一种永磁保持机构及其参数设计方法与流程

本发明属于电力设备，具体涉及一种永磁保持机构及其参数设计方法。

背景技术：

1、对于快速真空开关，当其处于分闸状态时，需提供分闸保持力以克服触头自闭力，使动触头稳定在分闸位置而动静触头间隙满足绝缘要求；当其处于合闸状态时，需提供合闸保持力以克服触头间的电磁斥力，保证动静触头紧密接触，进而获得较低的导通电阻，其量级通常为μω。因此，快速真空开关中能够提供双向保持力的保持单元是不可或缺的一部分，且需根据触头自闭力及触头间最大电磁斥力来设计保持单元在分合闸位置提供的保持力。

2、保持单元可分为永磁保持机构、螺旋式弹簧保持机构和碟簧保持机构等，其中，永磁保持机构具有结构简单、运动部件轻、安装方便、惯性小等优点，适用于短行程的低压快速真空开关。

3、对于永磁保持机构，动静铁芯常采用电工纯铁，具有电磁性能优越、矫顽力小、导磁率高、尺寸精度高等优点；永磁体采用钕铁硼(型号：n48sh)稀土永磁材料，具有较强的矫顽力，稳定性好，剩磁强度高等优点，当永磁体磁场强度一定时，其体积质量比传统永磁材料小得多，为设备小型化提供条件。由于稀土永磁体的成本造价较高，应该在满足对保持力的要求下，减小永磁体的体积。

4、为此，有必要发明一种永磁保持机构及其参数设计方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种永磁保持机构及其参数设计方法。

2、本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

3、一种永磁保持机构，包括连接杆、动铁芯、永磁体及静铁芯，所述连接杆上套装所述动铁芯，所述动铁芯的两端分别连接所述永磁体，所述永磁体外部连接所述静铁芯，所述静铁芯为u字型设置且与动铁芯之间形成间隙，所述动铁芯在连接杆的带动下沿连接杆于静铁芯的两个内侧面a、b之间上下运动。

4、而且，所述永磁体产生的磁场在动铁芯、静铁芯胡间隙中形成闭合环路并在在动铁芯上产生保持力，动铁芯运动至静铁芯的a、b两内侧面位置处的保持力为最大保持力，所述永磁体在a、b处的磁场分布对称。

5、一种永磁保持机构参数设计方法，基于有限元仿真构建永磁保持机构静态磁场模型，获得最大保持力与动铁芯半径、最大保持力与永磁体厚度的关系曲线，根据最大保持力要求确定永磁保持机构结构参数，所述结构参数包括动铁芯高度、动铁芯半径、永磁体高度及永磁体厚度；

6、根据原则确定动铁芯高度，其中：r为连接杆半径，d为动铁芯厚度，σs为动铁芯的屈服强度，fem为最大剪切力；

7、基于永磁保持机构静态磁场模型获得最大保持力-动铁芯半径曲线，最大保持力随着动铁芯半径的增大先增大后减小，确定动铁芯半径为曲线最高点对应的值；

8、永磁体高度为动铁芯高度与动铁芯位移之和；

9、基于永磁保持机构静态磁场模型获得最大保持力-永磁体厚度曲线，最大保持力随着永磁体厚度的增大，呈现先快后缓的增大趋势，根据最大保持力要求，确定永磁体厚度。

10、本发明的优点和有益效果为：

11、本发明提出的永磁保持机构具有结构简单、运动部件轻、安装方便、惯性小等优点，并基于有限元仿真确定其结构参数，提高了参数设计的可靠性。

技术特征：

1.一种永磁保持机构，其特征在于：包括连接杆(1)、动铁芯(2)、永磁体(3)及静铁芯(4)，所述连接杆(1)上套装所述动铁芯(2)，所述动铁芯(2)的两端分别连接所述永磁体(3)，所述永磁体(3)外部连接所述静铁芯(4)，所述静铁芯(4)为u字型设置且与动铁芯(2)之间形成间隙，所述动铁芯(2)在连接杆(1)的带动下沿连接杆(1)于静铁芯(4)的两个内侧面a、b之间上下运动。

2.根据权利要求1所述的永磁保持机构，其特征在于：所述永磁体(3)产生的磁场在动铁芯(2)、静铁芯(4)胡间隙中形成闭合环路并在在动铁芯(2)上产生保持力，动铁芯(2)运动至静铁芯(4)的a、b两内侧面位置处的保持力为最大保持力，所述永磁体(3)在a、b处的磁场分布对称。

3.一种永磁保持机构参数设计方法，其特征在于：基于如权利要求1、2任一项所述的永磁保持机构，基于有限元仿真构建永磁保持机构静态磁场模型，获得最大保持力与动铁芯半径、最大保持力与永磁体厚度的关系曲线，根据最大保持力要求确定永磁保持机构结构参数，所述结构参数包括动铁芯高度、动铁芯半径、永磁体高度及永磁体厚度；

技术总结本发明涉及一种永磁保持机构及其参数设计方法，基于有限元仿真构建永磁保持机构静态磁场模型，获得最大保持力与动铁芯半径、最大保持力与永磁体厚度的关系曲线，根据最大保持力要求确定永磁保持机构结构参数，所述结构参数包括动铁芯高度、动铁芯半径、永磁体高度及永磁体厚度。本发明提出的永磁保持机构基于有限元仿真确定其结构参数，提高参数设计的可靠性。技术研发人员：王金浩,靳鹤志,温伟杰,刘海金,常潇,李胜文,李斌受保护的技术使用者：国网山西省电力公司电力科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/12/2