CN213026010U

CN213026010U - 用于电气切断装置的磁致动器和电气切断装置

Info

Publication number: CN213026010U
Application number: CN202020189984.3U
Authority: CN
Inventors: 洛奇·迈耶
Original assignee: Hager Electro SAS
Current assignee: Hager Electro SAS
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2020-02-20
Publication date: 2021-04-20
Anticipated expiration: 2030-02-20
Also published as: EP3699943B1; EP3699943A1

Abstract

本发明涉及一种用于断路器或接触器类型的电气切断装置的磁致动器，包括线圈(40)、形成线圈(40)的芯的轭铁(60)、第一弹簧元件(80)和第二弹簧元件(82)。轭铁(60)包括第一固定部分(62)、第二可移动部分(64)和第三可移动部分(66)。线圈(40)、轭铁(60)、第一弹簧元件(80)和第二弹簧元件(82)被构造和布置成当线圈(40)由第一强度的电流通过时引起第二可移动部分(64)从分离位置(P_E)向联接位置的移位，并构造和布置成当线圈(40)由大于第一强度的第二强度的电流通过时引起第三可移动部分(66)从静止位置(P_R)向工作位置的移位。

Description

用于电气切断装置的磁致动器和电气切断装置

技术领域

本发明涉及一种用于接触器或断路器类型的电气切断装置的磁致动器，以及这种电气切断装置。这样的磁致动器通常包括线圈和形成线圈的芯的轭铁。

背景技术

文献WO 2012/140 145 A1公开了一种接触器或断路器类型的装置，其具有低耗散功率，从而允许其应用于具有标准尺寸的高额定值的配电板中。这是通过增加一个使双金属片分流并包括一个分流触头的电流路径获得的，所述分流触头能够由双重启动的磁启动器断开。

当大于第一热阈值的电流通过线圈时，第一可移动芯贴靠固定芯并稍微推开分流触头。在分流触头断开之后，所有电流都流过双金属片，该双金属片充当集流器，以遵守断路器的致动时间属性。因此，双金属片可引起装置的锁的致动。这样就为装置的两个触头获得了所需的断开距离。

为了这个目的，第一可移动芯必须保持贴靠固定芯一段几秒钟量级的时长。由于配电网络通常以50或60Hz的交流电运行，因此这意味着第一可移动芯上的磁力必须克服分流触头的接触力，而穿过线圈的电流将每10毫秒经过零点。这可以通过使用与有效磁回路相联的弗雷格匝和/或通过使用大量的安培匝来实现。

当高于第二磁阈值的电流通过线圈时，第一可移动芯将快速闭合 (因为其启动阈值要低得多)，第一可移动芯的磁分流区将饱和，并且第二可移动芯将闭合。因此，第二可移动芯的闭合可以引起锁的致动，以便断开锁的第二切断触头。

在高强度短路的情况下，第二可移动芯移位，并且两个触头先后断开(首先分流触头断开，然后切断触头断开)。

在现有技术的文献中，两个可移动芯是共轴的。第一可移动芯在第二可移动芯内部滑动。两个芯启动单个撞针。通过单个弹簧和撞针将两个可移动芯带回到固定芯的分离位置。

现有技术的装置具有这样的缺点，即难以保证第一可移动芯通过交流电将分流触头保持断开。这是由于以下事实：弗雷格匝在第一可移动芯的闭合位置附近具有高的力/电流比。然而，该装置的引导和隔离管构成了干扰气隙，这大大降低了该比率。结果增加了线圈的匝数。另外，第二可移动芯必须同时推开分流触头、压缩已经由第一可移动芯预加应力的弹簧、启动磁致动器并可能拔出第二切断触头。这需要一个大的磁力，这也导致增加线圈的匝数。另外，分流触头的保持力的可变性影响第二可移动芯的启动阈值，这使得产品更加难以调节和制造。

