一种磁力驱动机构及具有该机构的电气开关的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种磁力驱动机构及具有该机构的电气开关，更具体涉及衔铁和磁轭的结构改进。


背景技术：

[0002]
断路器是在配电系统中广泛应用的一种开关电器，当回路发生过载或者短路及欠压等故障时，断路器需要能快速切断电路，以免在过大的电流下元器件烧毁，所以通常断路器中都具有快速脱扣机构来使回路快速分断，脱扣解扣的快慢直接影响到断路器切断故障电流的能力。热磁脱扣器是目前断路器领域中常用的一种脱扣机构，用于将受到的磁激励和/或热形变转化为驱动断路器锁扣机构解扣的驱动力，例如常见的一种磁脱扣器是具有一衔铁，当断路器发生过载或者短路等故障时，热磁脱扣器上的磁轭磁化，吸合衔铁动作，使衔铁运动，触发锁扣机构解锁，跳扣解扣开关跳闸，切断故障电路。
[0003]
然而，这种磁脱扣器存在一定的缺陷，当电路出现短路电流时，磁脱扣器的磁轭需要经过一定的时间磁化，产生磁力，然后吸引衔铁动作，最后通过击打锁扣机构解扣使得开关切断故障电流，不仅需要经过2级机械传动，而且常规技术中磁脱扣器的衔铁与磁轭距离较远(衔铁与磁轭之间的气隙大)，导致磁轭对衔铁的初始吸力比较小，衔铁的动作不够迅速，这样磁脱扣器动作响应速度比较慢，导致故障电流存在时间变长，影响系统安全。另外，磁脱扣器通常零部件较多，结构较为复杂。


技术实现要素：

[0004]
因此，针对上述问题，本实用新型提出一种结构优化的磁力驱动机构。
[0005]
本实用新型采用如下技术方案实现：
[0006]
本实用新型提出一种磁力驱动机构，包括衔铁和与之相对的磁轭，所述磁轭被安装在关联进行检测的导体的位置，以用于集中约束所述导体的电磁场，所述衔铁与需要通过位移实现功能的电气机构的作动部进行耦合连接，以用于在被所述磁轭进行磁吸附后以自身位移来带动所述作动部，所述磁轭具有朝向所述衔铁延伸的第一延伸部位，所述衔铁具有朝向所述磁轭延伸的第二延伸部位，所述磁轭和衔铁借由所述第一延伸部位和所述第二延伸部位彼此靠近且相互错位。
[0007]
其中，为了在确保衔铁与磁轭能够具有较大的相对位移量的同时，使二者的延伸部位尽可能地靠近，在一个实施中，定义所述第一延伸部位和所述第二延伸部的最小间隔为σ，所述磁轭和衔铁的之间的最大位移距离为s，则所述最小间隔为σ＜所述最大位移距离s。
[0008]
其中，基于制造、安装以及成本考虑，在一个实施中，所述磁轭大致呈一“u”字型结构，包括一个第一基体和由所述第一基体两侧大致垂直延伸的二第一导磁牙作为所述第一延伸部位，所述衔铁大致呈一“u”字型结构，包括一个第二基体和由所述第二基体两侧大致垂直延伸的二第二导磁牙作为所述第二延伸部位，并且所述磁轭和衔铁的“u”字型结构分
别是一大一小，从而所述磁轭和衔铁通过所述第一导磁牙和第二导磁牙实现最小间隔为σ来彼此靠近且相互错位，所述磁轭和衔铁通过所述第一导磁牙和第二基体之间或者第二导磁牙和第一基体之来实现最大位移距离s。
[0009]
其中，为了便于安装导体，同时实现集中约束所述导体的电磁场，在一个实施中，所述磁轭通过所述第一基体和第一导磁牙形成的大致“u”字型结构来对进行检测的所述导体进行半包围以进行磁场关联。
[0010]
其中，为了被提高磁轭吸附后位移的稳定性，在一个实施中，所述衔铁通过所述第二基体和第二导磁牙形成的大致“u”字型结构来固定搭接在所述作动部以进行耦合连接。
[0011]
基于上述的磁力驱动机构，本实用新型还提出一种电气开关，包括通过位移实现功能的电气机构和电回路，所述电回路具有进行检测的一导体，还包括如上所述的磁力驱动机构。
[0012]
其中，作为一种优选方案，在一个实施中，所述电气开关是断路器，所述电气机构是锁扣机构，所述作动部是所述锁扣机构的触发部
[0013]
其中，作为一种优选方案，在一个实施中，所述电气开关是接触器，所述电气机构是触头系统，所述作动部是所述触头系统的动触头
[0014]
本实用新型具有以下有益效果：本实用新型通过设置磁力驱动机构，通过磁力吸合直接驱动需要通过位移实现功能的电气机构作动，提高了机械传动效率，减少了机构响应时间。相互延伸部位的设计减少了衔铁和磁轭初始位置的气隙，提高了初始吸力。在断路器的应用中，能够有效减少锁扣机构的解扣时间，提高了断路器分断故障电路能力以及可靠性。
