雙穩態電磁促動器，雙線圈電磁促動器的控制電路和包括該控制電路的雙線圈電磁促動器的製作方法

2023-06-27 17:40:01

專利名稱：雙穩態電磁促動器，雙線圈電磁促動器的控制電路和包括該控制電路的雙線圈電磁促動器的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於電磁促動器的控制電路的供電電路，其包括連接到切 換裝置的第 一觸發電容器，該切換裝置用以串聯連接所述至少第 一觸發電 容器與所述第二開路控制線圏。當閉合電壓施加到所述至少第 一閉合控制 線圈的端子時，所述至少第一觸發電容器通過在所述至少第二開路控制線 圈的端子處感應的電壓充電。切換裝置用以連接所述至少第一觸發電容器 到第二開路控制線圏。在斷開階段的過程中，所述至少第一觸發電容器通 過所述第二開路控制線圈放電以在所述線圏的端子處形成開路電壓。
所述至少第 一觸發電容器優選地包括比閉合電壓施加時間更短的時間 常數。
開路電壓的絕對值優選地等於所述至少第一觸發電容器的充電電壓。
在特定實施例中，當閉合電壓施加到所述至少第 一 閉合控制線圈的端 子時，所述至少第一觸發電容器的充電電壓等於在所述至少第二開路線圈 的端子處的感應電壓值，開路電壓的絕對值等於感應電壓的絕對值。
根據本發明的一個實施例，控制電路包括至少第二觸發電容器。供電 電路包括切換裝置，其用以在閉合階段過程中並聯連接所述至少第 一和第 二觸發電容器和在斷開階段過程中串聯連接所述至少第一和第二觸發電容 器，施加到所述第二控制線圈的開路電壓等於在觸發電容器的端子處分別 感應的電壓的總和。
所述第一和第二觸發電容器優選地分別包括比閉合電壓施加時間更短 的時間常數。
在特定實施例中，開口電壓的絕對值等於所述至少第一和第二觸發器 的充電電壓的總和。
當閉合電壓施加到所述至少第一閉合控制線圈的端子時，至少一個觸 發電容器的充電電壓優選地等於在所述至少第二開路控制線圈的端子處感 應的電壓4直。
有利地，第一和第二觸發電容器是相同值的，並且開路電壓的絕對值 等於感應電壓的絕對值的兩倍。所述至少第 一 閉合線圈優選地包括比所述至少第二開路控制線圈的第 二數量的匝數更少的第 一數量的匝數以使得在所述至少第二開路控制線圈 的端子處的感應電壓大於施加到所述至少第 一 閉合控制線圈的閉合電壓。
切換裝置優選地包括受控開關。
本發明涉及電磁促動器，其包括具有磁軛的磁路、具有沿著磁軛的縱 軸的軸向磁化的至少一個永磁體和配置為沿著縱軸在鎖定位置和未鎖定位 置之間軸向滑動的柱塞芯。促動器包括如上限定的控制電路，線圈沿著磁 輒的縱軸軸向延伸並用以產生第一磁控通量，該第一磁控通量加入到所述 至少一個永磁體的極化通量以從未鎖定位置移動柱塞芯到鎖定位置。至少
一個復位彈簧的作用抵抗所述芯的移動。線圈用來產生舉二磁控通量，其 對抗永磁體的極化通量並使得柱塞芯能夠通過所述至少一個復位彈簧的作 用從鎖定位置移動到未鎖定位置。
磁輒優選地包括垂直於所述》茲軛的縱軸延伸的分路器，該分路器並聯 定位在所述磁軛的第 一和第二表面之間，所述至少 一個永磁體定位在第一 表面和分路器之間。
線圈優選地在分路器和第二表面之間軸向延伸。
根據本發明的實施例，磁軛的第二表面包括部分圍繞柱塞芯延伸的內 部襯套，柱塞芯通過徑向滑動氣隙從所述襯套間隔開，該氣隙在柱塞芯的 平動移動過程中保持均一。在鎖定位置，柱塞芯通過第三氣隙從^磁軛的第 二表面間隔開，分路器和柱塞芯之間的體積限定第一軸向氣隙。
在鎖定位置，襯套優選地在重疊距離上覆蓋柱塞。
所述至少一個永》茲體優選地通過第四氣隙從分路器分隔開。
分路器優選地通過第五氣隙從;茲軛分隔開。
磁性柱塞芯優選地與非磁性促動件耦合，該非磁性促動件沿著縱軸延 伸通過所述至少 一個,茲體和^茲輒的第 一表面。


其它優點和特徵將從下面的本發明的特定實施例的描述變得更加清楚
明顯，所述實施例僅僅是作為非限定性例子給出並在附圖中示出，其中
圖1和2表示根據本發明的第一實施例的在兩個操作位置的電磁促動 器的截面4見圖；圖3表示根據圖1和2的電》茲促動器的分解透視圖； 圖4表示根據圖1和2的電磁促動器的詳細透視圖； 圖5A， 5B, 5C和5D表示電磁促動器在促動期間從未鎖定位置到鎖定 位置的圖形；
圖6A， 6B， 6C和6D表示電磁促動器在促動期間從鎖定位置到未鎖定
位置的示意圖7表示與電流切斷裝置耦合的電磁促動器的方框圖8表示通過電磁促動器產生的力的強度的曲線圖9表示根據本發明的第一優選實施例的控制電路的布線圖IO表示代表電流I的值相對於施加到根據圖9的控制電路的線圏的
端子的電壓U的漸變的曲線圖ll表示在開路線圈的端子處的感應電壓相對於施加到閉合線圏的閉
合電壓的圖表；
圖12表示根據圖9的控制電路的觸發電容器的充電剖面的圖示； 圖13表示根據本發明的第二優選實施例的控制電路的布線圖。
具體實施例方式
根據圖1和2中表示的第一優選實施例，具有磁性鎖定的雙穩態電磁 促動器包括由鐵磁材料製成的固定磁路12。
磁路12包括沿著縱軸Y延伸的磁軛20。磁路的i茲輒20包括在其相對 末端的平行的第一和第二表面22， 24。表面22， 24垂直於磁軛20的縱軸 Y延伸。
優選地，如圖3所示，磁軛20由兩個長型金屬壁組成，該壁關於彼此 定位為使得空出內部體積。兩個壁通過分別布置在所述壁的末端的第一和 第二凸緣板22， 24保持平行。根據特定實施例，平行六面體形狀的磁軛20 包括開口於內部體積上的至少兩個縱向表面。
磁路12還包括磁通量分配分路器26。可飽和分路器26在平行於第一 凸緣板22的方向徑向延伸。
電^茲促動器包括至少一個共軸配合在磁軛20內部的絕緣襯套32上的 固定控制線圈30。所述至少一個線圈30, 30A, 30B在分路器26和第二凸 緣板24之間軸向延伸。在磁軛20的內體積的內部還定位至少一個具有軸向磁化的永磁體14。 所述至少一個磁體布置在磁軛20的壁之間。永磁體14包括相反極性的兩 個共面的前表面。第一表面定位為面對分路器26。第二表面背著第一凸緣 板22的內壁定位。前表面大致垂直於磁軛20的縱軸Y。
電磁促動器包括柱塞芯16,其配置為在磁軛20的縱軸方向軸向滑動。 柱塞芯16的移動發生在兩個操作位置之間的控制30內部，所述兩個操作 位置在此及後稱作鎖定位置和未鎖定位置。
第一軸向氣隙el對應分路器26和柱塞芯16之間的間隙。當柱塞芯處 於如圖1所示的稱為未鎖定位置PD的第二操作位置時該氣隙最大。當柱塞 芯處於如圖2所示的稱為鎖定位置PA的第一操作位置時，該氣隙為零。
