CN103247495B - 用于小电流范围的热磁式脱扣器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电气开关设备、特别是断路器的热磁式脱扣器（1），其具有：至少一个第一接线端和第二接线端（700）；第一加热元件（600）；可由温度影响的导体（300）；磁轭（100）和枢轴衔铁（200），其中通过至少第一接线端、可由温度影响的导体（300）、第一加热元件（600）和第二接线端（700）形成电流电路，并且其中电流电路至少部分地以下述方式布置在磁轭（100）之上和/或之中：通过流经电流电路的电流在磁轭中感应出作用到枢轴衔铁上的磁场，并且其中，特别是在第一接线端和可由温度影响的导体（300）之间，在电流电路中布置第二加热元件（400）。

Description

用于小电流范围的热磁式脱扣器

技术领域

本发明涉及一种用于电气开关设备的热磁式脱扣器以及一种具有热磁式脱扣器的电气开关设备。

背景技术

电气开关设备中的热磁式脱扣器的任务是，监测流经开关设备的电流。当由于电流过高而达到过载时，通过热磁式脱扣器的热脱扣器部件开始断开接触和进而切断电流。电气开关设备的磁性脱扣器部件用于识别短路。在短路时需要热磁式脱扣器不延迟地脱扣，一方面用于排除对于下游设置的电设备或该设备的使用者的危险，并且另一方面用于保护热脱扣器部件。热脱扣器部件在此特别是由电流流过的、可由温度影响的导体制成，该导体具有至少两个接线端用于与要保护的电路相连接。脱扣器的磁性部件大多数情况下包括：磁轭，在该磁轭中通过上述的电流感应出磁场；和可通过磁场影响的衔铁，该衔铁通过在短路时在磁轭中感应出的大磁场来吸引，该该衔铁朝向磁轭运动并且本身或者通过下游的机构引起了切断电流。

由DE 600 36 365 T2已知了这种热磁式脱扣器。在该热磁式脱扣器中设有额外的加热元件，该加热元件与可由温度影响的导体串联。其位于可由温度影响的导体和热磁式脱扣器的可与供电导线相连的接线端之间。在此，额外的加热元件和可由温度影响的导体这样布置在磁轭内，即它们具有相同的电流方向。由此一方面提高了在可由温度影响的导体上的温度作用，并且额外地提升了磁性脱扣器的灵敏性。然而在这种装置中证明为不利的是，为了在额外的加热元件和可由温度影响的导体中实现相同的电流方向，需要在横向方向上提高的空间需求以用于磁性脱扣器部件的衔铁运动。此外，在该热磁式脱扣器中，可由温度影响的导体通过绞合线直接与使用者接线端相连接。由于使用者接线端具有比可由温度影响的导体明显更低的温度，所以热量通过可由温度影响的导体吸出并且由此降低了可由温度影响的导体和进而热脱扣器部件的响应性能。

发明内容

本发明的目的是：至少部分地消除已知的热磁式脱扣器的前述缺点。本发明的目的尤其是：提供一种热磁式的脱扣器或者说断电器（Auslöser）或者一种具有热磁式脱扣器的电气开关设备，其中改进了热脱扣器部件和/或磁性脱扣器部件的脱扣性能。特别应实现一种热磁式脱扣器或一种具有热磁式脱扣器的电气开关设备，其还可用于小电流。

前述目的通过一种根据权利要求1所述的根据本发明的热磁式脱扣器以及通过一种根据权利要求10所述的电气开关设备来实现。本发明的其它特征和细节由从属权利要求、说明书和附图中得出。在此，结合根据本发明的热磁式脱扣器描述的特征和细节当然也适合于与根据本发明的电气开关设备相结合并且相应地反之亦然，从而关于有关单个的发明方面的公开内容始终相互参照或者说可以相互参照。

