驱动机构制造技术

本发明专利技术提出一种驱动机构，该驱动机构包括：静铁芯、动铁芯、上驱动线圈、永磁体和下驱动线圈，所述静铁芯具有内腔，所述内腔包括：上端面、下端面以及位于所述上端面和所述下端面之间的柱形的动铁芯移动空间，所述动铁芯能移动的设置在所述动铁芯移动空间中并至少具有第一工作位置，所述上驱动线圈、永磁体和下驱动线圈分别套设在所述动铁芯移动空间之外。在所述第一工作位置，所述第一环形凸台与所述第四环形凸台在径向上相互对合形成磁路，所述动铁芯的上端面远离所述内腔的上端面，所述动铁芯的下端面远离所述内腔的下端面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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I为现有的一种双稳态永磁操动机构的结构原理简图，如图I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米用同一个线圈，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。现有的双稳态永磁机构和单稳态永磁机构只有两个稳态位置，难以满足三工位隔离开关的操动要求。专利CN 102064600A(公开日期=2011.05. 18 ;国别:中国)给出了一种三稳态差动式永磁操动机构，通过在图I所示双稳态永磁操动机构上下两端的驱动杆处对称设置差动式预压缩弹簧，通过弹簧的弹力使动铁芯在线圈都不通电的情况下能在图2(c)所示的位置维持稳定，从而得到第三个稳定位置。但是这种结构在双稳态永磁操动机构的基础上增加弹簧及其附属零部件，结构复杂，体积变大，而且操动机构在图2(a)或图2(d)所示位置时的永磁吸合保持力需要克服弹簧的弹力，而且考虑到弹簧的阻尼效应，限制了此操动机构合闸或分闸的速度。
技术实现思路
本专利技术提供一种驱动机构，以解决现有技术在三个工作位置的切换和保持上需要弹簧等部件的辅助才能实现而带来的结构复杂、控制不精确的问题，尤其要解决工作位置在位于静铁芯内的中间位置需要弹簧等部件的辅助才能实现控制的问题。为此，本专利技术提出一种驱动机构，所述驱动机构包括静铁芯I、动铁芯2、上驱动线圈3、永磁体5和下驱动线圈6，所述静铁芯I具有内腔，所述内腔包括上端面、下端面以及位于所述上端面和所述下端面之间的柱形的动铁芯移动空间，所述动铁芯2能移动的设置在所述动铁芯移动空间中并至少具有第一工作位置，所述静铁芯I还包括从上至下间隔分布并分别包围在所述内腔外的多个环形空槽，所述上驱动线圈3和所述下驱动线圈6通过所述环形空槽分别套设在所述动铁芯之外；所述静铁芯I还包括包围在所述内腔外且位于所述静铁芯I中部并分隔相邻两个环形空槽的第一环形凸台104 ；所述动铁芯2至少包括从上至下间隔分布的多个凹槽，以及位于所述动铁芯2中部并分隔相邻两个所述凹槽的第四环形凸台204，在所述第一工作位置，所述第一环形凸台与所述第四环形凸台在径向上相互对合形成磁路，所述动铁芯2的上端面远离所述内腔的上端面，所述动铁芯2的下端面远离所述内腔的下端面。进一步地，所述多个环形空槽为从上至下间隔分布并分别包围在所述动铁芯移动空间外的第一环形空槽、第二环形空槽和第三环形空槽，所述上驱动线圈3设置在所述第一环形空槽中，所述下驱动线圈6设置在所述第三环形空槽中；所述第一环形凸台104分隔所述第一环形空槽和第二环形空槽，所述静铁芯I还包括包围在所述动铁芯移动空间外并分隔所述第二环形空槽和所述第三环形空槽的第二环形凸台106，所述第二环形凸台106与所述动铁芯移动空间之间设有容纳所述永磁体5的空间；所述动铁芯2还包括分别位于所述第四环形凸台204上方和下方的第三环形凸台202和第五环形凸台206，所述动铁芯2的上端面位于所述第三环形凸台202上，所述动铁芯2的下端面位于所述第五环形凸台206上，所述动铁芯还包括位于所述第三环形凸台与所述第四环形凸台之间的第一凹槽以及位于位于第四环形凸台与所述第五环形凸台之·间的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动机构，其特征在于，所述驱动机构包括：静铁芯(1)、动铁芯(2)、上驱动线圈(3)、永磁体(5)和下驱动线圈(6)，所述静铁芯(1)具有内腔，所述内腔包括：上端面、下端面以及位于所述上端面和所述下端面之间的柱形的动铁芯移动空间，所述动铁芯(2)能移动的设置在所述动铁芯移动空间中并至少具有第一工作位置，所述静铁芯(1)还包括：从上至下间隔分布并分别包围在所述内腔外的多个环形空槽，所述上驱动线圈(3)和所述下驱动线圈(6)通过所述环形空槽分别套设在所述动铁芯之外；所述静铁芯(1)还包括：包围在所述内腔外且位于所述静铁芯(1)中部并分隔相邻两个环形空槽的第一环形凸台(104)；所述动铁芯(2)至少包括：从上至下间隔分布的多个凹槽，以及位于所述动铁芯(2)中部并分隔相邻两个所述凹槽的第四环形凸台(204)，在所述第一工作位置，所述第一环形凸台与所述第四环形凸台在径向上相互对合形成磁路，所述动铁芯(2)的上端面远离所述内腔的上端面，所述动铁芯(2)的下端面远离所述内腔的下端面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闵伟，张力，庞腊成，张重乐，付永长，易平，黄志军，陈立民，张峰涛，周云祥，
申请(专利权)人：北京电研华源电力技术有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：