CN103337423A - 双动作电磁脱扣器 - Google Patents

Abstract

双动作电磁脱扣器，顶杆的头部滑动安装在静铁芯的第一支承孔内且伸到该孔外，电流线圈套装在设置于磁轭中的容装有第一反力弹簧、第一动铁芯的第一骨架上，第一反力弹簧的两端分别抵接在第一动铁芯的第一弹簧容装孔内和第一骨架的支撑部上，第一动铁芯与顶杆的尾部关联操作，受电流线圈的短路动作电流磁场驱动克服第一反力弹簧弹力推动顶杆移动。电压线圈套装在容装有第二反力弹簧和静铁芯的第二骨架上，第二反力弹簧的两端分别连接顶杆的限位台阶、静铁芯，第二动铁芯通过直线移动副结构安装在由两个骨架对接所形成的容纳区内，并与顶杆的限位台阶接触配合，受电压线圈的动作电流磁场驱动推动顶杆克服第二反力弹簧弹力移动。

Description

双动作电磁脱扣器

技术领域

本发明涉及电磁脱扣器，它主要应用于模数化的小型剩余电流动作断路器中，具有剩余电流、短路及过载保护功能。

背景技术

剩余电流动作断路器具有两套能产生脱扣动作的电磁脱扣器，其中一套为短路瞬时脱扣器，另一套为剩余电流脱扣器，前者是一种电流型电磁脱扣器，后者是一种电压型电磁脱扣器。这两套电磁脱扣器需占用很大的空间，使单个断路器的体积较大，它所占用配电箱内的空间越大，配电箱容纳安装断路器的数量就越少。为此，在额定电流至40A，额定电压不超过240V的电路中使用的小型剩余电流动作断路器，目前大多采用将短路瞬时脱扣器设置在断路器本体中，将剩余电流脱扣器作为独立单元与模数化的断路器本体组装而成的形式，断路器本体和剩余电流脱扣器各为一个模数宽，短路瞬时脱扣器的电流线圈分布在断路器中，而电压线圈分布在剩余电流脱扣器中，从而使得剩余电流动作断路器为二个模数宽，体积大。

在早些的现有技术中，人们通过将电流型电磁脱扣器的顶杆与电压型电磁脱扣器的顶杆串联抵接或者共同作用于同一个跳闸杆上的方式，将两个独立的电流型电磁脱扣器与电压型电磁脱扣器通过机械的串联或并联连接方式组合在一起。这种简单组合的方式虽然能将剩余电流脱扣器直接压缩到小型断路器中，但并未能节省电流型电磁脱扣器与电压型电磁脱扣器的空间，不能有效减小断路器的体积，并且还会带来断路器的部件布局设计的麻烦或困难。为此，近年来，兼有短路瞬时脱扣动作和剩余电流脱扣动作的双动作电磁脱扣器陆续问世。例如一种公知的双动作电磁脱扣器具有1个动铁芯，电压线圈中的剩余电流激励电压、电流线圈中的短路激励电流致使同一个动铁芯动作。其缺陷在于：一是由于电压线圈和电流线圈共用同一路磁系统中的同一个动铁芯，所以需要电压线圈中的剩余电流激励电压产生的磁力与电流线圈中的短路激励电流产生的磁力相当；二是由于电压线圈套在该动铁芯一端或磁轭上，所以漏磁严重；三是由于漏磁以及共用同一个动铁芯的影响，电压线圈及控制电路必须承受很高的电压冲击、同时须匹配很高的工作电压。另一种双动作电磁脱扣器产品具有2个动铁芯和2个磁轭，由静铁芯、第一磁轭、第一动铁芯组成一个磁回路，由第一动铁芯、第二动铁芯、第二磁轭组成另一个磁回路，电流线圈、电压线圈分别在上述两个不同的磁回路中，当电路中产生大的短路电流使电流线圈产生足够大的激励磁场时，第一动铁芯在此激励磁场的作用下，通过顶杆上的限位环带动顶杆克服压缩弹簧的阻力运动，推动机构脱扣；当电路中有足够大的剩余电流时，控制电路就会接通电压线圈的电路，使电压线圈两端加载足够高的电压，电压线圈产生足够大的激励磁场，使第二动铁芯在此激励磁场的作用下向第一动铁芯的方向运动，推动顶杆克服压缩弹簧的阻力运动，推动机构脱扣。这种产品的缺陷在于：由于短路瞬时脱扣动作和剩余电流脱扣动作都必须克服同一个压缩弹簧的阻力，即两个动铁芯动作时是克服同一弹簧的反力，所以电压线圈和剩余电流控制电路不能通用于不同额定电流In的断路器，而且使电压线圈及控制电路承受很高的电压冲击，电压线圈及控制电路必须匹配很高的工作电压，这是因为电压线圈的工作电压必须与短路瞬时脱扣电流阈值相关，而短路瞬时脱扣电流阈值与断路器的额定电流In必须相关，一般情况下，短路瞬时脱扣电流阈值为断路器的额定电流In的3—5倍，并且为了确保在流过电流线圈的电流小于短路瞬时脱扣电流阈值的情况下电磁脱扣器不动作，所以，压缩弹簧的弹力不得不设计得很大，为克服压缩弹簧的弹力不得不提高电压线圈的工作电压（通常为上百伏）。同时，为解决电压冲击的突出问题，不得不在保护电路中增加能对抗电压冲击的线圈，而且由于磁路结构的不合理所致的漏磁问题严重，为使电压线圈产生足够大的激励磁场，所以不得不提高电压线圈的工作电压，电压线圈的体积大，同时还需在电压线圈的磁路中为电压线圈增设磁轭，从而又增大了电磁脱扣器的体积。

