撞殼體210，可以在可動(dòng)部件240的兩端部側(cè)設(shè)置第一、第二緩沖裝置261、262。在本實(shí)施方式中，上述第一、第二緩沖裝置261、262是由壓縮螺旋彈簧構(gòu)成，配置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵220和外側(cè)永久磁鐵230之間。上述第一、第二緩沖裝置261、262并不局限于圖示的方式。例如，也可以在致動(dòng)器100的外側(cè)設(shè)置油壓或氣壓緩沖器。另外，也可以設(shè)在殼體210的外側(cè)，而不像本實(shí)施方式這樣設(shè)在上述殼體210的內(nèi)部。
在圖9及圖10中，詳細(xì)地示出了圖8所示的結(jié)構(gòu)要素。
首先，在圖9中，表示了以下部件的具體形狀上述殼體210，內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵220、230，第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵251、252，以及第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵255、256。在殼體210的內(nèi)部形成有環(huán)狀的腔室211。因此，上述腔室211具有內(nèi)壁面211a和外壁面211b。為了在上述殼體210的內(nèi)部形成環(huán)狀的腔室211以及組裝上述內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵220、230和可動(dòng)部件240，也可以將上述殼體210分為第一殼體210a和第二殼體210b。另外，在上述第二殼體210b的下側(cè)，可以形成用于設(shè)置上述第二緩沖裝置262的延長槽212。上述延長槽212在上述緩沖裝置262較長的情況下形成。形成在上述殼體210的兩端部的多個(gè)通孔213是用于通過上述桿271的孔。
上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵220和外側(cè)永久磁鐵230的極性設(shè)置成磁力線指向箭頭方向，即指向半徑方向的內(nèi)側(cè)。并且，第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵251、252和第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵255、256的極性配置成與上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵220和外側(cè)永久磁鐵230的極性為相反方向。雖然這樣的內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵220、230和第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵251、252以及第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵255、256是以連續(xù)的環(huán)狀示出的，但也可以是在半徑方向分割成多個(gè)的方式。
在圖10中，表示了可動(dòng)部件240和第一、第二緩沖裝置261的具體形狀。如上所述，上述可動(dòng)部件240具有以下形式即，將第一、第二磁體環(huán)242、243和線圈241埋入絕緣體外殼244中而形成一體。上述絕緣體外殼244可以是由塑料材料構(gòu)成。此時(shí)，上述線圈241與第一、第二磁體環(huán)242、243通過利用插入法對外殼244進(jìn)行注塑成形，可以簡單地進(jìn)行埋入。并且，在上述可動(dòng)部件240的兩端部形成有用于結(jié)合上述桿271的多個(gè)槽245。上述桿271可以通過螺栓固定方式連接到上述槽245。另一方面，在上述第一、第二緩沖裝置261、262是由壓縮彈簧構(gòu)成，并設(shè)置在殼體210內(nèi)部的情況下，上述壓縮彈簧261、262可以以環(huán)繞上述多根非磁體桿271、272的外側(cè)的方式來設(shè)置。固定在上述桿271的端部的支承臺(tái)281形成有連接部281a。通過孔281b和軸291的連接，將動(dòng)作桿280連接到上述連接部281a。上述動(dòng)作桿290連接到斷路器這樣的被動(dòng)部，并通過上述可動(dòng)部件240的軸向運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)被動(dòng)部。
在后附的圖11中，表示了具有上述第二實(shí)施方式的致動(dòng)器200的斷路器。同圖所示的斷路器，與在前面參照圖5、圖6及圖7說明的斷路器相比，僅致動(dòng)器部分不同，其余部分是由相同構(gòu)造構(gòu)成。在圖11中，表示的是斷路器保持在閉合狀態(tài)。
如圖11所示，在本實(shí)施方式的斷路器中，動(dòng)作桿290通過銷170連接到斷路器的絕緣操作桿25，上述動(dòng)作桿290連接到上述致動(dòng)器200的支承臺(tái)281。因此，上述絕緣操作桿25因上述支承臺(tái)281的運(yùn)動(dòng)而在軸向移動(dòng)，由此進(jìn)行閉合動(dòng)作和斷開動(dòng)作。上述支承臺(tái)281連接于上述可動(dòng)部件240，通過可動(dòng)部件240的軸向運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)。具體而言，上述絕緣操作桿25的一端部通過軸291連接到上述支承臺(tái)281的連接部281a。
