CN101772820B

CN101772820B - 用于断路设备的磁性驱动系统

Info

Publication number: CN101772820B
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: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2028-06-02
Also published as: MX2009013440A; EP2165347B1; EP2165347A1; ES2569903T3; US20100176902A1; DE102007028203B3; WO2008151959A1; CN101772820A

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衔铁(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，衔铁(8)通过所述线圈可在其终端位置之间来回移动，其中衔铁(8)为了避免涡流损耗被开设了狭长的空槽(11，12，13)。为了确保衔铁(8)的坚固性没有因为开设槽(11，12，13，13’)而过度减小，而规定，衔铁(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。此处衔铁由一种实心的铁磁性材料组成，所述衔铁因而可以比由分层的硅钢片叠加而成的衔铁制造成本更廉价并且常常还具有更持久的稳固性。实心的衔铁本身在此具有缺点，即，与由分层的硅钢片叠加而成的衔铁相比，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，衔铁被开设了狭长的空槽，所述空槽由狭长的缝隙组成并且沿衔铁的移动方向，以及因此沿磁力线的方向延伸。开设在衔铁窄面上的缝隙，此时分别在衔铁横截面宽度的三分之一以及在衔铁总长度上削弱了长方体状的衔铁。从衔铁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衔铁的总长延伸，而是在相对于衔铁端面具有某个间距处终止。总之，衔铁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，通过对衔铁本身填充绝缘材料，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衔铁的制造费用。

为了防止衔铁更强的剩磁，衔铁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，但是必须换来衔铁吸附力减小的缺点。但是因为衔铁的吸附力太小，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，通过对前述类型的用于断路设备的磁性驱动系统进行如下的进一步的改进，使得衔铁的稳固性，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。

为解决该技术问题，提供一种用于断路设备的具有磁轭的磁性驱动系统，在所述磁轭中由磁性材料组成的实心的衔铁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中磁通量的永磁铁以及至少一个线圈，衔铁通过所述线圈可在其终端位置之间来回移动，其中衔铁为了避免涡流损耗被开设了狭长的槽，其中，所述衔铁中的槽沿其圆周是环形闭合的并由孔组成，其中，所述衔铁中的多个所述环形闭合的孔排列成互相平行地延伸的孔列。

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衔铁，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，衔铁可在其终端位置之间来回移动，其中为了避免涡流损耗，衔铁被开设了狭长的槽，并且衔铁中的槽沿其圆周是环形闭合的。

通过在衔铁中布设环形闭合的槽(空槽)，简便地实现了衔铁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。

开设到衔铁中的槽，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。

在事后开设到衔铁块中的孔上，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，如果衔铁中的孔是直的通孔，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衔铁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。

如果衔铁块的被衔铁导杆贯穿的端面，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，所述通孔平行于衔铁的宽面且在衔铁导杆孔附近延伸，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，它们沿衔铁的纵向中心平面，在其窄面之间延伸。

如果衔铁块的宽面，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，除了衔铁导杆的横向平面外，可以布设两个包含孔列的孔阵。如果两个衔铁导杆被固定在衔铁的相对置的盲孔中，则剩余在盲孔之间的具有实心材料的衔铁部分，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衔铁块，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。如果与衔铁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，衔铁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。由于衔铁中众多的空槽，衔铁的质量因此变小，从而产生总体而言更少的剩磁，兼具衔铁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示出支承结构的衔铁的单独的从左侧观察的立体斜视图，

图3示出支承结构的衔铁的单独的从右侧观察的立体斜视图，

图4示出单独的衔铁块的窄面的正视图，

图5示出单独的衔铁块的宽面的正视图，

图6示出按照图5中的VI-VI剖切线剖开示出的衔铁块的剖面图，以及

图7示出单独的衔铁块的端面的正视图。

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衔铁8，位于磁轭框架中，所述衔铁8在图示的位置中，被安放在支承板5旁。衔铁8还包含两个衔铁导杆9，所述衔铁导杆9居中地突出于衔铁块的顶面或底面，并且被布设得在几何形状上互相同轴。衔铁导杆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，从而使衔铁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，衔铁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，衔铁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，衔铁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。衔铁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。

为了减小衔铁8以及支承板4和5的涡流损耗和剩磁，在实心的衔铁块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衔铁块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从衔铁8的上端面出发，平行于衔铁导杆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，衔铁导杆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从衔铁8的窄面出发且通往衔铁8的相对置的窄面。总共五条槽12构成一个居中地布设在衔铁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，并且还穿过衔铁导杆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，如与衔铁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，这将导致在制造衔铁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全部垂直于衔铁8的纵向中心平面地延伸。其中槽13从衔铁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。所述孔阵位于衔铁8中心区域的两侧，衔铁导杆9被布设在所述衔铁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端部之间剩余的衔铁块的实心材料部分。因此衔铁8的稳固性，没有因为槽13’而受到重大的损害。

除了衔铁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衔铁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 衔铁

9 衔铁导杆

10 支承孔

11 衔铁的槽(空槽)

12 衔铁的槽(空槽)

13 衔铁的槽(空槽)

13’ 衔铁的槽(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衔铁(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，衔铁(8)通过所述线圈可在其终端位置之间来回移动，其中衔铁(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，所述衔铁(8)中的槽(11，12，13，13’)沿其圆周是环形闭合的并由孔组成，其中，所述衔铁(8)中的多个所述环形闭合的孔(11，12，13，13’)排列成互相平行地延伸的孔列。

2.按照权利要求1所述的磁性驱动系统，其特征在于，所述衔铁(8)的槽(11，12，13，13’)是通孔或盲孔。

3.按照权利要求1所述的磁性驱动系统，其特征在于，被衔铁导杆(9)贯穿的长方体状衔铁(8)的端面，设有至少一个由槽(11)组成的孔列。

4.按照权利要求1所述的磁性驱动系统，其特征在于，所述衔铁(8)被垂直于其移动方向的槽阵列贯穿。

5.按照权利要求4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衔铁(8)的窄面居中地延伸的槽(12)。

6.按照权利要求4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衔铁(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。

7.按照权利要求4所述的磁性驱动系统，其特征在于，所述衔铁(8)的宽面，通过中间的槽(13’)居中地互相连接，所述槽(13’)在衔铁(8)的用于容纳衔铁导杆(9)的盲孔(14)之间的实心材料中延伸。

8.按照权利要求1所述的磁性驱动系统，其特征在于，所述驱动系统具有磁轭框架，该磁轭框架在中间填装两个支承板(4，5)的情况下由所述磁轭(2，3)组合而成，其中，所述支承板(4，5)具有至少一个以槽(15)组成的孔列。