发明内容

本发明解决这些问题并提供一种双动作电磁脱扣器，可大大减小剩余电流脱扣动作所克服的弹簧反力，解决了在低电压时现有的双动作电磁脱扣器所存在的剩余电流保护不可靠的问题和高电压冲击的问题，使电压线圈的工作电压由原来的上百伏降至几十伏（如50V等级的低压），使不同额定电流的电磁脱扣器可使用同一种电压线圈和剩余电流脱扣控制电路，不仅使电磁脱扣器的结构更加简单合理，并可省略电压线圈磁路中的磁轭和剩余电流脱扣控制电路中的抗击高电压冲击的器件，降低电磁脱扣器的成本，明显减小了电磁脱扣器的体积，更能充分利用配电箱空间，而且还有效克服了漏磁问题，工作可靠。

为实现上述目的，本发明采用了如下双动作电磁脱扣器的技术方案：它包括电流线圈4、电压线圈6、静铁芯7、盖板30、第一动铁芯1、第二动铁芯5和用于推动机构脱扣的顶杆10，其特征在于所述的静铁芯7上设有第一支承孔71，所述的顶杆10包括头部101、尾部102和设置在头部101与尾部102之间的限位台阶103，该顶杆10的头部101以滑动配合的方式安装在第一支承孔71内，且穿过第一支承孔71伸到该孔外。所述的电流线圈4套装在第一骨架2上，第一骨架2设置于磁轭20中，第一骨架2的容装腔内装有第一反力弹簧3及其盖板30和第一动铁芯1，所述的第一反力弹簧3的一端抵接在第一动铁芯1的第一弹簧容装孔内，其另一端与第一骨架2的支撑部21连接，所述的第一动铁芯1以直线移动的方式安装在第一骨架2的容装腔内，并与所述的顶杆10的尾部102的关联操作端接触配合，第一动铁芯1受电流线圈4的短路动作电流的磁场驱动，克服第一反力弹簧3的弹力推动顶杆10移动。所述的电压线圈6套装在第二骨架8上，第二骨架8的容装腔内装有第二反力弹簧9和静铁芯7，所述的第二反力弹簧9的两端分别与顶杆10的限位台阶103、静铁芯7连接，所述的第二动铁芯5通过直线移动副结构安装在由第一骨架2和第二骨架8对接所形成的容纳区域内，并与顶杆10的限位台阶103接触配合，第二动铁芯5受电压线圈6的动作电流的磁场驱动，推动顶杆10克服第二反力弹簧9的弹力移动。

根据另一特征，所述的第一骨架2的容纳腔内设有第一容装孔23和与第一容装孔23贯通的第二容装孔24，所述的第二骨架8的容纳腔内设有第三容装孔81，所述的静铁芯7固定在第二骨架8的第三容装孔81的外端部，所述的第一骨架2的第一容装孔23与第二骨架8的第三容装孔81对接并贯通，由第一容装孔23、第二容装孔24和第三容装孔81共同构成贯穿的允许所述的顶杆10滑动安装的滑道；所述的支撑部21设置在第一骨架2的第一容装孔23与第二容装孔24之间，支撑部21上设有贯通第一容装孔23和第二容装孔24的第二支承孔22；所述的第一动铁芯1以直线移动的方式安装在第二容装孔24内，所述的第二动铁芯5滑动安装在贯通的第一容装孔23与第三容装孔81内，所述的直线移动副结构为第二动铁芯5与所述的第一容装孔23/或第三容装孔81滑动配合，并且，所述的第二动铁芯5与第一动铁芯1动作时均推动同一顶杆（10）且无关联操作。

根据另一具体特征，所述的顶杆10的头部101位于第二骨架8的第三容装孔81内，其触动端头设置在头部101的顶端；所述的顶杆10的头部101穿过第一支承孔71伸出到第三容装孔81外；所述的顶杆10的尾部102贯穿第一骨架2的第一容装孔23、第二容装孔24及第二骨架8的第三容装孔81，所述的顶杆10的尾部102从所述的第二支承孔22穿过，并且，所述尾部102与第二支承孔22滑动配合，所述与第一动铁芯1接触配合的尾部102的末端位于第一容装孔23内；所述的顶杆10的与第二动铁芯5接触配合的限位台阶103位于第二骨架8的第三容装孔81内。

根据另一具体特征，所述的第一动铁芯1包括柱形芯体11和成形在柱形芯体11上的传动端面12，所述的第一动铁芯1的第一弹簧容装孔形成在所述的柱形芯体11上，用于安装第一反力弹簧3的一端，第一动铁芯1的传动端面12设置在所述的第一弹簧容装孔的底部，所述的柱形芯体11与第一骨架2的第二容装孔24滑动配合，所述的传动端面12与顶杆10的尾部102的末端接触配合，并通过该接触配合向顶杆10传递短路电流脱扣动作。

