CN101410923B - 电磁的执行器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尤其用于中压开关的电磁的执行器，包括一个用线圈加载的磁芯以及一个可运动的上面的磁轭。为了在此进一步发展尤其用于有利地采用在中压开关中的电磁的执行器，在高的执行力的同时获得紧凑的结构形式，按本发明设定，执行器的磁路具有一个矩形的磁芯和一个与磁路相应的圆形的上面的磁轭，上面的磁轭固定在一个操纵轴上，该操纵轴在一侧能移动地穿过磁芯的中央并且在另一侧与待控制的接触操纵杆连接，操纵轴的穿过磁芯的一侧在下面的端部上从磁芯伸出并且在那里与一个在横向尺寸上较小的第二磁轭连接。

Description

电磁的执行器
技术领域
本发明涉及一种尤其用于中压开关的电磁的执行器。
背景技术
这种类型的电磁的执行器被广泛采用。除了在中压开关内用于可运动的接触件的受控的操纵之外，这种执行器也用在机器或者开关中。
在中压真空功率开关的电磁驱动中的现有技术是单线圈的和双线圈的电磁铁。如上述提及的那样，电磁铁具有如下功能，即真空腔的可运动的接触件在接通时运动到固定的接触件上并且在超程时张紧一个接触压力弹簧。
为了开始运动，电磁铁的线圈被供电。接通的位置然后借助于一个或多个永久磁铁克服接触压力弹簧的力得以保持。在用作为接通线圈的线圈的电流于是不再需要。
为了断开开关，在一个双线圈的执行器中，一个断开线圈被供电，磁铁的保持力首先减弱，直到接触压力弹簧不能再被保持并且打开可运动的接触件。在断开运动的后续过程中通过断开线圈可以产生打开力。
在单线圈的电磁铁中通过线圈基本上仅启动断开。断开的后续过程然后通过接触压力弹簧以及通过一个分开的断开弹簧确定。
存在的单线圈的执行器经常旋转对称地构成。这防止简单地适配另外的设计短路电流，因为对于气隙表面的改变必须选择另外的直径。从而所有部件相应仅可以用于一种结构尺寸。
发明内容
因此本发明的目的在于，进一步发展电磁的执行器，尤其用于有利地采用在中压开关中，使得在高的执行力的同时获得紧凑的结构形式。
本发明提供一种电磁的执行器，包括一个用线圈加载的磁芯以及一个能运动的上面的磁轭，执行器的磁路具有一个矩形的磁芯和一个与磁路相应的圆形的上面的磁轭，上面的磁轭固定在一个操纵轴上，该操纵轴在一侧能移动地穿过磁芯的中央并且在另一侧与待控制的接触操纵杆连接，操纵轴的穿过磁芯的一侧在下面的端部上从磁芯伸出，并且操纵轴的穿过磁芯的一侧在那里与一个在横向尺寸上较小的第二磁轭连接。
在此本发明的核心是，矩形的磁芯与圆形的即旋转对称的上面的磁轭结合。
与矩形的磁轭相比较，优点首先在于，不必防止旋转对称的上面的磁轭旋转(它在任何位置按相同的方式满足其功能)。该上面的磁轭尤其是在中压开关中采用时是尤其有意义的。
因此得到与磁芯的结合，该磁芯是矩形的并且具有一个固定的宽度和一个可变的深度。因为磁芯由层状的金属片构成，所以可以通过金属片的数量调节深度。侧向的固定装置、轴承和轴都可以接着采用。仅永久磁铁和线圈体需要通过长度变化适配磁芯的结构尺寸。
与双线圈的执行器相比较，本发明如已经存在的单线圈的执行器那样具有降低的结构尺寸以及降低的重量的优点。这基本上在于，仅一个线圈和仅一个磁路是必需的。与现有的单线圈的执行器相比较，本发明允许磁铁尺寸简单地适配于需要由中压功率开关掌控的按刻度12.5-16-20-25-31.5-40和50kA的设计短路电流。在此首先必要的是，执行器的保持力通过改变气隙表面而改变。
按本发明另一优点在于，上面的磁轭可以在轴上在螺纹中旋转，以便可以无级地调节磁的执行器的行程。在此单个的执行器的采用的优点也用于许多区别在于不同开关行程的应用。
