專利名稱：三工位雙穩態永磁機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及電磁技術領域，特別涉及一種開關設備用三工位雙穩態永磁操動機構。
背景技術：
在開關設備領域，永磁操動機構因其結構簡單、可靠性高、壽命長等特點，被廣泛使用。傳統雙穩態永磁機構具有兩個工作保持位置，被開關設備用作合閘位置和分閘位置。 隨著開關設備的發展，三個工作位置的開關設備因較高的集成度和連鎖裝置的簡化而獲得逐步應用，如具有合閘位置、分閘位置、隔離位置的開關設備。但是傳統的雙穩態永磁機構無法滿足功能要求。
發明內容
本發明的目的在于提供一種能夠輸出三個穩定地、靜止地工作位置的三工位雙穩態永磁機構。為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案一種三工位雙穩態永磁機構，包括輸出軸、外磁軛、與輸出軸緊固連接的動鐵芯、 第一組線圈、第二組線圈和與輸出軸空套的動鐵芯；與輸出軸緊固連接的動鐵芯上安裝有第一組永磁體，與輸出軸空套的動鐵芯上安裝有第二組永磁體；外磁軛中間設有相互連通的第一容置腔和第二容置腔；第一組線圈安裝于第一容置腔內并套設于與輸出軸緊固連接的動鐵芯的外周；第二組線圈固定于第二容置腔內并套設于與輸出軸空套的動鐵芯的外周。本發明進一步的改進在于第一容置腔和第二容置腔之間設有安裝凸臺；安裝凸臺的內徑大于與輸出軸緊固連接的動鐵芯的外徑，安裝凸臺的內徑小于與輸出軸空套的動鐵芯的外徑。本發明進一步的改進在于第一容置腔的高度大于與輸出軸緊固連接的動鐵芯的高度；第二容置腔的高度大于與輸出軸空套的動鐵芯的高度。本發明進一步的改進在于第一組永磁體安裝于與輸出軸緊固連接的動鐵芯上部；第二組永磁體安裝于與輸出軸空套的動鐵芯上部。本發明進一步的改進在于與輸出軸緊固連接的動鐵芯上的第一組永磁體吸引外磁軛的頂部，將與輸出軸緊固連接的動鐵芯保持在第一穩定工作位置。本發明進一步的改進在于與輸出軸緊固連接的動鐵芯在第一個穩定工作位置時，第一組線圈通電，使與輸出軸緊固連接的動鐵芯帶動輸出軸向下運動至接觸與輸出軸空套的動鐵芯；第一組永磁體吸引與輸出軸空套的動鐵芯，第二組永磁體吸引安裝凸臺，使與輸出軸緊固連接的動鐵芯保持在第二穩定工作位置。本發明進一步的改進在于與輸出軸緊固連接的動鐵芯在第二個穩定工作位置時，第二組線圈通電，使與輸出軸空套的動鐵芯向下運動至外磁軛底部，與輸出軸空套的動鐵芯運動時通過第一組永磁體的吸引力帶動與輸出軸緊固連接的動鐵芯一起運動；與輸出軸空套的動鐵芯向下運動至外磁軛底部時，第二組永磁體吸引外磁軛底部，使與輸出軸緊固連接的動鐵芯保持在第三穩定工作位置。本發明進一步的改進在于從第三穩定工作位置回復第二穩定工作位置時，第二組線圈通電，使與輸出軸空套的動鐵芯向上運動至接觸外磁軛的安裝凸臺，與輸出軸空套的動鐵芯運動時通過第一組永磁體的吸引力帶動與輸出軸緊固連接的動鐵芯一起運動；與輸出軸空套的動鐵芯向上運動至安裝凸臺時，第二組永磁體吸引安裝凸臺，使與輸出軸緊固連接的動鐵芯保持在第二穩定工作位置。本發明進一步的改進在于從第二穩定工作位置回復第一穩定工作位置時，第一組線圈通電，使與輸出軸緊固連接的動鐵芯克服第一組永磁體吸引動鐵芯的吸引力，向上運動至外磁軛頂部，第一組永磁體吸引磁軛頂部，使與輸出軸緊固連接的動鐵芯保持在第一穩定工作位置。