根据另一具体特征，所述的第一反力弹簧3处于第一骨架2的第二容装孔24内并套在顶杆10的尾部102外，所述的第一反力弹簧3的抵接在第一动铁芯1的第一弹簧容装孔内的一端与第一动铁芯1的传动端面12连接。

根据另一具体特征，所述的第二反力弹簧9处于第二骨架8的第三容装孔81内并套在顶杆10的头部101外。

根据另一特征，所述的第二动铁芯5设有套装在顶杆10的尾部102上的通孔51、第一端面52和第二端面53，所述的第一端面52与第一骨架2的支撑部21接触配合，通过该接触配合限制第二动铁芯5在电流线圈4中有短路电流时不能移动；所述的第二端面53与顶杆10的限位台阶103接触配合，并通过该接触配合向顶杆10传递剩余电流脱扣动作。进一步的，所述的直线移动副结构为第二动铁芯5的通孔51与顶杆10的尾部102滑动配合。

根据另一特征，所述的静铁芯7上设有第二弹簧容装孔72，所述的第二弹簧容装孔72与静铁芯7上的第一支承孔71同心设置，第二弹簧容装孔72的直径大于第一支承孔71、并在第二弹簧容装孔72与第一支承孔71之间形成台阶，第二反力弹簧9的一端安装在第二弹簧容装孔72内并抵接在所述的台阶上。

根据另一特征，所述的第一反力弹簧3的反力大于第二反力弹簧9。

现有的同时具有短路瞬时脱扣动作和剩余电流脱扣动作的双动作电磁脱扣器，普遍存在电压线圈的工作电压过高和高电压冲击严重的缺陷，该缺陷导致电压线圈及其控制电路的使用寿命的下降和生产成本的提高，同时，高电压还带来对其它零部件的损害，需要增加电压线圈的尺寸和安全绝缘距离，甚至还需要附加对抗高电压冲击的线圈等元器件，从而导致结构的复杂化和不利于小型化设计等问题。本发明针对体积较大的剩余电流脱扣器独立单元的电磁脱扣装置的位置与断路器本体中的电磁脱扣器存在重叠的冲突，采用两个独立的反力弹簧结构及两个独立的磁路对接结构，并且相关结构参数可分别根据整体优化要求独立设计，使电流线圈的动铁芯的短路瞬时脱扣动作所克服的弹簧反力与电压线圈的动铁芯的剩余电流脱扣动作所克服的弹簧反力分别来自不同的两个反力弹簧，使剩余电流脱扣动作所克服的弹簧反力的大幅度减小、电压线圈的工作电压的大幅度降低，所以可省略电压线圈磁路中的磁轭和剩余电流脱扣控制电路中的抗击高电压冲击的器件如对抗高电压冲击线圈，解决了在低电压时现有的双动作电磁脱扣器所存在的剩余电流保护不可靠的问题和高电压冲击的问题。由于本发明的电压线圈的工作电压与断路器的额定电流In、电流线圈的短路瞬时脱扣电流阈值无关，不同额定电流的电磁脱扣器可使用同一种电压线圈和剩余电流脱扣控制电路，有效解决了短路瞬时脱扣器与剩余电流脱扣器合二为一的问题，不仅使电磁脱扣器的结构更加简单合理、尽可能减少零件数，有利于电磁脱扣器本身的体积更小和剩余电流动作断路器的小型化，使采用本发明的断路器产品的宽度尺寸由原来的2个模数宽减小到1个模数宽，解决了因现有的电磁脱扣器体积过大而导致断路器产品的宽度过宽的问题，而且还有效改善了磁路漏磁问题，电压线圈的工作电压不再因受短路瞬时脱扣电流阈值的拖累可以自主设定，剩余电流脱扣动作和短路瞬时脱扣动作不再克服来自同一个压缩弹簧的弹力，于是电压线圈和剩余电流控制电路能够通用于不同额定电流In的断路器。并且本发明利用断路器本体的长、高的尺寸冗余，在不增加宽度尺寸或少增加宽度尺寸的前提下，将剩余电流脱扣器独立单元的电流互感器压缩到断路器本体中，同时，通过这种压缩方案实现省略剩余电流脱扣器独立单元专用的外部接线装置。本发明还避免产生新的问题和为解决这些新问题需要新增加零部件支持或增加技术难度。

