磁性系统和安装开关设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于功率保护开关(2)的磁性系统(1)，其带有轭(3)、线圈(4)、套筒(5)、磁芯(6)、推杆(7)、衔铁(8)和限位弹簧(9)，其中，在轭(3)处构造有导体件(10)，其承载固定接触件(11)，并且其中，衔铁(8)可在套筒(5)中逆着限位弹簧(9)的力移动地来引导。磁芯(6)固定在导体件(10)处，套筒(5)在其第一端处与磁芯(6)接合，并且衔铁(8)可在套筒(5)的第二端处驶入和驶出套筒(5)。
【专利说明】磁性系统和安装开关设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于功率保护开关的磁性系统，其带有轭、线圈、套筒、磁芯、推杆、衔铁和限位弹簧(Fesselfeder)，其中，在轭处构造有导体件(Leiterstueck)，其承载固定接触件，并且其中，衔铁可在套筒中逆着限位弹簧的力移动地来引导。
[0002]此外，本发明涉及一种根据权利要求8的前序部分的用于制造磁性系统的方法。
[0003]此外，本发明涉及一种根据权利要求9的前序部分的带有绝缘材料壳体和带有磁性系统的功率保护开关。
【背景技术】
[0004]这种类型的磁性系统例如在文件DE 198 45 476 Al中示出。
[0005]在电气技术中，带有磁性系统的功率保护开关被用于保护电路免于例如由短路等引起的过载影响并且用于自动地断开导线，也就是说，当出现这样的过载时，其脱扣。对于一些可能的过载情况，将磁性系统用于功率保护开关的脱扣。该磁性系统具有可动的衔铁，其在静止位置中部分地伸入到在待监控的导线中流动的被电流流过的线圈中。如果在线圈中的电流大于预定的脱扣电流，通过线圈的产生的磁场使衔铁移动并且经由推杆使功率保护开关脱扣。因为线圈始终被待监控的电流流过，脱扣元件、也就是说衔铁和推杆必须被限位弹簧保持在限定的静止位置中，以保证功率开关的限定的响应并且避免误脱扣。因此，磁性系统必须包含多个不同的机械部件，以确保该功能可靠性。将这些多个机械部件连接在一起是耗费时间的且因此是昂贵的。为了维持可规定的脱扣特性也重要的是，磁性系统的磁路的气隙(Luftspalt)可尽可能与公差无关地在加工时调整，因此已知的磁性系统为此设置了部分相当复杂的结构措施。
【发明内容】
[0006]因此本发明的目的是将磁性系统改进成使得其结构需要更少的部件且其装配进一步简化并且说明一种用于其制造的方法。此外，本发明的目的为将带有磁性系统的功率保护开关改进成使得进一步简化磁性系统在功率保护开关中的装配并且也使磁性系统的磁路的气隙与公差更加无关。
[0007]关于磁性系统，该目的通过带有权利要求1的特征的磁性系统来实现。
[0008]关于用于制造磁性系统的方法，该目的通过权利要求8来实现。
[0009]关于改进的功率保护开关，该目的通过带有权利要求9的特征的功率保护开关来实现。
[0010]即根据本发明磁芯固定在导体件处，并且套筒在其第一端处与磁芯接合，而衔铁可在套筒的第二端处能够驶入和驶出套筒。
[0011]根据本发明的磁性系统具有非常少的部分地承担多重功能的单件，由此还可全自动地以高速非常简单地来装配。由此，磁芯除了其作为在磁性系统的磁路中的磁芯的本来的功能还满足用于套筒的保持机构的功能。不需要用于磁性系统的特别的支撑装置，因为根据本发明磁芯固定在导体件处，并且该导体件因为其承载固定接触件反正必须固定在安装开关设备的壳体中。由此，磁性系统通过带有固定触点的导体件的支撑部在装配时保持在壳体中，套筒通过磁芯来保持，而磁芯保持在套筒中。由于衔铁在套筒的第二端处可驶入和驶出套筒，对衔铁的向后的止挡可设置在磁性系统之外。因此，根据本发明的磁性系统适合于，确定磁性系统的气隙的在磁芯与衔铁之间的间距通过位于磁性系统之外的止挡器件来确定并且因此可与磁性系统的制造公差更加无关地调整。
[0012]根据本发明的一有利的实施形式，磁芯具有由推杆伸过的孔。该孔同时用作用于推杆的引导机构，从而取消的独立引导机构(如其在现有技术中必需的那样)。
[0013]根据本发明的一有利的实施形式，孔是阶梯形的纵向孔，其在背向导体件的端部处带有较大的直径，并且直径阶梯(Durchmesserstufe)形成对限位弹簧的第一止挡。由此，限位弹簧抗旋转地来支承，不需要附加的用于限位弹簧的保持件。
