CN1052336C - 用于低压电路断电器的电磁致动器 - Google Patents

Abstract

一种用于低压电路断电器的电磁致动器，它包括：一个电磁体，一个绕铰链以枢转方式安装的板片，一个静止接触器，一个绕铰链以枢转方式安装的活动接触器支承臂，一个由位于板片和活动接触器支承臂之间的长形部件构成的撞板。相对于电磁体来说，板片的铰链和活动接触器支承臂的铰链位于同一侧，而且，撞板在位于板片铰链与板片末端区之间的中间点处连接在板片上，在该末端区处，板片可以被磁力引向电磁体。

Description

用于低压电路断电器的电磁致动器

本发明总体上涉及一种用于低压电路断电器的电磁致动器。

很长时间以来就已经发现，在被设计用于切断较大电流(例如125A的额定电流)的低压电路断电器上(例如，电源电压220V，50Hz)，存在着难于使电接触器在电路断电器发生跳闸时可靠地松开的问题。

当流经电路断电器的电流强度超过预定界限值时，电路通过使活动接触器从静止接触器上移开的方式出现自动跳闸。

电路断电器跳闸的可靠性通常是用以下方法进行评价的。

(a)每当电流强度超过界限值时必须出现跳闸。

(b)跳闸必须在电流强度超过界限值后很快发生。

(c)跳闸必须在电流强度超过界限值后不受故障电流影响而发生。

易于影响电路断电器跳闸可靠性的一种众所周知的现象在于：在活动电接触器与静止电接触器之间的触点处会发生各种物理和化学现象，并会导致电接触器的“粘连”效应。为了提高电路断电器跳闸的可靠性，长期以来就提出了在电路断电器上安装一个电磁致动装置的建议。已有大量的用于低电压高电流电路断电器上的电磁致动器。例如，在专利文献DE-A-942，455或EPA-0,410,257中公开了一种这类的电磁致动器。

一种这类的已知电磁致动器包括：

一个电磁体，包括一个由线圈包绕着的芯子和两条传导磁通并各自具有对置的第一和第二端部的平行侧翼；

一个以枢转方式安装的板片，使其能够处于与两条侧翼的各第一端分离开来的静止位置和在磁力吸引下与所述两条侧翼的各第一端相接触的致动位置；

一个静止接触器，位于所述两条侧翼的各第二端之间形成的气隙处或接近此处；

一个以枢转方式安装的活动接触器支承臂，可以在上述气隙中活动，在所述静止位置(此时活动接触器与静止接触器接触)与致动位置(此时活动接触器与静止接触器分离)之间移动连接在它上面的活动接触器；以及

由嵌置于板片与活动接触器支承臂之间的长形部件构成的撞板。

更确切地说，在专利文献DE-A-942,455中，如用于图解说明现有技术的图1A和1B所示，可以看出，板片(V)包括：一个中央区，电磁吸引效应就在这里发生；设有一个铰链(W)使得板片能作枢转的一端；以及固定着撞板(f)的另一端。活动接触器臂(d)以大致平行方式设置，并在一端处有一个铰链(P)，在靠近与之对置的另一端处有一个活动接触器。如果考查穿过电磁体(e)的纵向中面(25)，可以看出，相对于该纵向中面(25)来说，铰链(p)和铰链(w)是对置的。而且，撞板(f)的自由端被设计成可与活动接触器臂(d)的中央区接触，就是说，撞板在(相对于所述中面(25)来说)位于与铰链(w)相反的一点上推压活动接触器臂(d)。

其结果是，当发生电磁吸引效应时，撞板(f)的运动大于板片(V)中央区的运动。板片(V)因而构成了放大撞板(f)运动的杠杆。因此，撞板(f)上的力小于板片(V)中央区的电磁吸引力。另外，撞板(f)推压活动接触器臂(d)的中央区，这意味着，由于活动臂(V)起着放大撞板(f)运动的杠杆作用这一事实，活动接触臂的运动大于撞板(f)的运动。板片(V)和活动接触器臂(d)二者的杠杆式运动放大器的综合作用现象，导致板片(V)电磁吸引区的运动很小，却使活动接触器产生较大的运动。自然，活动接触器的松开力也以与运动放大比例相同的比例减少。

在实践中，这种设计并不能使电路断电器获得可靠的跳闸，因为当发生跳闸时活动接触器上的松开力不足。而且，由于这种运动放大作用，要使活动接触器获得足够的松开力，板片(V)的吸引力也必须较高。为了获得较高的板片吸引力，要么提高磁通强度，要么减少板片(V)与电磁体(e)之间的分隔距离。这种电磁致动器的生产是复杂的，而且其尺寸也大得与电路断电器盒体的体积不相称。