附图说明

图1是示出根据本发明的双动作电磁脱扣器的整体结构平面示意图。

图2是具体示出由第一骨架2、第二骨架8所组成的骨架组件的结构平面示意图，图中示出的第一骨架2与第二骨架8为分体零件。

图3是更具体示出图1所示的静铁芯7零件的结构平面示意图。

图4是更具体示出图1所示的顶杆10零件的结构平面示意图。

图5是更具体示出图1所示的第二动铁芯5零件的结构平面示意图。

图6是更具体示出图1所示的第一动铁芯1零件的结构平面示意图。

具体实施方式

以下结合只为示例目的而给出的附图1至6，进一步说明本发明的双动作电磁脱扣器的具体实施方式，以使本发明的其它优势和特征通过详细描述变得更易于理解。

图1的整体结构平面示意图示出的是由设置在磁轭20中的第一骨架2及安装在该线圈骨架上的电流线圈4、第二骨架8及安装在该线圈骨架上的电压线圈6、第一动铁芯1、第二动铁芯5、静铁芯7、第一反力弹簧3、第二反力弹簧9、顶杆10和盖板组成的本发明的双动作电磁脱扣器，该电磁脱扣器采用两个独立的反力弹簧结构及两个独立的磁路对接结构，并且电流线圈和电压线圈分布在不同的磁回路中，第一动铁芯和第二动铁芯动作时克服不同的弹簧反力，保证了短路保护和剩余电流保护的可靠性。具体地说，该双动作电磁脱扣器包括电流线圈4、电压线圈6、静铁芯7、盖板30、第一动铁芯1、第二动铁芯5和用于推动机构脱扣的顶杆10，所述的静铁芯7上设有第一支承孔71，所述的顶杆10包括头部101、尾部102和设置在头部101与尾部102之间的限位台阶103，该顶杆10的头部101以滑动配合的方式安装在第一支承孔71内，且穿过第一支承孔71伸到该孔外。所述的电流线圈4套装在第一骨架2上，第一骨架2设置于磁轭20中，第一骨架2的容装腔内装有第一反力弹簧3及其盖板30和第一动铁芯1，所述的第一反力弹簧3的一端抵接在第一动铁芯1的第一弹簧容装孔内，其另一端与第一骨架2的支撑部21连接，所述的第一动铁芯1以直线移动的方式安装在第一骨架2的容装腔内，并与所述的顶杆10的尾部102的关联操作端接触配合，第一动铁芯1受电流线圈4的短路动作电流的磁场驱动克服第一反力弹簧3弹力推动顶杆10移动。所述的电压线圈6套装在第二骨架8上，第二骨架8的容装腔内装有第二反力弹簧9和静铁芯7，所述的第二反力弹簧9的两端分别与顶杆10的限位台阶103、静铁芯7连接，所述的第二动铁芯5通过直线移动副结构安装在由第一骨架2和第二骨架8对接所形成的容纳区域内，并与顶杆10的限位台阶103接触配合，第二动铁芯5受电压线圈6的动作电流的磁场驱动推动顶杆10克服第二反力弹簧9弹力移动。本发明在电压线圈6这一侧没有单独设置加强吸力的另一个磁轭，因为本发明电压线圈及动、静铁芯配合设计合理，反力弹簧反力足够小，所以该磁轭可以省略。

