專利名稱：驅(qū)動機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動設(shè)備技術(shù)或電氣控制領(lǐng)域，具體涉及一種驅(qū)動機構(gòu)，尤其是一種三穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的永磁操動機構(gòu)從原理上主要分為雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)和單穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)，下面分別簡單介紹其原理。首先介紹雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的原理。所謂雙穩(wěn)態(tài)是指動鐵芯在行程終止的兩個位置，不需要機械鎖扣即可保持。圖I為現(xiàn)有的一種雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理簡圖，如圖I所示，雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)共有七個主要零件11為靜鐵芯，為機構(gòu)提供磁路通道；12為動鐵芯,是整個機構(gòu)中的運動部件；13為永久磁體,為機構(gòu)提供保持時所需要的動力；14為分閘線圈；15為合閘線圈；16為驅(qū)動桿。·當(dāng)斷路器處于合閘或分閘位置時，線圈中無電流通過，永久磁鐵利用動、靜鐵芯提供的低磁阻抗通道將動鐵芯保持在合閘或分閘位置，而不需要任何機械鎖扣。當(dāng)有動作信號時，合閘或分閘線圈中的電流產(chǎn)生磁勢,磁路中的磁場由線圈產(chǎn)生的磁場與永磁體產(chǎn)生的磁場疊加合成，動鐵芯連同固定在上面的驅(qū)動桿，在合成磁場力的作用下，驅(qū)動開關(guān)本體完成合分閘任務(wù)。圖2(a)_(d)為雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)在分閘過程中動鐵芯處于行程中不同位置時磁場的分布情況。圖2(a)為機構(gòu)處于分閘位置時的磁場分布。此時，合、分閘線圈均無電流通過，動鐵芯和靜鐵芯一起為永久磁鐵形成一條低磁阻抗路徑，而在動鐵芯底部的較大空氣氣隙有較大的磁阻，所以磁力線廣泛的分布于動鐵芯的上端部。圖2(b)為機構(gòu)處于保持位置，在分閘線圈通有電流時某一瞬的磁場分布。隨著電流的增加，線圈產(chǎn)生的磁勢使磁場分布發(fā)生變化，通過下部氣隙的磁力線的數(shù)目逐漸增多，結(jié)果是在合成磁場的作用下，動鐵芯同時受到了向上和向下兩個方向的作用力。而當(dāng)線圈中的電流上升到一定值時，動鐵芯所受到的向下的力一旦超過向上的力，就開始向下運動，并且隨著位移的增加，底部氣隙的磁阻逐漸減小，磁感應(yīng)強度越來越大，從而動鐵芯向下呈加速運動。圖2 (C)為動鐵芯運動至行程一半時的磁場分布情況。此時磁力線大部分通過下部氣隙。圖2(d)為動鐵芯運動終止即到達機構(gòu)另一保持位置時的磁力線分布情況。此時下部氣隙為零，線圈電流和永磁體的磁勢在動、靜鐵芯所提供的低磁阻抗通道中產(chǎn)生較強的磁場，去掉線圈中的電流，動鐵芯將自動保持在合閘位置。除了雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)之外，還有單穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)。所謂單穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)是相對于雙穩(wěn)態(tài)而言的。即只有一個行程終止位置靠永久磁鐵保持的永磁操動機構(gòu)。圖3為單穩(wěn)態(tài)單線圈永磁操動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理簡圖。從圖中可以看出，此結(jié)構(gòu)與雙穩(wěn)態(tài)機構(gòu)的最大區(qū)別在于機構(gòu)中設(shè)有分閘彈簧，并采用了單線圈結(jié)構(gòu)。圖中21為分閘彈簧，提供機構(gòu)分閘時所需的動力，可設(shè)在傳動機構(gòu)上；22為不導(dǎo)磁蓋板；23是為此結(jié)構(gòu)專門設(shè)計的磁路導(dǎo)向環(huán)；24為永久磁鐵；25為靜鐵芯；26為線圈,在此單穩(wěn)態(tài)機構(gòu)中分合閘米用同一個線圈，通過給線圈通不同方向的電流來實現(xiàn)分合閘操作；27為動鐵芯；28為與傳動機構(gòu)相聯(lián)的連接桿，實現(xiàn)力的傳遞功能。圖3所示單穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)處于合閘位置，此時線圈26中無電流通過，永久磁鐵在動、靜鐵芯提供的低磁阻抗路徑中產(chǎn)生較強的磁場，動鐵芯在此磁場的作用下受到較大的向下的電磁吸力以保持在合閘位置。單穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)在相同的傳動機構(gòu)下靜態(tài)保持力要設(shè)計得比雙穩(wěn)態(tài)機構(gòu)大，這是由于機構(gòu)在保持位置時不僅要提供滅弧室所需的保持力，同時還必須克服分閘彈簧受拉伸后產(chǎn)生的向上的拉力。由于永磁操動機構(gòu)在設(shè)計時的基本依據(jù)是機構(gòu)所需提供的保持力，保持力的大小在一定程度上決定了操動機構(gòu)整體尺寸的大小,從這一點上來看,單穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)不如雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)容易縮小機構(gòu)整體尺寸。當(dāng)機構(gòu)需要分閘時，線圈26通有一定方向的電流，使線圈在動鐵芯底部氣隙上產(chǎn)生的磁場與永久磁體在此處產(chǎn)生的磁場方向相反，目的是減小動鐵芯所受到的向下的電磁吸力。隨著線圈電流的增大，動鐵芯所受到的電磁吸力逐漸減小，當(dāng)此力減小到小于分閘彈簧的拉力時，動鐵芯就會在彈簧拉力的作用下經(jīng)由傳動桿28帶動動觸頭完成分閘動作。當(dāng)機構(gòu)處于分閘狀態(tài)時，由于上端蓋為不導(dǎo)磁材料，永久磁鐵不能為動鐵芯提供向上的保持力，此時由于分閘彈簧有預(yù)拉力，動鐵芯連同動觸頭可以保持在分閘位置。由此可以看出，·雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)在分、合閘兩個位置都是靠永磁體產(chǎn)生的吸力來實現(xiàn)保持功能，而單穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)則僅在合閘位置由永磁保持，分閘位置由彈簧保持。現(xiàn)有的雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)和單穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)只有兩個穩(wěn)態(tài)位置，難以滿足三工位隔離開關(guān)的操動要求。專利CN 102064600A(
公開日期=2011.05. 18 ;國別:中國)給出了一種三穩(wěn)態(tài)差動式永磁操動機構(gòu)，通過在圖I所示雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)上下兩端的驅(qū)動桿處對稱設(shè)置差動式預(yù)壓縮彈簧，通過彈簧的彈力使動鐵芯在線圈都不通電的情況下能在圖2(c)所示的位置維持穩(wěn)定，從而得到第三個穩(wěn)定位置。但是這種結(jié)構(gòu)在雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的基礎(chǔ)上增加彈簧及其附屬零部件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積變大，而且操動機構(gòu)在圖2(a)或圖2(d)所示位置時的永磁吸合保持力需要克服彈簧的彈力，而且考慮到彈簧的阻尼效應(yīng)，限制了此操動機構(gòu)合閘或分閘的速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種驅(qū)動機構(gòu)，以解決現(xiàn)有技術(shù)在三個工作位置的切換和保持上需要彈簧等部件的輔助才能實現(xiàn)而帶來的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制不精確的問題，尤其要解決工作位置在位于靜鐵芯內(nèi)的中間位置需要彈簧等部件的輔助才能實現(xiàn)控制的問題。為此，本發(fā)明提出一種驅(qū)動機構(gòu)，所述驅(qū)動機構(gòu)包括靜鐵芯I、動鐵芯2、上驅(qū)動線圈3、永磁體5和下驅(qū)動線圈6，所述靜鐵芯I具有內(nèi)腔，所述內(nèi)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間的柱形的動鐵芯移動空間，所述動鐵芯2能移動的設(shè)置在所述動鐵芯移動空間中并至少具有第一工作位置，所述靜鐵芯I還包括從上至下間隔分布并分別包圍在所述內(nèi)腔外的多個環(huán)形空槽，所述上驅(qū)動線圈3和所述下驅(qū)動線圈6通過所述環(huán)形空槽分別套設(shè)在所述動鐵芯之外；所述靜鐵芯I還包括包圍在所述內(nèi)腔外且位于所述靜鐵芯I中部并分隔相鄰兩個環(huán)形空槽的第一環(huán)形凸臺104 ；所述動鐵芯2至少包括從上至下間隔分布的多個凹槽，以及位于所述動鐵芯2中部并分隔相鄰兩個所述凹槽的第四環(huán)形凸臺204，
