CN221613725U - 磁保持式脱扣执行单元和开关电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及磁保持式脱扣执行单元和开关电器，磁保持式脱扣执行单元用于触发开关电器中的脱扣机构，包括磁轭、衔铁、线圈和磁钢，所述磁轭为单个呈U型结构的轭铁，其U型开口朝向所述衔铁，所述磁钢固定设置在所述磁轭的U型包围区间的外侧，所述磁钢的一个非磁极端贴近设置于所述磁轭，从而在所述磁轭上形成一个短接所述磁钢的短接磁回路，所述线圈绕制在所述磁轭上，还包括导磁体，所述导磁体固定设置在所述磁钢的外侧，从而形成另一个短接所述磁钢的短接磁回路。本实用新型的脱扣执行单元的灵敏度极高。

Description

磁保持式脱扣执行单元和开关电器

技术领域

本实用新型涉及开关电器领域，具体涉及一种磁保持式脱扣执行单元。

背景技术

随着电气设备的普及，人们接触相关设备的机会也逐渐增多，用电安全越来越受到重视。为了有效防止剩余电流对人身及设备的危害，在重要场合得到广泛应用剩余电流设备(Residual Current Device，RCD)，该RCD具备剩余电流保护动作特性，且与电源电压无关。剩余电流设备中有一类是电磁式RCD，一般当剩余电流不超过100mA，电磁式RCD就能被脱扣从而断开电路，且它无需辅助电源。电磁式RCD采用互感器将剩余电流转换到二次侧，由二次侧的输出来驱动脱扣执行单元，脱扣执行单元再推动RCD脱扣从而断开电路。在没有辅助电源供电的情况下，由于互感器输入的剩余电流本就很小，所以二次侧电流非常小，给予脱扣执行单元的驱动功率非常低，因此要求脱扣执行单元要非常灵敏。

目前一种磁保持式脱扣执行单元结构如图1、2所示，包括第一轭铁1、第二轭铁2、衔铁3、磁钢4、线圈5、拉簧6和推杆7，第一轭铁1为L型结构，第二轭铁2为Z型结构，第一轭铁1和第二轭铁2相组合以形成开口朝向衔铁3的U型轭10，并将磁钢4包夹在第一轭铁1和第二轭铁2之间。U型轭10包括第一轭铁1上的第一极面101和第二轭铁2上的第二极面102，在磁钢4的影响下，第一极面101和第二极面102之间形成工作气隙磁场。衔铁3为可摆动设置的杠杆机构，拉簧6一端作用在衔铁3上。如图1，闭合状态下，衔铁3磁吸附于U型轭10，这时磁钢4的磁通经过磁钢工作磁回路φ1，将衔铁3保持在U型轭10的第一极面101和第二极面102上，并且，拉簧6被衔铁3拉伸蓄能。线圈5绕制在第一轭铁1上，当线圈5通电时，线圈5所产生的磁通经过脱扣驱动磁回路φ2以削减磁钢4的磁钢磁通，从而U型轭10对衔铁3的吸附力减弱，在拉簧6的弹性力作用下，衔铁3脱开(如图2)。推杆7可滑动设置在衔铁3脱开后的摆动路径上，一旦衔铁3脱开，则能够推动推杆7顶出脱扣执行单元，以触发脱扣机构的脱扣动作。

另外，第二轭铁2的其中一个端部21被设置为与第一轭铁1绕制有线圈5的绕线段11平行贴近，从而在磁钢4靠近绕线段11的那一侧又形成了磁钢4的短接磁回路φ3，通过短接磁回路φ3，当衔铁3和U型轭10之间产生磁间隙时，更多的磁通会走过短接磁回路φ3(即短接磁回路φ3分走了部分磁钢磁通)，从而使第一极面101和第二极面102处的磁通下降更快，因此，线圈5只需要更小的电流就可以实现衔铁3的脱开。

不过，这种现有的磁保持式脱扣执行单元应用在一些需要极高灵敏度的场合中时，它的灵敏度还是不够。目前常规的提高脱扣执行单元灵敏度手段是增加拉簧6的拉簧力(如更换弹性系数更大的拉簧)，使衔铁3在闭合状态下受到的拉簧6的拉力更大，从而衔铁3脱开时拉簧6能够更快拉动衔铁3，但相应地，如果提高拉簧6的拉簧力，U型轭10对衔铁3的磁保持力也要相应增大才能将衔铁3保持在闭合位置，这样一来就得增加磁钢4的总磁通，磁钢工作磁回路φ1中的磁通也跟着增加，那么要使脱扣执行单元动作，又需要给线圈5提供更大的功率。显然，在需要极高灵敏度的小电流场合中，这种增加拉簧力的方案是前后矛盾的，并不适用。

实用新型内容

因此，针对上述问题，本实用新型提出一种更为优化的磁保持式脱扣执行单元，能够在小输入电流的应用场合中依然保持极高的灵敏度，或是在同等磁保持力的情况下使线圈所需的驱动电流更小。基于该磁保持式脱扣执行单元，本实用新型还提出具有磁保持式脱扣执行单元的开关电器。

