专利名称：改进的磁性组件和装有这种磁性组件的断路器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于断路器类型的模块式电气设备的磁性组件，以及装有这种磁性组件的断路器。
背景技术：
线路保护用的断路器在塑料壳形式的模块盒中，通常包含有在两个端子之间延伸的电路；还包括用于保护线路防止过载的热敏断开的双金属片；以及在一个端子和一个固定接点之间，具有与上述两个元件常态连接的电磁分离装置或磁性断路装置，以构成一个磁性组件。
磁性断路装置主要包括一个带有活动芯的线圈，它们连接于一个顶杆，以便当有过载电流时，通过打开一个与固定接头相接触的活动接头而确保电路断开。
在大多数情况下，断路装置更确切地说包括一个激励线圈，它被纵向安装在一个磁性框体中，并且包围着所述的活动芯。活动芯连接于顶杆，并且与固定芯相配合，一个复位弹簧设置在上述两个芯部之间以完成整个装配。该复位弹簧尤其能够使活动芯回到停止位置，使顶杆回到未启动位置，也就是说，从一个通过活动接头的摆动而使两个接头断开的机械锁定位置回退一段距离。
框体由磁性材料板构成，它整体地围绕着线圈，以便当电流流过线圈时正确地引导磁力线。然后在断路器装配时将组装成一个整体的这些磁性组件装入到盒的塑料壳中。
由于它们具有的功能，这意味着，这些磁性组件是断路器的主要部件，因此，由于特别细心，以及通过一系列的实验以检验所提出的技术方案的有效性，这些构思实现了目的。其主要的功能是与存在着强烈的过载电流相联系的，当然，其中的一些实验是在不同的简单电路结构下完成的，或者至少是在多次情形中名义电流值相等的条件下完成的，在这些情况下测定磁性组件的诸项性能。
在这些极端条件下的运行期间，尤其是以特别严酷的方式针对一些参数进行检验，这些参数之一是接头之间的分离力。这些检测以及随后的调整，其目的是为了通过电磁断开装置的更好的控制，或者对顶杆所传递的作用力的更好的控制，来改善机械式锁定构件的断开状态。
磁性组件各个部分的发热都是一个敏感的参数，为此进行了名义电流和小量过载电流的一系列实验，其目的在于尽可能地使发热量最小。
由此获知，能够实现一种用于断路器类型的模块式电气设备的磁性组件，它包括一个激励线圈；一个活动磁芯；一个与活动磁芯一起移动的顶杆；以及一个因顶杆的移动而起作用的弹性复位件。
人们还知道，某些磁性组件包括一个固定的导向套筒，与顶杆相连的活动磁芯以及固定磁芯在该套筒中移动。
为了全面地考虑这些功能参数，尤其是其中的在过载情况下确保接头可靠地脱开的安全性参数，就变得难以在考虑一个参数时不影响其它的功能参数。
发明内容
因此，本发明的目的在于减少这类磁性组件的构成元件的数量，并且简化这些元件以便于装配，同时保持所述磁性组件的可靠性。
本发明的另一目的是改善磁性组件的性能而不会因此增加其体积，以便于它在模块式电气设备中的装配。
按照本发明，活动芯装在一个活动支承件中，该活动支承件由所述活动芯来驱动，并且与一个顶杆相连接。
这样就获得了一个结构简单的机械式活动组件，并且其在框体中的装配也很简便。
按照一个实施例，活动支承件和顶杆制成一个元件，例如，由塑料制成。
活动支承件例如是一个圆柱形元件，它的一端终止于一个杆件，且构成了顶杆。这样就减少了磁性组件构成元件的数量，而且其组装也很简便，为了获得机械式活动组件，只需将活动芯装进作为活动支承件的圆柱体中即可。
活动芯不再具有任何的斜面、钻孔或锪孔，这就增大了磁极表面。另外，任何将顶杆连接到活动芯上的步骤也不再需要。
