CN102656658A - 脱扣机构 - Google Patents

Abstract

本脱扣机构为一种用于在检测到接地漏电时关断机构的接地漏电装置。封闭壳体(2)保护在壳体内的致动器活动部分免受铁粒和来自环境的灰尘的影响。致动器的各部分的具体定位可以防止铁和灰尘污染致动器的线圈芯体(3)和定子部分(61)之间的接触表面(Y)。致动器的线圈芯体和/或定子部分由铁制成，而不是当前昂贵的Fe-Ni合金材料。

Description

脱扣机构

技术领域

本发明涉及用于接地漏电检测器的用以关断机构或负载的脱扣机构。

背景技术

接地漏电检测器是安全装置。无论何时检测到有接地漏电，都要就关断电路中的电流的意义上断开该电路，所述电流由于在本不应该有电流的其它电气元件中存在电流或者由于有人在用因系统功能失常而通电的导体材料操作而导致故障如毁坏。

人们希望缩小脱扣机构的尺寸或体积，以便也能缩小装有脱扣机构的接地漏电检测器。这样一来，可以在预定空间如用户单元内安装更多的接地漏电检测器，就能对相关电路和/或其周围人员提供更多可能的保护。

众所周知的是，磨损铁屑沾染接触表面并因而使磁性劣化。在脱扣机构中，这会导致不希望有的效果。作为另一个污染源，灰尘通常来自环境。带有较大壳体体积的脱扣机构具有多个大的磁体，这些磁体一般有较大的磁场。较大的磁场对吸引铁颗粒到脱扣机构内有较大的影响。大的壳体体积也导致多个较大的壳体开口，于是，污染颗粒(比如来自接地漏电检测器的活动部分的灰尘、铁粒子)进入脱扣机构的壳体并影响电气性能或可能使致动器的活动部分卡住的可能性也越高。例如在FR2897979中，其目的是通过提供附加柔性体以在致动器的芯体或活塞与定子之间的接触表面上防止污染的干扰。该活塞已从致动器壳体的开口向外伸出，以容纳在壳体外的、围绕该活塞的释放弹簧。该柔性体覆盖释放弹簧并以这种方法密封壳体中的开口。为了在复位该致动器时抵制该柔性体的阻力，围绕活塞外端设有另一个复位弹簧。

另外，在现有技术中，由传感器线圈产生的并由电子器件传送的致动信号一般是不可调的。这意味着，如果需要调谐致动器的脱扣电平，则只能通过改变永磁体所产生的磁场来完成，就需要进入脱扣机构内。

由于这些致动器是螺线管，这带来另一个缺点，即为了获得特定的优化电磁性能，由FeNi 50-50制造传统的螺线管线圈芯体和定子部分。该材料具有所需的磁性能(即低磁场阻抗)，但是其缺点是非常昂贵。

本发明寻求解决上述一个或多个问题，还寻求解决传统的接地漏电断路器的问题。

发明内容

本发明提供一种如权利要求1所述的脱扣机构。优选实施例可以由从属权利要求中得到。封闭的壳体保护了在壳体内的致动器活动件免受进入致动器的磨损铁屑和灰尘颗粒的影响。该壳体还容纳致动器，该致动器仅有一个用于销运动的开口。这种所谓的脱扣机构开口容纳有塑料支承，并因销在圆形腔室内的线性运动以及同样为圆形的销形状所带来的好处而可使该脱扣机构开口缩减到最小。这两者的贡献都导致小的尺寸。

致动器的线圈芯体和定子部分由铁制成，这与目前普遍采用的昂贵FeNi合金材料不同。

通过将永磁体放置在封闭壳体底部的有利部位上，使磁性表面远离积聚的磨损铁屑。

本发明的脱扣机构的体积仅为现有技术的约三分之一。本发明的脱扣机构的较小的设计与现有技术相比在各方面都有优势，比如尽可能小的脱扣机构开口或者在现有技术的相关部分中描述的较小磁体。而且，体积减小会允许使用更小巧的、结合有脱扣机构的断路器。

但是，本发明所选的设计可以容易地适合减小或增加的应用尺寸，这会带来不同的规格参数，比如需要不同的脱扣力。

在本发明的一个优选实施例中，壳体配设有可位移的环形件。改变环形件的位置就会改变在壳体内的磁场和磁饱和度。于是，可以从脱扣机构的外侧调整脱扣机构的销和盘之间的磁吸力。换言之，可以使用环形件来校准在脱扣机构内作用的磁力。

