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1、(10)申请公布号 CN 102789928 A (43)申请公布日 2012.11.21 C N 1 0 2 7 8 9 9 2 8 A *CN102789928A* (21)申请号 201210265592.0 (22)申请日 2012.07.27 H01H 71/10(2006.01) (71)申请人北京电研华源电力技术有限公司 地址 100192 北京市海淀区清河小营东路 15号华源楼 申请人国家电网公司 (72)发明人闵伟 张力 庞腊成 张重乐 付永长 易平 黄志军 陈立民 张峰涛 周云祥 (74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人李景辉 (54) 发明名。
2、称 驱动机构 (57) 摘要 本发明提出一种驱动机构，该驱动机构包括： 静铁芯、动铁芯、上驱动线圈、永磁体和下驱动线 圈，所述静铁芯具有内腔，所述内腔包括：上端 面、下端面以及位于所述上端面和所述下端面之 间的柱形的动铁芯移动空间，所述动铁芯能移动 的设置在所述动铁芯移动空间中并至少具有第一 工作位置，所述上驱动线圈、永磁体和下驱动线圈 分别套设在所述动铁芯移动空间之外。在所述第 一工作位置，所述第一环形凸台与所述第四环形 凸台在径向上相互对合形成磁路，所述动铁芯的 上端面远离所述内腔的上端面，所述动铁芯的下 端面远离所述内腔的下端面。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书8页 附图。
3、9页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 9 页 1/2页 2 1.一种驱动机构，其特征在于，所述驱动机构包括：静铁芯(1)、动铁芯(2)、上驱动线 圈(3)、永磁体(5)和下驱动线圈(6)，所述静铁芯(1)具有内腔，所述内腔包括：上端面、下 端面以及位于所述上端面和所述下端面之间的柱形的动铁芯移动空间，所述动铁芯(2)能 移动的设置在所述动铁芯移动空间中并至少具有第一工作位置， 所述静铁芯(1)还包括：从上至下间隔分布并分别包围在所述内腔外的多个环形空 槽，所述上驱动线圈(3)和所述下驱动线圈(6)通过所述环形空槽分别套设在所。
4、述动铁芯 之外；所述静铁芯(1)还包括：包围在所述内腔外且位于所述静铁芯(1)中部并分隔相邻 两个环形空槽的第一环形凸台(104)； 所述动铁芯(2)至少包括：从上至下间隔分布的多个凹槽，以及位于所述动铁芯(2)中 部并分隔相邻两个所述凹槽的第四环形凸台(204)， 在所述第一工作位置，所述第一环形凸台与所述第四环形凸台在径向上相互对合形成 磁路，所述动铁芯(2)的上端面远离所述内腔的上端面，所述动铁芯(2)的下端面远离所述 内腔的下端面。 2.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于， 所述多个环形空槽为：从上至下间隔分布并分别包围在所述动铁芯移动空间外的第 一环形空槽、第二环形空槽和第三环形。
5、空槽，所述上驱动线圈(3)设置在所述第一环形空 槽中，所述下驱动线圈(6)设置在所述第三环形空槽中；所述第一环形凸台(104)分隔所 述第一环形空槽和第二环形空槽，所述静铁芯(1)还包括：包围在所述动铁芯移动空间外 并分隔所述第二环形空槽和所述第三环形空槽的第二环形凸台(106)，所述第二环形凸台 (106)与所述动铁芯移动空间之间设有容纳所述永磁体(5)的空间； 所述动铁芯(2)还包括：分别位于所述第四环形凸台(204)上方和下方的第三环形凸 台(202)和第五环形凸台(206)，所述动铁芯(2)的上端面位于所述第三环形凸台(202) 上，所述动铁芯(2)的下端面位于所述第五环形凸台(206。