本发明的目的在第一个方面中通过一种用于电气开关设备、特别是用于断路器的热磁式脱扣器来实现，该热磁式脱扣器具有：至少一个第一和第二接线端；第一加热元件；可由温度影响的导体；磁轭和枢轴衔铁，其中，通过至少第一接线端、可由温度影响的导体、第一加热元件和第二接线端形成电流电路，并且其中，电流电路至少部分地以下述方式布置在磁轭之上和/或之中：通过流经电流电路的电流在磁轭中感应出作用到枢轴衔铁上的磁场。特别是在用于电气开关设备的热磁式脱扣器中规定，在第一接线端和可由温度影响的导体之间，在电流电路中布置第二加热元件。通过第二加热元件提高了电流电路的电阻。此外，通过第二加热元件使得第一接线端和可由温度影响的导体热分离。因此能够避免可由温度影响的导体的热量流出到第一接线端上。此外，通过第二加热元件额外地提高了到可由温度影响的导体上的热量输入。可由温度影响的导体的影响通过该提高的温度输入而提升。由此如下所述地改进了热磁式脱扣器的热脱扣器部件的脱扣性能，即脱扣（Auslösung）在较小电流的情况下就已经实现。因此，将根据本发明的热磁式脱扣器用于小电流范围是可能的。此外，通过第二加热元件的材料和/或几何尺寸的合适的选择还可以精确地调节热脱扣器部件的脱扣点。

此外可以在根据本发明的热磁式脱扣器中规定，可由温度影响的导体至少部分地由双金属制成。在此双金属大多是片或带，该片/带由至少两层不同的、具有特别是不同的热膨胀系数的金属制成。这两种金属在此材料配合地和/或形状配合地相互连接。在双金属的温度发生变化、特别是变热时，双金属弯曲。这种热量输入在热磁式脱扣器中例如可以通过流经双金属的电流产生。通过第一和第二加热元件使得温度输入再次升高。在双金属弯曲的预先确定的大小的情况下，热脱扣器部件脱扣并且电流被切断。因此将双金属用于可由温度影响的导体呈现为可由温度影响的导体的一种特别简单的实施方式。

此外可以在根据本发明的热磁式脱扣器中规定，两个加热元件中的至少一个至少部分地设计为波形或弯曲形（määnderförmig）、锯齿形或者说曲折形（zick－zack－förmig）或蛇形（schlangförmig）。当然也可以考虑加热元件的其它形状。在两个加热元件中，热量通过流动的电流产生。产生的热量在此取决于各个加热元件的电阻和被流过的导体长度。通过加热元件的波形、锯齿形或蛇形的设计方案，各个加热元件的电流流过的长度被延长并且因此使得加热效应、也就是说输出的热量升高。同时，各个加热元件的这种设计方案可以导致加热元件的横截面的缩小，由此同样可以使得加热效应升高。特别是可以通过匹配相应加热元件的形状来调节用于特定的、流经加热元件的电流的热量输出并且由此影响热脱扣器部件的脱扣性能。因此可以实现对于根据本发明的热磁式脱扣器的要求的特别良好的可调节性。

根据本发明的热磁式脱扣器的特征还可以在于，可由温度影响的导体至少部分地布置在磁轭内。磁轭在此可以特别设计为U形并且可由温度影响的导体特别是可以布置在U形磁轭的基底上。通过将可由温度影响的导体布置在磁轭内，可以实现在磁轭中磁场的特别良好的感应。通过流经可由温度影响的导体的电流，围绕可由温度影响的导体产生了磁场。通过将导体布置在磁轭内，在磁轭中导体的磁场的输送是特别高效的。在相同的电流的情况下，通过这种形式的布置产生了特别大的磁场，由此可以改进磁性脱扣器部件的脱扣性能。因此在短路时，热磁式脱扣器、特别是磁性脱扣器部件还更快地被激活，由此还可以更高效地设计根据本发明的热磁式脱扣器的保护功能。

此外，也可以在热磁式脱扣器中规定，第二加热元件至少部分地布置在磁轭内。第二加热元件也被流经可由温度影响的导体的电流流过。通过将第二加热元件布置在磁轭内，因此得出了与已经针对将可由温度影响的导体布置在磁轭内而描述地那样相同的优点。

在根据本发明的热磁式脱扣器的一种特别优选的改进方案中可以提出，分别在可由温度影响的导体和第二加热元件的、布置在磁轭内的部段中流动的电流具有相同的电流方向。由此使得高效地在磁轭内流动的电流的强度升高，该电流由在可由温度影响的导体和在第二加热元件中流动的电流的总和得出。通过电流感应的磁场取决于电流的强度和绕组的数量，其具有磁轭内的电流路径。通过布置在磁轭内的部段中的相同的电流方向，在磁轭中感应了与仅通过分别一个布置在磁轭内的部段相比明显更大的磁场。热磁式脱扣器的磁性部件的脱扣性能可以由此再次明显提升。