[0014]根据本发明的一有利的实施形式，磁芯的外表面至少在与套筒接合的区域中具有在该区域中提高磁芯与套筒之间的摩擦的表面结构。其例如可通过外表面的处于外面的环绕的结构化、例如沟纹或粗糙部的形式实现，套筒被推到其上并且由此更好地保持，而不必设置另外的固定件、例如粘合剂层。
[0015]根据本发明的一有利的实施形式，推杆在衔铁的端侧处插入盲孔式的凹部中并且固定在其中。这例如可由此来实现，即推杆被压入磁芯中。这具有衔铁的优化的、更好的回引的有利效果。这样的待根据本发明设置的措施尤其有利地作用于之前的公差。
[0016]根据本发明的一有利的实施形式，衔铁的端侧形成对限位弹簧的第二止挡。有利地，其对此不具有轮廓部、即尤其不具有孔或下沉部(Einfraesung)以容纳限位弹簧。以有利的方式，限位弹簧贴靠在光滑的端侧处。这具有磁性系统的磁路的不受干扰的且由此进一步改善的磁性特性的有利效果，由此尤其引起更高的衔铁力。
[0017]根据本发明的一有利的实施形式，磁芯与导体件铆接。
[0018]根据本发明的用于制造磁性系统的方法特征在于，其包括以下步骤:
-将磁芯固定在导体件处，
-将套筒推到磁芯上，
-将限位弹簧推到构造在衔铁处的推杆上，
-将带有构造在其处的推杆和推到其上的限位弹簧的衔铁推入套筒中，
-将由磁芯、导体件、带有推入的磁芯的套筒形成的单元插入安装开关设备的壳体中。
[0019]根据本发明的带有绝缘材料壳体和带有磁性系统的功率保护开关特征在于，在绝缘材料壳体的内侧处以彼此间确定的间距构造有两个支承机构(Lagerorgan),其中，第一支承机构构造用于保持导体件而第二支承机构构造为对衔铁的止挡。第一支承机构例如可通过两个以导体件的厚度的间距并排模制在壳体内侧处的接片来形成，在它们之间夹紧导体件以固定。第二支承机构可以是在壳体的内侧处的凸肩，其用作对衔铁的止挡，也就是说，衔铁在静止状态中不能被限位弹簧从套筒中压出比直至该止挡更远。
[0020]根据本发明的一有利的实施形式,确定磁性系统的气隙的在磁芯与衔铁之间的间距可通过在这两个支承机构之间的间距确定。磁路的气隙、即在磁芯与衔铁之间的间距因此通过在壳体中的两个支承点(Anlagepunkt)来确定。这些支承点可彼此间精确地被保持在壳体中，这造成，气隙根据本发明与公差更加无关。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]应根据附图(在其中示出了本发明的实施例)来详细阐述和说明本发明以及本发明的另外的有利的设计方案和改进方案。
[0022]其中:
图1显示了根据本发明的磁性系统的实施形式，
图2显示了插入安装开关设备的壳体中的根据图1的磁性系统的视图，以及 图3显示了插入安装开关设备的壳体中的根据图1的磁性系统的剖视图。
[0023]在附图中以相同的附图标记来表示相同的或起相同作用的构件或元件。
【具体实施方式】
[0024]图1示出了磁性系统1，如其根据本发明来构造且插入在功率保护开关2中(见图2和3)那样。在此未示出功率保护开关的另外的细节和另外的构件(其通常存在于这样的功率保护开关中)，例如转换机构、过流脱扣器、带有电弧导轨和灭弧板组的灭弧装置等。
[0025]磁性系统I具有轭3、在此L形的金属轭，其带有长的边腿21和大约直角地在其处弯折的短的边腿22。
[0026]在短的边腿22处以面的方式焊接有导体件10。导体件10承载固定接触件11并且在短的边腿22的延长部中朝向下延伸，在那里其以大约U形的拱起部结束，拱起部形成固定触点导轨。在此，导体件10构造有第一板23，其直接焊接在短的边腿22处。第二板24以大约45°的角度伸出地模制到第一板23处，第二板24因此斜向下伸延。U形的拱起部25模制到第二板24处。
[0027]在图2中还示意性地示出带有可动的接触件28的接触杠杆27，接触件28与固定接触件11形成功率保护开关2的接触部位并且可动的绞合线29 (其使电流路径延伸进入功率保护开关中)从接触件28出发。
[0028]短的边腿22和导体件10分别具有孔，其在彼此焊接的状态中彼此相叠并且因此形成通过导体件10和短的边腿22的共同的通道。