结合图1和图2，第一骨架2的容纳腔内（或说中心磁路上）设有第一容装孔23和第二容装孔24，于是当将电流线圈4套装在第一骨架2后，由电流线圈4在第一骨架2的中轴线（也是电流线圈4的中心轴线）周围自然形成了第一骨架2的中心磁路，即第一容装孔23和第二容装孔24实际上就是电流线圈4的中心磁路。第一容装孔23与第二容装孔24贯通，以使它们能分别容纳和滑动安装同一个驱动顶杆10。所述的第二骨架8的容纳腔内（或说中心磁路上）设有第三容装孔81，于是当将电压线圈6套装在第二骨架8后，由电压线圈6在第二骨架8的中轴线（也是电压线圈6的中心轴线）周围自然形成了第二骨架8的中心磁路，即第三容装孔81实际上就是电压线圈6的中心磁路。第一容装孔23与第三容装孔81对接并贯通，该对接并贯通也就是两个独立的磁路对接结构，通过该结构和两个骨架的对接，不仅使电流线圈4的中心磁路与电压线圈6的中心磁路对接在一起，而且使贯通的第一容装孔23和第三容装孔81内能容纳安装第二动铁芯5和顶杆10。本发明的第一容装孔23与第二容装孔24贯通、第一容装孔23与第三容装孔81对接并贯通，并且顶杆10贯穿第一容装孔23、第二容装孔24和第三容装孔81。参见图6，第一动铁芯1包括柱形芯体11和形成在柱形芯体11上的传动端面12，柱形芯体11与第一骨架2的第二容装孔24滑动配合，该滑动配合仅是所述的直线移动的方式的一种优选方式，不排除其它的直线移动的方式。第一动铁芯1以直线移动的方式安装在第二容装孔24内，并与顶杆10接触配合，即：第一动铁芯1安装到第二容装孔24内后能沿第二容装孔24的纵长方向直线移动，并且第一动铁芯1的传动端面12在第二容装孔24内与顶杆10的尾部102的末端接触配合，并通过该接触配合向顶杆10传递短路电流脱扣动作。这里传动端面12与顶杆10的尾部102的末端接触配合是第一动铁芯1与顶杆10接触配合的一种优选具体结构方案，在此所谓的“接触配合”是指第一动铁芯1与顶杆10之间的配合包括接触过程和分离过程，通过接触过程使第一动铁芯1能向顶杆10传递短路电流脱扣动作，通过分离过程使第一动铁芯1不妨碍顶杆10的剩余电流脱扣动作。第二动铁芯5通过直线移动副结构（即以直线移动的方式）安装在贯通的第一容装孔23与第三容装孔81内，并与顶杆10接触配合，即：第二动铁芯5安装到贯通的第一容装孔23与第三容装孔81内、能沿第一容装孔23和第三容装孔81的纵长方向直线移动，并且第二动铁芯5在贯通的第一容装孔23和第三容装孔81内与顶杆10接触配合，该技术特征其实也限定了第二动铁芯5始终都跨在第一容装孔23与第三容装孔81之间，也就是说，第二动铁芯5是两个独立的磁路中的共用铁芯，在电压线圈6加载脱扣激励电压时，第二动铁芯5与静铁芯7之间产生能驱动第二动铁芯5移动的电磁吸引力，在电流线圈4中有短路电流时，第二动铁芯5与第一动铁芯1之间的电磁吸引力能驱动第一动铁芯1移动。参见图5，第二动铁芯5设有通孔51和其两端的第一端面52、第二端面53，第二动铁芯5的通孔51套装在图4所示的顶杆10的尾部102上。第二动铁芯5的直线移动副结构可有多种具体方案，一种优选的方案是，第二动铁芯5的通孔51与顶杆10的尾部102滑动配合为直线移动副结构，即：与第二动铁芯5的通孔51滑动配合的顶杆10的尾部102是处在第一容装孔23和第三容装孔81内的那部分，通过该滑动配合实现第二动铁芯5在第一容装孔23和第三容装孔81内的直线移动。另一种可选用的方案是，所述的直线移动副结构为第二动铁芯5与第一容装孔23/或第三容装孔81滑动配合，即：直线移动副结构为第二动铁芯5与第一容装孔23滑动配合或者为第二动铁芯5与第三容装孔81滑动配合；或者，直线移动副结构为第二动铁芯5与第一容装孔23和第三容装孔81滑动配合。参见图2，通过第二动铁芯5的第一端面52与第一骨架2的支撑部21的接触配合能够限制第二动铁芯5在电流线圈4中有短路电流时不能移动。在此所谓的“接触配合”是指第二动铁芯5的第一端面52与第一骨架2的支撑部21之间的配合包括接触过程和分离过程，通过接触使第二动铁芯5在电流线圈4中有短路电流时能稳定在固定位置，通过分离使第二动铁芯5不妨碍在剩余电流脱扣动作过程中向静铁芯7移动。第二动铁芯5的第二端面53与顶杆10的限位台阶103接触配合，并通过该接触配合向顶杆10传递剩余电流脱扣动作。在此所谓的“接触配合”是指第二动铁芯5的第二端面53与顶杆10的限位台阶103之间的配合包括接触过程和分离过程，通过接触过程使第二动铁芯5能向顶杆10传递剩余电流脱扣动作，通过分离过程使第二动铁芯5不妨碍顶杆10的短路电流脱扣动作。所述的静铁芯7固定在第二骨架8的第三容装孔81的外端部，应该能理解到，第三容装孔81自然具有两个端部，其中一个处于电磁脱扣器的内部的端部与第一容装孔23对接，而另一个处于电磁脱扣器的外部的端部就是指外端部。静铁芯7上设有第一支承孔71，顶杆10以滑动配合的方式安装在第一支承孔71内，通过该安装方式，将顶杆10支承在第二骨架8的第三容装孔81内、并可沿第三容装孔81的纵长方向移动。如图1所示，顶杆10的触动端头穿过第一支承孔71伸出到第三容装孔81外，触动端头就是顶杆10上的用于触动断路器的跳闸杆（图中未示出）的部位。

本发明的双动作电磁脱扣器包括第一反力弹簧3和第二反力弹簧9。其中：第一反力弹簧3所提供的弹力（反力）专用于对抗电流线圈4作用于第一动铁芯1的电磁驱动力，并且在正常情况下，第一反力弹簧3的反力大于电流线圈4作用于第一动铁芯1的电磁驱动力，而在流过电流线圈4的电流达到或超过短路电流的阈值时，第一反力弹簧3的反力小于电流线圈4作用于第一动铁芯1的电磁驱动力，并且第一反力弹簧3的反力对抗与电压线圈6作用于第二动铁芯5的电磁驱动力是无关的。而第二反力弹簧9所提供的弹力（反力）专用于对抗电压线圈6作用于第二动铁芯5的电磁驱动力，并且，在正常情况下，第二反力弹簧9的反力大于电压线圈6作用于第二动铁芯5的电磁驱动力，而在电压线圈6上加载了剩余电流脱扣激励电压的情况下，第二反力弹簧9的反力小于电压线圈6作用于的第二动铁芯5的电磁驱动力，并且第二反力弹簧9的反力对抗与电流线圈4作用于第一动铁芯1的电磁驱动力是无关的。由此可见，本发明采用的是两个独立的反力弹簧结构，其优点在于两个第一反力弹簧3与第二反力弹簧9的包括弹力在内的相关结构参数可分别根据整体优化要求独立设计，互不影响，电压线圈6的工作电压无需受第一反力弹簧3的反力拖累而像现有技术那样很高。具体的说：由于在正常情况下，电流线圈4中有小于3至5倍额定电流的工作电流流过，而该工作电流也会使电流线圈4产生较大的作用于第一动铁芯1的电磁驱动力，为了在小于3至5倍额定电流的工作电流下确保电磁脱扣器不发生瞬时脱扣误动作，所以第一反力弹簧3的反力必须设计得较大。由于电压线圈6作用于第二动铁芯5的电磁驱动力大小与第一反力弹簧3的反力无关，并且在正常情况下剩余电流脱扣控制电路（图中未示出）不对电压线圈6加载工作电压，即电压线圈6作用于第二动铁芯5的电磁驱动力极小，甚至为零，所以第二反力弹簧9的反力可以设计得很小，相应的，电压线圈6的工作电压也可以设计得很小，如50V低电压。现有产品提供的电磁脱扣器剩余电流动作的最小电压值往往是不固定的，与电流线圈的额定电流In及瞬时脱扣类型（一般有B型（动作倍数3In～5In）、C型（动作倍数5In～10In）、D型（动作倍数10In～20In））存在直接关联，随着动作倍数的增大所需要的反力弹簧的反力也需要增大，所以随着动作倍数的增大，剩余电流动作的最小电压值也在增大。然而本发明的电磁脱扣器剩余电流动作可以在低电压（譬如50V）下可靠动作，而且动作需要的电压值与电流线圈的额定电流没有任何关系。

