CN1021527C - 具有宽断路阈值设定范围的磁断路器 - Google Patents

Abstract

一种具有两个柱塞式铁芯(5、6)及与之相对应的由绕组(2)激励的固定磁路(1)的极性部件(7、8)的磁断路器。柱塞式铁芯(5、6)的作用是相反的，且借助于调整由两个柱塞式铁芯(5、6)组成的动芯组件的初始位置，断路阈值可以在大范围内加以调节。

Description

本发明涉及一种具有宽断路阈值设定范围的磁断路器，它包括一个固定磁路，该磁路具有一个激励绕组及第一和第二两个极性部件，每一个极性部件位于另一个的延长部并且二者由一个固定的气隙隔开;和一个动芯组件，该组件滑动地安装于所谓的固定磁路中并具有一个第一部件，其极面和上述极性部件一起构成第一可变气隙，该气隙的值随动芯组件的移动而变化。

如上所述类型的磁断路器通常和一个电流断路器相结合，典型的如用以保护供电线或设备防止短路电流的断路器。该断路器的阈值必须和被保护的装置相适应，而能对此阈值加以调节的断路器显然是有益的。目前这种阈值的设定是利用调节断路器运动组件的返回力或气隙长度实现的，但是上述方式的调节能力是有限的而且是非线性的。在某些应用场合，设定范围必须很宽，例如阈值的变化范围可由1到5甚至更大，特别是涉及到对电机加以保护时更是如此。目前的调节装置不能在这样宽部设定范围中保持线性调节，因而不能适应当前的要求。

本发明的目的就是提供一种磁断路器，它具有宽的设定范围并且在整个范围中具有良好的线性，同时保持了为满意的操作所必需的简易性。

本发明所提出的磁断路器的特点为，所谓的动芯组件包含一个第二部件，该部件机械上与第一部件相连，但在磁路上与其相隔离，也 就是说第二部件和所谓的第二极性部件一起构成了一个第二可变气隙，由绕组产生的磁场对动芯组件产生的吸引力在所谓的第一和第二可变气隙中是相反的，除此之外还设置了一个调节装置，用以调整动芯组件的初始位置和对断路器的阈值作线性调节。

利用一个动芯组件在两个部件（以后称之为柱塞式铁芯）中产生相反的作用，使得调节范围被极大地扩展了，并且在整个调节范围中满足了线性的要求。两个柱塞式铁芯在机械上是相连的，但在磁路上是相隔离的，它们限定了由绕组产生的磁力线的分布，该分布取决于不同磁路的磁阻，而磁阻则正比于相应的气隙值。第一柱塞式铁芯作用方向与断路器动作的方向相同，而第二柱塞式铁芯的作用与其方向相反，并且第二柱塞式铁芯的磁路的设计使得它在第一柱塞式铁芯之前达到饱和。断路阈值是利用调节动芯组件的初始位置来加以调节的，最小阈值，例如三倍于额定电流，对应的动芯组件的位置是仅有作用在断路动作方向的第一柱塞式铁芯被激励。对于最大断路阈值，例如11倍于额定电流，动芯组件被设置在两个柱塞铁芯均产生作用的状态，第一铁芯起主要作用，但同时第二柱塞铁芯也产生强烈的反作用。在一种实施方案中，磁路包含一个装有激励绕组的管状部件，该管状部件又沿纵向由固定气隙分隔成两个部分;这样的布置使得两个同轴的极性部件一个位于另一个的延长部。第一个极性部件的内径比第二个极性部件要小，并且第二柱塞式铁芯滑动地安装在第一极性部件的内部，而第一柱塞式铁芯被滑动地安装在内径较大的第二极性部件的内部。下面的叙述将使得磁路中磁力线的分布变得更加清晰，很容易理解两个伴有活塞式铁芯的可变气隙将有助于得到宽的设定范围。

在另一种实施方案中，磁路包含两个相对设置的U型部件且与一个叶片式铁芯组件协同作用。

由下面对本发明的两种实施方案的描述，本发明的其他益处和特点将变得更加明显，这里仅给出非限定的例子并用相应的图来加以说明：

-图1是一个按本发明设计的断路器的轴向剖面图，图中相当于中间阈值的设定位置;

-图2与图3是与图1相似的视图，分别表示断路器设定于最大阈值与最小阈值的位置;

-图4为相对于铁芯初始位置时断路阈值的变化曲线;

-图5是本发明的断路器与分解图;

