CN103093987B - 用于低压开关的磁性组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于低压开关的磁性组件。磁性组件(M)用于改善在电路断开时形成的开关电弧在低压开关的在两个电弧滑轨(31,32)之间引导开关电弧的前室(30)中的行进特性。该组件(M)具有包含磁性材料的打开的磁路和用于在形成在前室(30)的区域中作用于开关电弧的磁感的情况下将磁通供应到磁路中的至少一个永磁体(80)。磁性的材料构造为具有U形轮廓的、沿着前室(30)延伸的板(70)并且具有被引导穿过该前室板(70)的材料缺口(71)，该至少一个永磁体(80)保持在材料缺口(71)中。该磁性组件特征在于简单的结构形式并且使能够方便地调整在第低压开关的前室(30)中作用的磁感。

Description

用于低压开关的磁性组件

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的磁性组件(Magnetanordnung)且涉及一种包含这样的磁性组件的低压开关。

背景技术

在低压开关中，这样的磁性组件被应用在布置在断路点(Unterbrechungsstelle)与灭弧腔之间的前室(Vorkammer)中，以便改善在短路电流或过电流中断时所形成的开关电弧(Schaltlichtbogen)的行进特性(Laufeigenschaft)。到开关电弧上的有效的磁感在此主要由在打开的磁路中的永磁体的几何结构、极性、所使用的磁性材料和磁化性(Aufmagnetisierung)来确定。

在文件EP1998350B1中说明了一种前面提到的类型的磁性组件。该磁性组件具有侧向邻接低压开关的前室的两个铁板以及永磁体，其将磁通供应到这两个铁板中。打开的磁路的在前室中在这两个铁板之间起作用的磁感被用于改善在直流中断时所形成的开关电弧的行进特性。

此外，从文件EP1548773B1中已知一种用于带有双断(Doppeltunterbrechung)的低压保护开关的灭弧装置，在其中，借助于两个相应与两个前室中的一个相关联的由磁性材料构成的罩来改善两个在交变电流中断时所形成的开关电弧(其在中断过程中相应经过两个前室中的一个)的行进特性。每个罩具有U形轮廓并且侧向地围绕相关联的前室且邻近于引导开关电弧的下部的足点(Fusspunkt)的电弧滑轨(Lichtbogenlaufschiene)。

发明内容

如其在权利要求中所说明的那样，本发明目的在于提供一种用于低压开关的开头提及的类型的磁性组件，其特征在于简单的结构方式且其使能够方便地调整磁感，并且同时说明一种带有这样的磁性组件的低压开关。

根据本发明，提供一种用于改善在电路断开时形成的开关电弧在低压开关的在两个电弧滑轨之间引导开关电弧的前室中的行进特性的磁性组件，其带有包含磁性材料的、打开的磁路和至少一个用于在形成在前室的区域中作用于开关电弧的磁感的情况下将磁通供应到磁路中的永磁体。在该磁性组件中，磁性材料构造为具有U形轮廓的、沿着前室延伸的板且具有被引导穿过该前室板(Vorkammerblech)的材料缺口(Materialausnehmung)，该至少一个永磁体保持在材料缺口中。

通过将磁性材料构造为合适地成型的前室板并且通过将该至少一个永磁体布置在前室板的材料缺口中，实现易于制造的磁性组件，其利用简单的手段引起开关电弧在低压开关的前室中的行进特性的所追求的改善。现在，通过合适地设计材料缺口的尺寸也可极其方便地调整改善开关电弧的行进特性的磁感。

材料缺口可沿着连接U形轮廓的两个侧面的背部延伸。材料缺口可由第一接片(Steg)限制，其将U形轮廓的两个侧面相互连接。材料缺口附加地可由连接侧面的第二接片限制。磁路的在前室中起作用的磁感可通过改变第一接片的几何尺寸能够调整。

该至少一个永磁体的两个将磁通供应到前室板中的极面(Polflaeche)可在前室板的两侧上从材料缺口伸出。

前室板可固定、尤其插在相对于该板电隔绝开关电弧的前室绝缘部(Vorkammerisolation)上。

在前室板和/或前室绝缘部的暴露的表面区段上可布置有标记，其表示该至少一个永磁体的所关联的极。前室绝缘部的两个侧面(其相应各与该至少一个永磁体的两个极中的一个相关联)可具有不同的、尤其通过前室绝缘部的材料的着色所实现的颜色。

