CN103971959B - 用于控制与保护开关的电磁操作装置 - Google Patents

Abstract

一种用于控制与保护开关的电磁操作装置,包括电磁铁、与电磁铁的动铁芯联动从而可以控制开关主回路合闸或分闸的传动机构，以及节能锁扣机构，电磁铁采用体积较小的直流电磁铁，节能锁扣机构包括连接于动铁芯与直流电磁铁的壳体之间的机械式的锁扣单元，以及与动铁芯联动的节能单元，在线圈通电瞬间，动铁芯在电磁力作用下向静铁芯移动，与动铁芯联动的节能单元在动铁芯移动后控制线圈断电，而动铁芯移动至与静铁芯吸合后，锁扣单元作用于动铁芯使其在线圈断电情况下继续保持与静铁芯吸合。节能锁扣机构的设置使得控制与保护开关在工作时线圈不必长时间通电，线圈不会发热，没有噪音，而且机械式的锁扣结构提高了开关的工作稳定性和可靠性。

Description

用于控制与保护开关的电磁操作装置

技术领域

本发明涉及一种用于控制与保护开关的电磁操作装置，属于低压电器技术领域。

背景技术

控制与保护开关，英文缩写为CPS，其采用模块化的单一产品结构形式，集成了传统的断路器(熔断器)、接触器、过载(或过流、断相)保护继电器、起动器、隔离器等主要功能，具有远距离自动控制和就地直接人力控制功能，具有面板指示及机电信号报警功能，具有过压欠压保护功能，还具有断相缺相保护功能以及协调配合的时间-电流保护特性等。控制与保护开关从其结构和功能上来说，已不再是接触器、或断路器、或热继电器等单个产品，而是一套控制保护系统。它的出现从根本上解决了传统的采用分立元器件(通常是断路器或熔断器+接触器+过载继电器)由于选择不合理而引起的控制和保护配合不合理的种种问题，特别是克服了由于采用不同考核标准的电器产品之间组合在一起时，保护特性与控制特性配合不协调的现象，极大地提高了控制与保护系统的运行可靠性和连续运行性能。

目前，市场上一种常用的控制与保护开关，其电磁操作装置中采用了交流电磁铁，工作原理为：控制电源使交流电磁铁的线圈通电时，动铁芯在线圈通电后产生的电磁力作用下克服弹簧的反作用力向静铁芯移动直至吸合在一起，动铁芯与开关的触头动作机构联动，动铁芯向静铁芯移动时通过触头动作机构带动主回路的动触头动作，动铁芯与静铁芯吸合同时，动触头移动至与静触头闭合，实现主回路的接通，动铁芯依靠电磁力克服弹簧反作用力保持与静铁芯的吸合；控制电源使交流电磁铁的线圈断电时，用于保持动铁芯与静铁芯吸合的电磁力消失，动铁芯在弹簧的反作用力下向脱离静铁芯方向移动，同时通过触头动作机构带动动触头动作与静触头分开，实现主回路的断开。

该现有技术由于交流电磁铁结构简单、吸合力大不易脱扣、分断速度快而被广泛采用。然而，该现有技术在实际使用中存在以下缺陷：1.在该现有技术中，控制与保护开关是依靠电磁力克服弹簧的反作用力来保持主回路的长时间接通，因此开关长时间工作时，电磁线圈必须长时间通电，经过测算，现有市场上类似产品的交流电磁铁功耗平均在30-40W左右，长时间通电必然消耗大量电能，不符合国家节能环保的倡导；2.在该现有技术中，线圈长时间通电后必然会积累一定的热量，造成温度升高，而一旦由于某些外部因素造成线圈散热不良，则会导致线圈烧毁的现象的出现；3.在该现有技术中，采用交流电磁铁还存在噪音大，可靠性差的问题。

针对上述问题，现有技术中出现了一种采用永磁技术的控制与保护开关电磁操作装置，如中国专利文献CN101459018B公开了一种控制与保护开关电器，该开关电器的基座上设置永磁驱动机构及与永磁驱动机构相适应的控制电路，控制电源通过整流及电子控制电路使永磁驱动机构中的线圈获得一个直流脉冲电流，脉冲产生的磁力及在动铁芯上产生的电动力使动铁芯向静铁芯移动并与静铁芯吸合构成闭合磁路，同时，动铁芯的移动带动臂支座动作使主回路的动静触头分开，实现主回路接通，闭合后控制电路自动断开线圈的电源，靠永磁铁的磁力保持开关磁铁的吸合，实现节能；线圈断电时，控制电路向线圈发出一个反向磁力及在动铁芯上产生的反向电动力抵消永磁铁的吸合力，在弹簧反作用力的作用下使主回路的动静触头分开，实现主回路断开。

该现有技术通过永磁驱动机构，以及与永磁驱动机构相适应的控制电路，使得开关工作时线圈不必长时间通电不仅解决了线圈发热的问题，而且还节约了大量电能，通过线圈获得直流脉冲电流还解决了噪音大的问题。然而，该现有技术在实际使用中仍存在以下问题：1.在该现有技术中，靠永磁铁的磁力保持吸合动铁芯的结合力相比电磁铁的吸合力较小，在开关合闸工作时，如果遭遇强烈震动，容易导致动铁芯在弹簧反作用力作用下与静铁芯脱开，造成开关脱扣，严重影响了开关的工作稳定性和可靠性；2.在该现有技术中，开关分闸时，控制线路向线圈发出反向磁力以及动铁芯上的反向电动力的实质是在电磁铁的两端加载反向电压，用于抵消永磁铁的吸力从而实现开关分闸，然而，众所周知，控制电路功能的增加势必会增加控制电路线路的复杂程度，而越复杂的线路越容易出现故障，因此，采用永磁技术导致控制与保护开关的工作稳定性和可靠性进一步降低，另外，控制电路线路的复杂也会增加制造成本。