现有技术已知装置的另一个缺点在于如下事实：具有两个可移动芯的配置限制了所述气隙的表面积，这是由于线圈的外径受到断路器的标准宽度的限制。这导致需要线圈的大量的匝数。通过弹簧标定来进行这种装置的第一热阈值的校准。然而，该弹簧还参与限定第二可移动芯的第二磁启动阈值。换句话说，热阈值的调节改变了磁阈值。因此，该产品将难以制造。在现有技术的已知装置中，第二可移动芯的总行程是两个气隙的总和，这往往会延长切断触头的拔出时间。在这种情况下，切断性能降低。最后，现有技术已知的装置的第二可移动芯上的磁力仅从磁分流区进入饱和的那一刻起才变得明显。因此，该截面比轭铁的截面小是重要的。然而，轭铁对折的配置不利于轭铁的大截面，这具有使该装置难以制造的效果。

发明内容

本发明的目的是克服这些缺点，并提出一种用于断路器或接触器类型的电气切断装置的磁致动器，其具有减小的尺寸并且易于调节。

为此，根据本发明的用于断路器或接触器类型的电气切断装置的磁致动器包括线圈、形成线圈的芯的轭铁、第一弹簧元件和第二弹簧元件，

轭铁包括第一固定部分、第二可移动部分和第三可移动部分，第二可移动部分可相对于第一固定部分在分离位置和联接位置之间移动，在所述分离位置第二可移动部分与第一固定部分相距一段距离，在所述联接位置第二可移动部分与第一固定部分接触，第三可移动部分相对于第一固定部分可在静止位置和工作位置之间移动，

所述第一弹簧元件被预加应力，以将所述第二可移动部分保持在所述分离位置，

所述第二弹簧元件被施加预应力，以将第三可移动部分保持在静止位置，

线圈、轭铁、第一弹簧元件和第二弹簧元件被构造和布置成当线圈由第一强度的电流通过时引起第二可移动部分从分离位置向联接位置的移位，并构造和布置成当线圈由大于第一强度的第二强度的电流通过时引起第三可移动部分从静止位置向工作位置的移位。

这些特征具有使得可以减小电气切断装置的尺寸并且便于其调节的效果。

根据一种可能的附加特征，当第二可移动部分处于联接位置时，第一固定部分和第二可移动部分形成闭合磁回路。

这些特征具有使得可以减少线圈匝数并因此减小电气切断装置的尺寸的效果。

根据一种可能性，第一固定部分包括在线圈内部延伸的中央部分。

根据一种可能的附加特征，第一固定部分还包括布置在中央部分上的弗雷格匝。

根据一种可能性，第一固定部分还包括至少一个在线圈外部延伸的外围部分。

这些特征使得可以提高磁致动器的性能。

根据一种可能的附加特征，所述第一固定部分包括腔体，在所述腔体中容纳第三可移动部分，并且在所述腔体中可移动部分在静止位置和工作位置之间滑动。

这些特征使得可以减小电气切断装置的尺寸。

根据一种可能性，所述腔体存在于中央部分中。

根据一种可能的附加特征，腔体具有与第三可移动部分的形状互补的形状。

这些特征有利于第三可移动部分在第一固定部分的内部的滑动。

根据一种可能性，第三可移动部分被布置成当该第三部分处于静止位置和/或工作位置时，至少部分地在线圈内部。

这些特征提高了磁致动器的切断性能。

根据一种可能的附加特征，当第二可移动部分处于分离位置时，在第一固定部分和第二可移动部分之间形成气隙。

根据一种可能性，气隙形成在线圈内部和线圈外部。

根据一种可能的实施方案，第二可移动部分在分离位置和联接位置之间可平移移动，和/或第三可移动部分在静止位置和工作位置之间可平移移动。

本发明还涉及一种断路器或接触器类型的电气切断装置，其包括根据本发明的磁致动器、锁、包括第一触头的第一电路和与第一电路并联安装并包括第二触头的第二电路，

线圈、轭铁、第一弹簧元件和第二弹簧元件、第一触头和第二触头被构造和布置成当线圈由第一强度的电流通过时引起在第二可移动部分从分离位置向联接位置的移位之后第一触头的断开，并构造和布置成当线圈由大于第一强度的第二强度的电流通过时引起在第三可移动部分从静止位置向工作位置的移位之后第二触头的断开和锁的打开。

