CN214505287U - 用于电磁机构的复位装置及包括其的电磁机构组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于电磁机构的复位装置及包括其的电磁机构组件，所述电磁机构包括驱动杆，所述复位装置包括：弹簧支座，其固定在所述驱动杆的端部；以及弹簧装置，其布置在所述弹簧支座上且用于对所述弹簧支座施加与所述电磁机构的电磁力的方向相反的弹性力；其中，所述电磁机构从吸合位置到释放位置的行程依次包括第一子行程和第二子行程，所述弹簧装置被设置为在所述第一子行程具有第一弹性系数，以及在所述第二子行程具有第二弹性系数，所述第一弹性系数大于所述第二弹性系数。本实用新型的复位装置能够克服电磁机构的磁滞效应。

Description

用于电磁机构的复位装置及包括其的电磁机构组件

技术领域

本实用新型涉及电磁机构，具体涉及一种用于电磁机构的复位装置及包括其的电磁机构组件。

背景技术

电磁机构是通过电磁感应原理将电能转换成机械能，通过断路器传动系统带驱动动触头动作从而完成电路的导通或断开。电磁机构具有零部件数量少、结构简单、使用寿命长，可靠性高等优点，受到用户的青睐。

由于电磁机构存在磁滞效应，当电磁机构的线圈断电后，电磁机构的动铁芯受剩磁力的影响，动铁芯在一定时间内保持在吸合位置，导致动铁芯的复位速度较慢。如果断路器所在的电路出现故障或者故障并未消除，其在完成合闸动作后需要快速地进行分闸操作，断路器的传动机构将会触碰到电磁机构的动铁芯，由此导致断路器的分闸速度变小，合分闸间隔时间较长，延长了断路器的动静触头短接的时间。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种用于电磁机构的复位装置，所述电磁机构包括驱动杆，所述复位装置包括：

弹簧支座，其固定在所述驱动杆的端部；以及

弹簧装置，其布置在所述弹簧支座上且用于对所述弹簧支座施加与所述电磁机构的电磁力的方向相反的弹性力；

其中，所述电磁机构从吸合位置到释放位置的行程依次包括第一子行程和第二子行程，所述弹簧装置被设置为在所述第一子行程具有第一弹性系数，以及在所述第二子行程具有第二弹性系数，所述第一弹性系数大于所述第二弹性系数。

优选的，所述弹簧装置包括第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧在第一子行程中对所述弹簧支座施加与所述电磁力的方向相反的弹性力以及第二子行程中处于自然状态，所述第二弹簧在第一子行程和第二子行程中都对所述弹簧支座施加与所述电磁力的方向相反的弹性力，所述第一弹簧的弹性系数大于所述第二弹簧的弹性系数。优选的，所述第一弹簧的弹性系数与所述第二弹簧的弹性系数的比值为10～50，更优选的为30～50。

优选的，所述弹簧支座包括：呈杆状的连接杆，所述连接杆的一端与所述驱动杆的端部固定连接；以及呈板状的支撑部，其与所述连接杆固定连接；所述第一弹簧和第二弹簧位于所述支撑部和所述电磁机构的壳体之间。

优选的，所述支撑部包括固定连接的第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板与所述连接杆的另一端固定连接，第一支撑板和第二支撑板堆叠布置且垂直于所述连接杆。

优选的，当所述电磁机构处于释放位置时，所述第一弹簧的一端抵靠所述第一支撑板，且另一端与所述电磁机构的壳体相距预定的间距，所述第二弹簧的一端抵靠所述第二支撑板，且另一端与所述电磁机构的壳体相接触；当所述电磁机构处于吸合位置时，所述第一弹簧和第二弹簧处于压缩状态，且所述第一弹簧的另一端和所述第二弹簧的另一端抵靠所述电磁机构的壳体。

优选的，所述第一弹簧套在所述连接杆上且位于所述第二弹簧的内部，所述第一弹簧的外径小于所述第一支撑板的直径，所述第二弹簧的内径大于所述第一支撑板的直径，且其外径小于所述第二支撑板的直径。

优选的，所述复位装置还包括：位于所述第一弹簧的一端和所述第一支撑板之间的第一环形垫片；和/或位于所述第二弹簧的一端和所述第二支撑板之间的第二环形垫片。

优选的，所述连接杆的一端与所述驱动杆的端部通过螺纹连接。

优选的，所述第一弹簧是碟簧，所述第二弹簧是压簧。

本实用新型还提供了一种电磁机构组件，包括：电磁机构，其包括驱动杆；以及如上所述的复位装置，所述复位装置与所述驱动杆的端部固定连接。

本实用新型的复位装置能够克服电磁机构的磁滞效应，使得电磁机构的动铁芯与静铁芯快速地分离以增加两者之间的气隙，快速地降低施加在动铁芯上的剩磁力，实现电磁机构从吸合位置快速复位到释放位置，避免了断路器在合分闸操作过程中其动静触头短接时间过长。复位装置的结构紧凑、占据空间小、可靠性高、使用寿命长、便于更换复位装置中损坏的零部件。