前室板和/或前室绝缘部尤其通过插入可保持在低压开关的装配单元中。

本发明也涉及一种带有前述的磁性组件的低压开关。如果在该开关中前室板固定在相对于板电隔绝开关电弧的前室绝缘部上且前室板和前室绝缘部是低压开关的装配单元的部分，则当装配单元具有可固定在开关的壳体处且必要时可从开关壳体松开的壳体件时，这样的开关可以以特别简单的方式来制造、维护和改装。

装配单元可借助于形状配合且力配合地固定壳体件的、优选地实施为铆接、螺栓连接或销接的连接集成到开关壳体中。

附图说明

下面根据附图详细解释本发明。在此相应以等距的图示显示出：

图1显示了低压保护开关的灭弧装置，根据本发明的磁性组件安装到其中，

图2显示了在图1中示出的磁性组件的永磁体和保持这些永磁体的前室板，

图3显示了在将根据图2的保持永磁体的前室板安装到根据图1的灭弧装置的前室绝缘部上之后根据本发明的磁性组件，以及

图4显示了低压保护开关的包含根据图1的灭弧装置的一实施形式，在其中根据本发明的磁性组件布置在开关的装配单元中。

附图标记清单

10开关壳体

11间壁

12开关壳体的部件

13,14孔

20断路点

21固定的开关触点

22可动的开关触点

23接触桥

30前室

31,32电弧滑轨

40灭弧腔

41灭弧腔板

51电流联接部(Stromanschluss)

52电流导体

53熄弧线圈(Blasspule)

54电流导体

55电流联接部

60前室绝缘部

61前室绝缘部的背部

62前室绝缘部的侧面

70前室板

71材料缺口

72前室板的侧面、极臂(Polschenkel)

73前室板的背部

74,75接片

76a,76b标记

80永磁体

N,S磁极、极面

E装配单元

M磁性组件。

具体实施方式

在图1中示出的灭弧装置布置在仅部分地示出的绝缘壳体10中并且用于熄灭双断的、单极的或多级的低压保护开关的两个未示出的开关电弧。其关于壳体10的电绝缘的间壁11很大程度上径向对称地来构建并且在间壁11的两侧相应具有带有固定的和可动的开关触点的断路点。这两个断路点中的每个经由两个电弧滑轨与两个前室中的一个共同作用。在每个前室处联接有两个灭弧腔中的一个。可看出该双断开关打开。从图1中仅可看出面对观察者的带有固定的开关触点21和可动的开关触点22的断路点20。此外，示出了经由电弧滑轨31与断路点20的固定的开关触点21而经由电弧滑轨32与断路点20的可动的开关触点22共同作用的前室30和联接到前室30处的、包含灭弧板41的灭弧腔40。

在开关闭合时，开关的第一电流联接部51与它的第二电流联接部55导电地相连接，亦即经由以下构件：电流导体52、短路电流切断器(Kurzschlussstromausloeser)的熄弧线圈53、电流导体54、固定的开关触点21、布置在叉形的接触桥23的齿尖(Zinke)上的可动的开关触点22、接触桥23、不可见的第二断路点、不可见的电流导体和未标出的过流切断器。

主要在两个电弧滑轨31与32之间延伸的前室30在轨道31、32的两侧且向下由具有U形轮廓的前室绝缘部60遮蔽。前室绝缘部60的连接U形轮廓的两个侧面62的背部61沿着电弧滑轨32延伸且向下隔开前室30。前室绝缘部30的由U形轮廓的边腿形成的侧面62沿着电弧滑轨31和32延伸并且侧向地限制前室30。

在前室绝缘部60的背对前室30的内部的侧面上布置有同样具有U形轮廓的前室板70，其由磁性材料、如典型的软铁或钢形成，并且其在被引导穿过该板的材料缺口71中容纳永磁体80。前室板70可以以在方法技术上有利的方式通过由平的磁性的板冲制和该冲压件的塑性变形来制造。其可被插入前室绝缘部60中或者插到前室绝缘部60上且通过它的可弹性变形的侧面72的咬合(Aufschnappen)或叉入(Einspreizen)被固定在前室绝缘部60处。

如果在从电压源经由电流联接部55、封闭的灭弧装置和电流联接部51引导到用户处的电路中出现短路电流或过载电流，则如在图1中所示这两个断路点20在形成两个在图1中未示出的开关电弧的情况下打开。在面对观察者的前面的断路点20中所形成的开关电弧的两个足点中的每一个从固定的开关触点21转换(kommutieren)到上部的电弧滑轨31上且从可动的开关触点32转换到下部的电弧滑轨32上。由于自产生的磁力，开关电弧沿着轨道31、32穿过前室30进入灭弧腔40中且在那里在灭弧板41处被冷却、分成子电弧且被熄灭。在未示出的第二断路点处所形成的开关电弧相应地表现。不期望的短路电流或过载电流由此通过熄灭两个开关电弧而被中断。