相對于現有技術，本發明具有以下優點本發明提供一種能夠輸出三個穩定地、靜止地工作位置的三工位雙穩態永磁機構；該三工位永磁機構可在三個工作位置間進行往復運動，并可控制在不同工作位置間的運動速度，滿足具有三個工作位置的開關設備對永磁驅動機構的性能需求。本發明三工位雙穩態永磁機構,機構內部具有兩個獨立的運動鐵芯,共用一個輸出軸和一個外磁軛；每個工作位置的穩定保持依靠機構內部的永磁體產生的磁力；兩個獨立的運動鐵芯之間能夠通過永磁力吸合成一個整體，也能夠在驅動線圈的作用下和外磁軛的位置限定下實現分離；本發明所述機構的三個穩定工作位置中，兩端的個兩個工作位置由兩個鐵芯分別和外磁軛間的磁力保持，由外磁軛限定工作位置；中間的工作位置由一個動鐵芯與外磁軛間的磁力以及與另一個動鐵芯間的磁力保持，由外磁軛限定工作位置。本發明涉及的三工位雙穩態永磁機構，使用單一的一臺機構，能夠滿具有三個工作位置的開關設備的功能要求，提高機構本身和開關設備的集成程度。本發明專利涉及的三工位永磁機構中間工作位置由外磁軛提供位置限定，能夠實現準確的定位和穩定的位置保持，解決了具有三工位需求的開關設備對中間位置穩定性的應用需求。本發明專利涉及的三工位雙穩態永磁機構，三個工作位置間的切換具有一定的順序，從兩端的工作位置中任意一端切換到另一端的過程中，必須經過中間的工作位置；從中間的工作位置能夠向兩端的工作位置中任意一端切換。本發明專利涉及的三工位雙穩態永磁機構，配用在具有三個工作位置的開關設備中，能夠滿足工作位置間的聯鎖順序要求，聯鎖設計并能提供機械聯鎖，簡化開關設備的聯鎖設計。本發明專利涉及的三工位雙穩態永磁機構，拓展了雙穩態永磁機構的使用范圍。
圖I為本發明永磁結構在第一穩定工作位置的結構示意圖；圖2為本發明永磁結構在第二穩定工作位置的結構示意圖；圖3為本發明永磁結構在第三穩定工作位置的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發明的技術方案。請參閱圖I至圖3所示，本發明三工位雙穩態永磁機構，包括一個外磁軛2，兩個運動鐵芯(4、8)，一根輸出軸I和兩組線圈(5、6)。一個運動鐵芯與輸出軸I緊固連接，下面稱為與輸出軸I緊固連接的動鐵芯4 ;一個運動鐵芯與輸出軸I空套連接，下面稱為與輸出軸I空套的動鐵芯8。與輸出軸I緊固連接的動鐵芯4上安裝有第一組永磁體3，與輸出軸 I空套的動鐵芯8上安裝有第二組永磁體7。外磁軛2中間設有相互連通的第一容置腔21 和第二容置腔22 ;第一容置腔21和第二容置腔22之間設有安裝凸臺23，第一組線圈5安裝于安裝凸臺23上部，且固定于第一容置腔21內并套設于與輸出軸I緊固連接的動鐵芯 4的外周，第二組線圈6固定于第二容置腔22內并套設于與輸出軸I空套的動鐵芯8的外周。請參閱圖I所示，與輸出軸I緊固連接的動鐵芯4的第一個穩定工作位置由外磁軛2保持，第一組永磁體3吸引外磁軛2將與輸出軸I緊固連接的動鐵芯4保持在第一穩定工作位置。請參閱圖2所示，與輸出軸I緊固連接的動鐵芯4的第二個穩定工作位置由第一組永磁體3與輸出軸I空套的動鐵芯8提供；與輸出軸I緊固連接的動鐵芯4在第一個穩定工作位置時，第一組線圈5通電，使與輸出軸I緊固連接的動鐵芯4帶動輸出軸I向下運動至中間的第二穩定工作位置，第一組永磁體3吸引與輸出軸I空套的動鐵芯8，第二組永磁體7吸引安裝凸臺23，使與輸出軸I緊固連接的動鐵芯4保持在第二穩定工作位置。