附图说明

以下参照附图对本实用新型实施例作进一步说明，其中：

图1是根据本实用新型较佳实施例的电磁机构组件的平面示意图。

图2是图1所示的复位装置的分解图。

图3是图1所示的电磁机构组件的局部剖视图，其中复位装置被剖切。

图4是图1所示的电磁机构组件的处于吸合位置的平面示意图。

图5是图4所示的电磁机构组件的局部剖视图，其中复位装置被剖切。

图6是图2所述的复位装置中的弹簧装置的弹性力与其形变量的关系图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本实用新型进一步详细说明。

图1是根据本实用新型较佳实施例的电磁机构组件的平面示意图。如图1所示，电磁机构组件1包括电磁机构11和复位装置12。电磁机构11可以采用现有技术中的电磁机构，其包括壳体111、位于壳体111内部的静铁芯、动铁芯和线圈(图1未示出)以及与动铁芯固定连接的驱动杆112，驱动杆112穿过壳体111后，其相对设置的端部1121和端部1122位于壳体111的外部，其中驱动杆112的端部1121用于推动断路器的连杆机构(图1未示出)。

复位装置12包括弹簧支座13，布置在弹簧支座13上的弹簧装置120和环形垫片123，弹簧装置120包括弹簧121和弹簧122，弹簧121和环形垫片123位于弹簧122的内部，弹簧支座13固定且在驱动杆112的端部1122上，用于支撑弹簧121、弹簧122和环形垫片123。

图1所示的电磁机构11处于释放位置，此时弹簧122处于自然的、非伸缩状态，其一端抵靠在弹簧支座13上，其另一端与壳体111的端盖1111相接触；弹簧121同样处于自然的、非伸缩状态，其一端抵靠在弹簧支座13上，其另一端与壳体111的端盖1111相距预定的间距，由此弹簧121的行程或形变量小于弹簧122的行程或形变量。

图2是图1所示的复位装置的分解图。如图2所示，弹簧122可以选用市场上可售的压簧，弹簧121可以选用市场上可售的碟簧，碟簧具有形变量短、劲度大的特点。弹簧121的弹性系数(或称劲度系数)大于弹簧122的弹性系数，例如弹簧121的弹性系数与弹簧122的弹性系数的比值为10～50，优选为30～50。弹簧121的外径小于弹簧122的内径，且适于布置在弹簧122的内部。环形垫片123的外径小于弹簧122的内径且等于弹簧121的外径，且适于放置在弹簧122的内部。环形垫片123的厚度可以根据实际需要进行调节，从而方便地调节弹簧121的形变量。

弹簧支座13包括连接杆131和支撑部132。连接杆131大体上呈柱状，其一端1311用于与驱动杆112的端部1122通过螺纹固定连接，其另一端1312和支撑部132固定连接。支撑部132大体上呈板状，其包括固定连接的支撑板1321和支撑板1322，支撑板1321和支撑板1322堆叠布置且垂直于连接杆131，其中支撑板1321的直径小于支撑板1322的直径，支撑板1321与连接杆131的另一端1312固定连接。

图3是图1所示的电磁机构组件的局部剖视图，其中复位装置12被剖切。如图3所示，弹簧121和环形垫片123套在连接杆131上，且环形垫片123位于支撑板1321和弹簧121的一端之间。弹簧121和环形垫片123位于弹簧122的内部，由此弹簧121、弹簧122和环形垫片123占用的安装空间较小。在实际应用中，选择合适厚度的环形垫片123以调节弹簧121的形变量。

弹簧121的内径等于或略大于连接杆131的直径，且其外径小于支撑板1321的直径，当弹簧121套在连接杆131上后，连接杆131能够对弹簧121的伸缩运动起到导向作用。

弹簧122的内径等于或略大于支撑板1321的直径，且其外径小于支撑板1322的直径，当弹簧122的一端抵靠支撑板1322的环形边缘时，其与支撑板1321的环形侧壁相接触，由此支撑板1321还能够对弹簧122的伸缩运动起到导向作用。

当电磁机构11中的线圈通电后，在电磁机构11中产生磁场驱动动铁芯运动，动铁芯带动驱动杆112运动，驱动杆112带动弹簧支座13朝向靠近壳体111的端盖1111的方向运动，弹簧支座13使得弹簧121和弹簧122的端部开始接触壳体111的端盖1111，并压缩弹簧121和弹簧122，最终使得电磁机构组件1的处于吸合位置。

图4是图1所示的电磁机构组件的处于吸合位置的平面示意图。如图4所示，弹簧支座13的支撑板1322靠近壳体111的端盖1111，使得弹簧121(其被弹簧122所遮挡)和弹簧122处于压缩状态。