在所述第一工作位置，所述第一環(huán)形凸臺與所述第四環(huán)形凸臺在徑向上相互對合形成磁路，所述動鐵芯2的上端面遠離所述內(nèi)腔的上端面，所述動鐵芯2的下端面遠離所述內(nèi)腔的下端面。進一步地，所述多個環(huán)形空槽為從上至下間隔分布并分別包圍在所述動鐵芯移動空間外的第一環(huán)形空槽、第二環(huán)形空槽和第三環(huán)形空槽，所述上驅(qū)動線圈3設(shè)置在所述第一環(huán)形空槽中，所述下驅(qū)動線圈6設(shè)置在所述第三環(huán)形空槽中；所述第一環(huán)形凸臺104分隔所述第一環(huán)形空槽和第二環(huán)形空槽，所述靜鐵芯I還包括包圍在所述動鐵芯移動空間外并分隔所述第二環(huán)形空槽和所述第三環(huán)形空槽的第二環(huán)形凸臺106，所述第二環(huán)形凸臺106與所述動鐵芯移動空間之間設(shè)有容納所述永磁體5的空間；所述動鐵芯2還包括分別位于所述第四環(huán)形凸臺204上方和下方的第三環(huán)形凸臺202和第五環(huán)形凸臺206，所述動鐵芯2的上端面位于所述第三環(huán)形凸臺202上，所述動鐵芯2的下端面位于所述第五環(huán)形凸臺206上，所述動鐵芯還包括位于所述第三環(huán)形凸臺與所述第四環(huán)形凸臺之間的第一凹槽以及位于位于第四環(huán)形凸臺與所述第五環(huán)形凸臺之·間的第二凹槽；所述動鐵芯2還具有第二工作位置和第三工作位置，在所述第一工作位置，所述第一環(huán)形凸臺與所述第四環(huán)形凸臺在徑向上相互對合形成第一磁路，所述第五環(huán)形凸臺與所述第二環(huán)形凸臺在徑向上相互對合形成第二磁路，所述第一磁路與所述第二磁路連通，所述第三環(huán)形凸臺遠離所述內(nèi)腔的上端面，所述第五環(huán)形凸臺遠離所述內(nèi)腔的下端面；在所述第二工作位置，所述第五環(huán)形凸臺與所述內(nèi)腔的下端面貼合形成第三磁路，所述第五環(huán)形凸臺與所述第二環(huán)形凸臺在徑向上相互對合形成第四磁路，所述第三磁路與所述第四磁路連通，所述第三環(huán)形凸臺遠離所述內(nèi)腔的上端面，所述第四環(huán)形凸臺與所述第一環(huán)形凸臺在徑向上相互錯開，在所述第三工作位置，所述第三環(huán)形凸臺與所述內(nèi)腔的上端面貼合形成第五磁路，所述第五環(huán)形凸臺與所述第二環(huán)形凸臺在徑向上相互對合形成第六磁路，所述第五磁路與所述第六磁路連通，所述第三環(huán)形凸臺與所述第一環(huán)形凸臺在徑向上相互錯開，所述第五環(huán)形凸臺遠離所述內(nèi)腔的下端面。進一步地，所述第二環(huán)形空槽中還設(shè)有中驅(qū)動線圈4。進一步地，所述永磁體5和動鐵芯2之間設(shè)置有導(dǎo)磁部件。 進一步地，所述第四環(huán)形凸臺的高度大于等于所述第一環(huán)形凸臺的高度。進一步地,所述動鐵芯2為對稱式結(jié)構(gòu)。進一步地，所述第五環(huán)形凸臺的高度大于所述第三環(huán)形空槽與所述第二環(huán)形凸臺的高度之和。進一步地，所述第一環(huán)形空槽的高度大于所述第三環(huán)形凸臺與所述第一凹槽的高度之和。進一步地，所述驅(qū)動機構(gòu)還包括連接在所述動鐵芯2上下兩端的驅(qū)動桿7，所述靜鐵芯I還包括設(shè)置在所述內(nèi)腔上下兩端并與所述內(nèi)腔連通的穿孔，所述驅(qū)動桿7能移動的設(shè)置在所述穿孔中，所述穿孔的口徑大于所述驅(qū)動桿7的口徑但小于所述動鐵芯的口徑。
進一步地，所述第一環(huán)形凸臺和所述永磁體5的內(nèi)緣平齊并延伸至所述動鐵芯移動空間的外側(cè)邊緣；所述第三環(huán)形凸臺、第四環(huán)形凸臺和第五環(huán)形凸臺的外緣平齊并延伸至所述動鐵芯移動空間的內(nèi)側(cè)邊緣。本發(fā)明通過在動鐵芯上設(shè)置第四環(huán)形凸臺和多個凹槽，以及在靜鐵芯中設(shè)置第一環(huán)形凸臺和多個環(huán)形空槽，在設(shè)定的中間位置上，動鐵芯上的第四環(huán)形凸臺與靜鐵芯中的第一環(huán)形凸臺相互對合或貼合或吸合或配合，構(gòu)成穩(wěn)定的磁路，能夠使動鐵芯處于遠離所述內(nèi)腔的上端面和下端面之間的中間位置，無須彈簧等其他機械結(jié)構(gòu)，通過動鐵芯與靜鐵芯之間的凸出部與凹陷部之間的配合形成磁路的閉合就能將動鐵芯保持在設(shè)定的中間位置上，該操動機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，可靠性高動作分散性小、可控性好。進而，本發(fā)明能在三個不同位置與永磁體、靜鐵芯構(gòu)成穩(wěn)定的磁路，從而將動鐵芯穩(wěn)定在這三個位置上，實現(xiàn)三個工作位置的切換和保持。本發(fā)明無需脫扣、鎖扣裝置，就能通過控制上驅(qū)動線圈的電流實現(xiàn)動鐵芯三個穩(wěn)態(tài)位置的切換，并在斷電情況下通過永磁力實現(xiàn)工作位置的保持。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、可控性好，是發(fā)展智能電氣設(shè)備或液壓設(shè)備的理想元件?！?br>