6、)上，所述动铁芯(2)还包括：位 于所述第三环形凸台(202)与所述第四环形凸台(204)之间的第一凹槽以及位于所述第四 环形凸台(204)与所述第五环形凸台(206)之间的第二凹槽； 所述动铁芯(2)还具有第二工作位置和第三工作位置， 在所述第一工作位置，所述第一环形凸台与所述第四环形凸台在径向上相互对合形成 第一磁路，所述第五环形凸台与所述第二环形凸台在径向上相互对合形成第二磁路，所述 第一磁路与所述第二磁路连通，所述第三环形凸台远离所述内腔的上端面，所述第五环形 凸台远离所述内腔的下端面； 在所述第二工作位置，所述第五环形凸台与所述内腔的下端面贴合形成第三磁路，所 述第五环形凸台与所述第。
7、二环形凸台在径向上相互对合形成第四磁路，所述第三磁路与所 述第四磁路连通，所述第三环形凸台远离所述内腔的上端面，所述第四环形凸台与所述第 一环形凸台在径向上相互错开， 在所述第三工作位置，所述第三环形凸台与所述内腔的上端面贴合形成第五磁路，所 述第五环形凸台与所述第二环形凸台在径向上相互对合形成第六磁路，所述第五磁路与所 述第六磁路连通，所述第三环形凸台与所述第一环形凸台在径向上相互错开，所述第五环 形凸台远离所述内腔的下端面。 3.如权利要求2所述的驱动机构，其特征在于，所述第二环形空槽中还设有中驱动线 权 利 要 求 书CN 102789928 A 2/2页 3 圈(4)。 4.如权利要求。
8、1所述的驱动机构，其特征在于，所述永磁体(5)和动铁芯(2)之间设置 有导磁部件。 5.如权利要求2所述的驱动机构，其特征在于，所述第四环形凸台的高度大于等于所 述第一环形凸台的高度。 6.如权利要求2所述的驱动机构，其特征在于，所述动铁芯(2)为对称式结构。 7.如权利要求2所述的驱动机构，其特征在于，所述第五环形凸台的高度大于所述第 三环形空槽与所述第二环形凸台的高度之和。 8.如权利要求2所述的驱动机构，其特征在于，所述第一环形空槽的高度大于所述第 三环形凸台与所述第一凹槽的高度之和。 9.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述驱动机构还包括：连接在所述动铁 芯(2)上下两端的驱动。
9、杆(7)，所述静铁芯(1)还包括：设置在所述内腔上下两端并与所述 内腔连通的穿孔，所述驱动杆(7)能移动的设置在所述穿孔中，所述穿孔的口径大于所述 驱动杆(7)的口径但小于所述动铁芯的口径。 10.如权利要求2所述的驱动机构，其特征在于，所述第一环形凸台和所述永磁体(5) 的内缘平齐并延伸至所述动铁芯移动空间的外侧边缘；所述第三环形凸台、第四环形凸台 和第五环形凸台的外缘平齐并延伸至所述动铁芯移动空间的内侧边缘。 权 利 要 求 书CN 102789928 A 1/8页 4 驱动机构 技术领域 0001 本发明涉及驱动设备技术或电气控制领域，具体涉及一种驱动机构，尤其是一种 三稳态永磁操动机构。
10、。 背景技术 0002 现有的永磁操动机构从原理上主要分为双稳态永磁机构和单稳态永磁机构，下面 分别简单介绍其原理。 0003 首先介绍双稳态永磁操动机构的原理。所谓双稳态是指动铁芯在行程终止的两个 位置，不需要机械锁扣即可保持。图1为现有的一种双稳态永磁操动机构的结构原理简图， 如图1所示，双稳态永磁操动机构共有七个主要零件：11为静铁芯，为机构提供磁路通道； 12为动铁芯，是整个机构中的运动部件；13为永久磁体，为机构提供保持时所需要的动力； 14为分闸线圈；15为合闸线圈；16为驱动杆。 0004 当断路器处于合闸或分闸位置时，线圈中无电流通过，永久磁铁利用动、静铁芯提 供的低磁阻抗通道。
11、将动铁芯保持在合闸或分闸位置，而不需要任何机械锁扣。当有动作信 号时，合闸或分闸线圈中的电流产生磁势，磁路中的磁场由线圈产生的磁场与永磁体产生 的磁场叠加合成，动铁芯连同固定在上面的驱动杆，在合成磁场力的作用下，驱动开关本体 完成合分闸任务。 0005 图2(a)-(d)为双稳态永磁机构在分闸过程中动铁芯处于行程中不同位置时磁场 的分布情况。图2(a)为机构处于分闸位置时的磁场分布。此时，合、分闸线圈均无电流通 过，动铁芯和静铁芯一起为永久磁铁形成一条低磁阻抗路径，而在动铁芯底部的较大空气 气隙有较大的磁阻，所以磁力线广泛的分布于动铁芯的上端部。图2(b)为机构处于保持位 置，在分闸线圈通有电。
