CN100461324C - 电磁开关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一个电磁开关设备的外壳(6+7)中安置了一个励磁线圈(1)，一个磁轭(2)，一个衔铁(3)和至少一个触点(4)。所述励磁线圈(1)、所述磁轭(2)和所述衔铁(3)彼此电感耦合，这样，通过在所述励磁线圈(1)上加载一个涌流(I)可以使所述衔铁(3)偏移到一个吸动位置上，由此可以直接或间接地控制所述触点(4)。所述磁轭(2)和/或所述衔铁(3)含有粉末磁性材料(9)。

Description

电磁开关设备
技术领域
本发明涉及一种电磁开关设备，尤其是接触器或断路器，所述电磁开关设备具有一个外壳，一个励磁线圈，一个磁轭，一个衔铁和至少一个触点，
其中，所述励磁线圈、磁轭、衔铁和至少一个触点安置在所述外壳中，
其中，所述励磁线圈、磁轭和衔铁彼此电感耦合，这样，通过在所述励磁线圈上加载一个涌流可以使所述衔铁偏移到一个吸动位置上，
其中，通过所述衔铁向所述吸动位置的偏移，可以直接或间接地控制所述触点，
其中，所述磁轭含有粉末磁性材料。
背景技术
上述电磁开关设备是已知的，例如，可参阅文献EP-A-0 505 194。
电磁开关设备，例如断路器和接触器，具有由一个线圈、一个磁轭和一个衔铁构成的电磁传动装置。其中，磁轭和衔铁由可磁化的材料(例如铁片)制成。如果在线圈上加载一个涌流，磁轭内部就会产生一个磁通。这个磁通会在衔铁上施加一个力，并将它吸起。这样，衔铁就会偏移到一个吸动位置上。
在接触器中，衔铁的偏移会引起与衔铁相连的开关触点的移动，从而使得开关设备的主电触点闭合。在停止给励磁线圈加载涌流后，衔铁被复位弹簧推回到一个起始位置上，从而使得触点断开。
断路器中使用了电磁脱扣器，其励磁线圈中流过的是一个须监控的电流。当这个电流超过了一个预定值(也就是所述涌流)时，所述衔铁发生偏移，从而驱动一个断路器闭锁装置。再通过该闭锁装置引起触点的断开。
根据现有技术，所述磁轭和衔铁一般由层压芯构成。这些层压芯由彼此相连(例如通过铆钉)的单个铁片制成。在此，由于可以避免出现涡流和由此带来的涡流损耗，因此有必要使用由彼此绝缘的金属片制成的产品。
现有技术的不足之处主要在于，由于使用压片的原因，上述铁片可以选用的形状是有限的，而且这些铁片只能通过相应的紧固零件与外壳和控制元件相连。同样，所述线圈也必须通过一个单独的绝缘线圈架与所述外壳或磁轭相连。此外，在现有技术中，磁轭和衔铁的相撞会限制磁系统的使用寿命。
理想的解决方案是，所述磁轭和衔铁可以具有任意的三维结构，这样就可以使所述磁路具有最佳构造。并且，可以用简单而廉价的方式，特别是在不需要使用附加紧固零件的情况下将所述磁轭、励磁线圈和外壳连接在一起。此外，为了使所产生的热损耗能够消散并避免产生所谓的热点，最好具有良好的热耦合。最后，磁系统的使用寿命最好与开关设备的机械使用寿命一样长。
发明内容
本发明的目的是，对前文所述类型的电磁开关设备进行改进，使之具备所有上述优点。
这个目的通过下述方法达到，即用一种具有永久弹性的浇注化合物将所述磁轭和所述励磁线圈浇注成一整块。因为由此可以实现所述磁轭与所述励磁线圈之间简单、稳定而持久的连接。尤其是，这种连接方式耗费不大。
所述粉末磁性材料可以是一种烧结材料。作为替代方案，所述粉末磁性材料中也可以混有一种聚合化合物，例如环氧树脂。
如果所述粉末磁性材料围绕一个软铁心、一种高磁导率材料和/或一个永久磁铁，就可以达到进行目标明确的磁通控制的目的，和/或获得一种双稳态的开关性能。