圖I為現(xiàn)有的雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)原理示意圖；圖2是雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)分閘過程的磁場分布示意圖；圖3是現(xiàn)有的單穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的第一種驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，不具有中驅(qū)動線圈；圖5是圖4所示的驅(qū)動機構(gòu)的動鐵芯穩(wěn)定在位置b時的磁場分布示意圖；圖6是圖4所示的驅(qū)動機構(gòu)的動鐵芯穩(wěn)定在位置c時的磁場分布示意圖；圖7是圖4所示的驅(qū)動機構(gòu)的動鐵芯穩(wěn)定在位置a時的磁場分布示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的第二種驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，設(shè)有中驅(qū)動線圈；圖9是本發(fā)明實施例的第三種驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，在永磁體和動鐵芯之間設(shè)置有導(dǎo)磁部件(導(dǎo)磁環(huán))。附圖標(biāo)號說明I、靜鐵芯 2、動鐵芯 3、上驅(qū)動線圈 4、中驅(qū)動線圈 5、永磁體6、下驅(qū)動線圈 7、驅(qū)動桿 8、磁力線 11-雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的靜鐵芯；12-雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的動鐵芯；13_雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的永磁體；14_雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的分閘線圈；15_雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的合閘線圈；16_雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的驅(qū)動桿；21_單穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的分閘彈簧；22_單穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的非導(dǎo)磁蓋板；23_單穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的磁路導(dǎo)向環(huán)；24_單穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的永磁體；25_單穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的靜鐵芯；26_單穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的線圈；27_單穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的動鐵芯；28_單穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的連接桿；29_導(dǎo)磁環(huán)101、內(nèi)腔 1011、內(nèi)腔上端面 1013、內(nèi)腔下端面 104、第一環(huán)形凸臺 105、第二環(huán)形空槽106、第二環(huán)形凸臺201、凹槽202、第三環(huán)形凸臺203、凹槽204、第四環(huán)形凸臺206、第五環(huán)形凸臺2021、動鐵芯的上端面2061、動鐵芯的下端面
具體實施例方式為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照

本發(fā)明的具體實施方式
。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的第一種驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，所述驅(qū)動機構(gòu)包括靜鐵芯I、動鐵芯2、上驅(qū)動線圈3、永磁體5和下驅(qū)動線圈6，所述靜鐵芯I具有內(nèi)腔101，所述內(nèi)腔101包括上端面1011、下端面1013以及位于所述上端面和所述下端面之間的柱形的動鐵芯移動空間，所述動鐵芯2能移動的設(shè)置在所述動鐵芯移動空間中并至少具有第一工作位置，所述上驅(qū)動線圈3、永磁體5和下驅(qū)動線圈6分別套設(shè)在所述動鐵芯移動空間之夕卜。