综上，如何提供一种既能节能，开关工作时稳定性和可靠性好，结构简单，制造成本低的控制与保护开关是现有技术中迫切愿望和亟待解决的技术难题。

发明内容

为此，本发明要解决的是现有技术控制与保护开关的电磁操作装置工作时稳定性和可靠性好，结构简单制造成本低，以及节约电能三者不能兼顾的问题，从而提供一种结构简单制造成本低，工作时稳定性和可靠性好，而且可以节约大量电能的用于控制与保护开关的电磁操作装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于控制与保护开关的电磁操作装置,包括电磁铁，以及与所述电磁铁的动铁芯联动从而可以控制开关主回路合闸或分闸的传动机构，所述电磁铁包括壳体、固定在所述壳体一端的静铁芯、设于所述壳体内的线圈，以及部分从所述壳体中伸出并在所述线圈通电时克服所述传动机构的第一弹簧的反作用力向所述静铁芯轴向移动并吸合的动铁芯，所述电磁铁为直流电磁铁；所述电磁操作装置还包括节能锁扣机构，所述节能锁扣机构包括连接于所述动铁芯与所述直流电磁铁的壳体之间的锁扣单元，以及与所述动铁芯联动的节能单元，所述节能单元在所述动铁芯移动至吸合所述静铁芯后控制所述线圈断电，与此同时，所述锁扣单元作用于所述动铁芯以使所述动铁芯与所述静铁芯保持吸合。

所述锁扣单元包括锁扣件，固定在所述动铁芯的从所述直流电磁铁壳体中伸出的部分上，所述锁扣件成型有锁扣端；锁扣板，设置在所述直流电磁铁的壳体上，所述锁扣板成型有与所述锁扣端轴向对应的锁扣槽，以使所述动铁芯轴向移动至吸合所述静铁芯时，随所述动铁芯轴向移动的所述锁扣端卡入所述锁扣槽形成防止所述锁扣端向相反轴向脱离的倒扣结构。

所述倒扣结构包括成型在所述锁扣端和所述锁扣槽上的一对相互抵靠的表面。

所述一对相互抵靠的表面为一对相嵌合的凹凸面。

所述锁扣端的表面为凸出的圆弧面，所述锁扣槽的表面为凹进的圆弧面。

所述锁扣件为成型在所述动铁芯伸出所述壳体部分外表面垂直向上延伸的柱形状，所述锁扣端为成型于所述锁扣件顶端的圆柱形；所述锁扣板设置在所述直流电磁铁壳体的上盖板上，所述锁扣槽的槽口朝向所述锁扣端并与所述表面相连接。

所述直流电磁铁的所述上盖板设置有枢轴，所述锁扣板通过在与所述枢轴相对应位置成型套设于所述枢轴的枢转孔，使其可绕所述枢轴转动。

所述锁扣单元还包括成型在所述锁扣板上，方便所述锁扣端滑入所述槽口的引导结构。

所述引导结构被构造为连接于所述表面远离所述静铁芯一侧并在所述线圈通电前与所述锁扣端相贴合的引导斜面，所述锁扣端在所述线圈通电时，沿所述引导斜面滑动，以带动所述锁扣板绕所述枢轴转动，并进而通过所述锁扣板转动预留出的通道进入所述锁扣槽中与所述锁扣槽形成所述倒扣结构。

所述锁扣单元还包括用于锁紧所述倒扣结构中的所述锁扣端而使其不会出现晃动的锁紧结构。

所述锁紧结构为施加给锁扣单元的所述锁扣板一个锁紧力矩，以使所述锁扣槽与所述锁扣端锁紧的弹力件。

所述弹力件为一端固定在所述锁扣板上，另一端固定在包围所述直流电磁铁的支架上的第二弹簧。

所述节能单元包括与所述线圈电连接的微动开关，以及与所述动铁芯联动的摆动臂，所述摆动臂在所述线圈通电前按压在所述微动开关上以控制所述微动开关开启，在所述线圈通电后摆动脱离所述微动开关以控制所述微动开关关闭，从而使所述线圈断电。

所述传动机构包括穿透所述动铁芯侧壁并向两侧延伸的横轴、分别与所述横轴两端固定的臂支座，以及底部连接有压缩弹簧、顶部被所述臂支座一侧的后座按压的动触头支架，所述动触头支架上设置有动触头，所述第一弹簧固定连接于所述臂支座与支架之间；所述臂支座在所述动铁芯向所述静铁芯移动拉力以及所述动触头支架下方的所述压缩弹簧释放弹力的推力下发生摆动，以使所述动触头向上移动至与上方的静触头闭合，从而实现开关主回路的合闸；所述臂支座在所述锁扣端脱离所述锁扣槽的锁扣后，在所述第一弹簧的反作用力下按压所述动触头支架向下移动，以使所述动触头与所述静触头分开，从而实现开关主回路的分闸。

所述摆动臂成型在所述臂支座上相对所述后座的另一侧。

所述直流电磁铁的壳体呈方体状，所述壳体内设置缠绕所述线圈的线圈骨架，所述线圈骨架成型有沿轴向延伸的圆形通道，所述静铁芯固设在所述圆形通道靠近外侧的一端，所述动铁芯呈圆柱形，可轴向移动地设置在所述圆形通道内。