芯優選地由^f茲性的或者可^f茲化材料製成的圓柱組成。當芯處於鎖定位 置PA時，圓柱的第一徑向表面用以與分路器26接觸。當芯處於未鎖定位 置時，圓柱的第二徑向表面用以定位在第二凸緣板24的內表面附近。
第二凸緣板24的內表面包括內部襯套46，其在圍繞柱塞芯16共軸安 置的環形空間內部分地延伸。柱塞芯16然後從所述襯套46通過第二徑向 滑動氣隙e2間隔開，該第二徑向滑動氣隙e2在柱塞芯16的平動移動過程 中保持均一。在鎖定位置，襯套46優選地在重疊距離L上覆蓋柱塞芯16。 襯套46優選地為管狀形狀並由鐵磁材料製成。其可以形成第二凸緣板24 的整體部分或者通過固定裝置固定到第二凸緣板24。滑動氣隙e2以及柱塞 芯16與襯套46之間的重疊距離L被調節以使得在線圏30內部體積中整個 磁路20的磁阻儘可能弱。磁阻必須在兩個操作位置之間的柱塞芯16的整 個活動範圍內是最弱的。
柱塞芯16在未鎖定位置PD通過對應第二凸緣板24和柱塞芯16之間 的間隙的第三軸向氣隙e3從第二凸緣板24的內壁間隔開。當柱塞芯處於如 圖l所示的未鎖定位置時，該氣隙e3最小。
當芯處於鎖定位置PA時，後者通過由所述至少一個永^^體14產生的 極化通量cpU所致的磁引力FA而貼靠分路器26。柱塞芯16設計為通過至 少一個復位彈簧36偏壓到未鎖定位置PD。復位彈簧36的復位力FR趨於 抵抗永磁體14產生的磁引力FA。在鎖定位置PA,磁引力FA的強度大於 通過所述至少一個復位彈簧36施加的相反的復位力。
根據本發明的替代實施例，柱塞芯16包括平截頭 形狀的徑向表面，用以在鎖定位置貼靠分路器26。
所述至少一個永磁體14的第一前表面通過第四氣隙e4從分路器26分 隔開。所述氣隙e4被做成例如儘可能小的尺寸以不降低磁體14的效率但足 以防止在磁體上的任何機械振動。吸振器可以布置在由第四氣隙e4形成的 空間中。該吸振器可以包括凝膠。該吸振器的目的是降低當所述芯從其未 鎖定位置PD移動到其鎖定位置PA時在柱塞芯16和分路器26之間的任何 振動反沖。
根據特定實施例，分路器26在平行於第一凸緣板22的方向徑向延伸， 其通過第五氣隙e5從磁軛20間隔開。由非》茲性材料製成的至少一個中間元 件33可以布置在第五氣隙e5中。該中間元件特別地作為分路器26的支承， 保證第五氣隙e5得以維持。分路器26可以包括可變截面。變化第五氣隙 e5的尺寸和/或分路器26的橫截面使得能夠調節所述分路器的磁阻值。
磁性柱塞芯16耦合到非磁性的促動件18，該非磁性的促動件18軸向 通過在第一凸緣板22中形成的開口 17。非磁性的促動件18還通過所述至 少一個磁體16。磁芯16和促動件18形成促動器1的移動組件。
才艮據本發明的一個實施例，為了易於生產所述至少一個^茲體16，電》茲 促動器1包括至少兩個並置的義茲體16。所述永磁體分別被切割以當其並置 時留出通路孔17。定心部分19優選地布置在通路孔17中。定心部分19 乂人 所述至少一個磁體16突出第四氣隙e4的高度。所述部分然後與分路器26 接觸。當柱塞芯16與分路器26接觸並最終也作為導引移動組件16， 18中 的一部分時，定心部分19用作定位;茲體和吸收一部分機械振動的目的。根 據如圖4所示的替代實施例，電磁促動器包括四個相同形狀的磁體16。
根據一特定實施例，電磁促動器1的移動組件用以控制電流切斷裝置 的真空盒。
根據本發明的如圖1和2所示的一個實施例，復位彈簧定位在磁軛20 的外面。其包括在第一外部支承例如框架100上的第一支承表面，並包括 布置在促動件18上的止停件19上的第二支承表面。在未鎖定位置PD，所 述止停件19按壓在第二外部支承上。為了示例性的目的，第二外部支承可 以特別地形成第一凸緣板22的外部表面的一部分。在促動件18上的止停 件19的該縱向定位使得能夠在未鎖定位置控制PD促動器1的移動組件的 移動長度，更具體地，第三氣隙e3的長度。止停件19沿著促動件18的移動事實上確實使得第三氣隙e3調節為最小尺寸。固定在鎖定位置PA是通 過所述至少一個復位彈簧36， 37得以保證的。
所述至少一個線圈30設計在磁路12中以產生第一i茲控通量cpCl。第 一石茲控通量cpCl用以加入到永/磁體14的極化通量(pU。第一》茲控通量cpCl 這樣趨於與所述至少一個復位彈簧36, 37的作用相反以將柱塞芯16從其 未鎖定位置PD移動到其鎖定位置PA。所述至少一個線圈30用以在磁路12 中產生第二磁控通量(pC2，第二磁控通量(pC2與永磁體14的極化通量相反 以釋放柱塞芯16並使得柱塞芯16能夠從鎖定位置PA移動到未鎖定位置 PD。柱塞芯16從鎖定位置PA到未鎖定位置PD的移動通過所述至少一個 復位彈簧36, 37的作用進行。
電》茲促動器1優選地包括被優化以產生第一,茲控通量cpCl的第一線圈 30A和被優化以產生第二磁控通量cpC2的第二線圏30B。
根據本發明的如圖7所示的一個實施例，電磁促動器1可以用以控制 特別地包括真空盒2的電流切斷裝置22。產生第一控制通量cpCl的第一線 圏30A然後用以閉合真空盒的觸點。而且，產生第二磁控通量cpC2的第二 線圈30B然後用以斷開真空盒2的觸點。第一線圏30A然後稱作閉合線圈， 而第二線圈30B稱作開路線圈。
由於磁路12的幾何構型，特別地，由於磁分路26關於線圏30的定位 以及所述至少一個磁體16的定位，通過線圏30， 30A， 30B產生的通量流 動通過所述至少一個i茲體。因此，》茲體14退》茲的風險受到限制。
為了從真空盒2觸點的斷開位置移動到閉合位置，電磁促動裝置1操 作如下。如圖5A所示，兩個相對的力施加到柱塞芯16。藉助非磁性促動 件18通過復位彈簧36施加在柱塞芯16上的復位力FR趨於將柱塞芯16保 持在未鎖定位置，從而觸點處於斷開位置。由於磁體14的極化通量cpU, 復位力FR抵抗第一磁性閉合力FA。磁性閉合力FA比復位力FR強度更大。 如圖5B所示，第一線圈30A被供電以閉合觸點。第一線圈30A產生第一 控制通量(pCl。第一控制通量cpCl與磁體14的極化通量cpU在相同方向流 動。第一通量產生電^茲閉合力FFE。兩個閉合力FA、 FFE加在一起並趨於 將柱塞芯16從其未鎖定位置PD移動到其鎖定位置PA。電磁閉合力FFE的 強度經歷指數類型的變化，如圖8所示。該變化直接取決於線圈的幾何結 構，特別地，取決於其電感和使用的電源的類型。根據本發明的一個實施例，當柱塞芯16從其未鎖定位置移動離開時， 電磁閉合力FFE的強度大於復位彈簧36的復位力FR的強度。在柱塞芯16 的移動開始時電磁閉合力FFE的該非零強度(偏移)將使得能夠在柱塞芯的 移動過程中獲得總是大於復位力FR的電磁閉合力FFE。
