CN108242372A - 一种断路器的电磁脱扣触发机构和断路器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种断路器的电磁脱扣触发机构和断路器，包括导电载体(2)、磁轭(4)、衔铁(6)和磁铁(5)，衔铁(6)位于磁轭(4)和磁铁(5)之间，磁铁(5)能够吸引衔铁(6)，导电载体(2)能够使磁轭(4)产生磁场并吸引衔铁(6)，当导电载体(2)中的电流超过设定值时，衔铁(6)能够向磁轭(4)靠近。该断路器的电磁脱扣触发机构将现有的弹簧改为了磁铁。在故障电流经过电磁脱扣触发机构而产生的磁场吸力大于磁铁对衔铁的吸力时，衔铁向磁轭方向吸合，且衔铁动作时需要克服的磁铁吸力越来越小，从而可以快速(直接或间接)地打开脱扣机构，使动触头迅速离开静触头，切断故障电流。
Description
技术领域
本发明涉及低压电器开关设备领域，具体的是一种断路器的电磁脱扣触发机构，还是一种断路器。
背景技术
低压断路器，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。它可用来分配电能，对电源线路及负载等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路。
在低压小型断路器领域中，电磁脱扣器即为短路保护装置，它的作用是当线路出现故障电流时，电磁脱扣器就会在磁场的作用下迅速断开断路器，从而起到保护线路的作用。所谓故障电流，即为小型断路器领域公知的整数倍额定电流区域内的电流和短路电流。
中国专利CN 205657032 U，公开日期2016年10月19日，公开了《一种小型断路器拍合式瞬动保护机构》，其中导电板和磁轭装在一起，导电板中通过变化电流时能够使磁轭产生磁场，磁轭上方设置有衔铁，衔铁受磁轭产生的磁场作用能够绕衔铁轴转动，衔铁连接有复位弹簧能够使其复位，所述衔铁上设置有锁扣解锁部。当导电板通过故障电流时，磁轭产生磁场，衔铁在磁场的作用力下克服复位弹簧的反力围绕衔铁轴向下转动，衔铁中的锁扣解锁部推动断路器的锁扣，进行分闸动作，从而实现短路保护功能。
该一种小型断路器拍合式瞬动保护机构存在以下缺点：
1、在电磁力作用下，磁轭吸引衔铁过程中需要克服复位弹簧的反力，且磁轭与衔铁的距离越小，需要克服的弹簧反力越大。
2、磁力大小与电流平方成正比，只有一根导电体通过磁轭的现有拍合式电磁脱扣器难以应用到额定电流40A以下的产品。
3、衔铁动作过程中需克服越来越大的弹簧反力，其拍合速度受限。
发明内容
为了解决现有断路器中脱扣机构反应速度慢的问题。本发明提供了一种断路器的电磁脱扣触发机构和断路器，该断路器的电磁脱扣触发机构将现有的弹簧改为了磁铁，该断路器的电磁脱扣触发机构将现有的弹簧改为了磁铁。在故障电流经过电磁脱扣触发机构而产生的磁场吸力大于磁铁对衔铁的吸力时，衔铁向磁轭方向吸合，且衔铁动作时需要克服的磁铁吸力越来越小，从而可以快速(直接或间接)地打开脱扣机构，使动触头迅速离开静触头，切断故障电流。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种断路器的电磁脱扣触发机构，包括导电载体、磁轭、衔铁和磁铁，衔铁位于磁轭和磁铁之间，磁铁能够吸引衔铁，导电载体能够使磁轭产生磁场并吸引衔铁，当导电载体中的电流超过设定值时，衔铁能够向磁轭靠近。
磁铁为永磁体或电磁铁，当导电载体中电流小于或等于该设定值时，衔铁和磁铁连接。
衔铁能够衔铁轴为轴转动，当导电载体中电流超过设定值时，衔铁能够以转动的方式向磁轭靠近，同时衔铁远离磁铁。
衔铁呈长条形结构，衔铁轴位于衔铁的一端，衔铁通过衔铁轴与磁轭铰接。
衔铁含有吸引部和用于触发脱扣机构的触发部，衔铁轴位于吸引部的一端，触发部的一端与吸引部的另一端连接，衔铁的吸引部位于磁轭和磁铁之间。
磁轭的断面为U型，磁轭的开口朝向衔铁，磁轭含有两块立板和一块横板，导电载体为位于磁轭的该两块立板之间的平直导线，或者导电载体为绕设在该横板外的导电线圈。
当导电载体为位于磁轭的该两块立板之间的平直导线时，该两块立板位于横板的一侧，该横板的另一侧设有至少一个磁片，磁片与该横板层叠设置。