本发明旨在克服这些缺点。

附图说明

通过以下描述，将更好地理解本发明，以下描述涉及一种优选实施方案，其作为非限制性示例给出并参照所附示意图进行解释，其中：

图1和4示出根据该实施方案的电气切断装置的截面，其中电气装置的轭铁的第二可移动部分处于与轭铁的第一固定部分分离的位置，并且其中第三可移动部分处于静止位置；

图2和3示出根据该实施方案的电气切断装置的视图，其中第二可移动部分处于联接到第一固定部分的位置。

图5示出根据该实施方案的电气切断装置的截面，其中第二可移动部分处于联接到第一固定部分的位置，并且其中第三可移动部分处于工作位置；

图6示出根据该实施方案的电气切断装置的视图，其中第二可移动部分处于分离位置，并且其中第三可移动部分处于静止位置；

图7示出根据该实施方案的电气切断装置的截面，其中第二可移动部分处于联接到第一固定部分的位置。

具体实施方式

所述实施方案涉及包括磁致动器20的接触器或断路器类型的电气切断装置。磁致动器20设置有线圈40、形成线圈40的芯的轭铁 60、第一弹簧元件80和第二弹簧元件82。轭铁60包括第一固定部分62、第二可移动部分64和第三可移动部分66。

所述电气切断装置还包括锁(在图中未示出)、包括第一触头11 的第一电路12和与第一电路12并联安装并包括第二触头13的第二电路14。双金属片(未示出)可以被安装在第二电路14中。双金属片可以被配置为用于打开电气切断装置的锁。

第二可移动部分64可相对于第一固定部分62在分离位置P_E和联接位置P_C之间移动，在分离位置P_E中第二可移动部分64与第一固定部分62相距一定距离，在联接位置P_C中第二可移动部分64与第一固定部分62接触。第三可移动部分66可相对于第一固定部分 62在静止位置P_R和工作位置P_A之间移动。

第一弹簧元件80被施加预应力以将第二可移动部分64保持在分离位置P_E。第二弹簧元件82被施加预应力以将第三可移动部分66 保持在静止位置P_R。

线圈40、轭铁60和第一弹簧元件80被构造和布置成当线圈40 被第一强度的电流通过时引起第二可移动部分64从分离位置P_E向联接位置P_C的移位。第二可移动部分64从分离位置向联接位置的移位可引起第一触头11的断开。在第一触头11断开之后，电流不再通过第一电路12。电流仅在第二电路14中流动。

线圈40、轭铁60和第二弹簧元件82被构造和布置成当线圈40 被大于第一强度的第二强度的电流通过时引起第三可移动部分66从静止位置P_R向工作位置P_A的移位。第三可移动部分66从静止位置 P_R向工作位置P_A的移位可引起第二触头12的断开和所述锁的断开。

当第二可移动部分64处于联接位置P_C时，第一固定部分62和第二可移动部分64形成闭合的磁回路。当第二可移动部分64处于分离位置P_E时，在第一固定部分62和第二可移动部分64之间形成气隙70。这在图1、4和6中示出。

第一固定元件62包括在线圈40内部延伸的中央部分63。弗雷格匝65可以存在于中央部分63中。这特别在图1、4、5和7中示出。

磁致动器20可包括与第三可移动部分66共同移位的撞针90。撞针90可以具有长钉的形状。第一固定部分62可设置有穿孔71，当撞针90与第三可移动部分66共同移位时，撞针90可在所述穿孔中滑动。为此，第二可移动部分64也可设置有穿孔73。撞针90的尖端92可用于断开第二触头14。撞针90和/或穿孔71、73可相对于线圈40居中。撞针90可以固定到第三可移动部分66。

磁致动器20还可以包括一个换向件84。换向件84机械地连接到第一弹簧80、轭铁60的第二可移动部分64和第一触头12。因此，换向件84使得可以将第二可移动部分64的运动传递到第一触头12。