本實施例中，第一工作位置為b位置，即動鐵芯2處于靜鐵芯I內(nèi)的中間位置，該位置既不是動鐵芯2處于靜鐵芯I上端的位置(即位置a)，也不是動鐵芯2處于靜鐵芯I下端的位置(即位置C)，這是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別之一。現(xiàn)有技術(shù)只能通過電磁控制實現(xiàn)動鐵芯2處于靜鐵芯I上端或下端的位置，不能實現(xiàn)在b位置的穩(wěn)態(tài)保持，而如果采用彈簧等機械部件的控制，使動鐵芯2處于b位置，則會增加結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，而且由于彈簧等機械·部件的磨損，容易造成控制失誤等問題。如圖4所示，所述靜鐵芯I還包括從上至下間隔分布并分別包圍在所述內(nèi)腔外的多個環(huán)形空槽，環(huán)形空槽起到容納線圈的作用，在線圈斷電時，還起到間隔磁力線的作用。所述上驅(qū)動線圈3和所述下驅(qū)動線圈6通過所述環(huán)形空槽分別套設(shè)在所述動鐵芯之外；所述靜鐵芯I還包括包圍在所述內(nèi)腔外且位于所述靜鐵芯I中部并分隔相鄰兩個環(huán)形空槽的第一環(huán)形凸臺104。所述動鐵芯2至少包括從上至下間隔分布的多個凹槽，以及位于所述動鐵芯2中部并分隔相鄰兩個所述凹槽(例如第一凹槽201和第二凹槽203)的第四環(huán)形凸臺204。在所述第一工作位置，動鐵芯2的第四環(huán)形凸臺204處于b位置，各線圈均不通電時，如圖5所示，所述第一環(huán)形凸臺與104所述第四環(huán)形凸臺204在徑向上相互對合(本文中的對合可以為貼合、重合、吸合或配合)形成第一磁路，第五環(huán)形凸臺與所述第二環(huán)形凸臺在徑向上相互對合形成第二磁路，第一磁路與所述第二磁路連通形成封閉磁路，所以，動鐵芯2處于穩(wěn)態(tài)位置，即動鐵芯受到外界擾動而稍微偏離該位置時，動鐵芯所受的磁力會驅(qū)動其回到該穩(wěn)態(tài)位置。在b位置，所述動鐵芯2的上端面遠離所述內(nèi)腔的上端面，所述動鐵芯2的下端面遠離所述內(nèi)腔的下端面。進一步地，如圖4所示，靜鐵芯I的所述多個環(huán)形空槽為從上至下間隔分布并分別包圍在所述動鐵芯移動空間外的第一環(huán)形空槽、第二環(huán)形空槽105和第三環(huán)形空槽，所述上驅(qū)動線圈3設(shè)置在所述第一環(huán)形空槽中，所述下驅(qū)動線圈6設(shè)置在所述第三環(huán)形空槽中；所述第一環(huán)形凸臺104分隔所述第一環(huán)形空槽和第二環(huán)形空槽105，所述靜鐵芯I還包括包圍在所述動鐵芯移動空間外并分隔所述第二環(huán)形空槽和所述第三環(huán)形空槽的第二環(huán)形凸臺106，所述第二環(huán)形凸臺106與所述動鐵芯移動空間之間設(shè)有容納所述永磁體5的空間。所述動鐵芯2還包括分別位于所述第四環(huán)形凸臺204上方和下方的第三環(huán)形凸臺202和第五環(huán)形凸臺206，所述動鐵芯2的上端面2021位于所述第三環(huán)形凸臺202上，所述動鐵芯2的下端面2061位于所述第五環(huán)形凸臺206上。較佳地，所述動鐵芯2為對稱式結(jié)構(gòu)，便于制作，也便于受力平衡。除了第一工作位置(b位置)，所述動鐵芯2還具有第二工作位置(即位置a)和第三工作位置(即位置c)。如圖4和圖5所示，在所述第一工作位置(b位置)，所述第一環(huán)形凸臺104與所述第四環(huán)形凸臺204在徑向上相互對合形成磁路，所述第五環(huán)形凸臺206與所述第二環(huán)形凸臺106在徑向上相互對合形成第二磁路，第五環(huán)形凸臺與所述第二環(huán)形凸臺在徑向上相互對合形成第四磁路，第一磁路與所述第二磁路連通形成封閉磁路。所述第三環(huán)形凸臺202遠離所述內(nèi)腔的上端面1011，所述第五環(huán)形凸臺206遠離所述內(nèi)腔的下端面1013。圖5中，永磁體5與第五環(huán)形凸臺206之間有較強的磁力線8，該磁力線8與第一環(huán)形凸臺104和第四環(huán)形凸臺204之間的磁力線形成封閉磁路，同時，動鐵芯2的第三環(huán)形凸臺202與靜鐵芯I之間沒有形成磁路，因而，動鐵芯2能夠保持在b位置。
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如圖6所示，在所述第二工作位置(即位置c)，所述第五環(huán)形凸臺206與所述內(nèi)腔的下端面1013貼合形成第三磁路，所述第五環(huán)形凸臺206與所述第二環(huán)形凸臺106在徑向上相互對合形成第四磁路，第三磁路與所述第四磁路連通形成封閉磁路。所述第三環(huán)形凸臺202遠離所述內(nèi)腔的上端面1011，所述第四環(huán)形凸臺204與所述第一環(huán)形凸臺104在徑向上相互錯開。如圖7所示，在所述第三工作位置(即位置a)，所述第三環(huán)形凸臺202與所述內(nèi)腔的上端面1011貼合形成第五磁路，所述第五環(huán)形凸臺206與所述第二環(huán)形凸臺106在徑向上相互對合形成第六磁路，第五磁路與所述第六磁路連通形成封閉磁路。