專利名稱：電磁式致動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁式致動(dòng)器或者磁性致動(dòng)器，尤其涉及一種用于在電力分配網(wǎng)中致動(dòng)電路斷電器的電磁式致動(dòng)器。
具體說，本發(fā)明涉及一種雙穩(wěn)定型，即具有兩個(gè)都可永久保持的固定位置以及至少包括一個(gè)永久磁鐵的致動(dòng)器。本發(fā)明的致動(dòng)器較理想是用來致動(dòng)一種氣體絕緣(SF6)的電路斷電器。
雙穩(wěn)定電磁式致動(dòng)器，借助其結(jié)構(gòu)中存在永久磁鐵，可以在兩個(gè)位置上施加有相當(dāng)大的夾持力，而為了移動(dòng)致動(dòng)件就必須克服這個(gè)力。
由此必需產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)(通常借助于線圈)，以克服永久磁鐵的磁場(chǎng)并產(chǎn)生足夠強(qiáng)的分開力。
已有技術(shù)的文本揭示一種永久磁鐵型的雙穩(wěn)定致動(dòng)器，它包括一個(gè)具有疊片結(jié)構(gòu)的磁軛、至少一個(gè)永久磁鐵、一個(gè)可在一第一穩(wěn)定位置和一第二穩(wěn)定位置之間軸向移動(dòng)的銜鐵和用于使銜鐵在所述第一位置和第二位置之間移動(dòng)的裝置。其力/位置特性軌跡繪制在圖3上。已有技術(shù)的致動(dòng)器通常著重解決需要有大的夾持力而導(dǎo)致的一些問題，而并未考慮與摩擦力相關(guān)聯(lián)的問題。
磁性致動(dòng)器的一個(gè)問題起因于由被致動(dòng)的機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的機(jī)械力/位置特性，尤其起因于與被致動(dòng)的斷電器相聯(lián)系、對(duì)于所述裝置準(zhǔn)確工作所必須克服的摩擦力。
所述摩擦力是靜力和/或動(dòng)力，并且可能只出現(xiàn)在銜鐵行程的某些特定部分上。由于氣體絕緣的電路斷電器中的這種類型的電觸點(diǎn)的存在，摩擦力特別明顯地存在于這種型式的電路斷電器中。
另外，所述摩擦力一般并不是對(duì)稱的，因而這就要求當(dāng)致動(dòng)器從其打開位置向閉合位置移動(dòng)及反向移動(dòng)時(shí)必需有不同的致動(dòng)器特性，而夾持力卻較不重要。
由于這些原因，傳統(tǒng)的致動(dòng)器往往太大；這不利地影響到致動(dòng)器成本提高，由此常常采用傳統(tǒng)的彈簧負(fù)載式的機(jī)械致動(dòng)器來使它成本降低些。
本發(fā)明的目的是解決上述技術(shù)問題，克服已有技術(shù)的限制，特別是提供一種雙穩(wěn)定電磁式致動(dòng)器，它由于末端位置上的合適的夾持力而具有可滿足要求的轉(zhuǎn)換/定位的力的特性，并且同時(shí)成本又較低。
這個(gè)目的是通過由一個(gè)致動(dòng)器組成的本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的，其特點(diǎn)是磁軛是由兩部分構(gòu)成，該兩部分彼此面對(duì)面地安裝并被兩個(gè)氣隙分開。
另外一些有利的特點(diǎn)在所附的權(quán)利要求書中予以描述。
具體說，本發(fā)明提供存在于磁路中的氣隙，為了獲得所需要的特性，在設(shè)計(jì)的過程中可以容易地改變氣隙的尺寸。例如，可以優(yōu)先實(shí)現(xiàn)最大初始致動(dòng)力，或者這樣一個(gè)力沿致動(dòng)方向的一半處達(dá)到其最大值或者在一個(gè)位置上為最小值而在另一個(gè)位置上為最大值，等等。
僅僅通過改變致動(dòng)器的幾何結(jié)構(gòu)就可容易實(shí)現(xiàn)的另一個(gè)特點(diǎn)是在相對(duì)于一個(gè)方向的另一個(gè)方向上致動(dòng)的過程中致動(dòng)力發(fā)生變化的不對(duì)稱性。
再有一個(gè)特點(diǎn)是還可以根據(jù)需要來調(diào)整夾持力。
現(xiàn)參照本發(fā)明的較佳的但并無限制意義的實(shí)施例的附圖來具體說明本發(fā)明，在這些附圖中

