專利名稱：雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器以及使用該驅(qū)動器的產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁驅(qū)動器，并且尤其涉及一種高效節(jié)能型雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器。
背景技術(shù)：
圖1示出了傳統(tǒng)的電磁驅(qū)動器，該電磁驅(qū)動器包括活動件11、固定件12、連接在 活動件11和固定件12之間的彈簧13、以及位于所述固定件內(nèi)的激磁線圈14，其中，所述活 動件11和固定件12均有磁性材料制成。當(dāng)所述激磁線圈14充電時，活動件11與固定件 12相互吸合；當(dāng)激磁線圈14未被供電時，活動件11與固定件12在彈簧13的彈力作用下 相分離。因此，為了使電磁驅(qū)動器的活動件11和固定件12保持吸合狀態(tài)，激磁線圈14必 須持續(xù)供電，然而其耗電量是不可忽視的。 圖2a和圖2b示出了現(xiàn)有的閉鎖型電磁驅(qū)動器，其中圖2a表示電磁驅(qū)動器處于釋 放狀態(tài)時的示意圖；圖2b表示電磁驅(qū)動器處于吸合狀態(tài)時的示意圖。該閉鎖型電磁驅(qū)動器 包括永久磁鐵21、分別連接至永久磁鐵21的南北兩極的一對固定件22 (該固定件由磁性材 料制成，磁極分別為22a和22b)、激磁線圈23、活動件24 (該活動件由磁性材料制成)、以及 連接至所述活動件24的彈簧25。如圖2a所示，當(dāng)激磁線圈23不帶電時，彈簧25產(chǎn)生的彈 力(箭頭26所代表的方向)與永久磁鐵21的磁力兩者方向相反，然而彈力大于磁力，從而 使活動件24保持在與磁極22a和22b相分離的穩(wěn)定狀態(tài)。如果激磁線圈22通電，激磁線 圈22產(chǎn)生的磁場方向和永久磁鐵21的磁場方向相同，則磁力大于彈簧25的彈力，活動件 24與固定件22相互吸合，如圖2b所示。 當(dāng)電磁驅(qū)動裝置處于圖2b所示的吸合狀態(tài)時，即使激磁線圈23的電流斷掉，由于 此時永久磁鐵21與活動件24之間距離較釋放狀態(tài)時兩者之間的距離近，因此永久磁鐵21 的吸引力會較釋放狀態(tài)時的吸引力大，故此使得吸合狀態(tài)得以維持。在另一方面，如果激磁 線圈23產(chǎn)生和永久磁鐵21相反的磁場，磁性抵消，則活動件24通過彈簧25產(chǎn)生的彈力而 回到最初的釋放狀態(tài)(圖2a所示)。通過這種工作方法，該類型的電磁驅(qū)動器可以實現(xiàn)閉 鎖操作。 然而，上述兩種電磁驅(qū)動器具有以下缺點 (1)需要激磁線圈的安匝數(shù)過大。特別是閉鎖式驅(qū)動器需要更大的安匝數(shù)，這是由 于激磁線圈產(chǎn)生磁場的磁路需要經(jīng)過磁阻很大的永久磁鐵造成的。 (2)由于所需安匝數(shù)過大，導(dǎo)致激磁線圈的能耗過大。尤其是傳統(tǒng)的電磁驅(qū)動器， 如若需要使活動件和固定件保持吸合狀態(tài)，必須持續(xù)給激磁線圈供電，于此而產(chǎn)生的能耗 是相當(dāng)巨大的。 (3)由于所需安匝數(shù)過大，導(dǎo)致激磁線圈的溫度在激磁過程中會顯著增高，從而增 大激磁線圈的體積。 (4)激磁線圈產(chǎn)生的磁力需要克服彈簧的彈力，顯然增加了功耗。
另外，上述閉鎖型電磁驅(qū)動器還單獨具有以下缺點 a.該閉鎖型電磁驅(qū)動器在釋放時，永久磁鐵完全處于激磁線圈產(chǎn)生的反向磁場中，即完全處于退磁狀態(tài)之中。這樣隨著該閉鎖性電磁驅(qū)動器不斷地在吸合和釋放狀態(tài)之 間切換，永久磁鐵會反復(fù)處于退磁狀態(tài)下，這樣使得永久磁鐵很難長期保持永久磁鐵的磁 力，從而會影響到該閉鎖性驅(qū)動器的穩(wěn)定性。 b.因永久磁鐵置于固定件的中間，在激磁線圈未被供電的情況下，吸引活動件的
磁場力全靠永久磁鐵將固定件磁化后產(chǎn)生的磁力來將活動件閉鎖。永久磁鐵的磁力要通過
較長的磁路傳遞過去，顯然磁損耗較大，這樣會存在鎖閉狀態(tài)不穩(wěn)定的問題。 美國專利申請4752757公開了一種三穩(wěn)態(tài)鎖閉式電磁驅(qū)動器，該三穩(wěn)態(tài)鎖閉式電
磁驅(qū)動器雖然較上述閉鎖式電磁驅(qū)動器有一定的技術(shù)優(yōu)勢，但因其使活動件改換位置的力
量是來源于激磁線圈所激磁場的一個分支磁路，也就是環(huán)形磁路的一個分力使活動件改換
