CN107210170B - 包括作用于电磁脱扣装置的磁轭的被动加热的双金属元件的断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器，其包括至少两个终端触头，它们通过开关触头(1)在所述断路器内电连接。该断路器还包括：电磁脱扣装置(2)，其作用于所述开关触头(1)，所述电磁脱扣装置(2)的线圈(3)连接在所述至少两个终端触头之间；以及双金属元件(4)，其作用于所述开关触头(1)。在所述断路器中，所述至少两个终端触头之间的电连接将所述双金属元件(4)旁路，且所述双金属元件热耦合到所述电磁脱扣装置(2)。此外，所述双金属元件(4)通过所述电磁脱扣装置(2)的铁回路或磁轭间接作用于所述开关触头(1)。

Description

包括作用于电磁脱扣装置的磁轭的被动加热的双金属元件的 断路器

技术领域

本发明涉及一种断路器，其包括：至少两个终端触头，它们通过开关触头在所述断路器内电连接；电磁脱扣装置，其作用于所述开关触头，所述电磁脱扣装置的线圈连接在所述至少两个终端触头之间；以及作用于开关触头的双金属致动器或作用于所述开关触头的双金属元件。

背景技术

断路器用于保护线路免于受到所施加的过大电流的损害。如果超过预定阈值，则终端触头之间的开关触头被打开，从而中断电路。现有电路断路器的脱扣通常通过电磁的方式使用双金属元件手动地发生，在许多情况下还通过外部端子发生。

电磁脱扣主要旨在于较高过电流的情况下切断电路。由于电流流过断路器的电磁脱扣装置的线圈，且还流过终端触头，因此电磁脱扣装置产生的力取决于电流强度。在特定的阈值之上，开关触头被该力打开。电磁脱扣装置响应得非常快，这意味着过电流发生与开关触头打开之间的延迟时间非常短。

通过双金属元件(通常为条形)的脱扣的发生要缓慢得多，其主要旨在防止持续过长时间的、仅稍稍超过设定阈值的电流。为了该目的，双金属元件被连接到断路器的终端触头之间的电连接中，由此，流经终端触头的电流流过该双金属元件。因此，双金属元件根据其电阻被逐渐加热，且在一延迟时间后断开，该延迟时间取决于电流的强度。因此，较高的过电流会导致较早发生的断开，而较低的电流会导致较晚的断开。

通常，电磁脱扣装置或双金属元件可直接或间接地作用于开关触头。在后面的情形中，电磁脱扣装置/双金属元件可特别地作用于连接到开关触头的杠杆系统。

已知断路器的一个缺点是，有时会有流经断路器的终端触头的非常高的电流被施加到双金属元件。此外，断路器开关具有许多独立部件，因此构造复杂。最后，流经双金属元件的电流(其也起到欧姆电阻的作用)会导致较大的功率损耗，从而导致断路器的较低效率。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改进的断路器。特别地，施加到双金属元件的电流可被降低或消除，和/或断路器中发生的功率损耗可被降低，和/或断路器的构造可被简化。

该目的通过上述类型的断路器实现，其中：

-至少两个终端触头之间的电连接将双金属元件旁路，且双金属元件热耦合到电磁脱扣装置；

-双金属元件通过电磁脱扣装置的铁回路或磁轭间接作用于所述开关触头。

以这种方式，双金属元件被动地被加热，换句话说，仅被电磁脱扣装置的废热加热。因此，还可降低断路器中发生的功率损耗。此外，热短路脱扣装置和电磁短路脱扣装置在物理上和功能上相结合，换句话说，它们可形成一个整体。这简化了断路器的构造。

因此，所公开的装置特别适宜用在现有系统中。开关触头或杠杆系统实际上不需要为该目的而改变，因为双金属元件通过电磁脱扣装置的铁回路或磁轭间接作用于开关触头/杠杆系统。该类型脱扣机构的使用对于开关触头/杠杆系统没有任何改变。

一般地，该目的是为了使断路器的热脱扣装置(换句话说，是为了双金属元件)不再主要依赖于环境温度。因此，操作温度，换句话说，双金属元件弯曲到足以使开关触头打开的温度，被选择为相对较高(例如，超过100℃)。此外，双金属元件应具有足够的操作能力以触发断路器的脱扣机构。换句话说，双金属元件的自由端的距离和力的乘积应该足够高。为了该目的，需要在操作温度和参考温度之间有足够的距离(例如20℃)。

在超负荷范围内，足够作为双金属元件操作温度的温度通常出现在断路器的磁脱扣装置的线圈中。此外，所述电磁脱扣装置的加热性能在大部分情况下足以加热双金属元件并确保通过双金属元件可靠地触发断路器。

此外，对于所述操作原理，以下情况是有利的：高额定电流的线圈具有较低的绕线匝数以及较大的导体横截面，低额定电流的线圈具有相对高的绕线匝数和较小的导体横截面。结果，在较大额定电流范围内，实现了基本相同数量级的磁力。因此，转化为热的功率的数量级也基本相同。