还包括旋钮开关组件，所述旋钮开关组件包括具有合闸位置和分闸位置的旋钮，以及受所述旋钮驱动的摆动件，所述摆动件一端紧挨所述锁扣板一侧边缘设置，所述摆动件在所述旋钮旋转至分闸位置时受所述旋钮驱动而摆动，克服所述锁紧力矩推动所述锁扣板的所述一侧边缘使所述锁扣板的所述锁扣槽转动至其槽口与所述锁扣端相对应位置。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1.本发明的用于控制与保护开关的电磁操作装置，还包括有节能锁扣机构，所述节能锁扣机构包括连接于所述动铁芯与所述直流电磁铁的壳体之间的锁扣单元，以及与所述动铁芯联动的节能单元。线圈通电时，动铁芯在线圈通电瞬间产生的电磁力作用下克服第一弹簧的反作用力向静铁芯移动，而与动铁芯联动的节能单元在动铁芯动作后控制线圈断电，与此同时，动铁芯移动至与所述静铁芯吸合后，通过连接于动铁芯和直流电磁铁的壳体之间的锁扣单元作用于动铁芯而使动铁芯保持与静铁芯的吸合，动铁芯在移动至与静铁芯吸合的位置后，驱动与之联动的传动机构动作控制开关主回路合闸。本发明采用机械式的锁扣单元保持动铁芯与静铁芯吸合，使得工作时即使遭遇强烈震动，动铁芯与静铁芯的吸合也不会脱开，大大提高了电磁操作装置的工作可靠性和稳定性，并且，在动铁芯与静铁芯保持吸合过程中，线圈处于断电状态，线圈不会发热，没有噪音，最主要的是可以节约大量电能，响应了国家节能环保的倡导。另外，由于节能锁扣机构安装于电磁铁上，因此，保证本发明采用的节能锁扣机构不会使控制与保护开关的整体尺寸变大。本发明采用了直流电磁铁，直流电磁铁相较于交流电磁铁体积小，而且直流电磁铁的结构也更利于节能锁扣机构的安装。

2.本发明的用于控制与保护开关的电磁操作装置，其锁扣单元包括固定设置在所述直流电磁铁的动铁芯上且成型有锁扣端的锁扣件，以及设置在直流电磁铁壳体上的锁扣板，锁扣板上成型有与锁扣端轴向对应的锁扣槽，当线圈通电瞬间，动铁芯在瞬间产生的电磁力作用下移动至与静铁芯吸合，而此时随动铁芯一同移动的锁扣端卡入到锁扣槽中与锁扣槽形成倒扣结构，通过倒扣结构的设置防止了与锁扣端一体的动铁芯在电磁力消失的情况下向脱离静铁芯方向移动，即在无通电的情况下保持了动铁芯与静铁芯的吸合。该种锁扣单元的结构简单，易于加工，制造成本低。

3.本发明的用于控制与保护开关的电磁操作装置，所述倒扣结构成型为一对相嵌合的圆弧面，通过圆弧面的设置不仅使得锁扣端的表面与锁扣槽的表面接触面积大，而且锁定更可靠，提高了电磁操作装置的工作稳定性和可靠性。

4.本发明的用于控制与保护开关的电磁操作装置，所述锁扣件为成型在所述动铁芯伸出所述壳体部分外表面垂直向上延伸的柱形状，所述锁扣端为成型于所述锁扣件顶端的圆柱形；所述锁扣板设置在所述直流电磁铁壳体的上盖板上，所述锁扣槽的槽口朝向所述锁扣端并与所述表面相连接。该种结构设置更好地利用了所述动铁芯伸出壳体部分上方的空间，结构紧凑。

5.本发明的用于控制与保护开关的电磁操作装置，所述锁扣单元还包括用于所述锁扣端方便滑入所述锁扣槽中形成所述倒扣结构的引导结构，通过引导结构的设置使得设置有锁扣件的动铁芯动作更顺畅，减少了机构的磨损，有利于提高开关的使用寿命。

6.本发明的用于控制与保护开关的电磁操作装置，将锁扣板设置为可旋转，从而，在所述锁扣端沿着引导斜面对锁扣板施加作用力时，所述锁扣板可以转动，从而预留出供所述锁扣端进入所述锁扣槽的通道，上述引导斜面与锁扣板的旋转性设置相配件，使得整个引导结构能够在锁扣端在动铁芯带动下即可完成引导，结构设计的巧妙性大大提高了锁扣单元的工作效率。

7.本发明的用于控制与保护开关的电磁操作装置，通过节能锁扣机构的设置使得动铁芯移动至静铁芯时能够在线圈无通电的状态下与静铁芯保持吸合，然而，倒扣结构中用于防止锁扣端向脱离静铁芯方向移动的锁扣面的两侧必然存在间隙，而该间隙的存在使得电磁操作装置在遭遇强烈震动时，动铁芯以及锁扣件会出现晃动，因此，本发明通过与所述倒扣结构相配合的锁紧结构的设置，使得动铁芯与静铁芯的吸合，在遭遇强烈震动时不会出现晃动，进一步提高了电磁操作装置的工作稳定性和可靠性。

8.本发明的用于控制与保护开关的电磁操作装置，通过弹力件对倒扣结构进行锁紧，所述弹力件为一端固定在所述锁扣板上，另一端固定在包围所述直流电磁铁的支架上第二弹簧，在所述锁扣端在动铁芯的带动下动作时，所述锁扣板转动，在此过程中，与所述锁扣板相连接的第二弹簧被拉伸/压缩，而在所述锁扣端进入所述锁扣槽之后，所述第二弹簧要沿着其之前被压缩和拉伸的反方向进行复位，从而在复位过程中带动锁扣槽与所述锁扣端紧密配合，提高了倒扣结构的稳定性。并且，所述第二弹簧的特殊设计位置使得其既可以服务于所述引导结构中锁扣板的复位，也可以在复位中实现对于倒扣结构的锁紧，一举两得。

9.本发明的用于控制与保护开关的电磁操作装置，所述节能单元包括与所述线圈电连接的微动开关，以及与所述动铁芯联动的摆动臂，所述摆动臂在所述线圈通电前按压在所述微动开关上以控制所述微动开关开启，在所述线圈通电后摆动脱离所述微动开关以控制所述微动开关关闭，从而使所述线圈断电。该种节能单元结构简单，设计巧妙。

10.本发明的用于控制与保护开关的电磁操作装置，充分利用了所述摆动臂与所述臂支座在动铁芯移动时发生摆动的特性，通过将所述摆动臂成型在所述臂支座上相对所述后座的另一侧(所述摆动臂与所述臂支座成型为一体结构)，使得电磁操作装置的结构更简单，紧凑，既节约了空间，缩小了体积，又进一步节能了制造成本。

