[發(fā)明專利]一種基于開槽磁軛的電磁斥力機(jī)構(gòu)線圈

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910504998.1
• 申請(qǐng)日: 2019-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN110246732A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁召;朱哲曉;陳立學(xué);尹小根;何俊佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01H71/24
• 分類號(hào): H01H71/24;H01H71/68
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;曹葆青

本發(fā)明屬于快速機(jī)械開關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，公開了一種基于開槽磁軛的電磁斥力機(jī)構(gòu)線圈，包括：線圈骨架、擋板、緊固件、繞線圈和磁軛；磁軛為徑向開槽的分離式結(jié)構(gòu)，磁軛中心設(shè)置有線圈骨架，磁軛外部由緊固件環(huán)繞并一同固定在擋板上，磁軛內(nèi)部設(shè)置有繞線圈；通過徑向切槽增加磁軛中感應(yīng)渦流的流通路徑，開槽兩側(cè)磁軛中的渦流方向相反，抵消了渦流的去磁作用，減小了空間漏磁，提高了能量轉(zhuǎn)化效率，提升了驅(qū)動(dòng)效率。本發(fā)明提供的電磁斥力機(jī)構(gòu)用線圈可以有效減小磁軛本身的渦流損耗和磁飽和效應(yīng)，有助于降低空間漏磁，提高電磁斥力機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于快速機(jī)械開關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于開槽磁軛的電磁斥力機(jī)構(gòu)線圈。

背景技術(shù)

研制可以快速切斷故障電流的斷路器，是促進(jìn)高壓直流電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的關(guān)鍵。根據(jù)拓?fù)湓淼牟煌绷鲾嗦菲骺煞譃闄C(jī)械式直流斷路器、固態(tài)式直流斷路器和混合式直流斷路器三種。固態(tài)式直流斷路器需要串并聯(lián)大量的電力電子器件，帶來很高的通流損耗，目前適用于高壓直流電網(wǎng)的方案主要為機(jī)械式和混合式。

快速機(jī)械開關(guān)是兩者中的關(guān)鍵部件，其動(dòng)作速度決定了直流斷路器的開斷性能。傳統(tǒng)操作機(jī)構(gòu)由于動(dòng)作環(huán)節(jié)多、累計(jì)運(yùn)動(dòng)公差大使其響應(yīng)時(shí)間分散性大、分合閘時(shí)間較長(zhǎng)，不適用于上述場(chǎng)合。電磁斥力機(jī)構(gòu)相對(duì)于傳統(tǒng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有響應(yīng)時(shí)間短、剛分速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，普遍應(yīng)用于快速機(jī)械開關(guān)領(lǐng)域。

目前的電磁斥力機(jī)構(gòu)多為空心線圈結(jié)構(gòu)，磁場(chǎng)能量大多消耗在空氣中，主磁通利用率很低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于開槽磁軛的電磁斥力機(jī)構(gòu)線圈，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中電磁斥力機(jī)構(gòu)采用空心線圈結(jié)構(gòu)，使得磁場(chǎng)能量大多消耗在空氣中，磁通利用率低導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)效率低的問題。

本發(fā)明提供了一種基于開槽磁軛的電磁斥力機(jī)構(gòu)線圈，包括線圈骨架、擋板、緊固件、繞線圈和磁軛；磁軛為徑向開槽的分離式結(jié)構(gòu)，磁軛中心設(shè)置有線圈骨架，磁軛外部由緊固件環(huán)繞并一同固定在擋板上，磁軛內(nèi)部設(shè)置有繞線圈；通過徑向切槽增加磁軛中感應(yīng)渦流的流通路徑，開槽兩側(cè)磁軛中的渦流方向相反，抵消了渦流的去磁作用，減小了空間漏磁，提高了能量轉(zhuǎn)化效率，提升了驅(qū)動(dòng)效率。

進(jìn)一步優(yōu)選地，磁軛可以為圓筒形，且磁軛開槽的數(shù)目大于等于4。

本發(fā)明中，磁軛是圓筒形，表面徑向開槽，中心設(shè)置有線圈骨架，外部由緊固件環(huán)繞并一同固定在擋板上。磁軛內(nèi)部設(shè)置有繞線圈，并通過環(huán)氧樹脂澆筑成一體式結(jié)構(gòu)。可以有效減小磁軛本身的渦流損耗和磁飽和效應(yīng)，有助于降低空間漏磁，提高電磁斥力機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)效率。

進(jìn)一步優(yōu)選地，磁軛的材料可以為電工純鐵DT-4。DT-4磁導(dǎo)率高，可以有效約束線圈周圍的磁場(chǎng)，避免磁場(chǎng)向外擴(kuò)散，使磁力線集中在線圈與能量轉(zhuǎn)換件周圍，以提高兩者間的電磁耦合程度，從而在相同的驅(qū)動(dòng)電流下獲得更高的電磁驅(qū)動(dòng)力。

進(jìn)一步優(yōu)選地，磁軛與繞線圈通過環(huán)氧樹脂澆筑成一體式結(jié)構(gòu)。去除了繞線圈表面多余的固定件，減小了繞線圈與能量轉(zhuǎn)換件之間的初始間隙，從而增大機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)初始階段的電磁耦合程度，另一方面也增加了繞線圈的牢固性。

進(jìn)一步優(yōu)選地，線圈骨架與擋板中心均設(shè)置有通孔，兩者通過螺紋連接。

進(jìn)一步優(yōu)選地，磁軛和緊固件通過螺栓或鉚釘固定在擋板上。由于磁軛為分離式結(jié)構(gòu)，將磁軛固定在所述擋板上方便兩者的裝配和澆筑；緊固件相當(dāng)于增大了磁軛澆筑時(shí)的接觸面積，使線圈結(jié)構(gòu)更加緊固。

進(jìn)一步優(yōu)選地，線圈骨架可以為圓筒形，線圈骨架的材料為環(huán)氧玻璃布。其中，玻璃布是用環(huán)氧玻璃纖維織成的織物；具有絕緣、絕熱、耐腐蝕、不燃燒、耐高溫、高強(qiáng)度等性能，主要用作絕緣材料、玻璃鋼的增強(qiáng)材料。

進(jìn)一步優(yōu)選地，緊固件可以為圓筒形，緊固件的材料為環(huán)氧玻璃布。

進(jìn)一步優(yōu)選地，擋板可以為環(huán)氧玻璃布板。