圖1是本發(fā)明的一個(gè)致動(dòng)器的橫剖視圖；圖2繪制出本發(fā)明的一個(gè)致動(dòng)器的部分力/位置特性曲線；圖3繪制出已有技術(shù)的一個(gè)致動(dòng)器的力/位置特性曲線。
參照?qǐng)D1，本發(fā)明的致動(dòng)器包括一磁軛1、一可在磁軛所限定的空間內(nèi)移動(dòng)的銜鐵3和一固定在銜鐵上、適合于移動(dòng)電路斷電器的移動(dòng)部分以斷開和閉合斷電器的連桿2。
該磁軛1由兩個(gè)鐵心件10和20構(gòu)成，其每一個(gè)呈E形；標(biāo)號(hào)分別為11和21(12，22)的兩個(gè)水平臂是相同的并最好是比中央臂13和23窄。
磁軛的兩個(gè)鐵心件10、20安裝在一個(gè)支座(未圖示)上，使水平臂的端面彼此面對(duì)但分開距離2c和2c。因此，構(gòu)成兩個(gè)氣隙8，9，它們可具有同樣的長度(如果c＝c’)并且銜鐵的兩端部可進(jìn)入其中，如在下文中說明的那樣。
標(biāo)號(hào)分別為6和7的兩個(gè)永久磁鐵配裝在兩個(gè)中間臂13和23的相對(duì)的表面上因而保證雙穩(wěn)定工作的夾持力；在磁軛1內(nèi)還有兩個(gè)繞組4和5。
分別嵌置在中間臂13、23和磁軛1的外臂11、12及21、22之間的線圈或繞組4和5在它們被供給直流電時(shí)便提供致動(dòng)力。
該銜鐵3包括其形狀基本象一個(gè)平行六面體以及其寬度為m的一個(gè)中央體，和由鐵磁體材料制成并適合在所述兩個(gè)穩(wěn)定位置上進(jìn)入兩個(gè)氣隙8、9之一中的兩個(gè)端部31和32。所述的兩個(gè)端部可比中央體窄，即它們有一個(gè)具有寬度a(a’)的臺(tái)肩。
銜鐵3的端部31的高度為b和寬度為(m-2a)，銜鐵的端部32的高度為b’和寬度為(m-2a’)，而兩者的厚度或者深度基本等于磁軛1的厚度?？梢孕薷亩瞬?1和32(即a，a’，b和b’)的形狀和尺寸，以使端部31，(32)和臂11，21(12，22)之間分別具有所需要的氣隙。
按照本發(fā)明，在銜鐵3的一端上的寬度差(2a)和容納該端的氣隙寬度(2c)之和為常數(shù)。換句話說，對(duì)于各氣隙8和9來說，銜鐵端部的(m-2a)或者(m-2a’)和相應(yīng)間隙(c或者c’)的長度之和等于預(yù)定的常數(shù)。
以公式概括為m-a+c＝K，以及a+c＝K1因此這就允許在施行時(shí)具有非常的靈活性。
該銜鐵3可制作成由鐵磁材料或者最好由疊置鐵片的層壓結(jié)構(gòu)制成的實(shí)心部分。
按照一些替代的實(shí)施例，銜鐵3兩端中的一個(gè)或者二個(gè)的寬度可以與中央體的寬度相等，即a和a’可等于零，并且銜鐵可采用平行六面體的形狀。氣隙8和9的寬度可以相應(yīng)地增大以容納具有這些經(jīng)改變的形狀的端部。
其中磁軛的兩個(gè)E形部分不相互接觸而被氣隙8和9分開的本發(fā)明的這種布置可集中由線圈4和5產(chǎn)生的磁通量。當(dāng)銜鐵處在下部穩(wěn)定位置時(shí)，如圖1所示，端部31足夠接近臂11，21，由此減少觸發(fā)移動(dòng)(即分離)所需要的能量；同時(shí)，由永久磁鐵所產(chǎn)生的夾持力比較小并且是距離(m-2c’)的函數(shù)。因此，通過合適地確定銜鐵和兩端部的尺寸，就可根據(jù)需要使致動(dòng)器滿足要求。這種致動(dòng)器同樣適用于當(dāng)銜鐵處在上部穩(wěn)定位置時(shí)的情況。初始位置由非鐵磁體材料制成的兩個(gè)鑲嵌件50和51調(diào)整，其尺寸d和d’一般是不同的并且必須根據(jù)所要求的力/位置特性合適地確定。
在各權(quán)利要求中涉及的技術(shù)特征后面都用在括號(hào)內(nèi)的標(biāo)號(hào)表示，這些標(biāo)號(hào)僅僅是為了更清楚地理解權(quán)利要求的內(nèi)容，因而這些標(biāo)號(hào)并不是對(duì)權(quán)利要求各技術(shù)特征范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種雙穩(wěn)定的永久磁鐵型的致動(dòng)器，它包括一個(gè)磁軛(1)、至少一個(gè)永久磁鐵(6，7)、一個(gè)可在所述磁軛內(nèi)的第一位置和第二位置之間軸向移動(dòng)的銜鐵(3)以及使銜鐵(3)在所述第一位置和第二位置之間移動(dòng)的裝置，其特征在于，所述的磁軛(1)是由被安裝在相互面對(duì)位置上并被兩個(gè)氣隙(8，9)分開的第一部分和第二部分(10，20)所組成。