12、流时某一瞬的磁场分布。随着电流的增加，线圈产生的磁势使磁场分 布发生变化，通过下部气隙的磁力线的数目逐渐增多，结果是在合成磁场的作用下，动铁芯 同时受到了向上和向下两个方向的作用力。而当线圈中的电流上升到一定值时，动铁芯所 受到的向下的力一旦超过向上的力，就开始向下运动，并且随着位移的增加，底部气隙的磁 阻逐渐减小，磁感应强度越来越大，从而动铁芯向下呈加速运动。图2(c)为动铁芯运动至 行程一半时的磁场分布情况。此时磁力线大部分通过下部气隙。图2(d)为动铁芯运动终 止即到达机构另一保持位置时的磁力线分布情况。此时下部气隙为零，线圈电流和永磁体 的磁势在动、静铁芯所提供的低磁阻抗通道中产生较强。
13、的磁场，去掉线圈中的电流，动铁芯 将自动保持在合闸位置。 0006 除了双稳态永磁操动机构之外，还有单稳态永磁操动机构。所谓单稳态永磁操动 机构是相对于双稳态而言的。即只有一个行程终止位置靠永久磁铁保持的永磁操动机构。 图3为单稳态单线圈永磁操动机构的结构原理简图。从图中可以看出，此结构与双稳态机 构的最大区别在于机构中设有分闸弹簧，并采用了单线圈结构。图中21为分闸弹簧，提供 机构分闸时所需的动力，可设在传动机构上；22为不导磁盖板；23是为此结构专门设计的 磁路导向环；24为永久磁铁；25为静铁芯；26为线圈，在此单稳态机构中分合闸采用同一 说 明 书CN 102789928 A 2/8页。
14、 5 个线圈，通过给线圈通不同方向的电流来实现分合闸操作；27为动铁芯；28为与传动机构 相联的连接杆，实现力的传递功能。 0007 图3所示单稳态永磁操动机构处于合闸位置，此时线圈26中无电流通过，永久磁 铁在动、静铁芯提供的低磁阻抗路径中产生较强的磁场，动铁芯在此磁场的作用下受到较 大的向下的电磁吸力以保持在合闸位置。单稳态永磁操动机构在相同的传动机构下静态保 持力要设计得比双稳态机构大，这是由于机构在保持位置时不仅要提供灭弧室所需的保持 力，同时还必须克服分闸弹簧受拉伸后产生的向上的拉力。由于永磁操动机构在设计时的 基本依据是机构所需提供的保持力，保持力的大小在一定程度上决定了操动机构整。
15、体尺寸 的大小，从这一点上来看，单稳态永磁操动机构不如双稳态永磁操动机构容易缩小机构整 体尺寸。当机构需要分闸时，线圈26通有一定方向的电流，使线圈在动铁芯底部气隙上产 生的磁场与永久磁体在此处产生的磁场方向相反，目的是减小动铁芯所受到的向下的电磁 吸力。随着线圈电流的增大，动铁芯所受到的电磁吸力逐渐减小，当此力减小到小于分闸弹 簧的拉力时，动铁芯就会在弹簧拉力的作用下经由传动杆28带动动触头完成分闸动作。当 机构处于分闸状态时，由于上端盖为不导磁材料，永久磁铁不能为动铁芯提供向上的保持 力，此时由于分闸弹簧有预拉力，动铁芯连同动触头可以保持在分闸位置。由此可以看出， 双稳态永磁机构在分、合闸。
16、两个位置都是靠永磁体产生的吸力来实现保持功能，而单稳态 永磁机构则仅在合闸位置由永磁保持，分闸位置由弹簧保持。 0008 现有的双稳态永磁机构和单稳态永磁机构只有两个稳态位置，难以满足三工位隔 离开关的操动要求。专利CN 102064600A(公开日期：2011.05.18；国别：中国)给出了一种 三稳态差动式永磁操动机构，通过在图1所示双稳态永磁操动机构上下两端的驱动杆处对 称设置差动式预压缩弹簧，通过弹簧的弹力使动铁芯在线圈都不通电的情况下能在图2(c) 所示的位置维持稳定，从而得到第三个稳定位置。但是这种结构在双稳态永磁操动机构的 基础上增加弹簧及其附属零部件，结构复杂，体积变大，而且操。