如下可以实现一种尤其紧凑的装置，其中驱动装置直接设置在待驱动的开关电极的下方，放弃杠杆和转向件。直接的联接迎合驱动装置的位移/时间特性曲线的品质，该特性曲线免受弹簧刚度的干扰的影响以及复杂的驱动系统的松动。
但是驱动系统的要求也可以在于，适配存在的结构。然后也可能的是，磁的执行器例如通过一个杠杆系统与多个待驱动的开关电极连接并且从而同时驱动这些开关电极。在此优点在于如下可能性，即通过杠杆传动比可以有目的地影响力和行程。
另外本发明的特征是采用高的力密度。在预定的结构空间中，尤其是在磁的气隙上的有限的面积时，可以获得最高的磁力，其中永久磁铁的表面不通过气隙的预定的表面限定并且磁流又直接在气隙上集中。
在有利的结构中设定，执行器无杠杆且无转向地直接放置在中压开关的真空开关箱的下面并且直接作用到接触杆上。因此实现良好的且快速的力作用。
在有利的结构中设定，执行器通过联接元件同时控制多个开关箱。
另外有利的是，执行器通过杠杆元件驱动开关箱。这在一定的开关结构形式中是必需的。这通过有利获得的高的操纵力也是非常可能的。
在其它的有利的结构中设定，通过上面的磁轭在操纵轴上的几何结构改变可以改变行程。
在其它的有利的结构中描述，永久磁铁安置在磁芯内，该永久磁铁的磁化方向基本上平行于气隙的平面。
在此磁路在结构上这样调准，使得在气隙内存在大于2T的磁感应。
在有利的结构中描述，上面的磁轭固定在一个操纵轴上，该操纵轴在一侧定心地可移动地穿过磁芯并且在另一侧与待转换的接触操纵杆连接。因此得到一种实现用于操纵接触件的紧凑的直接铰接的结构形式。
在此通过其它的结构实现，在断开位置时产生保持力，在所述结构中操纵轴的穿过磁芯的一侧在下面的端部上从磁芯伸出并且在那里与一个在横向尺寸上较小的第二磁轭连接。
通过在其它的结构中设定的结构形式，一定程度上得到接触件的断开位置的闭锁，在该结构形式中下面的第二磁轭和上面的磁轭在固定的基准位置彼此间隔距离地设置在操纵轴上，并且在上面的磁轭在额定行程中从磁芯抬起时，下面的第二磁轭从下面贴靠在磁芯上。
为了总体上缓冲在末端挡靠时的运动，在下面的第二磁轭与磁芯的下侧之间设置一个缓冲衬垫。
为了支持断开，作用到操纵轴上地设置至少一个弹簧，其中该弹簧优选是板簧。
通过由铁片构成的磁芯的结构，充分减少通过磁流变化而感应的涡流。也可以放弃在铁中添加硅。
附图说明
本发明在附图中描述并且下面详细解释。其中：
图1显示磁的执行器的透视图，包括圆形的磁轭，
图2显示流线图。
具体实施方式
图1显示执行器的透视图，包括一个电磁铁1，该电磁铁具有一个线圈5、一个矩形的磁芯2、一个圆形的磁轭3。磁轭在此固定在一个操纵轴4上，该操纵轴在中央可轴向运动地穿过磁芯2。
图2显示电磁的执行器的流线图。磁芯2显示在系统闭合时流线走向，即在圆形的磁轭3贴靠在磁芯2上的情况下。在磁芯内部集成永久磁铁6，其磁化的方向平行于气隙平面。
操纵轴在此未描述，但是在该操纵轴上支承圆形的磁轭2并且如上面描述的那样按这种功能方式彼此间隔距离地支承下面的较小的磁轭7。在小的磁轭7与磁芯2之间可以设置一个缓冲衬垫8。
执行器也可以设置在一个开关装置的内部。执行器的操纵轴在此与一个真空开关箱的可运动的接触件连接，并且相应地开关式操纵地作用于其上。但是这种连接可以是直线的，但也可以通过杠杆铰接。
总体上还给出下面的关系。
具有高的磁能的在技术上提供的永久磁铁材料(例如NdFeB、SmCo)具有在1至1.4T范围内的剩余磁感应。这可以明显小于在合理的磁损失时的铁芯内的情况。因此按本发明构成具有水平的极性的永久磁铁。
如果在铁芯柱中的磁流过渡到水平方向，那么该磁流在那里集中。在铁芯柱的预定的宽度中可以产生比在铁芯柱内的并且具有垂直的极化的永久磁铁的结构中更大的磁流。