第一反力弹簧3的两端分别与第一动铁芯1、第一骨架2连接，即：第一反力弹簧3的一端与第一动铁芯1连接，第一反力弹簧3的另一端与第一骨架2连接。第一反力弹簧3的具体安装连接结构可有多种，一种优选的方案如图1、2、4、6所示，图1所示的第一反力弹簧3处于图2所示的第二容装孔24内并套在图4所示的顶杆10的尾部102外，第一反力弹簧3的一端与图6所示的第一动铁芯1的传动端面12连接，第一反力弹簧3的另一端与图2所示的第一骨架2的支撑部21连接。类似地，第二反力弹簧9的具体安装连接结构也可有多种，一种优选的方案如图1、2、4所示，图1所示的第二反力弹簧9处于图2所示的第三容装孔81内并套在图4所示的顶杆10的头部101外，第二反力弹簧9的一端如图1所示与静铁芯7连接，第二反力弹簧9的另一端与图4所示的顶杆10的限位台阶103连接，即第二反力弹簧9的两端分别与顶杆10、静铁芯7连接。

顶杆10的具体结构方案可有多种，一种优选的方案如图1和图4所示，顶杆10包括位于第二骨架8的第三容装孔81内的头部101、尾部102和设置在头部101与尾部102之间的限位台阶103。顶杆10的头部101以滑动配合的方式安装在静铁芯7的第一支承孔71内，触动端头设置在头部101的顶端。尾部102贯穿第一骨架2的第一容装孔23、第二容装孔24及第二骨架8的第三容装孔81，尾部102的末端位于第一容装孔23内，所述末端与第一动铁芯1接触配合。顶杆10的限位台阶103位于第二骨架8的第三容装孔81内，限位台阶103与第二动铁芯5接触配合。套装在第一骨架2上的电流线圈4的短路动作电流产生的磁场驱动第一动铁芯1克服第一反力弹簧3的弹力后移动，第一动铁芯1的移动推动顶杆10移动。套装在第二骨架8上的电压线圈6的动作电流产生的磁场驱动第二动铁芯5移动，第二动铁芯5的移动推动顶杆10克服第二反力弹簧9的弹力后移动。第一骨架2的具体结构方案可有多种，一种优选的方案如图1和图2所示，第一骨架2的第一容装孔23与第二容装孔24之间设有支撑部21，支撑部21上设有贯通第一容装孔23和第二容装孔24的第二支承孔22，所述的顶杆10的尾部102从第二支承孔22穿过，所述尾部102与第二支承孔22滑动配合。为了使第一反力弹簧3不妨碍第一动铁芯1与第二动铁芯5的接近或闭合，可优先采用如图1、2、4、6所示的第一反力弹簧3的安装结构方案，即：所述的第一动铁芯1的柱形芯体11上设有第一弹簧容装孔，动铁芯1的传动端面12设置在所述的第一弹簧容装孔的底部，第一反力弹簧3的一端安装在所述的第一弹簧容装孔内。为了使第二反力弹簧9不妨碍第二动铁芯5与静铁芯7的接近或闭合，可优先采用如图1、3、4、5所示的第二反力弹簧9的安装结构方案，即：所述的静铁芯7上设有第二弹簧容装孔，所述的第二弹簧容装孔与静铁芯7上的第一支承孔71同心设置，第二弹簧容装孔的直径大于第一支承孔71并在第二弹簧容装孔与第一支承孔71之间形成台阶，第二反力弹簧9的一端安装在第二弹簧容装孔内并与所述的台阶连接。盖板30用于将第一动铁芯1封装在第二容装孔24内并压缩第一反力弹簧3，它固定在第一骨架2一端。

