一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)及其應用方法
【專利摘要】一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)，包括磁芯3、儲能裝置2、磁控裝置、限位裝置6和操動桿7；所述磁芯3兩端均設有所述操動桿7；所述磁芯3設置在所述磁控裝置內(nèi)，所述操動桿7探出所述磁控裝置外；所述操動桿7末端設有所述限位裝置6；所述限位裝置6與所述磁控裝置之間的所述操動桿7上設有所述儲能裝置2。通過發(fā)明，和現(xiàn)有技術(shù)中的永磁機構(gòu)相比，可以不增大機構(gòu)體積的同時增大行程，可使分合閘時啟動電流減小，啟動時間縮短；減小永磁操動機構(gòu)分合閘操作的末速度，從而減小合閘彈跳，提高永磁操動機構(gòu)的機械壽命；通過發(fā)明不需要給分閘線圈、合閘線圈分別通電即可達到分閘、合閘的目的，簡化了儲能電路，大大降低了成本，擴展了永磁機構(gòu)應用范圍。
【專利說明】一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)及其應用方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及開關操動機構(gòu)的【技術(shù)領域】，尤其是涉及一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)及其應用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，永磁操動機構(gòu)在開關中的應用越來越多，為給開關提供大的行程，往往通過將操作線圈繞線匝數(shù)增多、線徑增粗、勵磁電流增大等方法提供強磁場，為開關開合提供動力。因而該類永磁操動機構(gòu)往往很高很大，相應開關體積也較大，成本相應增高。而雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)開關分閘、合閘操作時往往需分別給分閘線圈、合閘線圈通電，分合閘時啟動電流比較大，而且相應儲能電路也比較復雜，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于設計一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)及其應用方法，解決上述問題。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)，包括磁芯3、儲能裝置2、磁控裝置、限位裝置6和操動桿7 ；所述磁芯3兩端均設有所述操動桿7 ;所述磁芯3設置在所述磁控裝置內(nèi)，所述操動桿7探出所述磁控裝置外；所述操動桿7末端設有所述限位裝置6 ;所述限位裝置6與所述磁控裝置之間的所述操動桿7上設有所述儲能裝置2。
[0006]優(yōu)選的,所述磁控裝置包括操作線圈1、永磁體4和磁軛5 ;所述磁軛5內(nèi)設有所述操作線圈I和所述永磁體4 ;所述操作線圈I設置在所述磁芯3的兩端位置；所述永磁體4圍繞在所述磁芯3周圍。
[0007]優(yōu)選的，所述操作線圈I包括兩組首尾引線相接的操作線圈I。
[0008]優(yōu)選的，所述儲能裝置2為彈簧；所述彈簧對稱的套在所述操動桿7上。
[0009]一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)的應用方法，包括如下步驟:
[0010]步驟M1，在磁控裝置中設置兩組引出線首尾相接的操作線圈(I)；
[0011]當兩組首尾引線相接的所述操作線圈(I)未通入電源時，在磁控裝置中磁芯(3)所在的位置為原始狀態(tài)；
[0012]當兩組首尾引線相接的所述操作線圈I通入電源時，所述磁控裝置產(chǎn)生克服所述永磁力的磁場作用力；所述磁場作用力與磁控裝置一端的所述儲能裝置(2)產(chǎn)生與永磁力方向相反的拉力共同作用產(chǎn)生疊加力，所述疊加力驅(qū)動所述磁芯(3)向力的作用方向運動，形成第一狀態(tài)；
[0013]步驟M2，在所述兩組引出線首尾相接的操作線圈(I)反向通入電源時，所述磁芯(3 )返回原始狀態(tài)；實現(xiàn)所述雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)的應用。
[0014]優(yōu)選的，步驟Ml中，形成第一狀態(tài)的具體實現(xiàn)方法為:
[0015]所述磁芯3運動過程中，所述磁控裝置另一端的所述儲能裝置2開始儲能并產(chǎn)生阻尼力，減緩所述磁芯3的運動速度，所述磁芯3運動到限位裝置6限制的位置時，所述永磁體產(chǎn)生的所述永磁力大于所述儲能裝置產(chǎn)生的反向作用力，將所述磁芯3保持在第一狀態(tài)。
[0016]優(yōu)選的，所述磁芯3為可調(diào)整長度的磁芯；通過調(diào)整所述磁芯3的長度與所述彈簧的彈性系數(shù)還可以實現(xiàn)所屬原始狀態(tài)到所述第一狀態(tài)的行程距離。
[0017]本發(fā)明的有益效果可以總結(jié)如下:
[0018]通過發(fā)明，和現(xiàn)有技術(shù)中的永磁機構(gòu)相比，可以不增大機構(gòu)體積的同時增大行程，可使分合閘時啟動電流減小，啟動時間縮短；在同樣啟動電流的情況下，提高分閘時的剛分速度；減小永磁操動機構(gòu)分合閘操作的末速度，從而減小合閘彈跳，提高永磁操動機構(gòu)的機械壽命；通過發(fā)明不需要給分閘線圈、合閘線圈分別通電即可達到分閘、合閘的目的，簡化了儲能電路，大大降低了成本，擴展了永磁機構(gòu)應用范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]1-操作線圈,2-儲能裝置,3-磁芯，4-永磁體,5-磁軛,6_限位裝置,7_操動桿。
[0021]圖2為本發(fā)明的操作線圈的結(jié)構(gòu)連接示意圖。
[0022]la、lb_第一組操作線圈引出線；2a、2b-第二組操作線圈引出線。
[0023]圖3為本發(fā)明的磁芯運動結(jié)構(gòu)對比示意圖。
[0024]L表示磁芯運動的距離。
【具體實施方式】
[0025]為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0026]如圖1所示的一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)，包括磁芯3、儲能裝置2、磁控裝置、限位裝置6和操動桿7 ;儲能裝置2為彈簧；彈簧對稱的套在操動桿7上；磁芯3兩端均設有操動桿7 ；磁芯3設置在磁控裝置內(nèi)；磁控裝置包括操作線圈1、永磁體4和磁軛5 ;磁軛5內(nèi)設有操作線圈I和永磁體4 ;操作線圈I設置在磁芯3的兩端位置；永磁體4圍繞在磁芯3周圍；操作線圈I包括兩組首尾引線相接的操作線圈；磁芯3為可調(diào)整長度的磁芯，其中磁芯可以為可伸縮調(diào)整長度的鐵芯，或可便于更換的磁芯，通過改變磁芯的長短，實現(xiàn)本裝置改變行程的目的，行程越大，磁芯啟動所需磁場力越大，產(chǎn)生同等的磁力雙線圈同時通入的電流顯然比單個線圈通入電流小，而且由于儲能彈簧的使用，磁芯啟動所需磁場力較小，則通入線圈的通入電流會更小；由于通入電流小，則線圈線徑可變細、匝數(shù)可減少，相應的體積可縮小，從而實現(xiàn)整體機構(gòu)可小型化的設計。操動桿7探出磁控裝置外；操動桿7末端設有限位裝置6 ；
[0027]如圖2所示，箭頭表示線圈繞線方向。第一組操作線圈引出線定義為la、lb，第二組操作線圈引出線定義為2a、2b，兩組操作線圈引出線首尾相接；
[0028]一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)的應用方法，包括如下步驟:
[0029]步驟M1，在磁控裝置中設置兩組引出線首尾相接的操作線圈I ;
[0030]當兩組首尾引線相接的所述操作線圈I未通入電源時，在磁控裝置中磁芯(3)所在的位置為原始狀態(tài)；
[0031]當兩組首尾引線相接的所述操作線圈I通入電源時，所述磁控裝置產(chǎn)生克服所述永磁力的磁場作用力；所述磁場作用力與磁控裝置一端的所述儲能裝置2產(chǎn)生與永磁力方向相反的拉力共同作用產(chǎn)生疊加力，所述疊加力驅(qū)動所述磁芯3向力的作用方向運動，形成第一狀態(tài)；所述磁芯3為可調(diào)整長度的磁芯；通過調(diào)整所述磁芯3的長度與所述彈簧的彈性系數(shù)來調(diào)整所述原始狀態(tài)原來到所述第一狀態(tài)的行程距離。
[0032]步驟Ml中，形成第一狀態(tài)的具體實現(xiàn)方法為:
[0033]磁芯3運動過程中，磁控裝置另一端的儲能裝置2開始儲能并產(chǎn)生阻尼力，減緩磁芯3的運動速度，磁芯3運動到限位裝置6限制的位置時，永磁體產(chǎn)生的永磁力大于儲能裝置產(chǎn)生的反向作用力，將磁芯3保持在第一狀態(tài)。
[0034]步驟M2，在兩組引出線首尾相接的操作線圈I反向通入電源時，磁芯3返回原始狀態(tài)；實現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)的應用。