弹性复位件例如安装在活动支承件和磁性框体之间。该弹性复位件例如可以由柔性片构成。该弹性复位件的这种定位避免了与产生在间隙中的磁力线的任何接触。这样就改善了磁性组件的性能，以及由于弹性复位件的结构，它在框体中的安装也很简便。
按照一个实施例，磁性组件包括一个引导顶杆移动的引导件。
引导件例如由一个设在框体上的且顶杆从中穿过的孔所构成。
顶杆移动时的引导件间接地保证了对活动支承件的移动引导，也因此引导着机械式活动组件的移动。任何附加的引导件就不再需要，因而有助于减少本发明的磁性组件的构成元件的数量。
按照另一个实施例，引导件由一个设在固定磁芯上的且顶杆从中穿过的孔所构成。
该固定磁芯例如连接于框体。
按照一个实施例，框体由磁性材料制成，构成了相应配合的固定磁性元件。
按照本发明磁性组件的一个实施例，框体的、面对着活动磁芯磁极表面的那一部分构成了相应配合的固定磁性元件。
框体也可以是无磁性的，连接于或者不连接于一个固定的磁芯。
因此本发明的磁性组件其优点在于，无论是在结构设计还是在功能设计方面，它都可以适合于各种电压值。
根据一个实施例，激励线圈是一个相邻螺旋圈之间相互隔开的螺旋线圈。最好能够减少螺旋线圈的数量以增加活动磁芯的磁极表面。相邻螺旋之间不接触还能够免去在线圈上涂覆电绝缘的搪瓷保护层，这有助于减小该激励线圈的成本，而同时不影响磁性组件的性能。
按照一个实施例，激励线圈的端部从螺旋圈上切向地伸出。这种结构能够免去对所述端部的任何弯折操作，因而降低了这种激励线圈的成本。
采用上面所述的磁性组件，本发明尤其适合应用于电气断路器。
附图概述通过下面结合附图的、完全用于举例而不是限制性的详细描述，本发明的其他特征和优点将变得更加明显，其中
图1是本发明磁性组件的一个实施例的分解图；图2是本发明磁性组件的一个实施例的截面视图；图3是本发明磁性组件的另一个实施例的分解图；图4是图3的局部图；图5表示了装配后的图3的磁性组件；图6表示本发明磁性组件的另一个实施例；图7是本发明磁性组件的另一个实施例的截面视图；图8表示了装有本发明磁性组件的断路器。
具体实施例方式
以举例方式表示在图1中的磁性组件包括一个例如以磁性材料构成的磁性框体1，以及一个用于纵向地安装在该磁性框体1中的激励线圈2。
磁性框体1能够引导至少一部分由流过激励线圈2的电流所产生的磁力线。
按照本发明的另一个实施例，框体1也可以是无磁性的。
该磁性组件还包括一个由磁性材料例如钢制成的活动磁芯3。磁芯3具有大致为圆柱形的形状，以及两个磁极表面4、5。
还设有一个与磁芯3一起移动的顶杆6，当它从未启动位置移动到启动位置时就断开了电导通。
还设有弹性复位构件，以便由于顶杆6的移动而使它加载。于是，当激励线圈2中的电流循环中断时，弹性复位构件7a，7b使顶杆6自动返回到其未启动位置，并且使电导通再次接合。
激励线圈2的第一端2a连接在固定接头8上，固定接头8连接在框体1上，或者与框体1制成一体。接触片9最好连接在该固定接头8上。
磁性组件还设有连接板10，线圈2的第二端2b就连接在该连接板上。
图2所示的磁性组件在其相互面对的两个表面之间，即框体1的内表面12和活动磁芯3的磁极表面5之间有一个间隙11。框体1上的、面对着活动磁芯3的磁极表面5的那个部分则构成了固定磁芯。
在这个实施例中，间隙11中没有固定磁芯，该间隙至少部分地被限定在磁性线圈2的外面。
活动磁芯3的形状也可以简化，例如是圆柱形。
连接板10向前伸出一个磁性部分10a，延伸到线圈2的长度，并且能够部分地引导由激励线圈2所产生的磁力线。框体1和该磁性部分10a这样就确定了一个将线圈2插入其中的容腔。