如果在所述外壳中安置一个传感器，这个传感器通过一个含有粉末磁性材料的耦合元件电感耦合在一个与所述触点相连的导体上，就可以用简单的方式测定一个传感器信号，该信号代表流过所述导体的实际电流。其中，所述传感器可以选择性地设计成磁场传感器或磁通变化传感器。
如果将所述传感器和所述耦合元件浇注在一起，所述传感器和所述耦合元件之间的连接就特别地稳定和持久。
附图说明
下面根据附图和实施例，对本发明的其他优点和细节作进一步说明，其中：
图1是一个电磁开关设备的原理图；
图2至图5是图1所示电磁开关设备的制作步骤原理图；以及
图6是一个电磁开关设备的详图。
具体实施方式
图1所示的接触器作为一种电磁开关设备，具有一个励磁线圈1。这个励磁线圈1与一个磁轭2和一个衔铁3电感耦合在一起。如果在所述励磁线圈1上加载一个涌流I，所述衔铁3就会偏移到一个吸动位置上，如图1中的箭头A所示。这样就首先形成了对一个触点4的控制，即，触点4因此而闭合。这样，与所述触点4相连的导体5之间就建立起了一种电连接。
所述励磁线圈1、磁轭2、衔铁3、触点4和导体5安置在一个外壳的底部6中。所述外壳底部6通过紧固零件8与一个外壳顶部7可拆卸地连接在一起，紧固零件8在图1中仅用示意图形式表示。所述外壳底部6和外壳顶部7一起构成电磁开关设备的外壳6+7。
上述以接触器为例的电磁开关设备结构原则上也适用于作为开关设备的断路器。两者的区别仅在于，在断路器中，所述励磁线圈1中流过的是一个须监控的电流，所述衔铁3的偏移不直接导致一个触点4的闭合，而是间接地通过驱动一个闭锁装置使得触点4断开。因此在这种情况下，所述导体5之间的电连接由于所述衔铁3的偏移而中断了。
下面依次根据图2至图5对图1所示电磁开关设备的结构作进一步说明。
第一步是制作所述磁轭2，参见图2。它由粉末磁性材料9制成或者含有这种材料9。所述粉末磁性材料9可以是烧结材料，但也可以是一种混有一种聚合化合物(例如环氧树脂)的金属粉末。如图2所示，所述磁轭2可以含有其他元件10，11。举例来说，所述磁轭2可以含有一个永久磁铁10，这样就可以使得开关设备具有双稳态的开关性能。所述磁轭2也可以含有一个软铁心11或一种其他的高磁导率材料。在这种情况下，就可以对所述磁轭2中的磁场进行目标明确的磁通控制。所述元件10，11至少从两侧，优选地从四侧，必要时甚至从所有侧面被所述粉末磁性材料9围住。
所述磁轭2制作完毕后，将所述励磁线圈1松散地安置在所述磁轭2上，参见图3。随后，用一种具有永久弹性的浇注化合物12将所述励磁线圈1和所述磁轭2浇注在一起，参见图4。最后，用一种硬浇注材料13浇注这块浇注化合物12，参见图5。其中，所述硬浇注材料13至少构成所述外壳底部6的一部分。
用所述硬浇注材料13进行浇注后，所述外壳底部6、磁轭2和励磁线圈1之间通过所述具有永久弹性的浇注化合物12而产生了一种紧密连接。这样，所述励磁线圈1，磁轭2和外壳底部6借助于所述浇注化合物12而成了一个整体。
如图5所示，所述外壳底部6上的浇注材料13中安置了用于连接所述外壳底部6和所述外壳顶部7的紧固零件8。所述浇注材料13中还安置了其他紧固零件14。通过这些紧固零件14，所述外壳底部6可以和一个紧固面15连接在一起，紧固面15在图5中仅用示意图形式表示。
以上是关于使用粉末磁性材料9制作所述磁轭2和使用硬浇注材料13制作所述外壳底部6的说明。上述有关磁轭2和外壳底部6的实施形式同样也可应用于所述衔铁3和外壳顶部7的制作。
图6显示的是对图1至图5所示开关设备的一个补充。如图6所示，所述外壳6+7中安置了一个传感器16。这个传感器16通过一个耦合元件17与所述导体5电感耦合。与所述磁轭2和所述衔铁3一样，这个耦合元件17也含有粉末磁性材料9或优先地由这种材料制成。这样，就可以通过所述传感器16直接探测到一个传感器信号，该信号代表流过所述导体5的电流。