位置，顯然激磁電流浪費較大，而且當(dāng)活動件位于三個位置中的一個穩(wěn)態(tài)時，其穩(wěn)定性較
差，因而對工作環(huán)境如加速度振動性要求要嚴(yán)格。況且三穩(wěn)態(tài)閉鎖式電磁驅(qū)動器不適合廣
泛用在只需要兩種穩(wěn)定狀態(tài)的牽引電磁鐵的電器產(chǎn)品中，當(dāng)需要三種或三種以上穩(wěn)定狀態(tài)
的場合，早已有更優(yōu)越、更成熟的步進(jìn)電機(jī)制成的電器開關(guān)，如步進(jìn)開關(guān)、步進(jìn)繼電器。 綜上所述，上述電磁驅(qū)動器均處在能耗高、穩(wěn)定性差的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的電磁驅(qū)動器的上述缺陷，本發(fā)明特提出一種能耗低、穩(wěn)定性 好的電磁驅(qū)動器。 本發(fā)明提供的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器包括第一永久磁鐵；第二永久磁鐵，該第二永 久磁鐵與所述第一永久磁鐵相對設(shè)置，且相對的兩極具有相同的極性；活動件，該活動件位 于所述第一永久磁鐵與第二永久磁鐵之間，且其外圍圍繞有激磁線圈，通過向該激磁線圈 施加不同方向的電流，所述活動件能夠在所述第一永久磁鐵與第二永久磁鐵之間移動。
本發(fā)明還提供一種使用上述電磁驅(qū)動器的產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括接觸器、繼電器、電磁 閥或電磁鎖。 本發(fā)明的電磁驅(qū)動器至少具有以下三方面的優(yōu)點 (1)本發(fā)明的電磁驅(qū)動器采用雙永久磁鐵結(jié)構(gòu)，當(dāng)向激磁線圈加載電流時，活動件 被磁化，此時，第一永久磁鐵和第二永久磁鐵中的一者向活動件提供吸引力、另一者向活動 件提供與所述吸引力同向的排斥力，這樣可以使活動件的所受的合力很大，使得整個電磁 驅(qū)動器非常穩(wěn)定。 (2)由于所述活動件能夠在所述第一永久磁鐵與第二永久磁鐵之間移動，因此第 一永久磁鐵和第二永久磁鐵在容納活動件之余還具有一定的空間，從而為激磁線圈產(chǎn)生的 磁場留出了通道，使得整個磁力線回路的磁阻非常小，從而只需要很小的激磁電流便可以 產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場，克服了現(xiàn)有的閉鎖型電磁驅(qū)動器由于激磁線圈產(chǎn)生磁場的磁路需要經(jīng)過 磁阻很大的永久磁鐵而導(dǎo)致安匝數(shù)過大的缺陷。 (3)由于給激磁磁場留出了通道，避免了永久磁鐵長期且反復(fù)的處于退磁狀態(tài)，使 永久磁鐵的磁性得以長期保持，從而大大延長整個電磁驅(qū)動器的壽命。


圖1是傳統(tǒng)的電磁驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)示意 圖2a是現(xiàn)有的閉鎖型電磁驅(qū)動器處于釋放狀態(tài)時的示意圖； 圖2b是現(xiàn)有的閉鎖型電磁驅(qū)動器處于吸合狀態(tài)時的示意圖； 圖3a是本發(fā)明的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器的俯視圖； 圖3b是本發(fā)明的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器的沿著A-A方向的剖面圖； 圖4a是本發(fā)明的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器的控制電路圖； 圖4b是本發(fā)明的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器的另一種控制電路圖；以及 圖5是使用了本發(fā)明的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器的接觸器的電路圖。
具體實施例方式