11.本发明的用于控制与保护开关的电磁操作装置，还包括旋钮开关组件，所述旋钮开关组件包括具有合闸位置和分闸位置的旋钮，以及受所述旋钮驱动的摆动件，所述摆动件一端紧挨所述锁扣板一侧边缘设置，所述摆动件在所述旋钮旋转至分闸位置时受所述旋钮驱动而摆动，克服所述锁紧力矩推动所述锁扣板的所述一侧边缘使所述锁扣板的所述锁扣槽转动至其槽口与所述锁扣端相对应位置。通过摆动件来推动锁扣板转动而实现控制与保护开关的分闸，设计巧妙，布置合理。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明具体实施方式的电磁操作装置的立体结构示意图，动铁芯与静铁芯处于未吸合状态；

图2是是图1另一视角的立体结构示意图；

图3是本发明具体实施方式的电磁操作装置的立体结构示意图，动铁芯与静铁芯处于吸合状态；

图4是图3另一视角的立体结构示意图；

图5是本发明具体实施方式的未示出包围电磁铁设置的支架的电磁操作装置的立体结构示意图；

图6是本发明具体实施方式的电磁操作装置中锁扣板、锁扣件、直流电磁铁壳体上盖板，以及动铁芯的装配示意图；

图7是本发明具体实施方式的电磁操作装置中锁扣板的立体结构示意图；

图8是本发明具体实施方式的电磁操作装置中直流电磁铁的分解图。

附图标记说明：

1-直流电磁铁，11-动铁芯，12-静铁芯，13-上盖板，13a-枢轴，14-线圈,15-线圈骨架，151-圆形通道,16-支架，17-折形盖板，18-后盖板；

21-锁扣件，211-锁扣端，211a-表面，22-锁扣板，221-锁扣槽，221a-表面，221b-槽口，222-引导斜面，223-枢转孔，224-主控点，23-第二弹簧；

31-摆动臂，32-微动开关；

51-横轴，52-臂支座，521-后座，53-压缩弹簧，54-动触头支架，；

61-第一弹簧；

71-旋钮，72-摆动件；

8-主回路，81-动触头，82-静触头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

实施例1

如图1-4，示出了本发明的用于控制与保护开关的电磁操作装置的优选实施例，本实施例提供的用于控制与保护开关的电磁操作装置,包括旋钮开关组件、电磁铁，以及与所述电磁铁的动铁芯11联动从而可以控制开关主回路8合闸或分闸的传动机构，旋钮开关组件具有分闸位置和合闸位置，当旋钮开关组件旋转至其合闸位置时，该旋转动作控制所述电磁铁的线圈14通电，所述电磁铁的静铁芯12在所述线圈14通电下产生电磁力，该电磁力吸引所述电磁铁的动铁芯11克服所述传动机构的第一弹簧61的反作用力向所述静铁芯12移动直至吸合，而所述传动机构又与所述动铁芯11联动设置，当所述动铁芯11向所述静铁芯12移动过程中，所述传动机构动作驱动控制与保护开关的主回路的动触头81动作而与静触头82闭合，实现主回路的合闸，控制与保护开关启动保护功能。

在本实施例中，如图1-4所示，所述电磁铁为直流电磁铁1，所述电磁操作装置还包括节能锁扣机构，所述节能锁扣机构包括连接于所述动铁芯11与所述直流电磁铁1的壳体之间的锁扣单元，以及与所述动铁芯11联动的节能单元，所述节能单元在所述动铁芯11移动至吸合所述静铁芯12后控制所述线圈14断电，与此同时，所述锁扣单元作用于所述动铁芯11以使所述动铁芯11与所述静铁芯12保持吸合。

在本实施例中，当所述线圈14通电时，所述动铁芯11在线圈14通电瞬间产生的电磁力作用下克服第一弹簧61的反作用力向静铁芯12移动，而与动铁芯11联动的节能单元在动铁芯11动作后控制线圈14断电，与此同时，动铁芯11移动至与所述静铁芯12吸合后，通过连接于动铁芯11和直流电磁铁1的壳体之间的锁扣单元作用于动铁芯11而使动铁芯11保持与静铁芯12的吸合，动铁芯11在移动至与静铁芯12吸合的位置后，驱动与之联动的传动机构动作控制开关主回路合闸。本实施例电磁操作装置通过采用机械式的锁扣单元保持动铁芯11与静铁芯12的吸合，使得在工作时即使遭遇强烈震动，由于锁扣单元形成的强大结合力使得动铁芯与静铁芯的吸合不会脱开，从而大大提高了电磁操作装置的工作可靠性和稳定性，并且，在动铁芯11与静铁芯12保持吸合过程中，线圈14通过节能单元的控制而处于断电状态，线圈不会发热，没有噪音，最主要的是可以节约大量电能，响应了国家节能环保的倡导。

另外，由于节能锁扣机构安装于电磁铁上，因此，为了保证采用节能锁扣机构后不会使整体尺寸变大，本实施例的电磁操作装置将现有技术电磁操作装置采用的交流电磁铁更换为直流电磁铁，充分利用了直流电磁铁比交流电磁铁体积小的特点，从而使得本实施例的电磁操作装置虽然增添了节能锁扣机构，但是仍能保证与现有技术的电磁操作装置的尺寸大体相当，因此，本实施例的电磁操作装置可以直接安装于目前市场上常用的控制与保护开关的壳体内，节约了采用本实施例电磁操作装置的控制与保护开关的生产成本。另外，直流电磁铁的结构也更适于本实施例的节能锁扣机构的安装。

然而，直流电磁铁相较于交流电磁铁存在吸合力较小的问题，因此，本实施例中采用的直流电磁铁为了保证足够吸合力将动铁芯吸合至静铁芯，并带动传动机构动作，其功率比现有技术中采用交流电磁铁的功率大一些，但是由于本实施例的直流电磁铁仅在动铁芯吸合瞬间通电，因此从整体上来说，本实施例的电磁操作装置节能效果明显，适于市场推广应用。