前室板70和永磁体80形成在图2和3中放大地示出的磁体组件M，其改善开关电弧在直流电流或与直流电流叠加的交变电流中断时在前室30中沿着电弧滑轨31、32的行进特性。

磁性组件M具有包含前室板80的打开的磁路，永磁体80将磁通供应到其中。可看出，材料缺口71构造成矩形并且被引导穿过将U形轮廓的两个侧面或边腿72相连接的背部73。矩形的纵侧平行于背部73伸延并且因此形成两个相对大的面，通过该面在永磁体80的北极N或在不可见的南极S处将磁通供应到作为打开的磁路起作用的前室板70中。不需要用于永磁体80的独立的固定装置，因为永磁体在材料缺口71中通过在磁路中被引导的磁通被保持在稳定的位置中。

可看出，永磁体80的两个将磁通供应到前室板70中的极面N和S在前室板70的两侧上从材料缺口71中伸出。由此可在保持永磁体80在材料缺口71中的稳定的位置的情况下实现在磁路中大的磁通。因为材料缺口71的由矩形的纵侧形成的面和供应的永磁体80的极面N、S实际上可无间隙地彼此紧贴，所以永磁体的磁通的相对高的份额被供应到磁路或前室板70中。所供应的磁通的主要部分被引导到前室板30的作为磁极起作用的边腿72中并且利用位于打开的磁路的极臂72之间的前室30中的相对高的磁感起作用。

即使电弧电流相对小且自感磁场相应较小的情况下，在前室30中在极臂72之间起作用的磁感也在开关电弧在电弧滑轨31、32上的运动时支持且加速开关电弧。

在几何结构上可几乎任意地设计前室板70的U形轮廓，仅仅只要保证在开关电弧在两个极臂72之间的行进区域中足够的磁感。

可以以特别简单的方式由此来影响在这两个极臂72之间的磁感，即磁路具有支路(Nebenschluss)。可看出该支路由此来实现，即限制材料缺口71的矩形的两个较短的侧相应实施为接片74或75。对于完全磁化的永磁体80，可通过这两个接片74、75的几何的设计方案来调整在这两个极臂72之间的感应。由此可以以特别简单的方式实现在前室30中的限定的磁感。

代替两个接片74、75，也可仅设置有唯一的将前室板30的两个极臂72相互连接的接片75。在磁性组件M的该实施形式中，也可通过改变接片75的几何尺寸来优化在前室30中起作用的磁感。

在前室板70或前室绝缘部60的暴露的表面区段上布置有标记76a或76b，其表示永磁体80的相关联的极N。通过该标记确定永磁体80的安装方向并且由此也确定两个极臂72的极性。该标记可任意地实施并且除了字母、数字或符号之外也可包括颜色。这样的颜色可以以加工技术上有利的方式通过对前室绝缘部60的材料的颜色来实现。通过标记76a和/或76b使磁性组件M的装配和维护容易。

在根据图4的低压保护开关的包含磁性组件M的实施形式中，前室板70和前室绝缘部60被保持在低压开关的装配单元E中。装配单元E具有可固定在开关的壳体10处的且必要时也可从开关壳体10松开的壳体件12。孔13成型到该壳体件12中。

在制造或维护开关时，装配单元E(如从图4中可见)被插入在底部处敞开的开关壳体10中。一旦在装配期间成型到开关壳体10中的孔14与孔13对准，将铆钉引入孔13、14中并且使部件10与12相互铆接，由此，壳体件12和由此还有装配单元E被固定并且集成到开关壳体10中。

代替铆钉也可使用其它的引起形状配合和力配合的连接的连接器件，如螺栓或销。壳体件12也可借助于可弹性变形的连接被固定在开关壳体10处。这样的连接可包括壳体件12和/或开关壳体10的可弹性变形的部分，其在装配时在形成插拔连接或咬合连接的情况下将壳体件12固定在开关壳体10处并且由此将装配单元E集成到开关中。