按照图7所示的实施例，磁性组件包括一个连接于框体1的固定磁芯3a，顶杆6从中穿过。间隙11位于活动磁芯3和固定磁芯3a的相互面对的两个磁极表面之间。于是间隙11就在由磁性线圈2所限定的内部空间中延伸。固定磁芯3a可以通过已知的方式，尤其是通过压力装配或者通过焊接，而固定在框体1上。
活动磁芯3装在一个由所述活动磁芯3来驱动并且与顶杆6相连的活动支承件13中。这样就获得了一个由激励线圈2中流动的过载电流而使之移动的机械式活动组件。活动磁芯3和间隙11的尺寸要根据所需的吸力来加以选择，以便能够使顶杆6断开电导通。顶杆6的移动能够推开贴靠在接触片9上的活动接头8a，并且中断激励线圈2中的电流的流动。当激励线圈2中的电流的流动停止后，弹性复位构件使得机械式活动组件，也就是活动磁芯3、活动支承件13和顶杆6，回到未启动位置。
活动支承件13和顶杆6优选地制成一个元件，例如由塑性材料或其他电绝缘材料制成。活动支承件13是一个圆柱形元件，它的一端终止于一个杆件，且构成了顶杆6。因此这种支承件13的注塑制造是非常简单的，而且它的尺寸选择为能够通过简单的装配操作即可与活动磁芯3相连。也可以采用粘接类的其他技术手段来使活动磁芯3和活动支承件13相互连接。
弹性复位件安装在活动支承件13和磁性框体1之间。该弹性复位件例如由一个柔性片7a构成，它的上面有一些孔，以供框体1上其数量一定程度上较为重要的一些定位块1a穿过。
在例如由图2或图7所示的实施例中，清楚地表示了顶杆6穿过框体1上的孔1b。这个孔1b构成了顶杆6穿过时的导向件，而且间接地构成了机械式活动组件的导向件，该机械式活动组件没有通过弹性复位件而连接于框体1。在图7所示的实施例中，安装在孔1b中的固定磁芯3a构成了顶杆6的导向件。
激励线圈2优选地具有间隔开的螺旋圈。考虑到磁极表面5是非常重要的，它即不能有凹槽、也不能呈斜面、也不能开孔，这些都会影响磁力线，围绕着活动磁芯3的螺旋圈的数量减少也能够保持，甚至改善该磁性组件的性能。
另外，相邻螺旋圈之间的分离，也就是脱离接触，就可以取消螺旋圈上的各种搪瓷类的电绝缘保护层。
激励线圈2的两端2a，2b从线圈2的螺旋圈上切向地伸出。针对所述端头2a，2b的所有弯曲操作都可以省略。这样就可以以各种方式来降低这种激励线圈的成本。
弹性复位件也可以例如象图3至图5所示由一个连接于活动支承件13的弹性片7b构成。该弹性片7b例如以圆周环状体的形式延伸在构成了活动支承件13的圆柱体的外面。这个圆周环状体于是就贴靠在框体1的侧面1a。当活动支承件13移动时，弹性片7b变形，一旦激励线圈2中的电流停止流动，弹性片7b就恢复到其初始形状，也使得顶杆6回到未启动位置。
按照本发明磁性组件的另一个实施例，例如图6所示的实施例，弹性复位元件由一个置于间隙11中的弹性垫圈7c构成。垫圈7c分别贴靠在框体1的内表面12和活动支承件的一端上。当活动支承件13移动时，这个弹性垫圈7c被压缩。一旦激励线圈2中的电流停止流动，这个由塑料、或者金属、或者由泡沫材料制成的弹性垫圈7c就恢复到其初始形状，也使得活动支承件13回到与顶杆6的未启动位置相对应的静止位置。
在另一个实施例中，框体1是无磁性的，固定磁芯不连接在所述框体1上。活动磁芯3的移动是通过磁力线最大密度的一个局部区域而实现的，驱使活动磁芯朝着该区域移动，这种移动足以驱动顶杆6。
为了清楚起见，图8表示了本发明断路器15的局部剖视。装有本发明磁性组件的断路器15包括一个配有固定元件17的模块式壳体16，该固定元件例如安装在未示出的导轨型支承件上。
断路器15具有与摆动手柄18类型的操作元件，它能够移动活动接头8a，使之在断开位置和与固定接头8电导通的闭合位置见图8之间移动。
