CN101772820A

CN101772820A - 用于断路设备的磁性驱动系统

Info

Publication number: CN101772820A
Application number: CN200880101812.8A
Authority: CN
Inventors: 拉尔夫-雷纳·沃尔克玛
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2028-06-02
Also published as: CN101772820B; ES2569903T3; US20100176902A1; MX2009013440A; EP2165347B1; EP2165347A1; WO2008151959A1; DE102007028203B3

Abstract

本发明涉及一种用于断路设备的磁性驱动系统，其具有磁轭(2，3)，由磁性材料组成的实心的电枢(8)，在所述磁轭(2，3)中的两个相对置的终端位置之间直线地移动，所述磁性驱动系统还具有至少一个用于产生磁轭(2，3)中磁通量的永磁铁(6，7)以及至少一个线圈，电枢(8)通过所述线圈可在其终端位置之间来回移动，其中电枢(8)为了避免涡流损耗被开设了狭长的空槽(11，12，13)。为了确保电枢(8)的坚固性没有因为开设槽(11，12，13，13’)而过度减小，而规定，电枢(8)中的槽(11，12，13，13’)被设计成沿其圆周是闭合的。

Description

用于断路设备的磁性驱动系统

技术领域

本发明涉及一种在权利要求1的前序中所述类型的用于断路设备的磁性驱动系统。

背景技术

这种双极的驱动系统，例如从DE19709089A1中已经公知。此处电枢由一种实心的铁磁性材料组成，所述电枢因而可以比由分层的硅钢片叠加而成的电枢制造成本更廉价并且常常还具有更持久的稳固性。实心的电枢本身在此具有缺点，即，与由分层的硅钢片叠加而成的电枢相比，会出现更多的涡流损耗以及存在更强的剩磁，这给在转接时开关触点的脱开增加了困难。为了减小涡流损耗，电枢被开设了狭长的空槽，所述空槽由狭长的缝隙组成并且沿电枢的移动方向，以及因此沿磁力线的方向延伸。开设在电枢窄面上的缝隙，此时分别在电枢横截面宽度的三分之一以及在电枢总长度上削弱了长方体状的电枢。从电枢的宽面开设多个与之并列的平行的缝隙，所述缝隙当然不是沿电枢的总长延伸，而是在相对于电枢端面具有某个间距处终止。总之，电枢的机械稳固性由于所述缝隙而受到重大的损害。因此规定，在开设了缝隙之后，通过对电枢本身填充绝缘材料，再次提高其稳固性。正因为这些缝隙出于技术上的考虑而应该尽可能狭窄，所以缝隙的填充在技术上也是相当困难的并且显著地提高了电枢的制造费用。

为了防止电枢更强的剩磁，电枢接触面和磁轭叠片之间的过渡处，应该可以根据需要适配。接触面的减少，虽然促使在较短的开关动作时间中动作参数特性的改善，但是必须换来电枢吸附力减小的缺点。但是因为电枢的吸附力太小，将对磁性驱动系统的运行安全产生不利影响，所以公知的驱动系统不能满足许多使用场合的设计要求。

发明内容

因此本发明所要解决的技术问题是，对在权利要求1前序中所述类型的磁性驱动系统进行如下的进一步的改进，使得电枢的稳固性，不会因为其为了减小涡流损耗而作的结构设计而过度地削弱。

该技术问题通过权利要求1的特征得以解决。

本发明有利的扩展设计是附属权利要求的内容。

按照本发明的用于断路设备的磁性驱动系统包含磁轭，由磁性材料组成的实心电枢，在所述磁轭中的两个相对置的终端位置之间直线地移动，所述磁性驱动系统还包含至少一个用于产生磁轭中磁通量的永磁铁和至少一个线圈，通过所述线圈，电枢可在其终端位置之间来回移动，其中为了避免涡流损耗，电枢被开设了狭长的槽，并且电枢中的槽沿其圆周是环形闭合的。

通过在电枢中布设环形闭合的槽(空槽)，简便地实现了电枢的稳固性几乎不受损害。因此可以取消对槽进行技术上费事的填充。

开设到电枢中的槽，优选由具有相对较小空心截面的孔组成。这些孔不必绝对是圆形的，也可以具有例如椭圆形的横截面。但是应该将所述空心截面尽可能地构建成，使得在与空心截面邻接的圆周壁上，不存在尖锐的棱角。

在事后开设到电枢块中的孔上，如果孔是圆形的，是有利的，因为随即可以廉价地以螺旋钻进行制造。

从技术功效以及还有制造工艺来看，如果电枢中的孔是直的通孔，是有利的。作为替代方式，可以将孔设计成从两个侧面钻出的盲孔。

如果具有较小间距的多个电枢槽排列成一个或者多个孔列，则可以近似地实现缝隙在减少涡流损耗方面的技术功效。多个孔列此时可以相宜地相互平行地分别沿直线定向。

如果电枢块的被电枢导杆贯穿的端面，通过至少一个或者多个孔列，尤其两个，三个或者四个平行的通孔列连接，所述通孔平行于电枢的宽面且在电枢导杆孔附近延伸，则尤其有效。在这些孔列的中心，可以设计至少一个或者多个其它的孔列，尤其两个，三个或者四个孔列，它们沿电枢的纵向中心平面，在其窄面之间延伸。