17、动机构在图2(a)或图2(d) 所示位置时的永磁吸合保持力需要克服弹簧的弹力，而且考虑到弹簧的阻尼效应，限制了 此操动机构合闸或分闸的速度。 发明内容 0009 本发明提供一种驱动机构，以解决现有技术在三个工作位置的切换和保持上需要 弹簧等部件的辅助才能实现而带来的结构复杂、控制不精确的问题，尤其要解决工作位置 在位于静铁芯内的中间位置需要弹簧等部件的辅助才能实现控制的问题。 0010 为此，本发明提出一种驱动机构，所述驱动机构包括：静铁芯1、动铁芯2、上驱动 线圈3、永磁体5和下驱动线圈6，所述静铁芯1具有内腔，所述内腔包括：上端面、下端面 以及位于所述上端面和所述下端面之间的柱形的动铁芯移。
18、动空间，所述动铁芯2能移动的 设置在所述动铁芯移动空间中并至少具有第一工作位置，所述静铁芯1还包括：从上至下 间隔分布并分别包围在所述内腔外的多个环形空槽，所述上驱动线圈3和所述下驱动线圈 6通过所述环形空槽分别套设在所述动铁芯之外；所述静铁芯1还包括：包围在所述内腔外 且位于所述静铁芯1中部并分隔相邻两个环形空槽的第一环形凸台104； 0011 所述动铁芯2至少包括：从上至下间隔分布的多个凹槽，以及位于所述动铁芯2中 部并分隔相邻两个所述凹槽的第四环形凸台204， 说 明 书CN 102789928 A 3/8页 6 0012 在所述第一工作位置，所述第一环形凸台与所述第四环形凸台在径向上相。
19、互对合 形成磁路，所述动铁芯2的上端面远离所述内腔的上端面，所述动铁芯2的下端面远离所述 内腔的下端面。 0013 进一步地，所述多个环形空槽为：从上至下间隔分布并分别包围在所述动铁芯移 动空间外的第一环形空槽、第二环形空槽和第三环形空槽，所述上驱动线圈3设置在所述 第一环形空槽中，所述下驱动线圈6设置在所述第三环形空槽中；所述第一环形凸台104分 隔所述第一环形空槽和第二环形空槽，所述静铁芯1还包括：包围在所述动铁芯移动空间 外并分隔所述第二环形空槽和所述第三环形空槽的第二环形凸台106，所述第二环形凸台 106与所述动铁芯移动空间之间设有容纳所述永磁体5的空间； 0014 所述动铁芯2还包。
20、括：分别位于所述第四环形凸台204上方和下方的第三环形凸 台202和第五环形凸台206，所述动铁芯2的上端面位于所述第三环形凸台202上，所述动 铁芯2的下端面位于所述第五环形凸台206上，所述动铁芯还包括：位于所述第三环形凸台 与所述第四环形凸台之间的第一凹槽以及位于位于第四环形凸台与所述第五环形凸台之 间的第二凹槽； 0015 所述动铁芯2还具有第二工作位置和第三工作位置， 0016 在所述第一工作位置，所述第一环形凸台与所述第四环形凸台在径向上相互对合 形成第一磁路，所述第五环形凸台与所述第二环形凸台在径向上相互对合形成第二磁路， 所述第一磁路与所述第二磁路连通，所述第三环形凸台远离所述。
21、内腔的上端面，所述第五 环形凸台远离所述内腔的下端面； 0017 在所述第二工作位置，所述第五环形凸台与所述内腔的下端面贴合形成第三磁 路，所述第五环形凸台与所述第二环形凸台在径向上相互对合形成第四磁路，所述第三磁 路与所述第四磁路连通，所述第三环形凸台远离所述内腔的上端面，所述第四环形凸台与 所述第一环形凸台在径向上相互错开， 0018 在所述第三工作位置，所述第三环形凸台与所述内腔的上端面贴合形成第五磁 路，所述第五环形凸台与所述第二环形凸台在径向上相互对合形成第六磁路，所述第五磁 路与所述第六磁路连通，所述第三环形凸台与所述第一环形凸台在径向上相互错开，所述 第五环形凸台远离所述内腔的下。
22、端面。 0019 进一步地，所述第二环形空槽中还设有中驱动线圈4。 0020 进一步地，所述永磁体5和动铁芯2之间设置有导磁部件。 0021 进一步地，所述第四环形凸台的高度大于等于所述第一环形凸台的高度。 0022 进一步地，所述动铁芯2为对称式结构。 0023 进一步地，所述第五环形凸台的高度大于所述第三环形空槽与所述第二环形凸台 的高度之和。 0024 进一步地，所述第一环形空槽的高度大于所述第三环形凸台与所述第一凹槽的高 度之和。 0025 进一步地，所述驱动机构还包括：连接在所述动铁芯2上下两端的驱动杆7，所述 静铁芯1还包括：设置在所述内腔上下两端并与所述内腔连通的穿孔，所述驱动杆。