衔铁呈长条形结构，衔铁的长度方向为左右方向，磁轭含有左右设置的两部分，该两部分分别为左磁轭和右磁轭，衔铁通过衔铁轴与左磁轭的左侧铰接，左磁轭和右磁轭的断面均为U型，左磁轭和右磁轭的开口均朝向衔铁，左磁轭和右磁轭均含有两块立板和一块横板。
导电载体含有位于左磁轭的该两块立板之间的平直导线段和位于右磁轭的该两块立板之间的平直导线段；或者，导电载体含有位于左磁轭的该两块立板之间的平直导线段和绕设在右磁轭的该横板外的导电线圈段；或者，导电载体含有绕设在左磁轭的该横板外的导电线圈段和位于右磁轭的该两块立板之间的平直导线段；或者，导电载体含有绕设在左磁轭的该横板外的导电线圈段和绕设在右磁轭的该横板外的导电线圈段。
一种断路器，含有接线端子、电磁脱扣触发机构、静触头、动触头和脱扣机构，该电磁脱扣触发机构为上述的电磁脱扣触发机构，导电载体的一端与静触头电连接，导电载体的另一端与接线端子电连接，衔铁与该脱扣机构连接，当导电载体中电流超过所述设定值时，衔铁能够向磁轭靠近并触发该脱扣机构，使动触头与静触头分离。
本发明的有益效果是：
1、断路器的电磁脱扣器，因衔铁动作时需要克服的磁钢吸力越来越小，又可通过多匝线圈绕在磁轭上增大磁场力，避免了现有反力弹簧拍合式电磁脱扣器难以应用于小额定电流规格产品、且拍合速度受限的弊端。
2、在故障电流经过磁脱扣器而产生的磁场吸力大于磁钢对衔铁的吸力时，衔铁向磁轭方向吸合，同时衔铁引脚直接或间接打开脱扣机构，动触头迅速离开静触头，切断故障电流。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明所示的断路器的电磁脱扣触发机构的主视图。
图2是本发明所示的断路器的电磁脱扣触发机构的立体示意图。
图3是磁轭的结构示意图。
图4是衔铁的结构示意图。
图5是一种导电载体的结构示意图。
图6是另一种导电载体的结构示意图。
1、接线端子；2、导电载体；3、衔铁轴；4、磁轭；5、磁铁；6、衔铁；7、磁片；8、静触头；
41、左磁轭；42、右磁轭；
61、吸引部；62、触发部。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种断路器的电磁脱扣触发机构，包括导电载体2、磁轭4、衔铁6和磁铁5，衔铁6位于磁轭4和磁铁5之间，磁铁5能够吸引衔铁6，电流经过导电载体2能够使磁轭4产生磁场并吸引衔铁6，当导电载体2中的电流超过设定值时，磁轭4对衔铁6的磁力大于磁铁5对衔铁6的磁力，从而使衔铁6能够远离磁铁5并向磁轭4靠近，如图1和图2所示。
磁铁5对衔铁6有磁力吸引作用。当导电载体2中的电流超过设定值时，此时通过导电载体2中的电流为故障电流，该故障电流使磁轭4产生磁场对衔铁6的磁场吸力大于磁铁5对衔铁6的吸力时，衔铁6向磁轭4方向吸合，同时衔铁6直接或间接与脱扣机构连接，从而打开脱扣机构，使动触头迅速离开静触头，切断故障电流。衔铁6受到的磁铁5产生的磁力与衔铁6和磁铁5之间的距离成反比，衔铁6一旦脱离磁铁5后，磁铁5对衔铁6的磁力作用将越来越小，即衔铁6向磁轭4靠近过程中需要克服的反力也越来越小，从而使衔铁6的拍合速度比传统反力弹簧拍合式的更快，使动触头迅速离开静触头，迅速切断故障电流。
在本实施例中，磁铁5为永磁体或电磁铁，磁铁5也可以通过充磁获得磁性成为磁体，可以通过改变磁铁5的自身物理参数的方式调节磁铁5对衔铁6的磁吸力的大小，满足产品不同额定电流规格要求。如通过充磁、消磁或通过调整与衔铁6之间的距离等形式调节磁铁5对衔铁6的磁吸力的大小。在初始状态时或当导电载体2中电流小于或等于该设定值时，磁铁5依靠磁吸力使衔铁6与磁铁5连接，如图1和图2所示。
衔铁6向磁轭4靠近可以采用移动、转动或其向结合方式实现，在本实施例选择了衔铁61以转动的方式向磁轭4靠近。具体是，衔铁6能够衔铁轴3为轴转动，当导电载体2中电流超过设定值(为故障电流)时，衔铁6朝向磁轭4转动从而使衔铁6向磁轭4靠近，同时衔铁6也将远离磁铁5，最终衔铁6与磁轭4接触。