如果电枢块的宽面，也通过多个尽可能由通孔组成的列被打上一排孔，则实现技术上的进一步改进。此时，除了电枢导杆的横向平面外，可以布设两个包含孔列的孔阵。如果两个电枢导杆被固定在电枢的相对置的盲孔中，则剩余在盲孔之间的具有实心材料的电枢部分，还可以额外地被用于居中地布设一个通孔。

在所有三个空间方向被孔贯穿的电枢块，除了减小涡流损耗外，还已被安排用于明显地降低剩磁倾向。如果与电枢的止挡面配合作用的对应面，也被打上分别一个或者分别多个孔列的孔，则进一步加剧了剩磁的减少。

总之，磁性系统相对于以缝隙作为空槽的公知系统具有下列优点，即，在所有三个轴向阻止以及因而减小了涡流的形成。运行安全性在此几乎未被削减，因为在总感应相同时，吸附力只有些许的减小，并且同时磁路的剩余磁感应也降低了。后者的功效主要基于，电枢中的磁感应仅仅被局部地实现增加到饱和区域，以及局部的磁导率因此被降低。由于电枢中众多的空槽，电枢的质量因此变小，从而产生总体而言更少的剩磁，兼具电枢或者整个磁性系统动态性能的改进。

本发明其余相宜的扩展设计和优点，可以由下面借助附图对实施例的说明中得出，其中相同的构件设有相同的附图标记。

附图说明

图1示出磁性驱动系统的支承结构的立体斜视图，

图2示出支承结构的电枢的单独的从左侧观察的立体斜视图，

图3示出支承结构的电枢的单独的从右侧观察的立体斜视图，

图4示出单独的电枢块的窄面的正视图，

图5示出单独的电枢块的宽面的正视图，

图6示出按照图5中的VI-VI剖切线剖开示出的电枢块的剖面图，以及

图7示出单独的电枢块的端面的正视图。

具体实施方式

在图1中可以看到未以总图示出的用于操纵断路设备的永磁性驱动系统的支承结构1。所述结构1包含长方体状的框架，所述框架在中间填装两个支承板4和5的情况下由两个磁轭2和3组合而成。两个所述磁轭2和3构造成镜像对称的，并且在两端分别具有成90°弯折的磁轭腿，两个磁轭2和3在基本形状上因而被构造为约呈U形。磁轭2和3的彼此相对定向的磁轭腿的平面端面，上部平面地紧贴在所面对的支承板4的侧面上，以及下部紧贴所面对的支承板5的侧面上，其中对应的磁轭腿通过支承板4或者5互相连接。在磁轭腿之间的中间区域，从磁轭2和3分别伸出一个向外突出的凸极，在这种情况下相对置的凸极，与磁轭腿相同地彼此相对定向。板状的永磁铁6或7，被固定在凸极的彼此间隔距离地相对置的端部上。

在平面平行的永磁铁6和7之间，与两者具有很小间距的长方体状的电枢8，位于磁轭框架中，所述电枢8在图示的位置中，被安放在支承板5旁。电枢8还包含两个电枢导杆9，所述电枢导杆9居中地突出于电枢块的顶面或底面，并且被布设得在几何形状上互相同轴。电枢导杆9以少量的圆周游隙穿过与它们对应配设的支承板4或5上的支承孔10，并且以端部区段从其支承板4或5的支承孔10中突出，从而使电枢8能够借助于导杆9垂直地直线地移动。在组装磁轭框架时，还给凸极和磁轭腿配备了两个线圈，通过所述线圈的磁场，电枢8在相应的极向上在克服了与支承板5的吸附力后，被移动到其上终端位置，在所述上终端位置，电枢8的移动被止挡体限制在支承板4的底面上。在磁场的极向转换之后，电枢8在克服了吸附力后，通过磁力被再次向下按压到支承板5上的图示终端位置并且被保持在支承位置上。这种磁性驱动设备的作用原理是众所周知的，所以在此不再赘述。

磁轭2和3在此由大量薄的磁轭叠片组成，所述磁轭叠片被叠加成图示的厚的磁轭叠片组。电枢8以及支承板4和5，与之相反地由公知类型的铁磁性材料块组成，尤其由相应的铁合金组成。

为了减小电枢8以及支承板4和5的涡流损耗和剩磁，在实心的电枢块8中集成了大量的槽(空槽)11，12和13，所述槽在此具有相一致的介于2mm至3mm之间的直径，所有的槽都被设计成通孔并且只在其长度上是不同的，因为它们沿不同的方向贯穿电枢块8。作为备选方案，也可以将槽11，12和13设计成从两个侧面钻出的盲孔。

