CN101540246A - 用于开关装置的触发模块 - Google Patents

Abstract

一种用于开关装置的触发模块(1)，其中，触发模块(1)具有至少一个磁铁系统(2)，该磁铁系统具有至少一个衔铁(3)、一个线圈(4)和一个磁轭(5)，其中，线圈(4)围绕衔铁(3)设置，其中，磁轭(5)围绕线圈(4)设置，以及其中衔铁(3)设计用于至少间接触发开关装置的分离装置(16)，为提高电气设备设置上的安全性，提出，磁轭(5)包括至少一个板材弯曲件(6)，特别是冲压弯曲件。

Description

用于开关装置的触发模块

技术领域

本发明涉及一种依据权利要求1前序部分所述的触发模块。

背景技术

公知一种模块，其可与断路器连接，且利用其可以实现例如像遥控断开或者其它触发功能等附加功能。这种模块通常具有磁铁系统，利用其可以操作断路器的机械脱扣器。

这种公知模块的缺点是，其特别是由于结构复杂的磁铁系统造成高支出的制造过程，其反映在相关模块的高成本上。由于这种模块的高成本而经常放弃这种模块，由此也放弃了有益的附加功能和其它安全特性。

发明内容

本发明的任务因此在于，提供一种开头所述类型的触发模块，利用其可以避免所述的缺点，提高电气设备设置中的安全性，以及其可以简单和低成本地被制造。

该任务依据本发明通过权利要求1的特征得以实现。

由此可以为断路器形成一种可以简单和低成本制造的触发模块。由于磁轭仅需不高的技术能力便可以简单制造，这种模块在发展中国家也可以简单制造。由于制造成本低，这种模块可以很低的成本市场化，由此支持用于实现其它安全特性的准备。由此可以提高电气设备设置中的安全性。

与权利要求1同时形成说明书一部分的从属权利要求涉及本发明其它具有优点的构成。

附图说明

现借助其中仅举例示出优选实施例的附图对本发明进行详细说明。其中：

图1在轴测图中示出依据本发明的模块一种优选实施方式；

图2在轴测分解图中示出依据图1的实施方式；

图3在无壳体盖的侧视图中示出依据图2的实施方式；

图4在轴测分解图中示出依据本发明的构成为工作电流脱扣器的模块的磁铁系统；

图5在轴测分解图中示出依据本发明的构成为欠压脱扣器的模块的磁铁系统；

图6示出依据图4的磁铁系统处于所谓的接通位置中；

图7示出依据图4的磁铁系统处于所谓的断开位置中；以及

图8在轴测分解图中示出一个断路器。

具体实施方式

图1-3示出用于开关装置的触发模块1，其中，触发模块1具有至少一个磁铁系统2，该磁铁系统具有至少一个衔铁3、一个线圈4和一个磁轭5，其中，线圈4围绕衔铁3设置，其中，磁轭5围绕线圈4设置，以及其中，衔铁3用于至少间接触发开关装置的分离装置16，其中，磁轭5包括至少一个板材弯曲件6，特别是冲压弯曲件。

由此形成用于断路器17的一个可以简单和低成本制造的触发模块1。由于磁轭5仅需不高技术能力便可以简单制造，这种触发模块1也可以在发展中国家简单制造。由于制造成本低，这种触发模块1可以很低的成本市场化，由此支持用于实现其它安全特性的准备。由此可以提高电气设备设置中的安全性。

依据本发明的触发模块1设计或构成以用于操作或触发开关装置，特别是断路器17的分离装置16。为此优选地设计，触发模块1工作时与断路器17至少区域式地机械接触或至少部分地在断路器17中一体化。概念开关装置和断路器17与作为断路器17的开关装置的优选实施方式相关，在其它说明中同义使用。涉及断路器17的说明优选不排除其它开关装置。