此外在根据本发明的热磁式脱扣器中可以提出，第二加热元件设计为U形。U形的设计方案在此呈现为一种特别简单的方式和方法，以便将第二加热元件设置用于安装到根据本发明的热磁式脱扣器中。尽管如此，该第二加热元件的波形、锯齿形或蛇形的设计方案当然仍然是可以实现的。

在根据本发明的热磁式脱扣器的一种改进方案中可以提出，设计为U形的第二加热元件以下述方式布置在热磁式脱扣器中：第一腿至少部分地布置在磁轭内，并且第二腿至少部分地布置在磁轭外。第二加热元件布置在电流电路中，也就是说，该第二加热元件被电流流过。通过U形的设计方案和以下的布置：第一腿至少部分地布置在磁轭内，并且第二腿至少部分地布置在磁轭外，第二加热元件至少大致形成了围绕磁轭的线匝。通过在第二加热元件中流动的电流形成的磁场通过这种方式的布置特别高效地被感应到磁轭中。在磁轭中被感应的磁场因此再次得到增强。由此额外地改进了热磁式脱扣器的磁性部件的脱扣性能。

此外在根据本发明的热磁式脱扣器中可以提出，第二加热元件和可由温度影响的导体通过绞合线相连接。绞合线在此为一种在第二加热元件和可由温度影响的导体之间的柔性的、被电流流过的连接部。由此电流连接即使在可由温度影响的导体移动或者弯曲时也能得到确保。在下述情况下是有利的，通过可由温度影响的导体、特别是通过可由温度影响的导体的运动，使得用于电流分离的外部机构被激活。

根据本发明的第二方面，所述目的通过一种电气开关设备来实现，该电气开关设备具有热磁式脱扣器。电气开关设备在此这样设计，使得热磁式脱扣器根据本发明的第一方面设计。结合根据本发明的第一方面的热磁式脱扣器已经描述的全部优点因此当然也得出用于电气开关设备，该电气开关设备的热磁式脱扣器根据本发明的第一方面设计。

此外在根据本发明的电气开关设备中可以提出，该开关设备是断路器、特别是紧凑型断路器。断路器在此是电磁式自动开关。其通常还作为线路保护开关、也就是说作为过电流保护装置在电气安装领域中使用。特别是，紧凑型断路器（Kompaktleistung）在此通常应用在低压情况下。也可以用作马达保护开关。根据本发明的电气开关设备作为断路器、特别是作为紧凑型断路器的设计方案因此能实现将电气开关设备用于多种用途。

附图说明

借助附图详细说明本发明。示意性地示出：

图1以透视图示出了根据本发明的热磁式脱扣器的第二加热元件的一种可能的实施方式，

图2以透视图示出了根据本发明的热磁式脱扣器的一种可能的实施方式，

图3示出了图2中示出的热磁式脱扣器的第一截面图，

图4示出了图2中示出的热磁式脱扣器的第二截面图。

附图标记列表

1热磁式脱扣器

100 磁轭

200 枢轴衔铁

300 导体

400第二加热元件

410 第一腿

430 第二腿

440 编码结构

500 绞合线

600 第一加热元件

700 第二接线端

800 电流方向。

具有相同的功能和作用方式的元件在图1至4中分别具有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中示出了根据本发明的热磁式脱扣器1的第二加热元件400的一种可能的实施方式。所示出的实施方式是第二加热元件400的U形设计方案。因此第二加热元件400具有第一腿410和第二腿430。特别是可以规定，第一腿410布置在热磁式脱扣器1的磁轭100（未示出）内，并且第二腿430布置在该磁轭外。由此磁轭100至少几乎被第二加热元件400围绕。由此第二加热元件400至少近似地形成了围绕磁轭100的线匝，由此流经第二加热元件400的电流在磁轭100中特别高效地感应磁场。此外第二加热元件400的所示出的实施方式还具有编码结构440。可以规定，为了将根据本发明的热磁式脱扣器1用于不同的电流范围，设置不同的第二加热元件400。特别是可以由不同材料制成的和/或不同地形成的这些不同的第二加热元件400可以分别包含自身的编码结构440。由此可以特别简单地区分不同的第二加热元件400。在编码结构440附近布置的连接片具有平直的面并且具有用于与第二接线端700（未示出）固定连接的焊接突起部。在对置的第二腿430上可以设置与绞合线（Litze）500（未示出）的连接部。