具体地，如图1-4所示，本实施例的所述锁扣单元包括锁扣件21和锁扣板22，其中，所述锁扣件21固定在所述动铁芯11的从所述直流电磁铁1壳体中伸出的部分上，所述锁扣件21成型有锁扣端211，所述锁扣板22设置在所述直流电磁铁1的壳体上，所述锁扣板22成型有与所述锁扣端211轴向对应的锁扣槽221，在所述线圈14通电瞬间，所述动铁芯11沿轴向移动至吸合所述静铁芯12时，随所述动铁芯11一同轴向移动的所述锁扣端211向轴向对应的所扣槽221移动并最终卡入到所述锁扣槽221中形成防止所述锁扣端211向相反轴向脱离的倒扣结构。通过倒扣结构的设置防止了与锁扣端一体的动铁芯在电磁力消失的情况下向脱离静铁芯方向移动，即在无通电的情况下保持了动铁芯与静铁芯的吸合。该种锁扣单元的结构简单，易于加工，制造成本低。在本实施例中，所述锁扣件21与所述动铁芯11一体成型，但是本发明并不限于一体成型的方式，在其他实施例中，所述锁扣件21还可以以任何公知的手段固定在动铁芯11上，例如焊接。

进一步具体地，所述倒扣结构包括成型在所述锁扣端211和所述锁扣槽221上的一对相互抵靠的表面211a，221a。所述锁扣端211用于抵靠的表面211a与锁扣槽221用于抵靠的表面221a可以有多种相配合的结构形式，例如，锁扣槽221的表面221a为平直面，锁扣端211的表面211a为抵靠在该平直面上的圆弧面，该种结构设置下，锁扣端的圆弧表面可以容易地滑入到锁扣槽的平直表面上，然而，圆弧面与平直面的接触面积较小，在控制与保护开关工作振动下，圆弧面与平直面相对位置容易发生变化，从而使电磁操作装置的工作稳定性和可靠性降低。因此，本实施例的所述一对表面211a，221a优选为一对相嵌合的凹凸面，凹凸面的配合方式使得锁扣端与锁扣槽在开关工作振动下，相对位置不变，开关工作稳定性和可靠性高。进一步具体地，在本实施例中，所述锁扣端211用于抵靠的表面211a为凸出的圆弧面，所述锁扣槽221用于抵靠的表面221a为凹进的圆弧面，而且为了使得锁扣端凸出的圆弧面可以容易得滑入到凹进的圆弧面中，本实施例中，所述锁扣槽的凹进的圆弧面与锁扣槽的槽口221b的连接采用圆弧连接。

如图5和图6所示，本实施例的所述锁扣件21为成型在所述动铁芯11伸出所述壳体部分外表面垂直向上延伸的柱形状，所述锁扣端211为成型于所述锁扣件21顶端的圆柱形。所述锁扣板22设置在所述直流电磁铁1壳体的上盖板13上，所述锁扣槽221的槽口221b朝向所述锁扣端211并与所述表面211a的边缘圆弧连接。该种结构设置更好地利用了所述动铁芯伸出壳体部分上方的空间，结构紧凑。需要说明的是本发明不限于本实施例中所提供的锁扣件21以及锁扣板22的结构形式，在其他实施例中，所述锁扣板22还可以与所述直流电磁铁1的上盖板13成型为一体结构，当然，所述锁扣板22也可以设置在所述直流电磁铁1的其他侧壁上，总之，能够实现动铁芯11与锁扣板22之间的锁扣单元均包含在本发明的保护范围之内。

在本实施例中，所述锁扣板22可转动地设置在所述直流电磁铁1的所述上盖板上，具体他，在本实施例中，如图1-6所示，所述直流电磁铁1的所述上盖板13设置有枢轴13a，所述锁扣板22通过在与所述枢轴13a相对应位置成型套设于所述枢轴13a的枢转孔223，使其可绕所述枢轴13a转动。

为了使得本实施例的锁扣端211随所述动铁芯11向静铁芯12方向移动时可以顺畅地滑入到锁扣槽221中，如图6所示，所述锁扣单元还包括成型在所述锁扣板22上，方便所述锁扣端211滑入所述槽口221b形成所述倒扣结构的的引导结构。通过引导结构的设置使得设置有锁扣件的动铁芯动作更顺畅，减少了机构的磨损，有利于提高开关的使用寿命。在本实施例中，所述引导结构被构造为连接于所述表面221a远离所述静铁芯12一侧并在所述线圈14通电前与所述锁扣端211相贴合的引导斜面222，从而，在所述锁扣端沿着引导斜面对锁扣板施加作用力时，所述锁扣板可以转动，从而预留出供所述锁扣端进入所述锁扣槽的通道，上述引导斜面与锁扣板的旋转性设置相配件，使得整个引导结构能够在锁扣端在动铁芯带动下即可完成引导，结构设计的巧妙性大大提高了锁扣单元的工作效率。

通过节能锁扣机构的设置使得动铁芯11移动至静铁芯12时能够在线圈14无通电的状态下与静铁芯12保持吸合，然而，倒扣结构中用于防止锁扣端211向脱离静铁芯12方向移动的锁扣面的两侧必然存在间隙，而该间隙的存在使得电磁操作装置在遭遇强烈震动时，动铁芯以及锁扣件会出现晃动，因此，为了防止本实施例的电磁操作装置在工作时遭遇强烈震动时动铁芯11会出现晃动，从而影响动铁芯11与静铁芯12吸合的稳定性，如图1-6所示，本实施例的电磁操作装置，还包括用于锁紧所述倒扣结构中的所述锁扣端211而使其不会出现晃动的锁紧结构。本发明通过与所述倒扣结构相配合的锁紧结构的设置，使得动铁芯与静铁芯的吸合，在遭遇强烈震动时不会出现晃动，进一步提高了电磁操作装置的工作稳定性和可靠性。