本发明的目的之一是，提供一种用于低压电路断电路上的、跳闸操作可靠性很大的电磁致动器。

本发明的另一个目的是，提供一种这种类型的电磁致动器，它具有很精确的导致跳闸的电流强度界限值。

本发明的再一个目的是，提供一种能够更紧凑地安装的电磁致动器。

根据本发明的一个特征，提供了一种用于低压电路断电器上的电磁致动器，该电磁致动器包括：一个电磁体，它包括一个线圈包绕的芯子和两条传导磁通并各自具有对置的第一和第二端部的平行侧翼；一个板片，它围绕一个铰链以枢转方式安装，使其可以处于一种与所述两条侧翼的各第一端分离开来的静止位置和在磁力吸引下与所述两条侧翼的各第一端相接触的致动位置；一个静止接触器，位于或接近在所述两条侧翼的各第二端之间所形成的气隙处；一个活动接触器支承臂，围绕一个铰链以枢转方式安装，以便在气隙中活动，在所述静止位置(此时活动接触器与静止接触器接触)与所述致动位置(此时活动接触器与静止接触器分离)之间移动连接在它上面的活动接触器；以及一个由长形部件构成、嵌置于板片与活动接触器支承臂之间的撞板，此电磁致动器中板片的铰链和活动接触器支承臂的铰链相对于电磁体来说位于同一侧，而且其中撞板在位于板片铰链与另一对置的板片末端区之间的中间区中的连接点处被连接于板片，在此末端区处板片被磁力吸向所述两条侧翼的各第一端。

根据本发明的一个具体实施例，撞板是这样安装的，即其纵方向与板片的纵方向成90°±30°夹角，而且也与活动接触器臂的纵方向成90°±30°夹角。

通过对附图所代表的一个实施例的详细说明，可以更清楚地理解本发明的目的、特征和优点等。附图中：

图1A和1B是上文中提及并评述过的现有技术中用于低压电路断电器的电磁致动器的示意图，图1A代表该装置处于静止位置，图1B代表同一装置处于致动位置；

图2A和2B是本发明的用于低压电路断电器的电磁致动器的示意图，图2A表示该装置处于静止位置，图2B表示该装置处于致动位置；

图3是本发明的电磁致动器的一个具体实施例以及安装了该致动器的低压电路断电器的简化侧视图，为清楚起见，一些部件被省略了；

图4是图3中所示电磁致动器各主要部件的透视图；

图5是图4中所示电磁致动器的侧视图；

图6是图4中所示电磁致动器的顶视图。

参见图3，它表示本发明的用于低压电路断电器的电磁致动器的一个具体实施例。该电路断电器1包括一个盒体2，它里面装有静止接触器3、安装在活动接触器臂5末端的活动接触器4、灭弧室6和各种能使静止和活动接触器与各线柱(未示出)连接的电力连接元件(未示出)。所有这些部件在现有技术中是众所周知的，这里无须作更详细的说明。更具体地说，本发明的目的涉及构成通常被称作“电磁致动器”的电路断电器的子部件。该电磁致动器用于引起电路断电器跳闸，即当电流强度超过预定界限值时断开电力接触。该电磁致动器用于骤然产生这种跳闸，即导致静止接触器3和活动接触器4快速分离。

本发明的电磁致动器主要由一个电磁体7、一个以枢转方式安装的板片8和一个撞板9构成。

参见图4、5和6，可以看出电磁体7大体上包括一个由一个线圈(未示出)或至少一匝包绕着的圆柱形芯子10，两个平行设置、与芯子10的纵轴垂直延伸的侧翼11和12。侧翼11具有一个朝向板片8的第一端13和对置的第二端14，同样地，侧翼12具有一个朝向板片8的第一端15和对置的第二端16。第一端13和15构成共平面并朝向板片8的平直端面，第二端14和16构成彼此面对而且彼此隔开一定距离以使在它们之间形成气隙17的平直端面，板片8具有一个面对电磁体7的末端13和15的平直端面18。

当电磁致动器静止时，板片8与电磁体7间隔一定距离，即，其端面18与末端13和15的端面间隔一定距离，从而分别形成气隙19和20。当电流在包绕着芯子10中部的线圈(未示出)中流动时，第一个磁通在一个陆续通过芯子10、侧翼11的一部分、气隙19、板片8、气隙20和侧翼12的一部分的封闭回路建立起来。同时，第二个磁通也在一个陆续通过芯子10、侧翼11的另一部分、气隙17和侧翼12的另一部分的封闭回路中建立起来。

板片8是通过一个铰链21可摇摆地安装的，活动接触器臂5也是通过一个铰链22可摇摆地安装的。如在图3和5中可具体看到的，静止接触器3被安装在气隙17处或靠近此处的地方，而且活动接触器臂5至少有一部分延伸到气隙17里。撞板9呈长形部件形式，其一端由铰链23连接在板片8上，其自由端24位于接近活动接触器臂5处。