-图6和图7为表示另一种实施方案的与图2和图3相对应的视图。

在以上图中，磁断路器由一个固定磁路1、一个激励绕组2以及一个包括两个安于连杆3上并以受到回位弹簧4作用的柱塞式铁芯5和6的动芯组件构成。绕组2围绕着磁路1中的第一极性部件7和第二极性部件8设置，这两个极性部件为同轴的管状圆柱体并被固定的轴向气隙9所分隔。两个极性部件7、8经磁路1的外壳10相连。两个极性部件7、8的外径是相同的，而第一极性部件7的内径比第二极性部件8的内径要小。

在极性部件7、8里装有动芯组件11、它包括一个以小的间隙滑动安装于第二极性部件8中的第一柱塞式铁芯6，和一个滑动安装于第一极性部件7中的第二柱塞式铁芯5。这两个柱塞式铁芯5，6安装在滑动连杆3上，滑动连杆的顶端12和断路器杠杆13一起起 撞针的作用。这两个柱塞式铁芯5，6在连杆上的纵向安置方式使得二者之间产生的气隙将这两个铁芯5，6在磁路上隔离，例中滑动连杆3是用非磁性材料制成的。图1中由回位弹簧4向下偏压的动芯组件11的位置由安在滑动连杆3上的止动螺母14和一个固定部件，例如磁路1，配合所确定。这种止动也可以用其它方式实现。

由流过绕组2的电流产生的磁场的磁力线主要沿三条不同路径分布。磁力线的第一部分15流经两个极性部件7和8之间的气隙9，经外壳10闭合。该磁力线15对动芯组件11没有影响。磁力线的第二部分16（表示在图的左侧）流经位于第一极性部件7和第一柱塞式铁芯6之间的第一气隙17，经过第二极性部件8和外壳10闭合。第二部分磁力线16对第一柱塞式铁芯6产生吸力，使其按图1的方向反抗回位弹簧4的作用向上运动，驱动断路器杠杆13。第三部分磁力线18（表示在图中的右侧）流经第二柱塞式铁芯5和第二极性部件8之间的气隙19。第三部分磁力线18经外壳10、第一极性部件7以及第一极性部件7与第二柱塞式铁芯5之间的间隙形成的径向气隙20闭合。该磁力线对动芯组件11的作用力与断路动作方向相反，即与在第一柱塞式铁芯6上的作用力的方向相反。

很容易看出第一气隙17和第二气隙19的值随动芯组件11的移动而变，当动芯组件11沿断路动作方向向上运动时，第一气隙17减小而第二气隙19增大。第一气隙17是由第一柱塞式铁芯6的截锥形表面和第一极性部件7的锥面21所构成的，从而增加了实际的气隙表面。

断路阈值设定的调整方法如下所述：

图3的所示的断路阈值设定在最小，例如3倍额定电流In（见图4）时断路器的剖视图。设定螺母14是这样拧紧的：使动芯组件11向上移动到接近断路杠杆13的位置，该位置例如由滑动连杆3的顶端12与断路杠杆13之间的最小距离“d”来确定。由图3可以看出第一气隙17较小，而且几乎所有流经该气隙的磁力线均经过第一极性部件7和第一柱塞式铁芯6。第二柱塞式铁芯5与相应的极性部件8的距离较大，因此经该路径的漏磁几乎可以忽略不计。这时第一柱塞式铁芯6产生了强大的引力，并且该引力并不受到通常由第二柱塞式铁芯5产生的反方向作用力的影响。这时断路阈值低且主要取决于回位弹簧4的弹力。图2表示的设定位置相应于最大断路阈值。这时调整螺母14被松开，使得动芯组件11可以向下滑动。在此初始位置，在第一极性部件7与第一柱塞式铁芯6之间的第一气隙17较大。这时虽然第一柱塞式铁芯6产生的引力仍是主导的，但是断路动作仅当绕组2中的电流超过一个高的阈值例如11倍额定电流值时才产生。断路作用受到流经第二极性部件8和比第一极性部件7与第一柱塞式铁芯6的横截面要小的第二柱塞式铁芯5的磁力线的饱和作用的影响而增强。

图1所示相应于例如断路阈值7倍于额定电流的中间位置。第二柱塞式铁芯5产生反向作用力，但是比起图2所示的位置时的反作用力小得多。两个柱塞式铁芯5和6的合作用力使得能在对于当前使用的磁断路器特别是用于电机保护的磁断路器来说充分宽的断路阈值范围内进行线性的调节。本发明的磁断路器的结构可与通常的这类断路器相比拟且并不含有任何易损或不精密的设定部件。

