基于双稳态永磁操作机构的不同结构的电磁吸力分析
摘 要：为了保证断路器长期的动作可靠性，也为了满足低压真空断路器灭弧室的性能要求，本文提出四种常见的不同结构形式的双稳态永磁操动机构，通过对双稳态永磁操作机构原理的分析以及利用真空灭弧室参数的要求进行理论计算最终得出操作机构的一些参数，最后利用软件ansoft对永磁体实体模型的磁场进行有限元分析，通过对比不同大小电流下的电磁吸力从而进行优化设计并最终确定一种结构，并且说明这种结构的合理性、可行性。
关键词：低压真空断路器；双稳态永磁操作机构；真空灭弧室参数；实体模型；有限元分析
中图分类号：TM153 文献标识码：A
1 引言
低压断路器广泛应用于低压配电路中，它不仅担负着反复地接通与断开低压配电电路，而且当电路发生过载、短路等故障时可以立刻动作，断开电路。
近年来，随着技术的发展一些基于真空灭弧室的低压断路器相继出现，但其操动机构基本上是传统的弹簧或电磁操动机构。由于在低压电器中80%的故障都是机械故障。而弹簧操动机构则是靠机械传动，零部件数量多，传动结构复杂，发生故障的概率很高，所以减少机械部件成为减少故障问题的主要方法。
永磁操动机构作为一种新型真空断路器的操作机构，零部件少，运动部件只有一个动铁心，所以大大降低了故障源，几乎不存在可靠性的问题、免维护，而且它的出力特性与反力特性配合良好，已经普遍应用于中、高压领域。本文设计一种配合低压真空灭弧室的双稳态永磁操动机构。对几种不同结构的双稳态永磁操动机构的电磁吸力特性进行分析。
2 设计模型
2.1 四种不同的结构设计
对电压等级不同的真空断路器，由于所带负载、传动机构的不同，动铁心受永磁体的力也不相同，机构的分、合闸动作的时间（分合闸时间）、速度（分合闸速度）也不相同，因此永磁操动机构的结构形式、性能参数也不相同。所以，不同的断路器，根据情况的不同需配备不同结构形式的永磁操动机构。在设计结构前，首先应该对结构、参数和能耗进行分析计算，使其均达到目标要求。由此本文提出了结构形式不同的四种双稳态永磁操作机构：（a）永磁体紧靠动铁心，（b）永磁体紧靠动铁心，但由于在气隙下面加了极靴，因此整个动铁心的长度减小，但是动铁心的行程与（a）保持相同，（c）永磁体紧靠静铁心，（d）永磁体占满整个磁轭部分。
2.2 双稳态永磁操动机构工作原理
虽然结构各不相同，但工作原理却一致，以（a）为例说...
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