錢玉萍

【摘要】永磁操動機(jī)構(gòu)因?yàn)榱悴考?shù)量少、高可靠性、出力特性與真空斷路器反力特性配合良好等優(yōu)點(diǎn)，受到了世界各國的普遍關(guān)注。本文主要從專利文獻(xiàn)的視角對永磁操動機(jī)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行簡要分析。

【關(guān)鍵詞】永磁操動機(jī)構(gòu) 穩(wěn)態(tài) 線圈 發(fā)展路線

一、前言

永磁操作機(jī)構(gòu)工作時(shí)運(yùn)動部件少，無需機(jī)械脫扣、鎖扣裝置，故障源少，具有較高可靠性。本文即從專利文獻(xiàn)角度對國內(nèi)外永磁操動機(jī)構(gòu)的發(fā)展進(jìn)行了簡要介紹。

二、永磁操動機(jī)構(gòu)概況

永磁操動機(jī)構(gòu)將電磁線圈和永久磁鐵合理的結(jié)合在一起，由永久磁鐵實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)終端位置的保持，由電磁線圈提供操動能量，與永久磁鐵一起實(shí)現(xiàn)斷路器的分合閘操作，從而實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)斷路器操動機(jī)構(gòu)的全部功能。

1、永磁操動機(jī)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上大體可分為三種：雙線圈式永磁機(jī)構(gòu)，單線圈式永磁機(jī)構(gòu)和分離磁路式永磁機(jī)構(gòu)。雙線圈式永磁機(jī)構(gòu)是采用永久磁鐵使真空斷路器分別保持在分閘和合閘的極限位置上，使用一個(gè)激勵(lì)線圈將機(jī)構(gòu)的鐵芯從分閘位_置推動到合閘位置，使用另一激勵(lì)線圈將機(jī)構(gòu)的鐵芯從合閘位置推動到分閘位置。單線圈式永磁機(jī)構(gòu)也是采用永久磁鐵使真空斷路器分別保持在分閘和合閘極限位置上，但分合閘共用一個(gè)激勵(lì)線圈。

2、永磁機(jī)構(gòu)按原理分為單穩(wěn)態(tài)和雙穩(wěn)態(tài)兩種。雙線圈式永磁機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：一為在進(jìn)行合閘時(shí)，不需給分閘提供能量；二為在合閘位置時(shí)，永久磁鐵只需提供克服觸頭彈簧的力，而不包括分閘彈簧的力。單線圈式永磁機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：一為分閘時(shí)靠分閘彈簧和觸頭彈簧釋放的能量動作；二為分合閘共用一個(gè)操作線圈，結(jié)構(gòu)較簡單，體積較小，更適合戶外封閉式箱體內(nèi)安裝。分離磁路式永磁機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：一為兩個(gè)激磁線圈和永磁體有各白的磁路，有利于分別對各個(gè)磁路進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化；二為能用較少的永磁材料提供較大的合閘保持力。

三、國內(nèi)外永磁操動機(jī)構(gòu)發(fā)展概況

3.1 永磁操動機(jī)構(gòu)國外發(fā)展線路

永磁操動技術(shù)在國外真正的興起于上世紀(jì)90年代，它采用新的工作原理，工作時(shí)的運(yùn)動部件只有一個(gè)，與彈簧機(jī)構(gòu)比較，零件大幅度減少，是操動機(jī)構(gòu)上的一次革命。1976年MITSUBISHI FJIECTRIC CORP公司申請了第一個(gè)通過永磁鐵、線圈和彈簧來控制真空斷路器的分合閘狀態(tài)的專利（申請?zhí)枮镴P昭5l-1026A）申請，其提出一種簡化的真空斷路器操作機(jī)構(gòu)，通過將絕緣桿連接于彈簧，經(jīng)過連桿機(jī)構(gòu)連接于電磁控制機(jī)構(gòu)，其中通過一個(gè)激勵(lì)線圈將機(jī)構(gòu)的鐵芯從合閘位置推動到分閘位置以控制真空斷路器的分閘操作，通過另一激勵(lì)線圈將機(jī)構(gòu)的鐵芯從分閘位置推動到合閘位置以控制真空斷路器的合閘操作，并通過彈簧提供斷路器在分閘位置的保持力，該操作機(jī)構(gòu)應(yīng)該是永磁操動機(jī)構(gòu)的雛形。事實(shí)上，國外永磁操作機(jī)構(gòu)的研究開始于20世紀(jì)80年代末，1992年前后，永磁機(jī)構(gòu)技術(shù)開始在英國工業(yè)應(yīng)用。1995年Whipp&Bourne公司進(jìn)一步改進(jìn)了結(jié)構(gòu)，并于1995年11月提交發(fā)明專利申請（申請?zhí)枮镚B9523440），該篇申請其提出了通過永久磁鐵組產(chǎn)生的力克服彈簧力以移動柱塞實(shí)現(xiàn)合閘操作，而且分合閘共用一個(gè)線圈，并通過彈簧力保持，

3.2 永磁操動機(jī)構(gòu)國內(nèi)發(fā)展線路

據(jù)統(tǒng)汁最早的是沈陽工業(yè)大學(xué)于2001年申請了關(guān)于永磁操動機(jī)構(gòu)的第一個(gè)專利申請（申請?zhí)枮镃N01250948），提出了一種永磁加彈簧的新型結(jié)構(gòu)的操作機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)合閘時(shí)永磁保持，不需機(jī)械鎖扣，分閘時(shí)采用彈簧驅(qū)動，具有較高初始加速度的特點(diǎn)，并且可實(shí)現(xiàn)選相分閘操作。西安交通大學(xué)于2003年提出了關(guān)于非對稱式雙線圈永磁式探動機(jī)構(gòu)的專利申請（專利申請?zhí)枮镃N200310105896），解決了真空斷路器的永磁機(jī)構(gòu)在分閘、合閘位置的保持力不能與實(shí)際要求相匹配的問題。沈陽工業(yè)大學(xué)于2010年申請了關(guān)于三穩(wěn)態(tài)永磁操動機(jī)構(gòu)的專利申請（專利申請?zhí)枮镃N201010566455），屬技術(shù)的革新。其結(jié)構(gòu)主要由驅(qū)動桿、永久磁鐵、主電源合閘線圈、備用電源合閘線圈、主電源輔助分閘線圈、備用電源輔助分閘線圈、動鐵心、三穩(wěn)維持彈簧和導(dǎo)磁塊組成。

四、結(jié)語

本文分析了國內(nèi)外永磁操動機(jī)構(gòu)的概況，國外該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)成熟度要高于國內(nèi)，就國內(nèi)發(fā)展來說，要繞開國外公司的專利壁壘，開辟新的途徑是比較困難的。雖然國內(nèi)一些企業(yè)和科研院校已將永磁操動機(jī)構(gòu)作為研制和開發(fā)的重點(diǎn)，但要取得突出的進(jìn)展還需投入更多精力。