2.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述的銜鐵包括一個(gè)中央體(3)，它的形狀象平行六面體，以及其端部(31，32)適合于在所述的第一位置和第二位置上進(jìn)入兩個(gè)氣隙(8，9)之一中。
3.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述的銜鐵包括一個(gè)其形狀象一個(gè)平行六面體的中央體，和適合于在第一和第二位置上進(jìn)入兩個(gè)氣隙(8，9)之一的兩個(gè)較窄的端部(31，32)。
4.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其特征在于，磁軛兩部分(10，20)中的每一個(gè)是由具有兩個(gè)水平外臂(11，12；21，22)和一個(gè)中間臂(13；23)的一個(gè)E形鐵心制成，以及所述的氣隙(8，9)是在外臂(11，12；21，22)的各相對(duì)表面之間形成。
5.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其特征在于，對(duì)于各氣隙來說，銜鐵一個(gè)端部的寬度(m-2a；m-2a’)和相應(yīng)的氣隙長度(c；c’)之和等于預(yù)定的常數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述的氣隙(8，9)的長度(2c；2c’)是相同的。
7.如權(quán)利要求2所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述銜鐵的端部(31，32)的寬度(m-2a；m-2a’)是相等的。
8.如權(quán)利要求4所述的致動(dòng)器，其特征在于，它包括兩個(gè)永久磁鐵(6，7)，其每一個(gè)是安裝在中間臂(13；23)之一的表面上。
9.如權(quán)利要求4所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述的移動(dòng)銜鐵(3)的裝置包括兩個(gè)繞組(4，5)，它們分別容納在磁軛(1)的中間臂(13；23)和外臂(11，12；21，22)之間。
10.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其特征在于，第一部分和第二部分(10，20)以及銜鐵(3)具有一種層壓結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其特征在于，它包括兩個(gè)由非鐵磁體材料制成、用于調(diào)整在磁軛內(nèi)銜鐵的起始位置的鑲嵌件(50，51)。
全文摘要
一種雙穩(wěn)定永久磁鐵型的致動(dòng)器,它包括一個(gè)磁軛(1);至少一個(gè)永久磁鐵(6,7);一個(gè)由鐵磁體材料制成、可在第一位置和第二位置之間軸向移動(dòng)的銜鐵(3);以及移動(dòng)銜鐵(3)的繞組(4,5),通過在第一位置和第二位置之間的一個(gè)致動(dòng)連桿(2)將機(jī)械負(fù)載與銜鐵相連接。磁軛(1)是由安裝在相互面對(duì)位置上并由兩個(gè)氣隙(8,9)分開的第一部分和第二部分(10,20)構(gòu)成。由鐵磁體材料制成的銜鐵的端部(31,32)適合于進(jìn)入該兩個(gè)氣隙(8,9)。
文檔編號(hào)H01F7/122GK1182273SQ9712250
公開日1998年5月20日 申請(qǐng)日期1997年11月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月11日
發(fā)明者卡洛·西雷達(dá), 喬奇歐·莫里科尼, 吉烏利歐·塞科恩德 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司