CN101923995B - 一种低压电器的脱扣电磁铁装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压电器的脱扣电磁铁装置，包括衔铁和铁芯，所述衔铁或铁芯上设置有线圈，其中，所述铁芯包括呈方形状排列的第一磁轭、第二磁轭、第三磁轭和第四磁轭，所述方形状铁芯内放置有永久磁铁A，所述永久磁铁A和第三磁轭间形成有第一气隙，所述永久磁铁A和第四磁轭间形成有第二气隙。本发明提供的低压电器的脱扣电磁铁装置，不仅占用体积小，且能方便地调整辅助磁路的气隙。

Description

一种低压电器的脱扣电磁铁装置

技术领域

 本发明涉及一种脱扣电磁铁装置，尤其涉及一种低压电器的脱扣电磁铁装置。

背景技术

目前,在断路器或控制与保护开关电器等类似的智能开关电器中，都装有用于脱扣的脱扣电磁铁装置。在短路或过载时，控制部分发出信号，脱扣电磁铁装置能快速断开电路。

脱扣电磁铁装置由线圈、衔铁、铁芯、弹簧和装有这些部件的壳体形成，作为开关电器内部部件，其体积、经济和技术性能直接影响了开关电器的性能。

比较常见的脱扣电磁铁装置是螺管式脱扣电磁铁装置。由于采用螺管形式，极面处于螺管线圈内部，如需要增大极面或者增加线圈，则脱扣器的体积将会增大很多。同时这种脱扣电磁铁装置外壳是导磁材料，形状复杂，加工比较麻烦。

现有的脱扣电磁铁装置还有采用单线圈形式，主副磁路同向分布，靠调节永磁体位置来实现调节保持力大小的结构形式。但是这种结构由于采用单线圈，占用体积就比较大。

在专利文献US200205879中提及了一种双线圈形式的脱扣电磁铁装置， 描述了装有磁路极化的永久磁铁的电磁脱扣装置，其铁芯设计成L型的两瓣相对而置，线圈被缠绕在一个U形结构半封闭的绝缘骨架上，并紧贴着磁轭的侧面。

上述设计能有效解决有效减少体积，但是上述技术方案把线圈、骨架及磁轭需做成一个整体，不利于生产时检验和互换。同时其辅助磁路的气隙完全取决L型的弯曲尺寸，无法进行后期调整。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低压电器的脱扣电磁铁装置，不仅占用体积小，且能方便地调整辅助磁路的气隙。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种低压电器的脱扣电磁铁装置，包括衔铁和铁芯，所述铁芯上设置有线圈，其中，所述衔铁或铁芯包括呈方形状排列的第一磁轭、第二磁轭、第三磁轭和第四磁轭，所述方形状铁芯内放置有永久磁铁A，所述永久磁铁A和第三磁轭间形成有第一气隙，所述永久磁铁A和第四磁轭间形成有第二气隙。

上述的低压电器的脱扣电磁铁装置，其中，所述第一磁轭和第二磁轭为“T”字型的磁轭，所述第一磁轭和第二磁轭上都设置有一个线圈及骨架，所述线圈顶住永久磁铁A。

上述的低压电器的脱扣电磁铁装置，其中，所述第一气隙和/或第二气隙间设置有可以调整厚度的不导磁垫片。

上述的低压电器的脱扣电磁铁装置，其中，所述不导磁垫片为不同厚度的铜垫片。

上述的低压电器的脱扣电磁铁装置，其中，所述第三磁轭和第四磁轭上覆上一定厚度的不导磁材料。

上述的低压电器的脱扣电磁铁装置，其中，所述衔铁外表面包括第一极面和第二极面,所述第一极面和“T”字型第一磁轭的上表面相对安放，所述第二极面和“T”字型第二磁轭的上表面相对安放。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的低压电器的脱扣电磁铁装置，通过采用方形状铁芯减小电磁铁的体积，所述永久磁铁A和第三磁轭间、第四磁轭形成有气隙以便调整辅助磁路的气隙大小。此外，主磁路的第一磁轭和第二磁轭为“T”字型的磁轭，可以有效增大极面面积，同时可以使线圈和骨架与磁轭自由分离，把线圈和骨架作为一个独立的部件进行生产检验。 