23、7能移 动的设置在所述穿孔中，所述穿孔的口径大于所述驱动杆7的口径但小于所述动铁芯的口 径。 说 明 书CN 102789928 A 4/8页 7 0026 进一步地，所述第一环形凸台和所述永磁体5的内缘平齐并延伸至所述动铁芯移 动空间的外侧边缘；所述第三环形凸台、第四环形凸台和第五环形凸台的外缘平齐并延伸 至所述动铁芯移动空间的内侧边缘。 0027 本发明通过在动铁芯上设置第四环形凸台和多个凹槽，以及在静铁芯中设置第一 环形凸台和多个环形空槽，在设定的中间位置上，动铁芯上的第四环形凸台与静铁芯中的 第一环形凸台相互对合或贴合或吸合或配合，构成稳定的磁路，能够使动铁芯处于远离所 述内腔的上端面。
24、和下端面之间的中间位置，无须弹簧等其他机械结构，通过动铁芯与静铁 芯之间的凸出部与凹陷部之间的配合形成磁路的闭合就能将动铁芯保持在设定的中间位 置上，该操动机构结构简单，体积小，可靠性高动作分散性小、可控性好。 0028 进而，本发明能在三个不同位置与永磁体、静铁芯构成稳定的磁路，从而将动铁芯 稳定在这三个位置上，实现三个工作位置的切换和保持。本发明无需脱扣、锁扣装置，就能 通过控制上驱动线圈的电流实现动铁芯三个稳态位置的切换，并在断电情况下通过永磁力 实现工作位置的保持。本发明结构简单、可靠性高、可控性好，是发展智能电气设备或液压 设备的理想元件。 附图说明 0029 图1为现有的双稳态永磁。
25、操动机构原理示意图； 0030 图2是双稳态永磁操动机构分闸过程的磁场分布示意图； 0031 图3是现有的单稳态永磁操动机构结构示意图； 0032 图4是根据本发明实施例的第一种驱动机构的结构示意图，其中，不具有中驱动 线圈； 0033 图5是图4所示的驱动机构的动铁芯稳定在位置b时的磁场分布示意图； 0034 图6是图4所示的驱动机构的动铁芯稳定在位置c时的磁场分布示意图； 0035 图7是图4所示的驱动机构的动铁芯稳定在位置a时的磁场分布示意图； 0036 图8是根据本发明实施例的第二种驱动机构的结构示意图，其中，设有中驱动线 圈； 0037 图9是本发明实施例的第三种驱动机构的结构示意图。
26、，其中，在永磁体和动铁芯 之间设置有导磁部件(导磁环)。 0038 附图标号说明： 0039 1、静铁芯 2、动铁芯 3、上驱动线圈 4、中驱动线圈 5、永磁体6、下 驱动线圈 7、驱动杆 8、磁力线 11-双稳态永磁操动机构的静铁芯；12-双稳态 永磁操动机构的动铁芯；13-双稳态永磁操动机构的永磁体；14-双稳态永磁操动机构的分 闸线圈；15-双稳态永磁操动机构的合闸线圈；16-双稳态永磁操动机构的驱动杆；21-单 稳态永磁操动机构的分闸弹簧；22-单稳态永磁操动机构的非导磁盖板；23-单稳态永磁操 动机构的磁路导向环；24-单稳态永磁操动机构的永磁体；25-单稳态永磁操动机构的静铁 芯；。
27、26-单稳态永磁操动机构的线圈；27-单稳态永磁操动机构的动铁芯；28-单稳态永磁 操动机构的连接杆；29-导磁环 0040 101、内腔 1011、内腔上端面 1013、内腔下端面 104、第一环形凸台 105、第 二环形空槽 106、第二环形凸台 201、凹槽 202、第三环形凸台 203、凹槽 204、第四 说 明 书CN 102789928 A 5/8页 8 环形凸台 206、第五环形凸台 2021、动铁芯的上端面 2061、动铁芯的下端面 具体实施方式 0041 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发 明的具体实施方式。 0042 图4示出了根据本发明。
28、实施例的第一种驱动机构的结构，所述驱动机构包括：静 铁芯1、动铁芯2、上驱动线圈3、永磁体5和下驱动线圈6，所述静铁芯1具有内腔101，所 述内腔101包括：上端面1011、下端面1013以及位于所述上端面和所述下端面之间的柱形 的动铁芯移动空间，所述动铁芯2能移动的设置在所述动铁芯移动空间中并至少具有第一 工作位置，所述上驱动线圈3、永磁体5和下驱动线圈6分别套设在所述动铁芯移动空间之 外。本实施例中，第一工作位置为b位置，即动铁芯2处于静铁芯1内的中间位置，该位置 既不是动铁芯2处于静铁芯1上端的位置(即位置a)，也不是动铁芯2处于静铁芯1下端 的位置(即位置c)，这是本发明与现有技术的区。