下面具体说明本发明的双动作电磁脱扣器的工作原理。

短路瞬时脱扣器包括串联连接在断路器的主电路中的电流线圈4，主电路中流过的电流激励电流线圈4产生磁场，当主电路中流过的电流达到短路电流阈值时，电流线圈4产生的磁场能使磁路中的第一动铁芯1动作，该动作驱动顶杆移动并触动断路器跳闸。剩余电流脱扣器包括电压线圈6，在电流互感器感应到主电路中存在剩余电流并超过预先设定的阈值时，控制装置向电压线圈6加载脱扣电压，该脱扣电压使电压线圈6产生磁场，该磁场使磁路中的第二动铁芯5动作，该动作驱动顶杆10移动并触动断路器跳闸。

当线路正常工作情况下：剩余电流脱扣控制电路（图中未示出）不对电压线圈6加载工作电压，电压线圈6中没有电流通过，电压线圈6不产生激励磁场，第二动铁芯5不动作。此时电流线圈4中流过的电流小于短路电流阈值，电流线圈4虽产生激励磁场但不足以使第一动铁芯1克服第一反力弹簧3的反力而动作。

当线路中出现足够大的剩余电流时：剩余电流脱扣控制电路就会接通电压线圈6的电路，使电压线圈6两端加载工作电压，电压线圈6产生激励磁场，该激励磁场驱动第二动铁芯5移动，第二动铁芯5的第二端面53与顶杆10的限位台阶103接触，并且第二动铁芯5推动顶杆10克服第二反力弹簧9的反力向静铁芯7方向移动，顶杆10的移动带动其头部上的触动端头触动断路器操作机构（图中未示出）脱扣，实现剩余电路保护功能。在此过程中，第一动铁芯1的传动端面12与顶杆10的尾部102的末端分离，使第一动铁芯1不妨碍顶杆10的剩余电流脱扣动作。由于第二反力弹簧9的反力很小，所以即使在低电压情况下，电压线圈6产生的激励磁场也足以使第二动铁芯5推动顶杆10向静铁芯7方向移动并致使断路器操作机构脱扣。

当线路中出现短路电流并到达阈值时：电流线圈4中的很大的短路电流产生的激励磁场驱使第二动铁芯5向第一动铁芯1方向移动直至第二动铁芯5的第一端面52与第一骨架2的支撑部21接触，第一动铁芯1向第二动铁芯5方向移动，第一动铁芯1的传动端面12与顶杆10的尾部102的末端接触，并且第一动铁芯1推动顶杆10克服第一反力弹簧3的反力向第二动铁芯5方向移动，顶杆10的移动带动其头部上的触动端头触动断路器操作机构（图中未示出）脱扣，实现短路保护功能。在此过程中，第二动铁芯5的第二端面53与顶杆10的限位台阶103分离，使第二动铁芯5不妨碍顶杆10的短路瞬时脱扣动作。

当线路中同时出现剩余电流和短路电流时：由于短路电流较大，使电流线圈4产生的激励磁场比电压线圈6产生的激励磁场大得多，所以第二动铁芯5的第一端面52与第一骨架2的支撑部21接触并处于静止状态，第一动铁芯1向第二动铁芯5方向移动，第一动铁芯1的传动端面12与顶杆10的尾部102的末端接触，并且第一动铁芯1推动顶杆10克服第一反力弹簧3的反力向第二动铁芯5方向移动，顶杆10的移动带动其上的触动端头触动断路器操作机构（图中未示出）脱扣，实现剩余电流和短路电流二者皆保护。

Claims (10)

1.一种双动作电磁脱扣器，包括电流线圈(4)、电压线圈(6)、静铁芯(7)、盖板(30)、第一动铁芯(1)、第二动铁芯(5)和用于推动机构脱扣的顶杆(10)，其特征在于：

所述的静铁芯(7)上设有第一支承孔(71)，所述的顶杆(10)包括头部(101)、尾部(102)和设置在头部(101)与尾部(102)之间的限位台阶(103)，该顶杆(10)的头部(101)以滑动配合的方式安装在第一支承孔(71)内，且穿过第一支承孔(71)伸到该孔外；

所述的电流线圈(4)套装在第一骨架(2)上，第一骨架(2)设置于磁轭(20)中，第一骨架(2)的容装腔内装有第一反力弹簧(3)及其盖板(30)和第一动铁芯(1)，所述的第一反力弹簧(3)的一端抵接在第一动铁芯(1)的第一弹簧容装孔内，其另一端与第一骨架(2)的支撑部(21)连接，所述的第一动铁芯(1)以直线移动的方式安装在第一骨架(2)的容装腔内，并与所述的顶杆(10)的尾部(102)的关联操作端接触配合，第一动铁芯(1)受电流线圈(4)的短路动作电流的磁场驱动克服第一反力弹簧(3)弹力推动顶杆(10)移动；

所述的电压线圈(6)套装在第二骨架(8)上，第二骨架(8)的容装腔内装有第二反力弹簧(9)和静铁芯(7)，所述的第二反力弹簧(9)的两端分别与顶杆(10)的限位台阶(103)、静铁芯(7)连接，所述的第二动铁芯(5)通过直线移动副结构安装在由第一骨架(2)和第二骨架(8)对接所形成的容纳区域内，并与顶杆(10)的限位台阶(103)接触配合，第二动铁芯(5)受电压线圈(6)的动作电流的磁场驱动推动顶杆(10)克服第二反力弹簧(9)弹力移动。