偏移值與第三氣隙E3的尺寸、磁體14和第一控制通量(pCl相關。如 圖5B所示，第二凸緣板24將第一控制通量(pCl的一部分從其主^f茲路偏移。 該偏移的通量cpCd產生與電磁閉合力FFE暫時相反的對抗力。建立用於移 動柱塞芯的有效電磁閉合力FFE必需的時間然後更長。柱塞芯16開始動態 移動然後被延遲。該延遲使得在第一線圈30A中流動的電流能夠達到足夠 的強度以產生有效的第一控制通量cpCl。
如圖8所示，當柱塞芯16開始移動時，由電磁促動器存儲的勢能然後 足以保證電磁閉合力將總是大於復位力FR的強度。這保證閉合而不需要任 何停機時間和不需要柱塞芯16被慢下來。
根據本發明的如圖9所示的特定實施例，在柱塞芯16從其未鎖定位置 PD移動到其鎖定位置PA的過程中，電磁閉合力FFE將與由第二復位彈簧 37產生的第二力相反。該第二彈簧37用來施加接觸壓力特別地以保持真空 盒2的電觸點閉合。該第二彈簧37將通過電磁閉合力FFE的作用被壓縮。 如圖8所示，在柱塞芯16的閉合行程的大約三分之二處，第一和第二復位 彈簧36, 37的組合的復位力將對抗電磁閉合力FFE。當柱塞芯16處於鎖定 位置PA時，如圖5D所示，到閉合線圈的供電被中斷。如圖8所示，第一 磁性閉合力FA然後大於由第一和第二彈簧36， 37產生的復位力FR的總和 的強度。處於鎖定位置PA的柱塞芯16的磁性鎖定也可以與機械閉鎖組合。
為了從真空盒2的觸點的閉合位置移動到斷開位置，換言之，從柱塞 芯16的鎖定位置PA到未鎖定位置PD,電磁促動裝置1的操作如下。如圖 6A所示，兩個相對的力施加在柱塞芯16上，即由於磁體14的極化磁體cpU 所致的》茲力FA和通過所述至少一個復位彈簧36， 37施加的力產生的復位 力FR。磁力FA然後大於復位力FR的強度。
根據如圖7所示的實施例，復位力FR由第一和第二復位彈簧36, 37 共同施加的力的總和產生。
如圖6B所示，第二線圈30B被供電以產生第二控制通量cpC2。第二控 制通量cpC2在磁體14的極化通量cpU的相反方向流動。第二控制通量cpC2產生電磁斷開力FOE。復位力FR和電磁斷開力FOE加在一起並且產生的 斷開力然後大於磁性鎖定力FA的強度並趨於將柱塞芯16從其鎖定位置PA 移動到其未鎖定位置PD。
根據替代實施例，柱塞芯16包括定位在與第三氣隙e3接觸的徑向表 面中的孔39。該孔39在其縱軸方向直接通過所述芯。當柱塞芯從鎖定位置 PA移動到未鎖定位置PD時，孑L 39使得包含在第三氣隙e3的體積內的空 氣移除。空氣能被被移除而不是被壓縮，這使得能夠避免稱作活塞效應的 影響。該活塞效應將產生抵抗柱塞芯16的運動的壓力。
兩個線圈30A， 30B能夠以獨立的方式被供電。例如，第一閉合線圏 30A以10A電流的250伏直流電操作，而第二開路線圏30B要求具有40mA 的幾百伏。兩個線圈30A， 30B的繞線的直徑不同。所述線圈還包括不同數 量的匝數。
根據本發明的替代實施例，在斷開時第 一和第二線圈可以串聯連接。 在閉合時第二開路線圈30B將短路。
第一閉合線圏30A要求給定時間的大量能量以閉合促動器。第一線圈 30A的供電時間例如等於大約150ms。該電力通過供電系統提供。
根據本發明的替代實施例，第一線圈30A的供電可以通過調幅電流脈 衝執行。在第一線圈30A中流動的電流的強度的這種給電使得柱塞芯16從 未鎖定位置PD移動到鎖定位置PA的速度受控。當柱塞芯16與分路器接觸 時降低柱塞芯16的速度可以特別地重要。降低柱塞芯和分路器之間的衝擊 力降低磁路存儲的機械應力。
反過來，第二線圏30B僅需要非常少量的能量來斷開促動器。該能量 可以來自小電容的電容器C1。例如，電容值將特別地為大約十微法拉，工 作電壓能夠達到數千伏。工作電壓可以例如等於1000VdC。
該電容器C1應當優選地為薄膜類型，特別地為聚丙烯薄膜。不同於電 解液乾涸的化學電容器，這種類型的包括聚丙烯薄膜的電容器C1具有優良 的壽命。這種類型的部件在電磁促動器的整個壽命中不需要任何維護。在 短路的情形下斷開時，該電容器C1經由第二線圈30B作用。此外，其可靠 性保證良好水平的電磁促動器操作安全性。由於電容器的電容值，電容器 能夠在幾毫秒內再充電，其對於設計用於中壓保護功能的具有高速周期的 斷路器特別有利。通常用於高架電網的這些斷路器一般稱作自動斷路器。當斷路器用於連續的高速斷開和閉合O-C-O-C周期時，該電容器Cl的使用 受到關注。該電容器C1能夠通過電力系統或者通過電流變壓器連續不斷地 再充電。當i殳備定位在柱頂部時，也可^f吏用光電電池。
而且，如圖9所示，在兩個控制線圈30A, 30B之間存在電》茲耦合。 由於該耦合，當電壓Uclos施加到第一閉合線圈30A時，電容器C可以通 過在第二開路線圏30B的端子處恢復的電壓Uind再充電。在與自動斷路器 相關的電^茲促動器1閉合後主供應失效以及電容器C1通過在開路線圈30B 中感應的能量已經再充電的情形下，能夠立即斷開而無需施加額外的電力。 如圖9所示，特別地包括閘流管或者電晶體的開關TH可以用於連接電容器 Cl到第二開路線圈30B。所述恢復電壓Uind由於第二線圏的匝數的比率較 高而較高，電容器可以用作存儲器但也可用於切斷任何感應電壓的裝置。
本發明涉及用於具有柱塞芯16的電磁促動器的控制電路。該電路包括 至少第一閉合控制線圏30A,用以在促動器的閉合階段移動柱塞芯16;和 至少第二開路控制線圈30B，用以在促動器的斷開階段移動柱塞芯16。所 述至少第一閉合控制線圏30A包括第一數量的匝數N1。所述至少第二開路 控制線圈30B包括第二數量的匝數N2。所述至少兩個控制線圈30A, 30B 通過相互感應M耦合。所述至少第一線圈組成變壓器的初級電路，所述至 少第二線圏組成次級電路。變壓器的磁路特別地包括柱塞芯16。
根據特定實施例，控制電路包括兩個控制線圈30A, 30B。有利地，第 一數量的匝數N1小於第二數量的匝數N2。兩個控制線圏30A, 30B然後組 成升壓變壓器(N2〉N1 )。
控制線圈30A， 30B用以在閉合階段產生第一磁性的控制通量cpCl, 在斷開階段產生第二磁性控制通量cpC2。在閉合階段，第一閉合控制線圈 30A被供給閉合電壓Uclos以產生第一磁控通量cpCl。在斷開階段，第二開 路控制線圈30B被供給開路電壓Uopen以產生第二磁控通量cpC2。開路電 壓Uopen然後與閉合電壓Uclos符號相反。