本实用新型采用如下技术方案实现：

本实用新型提出一种磁保持式脱扣执行单元，用于触发开关电器中的脱扣机构，包括磁轭、衔铁、线圈和磁钢，所述磁轭为单个呈U型结构的轭铁，其U型开口朝向所述衔铁，所述磁钢固定设置在所述磁轭的U型包围区间的外侧，所述磁钢的一个非磁极端贴近设置于所述磁轭，从而在所述磁轭上形成一个短接所述磁钢的短接磁回路，所述线圈绕制在所述磁轭上，其特征在于：还包括导磁体，所述导磁体固定设置在所述磁钢的外侧，从而形成另一个短接所述磁钢的短接磁回路。

在一个实施例中，优选的，所述导磁体固定设置在所述磁钢背离所述磁轭的一侧。

在一个实施例中，优选的，所述导磁体和磁钢之间设有隔磁片。

在一个实施例中，优选的，所述导磁体呈平面片状结构或半包围所述磁钢的U型片状结构。

在一个实施例中，优选的，所述磁轭远离其开口的一端包括相邻的两个直角连接部，所述磁钢贴近设置于两个直角连接部相连的一侧边。

在一个实施例中，优选的，所述磁轭远离其开口的一端包括相邻的一个直角连接部和一个斜角连接部，所述磁钢贴近设置于所述斜角连接部。

基于上述的磁保持式脱扣执行单元，本实用新型还提出一种开关电器，包括脱扣机构和用于触发脱扣机构的上述的磁保持式脱扣执行单元。

本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型的磁保持式脱扣执行单元在磁钢的外侧设有两个短接磁钢的短接磁回路，磁钢产生的磁通被分成个部分，当衔铁和U型轭之间产生磁间隙时，更多的磁通会被短接磁回路分走，从而使U型轭极面处的磁通下降更快，使得衔铁受到的磁钢的吸力更快减小，因此，线圈只需要更小的电流(或者说更低的线圈功率)就可以实现衔铁的脱开，使得磁钢工作回路中的磁通对极面间隙更敏感，从而提高了脱扣执行单元的灵敏度；另一方面来说，如果本实用新型要增加拉簧的拉簧力以提高脱扣执行单元的灵敏度，相应地增加磁钢磁通以增加磁保持力所需输入的能量也比现有技术来得少。

2.本实用新型的磁保持式脱扣执行单元能够通过导磁体包围磁钢，较好地屏蔽外部磁场对磁钢的影响。

附图说明

图1是现有技术中磁保持式脱扣执行单元的示意图(其一，衔铁处在闭合状态)；

图2是现有技术中磁保持式脱扣执行单元的示意图(其二，衔铁处在脱开状态)；

图3是实施例1中开关电器的示意图；

图4是实施例1中磁保持式脱扣执行单元的示意图；

图5是实施例1的一种变形例的示意图；

图6是实施例1中的磁保持脱扣执行单元相比于现有技术的磁保持脱扣执行单元而言，磁钢在极面处的极面磁钢吸力的曲线图；

图7是实施例2中磁保持式脱扣执行单元的示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

实施例1：

参阅图3所示，作为本实用新型的优选实施例，提供一种开关电器，更具体是一种断路器，包括脱扣机构200以及用于触发脱扣机构200的脱扣执行单元100，脱扣执行单元100为磁保持式脱扣执行单元，具体如图4所示，本实施例的磁保持脱扣执行单元和背景技术中的磁保持脱扣执行单元同样具有衔铁63、拉簧、推杆等结构，在本实施例中，磁轭60为单个呈U型结构的轭铁，其U型开口朝向衔铁63，磁钢64在本实施例中为条形磁铁，但其他实施例中也可以是圆片形磁铁等，只要该磁钢的南、北极朝向与磁轭中磁通方向基本一致，朝向和图中所示的相同或向反均可以，磁钢64固定设置在磁轭60的U型包围区间的外侧，磁钢64的一个非磁极端贴近设置于磁轭60，从而在磁轭60上形成一个短接磁钢64的短接磁回路φ3E。闭合状态下，衔铁63磁吸附于磁轭60，这时磁钢64的磁通经过磁钢工作磁回路φ1E，将衔铁63保持在磁轭60开口端，并且，拉簧被衔铁63拉伸蓄能。线圈61绕制在磁轭60上，当线圈61通电时，线圈61所产生的磁通经过脱扣驱动磁回路φ2E以削减磁钢64的磁钢磁通，从而磁轭60对衔铁63的吸附力减弱，在拉簧的弹性力作用下，衔铁63脱开。