所述第三環(huán)形凸臺202與所述第一環(huán)形凸臺104在徑向上相互錯開，所述第五環(huán)形凸臺206遠離所述內(nèi)腔的下端面。圖7中，永磁體5與第五環(huán)形凸臺206之間有較強的磁力線8，該磁力線8與靜鐵芯I的上端和第三環(huán)形凸臺202之間的磁力線形成封閉磁路，同時，第一環(huán)形凸臺104與所述第四環(huán)形凸臺204沒有形成封閉磁路，因而，動鐵芯2能夠保持在c位置。較佳地，如圖4所示，所述第四環(huán)形凸臺204的高度大于等于所述第一環(huán)形凸臺104的高度，例如，第四環(huán)形凸臺204的高度等于所述第一環(huán)形凸臺104的高度，以便第四環(huán)形凸臺204與第一環(huán)形凸臺104有較大的對合面積或配合面積，以形成有效磁路。較佳地，如圖6所示，所述第五環(huán)形凸臺206的高度大于所述第三環(huán)形空槽的高度(即下驅(qū)動線圈6的高度)與所述第二環(huán)形凸臺106的高度之和，以使第五環(huán)形凸臺206與永磁體5形成有效磁路,無論是在哪個工作位置,都能使永磁體5與動鐵芯2之間保持磁路連通。圖6中，永磁體5與第五環(huán)形凸臺206之間有較強的磁力線8，該磁力線8與第五環(huán)形凸臺206和靜鐵芯I的底端之間的磁力線形成封閉磁路，同時，動鐵芯2的第三環(huán)形凸臺202和第四環(huán)形凸臺204均沒有與靜鐵芯I之間形成磁路，因而，動鐵芯2能夠保持在c位置。進一步地，如圖5所示，所述第一環(huán)形空槽的高度(即上驅(qū)動線圈3的高度)大于所述第三環(huán)形凸臺202與所述第一凹槽201的高度之和，以使在所述第一工作位置(b位置)，所述第一環(huán)形凸臺104與所述第四環(huán)形凸臺204在徑向上相互對合形成磁路，同時使得第三環(huán)形凸臺202與第一環(huán)形空槽形成高磁阻抗，保證控制的精確。進一步地，如圖4所示，所述驅(qū)動機構(gòu)還包括連接在所述動鐵芯2上下兩端的驅(qū)動桿7，所述靜鐵芯I還包括設(shè)置在所述內(nèi)腔上下兩端并與所述內(nèi)腔連通的穿孔，所述驅(qū)動桿7能移動的設(shè)置在所述穿孔中，所述穿孔的口徑大于所述驅(qū)動桿7的口徑但小于所述動鐵芯的口徑。通過驅(qū)動桿7可以帶動靜鐵芯I之外的部件運動，達到設(shè)定的工作位置，從而將位于靜鐵芯I內(nèi)的動鐵芯的動作傳導(dǎo)到靜鐵芯I之外。在位置c，驅(qū)動桿7的下端面與直線c平齊，在位置a，驅(qū)動桿7的上端面與直線a平齊。進一步地，所述第一環(huán)形凸臺104和所述永磁體5的內(nèi)緣平齊并延伸至所述動鐵芯移動空間的外側(cè)邊緣；所述第三環(huán)形凸臺202、第四環(huán)形凸臺204和第五環(huán)形凸臺206的外緣平齊并延伸至所述動鐵芯移動空間的內(nèi)側(cè)邊緣。這樣，便于加工靜鐵芯I和動鐵芯2,也能形成規(guī)則的磁力線。在各線圈斷電時，動鐵芯2的凸臺與靜鐵芯I的凸臺對合時，動鐵芯和靜鐵芯一起與永久磁鐵形成一條低磁阻抗路徑，動鐵芯和靜鐵芯對合處形成磁路，而動鐵芯2的凸臺與靜鐵芯I的環(huán)形空槽對合或動鐵芯2的凸臺與線圈對合或動鐵芯2的凸臺與靜鐵芯I的·凸臺錯開時，由于動鐵芯2的凸臺與靜鐵芯I的凸臺之間有較大空隙，動鐵芯2的凸臺與靜鐵芯I的凸臺之間有高磁阻抗難以形成有效的磁路。所以，通過動鐵芯與靜鐵芯之間的凸出部與凹陷部之間的配合形成磁路的閉合就能將動鐵芯保持在設(shè)定的中間位置上，能在三個不同位置與永磁體、靜鐵芯構(gòu)成穩(wěn)定的磁路，從而將動鐵芯穩(wěn)定在這三個位置上。該操動機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，可靠性高動作分散性小、可控性好。而需要在工作位置之間進行切換時，則通過給線圈通電，使得原來穩(wěn)態(tài)下的磁路發(fā)生變化，給動鐵芯2的移動提供電磁動力，當(dāng)動鐵芯2切換到下一工作位置時，線圈斷電(例如，通過設(shè)置位置傳感器與線圈連接，線圈到達下一工作位置時，通過位置傳感器的反饋，可以控制線圈斷電)，則動鐵芯2能穩(wěn)定的處于該位置，保持穩(wěn)態(tài)。進一步地，圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的第二種驅(qū)動機構(gòu)，該第二種驅(qū)動機構(gòu)與圖4中的第一種驅(qū)動機構(gòu)的主要區(qū)別在于，所述第二環(huán)形空槽105中還設(shè)有中驅(qū)動線圈4，其余基本相同。通過中驅(qū)動線圈4可以快捷準(zhǔn)確的使動鐵芯2到達第一工作位置(b位置)，并可以實現(xiàn)單獨控制。當(dāng)然，如圖4所示，第二環(huán)形空槽105中也可不設(shè)有驅(qū)動線圈，通過上驅(qū)動線圈3和下驅(qū)動線圈6也能實現(xiàn)動鐵芯2到達第一工作位置(b位置)。