圖12、圖13、圖14及圖15依次表示了本發(fā)明第二實(shí)施方式的致動(dòng)器200的動(dòng)作過程。假設(shè)上述致動(dòng)器200應(yīng)用于圖11所示的斷路器來進(jìn)行說明。
圖12表示了可動(dòng)部件240最大限度地移動(dòng)到圖中上方，即第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵251、252側(cè)的狀態(tài)。因此，支承臺(tái)281也最大限度地移動(dòng)到上方，向上推動(dòng)作桿290(未圖示)，使得斷路器保持閉合狀態(tài)。內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵220、230的磁力線方向由箭頭(m1)示出，第二內(nèi)、外輔助永久磁鐵255、256的磁力線方向由箭頭(m2)示出，第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵251、252的磁力線方向由箭頭(m3)示出。在上述可動(dòng)部件240向上方移動(dòng)而使斷路器保持在閉合狀態(tài)的期間，不向上述可動(dòng)部件240的線圈241供電。上述可動(dòng)部件240的第一磁體環(huán)242起到作為由上述內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵220、230和第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵251、252所產(chǎn)生的磁力線的經(jīng)過路徑的作用。與此同時(shí)，上述第一磁體環(huán)242已靠向第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵251、252，因此，上述第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵251、252的磁場的力(磁力)可以作用到上述第一磁體環(huán)242。該力作為保持上述第一磁體環(huán)242的保持力起作用，可以持續(xù)保持可動(dòng)部件240向上方移動(dòng)的狀態(tài)。因此，斷路器可以持續(xù)保持閉合狀態(tài)。此時(shí)，上述可動(dòng)部件240由于第一緩沖裝置261而不會(huì)上升到一定限度以上，停止在上述第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵251、252所產(chǎn)生的保持力與第一緩沖裝置261所具有的彈性回復(fù)力達(dá)到平衡的位置。
在電力系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí)，為了使斷路器斷開而向線圈241供電。于是，由于在內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵220、230之間產(chǎn)生的磁通密度與線圈241產(chǎn)生的電流密度的關(guān)系，所以推斥力(軸向力)起作用，其結(jié)果是線圈241向下方移動(dòng)。即，可動(dòng)部件240向下方移動(dòng)。此時(shí)，向上述線圈241提供的電流，以能充分克服在閉合狀態(tài)下由第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵251、252保持第一磁體環(huán)242的保持力的程度的值來提供。
可動(dòng)部件240下降到圖13所示的位置時(shí)，由于作用于線圈241的推斥力與基于可動(dòng)部件240移動(dòng)的慣力的軸向移動(dòng)力之和，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于將第一磁體環(huán)242向上方牽引的力，因此，可動(dòng)部件240可以繼續(xù)向下方行進(jìn)。并且，此時(shí)，第二磁體環(huán)243進(jìn)入第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵255、256，起到上述內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵220、230和第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵255、256產(chǎn)生的磁力線的經(jīng)過路徑的作用。因此，由第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵255、256產(chǎn)生的使第二磁體環(huán)243移向下方的牽引力逐漸增大，可動(dòng)部件240在下方受到更大的力而加速。此時(shí)致動(dòng)器200輸出最大的力。因此，優(yōu)選將此時(shí)設(shè)計(jì)成與在斷路器觸點(diǎn)部氣體推斥力(在圖6中，在與固定活塞14相對的方向牽引吹氣汽缸24的力)達(dá)到最大的時(shí)刻一致。
這樣，可動(dòng)部件240的速度繼續(xù)增加，當(dāng)通過圖13所示的位置時(shí)，快速切斷提供給線圈241的電流。于是，上述可動(dòng)部件240僅通過慣力和上述第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵255、256將第二磁體環(huán)243向下方牽引的力來移動(dòng)。