下面參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。 圖3a是本發(fā)明的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器的俯視圖，圖3b是本發(fā)明的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動 器的沿著A-A方向的剖面圖。如圖3a和3b所示，本發(fā)明提供的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器包括第 一永久磁鐵301 ;第二永久磁鐵302，該第二永久磁鐵302與所述第一永久磁鐵301相對設(shè) 置，且相對的兩極具有相同的極性；活動件303，該活動件303位于所述第一永久磁鐵301 與第二永久磁鐵302之間，且其外圍圍繞有激磁線圈304，通過向該激磁線圈304施加不同 方向的電流，所述活動件303能夠在所述第一永久磁鐵301與第二永久磁鐵302之間移動。 所述第一永久磁鐵301和第二永久磁鐵302可以由釹鐵硼永久磁鐵制成，所述活動件303 可以由激磁之后殘余剩磁小的高純度電工磁鐵，例如中國標(biāo)號為DT3C或DT4C的純鐵。
通常情況下，所述電磁驅(qū)動器還包括激磁線圈骨架305，所述激磁線圈304纏繞在 該激磁線圈骨架305中的芯軸上。所述激磁線圈304由漆包線(例如，符合中國標(biāo)號QZ規(guī) 格的漆包線)巻繞而制成；所述激磁線圈骨架305可以由膠木、尼龍或者塑料制成，優(yōu)選采 用中國標(biāo)號阻燃尼龍66。所述激磁線圈304的引線頭306通過引線頭固定座307引出，以 便通過該引線頭306向激磁線圈304加載電流。所述引線頭306可以是多股塑皮軟銅線， 所述引線頭固定座307由絕緣材料制成。 為了避免活動件303在激磁線圈304激磁過程中與激磁線圈304相吸引而導(dǎo)致活 動件303在垂直于活動件303移動方向上的偏移，以致使活動件303不能靈活移動，優(yōu)選 地，所述電磁驅(qū)動器還可以包括隔磁套308，該隔磁套308位于所述活動件303與所述激磁 線圈304之間，用于隔離激磁線圈304垂直于活動件303移動方向的磁場，從而避免活動件 303受到激磁線圈304在橫向方向上的力以致活動件303不能靈活移動。所述隔磁套308 由非磁性材料(即在磁場中不會被磁化的物質(zhì))制成，例如塑料、環(huán)氧樹脂以及銅、鋁等金 屬材料。 在隔磁套308隔磁效果不佳的情況下，活動件303在移動過程中可能會因為受到 激磁線圈304的橫向作用力而與激磁線圈骨架305發(fā)生摩擦，為了使活動件303在其移動 過程時能夠得到更良好的配合、減小與激磁線圈骨架305之間的摩擦力，優(yōu)選地，所述隔磁 套308由錫磷青銅或鋁制成。此外，由錫磷青銅或鋁制成的隔磁套308還具有良好的耐磨 性能。 為了避免活動件303在運動中直接撞擊在較脆的第一永久磁鐵301和第二永久磁 鐵302上，優(yōu)選地，所述電磁驅(qū)動器還可以包括耐沖擊件309，該耐沖擊件309由磁性材料制 成，且位于所述第一永久磁鐵301或第二永久磁鐵302與所述活動件303相接觸的面上，用
5于將第一永久磁鐵301或第二永久磁鐵302磁力線集結(jié)在該耐沖擊件309，從而使得與該耐 沖擊件309相接觸的活動件303能夠被磁化，而且避免所述活動件303直接撞擊到所述第 一永久磁鐵301或第二永久磁鐵302上，從而能夠保護(hù)所述第一永久磁鐵301或第二永久 磁鐵302。在此，該耐沖擊件309亦位于所述隔磁套308內(nèi)。 為了使所述耐沖擊件309能夠?qū)⒌谝挥谰么盆F301或第二永久磁鐵302磁力線有 效地集結(jié)在該耐沖擊件309上，以保持強(qiáng)大的磁極，優(yōu)選地，其中，所述耐沖擊件309為電工 純鐵，例如中國標(biāo)號為DT3C或者DT4E的純鐵。 優(yōu)選地，所述電磁驅(qū)動器還可以包括磁缸，用于容納所述第一永久磁鐵301、第二 永久磁鐵302以及活動件303，并聚集所述第一永久磁鐵301和第二永久磁鐵302的發(fā)散 磁場。具體而言，所述磁缸由缸體310、上端蓋311和下端蓋312組成，上端蓋311和下端 蓋312例如可以通過緊固螺釘315而與缸體310固定，從而在磁缸內(nèi)構(gòu)建了一個封閉的環(huán) 境，以容納第一永久磁鐵301、第二永久磁鐵302、活動件303、激磁線圈304、激磁線圈骨架 305、引線頭固定座307、隔磁套308以及耐沖擊件309。磁缸的缸體310、上端蓋311和下端 蓋312共同還將第一永久磁鐵301和第二永久磁鐵302的發(fā)散磁場聚集到工作磁極，提高 了第一永久磁鐵301和第二永久磁鐵302的磁能利用率。所述缸體310、上端蓋311和下端 蓋312優(yōu)選由中國標(biāo)號10#低碳鋼制成。這里，所述耐沖擊件309、第一永久磁鐵301和上 端蓋311這三者相互固定連接，耐沖擊件309、第二永久磁鐵302和下端蓋312這三者相互 固定連接，所述固定連接可以通過各種方式來實現(xiàn)，例如，可以通過鉚釘313來實現(xiàn)。