[0035]如圖3所示，在分閘位時，左側(cè)的彈簧處于壓縮儲能狀態(tài)，向la、2b間通入正向直流電，兩組操作線圈同時帶電，形成的磁場疊加在一起，產(chǎn)生方向一致的磁場作用力，例如磁場作用力向右時，同時左側(cè)彈簧釋放，磁場作用力和左側(cè)彈簧推力共同驅(qū)使磁芯3克服永磁體4的吸引力迅速啟動，向設定的分閘或合閘位方向運動。運動過程中，右側(cè)的彈簧開始儲能，同時產(chǎn)生阻尼力，減緩磁芯3的向右運動速度，即運動的末速度，磁芯3運動到初始合閘或分閘的位置，永磁體產(chǎn)生的永磁吸引力大于右側(cè)彈簧產(chǎn)生的推力，將磁芯3保持在合閘或分閘位置，同時右側(cè)的彈簧也儲能完畢，為下一次動作分/合閘做好準備。
[0036]以上通過具體的和優(yōu)選的實施例詳細的描述了本發(fā)明，但本領域技術(shù)人員應該明白，本發(fā)明并不局限于以上所述實施例，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)，其特征在于:包括磁芯(3)、儲能裝置(2)、磁控裝置、限位裝置(6)和操動桿(7);所述磁芯(3)兩端均設有所述操動桿(7);所述磁芯(3)設置在所述磁控裝置內(nèi)，所述操動桿(7)探出所述磁控裝置外；所述操動桿(7)末端設有所述限位裝置(6);所述限位裝置(6)與所述磁控裝置之間的所述操動桿(7)上設有所述儲能裝置(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)，其特征在于:所述磁控裝置包括操作線圈(I)、永磁體(4 )和磁軛(5 );所述磁軛(5 )內(nèi)設有所述操作線圈(I)和所述永磁體(4 );所述操作線圈(I)設置在所述磁芯(3)的兩端位置；所述永磁體(4)圍繞在所述磁芯(3)周圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)，其特征在于:所述操作線圈(I)包括兩組首尾引線相接的操作線圈(I)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)，其特征在于:所述儲能裝置(2)為彈簧；所述彈簧對稱的套在所述操動桿(7)上。
5.一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)的應用方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟M1，在磁控裝置中設置兩組引出線首尾相接的操作線圈(I)； 當兩組首尾引線相接的所述操作線圈(I)未通入電源時，在磁控裝置中磁芯(3)所在的位置為原始狀態(tài)； 當兩組首尾引線相接的所述操作線圈(I)通入電源時，所述磁控裝置產(chǎn)生克服所述永磁力的磁場作用力；所述磁場作用力與磁控裝置一端的所述儲能裝置(2)產(chǎn)生與永磁力方向相反的拉力共同作用產(chǎn)生疊加力，所述疊加力驅(qū)動所述磁芯(3 )向力的作用方向運動，形成第一狀態(tài)； 步驟M2，在所述兩組引出線首尾相接的操作線圈(I)反向通入電源時，所述磁芯(3)返回原始狀態(tài)；實現(xiàn)所述雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)的應用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)的應用方法,其特征在于， 步驟Ml中，形成第一狀態(tài)的具體實現(xiàn)方法為: 所述磁芯(3)運動過程中，所述磁控裝置另一端的所述儲能裝置(2)開始儲能并產(chǎn)生阻尼力，減緩所述磁芯(3)的運動速度，所述磁芯(3)運動到限位裝置(6)限制的位置時，所述永磁體產(chǎn)生的所述永磁力大于所述儲能裝置產(chǎn)生的反向作用力，將所述磁芯(3)保持在第一狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)，其特征在于:所述磁芯(3)為可調(diào)整長度的磁芯；所述儲能裝置(2)為彈簧，通過調(diào)整所述磁芯(3)的長度與所述彈簧的彈性系數(shù)來調(diào)整所述原始狀態(tài)到所述第一狀態(tài)的行程距離。
【文檔編號】H01H3/30GK103928245SQ201410145667
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】魏貞祥, 楊福榮, 潘新華, 張中印 申請人:北京博瑞萊智能科技集團有限公司