可動(dòng)部件240下降到圖14的位置時(shí)，第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵255、256將第二磁體環(huán)243向與移動(dòng)方向相反的方向(上方)推。即，從可動(dòng)部件240的第二磁體環(huán)243通過第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵255、256的軸向中間位置的時(shí)刻開始，在與可動(dòng)部件240的移動(dòng)方向相反的方向產(chǎn)生力，對可動(dòng)部件240進(jìn)行制動(dòng)。在該時(shí)刻，斷路器的觸點(diǎn)已經(jīng)處于斷開動(dòng)作結(jié)束的狀態(tài)，因此制動(dòng)力越大，可動(dòng)部件240的下端部越不易與殼體210沖撞而受到?jīng)_擊，從而能得到機(jī)械穩(wěn)定性。然而，實(shí)際上可動(dòng)部件240以大于或等于6m/s的非常快的速度進(jìn)行移動(dòng)，因此，可動(dòng)部件240可能通過第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵255、256而與殼體210產(chǎn)生沖撞。此時(shí)，可以通過第二緩沖裝置262使可動(dòng)部件240穩(wěn)定地減速。
在可動(dòng)部件240向下方移動(dòng)的動(dòng)作末端，通常，由上述第二緩沖裝置262和第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵255、256將可動(dòng)部件240向與移動(dòng)方向相反的方向推的力，必定大于第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵255、256保持第二磁體環(huán)243的保持力。
于是，如圖15所示，可動(dòng)部件240因上述第二緩沖裝置262的回復(fù)力而向上方上升。其結(jié)果是上述可動(dòng)部件240停止在上述第二緩沖裝置262的回復(fù)力與第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵255、256產(chǎn)生的對第二磁體環(huán)230的保持力達(dá)到平衡的位置。此時(shí)，斷路器處于斷開結(jié)束的狀態(tài)。
在后附的圖16～圖21中，表示了將本發(fā)明第二實(shí)施方式的電磁致動(dòng)器200應(yīng)用于斷路器的場合的模擬試驗(yàn)結(jié)果。
圖16及圖17是表示在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的致動(dòng)器中，在不具有第一、第二磁體環(huán)242、243和輔助永久磁鐵251、252、255、256而只具有內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵220、230時(shí)，使可動(dòng)部件240移動(dòng)的力和電流特性。雖然持續(xù)增加電流，但使可動(dòng)部件240移動(dòng)的力僅在初始時(shí)增加，其后急劇減小。但是，斷路器的氣體推斥力在可動(dòng)部件的動(dòng)作幾乎結(jié)束的位置達(dá)到最大。因此，可以說不具有第一、第二磁體環(huán)242、243和輔助永久磁鐵251、252、255、256的致動(dòng)器模型有些不適合用作超高壓用斷路器。
后附的圖18和圖19表示致動(dòng)器具有第一、第二磁體環(huán)242、243和輔助永久磁鐵251、252、255、256時(shí)的力和電流特性。即，表示在內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵220、230的上下設(shè)置輔助永久磁鐵251、252、255、256，在線圈241的上下設(shè)置第一、第二磁體環(huán)242、243時(shí)的特性。此時(shí)，可以消除在圖16及圖17中成為問題的、力隨著可動(dòng)部件240的移動(dòng)而減小的現(xiàn)象。
在圖18中，由四邊形的點(diǎn)連接成的曲線表示斷路器的氣體推斥力，由三角形的點(diǎn)連接成的曲線表示僅由致動(dòng)器產(chǎn)生的電磁力(致動(dòng)器的推力)，由菱形點(diǎn)連接成的曲線表示克服上述斷路器的氣體推斥力而動(dòng)作的致動(dòng)器的合力(Net force)。在僅由致動(dòng)器產(chǎn)生的電磁力大于氣體推斥力時(shí)，可動(dòng)部件的速度加快。如前面參照圖16及圖17的說明那樣，這樣的電磁力在可動(dòng)部件的移動(dòng)初始區(qū)間增加，其后則減少。但是，根據(jù)本曲線圖可知，可動(dòng)部件通過移動(dòng)初始區(qū)間時(shí)稍稍減少，以后力再次增加。即，力再次增加的時(shí)刻是可動(dòng)部件的磁體環(huán)接近輔助永久磁鐵的時(shí)刻。因此，作用到可動(dòng)部件的力增大，可動(dòng)部件的整體速度繼續(xù)增加，而不會(huì)減少。
在圖18中，在“K區(qū)間”，電磁力的力小于氣體推斥力。但是，此時(shí)，由于可動(dòng)部件的慣力處于非常大的狀態(tài)，因此，如圖19所示的“位移”曲線所示，可動(dòng)部件的速度不會(huì)減少很多，可依舊輸出高速度。例如，所謂斷路器的優(yōu)選設(shè)計(jì)，就是使氣體推斥力不大于僅由致動(dòng)器產(chǎn)生的電磁力，但由于氣體推斥力的最大值每次都會(huì)改變，因此如果可動(dòng)部件的慣力不足夠大，則該問題并不嚴(yán)重。