本发明的进一步有利的实施例和改进可结合附图通过从属权利要求和说明书推导出来。

然而，如果双金属元件被设置为与电磁脱扣装置隔开，特别是与线圈隔开，则也是有利的。结果，可实现电磁脱扣装置(特别是其线圈)与双金属元件之间的较好的电绝缘。即使线圈的绝缘因为某些原因有缺陷，也可以防止双金属元件造成的线圈短路。

在断路器的一个优选变型中，双金属元件和电磁脱扣装置(特别是其线圈)被设置为在断路器中紧邻。这样，双金属元件可通过热辐射被很好地加热。在这种情况下，“紧邻”的含义是，电磁脱扣装置(特别是其线圈)和双金属元件之间由辐射引起的热传递相关的区域内没有其它部件的明显遮挡。优选地，电磁脱扣装置(特别是其线圈)在该区域内发出的射线的至少90％应该不受阻碍地到达双金属元件。这意味着，考虑到电磁脱扣装置和双金属元件的物理位置，来自电磁脱扣装置的射线的90％原则上可到达双金属元件。

如果在双金属元件的至少热耦合到电磁脱扣装置的区域内，和/或在电磁脱扣装置的至少热耦合到双金属元件的区域内提供吸收至少90％红外辐射的涂层，则是特别有利的。以这种方式，来自电磁脱扣装置的热传递会非常好地到达双金属元件。双金属元件和/或电磁脱扣装置可为了该目的而相应地被涂覆。为了更好的热传递，在这种情况下，起重大作用的是红外区域内的吸收能力；在可见光波段，所述元件还完全可以是除黑色以外的颜色。

如果将双金属元件设置在电磁脱扣装置的上方，尤其是线圈的上方，或者提供用于将热空气从电磁脱扣装置传导到双金属元件的传导装置，则也是有利的。这样，双金属元件可通过对流被很好地加热。因此，电磁脱扣装置产生的热空气扩散到双金属元件周围并将其加热。在这种情况下，如果产生湍流则是特别有利的，尤其是由于电磁脱扣装置、其线圈或传导装置的形状产生的湍流。

在断路器的特别优选的实施例中，双金属元件形成电磁脱扣装置的磁轭的至少一部分。一方面，双金属元件可因此被涡电流加热，另一方面，它形成电磁脱扣装置的磁轭的一部分，从而实现特别强的协同效果。如果双金属元件具有比较高的铁含量，则本发明的这种变型会工作得特别好。一般地，在50Hz的频率下，涡电流对于加热双金属元件仅贡献相对小的一部分。

在多个断路器的产品系列中，如果线圈由厚度不同的导线制成且具有基本相同的直径(尤其是外径)则是更有利的。结果，可构成部件的构造形式相对较少的断路器产品系列，因为所有的线圈具有相同的直径(优选地，相同的外径)，且断路器的部件安装在一起无需进行大的调整。理想情况下，根本不需要提供断路器部件的不同构造形式。在一个有利的变型中，不同厚度的线圈导线还被缠绕在直径不同的线圈套筒上，从而在断路器产品系列中实现外径基本相同的线圈。

最后，在多个断路器的产品系列中，如果在多个断路器中双金属元件与电磁脱扣装置(特别是其线圈)之间的距离基本相同则是有利的。这使得：在具有不同厚度的线圈导线的断路器的产品系列中，从电磁脱扣装置至双金属元件的热传递基本相同。

如果双金属元件在电磁脱扣装置的电枢/活塞处直接或间接地作用于开关触头，或作用于连接到开关触头的杠杆系统，则进一步地提供了有利的断路器构造。结果，可以在电磁脱扣装置上具有更强的效果。

在这种情况下，如果断路器包括被设置为横向于电枢/活塞的运动方向、作用于电枢/活塞、且一端相对于电磁脱扣装置固定安装、另一端连接(特别是以铰接的方式安装和/或连接)到双金属元件的弹簧片，则是有利的。

如果弹簧片作用在电枢/活塞的背离开关触头或杠杆系统的一端，则是有利的。结果，电枢/活塞与开关触头或杠杆系统之间的配合可以非常简单。另外，这种类型的装置还可用在现有系统中，因为并不需要因该目的而改变所述配合。

如果弹簧片仅放置在电枢/活塞上，则额外地有利。这使得断路器的构造简单。

如果弹簧片连接/钩到电枢/活塞上，则也是有利的。结果，弹簧片与电枢/活塞之间可传递拉伸力和压缩力。

如果弹簧片/双金属元件具有供双金属元件/弹簧片中的凹槽啮合的叉形端部，则是有利的。结果，弹簧片与活塞之间的旋转接头可以通过简单的方式实现。

如果弹簧片/活塞具有供活塞/弹簧片中的凹槽啮合的凹部，则也是有利的。结果，弹簧片与活塞之间的旋转接头可以通过简单的方式实现。

如果双金属元件在加热时远离电磁脱扣装置弯曲，则是有利的。与弹簧片相结合，可使得作用在活塞上的力递减。同样地，在这种情况下，活塞覆盖的距离相对于双金属元件的自由端覆盖的距离递增。