附图说明
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图1是实施例中断路器的示意图；
[0016]
图2是实施例中衔铁的立体图；
[0017]
图3是实施例中磁轭的立体图；
[0018]
图4是实施例中衔铁连接在脱扣半轴上的示意图；
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图5是实施例中衔铁和磁轭的导磁牙的示意图(其一)；
[0020]
图6是实施例中衔铁和磁轭的导磁牙的示意图(其二)；
[0021]
图7是实施例中衔铁和磁轭的导磁牙设置的另一种可行方案的示意图(其一)；
[0022]
图8是实施例中衔铁和磁轭的导磁牙设置的另一种可行方案的示意图(其二)；
[0023]
图9是实施例中衔铁和磁轭的导磁牙设置的另一种可行方案的示意图(其三)；
[0024]
图10是实施例中衔铁和磁轭的导磁牙设置的另一种可行方案的示意图(其四)。
具体实施方式
[0025]
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。
[0026]
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
[0027]
参阅图1所示，作为本实用新型的优选实施例，提供一种断路器，包括壳体(未完全示出)，安装在壳体上的操作机构2、触头系统3、锁扣机构4、脱扣器15以及灭弧系统(未示出)，触头系统3两侧具有第一端子10和第二端子11，作为断路器的接线端子，并同时与触头系统3共同形成断路器的电回路；操作机构2控制触头系统3运动，来实现第一端子10和第二端子11的导通和断开；灭弧系统处在触头系统3下方，对断路器分断时产生的电弧进行灭弧处理；锁扣机构4包括脱扣半轴41以及跳扣片42，跳扣片42搭接在脱扣半轴41上，脱扣半轴41触发转动时，跳扣片42可从脱扣半轴41上解扣，从而使断路器跳闸，切断故障电流。
[0028]
脱扣半轴41具有一触发部，用于接受外在施力，带动脱扣半轴41转动，参阅图2，本实施例中，该触发部为拨片4162，拨片4162大致是从脱扣半轴41上径向延伸出来的平板结构。特别的，本实施例提供一种磁力脱扣器15，用于形成驱动力，触发拨片4162而使得脱扣半轴41转动，参阅图1，磁力脱扣器15包括衔铁151和磁轭152，磁轭152的基本要求是：被安装在关联进行检测的导体(即该第二端子11)的位置，以用于集中约束所述导体(即该第二端子11)的电磁场；所述衔铁151的基本要求是：与需要通过位移实现功能的电气机构(即该锁扣机构4)的作动部(即该拨片4162)进行耦合连接(接触式机械连接或者非接触式地传动连接)，以用于在被磁轭152进行磁吸附后以自身位移来带动所述作动部(即该锁扣机构4)。下面以具体实施例应用进行详细说明：
[0029]
参阅图2-3，衔铁151和磁轭152呈上下相对设置，磁轭152大致呈一“u”字型结构，包括一个第一基体1520和由所述第一基体1520两侧大致垂直延伸的二第一导磁牙1521；衔铁151大致呈一“u”字型结构，包括一个第二基体1510和由所述第二基体1510两侧大致垂直延伸的二第二导磁牙1511，参阅图5，衔铁151和磁轭152的“u”字型结构分别是一大一小，在本实施例中，磁轭152的“u”字型结构更大，而衔铁151的“u”字型结构更小，使得第一导磁牙1521和第二导磁牙1511以一定的间隔互相错位，显而易见的是，在其他实施例中，也可以是磁轭152的“u”字型结构更小，而衔铁151的“u”字型结构更大，其错位效果是相同的。参阅图4和图5，衔铁151固定连接(如粘接)在脱扣半轴41的第一拨片4161上，磁轭152通过其“u”字型结构半包围地与第二端子11连接，从而与作为导体的第二端子11进行磁场关联。当电路出现故障电流时(如短路)，半包围住第二端子11的磁轭152产生足够的磁力吸合衔铁151，从而带动脱扣半轴4旋转，使跳扣片42解扣，从而使开关迅速跳闸，切断故障电路，保护系统安全运行。呈错位布置的第二导磁牙1511和第一导磁牙1521不仅互相让位出衔铁151的运动空间，并且由于第二导磁牙1511和第一导磁牙1521互相延伸靠近，还可以使衔铁151与磁轭152的气隙减小，如图6所示，通过第二导磁牙1511和第一导磁牙1521的设计，可以使衔铁151与磁轭152间的气隙从l(无导磁牙设计的情况下)减少为σ。