正如结合图2和图3可清楚地看出的那样，槽11从电枢8的上端面出发，平行于电枢导杆9的纵向中心轴地延伸，因而垂直于平面端面地一直通往相对置的端面。在此存在两个分别包含六个槽11的列，其中所述槽11在两个列中的每一个中，分别相对于相邻的槽11具有约4mm的间距。所述列平行于端面的长的侧棱边地延伸，并且在相对置的侧面上，居中地安置布设在端面上的包含内螺纹的盲孔14，电枢导杆9被旋入所述内螺孔中。槽12垂直于所述槽11地布置，所述槽12从电枢8的窄面出发且通往电枢8的相对置的窄面。总共五条槽12构成一个居中地布设在电枢8窄面的长的侧棱边之间的直线行，正如结合图4可明显看到的那样。所述槽12因而也是在包含槽11的两行之间的中心延伸，并且还穿过电枢导杆9的安装面。如果不想减弱盲孔14的孔壁，作为备选方案，也可以因此将槽12设计成盲孔并且在距离盲孔14之前的的某个距离处终止。这种被当作槽12的盲孔，应该尽可能以相对于盲孔14相同的间距，如与电枢8端面上的空槽11的侧向间距一样地终止。在按照图7的正视图上可以清楚地看出该间距。在这种情况下，槽12必须从相互对置的端面上钻出，这将导致在制造电枢8时相应的更多的花费。

同样垂直于空槽11并且以明显更多的数量开设槽13，所述槽13全部垂直于电枢8的纵向中心平面地延伸。其中槽13从电枢8的宽面出发且通往与之对置的宽面。宽面上的孔组在此包含两个矩形的孔阵，它们由三个平行的分别包含六个空槽13的行组成，其中所述空槽13在行中以及在侧向，彼此具有相一致的间距。所述孔阵位于电枢8中心区域的两侧，电枢导杆9被布设在所述电枢8的中心区域中。

在由空槽13组成的两个孔阵之间，附加地居中布设一个单独的槽13’，所述槽13’同样构成连接宽面的通孔。如从按照图5的正视图并结合按照图6的剖视图可看出的那样，空槽13’此时穿过两个盲孔14端部之间剩余的电枢块的实心材料部分。因此电枢8的稳固性，没有因为槽13’而受到重大的损害。

除了电枢8中的槽外，在支承板4和5中也存在着相对于槽11轴向平行地延伸的槽15。具有两个分别包含六个槽15的槽(空槽)列，它们优选被布设得与电枢8中的槽11完全一致。

附图标记清单

1 结构

2 磁轭

3 磁轭

4 支承板

5 支承板

6 永磁铁

7 永磁铁

8 电枢

9 电枢导杆

10 支承孔

11 电枢的槽(空槽)

12 电枢的槽(空槽)

13 电枢的槽(空槽)

13’ 电枢的槽(空槽)

14 盲孔

15 支承板的槽(空槽)

Claims

1.一种用于断路设备的磁性驱动系统，其具有磁轭(2，3)，由磁性材料组成的实心的电枢(8)，在所述磁轭(2，3)中在两个相对的终端位置之间直线地移动，所述磁性驱动系统还具有至少一个用于产生磁轭(2，3)中磁通量的永磁铁(6，7)以及至少一个线圈，电枢(8)通过所述线圈可在其终端位置之间来回移动，其中电枢(8)为了避免涡流损耗被开设了狭长的槽(11，12，13，13’)，其特征在于，所述电枢(8)中的槽(11，12，13，13’)沿其圆周是环形闭合的。

2.按照权利要求1所述的磁性驱动系统，其特征在于，所述电枢(8)的槽(11，12，13，13’)由孔组成。

3.按照权利要求2所述的磁性驱动系统，其特征在于，所述电枢(8)的槽(11，12，13，13’)是通孔或盲孔。

4.按照权利要求1所述的磁性驱动系统，其特征在于，所述驱动系统的多个环形闭合的槽(11，12，13，13’)排列成孔列。

5.按照权利要求4所述的磁性驱动系统，其特征在于，由多个槽(11，12，13，15)构成的孔列互相平行地延伸。

6.按照权利要求5所述的磁性驱动系统，其特征在于，被电枢导杆(9)贯穿的长方体状电枢(8)的端面，设有至少一个由槽(11)组成的孔列。

7.按照权利要求2所述的磁性驱动系统，其特征在于，所述电枢(8)被垂直于其移动方向的槽阵列贯穿。

8按照权利要求7所述的磁性驱动系统，其特征在于，所述槽阵列具有至少一列沿电枢(8)的窄面居中地延伸的槽(12)。

9.按照权利要求7所述的磁性驱动系统，其特征在于，所述槽阵列包括两个侧向地相互间隔距离地布设在电枢(8)宽面上的孔阵，所述孔阵分别通过由多个槽(13)构成的孔列组合而成。

10.按照权利要求7所述的磁性驱动系统，其特征在于，所述电枢(8)的宽面，通过中间的槽(13’)居中地互相连接，所述槽(13’)在电枢(8)的用于容纳电枢导杆(9)的盲孔(14)之间的实心材料中延伸。

11.按照权利要求1所述的磁性驱动系统，其特征在于，与电枢(8)的止挡面配合作用的磁轭框中的对应面，具有至少一个以槽(15)组成的孔列。