然而，如果双金属元件在加热时朝电磁脱扣装置弯曲，则也是有利的。结果，双金属元件可直接按压在电磁脱扣装置的活塞上。与弹簧片相结合，这还使得作用在活塞上的力递增。同样地，在这种情况下，活塞覆盖的距离相对于双金属元件的自由端覆盖的距离递减。

如果压缩弹簧(该压缩弹簧的力的指向远离开关触头或杠杆系统)作用于电枢/活塞，则是有利的。结果，电枢/活塞从开关触头或杠杆系统独立于弹簧片被拉离。这种变型是有利的，特别是如果弹簧片仅定位在电枢/活塞上且并不连接/钩到其上时。

如果双金属元件通过电磁脱扣装置的铁回路或磁轭间接作用于开关触头，则也是特别有利的。结果，作用在双金属元件上的反应，诸如如果双金属元件作用于电磁脱扣装置的活塞时可能发生的反应，可被阻止或至少减少。

在这种情况下，如果至少一个双金属元件以如下方式被插入到电磁脱扣装置的铁回路或磁轭中则是有利的：在第一温度下、所述至少一个双金属元件在第一位置时穿过铁回路/磁轭的磁通量小于在第二温度下、所述至少一个双金属元件在第二位置时穿过铁回路/磁轭的磁通量。有利地，以这种方式，可以影响铁回路或磁轭中的磁通量以及因此影响在电磁脱扣装置的活塞上产生的磁力。因此，双金属元件通过电磁脱扣装置对开关触头间接起作用。有利地，双金属元件需要施加的力很小，因为其基本上是作为开关而工作。因此，双金属元件可以很小。

在这种情况下，如果第一温度比第二温度低，则是有利的。结果，磁通量以及由此作用在电磁脱扣装置的活塞上的力在更高的温度下更大。因此，电流的增加总是带来所述力的增大，无论是借助通过电磁脱扣装置的线圈的电流发生还是借助随电流增加而从第一位置变到第二位置的双金属元件发生。

如果断路器包括铁回路/磁轭中可随着至少一个双金属元件的温度而变化的缝隙，则是特别有利的。结果，可相对更强地影响铁回路/磁轭中的磁通量，因为缝隙形成的磁阻随缝隙的尺寸线性变化。

如果在铁回路/磁轭中每个双金属元件仅有一个可随所述双金属元件的温度而变化的缝隙，则是更有利的。这使得电磁脱扣装置的构造相对简单，因为双金属元件的一端可被固定地连接到铁回路/磁轭。

然而，如果在所述铁回路/磁轭中每个双金属元件仅有可随着所述金属元件的温度而变化的两个缝隙，则也是有利的。以这种方式，可放大双金属元件的作用。

如果在第一温度下出现的缝隙在第二温度下关闭，则是有利的。以这种方式，双金属元件对于电磁脱扣装置的铁回路/磁轭的效果特别地强。

如果仅有一个双金属元件被插入到铁回路/磁轭中，则是有利的。这使得电磁脱扣装置具有相对简单的构造。

然而，如果仅有两个双金属元件被插入到铁回路/磁轭中，则也是有利的。在这种类型的实施例中，即使双金属元件因任何原因失效，也可以维持电磁脱扣装置的应急功能。

如果所述至少一个双金属元件被设置为平行于所述电磁脱扣装置的活塞的运动方向，则是进一步有利的。这使得断路器的构造特别紧凑。

最后，如果断路器包括设置在铁回路/磁轭的内分支与电磁脱扣装置的线圈之间的塑料材料管，则是有利的。如果合适地选择塑料材料，则塑料材料管和内分支(其特别地还可被可移动地安装在塑料材料管中)之间的摩擦力可以很低。此外，磁通量还被集中在所述内分支上。

本发明上述的实施例和改进可以所需的任何方式组合。

附图说明

下文中，通过示意性附图中示出的实施例对本发明进行更详细的描述，其中：

图1示出了断路器的脱扣机构的第一示例；

图2示出了断路器的脱扣机构的第二示例，该脱扣机构具有较大截面积的线圈导线；

图3示出了脱扣机构的一个示例，其中双金属元件通过弹簧片间接作用于电磁脱扣装置的活塞；

图4示出了图3装置的脱扣状态；

图5示出了脱扣机构的又一个示例，其中双金属元件通过弹簧片作用于电磁脱扣装置的活塞；

图6为示例性弹簧片的平面图；

图7为示例性双金属元件的平面图；以及

图8示出了脱扣机构的一个示例，其中双金属元件影响电磁脱扣装置的铁回路或磁轭。

具体实施方式

图1示出了断路器的脱扣机构的第一示例。总体上，断路器包括至少两个终端触头，它们通过开关触头1在断路器内电连接。断路器或其脱扣机构还包括：电磁脱扣装置2，其作用于开关触头1，电磁脱扣装置2的线圈3连接在至少两个终端触头之间；以及双金属元件4，其作用于所述开关触头1。

