双电源切换的继电器操动机构、切换拓扑结构及控制方法技术

本发明专利技术公开了双电源切换的继电器操动机构、切换拓扑结构及方法，其中操动机构包括轭铁、线圈、静铁芯、动铁芯以及两组永磁体对；静铁芯和两个永磁体构成内磁极组，线圈和动铁芯套在内磁极组，线圈和动铁芯外设有两个永磁体和轭铁，线圈和动铁芯能够在内磁极组和另外两个永磁体之间运动，并且在运动时，气隙不变。本发明专利技术公开了双电源切换的继电器操动机构由于线圈和动铁芯的运动过程中磁极的气隙不变，可有效减少机构的励磁时间，加快继电器快速运动且能够适应长行程的场景。

【技术实现步骤摘要】
双电源切换的继电器操动机构、切换拓扑结构及控制方法
本专利技术涉及继电器
，尤其是一种双电源切换的继电器操动机构、切换拓扑结构及方法。
技术介绍
继电器，是一种电子控制器件，是一种小电流控制大电流的一种驱动器件。现有继电器操动机构运动初始阶段气隙较大，在起始阶段出力较小，难以完成大行程下的继电器驱动，现有技术中例如永磁机构，初始气隙长度即为行程长度，气隙磁阻大不利于高速启动，响应时间较慢，现有继电器操动机构中缺少一种励磁时间短、响应速度快、行程较长的操动机构适应敏感负载的需求。除此之外，操动机构的小型化已成为大势所趋，现有电磁机构内部磁感应强度分布不均，造成空间资源的严重浪费，不利于电子设备以及整机的小型化。在IT行业的数据中心产生毫秒级别的断电便会产生数据堵塞造成较大的经济损失，于是配电系统中往往需要高可靠的供电构架，因此敏感负载便需要双电源供电构架。当主电源故障时切断主电源投入备用电源，为保证供电的可靠性，需要一种快速的继电器驱动的双电源切换继电器及其切换拓扑。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题提出了一种双电源切换的继电器操动机构。本专利技术采用的技术手段如下：一种双电源切换的继电器操动机构，包括轭铁、线圈、静铁芯、动铁芯、第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体以及第四永磁体；所述轭铁包括相对设置的两个轭铁侧板和相对设置的两个轭铁端板，所述轭铁侧板和轭铁端板相互连接形成容纳空间；所述第一永磁体和第二永磁体相对设置在所述容纳空间内，且所述第一永磁体与所述第二永磁体相对的一侧磁极的磁性相同，所述第一永磁体和第二永磁体的另一侧分别与所述两个轭铁侧板的内壁接触；所述第三永磁体和第四永磁体相对设置在所述容纳空间内，且所述第三永磁体与所述第四永磁体相对的一侧磁极的磁性相同，且与所述第一永磁体与所述第二永磁体相对的一侧磁极的磁性相同；所述第一永磁体、第三永磁体、第二永磁体以及第四永磁体依次间隔90度设置；所述静铁芯置于所述第三永磁体和第四永磁体之间，且静铁芯的两个侧面分别与所述第三永磁体和所述第四永磁体的两个相对的侧面接触，所述静铁芯、第三永磁体和第四永磁体形成内磁极组件；所述动铁芯设置在所述线圈的两端；所述线圈和动铁芯套在所述内磁极组件上。进一步地，所述轭铁端板设有第三永磁体的一端的端壁上还设有第一导磁凸台；所述轭铁端板设有第四永磁体的一端的端壁上还设有第二导磁凸台。进一步地，所述第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体以及第四永磁体中至少一个为中空型永磁体。进一步地，所述第一永磁体和第二永磁体的两端分别设有第一永磁体卡台，所述轭铁端板上设有第一永磁体卡槽，所述第一永磁体和第二永磁体通过所述第一永磁体卡台和所述第一永磁体卡槽设置在所述轭铁内。进一步地，所述第三永磁体和第四永磁体的两端分别设有第二永磁体卡台，所述轭铁端板上设有第二永磁体卡槽，所述第三永磁体和第四永磁体通过所述第二永磁体卡台和所述第二永磁体卡槽设置在所述轭铁内。进一步地，所述轭铁、静铁芯以及动铁芯的材质为电工纯铁；所述第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体以及第四永磁体的材质为钕铁硼；所述线圈的材质为铜。进一步地，所述轭铁为分体结构。进一步地，所述静铁芯为分体结构。