29、别之一。现有技术只能通过电磁控制实现 动铁芯2处于静铁芯1上端或下端的位置，不能实现在b位置的稳态保持，而如果采用弹簧 等机械部件的控制，使动铁芯2处于b位置，则会增加结构的复杂性，而且由于弹簧等机械 部件的磨损，容易造成控制失误等问题。 0043 如图4所示，所述静铁芯1还包括：从上至下间隔分布并分别包围在所述内腔外的 多个环形空槽，环形空槽起到容纳线圈的作用，在线圈断电时，还起到间隔磁力线的作用。 所述上驱动线圈3和所述下驱动线圈6通过所述环形空槽分别套设在所述动铁芯之外；所 述静铁芯1还包括：包围在所述内腔外且位于所述静铁芯1中部并分隔相邻两个环形空槽 的第一环形凸台104。 0044 。
30、所述动铁芯2至少包括：从上至下间隔分布的多个凹槽，以及位于所述动铁芯2中 部并分隔相邻两个所述凹槽(例如第一凹槽201和第二凹槽203)的第四环形凸台204。 0045 在所述第一工作位置，动铁芯2的第四环形凸台204处于b位置，各线圈均不通电 时，如图5所示，所述第一环形凸台与104所述第四环形凸台204在径向上相互对合(本文 中的对合可以为贴合、重合、吸合或配合)形成第一磁路，第五环形凸台与所述第二环形凸 台在径向上相互对合形成第二磁路，第一磁路与所述第二磁路连通形成封闭磁路，所以，动 铁芯2处于稳态位置，即动铁芯受到外界扰动而稍微偏离该位置时，动铁芯所受的磁力会 驱动其回到该稳态位置。在。
31、b位置，所述动铁芯2的上端面远离所述内腔的上端面，所述动 铁芯2的下端面远离所述内腔的下端面。 0046 进一步地，如图4所示，静铁芯1的所述多个环形空槽为：从上至下间隔分布并分 别包围在所述动铁芯移动空间外的第一环形空槽、第二环形空槽105和第三环形空槽，所 述上驱动线圈3设置在所述第一环形空槽中，所述下驱动线圈6设置在所述第三环形空槽 中；所述第一环形凸台104分隔所述第一环形空槽和第二环形空槽105，所述静铁芯1还包 括：包围在所述动铁芯移动空间外并分隔所述第二环形空槽和所述第三环形空槽的第二环 形凸台106，所述第二环形凸台106与所述动铁芯移动空间之间设有容纳所述永磁体5的空 间。 。
32、0047 所述动铁芯2还包括：分别位于所述第四环形凸台204上方和下方的第三环形凸 台202和第五环形凸台206，所述动铁芯2的上端面2021位于所述第三环形凸台202上，所 说 明 书CN 102789928 A 6/8页 9 述动铁芯2的下端面2061位于所述第五环形凸台206上。较佳地，所述动铁芯2为对称式 结构，便于制作，也便于受力平衡。 0048 除了第一工作位置(b位置)，所述动铁芯2还具有第二工作位置(即位置a)和第 三工作位置(即位置c)。 0049 如图4和图5所示，在所述第一工作位置(b位置)，所述第一环形凸台104与所述 第四环形凸台204在径向上相互对合形成磁路，所述第。
33、五环形凸台206与所述第二环形凸 台106在径向上相互对合形成第二磁路，第五环形凸台与所述第二环形凸台在径向上相互 对合形成第四磁路，第一磁路与所述第二磁路连通形成封闭磁路。所述第三环形凸台202 远离所述内腔的上端面1011，所述第五环形凸台206远离所述内腔的下端面1013。图5中， 永磁体5与第五环形凸台206之间有较强的磁力线8，该磁力线8与第一环形凸台104和第 四环形凸台204之间的磁力线形成封闭磁路，同时，动铁芯2的第三环形凸台202与静铁芯 1之间没有形成磁路，因而，动铁芯2能够保持在b位置。 0050 如图6所示，在所述第二工作位置(即位置c)，所述第五环形凸台206与所述内。
