永磁机构的设计

永磁机构计算值与测量值的比较
1号机构F /N 计算值 测量值
误差(%)
2号机构F /N 7488 6710
12
4700 4151
13
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
R
应用现状
机构本体的发展于存在问题
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双线圈永磁机构在 合闸位置的结构简图
S N N S
Ⅰ Ⅱ
图3
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d1 R1 0 S1
d2 R2 0Sm
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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 先设一个B1
Φ1= B1xS1
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::报告人：游一民::::::
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双线圈式永磁机构 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
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确定产品的整体结构 确定产品的传动方式，传动比； 确定机构的合闸保持力； 确定机构的形式，结构等； 确定机构动铁心的体积；
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Байду номын сангаас
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永磁机构静特性的计算（合闸保持力的计算） 永磁机构动特性的计算
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F
Φ2 Φ2 Φ2 Φ2
B1 S1 2 0
2
F--气隙1处产生的吸力，即 永磁机构的合闸保持力；
Sm
St
Φ1
气隙2
Φ2
S2
F
S2
Φ2
Sg
S1--气隙1处的截面积S1= StSg，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
双稳态永磁机构的原理简图
B S
i i
i
=0
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等效磁路图
H 2 L2
Φ2 R 2 Φ2 R 2
H 2 L2
H mL m H 3L 3
H mL m H 1L 1
Φ1R 1
H 3L 3
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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
HmLm Hi Li i Ri
左边表示永久磁铁的磁动势
等式右边第一项表示各部分铁磁材料所产生的磁位降
第二项表示各部分气隙产生的磁位降
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研发中心
Research & Development
永磁机构的设计与同步开关:: 游一民 ::::::
Xi'an Hign Voltage Apparatus Research Institute
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H1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；Φ1为通过动铁心的磁通；Φ2 为通 过磁轭的磁通；B1 为气隙1的磁感应强度 R1与R2分别为气隙1和气隙2的磁阻：
度为d1 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
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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 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。
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
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Ⅰ
7
Ⅰ
双线圈永磁机构在 分闸位置的结构简图
5
Ⅲ
1
S 3N
2
N4S
Ⅱ
6
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
Φ1xR1, Φ2x R2 B1→Bm→ Hm Φ2→B3=Φ2/ S3→ H3 →H1'
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H1'L1= HmLm-H2L2- H3L3-Φ1R1-Φ2R2 →B1' 比较B1与 B1‘ , B1与 B1’差值在所规定的误差范围内，则
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di Ri 0 Si
di气隙长度，Si为磁通通过的有效截面积，μ0为空气磁导率
• • • •
Φ1=2Φ2 B1=Φ1/S1 Bｍ=Φ2/Sｍ HmLm= H1L1+ H2L2+ H3L3+Φ1R1+Φ2R2
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

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B1为永磁机构动铁心中的磁感应强度
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采用磁路的方法进行计算
几点假设
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 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
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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
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