第二可移动部分64从分离位置向联接位置的移位是对抗弹簧80 的力进行的。第三可移动部分66从静止位置向工作位置的移位是对抗第二弹簧82进行的。

第一固定部分62可以至少包括在线圈40的外部延伸的外围部分 67。在该实施方案中，第一固定部分包括外围部分67。气隙70因此可以形成在线圈40的内部和外部，即在第二可移动部分64分别与第一固定部分62的外围部分67和中央部分65之间。

轭铁60可以由铁磁材料形成，优选由铁合金形成。

轭铁60的第一固定部分62可包括腔体69，在其中容纳第三可移动部分66，并且在其中第三可移动部分66在静止位置P_R和工作位置P_A之间滑动。腔体69可以存在于中央部分63中。腔体69可具有与第三可移动部分66的形状互补的形状。根据该实施方案，腔体69和第三可移动部分66具有基本圆筒形的形状。当第三可移动部分66处于静止位置P_R和/或工作位置P_A时，第三可移动部分66可至少部分地布置在线圈40内部。

第二可移动部分64可以在分离位置P_E和联接位置P_C之间平移移动。第三可移动部分66可以在静止位置P_R和工作位置P_A之间平移移动。

第一弹簧80和第二弹簧82是独立的弹簧，也就是说它们各自的特性独立于另一个弹簧80、82的状态。这进一步有利于装置的调节。第二复位弹簧82可以布置在腔体69内部以及在第三可移动部分66 中存在的凹空部75内部。

具有闭合磁回路这一事实允许由线圈40感应的磁场的通道。

在该实施方案的电气切断装置的正常工作期间，第一电路12和第二电路14闭合并被电流通过，并且第二可移动部分64通过第一复位弹簧80并通过换向件84保持在分离位置P_E。第三可移动部分66被第二复位弹簧82保持在静止位置P_R。在正常工作中，通过线圈40 的电流不足以使磁力超过弹簧的力。

在过载的情况下，第二可移动部分64向联接位置P_C移位，并通过换向件84使第一触头11断开。因此，磁回路完全闭合。保持力是特别大的，并使得可以保持第一触头11多次交替断开。于是电流仅流过切断侧，即流过第二电路14，在该第二电路中分接有双金属片。双金属片负责使锁致动，并因此使两个触头11、13完全断开。

在短路的情况下，首先，第二可移动部分64向联接位置P_C移位。于是电流仅流过切断侧，即第二电路14。磁分流区是饱和的，这会在第三可移动部分66上产生很大的磁力。第三可移动部分66经由撞针90推动锁打开。在短路的情况下，第三可移动元件66推动得足够快且足够远，以使得磁致动器拔出触头。第一触头11(分流触头) 的预断开被机械地保证，并且第二(切断)触头13的切断动力被保留。

此后，第二可移动部分64和第三可移动部分66相对于第一固定部分62的各自运动是独立的。因此，可以在不影响其他运动的情况下优化它们。

气隙70的表面积特别大，因为它结合了线圈40内部和外部的部分。

当第二可移动部分64处于联接位置P_C时，磁回路是完全由轭铁 60构成。因此在该位置不再存在干扰气隙。本实施方案的电气切断装置因此在该位置附近特别有效并且将弗雷格匝65的效果最大化。对于线圈40，1.5匝就足够了。

当然，本发明不限于在附图中描述和示出的实施方案。在不背离本发明的保护范围的情况下仍可以进行修改，特别是从各种元件的构造的角度来看，或通过技术等同替换。

Claims

1.用于电气切断装置(10)的磁致动器，其特征在于，包括线圈(40)、形成线圈(40)的芯的轭铁(60)、第一弹簧元件(80)和第二弹簧元件(82)，

轭铁(60)包括第一固定部分(62)、第二可移动部分(64)和第三可移动部分(66)，第二可移动部分(64)能够相对于第一固定部分(62)在分离位置(P_E)和联接位置(P_C)之间移动，在所述分离位置第二可移动部分(64)与第一固定部分(62)相距一定距离，在所述联接位置第二可移动部分(64)与第一固定部分(62)接触，第三可移动部分(66)相对于第一固定部分(62)能够在静止位置(P_R)和工作位置(P_A)之间移动，