特别地，除线圈3外，电磁脱扣装置2还包括磁轭5以及电枢或活塞(由于其可伸缩，因此在图1中不可见)。双金属元件4被固定到双金属支撑物6，且可利用螺钉7原位(图1中的竖直方向)调节双金属元件4，该螺钉7被导向穿过相对于外壳固定的螺母8。双金属支撑物6被支撑在断路器1的外壳10(图1中仅示出了一部分)上，因此不会旋转。

通过这种方式，双金属元件4的开关点或脱扣点可被调节。另外，双金属元件4与电磁脱扣装置2的距离可适应于不同尺寸的线圈3。因此，虽然不同的电流强度需要导线截面积大小不同的线圈3、且线圈3也可具有不同的尺寸，但是不同电流的断路器可具有基本相同的构造。

开关触头1包括静态的固定触头11和可移动的接触片12，该接触片12同时也是杠杆系统13的一部分。为了更清楚，接触片12用小圆圈示出，从而在下文中能够更好地解释杠杆系统13的操作。杠杆系统13还包括接触片支撑物14，其被安装为相对于轴15可旋转并且以小圆点表示，该轴15相对于外壳固定。接触片12被安装为相对于轴16可旋转，该轴16被设置在接触片支撑物14上。杠杆系统13还包括闩锁17，其被安装为相对于轴18可旋转并且同样以小圆点表示，该轴18被设置在接触片支撑物15上。杠杆系统13还包括闩锁轴承19，其被安装为相对于轴15可旋转且用小十字表示。最后，杠杆系统13包括：扭力弹簧20，其将闩锁17和闩锁轴承19压在一起；以及拉伸弹簧21，其产生的力作用于接触片12。

最后，图1还示出了连接导线22和23，它们将电磁脱扣装置2或接触片12连接到断路器的向外导出的终端触头。与之相比，至少两个终端触头之间的电连接将双金属元件4旁路。最后，图1还示出了支架24，其将闩锁17连接到断路器的开关杠杆。

图1中所示的脱扣机构的操作现为如下：

在ON位置，双金属元件4是平直的，使得扭力弹簧20将闩锁轴承19压在闩锁17上，且闩锁17的突出部钩在闩锁轴承19中。因此，接触片支撑物14、闩锁17和闩锁轴承19此时被共同移动，换句话说，围绕相对于外壳固定的轴15旋转。弹簧21围绕轴16顺时针地拉动接触片12，使得开关触头1在ON位置保持关闭。如果此时将断路器的开关杠杆移动到OFF位置，支架24逆时针地拉动相互钩住的接触片支撑物14、闩锁17和闩锁轴承19，从而使得轴16向右移动，并因此打开开关触头1。

作为另一选择，可通过电磁脱扣装置2使断路器脱扣。如果电流过高，电枢按压在闩锁轴承19上，使得闩锁17和闩锁轴承19之间的锁定被释放。由此，闩锁轴承19和闩锁17被定位在图1中所示的位置。由于拉伸弹簧21的作用，接触片支撑物14此时围绕轴15逆时针旋转，闩锁17被向上偏转，由此完成顺时针旋转。结果，设置在接触片支撑物14上的轴16向右移动，打开开关触头1。

使用双金属元件4使断路器脱扣的方法与此类似。在较强加热时，所述元件按压在闩锁轴承19的凸起上，由此使其围绕轴15逆时针旋转，并因此释放闩锁17与闩锁轴承19之间的锁定。图1中示出了这种情况。进一步的动作顺序完全类似于为了脱扣通过电磁脱扣装置执行的动作顺序。

因此，通过电磁脱扣装置2进行的脱扣与通过双金属元件4进行的脱扣在功能上基本相同。不同点仅在于通过电磁脱扣装置2或双金属元件4施加到闩锁轴承19的动作点、方向以及可选地力的大小。然而，在这两种情况下，都会引起闩锁轴承19围绕轴15的逆时针旋转。

由于双金属元件4被设置为紧邻电磁脱扣装置2，因此双金属元件4被电磁脱扣装置2的废热加热。因此，首要功能为检测短路电流以及在过电流情况下打开开关触头1的电磁脱扣装置2同时还用作加热绕组。其结果是电磁脱扣装置2的双重使用。

图1所示的断路器的脱扣机构还包括以下进一步的特征。

在本示例中，双金属元件4被设置为与电磁脱扣装置2相隔一段距离，特别是与线圈3相隔一段距离。结果，可实现电磁脱扣装置2(特别是其线圈3)与双金属元件4之间的较好的电绝缘。因此，即使线圈的绝缘因为某些原因有缺陷，也可以防止双金属元件4造成的线圈短路。然而，双金属元件4被设置为离电磁脱扣装置2越近，从电磁脱扣装置2到双金属元件4的热传递越好。