34、腔 的下端面1013贴合形成第三磁路，所述第五环形凸台206与所述第二环形凸台106在径向 上相互对合形成第四磁路，第三磁路与所述第四磁路连通形成封闭磁路。所述第三环形凸 台202远离所述内腔的上端面1011，所述第四环形凸台204与所述第一环形凸台104在径 向上相互错开。 0051 如图7所示，在所述第三工作位置(即位置a)，所述第三环形凸台202与所述内腔 的上端面1011贴合形成第五磁路，所述第五环形凸台206与所述第二环形凸台106在径向 上相互对合形成第六磁路，第五磁路与所述第六磁路连通形成封闭磁路。所述第三环形凸 台202与所述第一环形凸台104在径向上相互错开，所述第五环形凸台。
35、206远离所述内腔 的下端面。图7中，永磁体5与第五环形凸台206之间有较强的磁力线8，该磁力线8与静 铁芯1的上端和第三环形凸台202之间的磁力线形成封闭磁路，同时，第一环形凸台104与 所述第四环形凸台204没有形成封闭磁路，因而，动铁芯2能够保持在c位置。 0052 较佳地，如图4所示，所述第四环形凸台204的高度大于等于所述第一环形凸台 104的高度，例如，第四环形凸台204的高度等于所述第一环形凸台104的高度，以便第四环 形凸台204与第一环形凸台104有较大的对合面积或配合面积，以形成有效磁路。 0053 较佳地，如图6所示，所述第五环形凸台206的高度大于所述第三环形空槽的高度。
36、 (即下驱动线圈6的高度)与所述第二环形凸台106的高度之和，以使第五环形凸台206与 永磁体5形成有效磁路，无论是在哪个工作位置，都能使永磁体5与动铁芯2之间保持磁路 连通。图6中，永磁体5与第五环形凸台206之间有较强的磁力线8，该磁力线8与第五环 形凸台206和静铁芯1的底端之间的磁力线形成封闭磁路，同时，动铁芯2的第三环形凸台 202和第四环形凸台204均没有与静铁芯1之间形成磁路，因而，动铁芯2能够保持在c位 置。 0054 进一步地，如图5所示，所述第一环形空槽的高度(即上驱动线圈3的高度)大于 所述第三环形凸台202与所述第一凹槽201的高度之和，以使在所述第一工作位置(b位 置。
37、)，所述第一环形凸台104与所述第四环形凸台204在径向上相互对合形成磁路，同时使 得第三环形凸台202与第一环形空槽形成高磁阻抗，保证控制的精确。 0055 进一步地，如图4所示，所述驱动机构还包括：连接在所述动铁芯2上下两端的驱 说 明 书CN 102789928 A 7/8页 10 动杆7，所述静铁芯1还包括：设置在所述内腔上下两端并与所述内腔连通的穿孔，所述驱 动杆7能移动的设置在所述穿孔中，所述穿孔的口径大于所述驱动杆7的口径但小于所述 动铁芯的口径。通过驱动杆7可以带动静铁芯1之外的部件运动，达到设定的工作位置，从 而将位于静铁芯1内的动铁芯的动作传导到静铁芯1之外。在位置c，驱动。
38、杆7的下端面与 直线c平齐，在位置a，驱动杆7的上端面与直线a平齐。 0056 进一步地，所述第一环形凸台104和所述永磁体5的内缘平齐并延伸至所述动铁 芯移动空间的外侧边缘；所述第三环形凸台202、第四环形凸台204和第五环形凸台206的 外缘平齐并延伸至所述动铁芯移动空间的内侧边缘。这样，便于加工静铁芯1和动铁芯2， 也能形成规则的磁力线。 0057 在各线圈断电时，动铁芯2的凸台与静铁芯1的凸台对合时，动铁芯和静铁芯一起 与永久磁铁形成一条低磁阻抗路径，动铁芯和静铁芯对合处形成磁路，而动铁芯2的凸台 与静铁芯1的环形空槽对合或动铁芯2的凸台与线圈对合或动铁芯2的凸台与静铁芯1的 凸台错开。
39、时，由于动铁芯2的凸台与静铁芯1的凸台之间有较大空隙，动铁芯2的凸台与静 铁芯1的凸台之间有高磁阻抗难以形成有效的磁路。所以，通过动铁芯与静铁芯之间的凸 出部与凹陷部之间的配合形成磁路的闭合就能将动铁芯保持在设定的中间位置上，能在三 个不同位置与永磁体、静铁芯构成稳定的磁路，从而将动铁芯稳定在这三个位置上。该操动 机构结构简单，体积小，可靠性高动作分散性小、可控性好。而需要在工作位置之间进行切 换时，则通过给线圈通电，使得原来稳态下的磁路发生变化，给动铁芯2的移动提供电磁动 力，当动铁芯2切换到下一工作位置时，线圈断电(例如，通过设置位置传感器与线圈连接， 线圈到达下一工作位置时，通过位置传感。