在另一个实施例中，线圈芯体材料是铁，与常用的FeNi 50-50相比，其成本划算。

附图说明

图1是接地漏电检测器的脱扣机构的正视图。

图2是脱扣机构的第一实施例的剖视图，其中示出在底部具有永磁体的致动器。

图3是本发明脱扣机构的第二实施例的剖视图。

具体实施方式

如图2所示，包括致动器100和柱形壳体2的脱扣机构1被连接到电路上并检测是否有不期望的接地漏电电流。壳体2一般呈杯型并具有柱形壁2a、开口端和底部2b。

位于壳体2内的致动器100装有位于壳体2底部2b上的、与壳体2的开口端相对的永磁体6。于是，选择永磁体6的位置位于壳体2内的这样部位是为了使污染部分远离致动器内的其它磁性表面或活动部分。致动器100还包括线圈51和由塑料制成的线圈壳体5，该线圈也是致动器100的一部分。线圈壳体5和线圈51定位在永磁体6的上方。永磁体6至少部分围绕线圈芯体或销3，该线圈芯体或销优选为圆柱体形。在销3和永磁体6之间存在有环形间隙X。在间隙X内收集了进入脱扣机构1的颗粒如磨损铁粒。以这种方法，使磨损铁粒远离销3与在壳体2底部2b附近的盘61相接触的接触区域Y，从而尽管有磨损，但还是维持了良好的磁通状况。

线圈壳体5至少部分限定了封闭的柱形腔室101，该封闭的柱形腔室包围销3，该销的一部分放置在封闭的柱形腔室101内并可在该腔室内轴向移动。此外，销3具有安置在腔室101内的第一端和伸出腔室101的相对的第二端。封闭的柱形腔室101由塑料支承31密封以防止受环境影响，从而形成封闭的柱形腔室101的封闭端，并且在销3的第二端附近围绕圆形的销3。

在锁定状态下，即当没有接地漏电电流时，由塑料支承31导向的圆形销3被保持在圆形的腔室101内，贴靠着盘61，该盘位于壳体2底部2b上，与永磁体6相邻。为了将销3锁定在脱扣机构1内，向销3施加轴向外力，压缩围绕销3的、优选为螺旋弹簧41的偏压机构41。弹簧41沿轴向取向并具有第一端和第二端。第一端抵靠着靠近脱扣机构1底部的致动器100的固定不动部分，如由线圈壳体5形成的肩部。第二端更靠近壳体2的开口端并通过接合环槽32被连接到销3上。当释放脱扣机构1时，弹簧41朝向壳体2的开口端伸长，使销3移入释放位置。在该释放位置，销3的第一端与盘61间隔开。

正如人们将会理解地，因为弹簧41具有由弹簧力产生的储蓄弹簧能，所以销3被偏压而穿过壳体2的开口端外移，该弹簧力通过销3和弹簧41之间的连接被传递到销3。如所解释地，弹簧41的第二端通过接合销槽32被连接至销3，实现力传递，而弹簧41的第一端由线圈壳体5支撑。

在上述锁定状态下，销3被永磁体6所产生的磁场所带来的吸力保持在脱扣机构1的所述状态中。该吸力存在于销3和盘61之间，取代了上述的外力，从而使弹簧41被保持在所述锁定状态。最大吸力仅稍微大于弹簧力，于是这些力几乎是平衡的，仅需要非常小的力(或能量)来使脱扣机构脱扣。盘61由任何可磁化材料制成，从而能将永磁体6和线圈51所产生的磁场传递到销3。另外，盘61具有圆顶形的中心，用于改善销3和盘61之间的接触。优选地，在销3和盘61之间的接触是单点接触，这从致动器污染角度出发是有利的。所述点接触确保了该盘和该销之间的接触进而它们之间的磁力在脱扣机构的使用寿命期间内保持不变。

一旦存在接地漏电电流，就会被检测线圈检测到，该检测线圈是电路的一部分，该电路通过连接器23连接到该脱扣机构。该电路提供电流信号以将线圈51通电并克服销3和盘61之间的吸力。

于是，由线圈51产生的和源自接地漏电电流的磁场所导致的反作用力减小了所述吸力。随后，该弹簧力将圆形销3压出到壳体2的开口端外。销3的被迫运动由靠近销3的第二端的塑料支承31引导，于是销3完成沿着上述方向的轴向直线移出封闭的柱形腔室101外的运动。

一旦弹簧能被释放，通常就会被用来触发比如开关机构，其中该开关机构在有故障发生时断开电路。

绕着壳体2延伸且在壳体2上轴向位移的环形件22提供了调节致动程度的可能性。于是，位移的环形件22就导致在柱形壳体2内相应的被调整的磁场和磁饱和度，从而提供相应的被调整的销吸力。环形件22和壳体2由任何的可磁化材料制成，优选为铁或钢。因此，环形件22和壳体2形成磁性系统的一部分。