根據如圖1和2所示的示例性實施例，所述至少兩個控制線圈30A, 30B包含在具有縱軸Y的^茲軛20中。柱塞芯16配置為沿著縱軸Y在鎖定 位置和未鎖定位置之間軸向滑動。線圈優選地為同心的，並且在^f茲軛20的 縱軸Y方向軸向延伸。控制線圈30A, 30B之間的電,茲耦合通過柱塞芯16 和促動器的》茲輒執行。控制電路還包括供電電路，用以在電磁促動器的閉合和斷開階段給所
述控制線圈30A， 30B供電。
根據本發明的優選第一實施例，如圖9所示，供電電路包括用於串聯 布置至少第一觸發電容器Cl和所述第二開路控制線圈30B的裝置。
根據這個實施例，用於閉合促動器的電氣控制電路產生調幅的閉合電 壓Uclos。該調製為PWM類型。具有周期T的控制信號的調製包括從O到 100%的佔空比a。對應閉合電流Iclos的斬波電流在所述第一閉合控制線圏 30A中流動。如果調製佔空比a等於100(a=100%)，獲得具有均一脈衝形狀 的信號。
控制第一閉合控制線圈30A中流動的電流強度可以使得能夠控制在閉 合階段柱塞芯16的動力。
根據特定實施例，閉合電壓調幅為具有大約90%的佔空比。
在本發明的該特定實施例中，電控制電路通過供電系統的交流電壓供 應。該裝置將交流電壓整流為直流電壓。直流電壓供電給產生調幅閉合電 壓Uclos的電子控制裝置。
所述第一閉合控制線圈30A的電力供應以這樣的方式給電以使得閉合 電流曲線遵循電磁觸點閉合的傳統的物理學規律。
當閉合電壓Uclos施加到所述至少第一閉合控制線圏30A的端子時， 電壓Uind在所述第二開路控制線圈30B的端子處被感應。在次級線圈處產 生的感應電壓Uind與閉合電壓Uclos成比例。感應電壓Uind和閉合電壓 Uclos之間的比率取決於第二閉合控制線圈30B的第二數量匝數N2和第一 閉合控制線圈30A的第一數量匝數N1的比率。該升壓變壓比率可以寫成以 下等式的形式Uind=UclsoxN2/N 1 。
升壓變壓比還取決於使得磁通量改變的促動器的柱塞芯16的閉合動力 產生的變化。如圖ll所示，感應電壓Uind具有零平均值。
控制供電電路包括切換裝置Dl, D2, TH以串聯連接至少第一觸發電 容器Cl和所述第二開路控制線圈30B。
根據本發明的特定實施例，如圖13所示，切換裝置包括兩個整流二極 管Dl, D2和受控開關TH例如特別是閘流管或者電晶體。
當閉合電壓Udos施加到所述至少第一閉合控制線圈30A的端子時， 所述至少第一觸發電容器C1通過在所述至少第二開路線圏30B的端子處的感應電壓充電。所述至少一個觸發電容器Cl的充電通過兩個整流二^l管 Dl， D2進行。根據該特定實施例，僅感應電壓Uind的正半波用於給所述至 少一個觸發電容器C1充電。根據另一未圖示的實施例，可以想到，整流感 應電壓用於給所述至少一個電容器充電。如圖12所示，觸發電容器C1的
充電剖面遵循一般電容器的指數充電規律。充電電壓然後等於
二
f/c = t/zW x (1 — e r)
其中，t等於時間，而T為電容器的時間常數。
在發生斷開時，存儲在所述至少觸發電容器C1中的能量可以在第二開
路控制線圏30B中放電。因此，在斷開階段不必具有額外的電源。施加到 所述第二開路控制線圈30B的開路電壓Uopen通過所述至少一個觸發電容 器Cl傳遞。開路電壓U叩en的絕對值等於所述至少第一觸發電容器Cl的 充電電壓Uc。
充電電壓Uc優選地必須在閉合電壓Uclos施加到閉合線圏30A的端子 的過程期間內達到感應電壓值。觸發電容器被特別地選取以具有與閉合電
壓Uclos的施加時間相比儘可能小的時間常數T。
根據本發明的實施例，所述至少第一觸發電容器C1的充電電壓Uc等 於在所述至少第二開路線圈30B的端子處的感應電壓Uind的值。開路電壓 Uopen的絕對值然後等於感應電壓Uind的絕對值。
開路電壓Uopen必須與閉合電壓Uclos的方向相反以在促動器的斷開 階段移動柱塞芯16。切換裝置的受控開關TH使得在所述至少一個觸發電 容器C1的端子處的電壓能夠反向。
已知具有柱塞芯的電磁促動器的動力是線圏中流動的電流的描繪，用 於使所述柱塞芯運動。表示電流I的值相對於在所述線圈的端子處施加的電 壓的漸變的曲線在圖IO中示出。在原點處表示柱塞芯的加速度的曲線斜率 取決於線圏的電壓U和電感L之間的比率。線圈的電感L為系統的內在參 數，增大電壓U是降低電磁促動器的反應時間的唯一途徑。用於給定線圈 的電壓值越高，曲線將越陡，柱塞芯的初始加速度越大。
為了增大開路電壓Uopen，推薦增大升壓變壓比Nl/N2。但是，不可 能增大特別是第二開路控制線圈30B的線圏匝數。控制線圈30A， 30B的 最大尺寸事實上通過促動器的體積，特別地通過^f茲軛的內部體積確定。而 且，包括降低繞線的橫截面以增大匝數而不改變纏繞體積的方案也是不可接受的。降級繞組線的橫截面事實上將伴隨線圈電阻和電感的增大。這些
變化將對觸發電容器Cl, C2的充電和放電時間具有有害的影響。電容器充 電的變慢將被觀察到表現為放電時間將增大。該結果與特別在斷開時需要 促動速度的促動器要求的性能是不相容的。
根據本發明的第二優選實施例，為了增大開路電壓Uopen以控制第二 開路控制線圈30B,控制電路包括至少第二觸發電容器C2。
在如圖13所示的第二優選實施例的特定實施例中，控制電路包括兩個 觸發電容器C1， C2。
在閉合階段發生時，供電電路包括切換裝置THl, TH2, TH3， TH4， Dl， D2, D3以並聯連接所述至少第一和第二觸發電容器C1， C2與所述第 二開路控制線圈30B。
根據本發明的特定實施例，如圖13所示，切換裝置包括三個二極體 Dl， D2， 3和四個受控開關TH1， TH2， TH3， TH4例如特別是閘流管或者 電晶體。
當閉合電壓Uclos施加到所述至少第一閉合控制線圏30A的端子處時， 電壓Uind在所述第二開路控制線圈30B的端子處感應。觸發電容器Cl， C2這樣在第二開路控制線圈30B的端子處被感應電壓充電。
並聯的觸發電容器Cl， C2的充電通過用於正極的第一和第二二極體 Dl， D3和受控開關TH4以及用於負極的第三二極體D2執行。所述受控開 關TH4在促動器閉合同時受控以使得能夠並聯連接。根據該特定實施例， 僅感應電壓Uind的正半波用於給觸發電容器Cl, C2充電。根據未圖示的 另一實施例，可以想到，特別地通過使用用於給所述至少一個電容器充電 的二極體橋來整流感應電壓。