所述第一弹簧元件(80)作用于第二可移动部分(64)上，以将所述第二可移动部分(64)保持在所述分离位置(P_E)，

所述第二弹簧元件(82)作用于第三可移动部分(66)上，以将所述第三可移动部分(66)保持在静止位置(P_R)，

线圈(40)、轭铁(60)、第一弹簧元件(80)和第二弹簧元件(82)被构造和布置成当线圈(40)由第一强度的电流通过时引起第二可移动部分(64)从分离位置(P_E)向联接位置(P_C)的移位，并构造和布置成当线圈(40)由大于第一强度的第二强度的电流通过时引起第三可移动部分(66)从静止位置(P_R)向工作位置(P_A)的移位。

2.根据权利要求1所述的磁致动器，其特征在于，当第二可移动部分(64)处于联接位置(P_C)时，第一固定部分(62)和第二可移动部分(64)形成闭合磁回路。

3.根据权利要求1或2所述的磁致动器，其特征在于，第一固定部分(62)包括在线圈内部延伸的中央部分(63)。

4.根据权利要求3所述的磁致动器，其特征在于，第一固定部分(62)还包括布置在中央部分(63)上的弗雷格匝(65)。

5.根据权利要求3所述的磁致动器，其特征在于，第一固定部分(62)还包括至少一个在线圈(40)外部延伸的外围部分(67)。

6.根据权利要求1或2所述的磁致动器，其特征在于，所述第一固定部分(62)包括腔体(69)，在所述腔体中容纳第三可移动部分(66)，并且在所述腔体中，第三可移动部分(66)在静止位置(P_R)和工作位置(P_A)之间滑动。

7.根据权利要求3所述的磁致动器，其特征在于，所述第一固定部分(62)包括腔体(69)，在所述腔体中容纳第三可移动部分(66)，并且在所述腔体中，第三可移动部分(66)在静止位置(P_R)和工作位置(P_A)之间滑动，所述腔体(69)存在于中央部分(63)中。

8.根据权利要求6所述的磁致动器，其特征在于，腔体(69)具有与第三可移动部分(66)的形状互补的形状。

9.根据权利要求1或2所述的磁致动器，其特征在于，第三可移动部分(66)被布置成当所述第三可移动部分处于静止位置(P_R)和/或工作位置(P_A)时，至少部分地在线圈(40)内部。

10.根据权利要求1或2所述的磁致动器，其特征在于，当第二可移动部分(64)处于分离位置(P_E)时，在第一固定部分(62)和第二可移动部分(64)之间形成气隙(70)。

11.根据权利要求10所述的磁致动器，其特征在于，气隙(70)形成在线圈内部和线圈(40)外部。

12.根据权利要求1或2所述的磁致动器，其特征在于，第二可移动部分(64)在分离位置(P_E)和联接位置(P_C)之间能够平移移动，和/或第三可移动部分(66)在静止位置(P_R)和工作位置(P_A)之间能够平移移动。

13.一种电气切断装置，其特征在于，包括根据权利要求1至12中任一项所述的磁致动器(20)、锁、包括第一触头(11)的第一电路(12)和与第一电路(12)并联安装并包括第二触头(13)的第二电路(14)，

线圈(40)、轭铁(60)、第一弹簧元件(80)、第二弹簧元件(82)、第一触头(11)和第二触头(13)被构造和布置成当线圈(40)由第一强度的电流通过时引起在第二可移动部分(64)从分离位置(P_E)向联接位置(P_C)的移位之后第一触头(11)断开，并构造和布置成当线圈(40)由大于第一强度的第二强度的电流通过时引起在第三可移动部分(66)从静止位置(P_R)向工作位置(P_A)的移位之后第二触头(13)断开和锁打开。