如图6所示，所述传感器16可以设计成线圈16。在这种情况下，所述传感器16是一个磁通变化传感器。因此，只有使用交流电压时，或者在探测一个转换操作时才可以使用所述传感器16。所述传感器16也可以设计成磁场传感器，例如霍耳传感器。在这种情况下，通过所述传感器16可以探测到磁场本身，并从而测出所述导体5中的电流。
如图6所示，同所述磁轭2和励磁线圈1浇注在一起一样，所述传感器16和耦合元件17也浇注在一起。
这样，通过按照本发明的开关设备，可以用一种简单的方式使所述磁轭2和所述衔铁3，乃至使整个电磁开关设备具有全新的结构。

Claims (13)

1.一种电磁开关设备，具有一个外壳(6+7)，一个励磁线圈(1)，一个磁轭(2)，一个衔铁(3)和至少一个触点(4)，
其中，所述励磁线圈(1)、所述磁轭(2)、所述衔铁(3)和所述的至少一个触点(4)被安置在所述外壳(6+7)中，
其中，所述励磁线圈(1)、所述磁轭(2)和所述衔铁(3)彼此电感耦合，这样，通过在所述励磁线圈(1)上加载一个涌流(I)可以使所述衔铁(3)偏移到一个吸动位置上，
其中，通过所述衔铁(3)向所述吸动位置的偏移，可以直接或间接地控制所述触点(4)，
其中，所述磁轭(2)含有粉末磁性材料(9)，
其特征是：所述励磁线圈(1)和所述磁轭(2)通过一种具有永久弹性的浇注化合物(12)被浇注成一整块。
2.根据权利要求1所述的电磁开关设备，其特征是：所述磁轭(2)和所述外壳(6)通过一种浇注化合物(12)浇注在一起。
3.根据权利要求2所述的电磁开关设备，其特征是：所述励磁线圈(1)、所述磁轭(2)和所述外壳(6)通过一整块浇注化合物(12)浇注在一起。
4.根据上述任一权利要求所述的电磁开关设备，其特征是：
所述外壳(6+7)由一个外壳顶部(7)和一个外壳底部(6)组成，这两者可拆卸地连接在一起，
所述外壳底部(6)至少部分地由一种浇注材料(13)构成，
所述励磁线圈(1)和所述磁轭(2)通过所述具有永久弹性的浇注化合物(12)与所述浇注材料(13)相连。
5.根据权利要求4所述的电磁开关设备，其特征是：所述浇注材料(13)是一种硬浇注材料。
6.根据权利要求4所述的电磁开关设备，其特征是：所述浇注材料(13)中安置了用于连接所述外壳顶部(7)和所述外壳底部(6)的紧固零件(8)。
7.根据权利要求4所述的电磁开关设备，其特征是：所述外壳底部(6)中安置了用于连接所述外壳底部(6)和一个紧固面(15)的紧固零件(14)。
8.根据权利要求1所述的电磁开关设备，其特征是：所述粉末磁性材料(9)是烧结材料。
9.根据权利要求1所述的电磁开关设备，其特征是：所述粉末磁性材料(9)中混有一种聚合化合物。
10.根据权利要求1所述的电磁开关设备，其特征是：所述粉末磁性材料(9)围绕一个软铁心(11)和/或一个永久磁铁(12)。
11.根据权利要求1所述的电磁开关设备，其特征是：所述外壳(6+7)中安置了一个传感器(16)，所述传感器(16)通过一个含有粉末磁性材料(9)的耦合元件(17)电感耦合在一个与所述触点(4)相连的导体(5)上。
12.根据权利要求11所述的电磁开关设备，其特征是：所述传感器(16)设计成磁场传感器或磁通变化传感器。
13.根据权利要求11或12所述的电磁开关设备，其特征是：所述传感器(16)和所述耦合元件(17)浇注在一起。
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