图8示出断路器17优选实施方式的系列构件组的轴测分解图。所示结构的断路器17具有三个断口或电流通路，其中，可以设计任意可预先给定数量的断口或可开关的电流通路。断路器17优选具有一个、两个、三个或者四个电流通路。与电流通路的数量相应具有各自相同数量的输入端子19或输出端子20。图8中仅示出输入端子19或输出端子20的壳体固定部分。相关的输入端子19或输出端子20通常除了所示的部分之外，还各自包括至少一个夹紧螺钉，以及优选各自包括至少一个借助夹紧螺钉移动的夹紧架。至少一个第一开关触点24在闭合位置上处于至少一个第二开关触点上，该开关触点在所示的实施方式中不可见地设置在灭弧室25的构件组的内部。

断路器17的优选实施方式具有短路触发装置28和/或者过流触发装置29。短路触发装置28优选由金属弓30和枢轴衔铁31形成，它们优选分配给输入端子19和/或者输出端子20。出现短路时，枢轴衔铁31被金属弓30吸引，并造成分离装置16的进一步触发，并因此造成开关触点24的分离。

过流触发装置29包括双金属元件32，其优选分配给输入端子19和/或者输出端子20。双金属元件32依据断路器17的所示实施方式直接电流流通。在双金属元件32的可预先给定的弯曲的程度下(所述弯曲程度与线路网可预先给定的温升成正比)，该双金属元件使回行杠杆34的触发突起33运动，其造成分离装置16的进一步触发，并因此造成开关触点的分离。

断路器17在所示的优选实施方式中包括绝缘材料外壳，其在该优选的实施方式中包括下部外壳套21和上部外壳套22。上部外壳套22在所示的优选实施方式中具有外壳盖23，其优选借助铰链26可翻转地支承在上部外壳套22上；还具有用于操纵杆27的开口36。上部外壳套22具有至少一个用于依据本发明的触发模块1的容纳处，该容纳处在依据图8的图示中通过封闭的外壳盖23覆盖。依据本发明的触发模块1设计用于至少间接触发断路器17的分离装置16。在用于依据本发明的触发模块1的容纳处区域内因此设计有其它开口，依据本发明的触发模块1通过这些开口可与分离装置16产生机械的相互作用，或依据本发明的触发模块1通过这些开口可以机械地作用于分离装置16。如图8所示，在断路器17特别优选的所示实施方式中，分离装置构成为锁扣机构37。锁扣机构37为操纵杆27与开关触点24之间蓄能的连接件。锁扣机构37在具体构成中，在第一步骤中借助操纵杆27在第一运动方向上的运动而张紧，其中张紧弹簧力蓄能器，其在触发锁扣机构37时负责迅速和可靠分离开关触点24。张紧过程通过卡闩35在锁扣机构37的壳体固定部分上的搭入、卡位或衔接而结束。在第二步骤中，借助操纵杆27向第二方向上的运动使开关触点24闭合。卡闩35与锁扣机构37壳体固定部分的卡位连接这样构成，使卡闩35在一个可预先给定方向上可预先给定的运动松开锁扣机构37，由此释放弹簧力蓄能器并分离开关触点24。这种优选使用的锁扣机构37例如在德国公开文献DE 4227213A1以及德国专利文献DE 4442417C1中有所介绍。如果回行杠杆34由于过流触发装置29和/或者短路触发装置28的运动，特别是通过枢轴衔铁31和/或者双金属元件32的运动而进行运动-根据回行杠杆34可预先给定的运动-回行杠杆34的操作突起38与卡闩35嵌接，且卡闩35这样运动，使得松开与锁扣机构37壳体固定部分的卡位连接，由此松开锁扣机构37、释放弹簧力蓄能器，并分离开关触点24。通过上部外壳套22中的开口，依据本发明的触发模块1同样可以作用于锁扣机构37的卡闩35。为此可以设计，卡闩35具有专用的卡闩突起53，其凸入在上部外壳套22的区域内的容纳处内。

依据本发明的触发模块1具有至少一个磁铁系统2，该磁铁系统包括至少一个可移动的衔铁3、至少一个壳体固定的线圈4和至少一个壳体固定的磁轭5。可移动的衔铁3在此构成为插入式衔铁，其在线圈4的内部引导，并设计用于至少间接触发断路器17的分离装置16。在此优选设计，线圈4具有线圈体11和设置在该线圈体上的线圈绕组12，由此具有优点地支持线圈4以及依据本发明的触发模块1的组装的加工。磁轭5围绕线圈4设置，并用于引导由线圈4或者永久磁铁14产生或引起的磁场。在这种相互联系上优选设计，至少磁轭5和衔铁3由铁磁材料构成，或至少包括这种材料。优选设计，磁轭5由铁磁的铁基合金或者镍基合金构成，如由硅钢片构成。