在發生促動器的斷開階段時，供電電路包括切換裝置THl, TH2, TH3， TH4， Dl， D2, D3以並聯連接觸發電容器Cl, C2與第二開路控制線圈30B。
開路電壓U叩en的絕對值等於所述第一和第二觸發電容器Cl， C2的 充電電壓Ucl, Uc2的總和。
根據本發明的實施例，當閉合電壓Uclos施加到所述至少第一閉合控制 線圈30A的端子時，至少一個觸發電容器Cl， C2的充電電壓Ucl， Uc2 等於所述至少第二開路控制線圈30B的端子處的感應電壓值。
所述第一和第二觸發電容器Cl, C2優選地分別包括比閉合電壓Uclos的施加時間更短的時間常數T。
第一和第二觸發電容器C1， C2優選地為相同值，並且開路電壓Uopen 的絕對值等於感應電壓Uind的絕對值的兩倍。串聯連接的觸發電容器Cl, C2的放電從而使得開路電壓Uopen翻倍。
開路電壓Uopen必須與閉合電壓Uclos的方向相反以為了在促動器的 斷開階段移動柱塞芯16。切換裝置TH1， TH2， TH, TH4使得在觸發電容 器C1， C2的端子處的充電電壓Ucl， Uc2反向。
並聯放電通過用於正極的第 一受控開關TH1和通過用於負極的第二受 控開關TH2執行。第三受控開關TH3實現兩個電容器的串聯。
取決於使用的實施例，並聯地給兩個觸發電容琴C1， C2而非僅一個充 電使得充電電壓降低25%。而且，給串聯的電容器Cl, C2放電使電壓增加
25%的下降是由於通過兩個控制線圈30A, 30B形成的變壓器不是完美 的發生器的事實所致。其具有由於繞線的電阻和線圈的電感所致的阻抗。 該阻抗限制通過給電容器充電的開路控制線圏30B供應的電流。
觸發電容器C1，C2的值根據要求的斷開速度和尺寸適合用於給定體積 的線圈予以最優化。
根據控制電路的優選實施例的變型，控制電路的電子控制裝置包括用 於當促動器已經閉合時給觸發電容器Cl， C2再充電的裝置。觸發電容器 Cl, C2以一定頻率周期性再充電，該頻率根據使用的技術而可變以補償自 放電的損耗。電子裝置然後發送短的持續時間的脈沖到第一閉合控制線圏 30A中。電容器的再充電時間的值取決於部件的內在值。觸發電容器C1， C2因此通過數個控制周期Uclos再充電。根據特定實施例，再充電脈衝具 有大約幾十毫秒的持續時間，再充電周期大於1/4小時並根據使用的電容器 技術可以更長。
因為斷開需要的能量小，觸發電容器Cl, C2呈現低的電容值。例如， 電容值應當特別地為大約十微法拉，電容器具有可以達到數千伏的工作電 壓。例如，工作電壓可以等於1000Vdc。由於觸發電容器C1， C2的低的電 容值，後者可以在幾毫秒內再充電，其對於用於中壓保護的具有高速周期 的斷路器特別重要。
其還優選地通過聚丙烯薄膜技術設計並包括至少等於促動器壽命的良好壽命。其可靠地保證電磁促動器的操作安全性處於良好水平。
根據本發明的不同實施例的變型，切換裝置，特別是受控開關TH， TH1 ， TH2， TH3, TH4的控制電子元器件需要的電力，從至少一個觸發電容器 Cl， C2分接。
本發明還涉及具有磁性鎖定的雙穩態電磁促動器，其包括由鐵磁材料 製成的固定》茲路12。才艮據第一優選實施例，如圖1, 2, 3所示，眉茲路12包 括沿著縱軸Y延伸的》茲軛20。》茲路的》茲軛20包括在其相對末端的第一和 第二平行表面22， 24。表面22， 24垂直於磁軛20的縱軸Y延伸。磁軛20 優選地由兩個相對於彼此定位以使得釋放內部體積的兩個長型金屬壁組 成。兩個壁通過分別布置在所述壁的末端的第一和第二凸緣板22, 24保持 平行。根據特定實施例，平行六面體形狀的磁軛20包括開口於內部體積上 的至少兩個縱向表面。
磁路12還包括磁通分配分路器26。可以飽和的分路器26在平行於第 一凸緣^反22的方向徑向延伸。
電磁促動器包括如上所述的控制電路。控制電路包括共軸地安裝在磁 軛20的內部的絕緣襯套32上的第一控制線圈30A和固定的第二控制線圈 30B。所述控制線圏30A， 30B是同心的並在分路器26和第二凸緣板24之 間軸向延伸。第二控制線圈30B布置在第一控制線圈30A的外面。
在磁輒20的內體積內部還定位有具有軸向磁化的至少一個永磁體14。 所述至少一個磁體布置在磁軛20的壁之間。永磁體14包括相反極性的兩 個共面的前表面。第一表面面對分路器26定位。第二表面抵靠第一凸緣板 22的內壁定位。前表面大致垂直於磁軛20的縱軸Y。
電磁促動器包括柱塞芯16，其安裝為在磁軛20的縱軸方向軸向滑動。 柱塞芯16的移動發生在兩個操作位置之間的控制線圏30A, 30B內部，所 述位置在此及後稱作鎖定位置PA和未鎖定位置PD。
第一軸向氣隙el對應分路器26和柱塞芯16之間的間隙。該氣隙在當 柱塞芯處於如圖1所示的稱作未鎖定位置PD的第二操作位置時最大。該氣 隙在當柱塞芯處於如圖2所示的稱作鎖定位置PA的第一操作位置時為零。
柱塞芯優選地由圓柱組成，該圓柱由磁性的或者能磁化的材料製成。 圓柱的第一徑向表面用於當柱塞芯處於鎖定位置PA時與分路器26接觸。 圓柱的第二徑向表面用於當柱塞芯處於未鎖定位置PD時定位為靠近第二凸緣板24的內表面。
第二凸緣板24的內表面包括內部襯套46，其部分地在環形空間內延 伸，該環形空間圍繞柱塞芯16共軸安置。柱塞芯16然後通過第二徑向滑 動氣隙e2從所述襯套46間隔開，所述第二徑向滑動氣隙e2在柱塞芯16 的平動移動過程中保持均一。在鎖定位置，襯套46優選地在重疊距離L上 覆蓋柱塞芯16。襯套46優選地為管狀形狀並由《失z磁材料製成。其可以形成 第二凸緣板24的集成部分或者通過固定裝置固定到第二凸緣板24。滑動氣 隙e2以及柱塞芯16和襯套46之間的重疊距離L被調節以使得^茲路20的 整個》茲阻在第一控制線圈30A的內體積內儘可能低。磁阻在柱塞芯16在兩 個操作位置之間的整個移動中必須為最低。
處於未鎖定位置PD的柱塞芯16通過對應第二凸緣才反24和柱塞芯16 之間的間隙的第三軸向氣隙e3從第二凸緣板24的內壁間隔開。當柱塞芯處 於如圖1所示的未鎖定位置時，該氣隙e3最小。
當柱塞芯處於鎖定位置時，後者通過由所述至少一個永磁體14產生的 極化通量cpU所致的磁引力而保持貼靠分路器26。柱塞芯16用以通過至少 一個復位彈簧36前進到未鎖定位置PD。復位彈簧36的復位力FR趨於與 永磁體14產生的磁引力FA相反。在鎖定位置，磁引力FA的強度大於所述 至少一個復位彈簧36的相反的復位力(圖5A， 5B， 5C, 5D)。
