永磁机构的设计

1、 Technology Exchange应用现状机构本体的发展于存在问题优化设计应用和发展R控制单元Technology Exchange研发中心RX i a n H i g n V o l t a g e A p p a r a t u s R e s e a r c h I n s t i t u t e技 术 交 流R e s e a r c h & D e v e l o p m e n t永磁机构的设计与同步开关: 游一民 : Technology Exchange应用现状机构本体的发展于存在问题优化设计应用和发展R控制单元:报告人：游一民: Technology Excha

2、nge应用现状机构本体的发展于存在问题优化设计应用和发展R控制单元双线圈式永磁机构n 利用永久磁铁使真空断路器分别保持在分闸和合闸极限位置上 n 激磁线圈将机构的铁心从分闸位置推动到合闸位置，使用另一激磁线圈将机构的铁心从合闸位置推动到分闸位置 Technology Exchange应用现状机构本体的发展于存在问题优化设计应用和发展R控制单元6135247SNSN图2为双线圈永磁机构的结构简图1-静铁芯,2-动铁芯,3,4-永久磁铁,5-合闸线圈,6-分闸线圈,7-驱动杆双线圈永磁机构在分闸位置的结构简图1静铁心；2动铁心；3、4永久磁铁；5、6分、合闸线圈；7驱动杆 Technology E

3、xchange应用现状机构本体的发展于存在问题优化设计应用和发展R控制单元SNSN图3双线圈永磁机构在合闸位置的结构简图 Technology Exchange应用现状机构本体的发展于存在问题优化设计应用和发展R控制单元n 确定产品的整体结构 n 确定产品的传动方式，传动比；n 确定机构的合闸保持力；n 确定机构的形式，结构等；n 确定机构动铁心的体积； Technology Exchange应用现状机构本体的发展于存在问题优化设计应用和发展R控制单元n 永磁机构静特性的计算（合闸保持力的计算）n 永磁机构动特性的计算 Technology Exchange应用现状机构本体的发展于存在问题优化

4、设计应用和发展R控制单元n 确定永磁机构动铁心的截面积；气隙磁场(或磁通)不变化的磁路，称为静态磁路必须考虑机构的合闸保持力足以克服真空开关触头弹簧的反力 Technology Exchange应用现状机构本体的发展于存在问题优化设计应用和发展R控制单元01221SBFF-气隙1处产生的吸力，即永磁机构的合闸保持力； S1-气隙1处的截面积S1= St- Sg，即动铁心的截面积减去驱动杆的截面积； B1-气隙1处的磁通密度； 气隙1气隙2StSmS2S2Sg2222221F双稳态永磁机构的原理简图 Technology Exchange应用现状机构本体的发展于存在问题优化设计应用和发展R控制单

5、元n 采用磁路的方法进行计算n 几点假设n 认为磁场分别在动铁心、磁轭及永久磁铁的截面上均匀分布n 动铁心在合闸位置时,铁心与磁轭看起来是紧密接触的，由于零件表面总是粗糟的，实际上存在一个小间隙，如图中的气隙1，设小间隙的长度为d1 n 当动铁心在合闸位置时，由于分闸端较合闸端的磁阻大20多倍，可以认为磁通全部通过合闸端，而在分闸端，磁通为零 Technology Exchange应用现状机构本体的发展于存在问题优化设计应用和发展R控制单元n 磁路中包括三部分，永久磁铁，气隙部分和磁轭与动铁心的铁磁部分n 根据克希霍夫第一定律，磁路中各处的磁通相等，即磁通和为零。iiiSB=0 Technol

6、ogy Exchange应用现状机构本体的发展于存在问题优化设计应用和发展R控制单元n 等效磁路图 H3L3H2L2H1L12R21R1HmLm2R2HmLmH2L2H3L3 Technology Exchange应用现状机构本体的发展于存在问题优化设计应用和发展R控制单元n 根据克希霍夫第二定律，磁路中各处的总磁动势的代数和等于各部分的磁压降的代数和n 左边表示永久磁铁的磁动势 n 等式右边第一项表示各部分铁磁材料所产生的磁位降n 第二项表示各部分气隙产生的磁位降 iiiimmRLHLH Technology Exchange应用现状机构本体的发展于存在问题优化设计应用和发展R控制单元ndi

7、气隙长度，Si为磁通通过的有效截面积，0为空气磁导率 1=22 B1=1/S1 B=2/S HmLm= H1L1+ H2L2+ H3L3+1R1+2R2 i0iiSdR Technology Exchange应用现状机构本体的发展于存在问题优化设计应用和发展R控制单元nH1为动铁心平均磁场强度；L1为动铁心平均长度；H2与H3为磁轭各部分的磁场强度；L2与L3为磁轭各部分的平均长度；S1 为气隙1的截面积；B2为气隙2的磁感应强度，也近似等于永久磁铁中的磁感应强度；Sm为气隙2的截面积；1为通过动铁心的磁通；2 为通过磁轭的磁通；B1 为气隙1的磁感应强度n R1与R2分别为气隙1和气隙2的磁

8、阻：1011SdRmSdR022 Technology Exchange应用现状机构本体的发展于存在问题优化设计应用和发展R控制单元n 由于铁磁材料的非线性，无法从式中求出铁磁材料的磁场强度和永久磁铁中的工作点的位置，此时，则需要采用迭代法进行求解 n 先设一个B1 n 1= B1xS1n 1xR1, 2x R2 n B1Bm Hmn 2B3=2/ S3 H3 H1 Technology Exchange应用现状机构本体的发展于存在问题优化设计应用和发展R控制单元nH1L1= HmLm-H2L2- H3L3-1R1-2R2 nB1 n比较B1与 B1 , B1与 B1差值在所规定的误差范围内，则认为B1就是所求的值。如果B1与 B1差值超过了误差范围，再将B1作为下一步计算的初试值进行迭代计算n直到B1与 B1差值在小于所规定的误差，此时，可以认为所求出的B