图6和图7表示了本发明的断路器的另一种实施方案，其特征为：一个矩形的固定磁路21由一个U形的第一极性部件22和一个 U形的第二极性部件23构成，两极性部件相对设置且由两个固定气隙24相隔离。动芯组件25被置于磁路21中且在一侧装有叶片26，当动芯总成滑动时叶片向第一极性部件22的方向移动;在另一侧装有两块板27，它们通过绝缘部件28与叶片26磁路绝缘，而其互相之间经固定气隙29相隔离，上述铁磁板27安装在面对固定布隙24的位置。固定磁路21包含有一个激励线圈2，而在动态组件25的滑动连杆3上安装的弹簧4的作用下，组件25位移到如图6和7所示的底部位置上。

这种断路接的工作原理与前所述的相同，记住在最小断路阈值的设定位置（如图6所示），叶片26和第一极性部件22之间间隔较小，板27产生的反作用力为零。这时当线圈2被激励时，就对动芯组件25产生了强大的吸引力，对应于产生一个低的断路阈值。在图7所示的位置，叶片26显著地离开第一极性部件22，而极27则移近第二极性部件23并产生了对叶片26产生的引力的反作用力。

本发明显然并不局限于具体叙述的实施方案而可以扩展到不同的实施方案，特别是连杆3可由磁性材料制成但其截面可以忽略不计，或绕组2可装于磁路中的不同位置，或回转体形的部件可由其它截面形状所代替，而气隙位于线圈的外部。

Claims (10)

1、一种具有宽断路阈值设定范围的磁断路器，包括一个固定磁路(1、21)，该磁路包含一个激励绕组(2)，相互要装于对方的延长线上且经固定气隙(9、24)隔开的第一极性部件(7、22)和第二极性部件(8、23)及一个滑动安装于上述固定磁路(1、21)中的动芯组件(11、25)，该组件(11、25)具有第一部件(6、26)，其极性表面与上述第一极性部件(7、22)构成第一可变气隙(17)，该气隙的值随着动芯组件(1125)的运动而变，其特征为：上述动芯组件(11、25)还包括一个第二部件(5、27)，该部件机械上与第一部件(6、26)相连，而磁性上与其隔离，上述第二部件(5、27)和上述第二极性部件(8、23)一起构成第二可变气隙(19)，由绕组(2)在第一可变气隙(17)和第二可变气隙(19)中产生的磁场作用在动态组件(11、25)上的引力的方向是相反的，而利用调节装置(14)来设定动芯组件(11、25)的初始位置并线性地调整断路阈值。

2、根据权利要求1所述的磁断路器，其特征为：上述动芯组件（11）的第一部件（6）和第二部件（5）为滑动安装于第一管状极性部件（7）和第二管状极性部件（8）中的柱塞式铁芯。

3、根据权利要求1所述的磁断路器，其特征为：所述第一和第二极性部件（22、23）为U型极性部件，上述动芯组件的第一部件为安置在面对U型的第一极性部件（22）的气隙表面的叶片（26），而上述动芯组件的第二部件由两个板（27）构成，和位于面对第一极性部件（22）位置的U形的第二极性部件（23）一起产生作用。

4、根据权利要求1所述的磁断路器，其特征为：上述第一极性部件（7、22）和/或上述动芯组件的第一部件（6、26）的截面积大于上述第二极性部件（8、23）和/或上述动芯组件的第二部件（5、27）的面积，并且第一极性部件（7、22）对动芯组件（11）产生一个沿断路动作方向的吸引力。

5、根据权利要求2所述的磁断路器，其特征为：第二柱塞式铁芯的外径小于第一柱塞式铁芯的外径，并且第二柱塞式铁芯滑动安装于第一极性部件（7）中。

6、根据权利要求2的磁断路器，其特征为：两个柱塞式铁芯（5、6）安装于沿上述极性部件（7、8）的轴向伸出的滑动连杆（3）上，两个铁芯（5、6）在纵向上被隔开，而且第一柱塞式铁芯（6）安于第二极性部件（8）一侧，而第二柱塞式铁芯（5）被置于第一极性部件（7）一侧。

7、根据权利要求2的磁断路器，其特征为：在最小阈值设定位置，动芯组件（11、25）位于上述第一可变气隙（17）长度最小和第二可变气隙（19）长度最大的位置，从而第二柱塞式铁芯（5）的反作用力几乎可以忽略不计。

8、根据权利要求1所述的磁断路器，其特征为：所述的调节装置（14）为调整螺母，一个回拉弹簧（4）将动芯组件（11、25）偏压在由断路阈值调整螺母确定的止动位置。

9、根据权利要求1所述的磁断路器，其特征为：绕组（2）置于上述由外壳（10）联接的两个极性部件（7、8）的周围。

10、根据权利要求3所述的磁断路器，其特征为：绕组（2）位于上述U形第一部件（22）的U形上。

Images