图5是图4所示的电磁机构组件的局部剖视图，其中复位装置12被剖切。如图5所示，弹簧121处于压缩状态，其一端抵靠壳体111的端盖1111，其另一端通过环形垫片123抵靠在支撑板1321的环形边缘上。弹簧122同样处于压缩状态，其一端抵靠壳体111的端盖1111，其另一端抵靠在支撑板1322的环形边缘上。弹簧122和弹簧121均匀地对支撑板1321和支撑板1322施加与电磁机构11中的电磁力的方向相反的弹性力，使得弹簧支座13能够沿着驱动杆112的轴线运动。支撑板1321用于对弹簧121起到起到支撑和压缩作用，且支撑板1322用于弹簧122起到支撑和压缩作用。

图6是图2所述的复位装置中的弹簧装置的弹性力与其形变量的关系图。其中横坐标是形变量，纵坐标是弹性力，当电磁机构11处于图1和图3所示的释放位置时，弹簧装置120的形变量为0，以及当弹簧装置120中的弹簧121的端部刚好接触壳体111的端盖1111且弹簧122处于压缩状态时，弹簧装置120的形变量为Δx1，当电磁机构11处于图4和图5所示的吸合位置时，弹簧装置120的形变量为Δx2。其中弹簧装置120的形变量从Δx2减小至Δx1对应于电磁机构从吸合位置到释放位置的行程的第一子行程，弹簧装置120的形变量从Δx1减小至零对应于电磁机构从吸合位置到释放位置的行程的第二子行程。

如图6所示，当弹簧装置120的形变量从0增加到Δx1的过程中，弹簧121处于自然状态，且仅弹簧122处于压缩状态，由此弹簧122产生逐渐增加的弹性力，其大小由弹簧122的弹性系数和形变量决定。当弹簧装置120的形变量为Δx1时，弹性力为F1，弹簧122的弹性系数等于F1/Δx1。当弹簧装置120的形变量从Δx1增加到Δx2的过程中，弹簧121开始被压缩从而产生逐渐增加的弹性力，且弹簧122继续被压缩从而产生逐渐增加的弹性力，弹簧装置120产生的弹性力等于弹簧121和弹簧122产生的弹性力之和。由于弹簧121的弹性系数远大于弹簧122的弹性系数，因此弹簧装置120产生的弹性力从F1急剧增加至F2，在此过程中弹簧装置120的弹性系数等于弹簧121和弹簧122的弹性系数之和。

当电磁机构11中的线圈断电时，电磁机构11开始从吸合位置复位到释放位置。其中在弹簧装置120的形变量从Δx2减小至Δx1的第一子行程中，弹簧装置120产生的弹性力等于弹簧121和弹簧122产生的弹性力之和，且其弹性系数等于弹簧121和弹簧122的弹性系数之和。在弹簧装置120的形变量从Δx1减小至0的第二子行程中，弹簧121处于自然状态，弹簧装置120产生的弹性力等于弹簧122产生的弹性力，且其弹性系数等于弹簧122的弹性系数。

当电磁机构11中的线圈断电时，由于弹簧121施加在弹簧支座13的弹性力的方向与剩磁力的方向相反，且远大于剩磁力，弹簧121快速地伸长，从而使得动铁芯与静铁芯快速地分离以增加两者之间的气隙，快速地降低了施加在动铁芯上的剩磁力，从而克服电磁机构11的磁滞效应。随后弹簧122对支撑板1322施加弹性力并使得支撑板1322沿着远离端盖1111的方向运动，同时弹簧122继续伸长，弹簧支座13带动驱动杆112快速地运动，最终使得电磁机构11迅速(例如几十个毫秒内)复位到释放位置。因此，在断路器的分闸过程中，能够避免断路器的连杆机构触碰到驱动杆112的端部1121以减小断路器的分闸速度，同时避免了断路器在合分闸操作过程中其动静触头短接时间过长。

本实用新型的复位装置12能够实现电磁机构11从吸合位置快速复位到释放位置、且可靠性高、使用寿命长。

弹簧支座13与驱动杆112的端部通过螺纹固定连接，便于更换复位装置中损坏的零部件。

弹簧121位于弹簧122的内部，支撑板1321和支撑板1322堆叠布置且垂直于连接杆131，使得复位装置12的结构紧凑、占据空间小。

支撑板1321用于支撑和压缩弹簧121，且支撑板1322用于支撑和压缩弹簧122，复位装置12的零部件数量少、结构简单。

弹簧支座13的连接杆131还用于对弹簧121的伸缩运动起到导向作用，且支撑板1321用于对弹簧122的伸缩运动起到导向作用，由此复位装置12的性能稳定。

在本实用新型的其他实施例中，复位装置12还包括设置在弹簧122的一端和支撑板1322之间的环形垫片，其用于调节弹簧122的形变量。

在本实用新型的其他实施例，弹簧支座13与驱动杆112的端部还可以采用现有的其他固定连接方式。

在本实用新型的另一个实施例中，弹簧装置120还可以采用具有可变弹性系数的弹簧，其中电磁机构从吸合位置复位到释放位置的子行程中，可变弹性系数的弹簧的弹性系数逐渐减小，或在初始的第一子行程中的弹性系数大于或远大于后续的第二子行程中的弹性系数。