所述電磁驅(qū)動器還包括聯(lián)桿314，該聯(lián)桿314與所述活動件303固定連接，用于將 活動件303在激磁線圈304的激勵下所產(chǎn)生的力和位移傳給電磁驅(qū)動器的驅(qū)動對象。所述 聯(lián)桿314由非磁性材料制成，優(yōu)選為黃銅。優(yōu)選地，所述用于固定耐沖擊件309、第一永久磁 鐵301和上端蓋311以及耐沖擊件309、第二永久磁鐵302和下端蓋312的鉚釘313為空 心鉚釘，所述聯(lián)桿314通過所述空心鉚釘而從磁缸伸出。當(dāng)利用所述電磁驅(qū)動器來驅(qū)動繼 電器或者接觸器的觸點時，所述聯(lián)桿314將活動件303在激磁線圈304的激勵下所產(chǎn)生的 力和位移傳遞給接觸器或者繼電器的活動支架，導(dǎo)致接觸器或者繼電器的觸點閉合或者斷 開。 如圖4a所示，所述電磁驅(qū)動器還可以包括啟停按鈕316和內(nèi)置換向開關(guān)317，啟 停按鈕316用于控制該激磁線圈304的電流加載；內(nèi)置換向開關(guān)317連接在所述啟停按鈕 316與所述激磁線圈304之間，用于在激磁線圈304每次加載電流時，改變激磁線圈304中 的電流的流向，該內(nèi)置換向開關(guān)317可安裝于激磁線圈304的引線頭固定座307中。
如圖4b所示，所述電磁驅(qū)動器可以包括外置換向開關(guān)318，該外置換向開關(guān)318與 所述激磁線圈304電連接，用于控制該激磁線圈304的電流加載和所加載的電流的流向。需 要說明的是，在此實施例中，利用外置換向開關(guān)318替代了上述所述啟停按鈕316和內(nèi)置換 向開關(guān)317。 上述兩種方式均可以很方便地控制激磁線圈304的電流加載和所加載電流的流 向，用戶只需要按一下啟停按鈕316或者外置換向開關(guān)318，便可以給激磁線圈304提供一 個直流脈沖(40 50ms)，從而使得活動件303改換位置并保持在該位置。上述的"內(nèi)置" 和"外置"都是針對換向開關(guān)相對于磁缸的位置而言的，如若換向開關(guān)位于磁缸的外部，則 稱之為"外置換向開關(guān)"；反之，則稱之為"內(nèi)置換向開關(guān)"。
本發(fā)明的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器的操作回路必須直流供電。如果需要在將本發(fā)明的 雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器應(yīng)用于交流環(huán)境中，則可以將交流電源通過整流器使交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷?電，再與所述激磁線圈304連接，而控制回路(指使用本發(fā)明的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器的裝置， 例如電動機(jī))則可以在交流或直流供電環(huán)境中工作，不需要受到雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器的直流 工作環(huán)境的限制。 下面描述本發(fā)明所提供的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器的工作過程。如圖3a所示，如若活動 件303與第一永久磁鐵301吸持，我們把活動件303此時所處于的位置稱為初始位置或者 第一位置。如若活動件303與第二永久磁鐵302吸持，我們把活動件303此時所處于的位 置稱為第二位置。當(dāng)雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器的激磁線圈304不加激磁電流時，活動件303總是 處于第一位置或者第二位置。 當(dāng)向激磁線圈304施加激磁直流電流(且該直流電流使活動件303磁化的方向為 上端為S、下端為N)時，活動件303變成一塊具有極性的磁鐵，它與第一永久磁鐵301和第 二永久磁鐵302相互作用，作用的結(jié)果是第一永久磁鐵301將活動件303往第二位置推(排 斥)，同時第二永久磁鐵302又把活動件303往第二位置拉(吸引)。當(dāng)活動件303與位于 第二永久磁鐵302之上的耐沖擊件309相接觸時，活動件303會被第二永久磁鐵302磁化， 并被牢牢地吸引??；同時第一永久磁鐵301仍然對活動件303保持著一定的排斥力。