在图2中示出了根据本发明的热磁式脱扣器1的一种可能的实施方式。热磁式脱扣器1在此紧凑地围绕磁轭100构造。相对于磁轭100布置有枢轴衔铁200。枢轴衔铁200在此例如可以预加载弹力并且在短路时通过随后在磁轭100中感应的磁场被吸引靠近磁轭100，由此直接地或通过下游设置的（nachgestalteten）机构切断电路。在磁轭100内布置可由温度影响的导体300，该导体在所示出的实施方式中由双金属片形成。导体300通过绞合线500与第二加热元件400的第二腿430相连接。第二加热元件400设计为U形。在此，U形的第二加热元件400的第二腿430位于磁轭100外，而第二加热元件的第一腿410位于该磁轭内。因此可清楚地看出，磁轭100至少大致处于双重的线匝中，该线匝通过可由温度影响的导体300并且通过U形的第二加热元件400形成。第二加热元件400在第一腿410的端部上具有弯曲的连接片，用于与第二接线端700相连接。第二接线端700在所示出的实施方式中尚与第二加热元件400分离地示出，以便不遮盖热磁式脱扣器1的结构的重要特征。导体300的背对绞合线500的端部与第一加热元件600固定连接。第一加热元件600额外地具有第一接线端（未示出）。经过热磁式脱扣器1的电流电路因此通过第一接线端、第一加热元件600、导体300、绞合线500、第二加热元件400的第二腿430、第二加热元件400的第一腿410和第二接线端700形成。如上面已经描述，在短路时通过在该电流电路中流经的电流而在磁轭100中感应了强磁场，由此使得枢轴衔铁200向磁轭运动。特别是随后通过连接在枢轴衔铁200后面的机械装置切断电路。这是热磁式脱扣器1的磁性脱扣器部件。此外，特别是第一加热元件600、可由温度影响的导体300和第二加热元件400在运行期间升温。如果电流流过热磁式脱扣器1，则可由温度影响的导体300受到影响。特别是，可由温度影响的导体300弯曲。如果电流持续地处于某个阈值之上，则存在过载电流。通过同样也在下游的机械装置（未示出），在这种过载情况下同样也切断电流。这是热磁式脱扣器1的热脱扣器部件。热磁式脱扣器1因此为电路中的保护机构，其可以通过断开电路对短路-以及过载情况做出反应。

图3示出了图2中示出的热磁式脱扣器1的部分截面图。特别示出了磁轭100、枢轴衔铁200、可由温度影响的导体300和第二加热元件400。特别由该视图可清楚看出，第二加热元件400的第二腿430布置在磁轭100外，而第二加热元件400的第一腿410布置在该磁轭100内。同样也在磁轭内布置可由温度影响的导体300。同样对于导体300和第二加热元件400的两个腿410、430，显示出在其中存在的（vorherrschende）电流方向800。在此，带有十字的圆表示进入绘图平面中的电流方向800，而带有点的圆表示从绘图平面出来的电流方向800。当然也可以考虑电流方向的反转以及特别是在交流电路中使用热磁式脱扣器1。在此特别清楚的是，两个布置在磁轭100内的引导电流的部段、即导体300和第二加热元件400的第一腿410具有相同的电流方向800。第二加热元件400的第二腿430具有与此反向的电流方向。由被电流流经的三个部段产生的磁场由于电流方向800的这种布置而是特别大的。由在磁轭100中感应的磁场作用到枢轴衔铁200上的力由此也是特别大的。因此，所示出的实施方式提供了一种用于热磁式脱扣器1的磁性脱扣器部件的特别良好的脱扣特性。