進一步地，圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的第三種驅(qū)動機構(gòu)，如圖9所示，第三種驅(qū)動機構(gòu)與圖4中的第一種驅(qū)動機構(gòu)的主要區(qū)別在于，所述永磁體5和動鐵芯2之間設(shè)置有導(dǎo)磁部件29，導(dǎo)磁部件29例如為導(dǎo)磁環(huán)。導(dǎo)磁部件29由鐵磁性材料制成，對磁力線進行導(dǎo)向，加強了磁路的強度。下面描述一下本發(fā)明的機理和工作過程當(dāng)動鐵芯2在圖4所示的位置b且所有線圈均不通電時,磁場分布如圖5所示。顯然，此時動鐵芯2處于穩(wěn)態(tài)位置，即動鐵芯受到外界擾動而稍微偏離該位置時，動鐵芯所受的磁力會驅(qū)動其回到該穩(wěn)態(tài)位置。在此穩(wěn)態(tài)位置，即第一工作位置，給各個驅(qū)動線圈通入適當(dāng)?shù)碾娏?，動鐵芯2便受到向下的磁力，帶動驅(qū)動桿7開始向穩(wěn)態(tài)位置c運動。在運動到位置c后，切斷所有線圈的電流，動鐵芯2就在永磁體5提供的磁場力的作用下吸合在靜鐵芯I的下端，從而穩(wěn)定在位置c上，此時該機構(gòu)的磁場分布示意圖如圖6所示，顯然此位置是一個穩(wěn)定的位置，而且永磁體的吸合力將提供較強的開關(guān)合閘所需的保持力。同理，只要在驅(qū)動線圈中分別通入適當(dāng)?shù)碾娏鳎瑒予F芯2將在磁場力作用下從位置c向位置b運動，從而回到位置b。當(dāng)動鐵芯2和驅(qū)動桿7穩(wěn)定在位置b時，只要在驅(qū)動線圈中分別通入適當(dāng)?shù)碾娏鳎瑒予F芯2將在磁場力作用下開始從位置b向位置a運動。到位置a后，切斷所有線圈的電流，動鐵芯2就在永磁體提供的磁場力的作用下吸合在靜鐵芯I的上端，從而穩(wěn)定在位置a上，此時該機構(gòu)的磁場分布示意圖如圖7所示，顯然此位置是一個穩(wěn)定的位置，而且永磁體的吸合力將提供的開關(guān)合閘所需的保持力。此時，只要適當(dāng)改變驅(qū)動線圈中的電流，此時動鐵芯2將在磁場力作用下從位置a向位置b運動，從而回到位置b。至此，該機構(gòu)完成了一個完整的工作循環(huán)。本發(fā)明的驅(qū)動機構(gòu)通過控制驅(qū)動線圈電流操動動鐵芯2在a、b、c三個工作位置之間切換。上驅(qū)動線圈3和下驅(qū)動線圈6的個數(shù)，均可設(shè)置為I個或多個；中驅(qū)動線圈4可以設(shè)置為I個或多個，也可以不設(shè)置。各驅(qū)動線圈的通電方向可以根據(jù)實際需要，采用正向電流或反向電流，以驅(qū)動動鐵芯2。以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實施方式
，并非用以限定本發(fā)明的范圍。為本·發(fā)明的各組成部分在不沖突的條件下可以相互組合，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動機構(gòu)包括靜鐵芯(I)、動鐵芯(2)、上驅(qū)動線圈 3)、永磁體(5)和下驅(qū)動線圈(6)，所述靜鐵芯⑴具有內(nèi)腔，所述內(nèi)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間的柱形的動鐵芯移動空間，所述動鐵芯(2)能移動的設(shè)置在所述動鐵芯移動空間中并至少具有第一工作位置， 所述靜鐵芯(I)還包括從上至下間隔分布并分別包圍在所述內(nèi)腔外的多個環(huán)形空槽，所述上驅(qū)動線圈(3)和所述下驅(qū)動線圈(6)通過所述環(huán)形空槽分別套設(shè)在所述動鐵芯之外；所述靜鐵芯(I)還包括包圍在所述內(nèi)腔外且位于所述靜鐵芯(I)中部并分隔相鄰兩個環(huán)形空槽的第一環(huán)形凸臺(104)； 所述動鐵芯(2)至少包括從上至下間隔分布的多個凹槽，以及位于所述動鐵芯(2)中部并分隔相鄰兩個所述凹槽的第四環(huán)形凸臺(204)， 在所述第一工作位置，所述第一環(huán)形凸臺與所述第四環(huán)形凸臺在徑向上相互對合形成磁路，所述動鐵芯(2)的上端面遠離所述內(nèi)腔的上端面，所述動鐵芯(2)的下端面遠離所述內(nèi)腔的下端面。
2.如權(quán)利要求I所述的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于， 所述多個環(huán)形空槽為從上至下間隔分布并分別包圍在所述動鐵芯移動空間外的第一環(huán)形空槽、第二環(huán)形空槽和第三環(huán)形空槽，所述上驅(qū)動線圈(3)設(shè)置在所述第一環(huán)形空槽中，所述下驅(qū)動線圈(6)設(shè)置在所述第三環(huán)形空槽中；所述第一環(huán)形凸臺(104)分隔所述第一環(huán)形空槽和第二環(huán)形空槽，所述靜鐵芯(I)還包括包圍在所述動鐵芯移動空間外并分隔所述第二環(huán)形空槽和所述第三環(huán)形空槽的第二環(huán)形凸臺(106)，所述第二環(huán)形凸臺(106)與所述動鐵芯移動空間之間設(shè)有容納所述永磁體(5)的空間； 