在本实施例中，衔铁6呈长条形结构，如图2、图3和图4所示，衔铁轴3位于衔铁6的左端，衔铁6通过衔铁轴3与磁轭4铰接。衔铁6含有用于磁轭4和磁铁5吸引的吸引部61和用于触发脱扣机构的触发部62，吸引部61的长度大于触发部62的长度，吸引部61与触发部62均为片状结构，吸引部61与触发部62之间可以夹角可以为150°左右，衔铁轴3位于吸引部61的左端，触发部62的左端与吸引部61的右端连接，衔铁6的吸引部61位于磁轭4和磁铁5之间。
在本实施例中，磁铁5、衔铁6和磁轭4按照从上向下的顺序依次设置，衔铁6的长条方向为左右方向，磁轭4可以仅设置一个，磁轭4的断面为U型，磁轭4的开口(即该U型的开口)朝向衔铁6，磁轭4含有两块立板和一块横板，导电载体2可以为位于磁轭4的该两块立板之间的平直导线，或者导电载体2也可以为绕设在该横板外的导电线圈。因磁力大小与线圈匝数平方成正比，小额定电流规格产品通过增大线圈匝数提高磁力。导电载体2为平直导线时可以适用于额定电流较大的断路器，导电载体2为导电线圈时可以适用于额定电流较小的断路器。
为了增大磁场强度，当导电载体2为位于磁轭4的该两块立板之间的平直导线时，该两块立板位于横板的上侧，该横板的下侧可以设有至少一个磁片7，磁片7与该横板层叠设置。当导电载体2为位于磁轭4的该两块立板之间的平直导线时，导电载体2可以与两块立板和一块横板均平行，导电载体2与横板连接。
磁轭4也可以设置成两个，也可以理解为是磁轭4含有左右设置的两部分，该两部分分别为左磁轭41和右磁轭42，衔铁6通过衔铁轴3与左磁轭41的左侧上端铰接，左磁轭41和右磁轭42的断面均为U型，左磁轭41和右磁轭42的开口均朝向衔铁6，左磁轭41和右磁轭42均含有两块立板和一块横板。当衔铁6远离磁铁5并向左磁轭41和右磁轭42靠近时，衔铁6最终将与左磁轭41和右磁轭42同时接触，如衔铁6的吸引部61与左磁轭41和右磁轭42同时接触。
当磁轭4设置成两个(左磁轭41和右磁轭42)时，导电载体2为平直导线与导电线圈的组合，以适应不同大小的额定电流。导电载体2与左磁轭41和右磁轭42的连接方式可以选择以下几种实现方式：
1、导电载体2含有位于左磁轭41的该两块立板之间的平直导线段和位于右磁轭42的该两块立板之间的平直导线段，左磁轭41的横板和右磁轭42的横板的下侧可以设有至少一个磁片7。
2、导电载体2含有位于左磁轭41的该两块立板之间的平直导线段和绕设在右磁轭42的该横板外的导电线圈段，如图5所示，左磁轭41的横板的下侧可以选择性的设有至少一个磁片7。
3、导电载体2含有绕设在左磁轭41的该横板外的导电线圈段和位于右磁轭42的该两块立板之间的平直导线段，如图1所示，右磁轭42的横板的下侧可以选择性的设有至少一个磁片7。
4、导电载体2含有绕设在左磁轭41的该横板外的导电线圈段和绕设在右磁轭42的该横板外的导电线圈段，如图6所示。
下面介绍一种断路器，该断路器含有接线端子1、电磁脱扣触发机构、静触头8、动触头和脱扣机构，该电磁脱扣触发机构为上述的电磁脱扣触发机构，导电载体2的一端与静触头8电连接，导电载体2的另一端与接线端子1电连接，衔铁6与该脱扣机构连接，当导电载体2中电流超过所述设定值时，衔铁6能够向磁轭4靠近并触发该脱扣机构，使动触头与静触头8分离。
为了便于理解和描述，本发明中采用了绝对位置关系进行表述，其中的方位词“上”表示图1中的上侧方向，“下”表示图1中的下侧方向，“左”表示图1中的左侧方向，“右”表示图1中的右侧方向，可以理解为本发明使用了阅读本发明的读者的观察视角。但上述方位词不能理解或解释为是对本发明保护范围的限定。
下面介绍电磁脱扣触发机构和断路器的工作过程。
在初始状态时或当导电载体2中电流小于故障电流时，磁铁5对衔铁6的磁吸力大于磁轭4对衔铁6的磁吸力，衔铁6与磁铁5连接，如图1和图2所示。当导电载体2中电流为故障电流时，导电载体2使磁轭4产生的磁场强度增大，磁轭4对衔铁6的磁吸力大于磁铁5对衔铁6的磁吸力，衔铁6将脱离磁铁5并顺时针转动从而向磁轭4靠近，衔铁6中的触发部62打开脱扣机构，脱扣机构使动触头迅速离开静触头，从而切断故障电流。