所述至少一個永磁體14的第一前表面通過第四氣隙e4從分路器26分 隔開。所述氣隙e4被做成儘可能小的尺寸以使得不降低磁體14的效率但足 以防止在磁體上的任何機械振動。吸振器可以布置在通過第四氣隙e4形成 的空間內。該減振器可以包括凝膠。該減振器的目的是降低當所述芯從未 鎖定位置PD移動到鎖定位置PA時在柱塞芯16和分路器26之間的振動的 任何反衝。
磁性柱塞芯16耦合到軸向通過在第一凸緣板22中形成的開口 17的非 ;茲性-f足動件18。非義茲性促動件18還通過所述至少一個-茲體16。柱塞芯16 和促動件18形成促動器1的移動組件。
根據特定實施例，促動器1的移動組件用以控制電流切斷裝置的真空
合
JUL 。
根據本發明的如圖1和2所示的實施例，復位彈簧定位在磁軛20外面。 其包括在第一外部支承例如框架100上的第一平面支承，並包括布置在促動件18上的止停件19上的第二平面支承。在未鎖定位置PD,所述止停件 19按壓在第二外部支承上。例如，第二外部支承可以特別地形成第一凸緣 板22的外部表面的一部分。將止停件19縱向定位在促動件18上使得能夠 在未鎖定位置控制促動器1的移動組件的移動長度，特別是第三氣隙e3的 長度。止停件19沿著促動件18的移動事實上使得該第三氣隙e3的最小尺 寸得以調節。保持在未鎖定位置PA通過所述至少一個復位彈簧36， 37得 以保證。
第一控制線圈30A用以在磁路12中產生第一磁控通量cpCl。第一磁控 通量cpCl用以加入到永磁體14的極化通量(pU。第一》茲控通量cpCl因此趨 於抵抗所述至少一個復位彈簧36， 37的作用以將柱塞芯16從其未鎖定位 置PD移動到其鎖定位置PA。
第二控制線圏30B用以在磁路12中產生第二磁控通量cpC2，該通量抵 抗永》茲體14的極化通量(pU以釋放柱塞芯16並使得後者從其鎖定位置PA 移動到其未鎖定位置PD。柱塞芯16從鎖定位置PA到未鎖定位置PD的移 動通過所述至少一個復位彈簧36， 37的作用進行。
根據本發明的一個實施例，如圖8所示，電磁促動器1可以用以控制 特別地包括真空盒2的電流切斷裝置22。產生第一控制通量cpCl的第一線 圈30A然後用以控制真空盒2的觸點。而且，產生第二磁控通量cpC2的第 二線圏30B然後用以斷開真空盒2的觸點。第一線圈30A然後稱作閉合線 圏，而第二線圈30B稱作開路線圈。
由於磁路12的幾何構型，特別地由於磁分路器26相對於控制線圈 30A, 30B的定位以及所述至少一個磁體16的定位，通過控制線圈30， 30A, 30B產生的通量不會流過所述至少一個磁體16。從而限制磁體退磁的危險。
為了從真空盒觸點的斷開位置移動到閉合位置，電^ 茲促動裝置1的操 作如下。如圖6A所示，兩個相對的力施加到柱塞芯16。藉助非磁性促動 件18通過復位彈簧36施加在柱塞芯16上的復位力趨於將柱塞芯16保持 在未鎖定位置，觸點處於斷開位置。復位力FR抵抗由於磁體14的極化通 量所致的第一磁性的閉合力FA。；茲性閉合力FA的強度大於復位力FR。如 圖5B所示，第一線圈30A被供電以閉合觸點。第一線圏30A產生第一控 制通量cpCl。第一控制通量(pCl在與磁體14的極化通量cpU相同的方向流 動。第一通量產生電；茲閉合力FFE。兩個閉合力FA， FFE加入到一起並趨於將柱塞芯16從未鎖定位置PD移動到鎖定位置PA。電磁閉合力FFE的強 度經歷指數類型的變化。該變化直接取決於線圏的幾何結構，特別地是其 電感以及所用電源的類型。
根據本發明的一個實施例，當柱塞芯16從未鎖定位置移動離開時，電 磁閉合力FFE的強度大於復位彈簧36的復位力FR的強度。在柱塞芯16 開始移動時電磁閉合力FEE的該非零強度(偏移)將使得在柱塞芯的移動過 程中電i茲閉合力FEE總是大於獲得的復位力FR。
偏移值與第三氣隙e3的尺寸、磁體14和第一控制通量(Cl相關。如 圖IO所示，第二凸緣板24將第一控制通量(pCl的一部分從主磁路轉向。 該轉向的通量cpCd產生與電磁閉合力FFE暫時相反的抵抗力。建立用於柱 塞芯移動的有效電磁閉合力FFE必需的時間然後更長。柱塞芯16的動態開 始移動然後被延遲。該延遲使得在第一線圈30A中流動的電流能夠達到足 夠強度以產生有效率的第一控制通量cpCl。
如圖6B所示，當柱塞芯16開始移動時，電磁促動器存儲的勢能然後 足以保證電磁閉合力FFE總是大於復位力FR的強度。這保證在沒有任何停 機並且柱塞芯16不會放慢的情況下閉合。
根據本發明的特定實施例，在柱塞芯16從其未鎖定位置PD移動到其 鎖定位置PA的過程中，電》茲閉合力FEE將與第二復位彈簧37產生的第二 力對抗。該第二彈簧37用於施加接觸壓力特別地以保持閉合的真空盒2的 電接觸。該第二彈簧37將在電磁閉合力FEE的作用下壓縮。在柱塞芯16 的閉合行程的大約三分之二，第一和第二復位彈簧36, 37的組合的復位力 將抵抗電磁閉合力FFE。當柱塞芯16處於如圖5D所示的鎖定位置PA時， 給閉合線圈的供電被中斷。第一磁性閉合力FA然後大於第一和第二彈簧 36, 37產生的復位力FR的總和的強度。在鎖定位置PA柱塞芯16的該磁 性鎖定也可以結合機械鎖定。
為了從真空盒2觸點的閉合位置移動到斷開位置，換言之，從柱塞芯 16的鎖定位置PA到未鎖定位置PD,電磁促動裝置1的操作如下。如圖6A 所示，兩個相對的力施加在柱塞芯16上，即由於》茲體14的極化通量(pU所 致的^t力FA和通過所述至少一個復位彈簧36， 37施加的力產生的復位力 FR。磁力FA然後強度大於復位力FR。
根據如圖6C所示的實施例，復位力FR產生於第一和第二復位彈簧36，37共同施加的力的總和。如圖6B所示，第二線圈30B被供電以產生第二 控制通量cpC2。第二控制通量(pC2在與磁體14的極化通量相反方向流動。 第二控制通量(pC2產生電磁斷開力FOE。復位力FR和電磁斷開力FOE力口 在一起。產生的斷開力然後強度大於磁性鎖定力FA並趨於將柱塞芯16從 其鎖定位置PA移動到其未鎖定位置PD。
為了示例性的目的，控制電路的第一閉合線圏30A在電流為IOA、 DC 電壓為250伏下運行，而第二開路控制線圏30B需要電流為40mA、電壓為 幾百伏。兩個控制線圈30A, 30B的繞線的直徑不同。此外，所述線圏包括 不同數量的匝數。
第 一線圈30A在給定時間需要大量的電力以閉合促動器。第 一線圈30A 的供電時間例如等於150ms。該電力來自供電系統。另一方面，第二線圈 30B僅需要少量的電力來斷開促動器。