附图说明

图1为本发明低压电器的脱扣电磁铁装置整体爆炸示意图；

图2为本发明脱扣电磁铁铁心爆炸示意图；

图3为本发明脱扣电磁铁的主视剖面图；

图4为本发明脱扣电磁铁的左视剖面图；

图5为本发明脱扣电磁铁的俯视剖面图。

图中：

2 衔铁               3 推杆                4 弹簧       

5a 第一极面           5b 第二极面           6a 第一磁轭

6b 第二磁轭           7a 第一骨架           7b 第二骨架

9a 第三磁轭           9b 第四磁轭           10a 第一气隙          10b 第二气隙

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图3为本发明脱扣电磁铁的主视剖面图；图4为本发明脱扣电磁铁的左视剖面图；图5为本发明脱扣电磁铁的俯视剖面图。

请参见图3、4和5，本发明提供的低压电器的脱扣电磁铁装置包括衔铁2和铁芯，所述衔铁或铁芯上设置有线圈，其中，所述铁芯包括呈方形状排列的第一磁轭6a、第二磁轭6b、第三磁轭9a和第四磁轭9b，所述方形状铁芯内放置有永久磁铁A，所述永久磁铁A和第三磁轭9a间形成有第一气隙10a，所述永久磁铁A和第四磁轭9间形成有第二气隙10b。

本发明提供的脱扣电磁铁装置具有一个纵向磁路M和两个对称分布的横向磁路N。其中纵向磁路M为主磁路，它是脱扣电磁铁实现功能的基本磁路；横向磁路N为辅助磁路，其作用是保持磁钢不退磁；一定范围内调整脱扣电磁铁保持力大小。

纵向磁路M是由一个固定部分（下文称为固定磁路）和一个可动部分（下文称为衔铁2）组成。永久磁铁A与固定磁路装在一起，使得永久磁通流过固定磁路。这样由第一磁轭6a，第二磁轭6b以及衔铁2共同构成一个主磁通环T1。

固定磁路包括两个互相平行的第一磁轭6a，第二磁轭6b，呈扁平状，中间平面Pa，Pb沿着Y方向伸展，两个磁轭基本相同的并对称布置。第一磁轭6a，第二磁轭6b可以做成“T”字型，把第一极面5a, 第二极面5b面积做得相对较大，可以有效提高吸力，也就是说这样可以减少脱扣电磁铁体积。磁轭上面分别放置线圈C1，C2，作用是当线圈中出现一定电流时，将抵消大部分永磁磁通对衔铁的作用，使得衔铁2在反力弹簧作用下斥开。

线圈C1，C2分别绕在绝缘的第一骨架7a，第二骨架7b上，在加工生产时可以作为一个独立的部件进行加工检测。加工完成后再把磁轭第一磁轭6a，第二磁轭6b6b插入骨架中去，且由于磁轭6a，6b成“T”字型，极面5a,5b部分在装配时将提供一个定位。然后再在磁轭6a，6b下端8a，8b处放入永久磁铁A，永久磁铁同时顶住线圈使其固定不动。

衔铁2是可以沿着Y方向移动的，并与一个推杆3的一端3a处连接在一起。这个推杆能驱动操作机构的脱扣装置。推杆靠一个弹簧4（如压簧）起作用，使衔铁从固定磁路的第一极面5a，第二极面5b分离。衔铁是靠永久磁铁克服弹簧的反力与固定磁路吸合在一起的。当脱扣电磁铁线圈通过一定电流时，将使衔铁2与固定磁路分离，推杆3则在反力弹簧的作用下脱开。

横向磁路N是一个由固定磁路、第三磁轭9a或第四磁轭9b以及第一气隙10a或第二10b组成。横向磁路N与主磁路M成90°，并且两个磁路N对称分布，使主磁路M的磁通成对称分布，这样可以保证衔铁2的受力始终的Y方向上，使得衔铁2运动顺畅。这样分布，可以使脱扣电磁铁结构更加紧凑，有效缩短Y方向的长度。在线圈通过一定电流时，永磁磁通只需偏转90°左右的角度即可切换到辅助磁路去。

磁路N是辅助磁路，有一区别主磁路的固定气隙。当衔铁2与固定磁路接通时，即主磁路导通，这时永磁产生的磁通大部分从主磁路通过，只有很少一部分从辅助磁路通过，这样可以通过控制固定气隙大小流过辅助磁路和主磁路的磁通，从而保证产品的一致性；当衔铁2与固定磁路分离，即主磁路断开，这时永磁产生的磁通大部分从辅助磁路通过，使得磁钢在线圈产生的反向磁通中，不容易退磁。