[0030]
作为更佳的实施方式，第二导磁牙1511和第一导磁牙1521之间的最小间隔为σ＜衔铁151和磁轭152之间的最大位移距离s，在这样的设计下，能够在确保衔铁151与磁轭152能够具有较大的相对位移量的同时，使二者的延伸部位(也就是第二导磁牙1511和第一导磁牙1521)尽可能地靠近，来使二者间的初始气隙更小，衔铁151受到的初始磁吸力更大，减小机构的响应时间。
[0031]
本实施例中，磁力脱扣器15的设计仅由衔铁，磁轭两部分组成，零部件数量大幅度减少，提高了动作可靠性。磁力脱扣器通过磁力吸合直接驱动锁扣机构4解扣，提高了机械传动效率，减少了机构响应时间，导磁牙结构的设置减少了衔铁和磁轭初始位置的气隙，提
高了初始吸力，减少了机构解扣时间，提高了产品分断故障电路能力及可靠性。
[0032]
以及，第二导磁牙1511和第一导磁牙1521的设计实质上是在衔铁151和磁轭152上设置有互相朝对方延伸的、且相互错位的延伸部位，以让位出衔铁151的运动空间，并减少衔铁151和磁轭152二者间的初始气隙，基于此，本实施例还提出几种磁力脱扣器15的替代方案：
[0033]
1.替代方案1：参阅图7，磁力脱扣器包括衔铁151和磁轭153，衔铁151上具有第二导磁牙1511，磁轭153具有导磁牙1531，第二导磁牙1511与导磁牙1531相互错位，且特别地，导磁牙1531处于第二导磁牙1511的内侧。
[0034]
2.替代方案2：参阅图8，磁力脱扣器包括衔铁151和磁轭154，衔铁151上具有第二导磁牙1511，磁轭154具有凸柱1541，第二导磁牙1511与凸柱1541相互错位，且凸柱1541处于第二导磁牙1511的内侧。
[0035]
3.替代方案3：参阅图9，磁力脱扣器包括衔铁155和磁轭152，衔铁155上具有凸柱1551，磁轭152具有第一导磁牙1521，凸柱1551和第一导磁牙1521相互错位，且凸柱1551处于第一导磁牙1521的内侧。
[0036]
4.替代方案4：参阅图10，磁力脱扣器包括衔铁156和磁轭152，衔铁156上具有导磁牙1561，磁轭152具有第一导磁牙1521，导磁牙1561和第一导磁牙1521相互错位，且导磁牙1561处于第一导磁牙1521的内侧。
[0037]
整体上，此四个方案均是以磁轭和衔铁分别大致呈“凹”字型和“凸”字型结构，或磁轭和衔铁分别大致呈“凸”字型和“凹”字型结构来实现的，以充分利用空间，并实现上述的“互相朝对方延伸的、且相互错位”条件。
[0038]
在本优选实施例中的衔铁151和磁轭152采用u字型的结构，具有结构简单可靠而易于制造的优势，如可以方便地安装在拨片4162或第二端子11上，如果采用上述4种替代实施例的磁轭和衔铁的情况下，也可以根据实际应用需要来设计更细化的结构以实现所述磁轭进行检测的导体的磁场关联安装，如替代方案1中，导体(第二端子11)可安装在两导磁牙1531之间，再如替代方案中，可于凸柱154中钻孔来安装导体(第二端子11)；同样的，也可以根据实际应用需要来设计更细化的结构以实现衔铁与需要通过位移实现功能的电气机构的作动部进行耦合连接，如替代方案1和替代方案2中，衔铁151可以半包围地固定搭接在拨片4162上(也就是本优选实施例所采用的方案)，替代方案3和替代方案4中衔铁155、156可以以其平整的上端粘接在拨片4162上。
[0039]
另外，需要说明的是，上述的磁力脱扣机构虽然是以应用在该实施例的断路器中为例进行展示说明。但是，上述的磁力脱扣机构是用于将电流转化成磁力来带动衔铁实现位移运动的电磁能-机械能转化运动机构，在一些需要实现电磁能-机械能转化运动的场合下，也可以使用上述的磁力脱扣机构；例如在接触器中，衔铁在通过固定连接结构来带动动触头运动，实现接触器功能，取代传统的衔铁和磁轭结构，而具有上述改进结构中的“提高了动作可靠性、提高了初始吸力而更快速动作”的技术效果。
[0040]
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。