永磁机构原理分析与磁路设计探讨
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摘 要：永磁机构近几年发展迅速，核心技术已日渐成熟，目前国内电力配网设备已经逐渐推广应用。该文从永磁机构的组成结构入手，总结归纳了永磁机构的原理和特性、计算分析及应用等，阐述永磁机构磁路静态设计的基本分析方法。
关键词：永磁机构 原理分析 磁路设计
中图分类号：TM561 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（c）-0062-01
永磁机构是采用磁铁的永久磁力保持断路器处于合、分闸位置，并用电磁力驱动实现断路器合分闸动作的操作机构。作为电力设备的重要元件，永磁机构的特性很大程度上决定着成套设备的稳定可靠性。这主要是由于永磁机构的结构简单，零部件少，核心运动部件唯一，而且无需机械脱、锁扣装置，故障源少。以下以单稳态永磁机构为例进行分析。
1 原理
永磁机构的结构组成中，合、分闸回路共用一个线圈，通过外围电路控制线圈电流的方向，合闸操作时通正向电流，分闸操作时通反向电流。通过变换的磁场改变合、分闸回路的磁力。
当动铁芯位于合闸位置时，永磁体的磁场主要作用于动铁芯的闭合端，永磁体与静铁芯、动铁芯及磁轭组成的闭合磁环路，产生足以克服来自于系统负载反力的永磁保持力，使动铁芯牢牢地与静铁芯'吸“在一起，从而使设备的负载触头保持接通状态。
当分闸线圈通电后，激磁线圈的外加磁场与永磁体的磁场相抵消，永磁保持力随激磁电流上升而下降，当激磁电流达到分闸触动值后，永磁保持力小于负载反力，在分闸弹簧的作用下，动铁芯从合闸位置运动到分闸位置，即图示磁轭的左端面，同时带动负载主轴（触头）执行分闸操作。此时的合闸磁路完全断开。
2 分析
磁路设计与运动力学分析的结合使得永磁机构按照既定要求的输出变得可能。由此可见，进行永磁机构设计的关键在于磁路设计。根据设备要求的输出力值，据此演算推导出永磁机构中各元件的参数，包括动、静铁芯的磁场强度、磁通密度，永磁体的磁通场强，以及线圈的参数，根据等效磁路设计合理的永磁机构尺寸。
在常规永磁机构的磁路中，磁场影响可分为3种情况：极化、磁化和传导。分别是通电后线圈的极化磁性，永磁体对动铁芯的磁化和合分闸磁路间的磁传导。
2.1 线...
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