在此 可以看出，本發(fā)明的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器能夠非常穩(wěn)定的固定在一個位置上，因此能被用于 非常惡劣的環(huán)境。 當(dāng)活動件303處于第二位置時，只要將激磁電流方向改變一下，活動件303的極 性便會反轉(zhuǎn)，此時它會與第二永久磁鐵302相排斥，與第一永久磁體相吸引，從而立即返回 到初始位置。使活動件303改換位置所需的激磁電流的施加時間一般只需40ms 50ms。 此后如不需要改變活動件303位置就不再施加電流，待需要改變位置時再施加一次激磁電 流。當(dāng)然這里要求激磁電流的大小要大于使活動體303能夠脫離第一位置或第二位置所要 求的最小電流，即臨界電流。下面介紹臨界電流的計算過程。
臨界電流的計算 如圖3所示，活動件303穩(wěn)定地處于第一位置。假設(shè)第一永久磁鐵301和第二永 久磁鐵302在活動件303所處位置產(chǎn)生磁場的平均磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。，并且由于第一永 久磁鐵301和第二永久磁鐵302為硬磁性材料，其磁性受外界磁場影響很小。進(jìn)一步假設(shè)， 不管激磁線圈304通電與否，B。均保持不變。因此，在激磁線圈304不通電的情況下，活動 件303受到的電磁力可近似計算為
F0 = K。
B。2， 其中K。是常數(shù)，與空氣的磁導(dǎo)率以及活動件303與第一永久磁鐵303或第二永久
磁鐵302相對側(cè)的橫截面積有關(guān)，該常數(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。 激磁線圈304通電后，它產(chǎn)生的磁場方向和第一永久磁鐵301或第二永久磁鐵302
產(chǎn)生的磁場方向相反，如果兩個磁場產(chǎn)生的電磁力互相抵消，這時活動件303處于臨界狀
態(tài)，其所受電磁力為零，因此可以得到如下公式
F0 = K。
B。2 = & (N Ic)2
7
其中&是常數(shù)，該常數(shù)的大小與活動件303與第一永久磁鐵303或第二永久磁鐵 302相對側(cè)的橫截面積以及活動件303與第二永久磁鐵302的距離有關(guān)，該常數(shù)是本領(lǐng)域技 術(shù)人員所公知的；N為激磁線圈304的匝數(shù)，Ic為臨界電流。 理論上，只要激磁線圈304的激磁電流大于臨界電流，就可以使活動件303移動。 激磁電流越大，活動件303從一個位置轉(zhuǎn)換到另一個位置的速度越快，但是功耗也相應(yīng)增 加。因此在實際應(yīng)用中，激磁電流通常設(shè)置為一個折中數(shù)值。 此外，本發(fā)明還提供一種使用上述電磁驅(qū)動器的產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括接觸器、繼電 器、電磁閥或者電磁鎖。下面以接觸器或者繼電器為例說明使用上述電磁驅(qū)動器時所帶來 的好處。如圖5所示，該接觸器或者繼電器的觸點401隨著電磁驅(qū)動器中的活動件303位 置的改變而接觸或者斷開，從而實現(xiàn)負(fù)載402與電源之間的通斷控制。在傳統(tǒng)的現(xiàn)在大量 使用的接觸器或者繼電器中，由于將活動件保持在穩(wěn)定狀態(tài)的力較小，因此當(dāng)該接觸器或 者繼電器被用于加速度、振動性較大的環(huán)境中時，很容易導(dǎo)致活動件脫離穩(wěn)態(tài)，故此現(xiàn)有的 接觸器或者繼電器對加速度、振動性均存在的限制。而本發(fā)明的雙穩(wěn)態(tài)電磁繼電器由于采 用雙永久磁鐵結(jié)構(gòu)，活動件303可以非常穩(wěn)定地固定在某一位置，因此，采用本發(fā)明的雙穩(wěn) 態(tài)電磁驅(qū)動器制成的接觸器或者繼電器在這方面的要求幾乎可以不用考慮，不會受到任何 限制。當(dāng)然，本發(fā)明并不限于上述接觸器、繼電器、電磁閥或者電磁鎖，還可以包括應(yīng)用上述 電磁驅(qū)動器的其他電磁裝置。 下面通過對比使用傳統(tǒng)電磁驅(qū)動器的接觸器，來介紹使用本發(fā)明的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū) 動器的接觸器在能耗方面的優(yōu)點。 使用傳統(tǒng)的電磁驅(qū)動器的接觸器，在吸合工作狀態(tài)，其激磁線圈需要持續(xù)供電。