請參閱圖3所示，與輸出軸I緊固連接的動鐵芯4在第二個穩定工作位置時，第二組線圈6通電，使與輸出軸I空套的動鐵芯8向下運動至外磁軛2底部，與輸出軸I空套的動鐵芯8運動時通過第一組永磁體3的吸引力帶動與輸出軸I緊固連接的動鐵芯4 一起運動；與輸出軸I空套的動鐵芯8向下運動至外磁軛2底部時，第二組永磁體7吸引外磁軛2 底部，使與輸出軸I緊固連接的動鐵芯4保持在第三穩定工作位置。從第三穩定工作位置回復第二穩定工作位置時，第二組線圈6通電，使與輸出軸I 空套的動鐵芯8向上運動至接觸外磁軛2的安裝凸臺23，與輸出軸I空套的動鐵芯8運動時通過第一組永磁體3的吸引力帶動與輸出軸I緊固連接的動鐵芯4 一起運動；與輸出軸 I空套的動鐵芯8向上運動至安裝凸臺23時，第二組永磁體7吸引安裝凸臺23，使與輸出軸I緊固連接的動鐵芯4保持在第二穩定工作位置。從第二穩定工作位置回復第一穩定工作位置時，第一組線圈5通電，使與與輸出軸I緊固連接的動鐵芯4克服第一組永磁體3吸引動鐵芯8的吸引力，向上運動至外磁軛 2頂部，第一組永磁體3吸引磁軛2頂部，使與輸出軸I緊固連接的動鐵芯4保持在第一穩定工作位置。動鐵芯在各個工作位置間的轉換由機構線圈通過電流來驅動，并在轉換過程中輸出一定的運動速度，運動速度受到永磁機構負載和機構線圈通流的影響，通過電流的調整使機構滿足開關設備對速度的要求。本發明具有以下技術特點A.機構對外輸出具有三個穩定工作位置；B.機構按設定位置進行往復運動；
C.機構使用永磁體產生的磁力作為位置保持力量；D.機構內部一個動鐵芯為獨立運動；E.機構內部一個動鐵芯必須與另一個結合后一同運動，滿足動作順序要求；F.機構可以使用外部其他力量作為驅動，發生運動，由機構內部元件限定位置停止并保持。
權利要求
1.一種三工位雙穩態永磁機構，其特征在于，包括輸出軸(I)、外磁軛(2)、與輸出軸(I)緊固連接的動鐵芯(4)、第一組線圈(5)、第二組線圈(6)和與輸出軸(I)空套的動鐵芯 ⑶；與輸出軸⑴緊固連接的動鐵芯⑷上安裝有第一組永磁體(3)，與輸出軸⑴空套的動鐵芯(8)上安裝有第二組永磁體(7);外磁軛(2)中間設有相互連通的第一容置腔(21) 和第二容置腔(22);第一組線圈(5)安裝于第一容置腔(21)內并套設于與輸出軸(I)緊固連接的動鐵芯⑷的外周；第二組線圈(6)固定于第二容置腔(22)內并套設于與輸出軸 ⑴空套的動鐵芯⑶的外周。
2.根據權利要求I所述的一種三工位雙穩態永磁機構，其特征在于，第一容置腔(21) 和第二容置腔(22)之間設有安裝凸臺(23);安裝凸臺(23)的內徑大于與輸出軸(I)緊固連接的動鐵芯⑷的外徑，安裝凸臺(23)的內徑小于與輸出軸⑴空套的動鐵芯⑶的外徑。
3.根據權利要求2所述的一種三工位雙穩態永磁機構,其特征在于,第一容置腔(21) 的高度大于與輸出軸(I)緊固連接的動鐵芯(4)的高度；第二容置腔(22)的高度大于與輸出軸⑴空套的動鐵芯⑶的高度。
4.根據權利要求2所述的一種三工位雙穩態永磁機構,其特征在于,第一組永磁體(3) 安裝于與輸出軸(I)緊固連接的動鐵芯(4)上部；第二組永磁體(7)安裝于與輸出軸(I) 空套的動鐵芯(8)上部。