一种用于双电源切换的拓扑结构，包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器、第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；所述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器以及第六继电器依次串联连接；所述第一二极管与所述第一继电器并联设置，且所述第一二极管的阳极端与主电源连接；所述第二二极管与所述第二继电器并联设置，且所述第二二极管的阴极端与所述第一二极管的阴极端连接；所述第四二极管与所述第六继电器并联设置，且所述第四二极管的阳极端与备用电源连接；所述第三二极管与所述第五继电器并联设置，且所述第三二极管的阴极端与所述第四二极管的阴极端连接；所述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器以及第六继电器中至少一个为具有本专利技术所述双电源切换的继电器操动机构的继电器。一种具有本专利技术公开的双电源切换的拓扑结构的控制方法，闭合第一继电器、第二继电器、第三继电器、第五继电器以及第六继电器，断开第四继电器使得主电源与负载处于接通状态，主电源用于向负载供电；检测主电源工作是否正常，若是，保持第一继电器、第二继电器、第三继电器、第五继电器以及第六继电器的闭合，第四继电器断开的工作状态；若否，检测主电源和备用电源的瞬时电压极性和瞬时电压值，并根据所述瞬时电压极性和瞬时电压值进行如下控制，当主电源瞬时电压极性为正时：若主电源和备用电源的瞬时电压极性相反时，打开第三继电器，延时第一设定时间后闭合第四继电器；若主电源和备用电源的瞬时电压极性相同且备用电源瞬时电压值大于主电源瞬时电压值时，依次断开第一继电器和第三继电器后闭合第四继电器；若主电源和备用电源的瞬时电压极性相同且备用电源瞬时电压值小于主电源瞬时电压值时，依次断开第六继电器和第三继电器后闭合第四继电器；当主电源瞬时电压极性为负时：若主电源和备用电源的瞬时电压极性相反时，打开第三继电器，延时第一设定时间后闭合第四继电器；若主电源和备用电源的瞬时电压极性相同且备用电源瞬时电压绝对值大于主电源瞬时电压绝对值时，依次断开第二继电器和第三继电器后闭合第四继电器；若主电源和备用电源的瞬时电压极性相同且备用电源瞬时电压绝对值小于主电源瞬时电压绝对值时，依次断开第五继电器和第三继电器后闭合第四继电器。与现有技术比较，本专利技术公开的双电源切换的继电器操动机构具有以下有益效果：本申请中通过将线圈和动铁芯套在有第三、第四永磁体和静铁芯组成的内磁极组件上，同时，由轭铁、第一、第二永磁体组成外磁极组件，线圈和动铁芯可以在内磁极组件和外磁极组件之间运动，同时，线圈和动铁芯的运动过程中磁极的气隙不变，可有效减少机构的励磁时间，加快继电器快速运动且能够适应长行程的场景。提出了新型磁保持结构，与第三第四永磁体相配合通过“削峰填谷”的策略，改善了机构铁磁材料内磁场分布情况，有利于空间资源的合理应用。中空型永磁体可以有效提高永磁体表磁，使得机构可以获得更大的瞬态出力，改善了机构的动态性能。而切换拓扑在根据切换规则动作的前提下，能够避免双电流切换过程中的环流现象，也提高了双电源切换速度。附图说明图1为本专利技术公开的双电源切换的继电器操动机构的结构图；图2为本专利技术公开的双电源切换的继电器操动机构的装配体；图3为顶盖的结构图；图4为轭铁底座的结构图；图5为去除顶盖后操动机构俯视图；图6a为去除第三、第四永磁体后静铁芯磁力线分布；图6b为去除第三、第四永磁体后静铁芯的结构图；图7a为静铁芯磁力线分布；图7b为静铁芯结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双电源切换的继电器操动机构，其特征在于：包括轭铁、线圈、静铁芯、动铁芯、第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体以及第四永磁体；/n所述轭铁包括相对设置的两个轭铁侧板和相对设置的两个轭铁端板，所述轭铁侧板和轭铁端板相互连接形成容纳空间；/n所述第一永磁体和第二永磁体相对设置在所述容纳空间内，且所述第一永磁体与所述第二永磁体相对的一侧磁极的磁性相同，所述第一永磁体和第二永磁体的另一侧分别与所述两个轭铁侧板的内壁接触；/n所述第三永磁体和第四永磁体相对设置在所述容纳空间内，且所述第三永磁体与所述第四永磁体相对的一侧磁极的磁性相同，且与所述第一永磁体与所述第二永磁体相对的一侧磁极的磁性相同；/n所述第一永磁体、第三永磁体、第二永磁体以及第四永磁体依次间隔90度设置；/n所述静铁芯置于所述第三永磁体和第四永磁体之间，且静铁芯的两个侧面分别与所述第三永磁体和所述第四永磁体的两个相对的侧面接触，所述静铁芯、第三永磁体和第四永磁体形成内磁极组件；/n所述动铁芯设置在所述线圈的两端；/n所述线圈和动铁芯套在所述内磁极组件上。/n