所述锁紧结构的设置方式有很多，作为具体实施方式的优选实施例，所述锁紧结构为施加给锁扣单元的所述锁扣板221一个锁紧力矩，以使所述锁扣槽221与所述锁扣端211锁紧的弹力件。如图1-4所示，所述弹力件施加给所述倒扣结构中的锁扣端211的一个顺时针方向的力矩，该力矩使所述锁扣端211与所述锁扣槽221的一侧壁紧紧贴合，从而防止了锁扣端在遭遇强烈震动时发生晃动而从锁扣槽221的槽口221b中脱出的情况出现。

在本实施例中，如图1-4所示，所述弹力件为一端固定在所述锁扣板22上，另一端固定在包围所述直流电磁铁1的支架16上的第二弹簧23。如图7所示，所述锁扣板22上成型有用于固定所述第二弹簧23一端的挂接臂225。在所述锁扣端在动铁芯的带动下动作时，所述锁扣板转动，在此过程中，与所述锁扣板相连接的第二弹簧被拉伸，而在所述锁扣端进入所述锁扣槽之后，所述第二弹簧要沿着其之前被拉伸的反方向进行复位，从而在复位过程中带动锁扣槽与所述锁扣端紧密配合，提高了倒扣结构的稳定性。并且，所述第二弹簧的特殊设计位置使得其既可以服务于所述引导结构中锁扣板的复位，也可以在复位中实现对于倒扣结构的锁紧，一举两得。

但是需要说明的是，本发明的弹力件并不限于处于拉伸状态的弹簧的结构形式，在其他实施例中，所述弹力件还可以为处于压缩状态的弹簧，一端固定在支架16上，另一端抵在锁扣板22一侧的边缘，所述弹力件也并非一定是弹簧，例如可以是具有较好弹性的皮筋，类似作用件还有很多，在此不一一列举。

进一步描述本实施例的节能单元，如图2和图4所示，所述节能单元包括与所述线圈14电连接的微动开关32，以及与所述动铁芯11联动的摆动臂31。所述电连接是指，所述微动开关32的动静触点接触时，线圈14与微动开关32电导通，微动开关32的动静触点分开时，线圈14的闭合电路上出现断路，线圈14断电。本实施例的节能单元是这样实现的，所述摆动臂31在所述线圈14通电前按压在所述微动开关32上以控制所述微动开关32开启(此处指按压微动开关的动触点使动静触点接触)，所述线圈14与所述微动开关32电导通(但此时由于旋钮开关组件处于分闸状态，故控制所述线圈14处于未通电状态)，所述摆动臂31在所述线圈14通电后，随着所述动铁芯11的动作而发生摆动，从而脱离所述微动开关32(所述微动开关32的动触点在压力脱离后弹开，动静触点回到分开状态，即微动开关关闭)，从而控制所述线圈14断电。

需要说明的是，本发明的节能单元的设置并不限于本实施例中微动开关与摆动臂配合的结构形式，本着实现节能单元功能的目的，在其他实施例中，还可以通过对控制与保护开关中线路板的改进来实现节能，例如，在动铁芯移动至与静铁芯吸合后，通过线路板控制实现线圈断电。

此外，如图3和5所示，本实施例的所述传动机构包括穿透所述动铁芯11侧壁并向两侧延伸的横轴51、分别与所述横轴51两端固定的臂支座52，以及底部连接有压缩弹簧53，顶部被所述臂支座52一侧的后座521按压的动触头支架54，所述动触头支架54上设置有动触头81，所述第一弹簧61固定连接于所述臂支座52与支架16之间。

所述线圈14通电时，所述动铁芯11向所述静铁芯12移动，所述动铁芯11动作时通过所述横轴51施加给所述臂支座52一个拉力，位于所述动触头支架54下方的所述压缩弹簧53通过所述动触头支架54传递给所述臂支座一个推力，通过所述拉力和所述推力的作用，所述臂支座52随着所述动铁芯11的移动而发生摆动，如图2所示，所述臂支座52逆时针摆动，所述动触头支架54随着所述臂支座52的逆时针摆动而向上移动，直至所述动触头支架54上设置的动触头81与上方设置的静触头82闭合，从而实现开关主回路8的合闸；

所述锁扣端211脱离所述锁扣槽221的锁扣后，第一弹簧61拉动所述臂支座52顺时针摆动，所述臂支座52的后座521在所述第一弹簧61的拉力下克服所述压缩弹簧53的弹力，按压所述动触头支架54向下移动，使所述动触头81与所述静触头82分开，从而实现开关主回路8的分闸。

本实施例的电磁操作装置，充分利用了所述摆动臂与所述臂支座在动铁芯移动时发生摆动的特性，如图2和图4所示，所述摆动臂31成型在所述臂支座52上相对所述后座521的另一侧，通过将所述摆动臂31与所述臂支座52成型为一体结构，节省了用于驱动所述摆动臂31部件的设置，从而使本实施例的电磁操作装置的结构更简洁，紧凑，最重要是节约了生产成本。

如图1-5所示，所述直流电磁铁1呈方体形状，如图8所示，所述直流电磁铁1包括壳体、设置在壳体内的线圈骨架15、缠绕在所述线圈骨架15上的线圈14、位于线圈骨架15一端，固定设置的静铁芯12，以及位于线圈骨架15的圆形通道151内，并可沿轴向移动与静铁芯吸合或脱离的动铁芯13，其中，所述壳体包括上盖板13、后盖板18，以及将前盖板、左右盖板成型为一体的折形盖板17。所述动铁芯11呈圆柱形。