[0029]磁芯6的自由端插过该通道，使得其在导体件10的外侧处超过它一段并且在该侧处通过卷边来固定铆接。
[0030]磁芯由铁磁材料构成并且具有柱形的外轮廓和阶梯形的纵向孔14。较大的直径位于背向导体件10的侧面处，较小的直径位于面向导体件10的侧面处。
[0031]直径阶梯15形成对圆柱弹簧9的止挡，其用作限位弹簧。从较大直径的侧面这里将限位弹簧9插入纵向孔14中，直到其在直径阶梯15处止挡。
[0032]也称为套筒5的、由绝缘的塑料材料构成的线圈管从外面被推到磁芯6的外表面上。为了套筒5不再可滑下来，磁芯6的外表面具有表面轮廓、例如沟纹部，其提高在磁芯6的外表面与套筒5的内表面之间的摩擦力。套筒以一定的压配合被推到磁芯6的外表面上、通过表面轮廓来支持，并且由此提高的滑动摩擦和静摩擦然后自身将套筒5保持在磁芯6上，不需要另外的用于将套筒5固定在磁芯6处的工作步骤。
[0033]将线圈4(其被流过功率保护开关的电流流经)推到套筒5的外表面上。根据额定电流和待切断的短路电流的大小，该线圈可或多或少地具有带有不同横截面的绕组。在这里示出的示例中，线圈仅具有3个绕组和大的矩形的横截面。其由此适合用于切断大的短路电流。线圈4经由第一联接导体26与导体件10的第二板24相连接。两者直接相互焊接，由此产生小的过渡阻力(Uebergangswiderstand)和电流路径的总体上较小的电阻。
[0034]同样，第一联接导体26与第一板23形成大约45°的角度。联接导体26和第二板24的该倾斜的走向具有以下优点。在短路情况中接触部位打开时，在固定接触件11与可动的接触件28之间产生电弧，其首先还继续在接触部位上承载电流。图2中的虚线30、31和弯曲的箭头32说明，在该状态中在电弧上的电流路径呈现弧形的或回环形的走向。伴随该回环形的走向的磁场如此作用到电弧上，使得其驱使电弧远离接触部位并且朝向导电板和灭弧板组(在此未在附图中示出)；也谈及，将电弧吹走，并且还将由第一联接导体26、第二板24和带有绞合线的可动的接触杠杆27构成的结构称为吹走回环(Blasschleife)。由于第二板24和第一联接导体26的倾斜的走向，吹走回环在此具有宽的孔，产生大的吹走回环，这在强的吹走效果的意义中是有利的。
[0035]在线圈4的另一端处存在第二联接导体33，其与联接端子34相连接。
[0036]磁芯8具有柱形的设计，其带有外直径，该外直径测定成使得其可以以其外表面容易地沿着套筒5的内表面滑动，而不形成过大的气隙。
[0037]在端侧17处，衔铁8具有盲孔式的凹部，大约以圆形的销或圆形的杆的形式构造的推杆7被压入该凹部中并且然后固定地保持在其中，而不需要设置另外的用于固定的措施、诸如焊接、粘合等。
[0038]除了用于压入推杆7的盲孔之外，衔铁8的端侧不具有另外的表面轮廓。该端侧因此在根据本发明的实施方案中显示光滑的面。这是有利的，因为其造成更高的衔铁力。因为对于磁力、衔铁力的水平决定性的是在气隙的区域中的面积和气隙宽度。根据本发明的实施方案造成在气隙的区域中大的衔铁面积且因此造成大的衔铁力。
[0039]将限位弹簧9推到被压入衔铁8中的推杆7上。然后从套筒5的敞开的侧面这里以推杆7向前的方式将衔铁插入套筒5中。较小的直径刚好大到使得与衔铁8相连接的推杆7可滑动穿过。推杆7因此滑动通过孔17，直到其在导体件10中的开口处伸出一段远。限位弹簧在直径阶梯处达到止挡。
[0040]衔铁8在套筒5的自由端处超出套筒5 —段远。
[0041]磁性系统I的磁路的气隙的宽度可通过衔铁8的端面与磁芯6的间距确定。在短路电流脱扣的情况中，衔铁8由于线圈电流的磁力效果被拉入套筒5中，并且因此驱使推杆向左从套筒中出来并且可撞击接触杠杆以打开接触部位。衔铁根据本发明设计为没有其它表面轮廓的柱体的优点在于，当衔铁被拉入套筒5中时，在衔铁与套筒5的内表面之间不再产生气隙。如果产生了这样的气隙，例如在根据文件DE 198 45 476 Al的现有技术中是该情况，则这减小衔铁力。然而，在根据本发明的实施方案中不产生这样的气隙。