依据本发明设计，磁轭5包括至少一个板材弯曲件6。板材弯曲件6在此可以采用任何加工技术上的方法构成，如冲压、切割或者切削方法如锉或者锯，其中优选设计，至少一个板材弯曲件6构成为冲压弯曲件，由此可以进行特别合理和节省成本的加工。磁轭5可以完全实施为一件式的板材弯曲件6。优选设计，磁轭5由可预先给定数量的板材弯曲件6组成，由此可以进一步降低加工成本。在这种相互联系上设计，如图1、4、5、6和7所示，磁轭5包括基本上U形的磁轭主体7和基本上平面的磁轭盖8。由此在良好的磁性情况下同时可以非常简单地加工。在这种情况下优选设计，磁轭主体7和磁轭盖8借助至少一个插接连接进行连接，并形成封闭的磁轭5。通过插接连接可以实现一种非常简单的加工，因为可以放弃如焊接或者钎焊这种连接手段或者连接工艺。插接连接在此优选在保证磁轭5的单个部分之间尽可能无损耗的场过渡情况下构成，并在此优选具有特别小的空隙或磁阻。

在依据本发明的触发模块1所示特别优选的实施方式中设计，在磁轭盖8与线圈绕组12之间设置至少一个第一隔板13，其优选由铁磁材料构成，由此可以进一步优化通过磁轭5和衔铁3形成的磁回路。通过至少一个第一隔板13在线圈体11内或者在线圈体11处的支承，可以进一步改善磁铁系统2或整个触发模块1的组装。

为在保证质量措施的意义上配合响应电压或调整限定的场环境进一步设计，在磁轭盖8与至少一个第一隔板13或需要时具有的永久磁铁14之间加入由非磁性材料构成的所谓空隙板。由此磁铁系统2的特性变得更加可再现。

衔铁3-如已经介绍的那样-在线圈4的内部支承和/或者引导，并为此设计，机械地作用于开关装置的分离装置16的脱扣器或卡闩35。衔铁3因此设计，至少区域式地和至少为与开关装置一体化而从磁铁系统2预运动出。为此优选设计，磁轭主体7在与磁轭盖8相对设置的第一区域9上具有至少一个穿孔10，衔铁3引导穿过所述穿孔10。

为与线圈4相关地提供衔铁3的一种限定的终端位置而设计，衔铁3通过至少一个衔铁弹簧39从第一隔板13外压或外拉。特别是在这种情况下设计，线圈4的内部设置至少一个构成为压簧的衔铁弹簧39，并将衔铁3从线圈4或磁铁系统2中向外压入一个与“断开位置”相应的位置内，其中，“断开位置”是指在开关装置和触发模块1的优选实施方式中，导致卡闩35的操作，由此导致开关装置断开的衔铁3的位置。特别是如在图7中可很好地看到的那样，衔铁3具有一个凸肩，以限定衔铁3相对于线圈4或相对于磁轭5的终端位置。如图6所示，衔铁3的与“断开位置”相反的位置称为所谓的“接通位置”，在该位置上衔铁3保持得距磁轭盖8最近。

下面特别是借助图1-3详细介绍依据本发明的触发模块1的一个特别优选的实施方式：

依据本发明的触发模块1的优选实施方式具有一个绝缘材料壳体，其优选具有上部分40和下部分41，并在该壳体内除了上述的磁铁系统2外还设置其它机械组件，这些组件将衔铁3的运动传递到开关装置上，优选传递到断路器17上。上部分40和下部分41借助两个卡位突起42相互连接。触发模块1的全部构件组支承在下部分41内。上部分40具有到开关装置的功能接口或相应开口。触发模块在所示的优选实施方式中此外包括电引线50以及具有如电阻和/或者整流器的电子串联组件的电路板51，其中，电路板在该优选实施方式中接触磁铁系统2的电接头52。也可以设计，磁铁系统2的电接头52直接与电引线50连接，而无需中间连接的电子串联元件。