第一磁轭6a，第二磁轭6b下端8a，8b处放置着永久磁铁A，并在磁轭6a，6b两侧放置磁轭第三磁轭9a，第四磁轭9b，从而确定两个磁通的偏转磁路T2a，T2b。在磁轭6a，6b和磁轭9a，9b之间两个气隙10a，10b，气隙延伸的平面与Y方向垂直。这个气隙用一固定厚度的铜垫片实现，并且可以选用不同厚度的铜垫片，从而微调通过偏转磁路T2a，T2b的磁通。如图3所示，磁轭9a，9b相平行放置，与磁轭6a，6b组成方形，包住永久磁铁A，留有两个气隙10a，10b。

上述脱扣电磁铁工作方式如下：当线圈中无电流时，衔铁2是靠永久磁铁的吸力克服弹簧的反力与磁轭的5a，5b吸合在一起。永久磁铁A产生的磁通主要从主磁通环T1中流过，T1是由磁轭6a，6b还有衔铁2构成。通过一定电流时，线圈产生一个与永久磁铁产生磁通相反的磁通，使永久磁铁的磁通向磁轭9a，9b构成的辅助磁路转移；于是永久磁铁产生的磁通在包括磁轭6a，6b，气隙10a，10b以及磁轭9a，9b的偏转磁通环T2a，T2b中流过。因此永久磁铁不会退磁，弹簧4提供的反力大于第一极面5a、第二极面5b处残留的剩磁，于是推动推杆3迅速打开。固定磁路这种带有极化电磁铁的特别紧凑的设计，缩小了磁系统的尺寸使之变得轻巧，也使脱扣电磁铁变得灵活。脱扣电磁铁的对称结构简化了制造和装配。

在具体实施时，可以把铜垫片换成其他不导磁材料；也可以把垫片和第三磁轭9a，第四磁轭9b做成一个零件，即在磁轭9a，9b覆上一定厚度的不导磁材料；也可以不用垫片，完全靠外部塑料结构来固定住磁轭，保证气隙大小。

在相同大小的体积(15×12×25mm)状况下，此脱扣电磁铁装置与现有的螺管式脱扣电磁铁装置和单线圈脱扣电磁铁装置相比，保持力有明显的增加。而保持力大则通电消磁后推杆的作用力和速度都将增大，这样对开关性能提升将有很大帮助，经试验使用这种脱扣器的开关后机构动作时间（从短路发生到主触头开始断开所需时间）由原来的5-6ms缩短到2-3ms。具体的参数性能对比如下表：

	本发明脱扣电磁铁装置	现有的螺管式脱扣电磁铁装置	单线圈脱扣电磁铁装置
				保持力(N)	15-25	3-5	1-6
输出力（N）	7.5-12.5	1.5-2.5	0.5-3
				运动时间（ms）	2-3	5-6	5-6

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种低压电器的脱扣电磁铁装置，包括衔铁（2）和铁芯，所述铁芯上设置有线圈，其特征在于，所述铁芯包括呈方形状排列的第一磁轭（6a）、第二磁轭（6b）、第三磁轭（9a）和第四磁轭（9b），所述方形状铁芯内放置有永久磁铁A，所述永久磁铁A和第三磁轭（9a）间形成有第一气隙（10a），所述永久磁铁A和第四磁轭（9b）间形成有第二气隙（10b）。

2.如权利要求1所述的脱扣电磁铁装置，其特征在于，所述第一磁轭（6a）和第二磁轭（6b）为“T”字型的磁轭，所述第一磁轭（6a）和第二磁轭（6b）上都设置有一个线圈及骨架，所述线圈顶住永久磁铁A。

3.如权利要求1或2所述的脱扣电磁铁装置，其特征在于，所述第一气隙（10a）和/或第二气隙（10b）间设置有可以调整厚度的不导磁垫片。

4.如权利要求3所述的脱扣电磁铁装置，其特征在于，所述不导磁垫片为不同厚度的铜垫片。

5.如权利要求1或2所述的脱扣电磁铁装置，其特征在于，所述第三磁轭（9a）和第四磁轭（9b）上覆上一定厚度的不导磁材料。

6.如权利要求2所述的脱扣电磁铁装置，其特征在于，所述衔铁（2）外表面包括第一极面（5a）和第二极面（5b）,所述第一极面（5a）和“T”字型第一磁轭（6a）的上表面相对安放，所述第二极面（5b）和“T”字型第二磁轭（6b）的上表面相对安放。

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