5.根據權利要求2至4中任一項所述的一種三工位雙穩態永磁機構,其特征在于,與輸出軸(I)緊固連接的動鐵芯(4)上的第一組永磁體(3)吸引外磁軛(2)的頂部，將與輸出軸(I)緊固連接的動鐵芯(4)保持在第一穩定工作位置。
6.根據權利要求5所述的一種三工位雙穩態永磁機構,其特征在于,與輸出軸(I)緊固連接的動鐵芯(4)在第一個穩定工作位置時，第一組線圈(5)通電，使與輸出軸(I)緊固連接的動鐵芯(4)帶動輸出軸(I)向下運動至接觸與輸出軸(I)空套的動鐵芯(8);第一組永磁體(3)吸引與輸出軸(I)空套的動鐵芯(8)，第二組永磁體(7)吸引安裝凸臺(23)，使與輸出軸(I)緊固連接的動鐵芯(4)保持在第二穩定工作位置。
7.根據權利要求6所述的一種三工位雙穩態永磁機構,其特征在于,與輸出軸(I)緊固連接的動鐵芯(4)在第二個穩定工作位置時，第二組線圈(6)通電，使與輸出軸(I)空套的動鐵芯(8)向下運動至外磁軛(2)底部，與輸出軸(I)空套的動鐵芯(8)運動時通過第一組永磁體(3)的吸引力帶動與輸出軸(I)緊固連接的動鐵芯(4) 一起運動；與輸出軸(I) 空套的動鐵芯(8)向下運動至外磁軛(2)底部時，第二組永磁體(7)吸引外磁軛(2)底部， 使與輸出軸(I)緊固連接的動鐵芯(4)保持在第三穩定工作位置。
8.根據權利要求7所述的一種三工位雙穩態永磁機構,其特征在于,從第三穩定工作位置回復第二穩定工作位置時，第二組線圈(6)通電，使與輸出軸(I)空套的動鐵芯(8)向上運動至接觸外磁軛(2)的安裝凸臺(23)，與輸出軸(I)空套的動鐵芯(8)運動時通過第一組永磁體(3)的吸引力帶動與輸出軸(I)緊固連接的動鐵芯(4) 一起運動；與輸出軸(I) 空套的動鐵芯(8)向上運動至安裝凸臺(23)時，第二組永磁體(7)吸引安裝凸臺(23)，使與輸出軸(I)緊固連接的動鐵芯(4)保持在第二穩定工作位置。
9.根據權利要求6所述的一種三工位雙穩態永磁機構,其特征在于,從第二穩定工作位置回復第一穩定工作位置時，第一組線圈(5)通電，使與輸出軸(I)緊固連接的動鐵芯(4)克服第一組永磁體(3)吸引動鐵芯(8)的吸引力，向上運動至外磁軛(2)頂部，第一組永磁體(3)吸引磁軛(2)頂部，使與輸出軸(I)緊固連接的動鐵芯(4)保持在第一穩定工作位置。
全文摘要
本發明公開一種三工位雙穩態永磁機構，包括輸出軸、外磁軛、與輸出軸緊固連接的動鐵芯、第一組線圈、第二組線圈和與輸出軸空套的動鐵芯；與輸出軸緊固連接的動鐵芯上安裝有第一組永磁體，與輸出軸空套的動鐵芯上安裝有第二組永磁體；外磁軛中間設有相互連通的第一容置腔和第二容置腔；第一組線圈安裝于第一容置腔內并套設于與輸出軸緊固連接的動鐵芯的外周；第二組線圈固定于第二容置腔內并套設于與輸出軸空套的動鐵芯的外周。本發明提供一種能夠輸出三個穩定地、靜止地工作位置的三工位雙穩態永磁機構；其可在三個工作位置間進行往復運動，并可控制在不同工作位置間的運動速度，滿足具有三個工作位置的開關設備對永磁驅動機構的性能需求。
文檔編號H01H9/20GK102610407SQ20111038395
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月25日 優先權日2011年11月25日
發明者李建立, 游一民, 駱虎, 魏泉 申請人:中國西電電氣股份有限公司