下面将结合图2A和2B说明在上文中说明图3～6时提及的本发明的电磁撞板的工作方式。在图2A中，从图上就可将同前面提到的那些部件相同的主要部件识别出来。为此，就象在图3～6中的具体实施例一样，在图2A和2B中采用相同的编号，以便于理解该装置的操作。在图2A中，电磁体7的纵向中面由点画线25标绘表示。该中面25的取向与一个包括前述各磁通回路的平面一致。(在前述的表示现有技术的图1A和1B中以同样方式画出了中面25)。在图2A中，可以看出板片8的铰链21处于距平面25一定距离的地方，而且活动接触臂5的铰链22也位于距平面25一定距离的地方，不过，相对于平面25而言该铰链与铰链21处在同一侧。也可以这样说，相对于电磁体7来说，板片8的铰链21和活动接触器臂5的铰链22处于同一侧。还可以看出，面对着电磁体7侧翼11和12端面13和15的板片8的表面位于板片8的末端区26。还可以进一步看出，将撞板9连接在板片8上的铰链23位于板片8的中部，即位于末端区26与铰链21之间。还可以看出，撞板9的自由端24位于靠近活动接触器臂5的地方，以便可以压在该活动接触器臂5中央区的触点27上，此中央区即位于支承着活动接触器4的活动接触器臂5的自由端与铰链22之间区域。另外，撞板9是这样安装的，以使其纵方向大体上与板片8的纵方向，也与活动接触器臂5的纵方向垂直。这里，“大体上垂直”这一用语用来表示角度在60～120°之间，即角度为90°±30°。总而言之，还可以说，从由板片8、撞板9和活动接触臂5构成的总装体的侧面看，其总体形状类似H形。

当在包绕着芯子10的线圈里流动的电流低于预定界限值时，电磁撞板保持在静止位置，如图2A所示，即处于这种状态：板片8与电磁体7分离，同时活动接触器臂5朝着电磁体7移动，以使活动接触器4与静止接触器3接触。自然，正如已经知道的，通常要安装一个弹性装置(未示出)，由它在推移板片8端部26离开电磁体7的方向上连续推压板片8，而在推移板片8的端面18离开端面13和15以形成所述气隙19和20的方向上推压板片8。

如果电流超过预定界限值，在板片8与电磁体7之间产生的引力就超过弹性装置的弹性推力，这会使得板片8向着电磁体7快速运动，而且这一枢转运动导致撞板9移动，使其端部24顶在活动接触器臂5上，然后推压活动接触器臂5，使之枢转至活动接触器4与静止接触器3分开的状态。随后电磁撞板9移动到图2B所示的跳闸状态。在图2A所示的静止状态下，可以看出，在撞板9端部24与活动接触器臂5的接触区27之间设置一小的间隙。

撞板9连接在板片8中央这一事实所产生的后果是，因为熟知的杠杆效应，其运动相对于板片8末端26运动来说被减小了，从而使得撞板9所产生的推力以与杠杆比相同的比例大于板片8末端26的引力。这样的结构可以很好地协调当发生跳闸时活动接触器4的运动速度和撞板9的驱动力。

Claims (3)

1、一种用于低压电路断电器的电磁致动器，包括：

一个电磁体(7)，该电磁体包括一个由激励线圈包绕着的芯子(10)和两个传导磁通的平行侧翼(11、12)，两侧翼各自具有对置的第一端(13、15)和第二端(14、16)；

一个绕铰链(21)以枢转方式安装的板片(8)能够处于与所述两侧翼的各第一端分离的静止位置和处于被磁力吸引而与所述两侧翼各第一端接触的致动位置；

一个静止接触器(3)，它位于所述两侧翼(11、12)上各自的第二端(14、16)之间的气隙内；

一个活动接触器支承臂(5)，它绕铰链(22)以枢转方式安装，以便在该气隙中活动而在所述活动接触器(4)与静止接触器(3)保持接触的所述静止位置和活动接触器与静止接触器分离的所述致动位置之间移动连接在该支承臂上的活动接触器；

一个由长形部件构成的撞板(9)，嵌置于板片(8)和活动接触器支承臂(5)之间；

其特征在于，相对于电磁体(7)来说，板片(8)的铰链(21)和活动接触器支承臂(5)的铰链(22)处于同一侧，并且，撞板(9)在位于板片(8)的铰链(21)和与其相对的一末端区(26)之间的中间区内的连接点(23)处被连接在板片(8)上，在此末端区处，板片(8)可以被磁力引向所述两侧翼上各自的第一端(13、15)。

2、如权利要求1所述的用于低压电路断路器的电磁致动器，其特征在于撞板(9)是这样安装的：其纵向与板片(8)的纵向和活动接触器臂(5)的纵向均成90°±30°的角度。

3、如权利要求2所述的致动器，其特征在于板片(8)和活动接触器臂(5)的转动轴线基本上与其相应的平面垂直。

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