机械组件在该优选实施方式中包括一个触发滑动件43，其将衔铁3的直线运动作为直线运动转送并在需要时操作锁扣机构37的卡闩35。

此外在触发模块1内设置一个所谓的复位件44，其实施为可旋转地支承的杠杆，其第一杠杆臂45与触发滑动件43嵌接，而其第二、较短的杠杆臂46则通过固定在壳体上的拉簧47加载。只要复位件44不运动到另一位置，通过拉簧47，触发滑动件43以及因此还有衔铁3通过复位件44强制进入“接通位置”，其中，拉簧47对衔铁3的作用优选大于衔铁弹簧39的作用，其与拉簧47反作用。复位件44-在触发模块1装入开关装置的情况下-通过销子48与操纵杆27嵌接。在相互接触的意义上相当于接通开关装置的操纵杆27的位置上，复位件44通过操纵杆27和销子48-与拉簧47的作用相反-进入一个位置内，在该位置中衔铁3可以占据“断开位置”。由此可以触发开关装置的分离装置16并分离开关触点24。同时操纵杆27回转到与开关装置断开相应的位置内，由此复位件使衔铁3通过拉簧47的作用强制进入“接通位置”，由此锁扣机构37可以重新衔接。

图1-4以及6和7示出触发模块1或触发模块1的磁铁系统2，所述触发模块1构成为工作电流脱扣器18。在此设计，触发模块1在接收可预先给定的电信号后应断开开关装置，因此在接收可预先给定的电信号后，衔铁3从“接通位置”转移到“断开位置”内。在此设计，磁轭盖8与第一隔板13之间设置至少一个永久磁铁14，其中，永久磁铁14提供可预先给定的磁性的力作用。永久磁铁14和第一隔板13在此支承在优选实施为塑料件的线圈体11上。由此在磁路2的材料内产生磁通势，其特别是在第一隔板13的方向上将磁力作用于衔铁3上。

在适当的可预先给定的永久磁铁14的磁化强度以及适当选择衔铁弹簧39的特性的情况下，产生一种双稳态的系统：衔铁3或者占据距磁轭5的第一区域9最近的终端位置：“断开位置”或者占据磁轭盖8区域内第一隔板13处的终端位置：“接通位置”。通过线圈绕组12内的通过电流，在所述的磁路2中产生磁场和磁通势，其与通过永久磁铁14产生的磁通量叠加，并依据该优选的实施方式使其减弱。由此衔铁弹簧39的弹簧力超过永久磁铁14永磁场的保持力并使衔铁3从“接通位置”运动到“断开位置”。线圈绕组12为了临界磁场建立所需的安匝数的匹配，通过线圈4对同样可以设置在触发模块1内的串联电阻可预先给定的串联布线来设计。此外，也可以将产生脉冲直流电的整流电路用于线圈加电压，由此在磁路2内仅激励用于触发所需的场极化。

线圈绕组12的绕组线或线圈导线的尺寸在触发模块1作为工作电流脱扣器18的构成中根据脉冲负荷设计，线圈绕组12的电压供电因此必须在开关装置或分离装置16完成触发后中断，以防止损坏线圈绕组12。为此特别是在触发模块1作为工作电流脱扣器18的构成中设有开关，其设置在触发模块1的构件组内部，并优选构成为所谓的微型开关49。微型开关49在此这样设置，使其在触发模块1设置在上述外壳套22的相应容纳处内时，至少在操纵杆27处于断开的开关装置的位置上时，与操纵杆27嵌接。通过经由微型开关49向线圈4接通馈给电压，可以达到在开关装置断开后也抑制继续向线圈绕组12输送电能，由此可以防止线圈绕组12热过载。