在有过载电流的情况下，顶杆6作用于一个已知的机械式锁定构件19上，通过后者使得活动接头8a移动，从而断开与固定接头8之间的电导通。这种断开使得断路器接头10之间的电流流动中断，并且使得手柄18自动回到相应于使固定接头8与活动接头8a相互分离的位置，这也是由于机械式锁定构件19所产生的结果。
可以通过顶杆6，或者通过一个未在图中示出的装在断路器15中的热敏断开的双金属片，来驱动机械式锁定构件19，以使电流中断。
权利要求
1.一种用于断路器类型的模块式电气设备的磁性组件，它包括一个激励线圈(2)；一个活动磁芯(3)；一个与活动磁芯(3)一起移动的顶杆(6)；以及一个因顶杆(6)的移动而起作用的弹性复位件，其特征在于，所述活动芯(3)装在一个活动支承件(13)中，该活动支承件(13)由所述活动芯(3)来驱动，并且与顶杆(6)相连接。
2.如权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，活动支承件(13)和顶杆(6)制成一个元件。
3.如权利要求2所述的磁性组件，其特征在于，活动支承件(13)是一个圆柱形元件，它的一端终止于一个杆件，且构成了顶杆(6)。
4.如权利要求2或3所述的磁性组件，其特征在于，活动支承件(13)由塑料制成。
5.如权利要求1至4中任一项所述的磁性组件，其特征在于，它还包括对顶杆(6)的移动进行引导的引导件。
6.如权利要求5所述的磁性组件，其特征在于，引导件由一个设在框体(1)上的且顶杆(6)从中穿过的孔(1b)所构成。
7.如权利要求5所述的磁性组件，其特征在于，引导件由一个设在固定芯(3a)中的且顶杆(6)从中穿过的孔(1b)所构成。
8.如权利要求6或7所述的磁性组件，其特征在于，固定芯(3a)连接于框体(1)。
9.如权利要求6或8所述的磁性组件，其特征在于，框体(1)由磁性材料制成，构成了相应配合的固定磁性元件。
10.如权利要求9所述的磁性组件，其特征在于，框体(1)中的、面对着活动磁芯(3)的磁极表面(5)的那一部分构成了相应配合的固定磁性元件。
11.如权利要求1至10中任一项所述的磁性组件，其特征在于，弹性复位元件(7a，7b，7c)安装在活动支承件(13)和磁性框体(1)之间。
12.如权利要求11所述的磁性组件，其特征在于，弹性复位件由一个柔性片(7a)构成。
13.如权利要求1至12中任一项所述的磁性组件，其特征在于，激励线圈(2)是一个相邻螺旋圈相互隔开的螺旋线圈。
14.如权利要求1至13中任一项所述的磁性组件，其特征在于，激励线圈(2)的端部(2a，2b)从该激励线圈(2)的螺旋圈上切向地伸出。
15.一种电气断路器，它包括线圈(2)的第一端(2a)连接其上的一个固定接头(8)；该磁性组件的、供线圈(2)的第二端(2b)连接其上的一个连接板(10)；以及如权利要求1至14中任一项所述的磁性组件。
全文摘要
本发明公开了一种用于断路器类型的模块式电气设备的磁性组件，它包括一个激励线圈(2)；一个活动磁芯(3)；一个与活动磁芯(3)一起移动的顶杆(6)；以及一个因顶杆(6)的移动而起作用的弹性复位件。所述活动芯(3)装在一个活动支承件(13)中，该活动支承件(13)由所述活动芯(3)来驱动，并且与顶杆(6)相连接。
文档编号H01H71/24GK1577687SQ200410068490
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月22日 优先权日2003年7月22日
发明者让－马克·沃伊尔平, 丹尼斯·赫布雷克, 让－米歇尔·维格尼罗恩 申请人:黑格电子股份有限公司