另外，双金属元件4和电磁脱扣装置2(特别是其线圈3)被设置为在断路器中紧邻。在这种方式中，由于电磁脱扣装置2(特别是其线圈3)和双金属元件4之间由辐射导致的热传递相关的区域内没有其它部件的明显遮挡，双金属元件4可以被热辐射很好地加热。优选地，电磁脱扣装置2(特别是其线圈3)在相关传递区域发出的辐射中的至少90％到达双金属元件4。在这种情况下，如果双金属元件4被定向为使热传递发生的面积尽可能大则是有利的。

在这种情况下，如果在双金属元件4的至少热耦合到电磁脱扣装置2的区域内，和/或在电磁脱扣装置2的至少热耦合到双金属元件4的区域内提供吸收至少90％红外辐射的涂层，则也是有利的。以这种方式，由来自电磁脱扣装置2的辐射引起的热传递会非常好地到达双金属元件4。

如果双金属元件4被设置在电磁脱扣装置2的上方、尤其是线圈3的上方(如图1所示)，则是更为有利的。以这种方式，双金属元件4不但通过辐射被加热，还通过从电磁脱扣装置2产生并分散到双金属元件4的周围的热空气的方式的对流被加热。可选地或附加地，可提供传导装置，用于将热空气从电磁脱扣装置2传导至双金属元件4。

尽管图1所示的断路器的脱扣机构的变型是有利的，但其他的实施例也是可以想到的。通常，可以在双金属元件4和电磁脱扣装置2之间提供中间元件或中间层(例如聚四氟乙烯、玻璃丝)。例如，双金属元件4还可接触电磁脱扣装置2，特别是其线圈3，从而通过热传导较好地加热双金属元件4。

如果双金属元件4形成电磁脱扣装置2的磁轭5的至少一部分也是有利的。例如，为了达到该目的，磁轭5可从上面将线圈3旁路。结果，双金属元件4被涡电流加热，且还形成电磁脱扣装置2的磁轭5的一部分，从而实现特别强的协同效果。如果双金属元件4具有比较高的铁含量，则本发明的这种变型会工作得特别好。总之，双金属元件4的一层通常总是都已经包括磁钢，因此能够同时用作电磁脱扣装置2的磁性轭或磁轭5的一部分。在该变型中，应该考虑在短路电流情况下作用于双金属元件4的磁力，且还应该考虑，在50Hz的频率下，涡电流对于加热双金属元件4仅贡献相对小的一部分。

图2现示出了断路器的脱扣机构的一个变型，其非常类似于图1所示的变型。然而，不同在于，电磁脱扣机构2的线圈3的截面积比图1所示的线圈3大得多，因此适于更大的额定电流。此外，双金属元件4在前端区域向下弯曲。然而，图2所示的脱扣机构的操作模式与图1所示的脱扣机构是相同的。

如果断路器产品系列的多个不同断路器的线圈3如图1和图2所示具有基本相同的直径(在本例中指内径)是有利的。因此，可构成部件的不同构造形式相对较少的断路器产品系列。理想情况下，根本不需要提供断路器部件的不同构造形式。

如图1和图2所示，在断路器产品系列中的多个不同断路器中，如果双金属元件4与电磁脱扣装置2(特别是其线圈3)之间的距离基本相同，则有额外的好处。因此，在具有不同厚度的线圈导线的断路器产品系列中，从电磁脱扣装置2至双金属元件4的热传递基本相同。

在图1和图2所示的不同断路器的产品系列中，线圈具有基本相同的内径。然而，这并不是必须的。例如，还可以想到，所有的线圈3具有基本相同的外径。因此，在具有不同厚度的线圈导线的断路器产品系列中，从电磁脱扣装置2至双金属元件4的热传递基本相同，即使不使用螺丝7调整双金属元件4的距离。为了达到该目的，不同厚度的线圈导线可被缠绕在直径不同的线圈套筒上，从而在断路器产品系列中实现外径基本相同的线圈3。

使脱扣机构适应尺寸不同的线圈的另一选择是可提供可替换的传动片，双金属元件4通过传动片作用于闩锁轴承19。可选地，为了该目的，可提供不同长度的弯曲部(与图2相比)。

在所示实施例中，双金属元件4在加热时朝线圈3弯曲。然而，脱扣机构还可被构造成使双金属元件在加热时远离线圈3弯曲。例如，图1和图2中的双金属元件4可被设置在线圈3下方，且例如作用于闩锁轴承19的凸起。有利地，双金属元件4在其(未加热的)初始位置紧靠线圈3。如果双金属元件4在加热时向下弯曲，则闩锁轴承19逆时针运动，以上文之前公开的方式触发脱扣机构。

如图1和图2所示，双金属元件4可主动地施加热弹性感应力以解锁触发机构。然而，可选地，双金属元件4也可被偏置并将脱扣机构保持在ON状态。如果该力在双金属元件4被加热时减弱，则脱扣机构被脱扣，换句话说，开关触头1被分离。