以 AC-3工作制63A(安培)的接觸器為例，激磁線圈的耗電量是40W，即一臺63A(安培)的接 觸器相當(dāng)于需要一只40W的燈泡陪伴著它的吸持工作。如果一臺63A(安培)的接觸器一 天吸持工作24小時，那么它一天的耗電量就是40WX24小時=960瓦時。 一天的耗電量將 近一度，而這一電耗的后果是使激磁線圈發(fā)熱，有時還產(chǎn)生噪聲。為了保持接觸器的正常工 作，就必須增加散熱設(shè)備，使其強(qiáng)制冷卻，而這些冷卻設(shè)備又要耗電，同時產(chǎn)生噪聲。加上散 熱設(shè)備的電耗，一臺63A的接觸器一天的電耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一度電。而我國每年成天處于吸持 工作狀態(tài)的接觸器在千萬臺以上，那么一年的耗電量就是(以一千萬臺計算)
l度X365X10， 000， 000 = 3， 650， 000， 000度，即36. 5億度電。
按每度電O. 5元計，其電費就是18. 25億元，這里還不計算因電耗所發(fā)熱量對環(huán)境 所造成的溫升"污染"。 而在采用本申請?zhí)岢龅?雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器"的接觸器中，只需要給激磁線圈施加 一個觸發(fā)信號，接觸器就能穩(wěn)定地處于吸合或釋放工作狀態(tài)，當(dāng)其處于吸合或釋放狀態(tài)時， 激磁線圈就無需供電，因而可以大大地降低能耗和發(fā)熱。這種觸發(fā)器在觸發(fā)時的耗電量的 計算如下 每觸發(fā)一次，接觸器的供電時間是50ms(毫秒)，激磁線圈的啟動功耗是平均功耗
(以40W為例)的6倍，每觸發(fā)一次的能耗是 40WX6X50ms = 12， OOOW ms = 12W s = 0. 003瓦時 傳統(tǒng)的普通接觸器，每吸持工作1小時，其耗電為40瓦時。如果每觸發(fā)一次同樣 工作1小時，采用本申請的"雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器"的接觸器的節(jié)電效率為
(40W h-0. 003W h) +40W hX 100% = 99. 9916% 可見，越是長期工作制的接觸器，節(jié)電效率越高，因為無論接觸器吸持工作時間多 長，也只需要一次觸發(fā)供電。當(dāng)然，在頻繁啟動的(短期工作制)接觸器中，其節(jié)能效率也 相應(yīng)地要降低，如每觸發(fā)供電一次，接觸器吸持工作1分鐘，其節(jié)電效率是
(2400W s-12W s) +2400W sX 100% = 99. 5% 上述計算是觸發(fā)一次的節(jié)電效率，而實際上是需觸發(fā)兩次才能完成一個工作周 期，即該接觸器若處于釋放狀態(tài)，觸發(fā)一次處于吸合狀態(tài)，再觸發(fā)一次，才回到釋放狀態(tài)，這 才完成了一個工作周期，所以其節(jié)電效率應(yīng)該是
1.吸合工作一小時的節(jié)電效率 (40W h-0. 003W hX2) +40W hX 100% = 99. 983%
2.吸合工作一分鐘的節(jié)電效率 (2400W s-12W sX2) +2400W sX100%= 99. 00%
3.吸合工作30秒的節(jié)電效率 (1200W s-12W s X 2) + 1200W s X 100 % = 98. 00 % 如果有1000萬臺這種"雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)接觸器"在工作，以最低的節(jié)電效率計算，每年 省的電費就是 16. 25億元X 98 % = 15. 925億元 這是一個多么巨大的數(shù)字！由此可見，采用本發(fā)明的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器的接觸器 非常節(jié)省能耗，其推廣應(yīng)用前景是十分值得重視的。
權(quán)利要求