在图4中示出了图2中示出的热磁式脱扣器1的另一个截面图。截面图的截面在此垂直于如在图3中示出的截面。除了图3已经描述的元件之外，在图4中还示出了绞合线500。还示出了枢轴衔铁200的支承结构，该支承结构通过磁轭100的延长部形成。在该截面图中还示出了电流电路，其中再次通过箭头表示在各个部段中的电流方向800。电流从可由温度影响的导体300经过绞合线500流入第二加热元件400中。特别是，电流从绞合线500在磁轭100外流入第二加热元件400的第二腿430中并且随后再次在磁轭内流过第二加热元件400的第一腿410。当然也可以考虑电流方向的反转以及特别是在交流电路中使用热磁式脱扣器1。以这种方式，特别是通过第二加热元件400的U形的设计方案，可以实现在磁轭内在导体300中以及在第二加热元件400的第一腿410中平行的电流方向800。这又得出了在磁轭100中的特别大地感应的磁场。通过在可由温度影响的导体300和第二接线端700（未示出）之间接入第二加热元件实现了，不会有热量从可由温度影响的导体300直接流出到第二接线端700上。通过这种布置并且由于导体300在其背对绞合线500的端部上与第一加热元件600（未示出）相连接，得出了热磁式脱扣器1的特别良好的热脱扣性能，这是因为进入到可由温度影响的导体300中的热量特别是几乎完全用于对导体300产生影响、特别是用于使得设计为双金属的导体300弯曲。由此得出了热磁式脱扣器1的热部件的一种特别良好的脱扣性能。

所述实施方式的前面的解释仅在实施例的范围内对本发明进行说明。不言而喻，所述实施方式的各个特征只要在技术上有意义都可以自由地彼此组合，而不脱离本发明的范围。

Claims (13)

1.一种用于电气开关设备的热磁式脱扣器（1），其具有：至少一个第一接线端和第二接线端（700）；第一加热元件（600）；能由温度影响的导体（300）；磁轭（100）和枢轴衔铁（200），其中通过至少第一接线端、所述能由温度影响的导体（300）、所述第一加热元件（600）和所述第二接线端（700）形成电流电路，并且其中所述电流电路至少部分地以下述方式布置在所述磁轭（100）之上和/或之中：通过流经所述电流电路的电流在所述磁轭（100）中感应出作用到所述枢轴衔铁（200）上的磁场，其特征在于，在所述第一接线端和所述能由温度影响的导体（300）之间，在所述电流电路中布置第二加热元件（400）；

其中，所述能由温度影响的导体（300）以及所述第二加热元件（400）的第一腿设置在所述磁轭（100）内并且沿第一方向传导电流；并且

其中，所述第二加热元件（400）的第二腿设置在所述磁轭（100）外并且沿与所述第一方向相反的第二方向传导电流。

2.根据权利要求1所述的热磁式脱扣器（1），其特征在于，所述能由温度影响的导体（300）至少部分地由双金属制成。

3.根据权利要求1或2所述的热磁式脱扣器（1），其特征在于，所述两个加热元件（600，400）中的至少一个至少部分地设计为波形、锯齿形或蛇形。

4.根据权利要求1或2所述的热磁式脱扣器（1），其特征在于，所述能由温度影响的导体（300）至少部分地布置在所述磁轭（100）内。

5.根据权利要求1或2所述的热磁式脱扣器（1），其特征在于，所述第二加热元件（400）至少部分地布置在所述磁轭（100）内。

6.根据权利要求4所述的热磁式脱扣器（1），其特征在于，分别在所述能由温度影响的导体（300）和所述第二加热元件（400）的、布置在所述磁轭（100）内的部段中流动的电流具有相同的电流方向（800）。

7.根据权利要求1或2所述的热磁式脱扣器（1），其特征在于，所述第二加热元件（400）设计为U形。

8.根据权利要求7所述的热磁式脱扣器（1），其特征在于，设计为U形的第二加热元件（400）以下述方式布置在所述热磁式脱扣器（1）中：第一腿（410）至少部分地布置在所述磁轭（100）内，并且第二腿（430）至少部分地布置在所述磁轭（100）外。

9.根据权利要求1或2所述的热磁式脱扣器（1），其特征在于，所述第二加热元件（400）和所述能由温度影响的导体（300）通过绞合线（500）相连接。

10.根据权利要求1或2所述的热磁式脱扣器（1），其特征在于，所述电气开关设备是断路器。

11.一种具有热磁式脱扣器（1）的电气开关设备，其特征在于，所述热磁式脱扣器（1）根据前述权利要求1至10中任一项所述地设计。

12.根据权利要求11所述的电气开关设备，其特征在于，所述电气开关设备是断路器。

13.根据权利要求11或12所述的电气开关设备，其特征在于，所述电气开关设备是紧凑型断路器。