2.根据权利要求1所述的双动作电磁脱扣器，其特征在于：

所述的第一骨架(2)的容纳腔内设有第一容装孔(23)和与第一容装孔(23)贯通的第二容装孔(24)，所述的第二骨架(8)的容纳腔内设有第三容装孔(81)，所述的静铁芯(7)固定在第二骨架(8)的第三容装孔(81)的外端部，所述的第一骨架(2)的第一容装孔(23)与第二骨架(8)的第三容装孔(81)对接并贯通，由第一容装孔(23)、第二容装孔(24)和第三容装孔(81)共同构成贯穿的允许所述的顶杆(10)滑动安装的滑道；

所述的支撑部(21)设置在第一骨架(2)的第一容装孔(23)与第二容装孔(24)之间，支撑部(21)上设有贯通第一容装孔(23)和第二容装孔(24)的第二支承孔(22)；

所述的第一动铁芯(1)以直线移动的方式安装在第二容装孔(24)内，所述的第二动铁芯(5)滑动安装在贯通的第一容装孔(23)与第三容装孔(81)内，所述的直线移动副结构为第二动铁芯(5)与所述的第一容装孔(23)/或第三容装孔(81)滑动配合，并且，

所述的第二动铁芯(5)与第一动铁芯(1)动作时均推动同一顶杆（10）但无关联操作。

3.根据权利要求2所述的双动作电磁脱扣器，其特征在于：

所述的顶杆(10)的头部(101)位于第二骨架(8)的第三容装孔(81)内，其触动端头设置在头部(101)的顶端；所述的顶杆(10)的头部(101)穿过第一支承孔(71)伸出到第三容装孔(81)外；

所述的顶杆(10)的尾部(102)贯穿第一骨架(2)的第一容装孔(23)、第二容装孔(24)及第二骨架(8)的第三容装孔(81)，所述的顶杆(10)的尾部(102)从所述的第二支承孔(22)穿过，并且，所述尾部(102)与第二支承孔(22)滑动配合，所述与第一动铁芯(1)接触配合的尾部(102)的末端位于第一容装孔(23)内；

所述的顶杆(10)的与第二动铁芯(5)接触配合的限位台阶(103)位于第二骨架(8)的第三容装孔(81)内。

4.根据权利要求1所述的双动作电磁脱扣器，其特征在于：

所述的第二动铁芯(5)设有套装在顶杆(10)的尾部(102)上的通孔(51)、第一端面(52)和第二端面(53)，所述的第一端面(52)与第一骨架(2)的支撑部(21)接触配合，通过该接触配合限制第二动铁芯(5)在电流线圈(4)中有短路电流时不能移动；

所述的第二端面(53)与顶杆(10)的限位台阶(103)接触配合，并通过该接触配合向顶杆(10)传递剩余电流脱扣动作。

5.根据权利要求2所述的双动作电磁脱扣器，其特征在于：所述的第一动铁芯(1)包括柱形芯体(11)和成形在柱形芯体(11)上的传动端面(12)，所述的第一动铁芯(1)的第一弹簧容装孔形成在所述的柱形芯体(11)上，用于安装第一反力弹簧(3)的一端，第一动铁芯(1)的传动端面(12)设置在所述的第一弹簧容装孔的底部，所述的柱形芯体(11)与第一骨架(2)的第二容装孔(24)滑动配合，所述的传动端面(12)与顶杆(10)的尾部(102)的末端接触配合，并通过该接触配合向顶杆(10)传递短路电流脱扣动作。

6.根据权利要求2所述的双动作电磁脱扣器，其特征在于：所述的第一反力弹簧(3)处于第一骨架(2)的第二容装孔(24)内并套在顶杆(10)的尾部(102)外，所述的第一反力弹簧(3)的抵接在第一动铁芯(1)的第一弹簧容装孔内的一端与第一动铁芯(1)的传动端面(12)连接。

7.根据权利要求2所述的双动作电磁脱扣器，其特征在于：所述的第二反力弹簧(9)处于第二骨架(8)的第三容装孔(81)内并套在顶杆(10)的头部(101)外。

8.根据权利要求4所述的双动作电磁脱扣器，其特征在于：所述的直线移动副结构为第二动铁芯(5)的通孔(51)与顶杆(10)的尾部(102)滑动配合。

9.根据权利要求1所述的双动作电磁脱扣器，其特征在于：所述的静铁芯(7)上设有第二弹簧容装孔(72)，所述的第二弹簧容装孔(72)与静铁芯(7)上的第一支承孔(71)同心设置，第二弹簧容装孔(72)的直径大于第一支承孔(71)、并在第二弹簧容装孔(72)与第一支承孔(71)之间形成台阶，第二反力弹簧(9)的一端安装在第二弹簧容装孔(72)内并抵接在所述的台阶上。

10.根据权利要求1所述的双动作电磁脱扣器，其特征在于：所述的第一反力弹簧(3)的反力大于第二反力弹簧(9)的反力。

Images