图3和图4现示出了断路器的脱扣机构的一个实施例，其中双金属元件4作用于开关触头1或作用于通过电磁脱扣装置2间接连接到开关触头的杠杆系统。图3和图4仅示出电磁脱扣装置2，包括作用于其上的双金属元件4，以及固定触头11。然而，并未示出包括接触片的杠杆系统，其结构可与图1和图2中示出的相同。

具体而言，电磁脱扣装置2包括可移动地安装的电枢25或活塞，双金属元件4通过弹簧片26间接作用在电枢25或活塞上，该弹簧片26被设置为横向于电枢/活塞25的运动方向。弹簧片26被安装为其一端相对于电磁脱扣装置2固定，另一端连接到双金属元件4。特别地，弹簧片26的一端通过固定的旋转接头安装，另一端铰接到双金属元件4。

电磁脱扣装置2还包括磁路的第一套筒27和第二套筒28，特别地，它们由铁磁材料制成。电枢/活塞25优选地由塑料材料制成，其被可移动地安装在第一套筒27中并且借助压缩弹簧29在弹簧片26的方向上被拉动，由此独立于弹簧片26而远离杠杆系统。电枢/活塞25还被安装在第二套筒28中，该第二套筒28则被可移动地安装在套筒30中，该套筒30优选地由塑料材料制成。电磁脱扣装置2还包括固定螺钉31，其用于固定双金属元件4。

图3和图4所示的脱扣机构的操作现为如下，其中图3示出的脱扣机构处于静止状态，图4示出的脱扣机构处于脱扣状态。

在图3所示的状态下，经断路器传导的电流在可接受范围内，使得电枢/活塞25由于压缩弹簧29而缩回。如果经断路器(即经线圈3)传导的电流此时上升，则两个套筒27和28受电磁力吸引，双金属元件4也被加热并明显向外弯曲。如果电流(在短时间内)上升超过脱扣值，则两个套筒27和28克服压缩弹簧29的力而被足够强的电磁力拉在一起，使得电枢/活塞25触发杠杆系统(未示出)且开关触头因此被分离。在这种情况下，两个套筒27和28之间的缝隙越来越窄、磁通量或电磁力因此越来越大的现象是具有辅助作用的。

然而，通过线圈3的电流也会导致对双金属元件4的加热，该双金属元件4克服弹簧片26的力以及压缩弹簧29的力而向外弯曲。结果，弹簧片26被拉成大约长条形，并因此朝杠杆系统(未示出)按压电枢/活塞25。同样地，在这种情况下，两个套筒27和28之间的缝隙越来越窄，导致电磁力的增加。

因此，断路器的脱扣取决于双金属元件4的温度和通过线圈3的当前电流。双金属元件4的温度实际上是通过线圈3的电流对时间的积分，这意味着，当电流略超过可允许值但持续较长时间时，双金属元件4起主要作用。然而，如果电流非常快地上升到远超过可允许值，则作用在电枢/活塞25上的电磁力起主要作用。

大致上，图3和图4中示出的装置还具有如下特征。在该示例中，弹簧片26作用在电枢/活塞25的背离开关触头1或杠杆系统13的一端。因此，电枢/活塞25与开关触头1或杠杆系统13之间的配合可以非常简单。另外，这种装置还可用在现有系统中，因为并不需要因该目的而调整所述配合。

此外，弹簧片16仅放置在电枢/活塞25上，使得断路器的构造比较简单。有利地，弹簧片26还可具有叉形端部，双金属元件4中的凹槽啮合在该端部中(还对照图6和图7)。因此，弹簧片26与双金属元件4之间的旋转接头可以通过简单的方式实现。为了相同的目的，当然还可以想到的是使双金属元件4具有供弹簧片26啮合的叉形端部。

在该示例中，双金属元件4在加热时朝电磁脱扣装置2弯曲。与弹簧片26相结合，可导致作用在活塞25上的力的递增。同样地，在这种情况下，活塞25覆盖的距离相对于双金属元件4的自由端(或作用于弹簧片26的一端)覆盖的距离递减。

图5现示出了一个与图3和图4所示实施例类似的实施例。然而，此时双金属元件在初始状态下向上弯曲(以实线示出)，并且在加热时向下弯曲(以虚线示出)。因此，当双金属元件4被加热时，弹簧片26向前弯曲并在杠杆系统13(仅示意性地示出)的方向上推动电枢/活塞25。在该示例中，在低电流下，电枢/活塞25仅被弹簧片26从杠杆系统13拉离，直到电枢/活塞25被定位在外壳壁10上。没有提供另一个压缩弹簧，但并不排除对另一压缩弹簧的使用。电枢/活塞25被安装在前区中的磁轭5中以及后部中的塑料材料套筒30中。所示的装置还进一步包括绝缘体32。