實(shí)施例3后附的圖20及圖21表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的電磁致動(dòng)器300。第三實(shí)施方式的致動(dòng)器300是將第二實(shí)施方式的致動(dòng)器在一個(gè)殼體310內(nèi)部設(shè)置多個(gè)(圖中是四個(gè))的方式。即，可在由磁體構(gòu)成的一個(gè)殼體310內(nèi)部設(shè)置多個(gè)操作部300a、300b、300c、300d。上述各操作部300a、300b、300c、300d與上述第二實(shí)施方式的致動(dòng)器相同，具有內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵220、230；具有線圈和第一、第二磁體環(huán)的可動(dòng)部件240；第一、第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵251、252、255、256；以及第一、第二緩沖裝置261、262。上述多個(gè)可動(dòng)部件240分別連接有多根桿271、272，上述多根桿271、272連接于一個(gè)支承臺(tái)321、322。上述上支承臺(tái)321具有用于與斷路器連接的連接部321a。本發(fā)明的第三實(shí)施方式的致動(dòng)器300表示根據(jù)斷路器的切斷容量的增加而增加致動(dòng)器個(gè)數(shù)時(shí)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)例。
另一方面，在上述第一至第三實(shí)施方式涉及的致動(dòng)器及使用該致動(dòng)器的斷路器中，通過利用超導(dǎo)磁鐵(或者超導(dǎo)體磁鐵)來增加磁通密度，可使致動(dòng)器的效率達(dá)到最大化。在本發(fā)明中所提出的各種致動(dòng)器是通過由永久磁鐵的磁通密度和線圈的電流密度所產(chǎn)生的電磁推斥力來動(dòng)作的致動(dòng)器，因此如果使用超導(dǎo)磁鐵來替代以往的永久磁鐵，則磁通密度增大，從而可以得到更大的力和高速度。
E＝1/2(BH)＝B2/2μ由上式可知，能量與磁通密度的平方成正比。并且，一般的永久磁鐵中磁通密度相對較高的Nd系(釹系)永久磁鐵的磁通密度通常是1.2特斯拉(T)左右，而現(xiàn)在開發(fā)出的超導(dǎo)磁鐵(或者超導(dǎo)體磁鐵)的磁通密度為3T～12T左右，具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般的永久磁鐵的高磁通密度。假設(shè)應(yīng)用了具有約3特斯拉(T)的磁通密度的超導(dǎo)磁鐵，與具有約1特斯拉(T)的磁通密度的一般永久磁鐵相比，磁通密度約為其3倍，而能量約為其9倍。因此，此時(shí)，當(dāng)施加同量的電流密度時(shí)，可知其力增大為其9倍。這樣，通過應(yīng)用超導(dǎo)磁鐵來取代一般的永久磁鐵，可以提高其效率。在實(shí)施例1的致動(dòng)器的場合下，僅通過使用超導(dǎo)磁鐵來取代一般的永久磁鐵，即可提高其效率。但是，如實(shí)施例3的致動(dòng)器所示，考慮到氣體推斥力，為了抵抗該氣體推斥力而利用主永久磁鐵(內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵)和輔助永久磁鐵(第一、第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵)之間產(chǎn)生的力時(shí)，如果主永久磁鐵和輔助永久磁鐵均使用超導(dǎo)磁鐵，則會(huì)發(fā)生問題。超導(dǎo)磁鐵的特征在于，雖然與一般永久磁鐵一樣呈現(xiàn)一定的磁通密度，但從外部產(chǎn)生的磁場由于超導(dǎo)的性質(zhì)而不會(huì)進(jìn)入超導(dǎo)磁鐵。因此，在本發(fā)明中，作為永久磁鐵使用超導(dǎo)磁鐵，而作為輔助永久磁鐵使用一般永久磁鐵，超導(dǎo)磁鐵產(chǎn)生的磁場從一般永久磁鐵中通過，其結(jié)果是操作部的環(huán)狀磁體在位于超導(dǎo)磁鐵和一般永久磁鐵的邊界部時(shí)，可以作用較大的力。
以上，對附圖所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)說明，但這些不過是本發(fā)明的一個(gè)示例，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。并且，如上所述的本發(fā)明的實(shí)施方式，在本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)，可以由本領(lǐng)域內(nèi)具有通常知識(shí)的人進(jìn)行多種變形或其它等同的實(shí)施，這樣的變形及等同的其它實(shí)施方式當(dāng)然屬于本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種電磁致動(dòng)器，其特征在于，包括空心的內(nèi)筒體，由磁體構(gòu)成；外筒體，由磁體構(gòu)成，與上述內(nèi)筒體呈同心狀且與上述內(nèi)筒體保持一定間隔地設(shè)置在半徑方向的外側(cè)；內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵，分別與上述內(nèi)筒體的外表面和上述外筒體的內(nèi)表面相接觸、且相互保持一定間隔地配置；線圈，可沿軸向自由進(jìn)行直線移動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