根據特定實施例，在平行於凸緣板22的方向徑向延伸的分路器26通 過第五氣隙e5 乂人/磁軛20分隔開。由非^f茲性材料製成的至少一個中間元件 33可以布置在第五氣隙e5中。該中間元件特別地用於分路器26的支承， 保證維持第五氣隙e5。分路器26可以包括可變截面。修改第五氣隙e5的 尺寸和/或分路器26的截面能夠調節所述分路器的磁阻值。
根據本發明的一個實施例，為了易於產生所述至少一個磁體16,電》茲 促動器包括至少兩個並置的磁體16。所述永磁體分別被切割以當其並置時 留出通路孔17。定心部分19優選地布置在通路孔17中。定心部分19從所 述至少一個磁體16凸出第四氣隙e4的高度。所述部分然後與分路器26接 觸。定心部分19用作定位》茲體和當柱塞芯.16與分路器26接觸時吸收一部 分機械振動兩個目的，最後還作為導引移動組件16， 18的一部分。
權利要求
1.一種具有磁性鎖定的雙穩態電磁促動器，用於斷開和閉合控制電流切斷裝置的真空盒，該雙穩態電磁促動器包括磁路(12)，該磁路包括磁軛(20)，其中一分路器(26)垂直於所述磁軛的縱軸(Y)延伸，該分路器(26)以並行方式定位在所述磁軛的第一和第二表面(22，24)之間，至少一個永磁體(14)，該至少一個永磁體在所述磁軛(20)的所述縱軸(Y)方向軸向磁化，所述磁體定位在所述第一表面(22)和所述分路器(26)之間，柱塞芯(16)，該柱塞芯安裝成沿著所述磁軛(20)的所述縱軸(Y)在鎖定位置(PA)和未鎖定位置(PD)之間軸向滑動，至少一個線圈(30，30A，30B)，該至少一個線圈(30，30A，30B)在所述分路器(26)和所述第二表面(24)之間軸向延伸並用以產生第一磁控通量 top= "119" left = "72"/>該第一磁控通量加入到所述至少一個永磁體(14)的極化通量 top= "127" left = "55"/>以將所述柱塞芯(16)從所述未鎖定位置(PD)移動到所述鎖定位置(PA)，至少一個復位彈簧(36，37)抵抗所述柱塞芯的運動，第二磁控通量(C2)，該第二磁控通量對抗所述永磁體(14)的極化通量 top= "151" left = "27"/>並使得所述柱塞芯(16)能夠通過所述至少一個復位彈簧(36，37)的作用從所述鎖定位置(PA)移動到所述未鎖定位置(PD)，其特徵在於，所述磁軛(20)的第二表面(24)包括部分地圍繞所述柱塞芯(16)延伸的內部襯套(46)，所述柱塞芯(16)通過徑向滑動氣隙(e2)從所述襯套(46)間隔開，所述徑向滑動氣隙(e2)在所述柱塞芯(16)的平移運動過程中保持均一，以及在於，在所述未鎖定位置，所述柱塞芯(16)從所述磁軛(20)的所述第二表面(24)通過第三氣隙(e3)間隔開，所述分路器(26)通過第一軸向氣隙(e1)從所述柱塞芯(16)間隔開。
2. 如權利要求1所述的電磁促動器，其特徵在於，在所述鎖定位置， 所述襯套(46)在重疊距離(L)上覆蓋所述柱塞芯(16)。
3. 如權利要求1或2所述的電^t促動器，其特徵在於，所述至少一個 永磁體(14)通過第四氣隙(e4)從所述分路器(26)間隔開。
4. 如權利要求1到3中任一項所述的電^茲促動器，其特徵在於，所述分路器(26)通過第五氣隙(e5)從所述》茲軛(20)徑向間隔開。
5. 如前述權利要求中任一項所述的電磁促動器，其特徵在於，所述磁 性柱塞芯(16)耦合到非磁性促動件(18),該非磁性促動件(18)沿著所述縱軸 (Y)延伸以通過所述至少一個磁體(16)和所述磁軛(20)的所述第一表面(22)。
6. 如權利要求1到5中任一項所述的電磁促動器，其特徵在於，該電 磁促動器包含至少一個磁體(16)，該至少一個磁體(16)具有非磁性促動 件(18)穿過的通路孔(17)。
7. 如權利要求1到5中任一項所述的電磁促動器，其特徵在於，該電 磁促動器包含至少兩個靠近的磁體(16)，所述兩個靠近的磁體以這樣的方 式分別隔開以便當它們靠近時留出通路孔(17)。
8. 如權利要求7所述的電磁促動器，其特徵在於，該電磁促動器包含 四個相同形狀的;茲體(16)。
9. 如權利要求6到8中任一項所述的電磁促動器，其特徵在於，該電 》茲促動器包含放置在通路孔(17)中的定心部分(19)。
10. 如權利要求7所述的電磁促動器，其特徵在於，所述定心部分(19) 從所述至少一個磁體(16)突起第四氣隙(e4)的高度，所述定心部分接 觸所述分路器(26)。
11. 如前述權利要求中任一項所述的電磁促動器，其特徵在於，柱塞芯 (16)包含被設計成以將分路器(26)卡靠在鎖定位置。
12. 如前述權利要求中任一項所述的電磁促動器，其特徵在於，所述柱 塞芯(16)包括定位在與所述第三氣隙(e3)接觸的徑向表面中的孔(39)。
13. 如前述權利要求12所述的電磁促動器，其特徵在於，所述孔(39) 在平行於所述縱軸(Y)的方向從一側穿過所述柱塞芯(l6)到另 一側。
14. 如前述權利要求中任一項所述的電磁促動器，其特徵在於，所述電 磁促動器包括用以產生第 一磁控通量(cpCl)的第 一線圈(30A)和用以產生第 二磁控通量(cpC2)的第二線圏(30B)。
15. 如前述權利要求中任一項所述的電磁促動器，其特徵在於，減震器 被放置在由第四氣隙(e4)形成的空間中。
16. 如前述權利要求中任一項所述的電磁促動器，其特徵在於，由非磁 性材料做成的至少一個中間元件(33)被放置在第五氣隙(e5)中。
17. —種用於具有柱塞芯(16)的電磁促動器的控制電路，該控制電路包括至少 一 個第 一 閉合控制線圈(3 0A),用以在所述促動器的閉合階段移動 所述柱塞芯(16)，至少一個第二開路控制線圈(30B)，用以在所述促動器的斷開階段移動 所述》茲芯，其中，所述至少兩個控制線圏(30A， 30B)通過相互感應(M)耦合， 供電電路，用以在所述閉合和斷開階段給所述控制線圏(30A, 30B)供電， >其特徵在於，其包括至少一個第一觸發電容器(C1),所述供電電路包 括切換裝置(TH, Dl, D2)，用以串聯連接所述至少第 一觸發電容器(C1)和所述第二開路控制線圈 (30B)，當閉合電壓(Uclos)施加到所述至少第一閉合控制線圈(30A)的端子 時，所述至少第一觸發電容器(C1)通過在所述至少第二開路控制線圈(30B) 的端子處的感應電壓(Uind)進行充電，連接所述至少第一觸發電容器(C1)到所述第二開路控制線圈 (30B),所述至少第一觸發電容器(C1)通過所述第二開路控制線圈(30B)放電 以在所述斷開階段在所述線圈的端子處產生開路電壓(Uopen)。