40、器的反馈，可以控制线圈断电)，则动铁芯2能稳 定的处于该位置，保持稳态。 0058 进一步地，图8示出了根据本发明实施例的第二种驱动机构，该第二种驱动机构 与图4中的第一种驱动机构的主要区别在于，所述第二环形空槽105中还设有中驱动线圈 4，其余基本相同。通过中驱动线圈4可以快捷准确的使动铁芯2到达第一工作位置(b位 置)，并可以实现单独控制。当然，如图4所示，第二环形空槽105中也可不设有驱动线圈， 通过上驱动线圈3和下驱动线圈6也能实现动铁芯2到达第一工作位置(b位置)。 0059 进一步地，图9示出了根据本发明实施例的第三种驱动机构，如图9所示，第三种 驱动机构与图4中的第一种驱动机构的。
41、主要区别在于，所述永磁体5和动铁芯2之间设置 有导磁部件29，导磁部件29例如为导磁环。导磁部件29由铁磁性材料制成，对磁力线进行 导向，加强了磁路的强度。 0060 下面描述一下本发明的机理和工作过程： 0061 当动铁芯2在图4所示的位置b且所有线圈均不通电时，磁场分布如图5所示。显 然，此时动铁芯2处于稳态位置，即动铁芯受到外界扰动而稍微偏离该位置时，动铁芯所受 的磁力会驱动其回到该稳态位置。在此稳态位置，即第一工作位置，给各个驱动线圈通入适 当的电流，动铁芯2便受到向下的磁力，带动驱动杆7开始向稳态位置c运动。在运动到位 置c后，切断所有线圈的电流，动铁芯2就在永磁体5提供的磁场力的作。
42、用下吸合在静铁芯 1的下端，从而稳定在位置c上，此时该机构的磁场分布示意图如图6所示，显然此位置是一 个稳定的位置，而且永磁体的吸合力将提供较强的开关合闸所需的保持力。同理，只要在驱 动线圈中分别通入适当的电流，动铁芯2将在磁场力作用下从位置c向位置b运动，从而回 说 明 书CN 102789928 A 10 8/8页 11 到位置b。 0062 当动铁芯2和驱动杆7稳定在位置b时，只要在驱动线圈中分别通入适当的电流， 动铁芯2将在磁场力作用下开始从位置b向位置a运动。到位置a后，切断所有线圈的电 流，动铁芯2就在永磁体提供的磁场力的作用下吸合在静铁芯1的上端，从而稳定在位置a 上，此时该机构。
43、的磁场分布示意图如图7所示，显然此位置是一个稳定的位置，而且永磁体 的吸合力将提供的开关合闸所需的保持力。此时，只要适当改变驱动线圈中的电流，此时动 铁芯2将在磁场力作用下从位置a向位置b运动，从而回到位置b。至此，该机构完成了一 个完整的工作循环。 0063 本发明的驱动机构通过控制驱动线圈电流操动动铁芯2在a、b、c三个工作位置之 间切换。上驱动线圈3和下驱动线圈6的个数，均可设置为1个或多个；中驱动线圈4可以 设置为1个或多个，也可以不设置。各驱动线圈的通电方向可以根据实际需要，采用正向电 流或反向电流，以驱动动铁芯2。 0064 以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发。
44、明的范围。为本 发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本 发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。 说 明 书CN 102789928 A 11 1/9页 12 图1 说 明 书 附 图CN 102789928 A 12 2/9页 13 图2 说 明 书 附 图CN 102789928 A 13 3/9页 14 图3 说 明 书 附 图CN 102789928 A 14 4/9页 15 图4 说 明 书 附 图CN 102789928 A 15 5/9页 16 图5 说 明 书 附 图CN 102789928 A 16 6/9页 17 图6 说 明 书 附 图CN 102789928 A 17 7/9页 18 图7 说 明 书 附 图CN 102789928 A 18 8/9页 19 图8 说 明 书 附 图CN 102789928 A 19 9/9页 20 图9 说 明 书 附 图CN 102789928 A 20 。