間；以及非磁體的可動(dòng)部件，上述線圈設(shè)置于其一端部，在向上述線圈供電時(shí)，通過由上述內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵的磁場和上述線圈的電流密度所產(chǎn)生的電磁推斥力，在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁致動(dòng)器，其特征在于，上述非磁體的可動(dòng)部件包括可動(dòng)環(huán)狀部件，可沿軸向自由進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間，上述線圈設(shè)置于其一端部；以及可動(dòng)軸，可自由進(jìn)行直線移動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)筒體的內(nèi)側(cè)，且其一端部連接于上述可動(dòng)環(huán)狀部件，通過該可動(dòng)環(huán)狀部件沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁致動(dòng)器，其特征在于，上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵由超導(dǎo)磁鐵構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁致動(dòng)器，其特征在于，包括第一、第二端部板，由磁體構(gòu)成，通過堵塞上述內(nèi)筒體和外筒體的兩端部而感應(yīng)圓滑的磁場路徑。
5.一種斷路器，其特征在于，包括空心的內(nèi)筒體，由磁體構(gòu)成；外筒體，由磁體構(gòu)成，與上述內(nèi)筒體呈同心狀且與上述內(nèi)筒體保持一定間隔地設(shè)置在半徑方向的外側(cè)；內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵，分別與上述內(nèi)筒體的外表面和上述外筒體的內(nèi)表面相接觸、且相互保持一定間隔地配置；線圈，可沿軸向自由進(jìn)行直線移動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間；非磁體的可動(dòng)部件，上述線圈設(shè)置于其一端部，在向上述線圈供電時(shí)，通過由上述內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵的磁場和上述線圈的電流密度所產(chǎn)生的電磁推斥力，在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)；以及絕緣操作桿，連接于上述可動(dòng)部件的另一端部，通過上述可動(dòng)部件進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行閉合動(dòng)作和斷開動(dòng)作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的斷路器，其特征在于，上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵由超導(dǎo)磁鐵構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的斷路器，其特征在于，上述非磁體的可動(dòng)部件包括可動(dòng)環(huán)狀部件，可沿軸向自由進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間，上述線圈設(shè)置于其一端部；以及可動(dòng)軸，可自由進(jìn)行直線移動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)筒體的內(nèi)側(cè)，其一端部連接于上述可動(dòng)環(huán)狀部件，且其另一端部連接于上述絕緣操作桿，通過上述可動(dòng)環(huán)狀部件沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，使上述絕緣操作桿移動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的斷路器，其特征在于，包括第一、第二端部板，由磁體構(gòu)成，通過堵塞上述內(nèi)筒體和外筒體的兩端部而感應(yīng)圓滑的磁場路徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的斷路器，其特征在于，包括緩沖裝置，設(shè)置在成為上述可動(dòng)部件在斷開方向的移動(dòng)末端的部位，吸收沖擊力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的斷路器，其特征在于，上述緩沖裝置由壓縮螺旋彈簧構(gòu)成。