本实施例还设有导磁体65，导磁体65固定设置在磁钢64的外侧，从而形成另一个短接磁钢的64短接磁回路φ4E。

本实施例采用单轭铁结构，其制造更为简单。通过增加导磁体65形成了磁钢64的双短路回路，磁钢64产生的磁通被分成3个部分，当衔铁63和磁轭60之间产生磁间隙时，更多的磁通会被短接磁回路φ3E、φ4E分走，从而使磁轭60极面处的磁通下降更快，使得衔铁63受到的磁钢64的吸力更快减小，因此，线圈61只需要更小的电流(或者说更低的线圈功率)就可以实现衔铁63的脱开，使得磁钢工作回路中的磁通对极面间隙更敏感，从而提高了脱扣执行单元的灵敏度。同时，导磁体65和磁轭60将磁钢64包夹在二者之间，能够较好地屏蔽外部磁场对磁钢64的影响。

本实施例中导磁体65为平面片状结构，且导磁体65固定设置在磁钢64背离磁轭60的一侧，以尽量避免磁路间的干扰。图5示出了本实施例的一种变形例，在这个变形例中，导磁体65A为半包围磁钢64A的U型片状结构，从而导磁体65A和磁轭60A能够基本全包围磁钢64A，更好地屏蔽外部磁场对磁钢64A的影响。

图6示出了本实施例的磁保持脱扣执行单元相比于现有技术的磁保持脱扣执行单元而言，磁钢在极面处的极面磁钢吸力的曲线图，可以看出，本实施例设有两个短接磁回路之后，由于更多的磁钢磁通被短接磁回路所分走，磁轭60极面处的磁通下降更快，使得衔铁63受到的磁钢64的吸力更快减小。另一方面来说，如果本实施例要增加拉簧的拉簧力以提高脱扣执行单元的灵敏度，相应地增加磁钢磁通以增加磁保持力所需输入的能量也比现有技术来得少。

导磁体65和磁轭60之间可以是间隙相对，二者的相对的磁路短路面的间隙优选的不大于0.2mm。本实施例中导磁体65和磁轭60之间设有隔磁片66，隔磁片66使得第一轭铁1和第二轭铁2之间磁钢短路面的间隙不大于0.2mm。通过控制隔磁片的厚度可以使短接磁回路φ3E、φ4E和磁钢工作磁回路φ1E的匹配效果更好。

本实施例中，磁轭60远离其开口的一端包括相邻的两个直角连接部67、68，磁钢64贴近设置于两个直角连接部67、68相连的一侧边，这种结构的磁轭60的结构简单，容易制造。

本实施例的磁保持式脱扣执行单元具有极高的灵敏度，可以应用在需要极高灵敏度的小电流场合中。

实施例2：

本实施例提供一种磁保持式脱扣执行单元，与实施例1中的磁保持式脱扣执行单元基本类似，本实施例也在磁钢64B的外侧设有导磁体以形成两个短路回路，其结构和功能与实施例1相同，不再赘述。本实施例与实施例1的不同之处在于本实施例的磁轭60B远离其开口的一端包括相邻的一个直角连接部70和一个斜角连接部69，磁钢64B贴近设置于斜角连接部69。这种结构可以在框型的磁轭60B的一个斜角位置布置磁钢64B，从而缩小整个磁保持式脱扣执行单元的体积。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出的各种变化，均落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.磁保持式脱扣执行单元，用于触发开关电器中的脱扣机构，包括磁轭、衔铁、线圈和磁钢，所述磁轭为单个呈U型结构的轭铁，其U型开口朝向所述衔铁，所述磁钢固定设置在所述磁轭的U型包围区间的外侧，所述磁钢的一个非磁极端贴近设置于所述磁轭，从而在所述磁轭上形成一个短接所述磁钢的短接磁回路，所述线圈绕制在所述磁轭上，其特征在于：还包括导磁体，所述导磁体固定设置在所述磁钢的外侧，从而形成另一个短接所述磁钢的短接磁回路。

2.根据权利要求1所述的磁保持式脱扣执行单元，其特征在于：所述导磁体固定设置在所述磁钢背离所述磁轭的一侧。

3.根据权利要求1所述的磁保持式脱扣执行单元，其特征在于：所述导磁体和磁钢之间设有隔磁片。

4.根据权利要求1所述的磁保持式脱扣执行单元，其特征在于：所述导磁体呈平面片状结构或半包围所述磁钢的U型片状结构。

5.根据权利要求1所述的磁保持式脱扣执行单元，其特征在于：所述磁轭远离其开口的一端包括相邻的两个直角连接部，所述磁钢贴近设置于两个直角连接部相连的一侧边。

6.根据权利要求1所述的磁保持式脱扣执行单元，其特征在于：所述磁轭远离其开口的一端包括相邻的一个直角连接部和一个斜角连接部，所述磁钢贴近设置于所述斜角连接部。

7.开关电器，包括脱扣机构和用于触发脱扣机构的脱扣执行单元，其特征在于：所述脱扣执行单元是权利要求1-6任一所述的磁保持式脱扣执行单元。