本实施例的电磁操作装置的旋钮开关组件，如图5所示，包括具有合闸位置和分闸位置的旋钮71，以及受所述旋钮71驱动的摆动件72，所述摆动件72一端紧挨所述锁扣板22一侧边缘设置，所述摆动件72在所述旋钮71旋转至分闸位置时受所述旋钮71驱动而摆动，具体地，如图7所示，所述旋钮71旋转至分闸位置时，摆动件发生摆动，从而推动紧挨所述摆动件一端设置的所述锁扣板22靠近一侧边缘上设置的主控点224，摆动件72克服所述锁紧力矩推动所述锁扣板22的所述主控点224从而使所述锁扣板22的所述锁扣槽221转动至其槽口221b与所述锁扣端211相对应位置，而后，所述动铁芯11在所述第一弹簧61的拉力下使得锁扣件21的锁扣端211从槽口221b中脱出。

以下根据附图来说明本实施例的电磁操作装置的工作过程：

如图1和2所示，所述电磁操作装置处于线圈14通电前状态，所述动铁芯11与静铁芯12未吸合，所述旋钮71处于其分闸位置，所述锁扣件21抵靠在所述引导斜面222上，所述摆动臂31按压在所述微动开关32上使其处于开启状态，所述动触头81与所述静触头82分开，所述主回路8处于分闸状态。

此时，旋转所述旋钮71至其合闸位置，所述线圈14通电，所述动铁芯11在电磁力作用下向所述静铁芯12轴向移动，在移动过程中，通过所述横轴与所述动铁芯11联动的臂支座52在所述动铁芯的拉力以及所述压缩弹簧53释放弹力的推动下，沿逆时针方向摆动，所述动触头支架54在压缩弹簧58释放弹力的推力作用下向上移动，同时，与所述臂支座52成型一体的摆动臂31通过摆动脱离与所述微动开关32的接触，从而使微动开关关闭，微动开关关闭控制与微动开关电连接的线圈14断电。

在所述动铁芯11沿轴向向所述静铁芯12移动时，随所述动铁芯11一同移动的锁扣件21的锁扣端211沿着所述锁扣板22的引导斜面221向轴向对应的锁扣槽221滑动，滑动时锁扣件21推动锁扣板22逆时针方向转动，锁扣板逆时针转动预留出供锁扣端通过的通道，当所述动铁芯11移动至与所述静铁芯12吸合的同时，锁扣端211a沿所述通道从锁扣槽221的槽口221b中滑入形成所述倒扣结构，所述动触头支架54在所述动铁芯11移动至吸合静铁芯12后，向上移动至使其上设置的动触头81与上方设置的静触头82闭合，所述主回路8合闸。此时，电磁操作装置的状态如图3和图4所示。

电磁操作装置不需工作时，旋转所述旋钮71至其分闸位置，所述旋钮71旋转时驱动所述摆动件72摆动，所述摆动件72摆动时克服第二弹簧23的弹力，推动所述锁扣板22的一侧边缘使其沿逆时针方向转动，从而使锁扣板22转动至其槽口221a与锁扣端211正对的位置，所述锁扣端211失去了抵触，从而在第一弹簧61的拉力作用下随所述动铁芯11沿相反轴向移动，从锁扣槽221的槽口221b中脱出，在所述动铁芯11向脱离静铁芯方向移动时，驱动臂支座沿顺时针方向摆动，臂支座的后座克服压缩弹簧53的弹力向下按压动触头支架，从而使动触头支架上的动触头81与静触头82分开，主回路分闸，臂支座摆动时，与臂支座一体的摆动臂31沿顺时针向上摆动至按压微动开关的位置，所述电磁操作装置回到如图1和图2所示状态。

实施例2

本实施例提供一种用于控制与保护开关的电磁操作装置，其是在实施例1基础之上的变形，在本实施例中，引导结构与实施例1不同，所述引导结构包括设置在所述锁扣板22上的弹性装置，所述弹性装置具有弹性通道，所述弹性通道具有面向所述锁扣端211的开口，所述开口的直径小于所述锁扣端211的直径，在动铁芯带动所述锁扣端211向着所述弹性通道运动时，所述锁扣端211进入所述开口，并在弹性装置的弹性侧壁作用下撑开所述开口，并进而进入位于所述弹性通道后方的锁扣槽221中，此时，所述锁扣端211与所述弹性通道脱离，所述弹性侧壁复位，所述锁扣端为所述弹性装置阻挡在锁扣槽211中，形成稳定的倒扣结构。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (17)

1.一种用于控制与保护开关的电磁操作装置,包括电磁铁，以及与所述电磁铁的动铁芯(11)联动从而可以控制开关主回路(8)合闸或分闸的传动机构，所述电磁铁包括壳体、固定在所述壳体一端的静铁芯(12)、设于所述壳体内的线圈(14)，以及部分从所述壳体中伸出并在所述线圈(14)通电时克服所述传动机构的第一弹簧(61)的反作用力向所述静铁芯(12)轴向移动并吸合的动铁芯(11)，其特征在于：

所述电磁铁为直流电磁铁(1)；

所述电磁操作装置还包括节能锁扣机构，所述节能锁扣机构包括连接于所述动铁芯(11)与所述直流电磁铁(1)的壳体之间的锁扣单元，以及与所述动铁芯(11)联动的节能单元，所述节能单元在所述动铁芯(11)移动至吸合所述静铁芯(12)后控制所述线圈(14)断电，与此同时，所述锁扣单元作用于所述动铁芯(11)以使所述动铁芯(11)与所述静铁芯(12)保持吸合。

2.根据权利要求1所述的电磁操作装置，其特征在于：所述锁扣单元包括

锁扣件(21)，固定在所述动铁芯(11)的从所述直流电磁铁(1)壳体中伸出的部分上，所述锁扣件(21)成型有锁扣端(211)；

锁扣板(22)，设置在所述直流电磁铁(1)的壳体上，所述锁扣板(22)成型有与所述锁扣端(211)轴向对应的锁扣槽(221)，以使所述动铁芯(11)轴向移动至吸合所述静铁芯(12)时，随所述动铁芯(11)轴向移动的所述锁扣端(211)卡入所述锁扣槽(221)形成防止所述锁扣端(211)向相反轴向脱离的倒扣结构。