图5所示的脱扣机构的操作类似于图3和图4所示的装置的操作模式。在这种情况下，断路器的脱扣同样取决于双金属元件4的温度和通过线圈3的当前电流。同样地，双金属元件4的温度实际上是通过线圈3的电流对时间的积分，这意味着，当电流略超过可允许值但持续较长时间时，双金属元件4起主要作用。然而，如果电流非常快地上升到远超过可允许值，则作用在电枢/活塞25上的电磁力起主要作用，并在磁轭5的方向上或杠杆系统13的方向上拉动电枢/活塞25。

图6为弹簧片26的详细平面图，图7为双金属元件4的详细平面图。可以清楚地看到两部分互相钩住时所借助的凹部。弹簧片26的叉形突起啮合在双金属元件4的凹槽中，形成一种铰接连接。弹簧片26以类似的方式在下部区域安装在磁轭5中。为了相同的目的，当然还可以想到的是使双金属元件4具有供弹簧片26啮合的叉形端部。当然，所示的装置并非仅适用于图5所示的脱扣机构，还可被用于图3和图4所示的脱扣机构中。

大致上，图5中示出的装置还具有如下特征。在该示例中，弹簧片26也作用在电枢/活塞25的背离开关触头1或杠杆系统13的一端。因此，电枢/活塞25与开关触头1或杠杆系统13之间的配合可以非常简单，并且也可用在现有系统中。

在该示例中，弹簧片26还被连接/钩到电枢/活塞25。因此，弹簧片26与电枢/活塞25之间可传递拉伸力和压缩力。

在图5所示的变型构造中，双金属元件4在加热时还朝电磁脱扣装置2弯曲。与弹簧片26相结合，可导致作用在活塞25上的力的递增。同样地，在这种情况下，活塞25覆盖的距离相对于双金属元件4的自由端(或作用于弹簧片26的一端)覆盖的距离递减。

图8现示出了脱扣机构的另一示例，其中双金属元件4通过电磁脱扣装置2间接地作用于断路器的开关触头或连接到开关触头的杠杆系统(在该示例中仅象征性地示出)。然而，不同于之前所示的变型，两个双金属元件4此时以如下方式被插入到电磁脱扣装置2的铁回路或磁轭5中：在第一温度下、所述至少一个双金属元件4在第一位置(以实线示出)时穿过铁回路/磁轭的磁通量小于在第二温度下、所述至少一个双金属元件4在第二位置(以虚线示出)时穿过铁回路/磁轭的磁通量。

特别地，除了线圈3和中心设置的优选由塑料材料制成的套筒30外，电磁脱扣装置20还包括形成铁回路/磁轭的一部分的两个套筒27和28、前板33和后板34。此外，双金属元件4也形成铁回路/磁轭的一部分。

在本示例中，仅有两个双金属元件4被插入到铁回路/磁轭中。然而，也可以想到的是，仅一个双金属元件4或更多的双金属元件4被插入到铁回路/磁轭中。在该示例中，双金属元件4被设置为平行于电磁脱扣装置2的活塞15的运动方向。这使得断路器的构造特别紧凑。

图8中所示的脱扣机构的操作现为如下：

该示例中，在静止状态下，双金属元件4基本是平直的，使得邻近双金属元件4的铁回路/磁轭中出现缝隙。随着进一步的加热，双金属元件4朝线圈3弯曲，使得缝隙变小。因此所示的电磁脱扣装置2在铁回路/磁轭中具有可随双金属元件4的温度而变化的缝隙。从特定温度开始，双金属元件4严重弯曲使得缝隙闭合。

有利地，以这种方式，可以影响铁回路或磁轭中的磁通量以及因此影响在电磁脱扣装置2的活塞25上产生的磁力。因此，双金属元件4通过电磁脱扣装置2对开关触头或与其协作的杠杆系统13间接起作用。该装置具有的好处是双金属元件4需要施加的力很小，因为其基本上是作为开关而工作。因此，双金属元件4可以很小。

在本示例中，在铁回路/磁轭中设置的每个双金属元件4仅有两个缝隙，这两个缝隙可随所述双金属元件4的温度而变化。然而，也可以想到的是，在铁回路/磁轭中，每个双金属元件4仅有一个可随所述双金属元件4的温度而变化的缝隙。例如，每个双金属元件4的每个端部可被固定地连接到板33或板34。

由于通过线圈3的电流，在套筒28上以及由此在活塞25上产生了电磁力，该电磁力克服压缩弹簧29的力而在杠杆系统13的方向上拉动套筒28和活塞25。由于缝隙越来越窄，电磁力也越来越大。然而，磁通量以及因此电磁力也被邻近双金属元件4的缝隙影响。磁通量以及因此电磁力也在缝隙较小时较大，相应地，在缝隙较大时较小。因此，双金属元件4的温度对作用于电枢/活塞25的力有影响。