磁流的另外的集中在由铁芯柱通过气隙过渡至磁轭时进行。为了使保持力最大，当前的磁的执行器这样设计，使得实现超过2T的磁感。
如果永久磁铁如在此显示的那样构成，使得其端部在磁铁的下侧上可见并且此外与磁路的下面的端部构成一个光滑的表面，那么通过一个较小的第二磁轭在磁铁的断开的位置时产生一个较小的第二保持力。这用于闭锁真空腔的可运动的接触件的断开的位置，从而防止该接触件例如通过振动而不期望地接通。
在磁的执行器的磁芯与第二磁轭之间可以插入一个缓冲衬垫，该缓冲衬垫在断开时缓冲第二轭部在磁芯上的机械挡靠。这不仅用于避免在挡靠时的振动而且用于整个开关装置的较高的寿命。
在此对于磁芯采用具有小的硅份额的铁片，以便降低通过磁流改变而感应的涡流。但是硅的采用降低材料的磁的极化性。为了达到最高的力，在当前的磁的执行器中采用不添加硅的铁板。
如果想改变磁芯的深度，以便如上面描述的那样实现磁铁的不同的强度，那么断开弹簧可以不放置在磁铁的中间，因为这干扰磁对称，该对称仅对于结构尺寸可以被补偿。取而代之地设定，断开弹簧放置在磁铁之外。
另外建议一种板簧，该板簧固定在执行器的下方并且在侧向支承在开关装置的壳体上。在此优点在于(除了非常简单的结构之外)少量的部分、小的成本并且可以在压板的宽度上可以调节弹簧力的可能性。

Claims (13)

1.电磁的执行器，包括一个用线圈加载的磁芯以及一个能运动的上面的磁轭，其特征在于：执行器的磁路(1)具有一个矩形的磁芯(2)和一个与磁路相应的圆形的上面的磁轭(3)，上面的磁轭(3)固定在一个操纵轴上，该操纵轴在一侧能移动地穿过磁芯的中央并且在另一侧与待控制的接触操纵杆连接，操纵轴(4)的穿过磁芯(2)的一侧在操纵轴的下面的端部上从磁芯伸出，并且操纵轴(4)的穿过磁芯(2)的一侧在操纵轴的下面的端部上与一个与上面的磁轭(3)相比在横向尺寸上较小的、下面的第二磁轭(7)连接。
2.按权利要求1所述的电磁的执行器，其特征在于：执行器无杠杆并且无转向地直接放置在中压开关的真空开关箱的下面并且直接作用到接触操纵杆上。
3.按权利要求1或2所述的电磁的执行器，其特征在于：执行器通过联接元件同时控制多个开关箱。
4.按权利要求1所述的电磁的执行器，其特征在于：执行器通过杠杆元件驱动开关箱。
5.按权利要求1所述的电磁的执行器，其特征在于：通过上面的磁轭(3)在操纵轴(4)上的移动式布置能够改变电磁的执行器的行程。
6.按权利要求1所述的电磁的执行器，其特征在于：永久磁铁(6)安置在磁芯(2)内，该永久磁铁的磁化方向基本上平行于气隙的平面。
7.按权利要求1所述的电磁的执行器，其特征在于：磁路在结构上这样调准，使得在气隙内存在大于2T的磁感。
8.按权利要求1或2所述的电磁的执行器，其特征在于：下面的第二磁轭(7)和上面的磁轭(3)在固定的基准位置彼此间隔距离地设置在操纵轴(4)上，并且在上面的磁轭在额定行程中由磁芯抬起时，下面的第二磁轭从下面贴靠在磁芯上。
9.按权利要求8所述的电磁的执行器，其特征在于：在下面的第二磁轭(7)与磁芯(2)的下侧之间设置一个缓冲衬垫(8)。
10.按权利要求1或2所述的电磁的执行器，其特征在于：为了支持电磁的执行器的断开功能，设置至少一个弹簧作用到操纵轴上。
11.按权利要求10所述的电磁的执行器，其特征在于：弹簧是板簧。
12.按权利要求1或2所述的电磁的执行器，其特征在于：磁芯由不含有硅的铁板构成。
13.按权利要求1或2所述的电磁的执行器，其特征在于：所述电磁的执行器用于中压开关。
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