【技术特征摘要】
1.一种双电源切换的继电器操动机构，其特征在于：包括轭铁、线圈、静铁芯、动铁芯、第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体以及第四永磁体；
所述轭铁包括相对设置的两个轭铁侧板和相对设置的两个轭铁端板，所述轭铁侧板和轭铁端板相互连接形成容纳空间；
所述第一永磁体和第二永磁体相对设置在所述容纳空间内，且所述第一永磁体与所述第二永磁体相对的一侧磁极的磁性相同，所述第一永磁体和第二永磁体的另一侧分别与所述两个轭铁侧板的内壁接触；
所述第三永磁体和第四永磁体相对设置在所述容纳空间内，且所述第三永磁体与所述第四永磁体相对的一侧磁极的磁性相同，且与所述第一永磁体与所述第二永磁体相对的一侧磁极的磁性相同；
所述第一永磁体、第三永磁体、第二永磁体以及第四永磁体依次间隔90度设置；
所述静铁芯置于所述第三永磁体和第四永磁体之间，且静铁芯的两个侧面分别与所述第三永磁体和所述第四永磁体的两个相对的侧面接触，所述静铁芯、第三永磁体和第四永磁体形成内磁极组件；
所述动铁芯设置在所述线圈的两端；
所述线圈和动铁芯套在所述内磁极组件上。


2.根据权利要求1所述的双电源切换的继电器操动机构，其特征在于：所述轭铁端板设有第三永磁体的一端的端壁上还设有第一导磁凸台；所述轭铁端板设有第四永磁体的一端的端壁上还设有第二导磁凸台。


3.根据权利要求2所述的双电源切换的继电器操动机构，其特征在于：所述第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体以及第四永磁体中至少一个为中空型永磁体。


4.根据权利要求1至3中任意一项所述的双电源切换的继电器操动机构，其特征在于：所述第一永磁体和第二永磁体的两端分别设有第一永磁体卡台，所述轭铁端板上设有第一永磁体卡槽，所述第一永磁体和第二永磁体通过所述第一永磁体卡台和所述第一永磁体卡槽设置在所述轭铁内。


5.根据权利要求4所述的双电源切换的继电器操动机构，其特征在于：所述第三永磁体和第四永磁体的两端分别设有第二永磁体卡台，所述轭铁端板上设有第二永磁体卡槽，所述第三永磁体和第四永磁体通过所述第二永磁体卡台和所述第二永磁体卡槽设置在所述轭铁内。


6.根据权利要求5所述的双电源切换的继电器操动机构，其特征在于：所述轭铁、静铁芯以及动铁芯的材质为电工纯铁；所述第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体以及第四永磁体的材质为钕铁硼；所述线圈的材质为铜。


7.根据权利要求6所述的双电源切换的继电器操动机构，其特征在于：所述轭铁为分体结构。


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【专利技术属性】
技术研发人员：王公润，王永兴，董恩源，尹升，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21