在本发明所述的电磁脱扣触发机构和断路器中，因衔铁动作时需要克服的磁铁5的吸力越来越小，又可通过多匝线圈绕在磁轭上增大磁场力，避免了现有反力弹簧拍合式电磁脱扣器难以应用于小额定电流规格产品、且拍合速度受限的弊端。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
Claims (10)
1.一种断路器的电磁脱扣触发机构，其特征在于，该断路器的电磁脱扣触发机构包括导电载体(2)、磁轭(4)、衔铁(6)和磁铁(5)，衔铁(6)位于磁轭(4)和磁铁(5)之间，磁铁(5)能够吸引衔铁(6)，导电载体(2)能够使磁轭(4)产生磁场并吸引衔铁(6)，当导电载体(2)中的电流超过设定值时，衔铁(6)能够向磁轭(4)靠近。
2.根据权利要求1所述的断路器的电磁脱扣触发机构，其特征在于，磁铁(5)为永磁体或电磁铁，当导电载体(2)中电流小于或等于该设定值时，衔铁(6)和磁铁(5)连接。
3.根据权利要求1所述的断路器的电磁脱扣触发机构，其特征在于，衔铁(6)能够衔铁轴(3)为轴转动，当导电载体(2)中电流超过设定值时，衔铁(6)能够以转动的方式向磁轭(4)靠近，同时衔铁(6)远离磁铁(5)。
4.根据权利要求3所述的断路器的电磁脱扣触发机构，其特征在于，衔铁(6)呈长条形结构，衔铁轴(3)位于衔铁(6)的一端，衔铁(6)通过衔铁轴(3)与磁轭(4)铰接。
5.根据权利要求4所述的断路器的电磁脱扣触发机构，其特征在于，衔铁(6)含有吸引部(61)和用于触发脱扣机构的触发部(62)，衔铁轴(3)位于吸引部(61)的一端，触发部(62)的一端与吸引部(61)的另一端连接，衔铁(6)的吸引部(61)位于磁轭(4)和磁铁(5)之间。
6.根据权利要求1所述的断路器的电磁脱扣触发机构，其特征在于，磁轭(4)的断面为U型，磁轭(4)的开口朝向衔铁(6)，磁轭(4)含有两块立板和一块横板，导电载体(2)为位于磁轭(4)的该两块立板之间的平直导线，或者导电载体(2)为绕设在该横板外的导电线圈。
7.根据权利要求6所述的断路器的电磁脱扣触发机构，其特征在于，当导电载体(2)为位于磁轭(4)的该两块立板之间的平直导线时，该两块立板位于横板的一侧，该横板的另一侧设有至少一个磁片(7)，磁片(7)与该横板层叠设置。
8.根据权利要求1所述的断路器的电磁脱扣触发机构，其特征在于，衔铁(6)呈长条形结构，衔铁(6)的长度方向为左右方向，磁轭(4)含有左右设置的两部分，该两部分分别为左磁轭(41)和右磁轭(42)，衔铁(6)通过衔铁轴(3)与左磁轭(41)的左侧铰接，左磁轭(41)和右磁轭(42)的断面均为U型，左磁轭(41)和右磁轭(42)的开口均朝向衔铁(6)，左磁轭(41)和右磁轭(42)均含有两块立板和一块横板。
9.根据权利要求8所述的断路器的电磁脱扣触发机构，其特征在于，
导电载体(2)含有位于左磁轭(41)的该两块立板之间的平直导线段和位于右磁轭(42)的该两块立板之间的平直导线段；
或者，导电载体(2)含有位于左磁轭(41)的该两块立板之间的平直导线段和绕设在右磁轭(42)的该横板外的导电线圈段；
或者，导电载体(2)含有绕设在左磁轭(41)的该横板外的导电线圈段和位于右磁轭(42)的该两块立板之间的平直导线段；
或者，导电载体(2)含有绕设在左磁轭(41)的该横板外的导电线圈段和绕设在右磁轭(42)的该横板外的导电线圈段。
10.一种断路器，其特征在于，该断路器含有接线端子(1)、电磁脱扣触发机构、静触头(8)、动触头和脱扣机构，该电磁脱扣触发机构为权利要求1至9中任意一项所述的电磁脱扣触发机构，导电载体(2)的一端与静触头(8)电连接，导电载体(2)的另一端与接线端子(1)电连接，衔铁(6)与该脱扣机构连接，当导电载体(2)中电流超过所述设定值时，衔铁(6)能够向磁轭(4)靠近并触发该脱扣机构，使动触头与静触头(8)分离。
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2018
- 2018-02-28 CN CN201810167430.0A patent/CN108242372A/zh not_active Withdrawn
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