图5示出构成为欠压脱扣器的触发模块1的磁铁系统2。在此设计，触发模块1借助引线50与所要保护的电线路网的电接头连接。如果电线路网中的电压下降，那么应通过触发模块1触发或断开联接到触发模块1上的开关装置或断路器17。为此设计，在第一隔板13与线圈绕组12之间设置至少一个包括铁磁材料的第二隔板15。如在触发模块1作为工作电流脱扣器18构成中那样，在几何形状比例不变的情况下设计，取代永久磁铁14而设有第二隔板15。因此磁路2内不存在静态磁化，由此衔铁3通过松弛的衔铁弹簧39保留在磁轭5第一区域9处的“断开位置”内。如果线圈4通电，因此供给电能，且安匝数超过一个可预先给定的值，等同于通过线圈绕组12的接头可预先给定的电压降，那么衔铁3逆衔铁弹簧39的力保持在第一隔板13处的“接通位置”内。如果线圈绕组12接头上的电压低于用于将衔铁3保持在“接通位置”上所需的电压，那么衔铁弹簧39的力超过磁力并将衔铁3转移到“断开位置”内。线圈绕组12上用于将衔铁3保持在“接通位置”上所需的可预先给定电压通过可以同样是触发模块1部分的串联电阻来调整。同样适用于极化通过线圈绕组12产生的磁场。

因为线圈绕组12在触发模块1作为欠压脱扣器构成时始终通过电流，所以这些绕组也必须为这种类型的负荷设计。附加的微型开关49，如在工作电流脱扣器18中那样的，因此优选可以被放弃。

其它依据本发明的实施方式仅具有所述特征的一部分，其中，也可以设计特别是不同于所述实施方式的任意特征组合。

Claims (12)

1.用于开关装置的触发模块(1)，其中，所述触发模块(1)具有至少一个磁铁系统(2)，所述磁铁系统具有至少一个衔铁(3)、一个线圈(4)和一个磁轭(5)，其中，所述线圈(4)围绕所述衔铁(3)设置，其中，所述磁轭(5)围绕所述线圈(4)设置，以及其中，所述衔铁(3)设计用于至少间接触发开关装置的分离装置(16)，其特征在于，所述磁轭(5)包括至少一个板材弯曲件(6)，特别是冲压弯曲件。

2.按权利要求1所述的触发模块(1)，其特征在于，所述磁轭(5)由可预先给定数量的板材弯曲件(6)组成。

3.按权利要求1或2所述的触发模块(1)，其特征在于，所述磁轭(5)包括基本上U形的磁轭主体(7)和基本上平面的磁轭盖(8)。

4.按权利要求3所述的触发模块(1)，其特征在于，所述磁轭主体(7)和所述磁轭盖(8)借助至少一个插接连接进行连接，并形成封闭的磁轭(5)。

5.按权利要求3或4所述的触发模块(1)，其特征在于，所述磁轭主体(7)在与所述磁轭盖(8)相对设置的第一区域(9)上具有至少一个穿孔(10)，所述衔铁(3)引导穿过所述穿孔(10)。

6.按权利要求1-5之一所述的触发模块(1)，其特征在于，所述线圈(4)具有线圈体(11)和设置在所述线圈体(11)上面的线圈绕组(12)。

7.按权利要求6所述的触发模块(1)，其特征在于，在磁轭盖(8)与线圈绕组(12)之间设置至少一个第一隔板(13)。

8.按权利要求7所述的触发模块(1)，其特征在于，所述至少一个第一隔板(13)支承在所述线圈体(11)内或者支承在所述线圈体(11)处。

9.按权利要求7或8所述的触发模块(1)，其特征在于，所述磁轭主体(7)、所述磁轭盖(8)、所述衔铁(3)和/或者所述第一隔板(13)包括铁磁材料。

10.按权利要求7-9之一所述的触发模块(1)，其中，所述触发模块(1)构成为工作电流脱扣器(18)，其特征在于，在所述第一隔板(13)与所述线圈绕组(12)之间设置至少一个永久磁铁(14)。

11.按权利要求7-9之一所述的触发模块(1)，其中，所述触发模块(1)构成为欠压脱扣器，其特征在于，在所述磁轭盖(8)与所述第一隔板(13)之间设置至少一个包括铁磁材料的第二隔板(15)。

12.按权利要求1-11之一所述的触发模块(1)，其特征在于，所述触发模块(1)为开关装置，特别是断路器(17)，的部分。

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