[0042]现在为了能够在静止状态中以小的制造公差维持气隙的宽度，将磁性系统I插入功率保护开关2中，并且在此将导体件10插入和保持在以导体件的厚度的间距并排模制在壳体的内侧处的两个接片34、35(其共同形成第一支承机构18)之间，而凸肩、也称为第二支承机构19在壳体的内侧处用作对衔铁8的止挡。气隙的宽度因此通过两个支承机构18、19的间距或在壳体中的支承点来确定、而不通过磁性系统的部件本身。与壳体相连接的支承点18、19可通过精确的壳体制造以彼此间精确的位置来调整并且以高的可复制来维持，由此气隙独立于磁性系统的制造公差。
[0043]基于上述说明清楚的是，根据本发明的磁性系统非常简单地来构建并且同样可简单地来装配。在轭处逐步地来构建该磁性系统。首先将磁芯与轭铆接。将套筒推到磁芯上，将带有推杆的衔铁推到套筒中，将线圈推到其上，将全部一起插入壳体中。不需要制造复杂地装配的子组件并且然后将其连接到一起。而是将较少的部件相继地推到彼此上或彼此中，并且气隙宽度的关键参数可通过壳体尺寸、即一方面对导体件而另一方面对衔铁的两个支承点的在磁性系统之外调整的间距以小的公差调整。
[0044]对于专业人士显而易见的是，本发明不限于上面所说明的实施形式的细节中，并且本发明可以其它特定的形式来实施，而不偏离其基本属性，并且因此期望，当前的实施形式在各个方面被视为说明性的而非限制性的，其中，比参考上述说明更多地参考所附权利要求，并且因此意图是，所有处于权利要求的等同物的意义和范围内的变体都包含在其中。
[0045]附图标记清单
【权利要求】
1.一种用于功率保护开关(2)的磁性系统(I)，其带有轭(3)、线圈(4)、套筒(5)、磁芯(6)、推杆(7)、衔铁⑶和限位弹簧(9)，其中，在所述轭(3)处构造有导体件(10)，其承载固定接触件(11)，并且其中，所述衔铁(8)在所述套筒(5)中能够逆着所述限位弹簧(9)的力移动地来引导， 其特征在于，所述磁芯(6)固定在所述导体件(10)处，所述套筒(5)在其第一端处与所述磁芯(6)接合，并且所述衔铁(8)在所述套筒(5)的第二端处能够驶入和驶出所述套筒(5)。
2.根据权利要求1所述的磁性系统(1)，其特征在于，所述磁芯(6)具有由所述推杆(7)伸过的孔。
3.根据权利要求2所述的磁性系统(I)，其特征在于，所述孔是阶梯形的纵向孔，其在背向所述导体件(10)的端部处带有较大的直径，并且直径阶梯形成对所述限位弹簧(9)的第一止挡。
4.根据权利要求1所述的磁性系统(I)，其特征在于，所述磁芯(6)的外表面至少在与所述套筒(5)接合的区域 中具有在该区域中提高所述磁芯(6)与所述套筒(5)之间的摩擦的表面结构。
5.根据权利要求1所述的磁性系统(I)，其特征在于，所述推杆(7)在所述衔铁(8)的端侧处插入盲孔式的凹部中并且固定在其中。
6.根据权利要求3所述的磁性系统(I)，其特征在于，所述衔铁(8)的端侧形成对所述限位弹簧(9)的第二止挡。
7.根据权利要求1所述的磁性系统(I)，其特征在于，所述磁芯(6)与所述导体件(10)铆接。
8.一种用于制造根据权利要求1所述的磁性系统(I)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: -将所述磁芯(6)固定在所述导体件(10)处， -将所述套筒(5)推到所述磁芯(6)上， -将所述限位弹簧(9)推到构造在所述衔铁(8)处的推杆(7)上， -将带有构造在其处的所述推杆(7)和推到其上的所述限位弹簧(9)的所述衔铁(8)推入所述套筒(5)中， -将由磁芯(6)、导体件(10)、带有推入的磁芯(6)的套筒(5)形成的单元插入安装开关设备的壳体中。
9.一种带有绝缘材料壳体和带有根据权利要求1所述的磁性系统(I)的功率保护开关(2)，其特征在于，在所述绝缘材料壳体的内侧处以彼此间确定的间距构造有两个支承机构，其中，第一支承机构构造用于保持所述导体件(10)而第二支承机构构造为对所述衔铁(8)的止挡。
10.根据权利要求9所述的功率保护开关(2)，其特征在于，确定所述磁性系统(I)的气隙的在所述磁芯(6)与所述衔铁(8)之间的间距能够通过在两个所述支承机构之间的间距确定。
【文档编号】H01H71/24GK103477412SQ201280013433
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年3月7日 优先权日:2011年3月16日
【发明者】R.韦兰, W.庞普, K-P.埃佩, R.卢多维西 申请人:Abb股份公司