在图8所示的脱扣机构中，同样地，断路器的脱扣因此取决于双金属元件4的温度和通过线圈3的当前电流。双金属元件4的温度也是通过线圈3的电流对时间的积分，这意味着，当电流略超过可允许值但持续较长时间时，双金属元件4起主要作用。然而，如果电流非常快地上升到远超过可允许值，则作用在电枢/活塞25上的电磁力起主要作用，并在磁轭5的方向上或杠杆系统13的方向上拉动电枢/活塞25。

优选地，与较大缝隙相关的第一温度低于与较小缝隙相关的第二温度。因此，磁通量以及由此作用在电磁脱扣装置2的活塞4上的力在更高的温度下更大。因此，电流的增加总是带来所述力的增大，无论是借助通过电磁脱扣装置2的线圈3的电流发生还是借助随电流增加而从第一位置变到第二位置的双金属元件4发生。

一般地，脱扣机构特别适合用于现有系统中，其中双金属元件4通过电磁脱扣装置2(特别参见图3至图8)间接作用于断路器的开关触头或作用于连接到开关触头的杠杆系统13。杠杆系统13实际上不需要为该目的而改变，因为如上文所述，双金属元件4通过活塞4间接作用于杠杆系统13。该类型脱扣机构的使用对于杠杆系统13没有任何改变。

需要进一步注意的是，图1和图2示出的脱扣机构也类似地适用于图3至图8所示的脱扣机构。例如，双金属元件4可被设置为与电磁脱扣装置2相隔一段距离。双金属元件4和电磁脱扣装置2可被设置为在断路器中紧邻。此外，可以想到的是，在双金属元件4的至少热耦合到电磁脱扣装置2的区域内，和/或在电磁脱扣装置2的至少热耦合到双金属元件4的区域内提供吸收至少90％红外辐射的涂层。还可以将双金属元件4设置在电磁脱扣装置2的上方，或者提供用于将热空气从电磁脱扣装置2传导到双金属元件4的传导装置。在图3至图5所示的变型中，还可以想到的是，双金属元件4形成电磁脱扣装置2的磁轭5的一部分。最后，使用图3至图8所示的实施例，也可以形成如下的多个断路器的产品系列：其中，线圈3由厚度不同的导线制成，且具有基本相同的直径，特别是外径(在这点上，对照图1和图2)。特别地，在多个断路器中，双金属元件4和电磁脱扣装置2之间的距离可基本相同。

最后，需要注意的是，脱扣装置并不一定是按比例示出的，因此具有不同比例。此外，脱扣装置还可包括比所示装置更多或更少的部件。位置指示(例如“上”、“下”、“左”、“右”等)与每个情形中描述的附图相关，如果位置发生变化，其应该被类似地调整到新的位置。例如，电磁脱扣装置2和双金属元件4还可竖直地定向，而非如图所示的水平定向。最后，需要注意的是，上述的实施例和改进可以所需的任何方式组合。

Claims (9)

1.一种断路器，包括：

-至少两个终端触头，它们通过开关触头(1)在所述断路器内电连接；

-电磁脱扣装置(2)，其作用于所述开关触头(1)或作用于连接到所述开关触头(1)的杠杆系统(13)，所述电磁脱扣装置(2)的线圈(3)连接在所述至少两个终端触头之间；以及

-至少一个双金属元件(4)，其作用于所述开关触头(1)或作用于连接到所述开关触头(1)的杠杆系统(13)；

其特征在于：

-所述至少两个终端触头之间的电连接将所述双金属元件(4)旁路，且所述双金属元件(4)热耦合到所述电磁脱扣装置(2)，以及

-所述双金属元件(4)通过所述电磁脱扣装置(2)的铁回路间接作用于所述开关触头(1)，以及

-所述至少一个双金属元件(4)以如下方式被插入到所述电磁脱扣装置(2)的所述铁回路中并形成所述铁回路的一部分：在第一温度下、所述至少一个双金属元件(4)在第一位置时穿过铁回路的磁通量小于在第二温度下、所述至少一个双金属元件(4)在第二位置时穿过铁回路的磁通量。

2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述第一温度低于所述第二温度。

3.根据权利要求1或2所述的断路器，其特征在于包括所述铁回路中的缝隙，所述缝隙能够随着所述至少一个双金属元件(4)的温度而变化。

4.根据权利要求3所述的断路器，其特征在于，在所述铁回路中，每个双金属元件(4)仅有一个缝隙能够随着所述双金属元件(4)的温度而变化。

5.根据权利要求3所述的断路器，其特征在于，在所述铁回路中，每个双金属元件(4)仅有两个缝隙能够随着所述双金属元件(4)的温度而变化。

6.根据权利要求3所述的断路器，其特征在于，在所述第一温度下出现的缝隙在所述第二温度下闭合。

7.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，仅有一个双金属元件(4)被插入到所述铁回路中。

8.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，仅有两个双金属元件(4)被插入到所述铁回路中。

9.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述至少一个双金属元件(4)被设置为平行于所述电磁脱扣装置(2)的活塞(25)的运动方向。