18. 如權利要求17所述的控制電路，其特徵在於，開路電壓(Uopen) 的絕對值等於所述至少第一觸發電容器(Cl)的充電電壓(Uc)。
19. 如權利要求17或18所述的控制電路，其特徵在於，所述至少第一 觸發電容器(Cl)包含比閉合電壓(Uclos)的施加時間小的時間常數(t )。
20. 如權利要求19所述的控制電路，其特徵在於，當閉合電壓(Uclos) 施加到所述至少第一閉合控制線圈(30A)的端子時，所述至少第一觸發電容 器(Cl)的充電電壓(Uc)等於在所述至少第二開路控制線圈(30B)的端子處的 感應電壓(Uind)的值，所述開if各電壓(Uopen)的絕對值等於所述感應電壓 (Uind)的絕對值。
21. 如權利要求17所述的控制電路，其特徵在於，該控制電路包括至 少一個第二觸發電容器(C2)，所述供電電路包括切換裝置(THl, TH2， TH3， TH4， Dl， D2, D3),用以 在閉合階段並聯連接所述至少第一和第二觸發電容器(C1， C2)， 以及在斷開階段串聯連接所述至少第一和第二觸發電容器(Cl, C2),施加到所述第二控制線圈(30B)的所述開路電壓(Uopen)等於分別在所述觸 發電容器(C1)的端子處感應的電壓的總和。
22. 如權利要求21所述的控制電路，其特徵在於，所述開路電壓(Uopen) 的絕對值等於所述至少第一和第二觸發電容器(Cl, C2)的充電電壓(Ucl， Uc2)的總和。
23. 如權利要求22所述的控制電路，其特徵在於，當閉合電壓(Uclos) 施加到所述至少第一閉合控制線圏(30A)的端子時，所述至少一個觸發電容 器(Cl, C2)的所述充電電壓(Ucl， Uc2)等於在所述至少第二開路控制線圈 (30B)的端子處的感應電壓(Uind)的值。
24. 如權利要求23所述的控制電路，其特徵在於，所述第一和第二觸 發電容器(C 1 ， C2)分別包含比閉合電壓(Uclos)的施加時間小的時間常數(t )。
25. 如權利要求24所述的控制電路，其特徵在於，所述第一和第二觸 發電容器(C1)具有相同的值，所述開路電壓(Uopen)的絕對值是所述感應 電壓(Uind)的絕對值的兩倍。
26. 如權利要求17到25中任一項所述的控制電路，其特徵在於，所述 至少第 一 閉合控制線圈(30A)包括比所述至少第二開路控制線圈(30B)的第 二數量的匝數(N2)更少的第 一數量的匝數(N1)以使得在所述至少第二開路 控制線圈(30B)的端子處的感應電壓(Uind)大於施加到所述至少第一閉合控 制線圈(30A)的閉合電壓(Uclos)。
27. 如權利要求17到26中任一項所述的控制電路，其特徵在於，所述 切換裝置(TH, TH1, TH2, TH3， TH4)包含受控開關。
28. —種電磁促動器，包括磁路(12)，該i茲路具有》茲軛(20);至少一 個永磁體(14)，該至少 一個永磁體在所述磁軛(20)的縱軸(Y)方向軸向磁化； 以及柱塞芯(16)，該柱塞芯安裝成沿著所述縱軸(Y)在鎖定位置和未鎖定位 置之間軸向滑動，其特徵在於，該電磁促動器包括如權利要求17-27所述的 控制電路，所述線圈沿著所述磁軛(20)的縱軸(Y)軸向延伸，並用以產生第一磁控通量(cpCl),該第一磁控通量加入到所述至少一個永磁體(14) 的極化通量(cpU)以將所述柱塞芯(16)從所述未鎖定位置(PD)移動到所述鎖 定位置(PA)，至少一個復位彈簧(36, 37)的作用抵抗所述柱塞芯的運動，第二磁控通量(cpC2)，該第二磁控通量與所述永磁體(14)的極化通量(cpU)相反，並使得所述柱塞芯(16)能夠通過所述至少一個復位彈簧(36, 37)的作 用從所述鎖定位置移動到所述未鎖定位置(PD)。
29. 如權利要求28所述電磁促動器，其特徵在於，所述磁軛(20)包括 垂直於所述磁軛的縱軸(Y)延伸的分路器(26)，所述分路器(26)以並行方式定 位在所述磁輒的第一和第二表面(22, 24)之間，所述至少一個永磁體(14)定 位在所述第一表面(22)和所述分路器(26)之間。
30. 如權利要求29所述電磁促動器，其特徵在於，所述線圈在所述分 路器(26)和所述第二表面(24)之間軸向延伸。
31. 如權利要求28到30中任一項所述的電磁促動器，其特徵在於，所 述磁軛(20)的所述第二表面(24)包括部分地圍繞所述柱塞芯(16)延伸的內部 襯套(46)，所述柱塞芯(16)通過徑向滑動氣隙(e2)從所述襯套(46)間隔開，該 徑向滑動氣隙(e2)在所述柱塞芯(16)的平移移動過程中保持均一，以及在於， 在所述未鎖定位置，所述柱塞芯(16)從所述磁軛(20)的所述第二表面(24)通 過第三氣隙(e3)間隔開，所述分路器(26)和所述柱塞芯(16)之間的體積限定第 一軸向氣隙(el)。
32. 如權利要求31所述的電磁促動器，其特徵在於，所述襯套(46)通 過在重疊距離(L)上覆蓋所述柱塞芯(16)。
33. 如權利要求28到32中任一項所述的電磁促動器，其特徵在於，所 述至少 一個永磁體(14)通過第四氣隙(e4)從所述分路器(26)間隔開。
34. 如權利要求28到33中任一項所述的電磁促動器，其特徵在於，所 述分路器(26)通過第五氣隙(e5)從所述-茲軛(20)徑向間隔開。
35. 如權利要求28到34中任一項所述的電磁促動器，其特徵在於，所 述磁性柱塞芯(16)耦接到非磁性促動件(18)，該非磁性促動件(18)沿著所述 縱軸(Y)延伸通過所述至少一個》茲體(16)和所述》茲軛(20)的所述第一表面 (22)。
全文摘要
本發明涉及一種雙穩態電磁促動器，其包括一磁路(12)，該磁路(12)包括磁軛(20)，其中分路器(26)垂直於所述磁軛的縱軸(Y)延伸，並包括設置在磁軛的第一表面(22)和分路器(26)之間的永磁體(14)。可動芯(16)安裝為使得其能夠在鎖定位置和釋放位置之間軸向滑動。在分路器(26)和磁軛的第二表面(24)之間延伸的線圈(30，30A，30B)產生第一控制磁通(φC1)用於將可動磁軛(16)從釋放位置(PD)移動到鎖定位置(PA)。第二控制磁通(φC2)允許磁軛在復位彈簧(36，37)的作用下從鎖定位置移動到釋放位置(PD)。
文檔編號H01H33/66GK101622683SQ200880006708
公開日2010年1月6日 申請日期2008年3月25日 優先權日2007年3月27日
發明者休格斯·菲利普蒂, 克裡斯託夫·卡蒂埃-米隆, 吉勒斯·科爾特斯, 米歇爾·勞艾爾, 錫德裡克·布裡奎特 申請人:施耐德電器工業公司