3.根据权利要求2所述的电磁操作装置，其特征在于：所述倒扣结构包括成型在所述锁扣端(211)和所述锁扣槽(221)上的一对相互抵靠的表面(211a，221a)。

4.根据权利要求3所述的电磁操作装置，其特征在于：所述一对相互抵靠的表面(211a，221a)为一对相嵌合的凹凸面。

5.根据权利要求4所述的电磁操作装置，其特征在于：所述锁扣端(211)的表面(211a)为凸出的圆弧面，所述锁扣槽(221)的表面(221a)为凹进的圆弧面。

6.根据权利要求5所述的电磁操作装置，其特征在于：所述锁扣件(21)为成型在所述动铁芯(11)伸出所述壳体部分外表面垂直向上延伸的柱形状，所述锁扣端(211)为成型于所述锁扣件(21)顶端的圆柱形；所述锁扣板(22)设置在所述直流电磁铁(1)壳体的上盖板(13)上，所述锁扣槽(221)的槽口(221b)朝向所述锁扣端(211)并与所述锁扣端(211)的表面(211a)相连接。

7.根据权利要求6所述的电磁操作装置，其特征在于：所述直流电磁铁(1)的所述上盖板(13)设置有枢轴(13a)，所述锁扣板(22)通过在与所述枢轴(13a)相对应位置成型套设于所述枢轴(13a)的枢转孔(223)，使其可绕所述枢轴(13a)转动。

8.根据权利要求7所述的电磁操作装置，其特征在于：所述锁扣单元还包括成型在所述锁扣板(22)上，方便所述锁扣端(211)滑入所述槽口(221b)的引导结构。

9.根据权利要求8所述的电磁操作装置，其特征在于：所述引导结构被构造为连接于所述锁扣槽(221)的表面(221a)远离所述静铁芯(12)一侧并在所述线圈(14)通电前与所述锁扣端(211)相贴合的引导斜面(222)，所述锁扣端(211)在所述线圈(14)通电时，沿所述引导斜面(222)滑动，以带动所述锁扣板(22)绕所述枢轴(13a)转动，并进而通过所述锁扣板(22)转动预留出的通道进入所述锁扣槽(221)中与所述锁扣槽(221)形成所述倒扣结构。

10.根据权利要求2-9中任一项所述的电磁操作装置，其特征在于：所述锁扣单元还包括用于锁紧所述倒扣结构中的所述锁扣端(211)而使其不会出现晃动的锁紧结构。

11.根据权利要求10所述的电磁操作装置，其特征在于：所述锁紧结构为施加给锁扣单元的所述锁扣板(22)一个锁紧力矩，以使所述锁扣槽(221)与所述锁扣端(211)锁紧的弹力件。

12.根据权利要求11所述的电磁操作装置，其特征在于：所述弹力件为一端固定在所述锁扣板(22)上，另一端固定在包围所述直流电磁铁(1)的支架(16)上的第二弹簧(23)。

13.根据权利要求2-9中任一项所述的电磁操作装置，其特征在于：所述节能单元包括与所述线圈(14)电连接的微动开关(32)，以及与所述动铁芯(11)联动的摆动臂(31)，所述摆动臂(31)在所述线圈(14)通电前按压在所述微动开关(32)上以控制所述微动开关(32)开启，在所述线圈(14)通电后摆动脱离所述微动开关(32)以控制所述微动开关(32)关闭，从而使所述线圈(14)断电。

14.根据权利要求13所述的电磁操作装置，其特征在于：所述传动机构包括穿透所述动铁芯(11)侧壁并向两侧延伸的横轴(51)、分别与所述横轴(51)两端固定的臂支座(52)，以及底部连接有压缩弹簧(53)、顶部被所述臂支座(52)一侧的后座(521)按压的动触头支架(54)，所述动触头支架(54)上设置有动触头(81)，所述第一弹簧(61)固定连接于所述臂支座(52)与设于所述电磁铁外侧的支架(16)之间；

所述臂支座(52)在所述动铁芯(11)向所述静铁芯(12)移动拉力以及所述动触头支架(54)下方的所述压缩弹簧(53)释放弹力的推力下发生摆动，以使所述动触头(81)向上移动至与上方的静触头(82)闭合，从而实现开关主回路(8)的合闸；

所述臂支座(52)在所述锁扣端(211)脱离所述锁扣槽(221)的锁扣后，在所述第一弹簧(61)的反作用力下按压所述动触头支架(54)向下移动，以使所述动触头(81)与所述静触头(82)分开，从而实现所述开关主回路(8)的分闸。

15.根据权利要求14所述的电磁操作装置，其特征在于：所述摆动臂(31)成型在所述臂支座(52)上相对所述后座(521)的另一侧。

16.根据权利要求1-9中任一项所述的电磁操作装置，其特征在于：所述直流电磁铁(1)的壳体呈方体状，所述壳体内设置缠绕所述线圈(14)的线圈骨架(15)，所述线圈骨架(15)成型有沿轴向延伸的圆形通道(151)，所述静铁芯(12)固设在所述圆形通道(151)靠近外侧的一端，所述动铁芯(11)呈圆柱形，可轴向移动地设置在所述圆形通道(151)内。

17.根据权利要求11所述的电磁操作装置，其特征在于：还包括旋钮开关组件，所述旋钮开关组件包括具有合闸位置和分闸位置的旋钮(71)，以及受所述旋钮(71)驱动的摆动件(72)，所述摆动件(72)一端紧挨所述锁扣板(22)一侧边缘设置，所述摆动件(72)在所述旋钮(71)旋转至分闸位置时受所述旋钮(71)驱动而摆动，克服所述锁紧力矩推动所述锁扣板(22)的所述一侧边缘使所述锁扣板(22)的所述锁扣槽(221)转动至其槽口(221b)与所述锁扣端(211)相对应位置。