所述動鐵芯(2)還包括分別位于所述第四環(huán)形凸臺(204)上方和下方的第三環(huán)形凸臺(202)和第五環(huán)形凸臺(206)，所述動鐵芯(2)的上端面位于所述第三環(huán)形凸臺(202)上，所述動鐵芯(2)的下端面位于所述第五環(huán)形凸臺(206)上，所述動鐵芯(2)還包括位于所述第三環(huán)形凸臺(202)與所述第四環(huán)形凸臺(204)之間的第一凹槽以及位于所述第四環(huán)形凸臺(204)與所述第五環(huán)形凸臺(206)之間的第二凹槽； 所述動鐵芯(2)還具有第二工作位置和第三工作位置， 在所述第一工作位置，所述第一環(huán)形凸臺與所述第四環(huán)形凸臺在徑向上相互對合形成第一磁路，所述第五環(huán)形凸臺與所述第二環(huán)形凸臺在徑向上相互對合形成第二磁路，所述第一磁路與所述第二磁路連通，所述第三環(huán)形凸臺遠離所述內(nèi)腔的上端面，所述第五環(huán)形凸臺遠離所述內(nèi)腔的下端面； 在所述第二工作位置，所述第五環(huán)形凸臺與所述內(nèi)腔的下端面貼合形成第三磁路，所述第五環(huán)形凸臺與所述第二環(huán)形凸臺在徑向上相互對合形成第四磁路，所述第三磁路與所述第四磁路連通，所述第三環(huán)形凸臺遠離所述內(nèi)腔的上端面，所述第四環(huán)形凸臺與所述第一環(huán)形凸臺在徑向上相互錯開， 在所述第三工作位置，所述第三環(huán)形凸臺與所述內(nèi)腔的上端面貼合形成第五磁路，所述第五環(huán)形凸臺與所述第二環(huán)形凸臺在徑向上相互對合形成第六磁路，所述第五磁路與所述第六磁路連通，所述第三環(huán)形凸臺與所述第一環(huán)形凸臺在徑向上相互錯開，所述第五環(huán)形凸臺遠離所述內(nèi)腔的下端面。
3.如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述第二環(huán)形空槽中還設(shè)有中驅(qū)動線圈⑷。
4.如權(quán)利要求I所述的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述永磁體(5)和動鐵芯(2)之間設(shè)置有導(dǎo)磁部件。
5.如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述第四環(huán)形凸臺的高度大于等于所述第一環(huán)形凸臺的高度。
6.如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述動鐵芯(2)為對稱式結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述第五環(huán)形凸臺的高度大于所述第三環(huán)形空槽與所述第二環(huán)形凸臺的高度之和。
8.如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述第一環(huán)形空槽的高度大于所述第三環(huán)形凸臺與所述第一凹槽的高度之和。
9.如權(quán)利要求I所述的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動機構(gòu)還包括連接在所述動鐵芯(2)上下兩端的驅(qū)動桿(7)，所述靜鐵芯(I)還包括設(shè)置在所述內(nèi)腔上下兩端并與所述內(nèi)腔連通的穿孔，所述驅(qū)動桿(7)能移動的設(shè)置在所述穿孔中，所述穿孔的口徑大于所述驅(qū)動桿(7)的口徑但小于所述動鐵芯的口徑。
10.如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述第一環(huán)形凸臺和所述永磁體(5)的內(nèi)緣平齊并延伸至所述動鐵芯移動空間的外側(cè)邊緣；所述第三環(huán)形凸臺、第四環(huán)形凸臺和第五環(huán)形凸臺的外緣平齊并延伸至所述動鐵芯移動空間的內(nèi)側(cè)邊緣。
全文摘要
本發(fā)明提出一種驅(qū)動機構(gòu)，該驅(qū)動機構(gòu)包括靜鐵芯、動鐵芯、上驅(qū)動線圈、永磁體和下驅(qū)動線圈，所述靜鐵芯具有內(nèi)腔，所述內(nèi)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間的柱形的動鐵芯移動空間，所述動鐵芯能移動的設(shè)置在所述動鐵芯移動空間中并至少具有第一工作位置，所述上驅(qū)動線圈、永磁體和下驅(qū)動線圈分別套設(shè)在所述動鐵芯移動空間之外。在所述第一工作位置，所述第一環(huán)形凸臺與所述第四環(huán)形凸臺在徑向上相互對合形成磁路，所述動鐵芯的上端面遠離所述內(nèi)腔的上端面，所述動鐵芯的下端面遠離所述內(nèi)腔的下端面。
文檔編號H01H71/10GK102789928SQ20121026559
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者付永長, 周云祥, 龐臘成, 張力, 張峰濤, 張重樂, 易平, 閔偉, 陳立民, 黃志軍 申請人:北京電研華源電力技術(shù)有限公司, 國家電網(wǎng)公司