11.一種電磁致動(dòng)器，其特征在于，包括由磁體構(gòu)成的殼體，在內(nèi)部形成有環(huán)狀的腔室；環(huán)狀的內(nèi)側(cè)永久磁鐵及外側(cè)永久磁鐵，在半徑方向保持一定間隔且同心狀地設(shè)置在上述殼體的腔室內(nèi)部；以及可動(dòng)部件，具有環(huán)狀的線圈，可沿軸向自由進(jìn)行直線移動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間，在向上述線圈供電時(shí)，通過由上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和上述外側(cè)永久磁鐵的磁場與上述線圈的電流密度所產(chǎn)生的電磁推斥力，在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電磁致動(dòng)器，其特征在于，上述內(nèi)、外側(cè)永久磁體的兩端部分別設(shè)置有環(huán)狀的第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵和第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵，上述可動(dòng)部件是在其線圈的兩端部分別配置環(huán)狀的第一磁體環(huán)和第二磁體環(huán)而與上述線圈形成一體的形式。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁致動(dòng)器，其特征在于，上述第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵和第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵的極性，與上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵的極性是相反方向。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的電磁致動(dòng)器，其特征在于，上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵由超導(dǎo)磁鐵構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁致動(dòng)器，其特征在于，上述線圈與第一、第二磁體環(huán)是被埋入到絕緣體外殼中而形成一體的。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電磁致動(dòng)器，其特征在于，上述絕緣體外殼由塑料材料構(gòu)成。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電磁致動(dòng)器，其特征在于，在上述可動(dòng)部件的兩端部側(cè)設(shè)置有第一、第二緩沖裝置，以便防止上述可動(dòng)部件的端部在上述可動(dòng)部件的軸向移動(dòng)末端沖撞殼體。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電磁致動(dòng)器，其特征在于，上述第一、第二緩沖裝置由壓縮螺旋彈簧構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電磁致動(dòng)器，其特征在于，上述第一、第二緩沖裝置由壓縮螺旋彈簧構(gòu)成，配置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電磁致動(dòng)器，其特征在于，上述可動(dòng)部件的一端部連接有多根非磁體桿，在上述多根非磁體桿的端部設(shè)置有用于連接到被動(dòng)部的支承臺(tái)。
21.一種斷路器，其特征在于，包括由磁體構(gòu)成的殼體，在內(nèi)部形成有環(huán)狀的腔室；環(huán)狀的內(nèi)側(cè)永久磁鐵及外側(cè)永久磁鐵，在半徑方向保持一定間隔且同心狀地設(shè)置在上述殼體的腔室內(nèi)部；可動(dòng)部件，具有環(huán)狀的線圈，可沿軸向自由進(jìn)行直線移動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間，在向上述線圈供電時(shí)，通過由上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和上述外側(cè)永久磁鐵的磁場與上述線圈的電流密度所產(chǎn)生的電磁推斥力，在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)；以及絕緣操作桿，連接于上述可動(dòng)部件，以便通過上述可動(dòng)部件進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行閉合動(dòng)作和斷開動(dòng)作。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的斷路器，其特征在于，在上述內(nèi)、外側(cè)永久磁體的兩端部分別設(shè)置有環(huán)狀的第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵和第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵，上述可動(dòng)部件是在其線圈的兩端部分別配置環(huán)狀的第一磁體環(huán)和第二磁體環(huán)而與上述線圈形成一體的形式。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的斷路器，其特征在于，上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵由超導(dǎo)磁鐵構(gòu)成。