装配单元E使低压保护开关的制造和维护明显容易并且同时使能够利用简单的器件改变开关的应用范围，从而其可在没有显著的耗费的情况下实现不同的开关目的。

代替唯一的永磁体，磁性组件M也可包含两个或多于两个永磁体。为了获得在磁路中的大的磁通，永磁体可具有板或棒的形状，但是也可构造为马蹄铁，其带有与背部73的弯曲相匹配的轮廓且带有直接将磁通供应到边腿72中的极面N、S。

代替安装到低压保护开关中，磁性组件M也可被安装到其它低压开关、例如马达保护开关中。如果该低压开关如所说明的那样具有两个断路点，则通常应用两个根据本发明的磁性组件来改善在这两个断路点处形成的两个开关电弧的行进特性。而如果该低压开关仅具有一个断路点，则唯一的根据本发明的磁性组件足够用于改善在电流中断时形成的唯一的开关电弧的行进特性。

Claims (17)

1.一种磁性组件(M)，其用于改善在电路断开时形成的开关电弧在低压开关的前室(30)中的行进特性，在前室(30)中在两个电弧滑轨(31,32)之间引导所述开关电弧，其带有包含磁性材料的打开的磁路和用于在形成在所述前室(30)的区域中作用于所述开关电弧的磁感的情况下将磁通供应到所述磁路中的至少一个永磁体(80)，其特征在于，所述磁性材料构造为具有U形轮廓的、沿着所述前室(30)延伸的前室板(70)并且具有被引导穿过该前室板(70)的材料缺口(71)，所述至少一个永磁体(80)保持在所述材料缺口(71)中。

2.根据权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，所述材料缺口(71)沿着连接所述U形轮廓的前室板(70)的两个边腿(72)的背部(73)延伸。

3.根据权利要求2所述的磁性组件，其特征在于，所述材料缺口(71)由第一接片(75)限制，所述第一接片(75)将所述U形轮廓的前室板的两个边腿(72)相互连接。

4.根据权利要求3所述的磁性组件，其特征在于，所述材料缺口(71)由连接所述U形轮廓的前室板的边腿(72)的第二接片(74)限制。

5.根据权利要求3或4所述的磁性组件，其特征在于，所述磁路的在所述前室(30)中起作用的磁感通过改变所述第一接片(75)的几何尺寸能够调整。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的磁性组件，其特征在于，所述至少一个永磁体(80)的将所述磁通供应到所述前室板(70)中的两个极面(N,S)在所述前室板(70)的两侧上从所述材料缺口(71)伸出。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的磁性组件，其特征在于，所述前室板(70)固定在相对于所述前室板(70)电隔绝所述开关电弧的前室绝缘部(60)上。

8.根据权利要求7所述的磁性组件，其特征在于，所述前室板(70)插到所述前室绝缘部(60)上或者插入所述前室绝缘部(60)中。

9.根据权利要求7所述的磁性组件，其特征在于，在所述前室板(70)和/或所述前室绝缘部(60)的暴露的表面区段上布置有标记(76a,76b)，其表示所述至少一个永磁体(80)的所关联的极(N,S)。

10.根据权利要求7所述的磁性组件，其特征在于，相应各与所述至少一个永磁体(80)的两个极(N,S)中的一个相关联的所述前室绝缘部(60)的两个侧面(62)具有不同的颜色。

11.根据权利要求10所述的磁性组件，其特征在于，不同的颜色由所述前室绝缘部(60)的材料的着色所实现。

12.根据权利要求7所述的磁性组件，其特征在于，所述前室板(70)和所述前室绝缘部(60)保持在所述低压开关的装配单元(E)中。

13.根据权利要求12所述的磁性组件，其特征在于，所述前室板(70)和所述前室绝缘部(60)插入所述装配单元(E)中。

14.一种低压开关，其带有根据权利要求1至13中任一项所述的磁性组件(M)。

15.根据权利要求14所述的低压开关，在其中所述前室板(70)固定在相对于所述前室板(70)电隔绝所述开关电弧的前室绝缘部(60)上，并且在其中所述前室板(70)和所述前室绝缘部(60)是所述开关的装配单元(E)的部分，其特征在于，所述装配单元(E)具有能够固定在所述开关的壳体(10)处的且同样能够从所述壳体(10)松开的壳体件(12)。

16.根据权利要求15所述的低压开关，其特征在于，所述装配单元(E)借助于形状配合且材料配合地固定所述壳体件(12)的连接集成到所述壳体(10)中。

17.根据权利要求16所述的低压开关，其特征在于，所述连接实施为铆接、螺栓连接或者销接。