在本实用新型的又一个实施例中，弹簧装置120包括一个形变量大且弹性系数小的第二弹簧，以及形变量小且弹性系数大的多个第一弹簧，其中第二弹簧在整个复位行程中产生与电磁力的方向相反的弹性力，多个第一弹簧在初始的第一子行程中产生与电磁力的方向相反的弹性力，以及在后续的第二子行程中处于自然状态。

本实用新型的实施例并不意欲限定弹簧121是碟簧，在其他的实施例中，弹簧121可以选用现有技术中具有形变量短、弹性系数大的任意类型的弹簧。弹簧121的弹性系数与弹簧122的弹性系数的比值优选为20～50。

在本实用新型的另一个实施例中，弹簧121和/或122还可以被替换为拉簧，其一端固定在电磁机构上，其另一端固定在弹簧支座13上，在电磁机构11处于吸合位置时对弹簧支座13施加与电磁机构11中的电磁力的方向相反的弹簧力。

虽然本实用新型已经通过优选实施例进行了描述，然而本实用新型并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本实用新型范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。

Claims (10)

1.一种用于电磁机构的复位装置，所述电磁机构包括驱动杆，其特征在于，所述复位装置包括：

弹簧支座，其固定在所述驱动杆的端部；以及

弹簧装置，其布置在所述弹簧支座上且用于对所述弹簧支座施加与所述电磁机构的电磁力的方向相反的弹性力；

其中，所述电磁机构从吸合位置到释放位置的行程依次包括第一子行程和第二子行程，所述弹簧装置被设置为在所述第一子行程具有第一弹性系数，以及在所述第二子行程具有第二弹性系数，所述第一弹性系数大于所述第二弹性系数。

2.根据权利要求1所述的复位装置，其特征在于，所述弹簧装置包括第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧在第一子行程中对所述弹簧支座施加与所述电磁力的方向相反的弹性力以及第二子行程中处于自然状态，所述第二弹簧在第一子行程和第二子行程中都对所述弹簧支座施加与所述电磁力的方向相反的弹性力，所述第一弹簧的弹性系数与所述第二弹簧的弹性系数的比值为10～50。

3.根据权利要求2所述的复位装置，其特征在于，所述弹簧支座包括：

呈杆状的连接杆，所述连接杆的一端与所述驱动杆的端部固定连接；以及

呈板状的支撑部，其与所述连接杆固定连接；

所述第一弹簧和第二弹簧位于所述支撑部和所述电磁机构的壳体之间。

4.根据权利要求3所述的复位装置，其特征在于，所述支撑部包括固定连接的第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板与所述连接杆的另一端固定连接，第一支撑板和第二支撑板堆叠布置且垂直于所述连接杆。

5.根据权利要求4所述的复位装置，其特征在于，

当所述电磁机构处于释放位置时，所述第一弹簧的一端抵靠所述第一支撑板，且另一端与所述电磁机构的壳体相距预定的间距，所述第二弹簧的一端抵靠所述第二支撑板，且另一端与所述电磁机构的壳体相接触；

当所述电磁机构处于吸合位置时，所述第一弹簧和第二弹簧处于压缩状态，且所述第一弹簧的另一端和所述第二弹簧的另一端抵靠所述电磁机构的壳体。

6.根据权利要求5所述的复位装置，其特征在于，所述第一弹簧套在所述连接杆上且位于所述第二弹簧的内部，所述第一弹簧的外径小于所述第一支撑板的直径，所述第二弹簧的内径大于所述第一支撑板的直径，且其外径小于所述第二支撑板的直径。

7.根据权利要求5所述的复位装置，其特征在于，所述复位装置还包括：

位于所述第一弹簧的一端和所述第一支撑板之间的第一环形垫片；和/或

位于所述第二弹簧的一端和所述第二支撑板之间的第二环形垫片。

8.根据权利要求3所述的复位装置，其特征在于，所述连接杆的一端与所述驱动杆的端部通过螺纹连接。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的复位装置，其特征在于，所述第一弹簧是碟簧，所述第二弹簧是压簧。

10.一种电磁机构组件，其特征在于，包括：

电磁机构，其包括驱动杆；以及

如权利要求1至9中任一项所述的复位装置，所述复位装置与所述驱动杆的端部固定连接。

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