24.一種電磁致動(dòng)器，其特征在于，在由磁體構(gòu)成的一個(gè)殼體內(nèi)部設(shè)置有多個(gè)電磁操作部，上述多個(gè)操作部分別包括環(huán)狀的內(nèi)側(cè)永久磁鐵及外側(cè)永久磁鐵，在半徑方向保持一定間隔且同心狀地設(shè)置；可動(dòng)部件，具有環(huán)狀的線圈，可沿軸向自由進(jìn)行直線移動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間，在向上述線圈供電時(shí)，通過由上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和上述外側(cè)永久磁鐵的磁場與上述線圈的電流密度所產(chǎn)生的電磁推斥力，在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)；多根桿，連接于上述多個(gè)可動(dòng)部件；以及支承臺(tái)，連接上述多根桿的端部。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電磁致動(dòng)器，其特征在于，在上述內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵的兩端部分別設(shè)置有環(huán)狀的第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵和第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵，上述可動(dòng)部件是在其線圈的兩端部分別配置環(huán)狀的第一磁體環(huán)和第二磁體環(huán)而與上述線圈形成一體的形式。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電磁致動(dòng)器，其特征在于，上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵由超導(dǎo)磁鐵構(gòu)成。
27.一種斷路器，其特征在于，在由磁體構(gòu)成的一個(gè)殼體內(nèi)部設(shè)置有多個(gè)電磁操作部，上述多個(gè)操作部分別包括環(huán)狀的內(nèi)側(cè)永久磁鐵及外側(cè)永久磁鐵，在半徑方向保持一定間隔且同心狀地設(shè)置；可動(dòng)部件，具有環(huán)狀的線圈，可沿軸向自由進(jìn)行直線移動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間，在向上述線圈供電時(shí)，通過由上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和上述外側(cè)永久磁鐵的磁場與上述線圈的電流密度所產(chǎn)生的電磁推斥力，在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)；多根桿，連接于上述多個(gè)可動(dòng)部件；以及支承臺(tái)，連接上述多根桿的端部，還包括絕緣操作桿，連接于上述支承臺(tái)，以便通過上述多個(gè)可動(dòng)部件進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行閉合動(dòng)作和斷開動(dòng)作。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的斷路器，其特征在于，在上述內(nèi)、外側(cè)永久磁體的兩端部分別設(shè)置有環(huán)狀的第一內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵和第二內(nèi)、外側(cè)輔助永久磁鐵，上述可動(dòng)部件是在其線圈的兩端部分別配置環(huán)狀的第一磁體環(huán)和第二磁體環(huán)而與上述線圈形成一體的形式。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的斷路器，其特征在于，上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵由超導(dǎo)磁鐵構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種致動(dòng)器，包括空心的內(nèi)筒體，由磁體構(gòu)成；外筒體，由磁體構(gòu)成，與上述內(nèi)筒體呈同心狀且與上述內(nèi)筒體保持一定間隔地設(shè)置在半徑方向的外側(cè)；內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵，分別與上述內(nèi)筒體的外表面和上述外筒體的內(nèi)表面相接觸、且相互保持一定間隔地配置；線圈，可沿軸向自由進(jìn)行直線移動(dòng)地設(shè)置在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間；非磁體的可動(dòng)部件，上述線圈設(shè)置于其一端部，在向上述線圈供電時(shí)，通過由上述內(nèi)、外側(cè)永久磁鐵的磁場和上述線圈的電流密度所產(chǎn)生的電磁推斥力，在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)；并提供一種斷路器，包括絕緣操作桿，該操作桿與上述可動(dòng)部件的另一端部連接，通過上述可動(dòng)部件進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行閉合動(dòng)作和斷開動(dòng)作。
文檔編號(hào)H01H33/28GK1918682SQ200580004760
公開日2007年2月21日 申請日期2005年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月11日
發(fā)明者姜鐘皓, 鄭炫教 申請人:財(cái)團(tuán)法人首爾大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力財(cái)團(tuán)