壳体2自身优选大体为圆柱体形状。壳体2可以通过深冲工艺制成并具有优选为圆柱形的侧壁2a和底部2b。在将致动器100插入壳体2后，可以通过将优选为钢制的环件4围绕销3地安置在线圈壳体51和塑料支承31之上并且再在壳体2的开口端处将壳体2的边缘压接到环件4之上，实现壳体2的开口端的封闭。

图3示出本发明脱扣机构的第二实施例。用“a”、“b”、“c”表示的尺寸对于平衡磁场而言是非常重要的。这意味着，通过选择磁体6直径可以确定壳体2内的磁场的直接耦合。这种情况也同样适用于盘61：通过选择盘61的直径，也会确定磁场的直接耦合量。这就可以预先设定壳体2内的磁饱和度。在壳体2内的磁饱和度也取决于壳体壁厚“c”。这使得校正设计中的磁场分布/平衡成为可能，从而可获得的最大线圈能总是足以脱扣该脱扣机构。如上所述的环形件22可以设置在图3的实施例中。环形件22允许在脱扣机构组装完成后对致动程度进行调整。

Claims (13)

1.一种脱扣机构(1)，包括：

致动器(100)，包括：

柱形的销(3)，

柱形的封闭腔室(101)，所述销(3)可轴向移动地设置于所述腔室(101)内并穿过密封的开口(21)伸到所述腔室(101)外，

偏压机构(41)，其用于偏压所述销(3)以完成移到所述腔室(101)外的轴向运动；

永磁体(6)，其在所述脱扣机构(1)的锁定状态下至少部分围绕所述销(3)，

线圈壳体(5)，其至少部分限定所述柱形的封闭腔室(101)，以及

线圈(51)，其被所述线圈壳体(5)支撑；以及

柱形的壳体(2)，其装有所述致动器(100)，其特征是，在所述销(3)和所述永磁体(6)之间有环形间隙(X)。

2.如权利要求1所述的脱扣机构(1)，其特征是，在所述壳体(2)的底部(2b)上，在所述永磁体(6)附近设置盘(61)。

3.如权利要求2所述的脱扣机构(1)，其特征是，所述盘(61)设置在所述永磁体和所述壳体的底部(2b)之间。

4.如权利要求1或2所述的脱扣机构(1)，其特征是，所述盘(61)的外径大于所述永磁体(6)的内径。

5.如权利要求1至3中任一项所述的脱扣机构(1)，其特征是，所述盘(61)具有与所述销(3)接触的圆顶形中心。

6.如权利要求5所述的脱扣机构(1)，其特征是，所述销(3)和所述盘(61)之间的接触是单点接触。

7.如权利要求2至6中任一项所述的脱扣机构(1)，其特征是，所述盘件(61)和所述销(3)由铁制成。

8.如权利要求1至7中任一项所述的脱扣机构(1)，其特征是，还包括围绕所述壳体(2)安置的环形件(22)，所述环形件(22)可在所述壳体(3)上轴向位移。

9.如权利要求1至8中任一项所述的脱扣机构(1)，其特征是，所述永磁体(6)和所述销(3)是圆形的。

10.如权利要求1至9中任一项所述的脱扣机构(1)，其特征是，所述偏压机构(41)是螺旋弹簧(41)，所述螺旋弹簧在所述壳体(2)之内围绕所述销(3)并通过与设置在所述销(3)中的环形槽(32)接合被连接到所述销(3)上。

11.如权利要求1至10中任一项所述的脱扣机构(1)，其特征是，所述销(3)具有安置在所述腔室(101)内的第一端和穿过所述开口(21)伸出所述腔室(101)外的相对的第二端，其中所述永磁体(6)定位在所述销(3)的第一端处。

12.一种脱扣机构(1)，包括：

致动器(100)，包括：

柱形的销(3)，

柱形的封闭腔室(101)，所述销(3)可轴向移动地设置于所述腔室(101)内并穿过密封的开口(21)伸出所述腔室(101)外，

偏压机构(41)，其用于偏压所述销(3)以完成移到所述腔室(101)外的轴向运动；

永磁体(6)，其在所述脱扣机构(1)的锁定状态下至少部分围绕所述销(3)，

线圈壳体(5)，其至少部分限定所述柱形的封闭腔室(101)，以及

线圈(51)，其被所述线圈壳体(5)支撑；以及

柱形的壳体(2)，其装有所述致动器(100)，其特征是，该脱扣机构还包括围绕所述壳体(2)安置的环形件(22)，所述环形件(22)可在所述壳体(3)上轴向位移。

13.一种制造脱扣机构(1)的方法，其包括以下步骤：

提供柱形的、大体呈杯状的壳体(2)，所述壳体具有柱形侧壁(2a)、封闭端上的底部(2b)、与所述封闭端相对的开口端，

将致动器(100)插入所述壳体(2)，以及

围绕所述致动器(100)压接所述壳体(2)的所述开口端。

Images