一種雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器，該電磁驅(qū)動器包括第一永久磁鐵(301)；第二永久磁鐵(302)，該第二永久磁鐵(302)與所述第一永久磁鐵(301)相對設(shè)置，且相對的兩極具有相同的極性；活動件(303)，該活動件(303)位于所述第一永久磁鐵(301)與第二永久磁鐵(302)之間，且其外圍圍繞有激磁線圈(304)，通過向該激磁線圈(304)施加不同方向的電流，所述活動件(303)能夠在所述第一永久磁鐵(301)與第二永久磁鐵(302)之間移動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器，其中，所述電磁驅(qū)動器還包括隔磁套(308) ，該隔磁套(308)位于所述活動件(303)與所述激磁線圈(304)之間，用于隔離激磁線圈(304)垂直于活動件(303)移動方向的磁場。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器，其中，所述隔磁套(308)由錫磷青銅或鋁制成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器，其中，所述電磁驅(qū)動器還包括耐沖擊件(309) ，該耐沖擊件(309)位于所述第一永久磁鐵(301)和/或第二永久磁鐵(302)與所述活動件(303)相接觸的面上，用于避免所述活動件(303)直接撞擊到所述第一永久磁鐵(301)和/或第二永久磁鐵(302)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器，其中，所述耐沖擊件(309)由電工純鐵制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器，其中，所述電磁驅(qū)動器還包括磁缸，用于容納所述第一永久磁鐵(301)、第二永久磁鐵(302)以及活動件(303)，并聚集所述第一永久磁鐵(301)和第二永久磁鐵(302)的發(fā)散磁場。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器，其中，所述電磁驅(qū)動器還包括聯(lián)桿(314)，該聯(lián)桿(314)與所述活動件(303)固定連接，用于將活動件(303)在激磁線圈(304)的激勵下所產(chǎn)生的力和位移傳遞給電磁驅(qū)動器的驅(qū)動對象。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項權(quán)利要求所述的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器，其中，所述電磁驅(qū)動器還包括啟停按鈕(316)，用于控制該激磁線圈(304)的電流加載；內(nèi)置換向開關(guān)(317)，連接在所述啟停按鈕(316)與所述激磁線圈(304)之間，用于在激磁線圈(304)每次加載電流時，改變激磁線圈(304)中的電流的流向。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項權(quán)利要求所述的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器，其中，所述電磁驅(qū)動器還包括外置換向開關(guān)(318)，與所述激磁線圈(304)電連接，用于控制該激磁線圈(304)的電流加載和所加載的電流的流向。
10. —種使用權(quán)利要求1-9中任一項權(quán)利要求所述的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器的產(chǎn)品，該產(chǎn)品為接觸器、繼電器、電磁閥或電磁鎖。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器以及使用該雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器的產(chǎn)品，所述電磁驅(qū)動器包括第一永久磁鐵(301)；第二永久磁鐵(302)，該第二永久磁鐵(302)與所述第一永久磁鐵(301)相對設(shè)置，且相對的兩極具有相同的極性；活動件(303)，該活動件(303)位于所述第一永久磁鐵(301)與第二永久磁鐵(302)之間，且其外圍圍繞有激磁線圈(304)，通過向該激磁線圈(304)施加不同方向的電流，所述活動件(303)能夠在所述第一永久磁鐵(301)與第二永久磁鐵(302)之間移動。本發(fā)明提供的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動器具有穩(wěn)定性好、能耗低的優(yōu)點。
文檔編號H01H51/00GK101728053SQ20091016155
公開日2010年6月9日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月21日
發(fā)明者H·羅伯特, 左秋蓮, 楊友教, 楊子君, 楊昊, 楊晟 申請人:楊晟;楊友教;左秋蓮;楊子君;H·羅伯特;楊昊