本实用新型涉及低压电器领域，特别涉及一种电磁脱扣装置。
背景技术：
低压断路器是低压电器中最重要的保护及控制元件之一，主要用于工矿企业、高层建筑、宾馆、医院、机场、码头及现代居住小区中的低压配电网中，用作保护交直流电器设备使之免受过电流、逆电流、短路和欠电压等不正常情况的危害。同时也可用于不频繁地起动电动机及操作或转换电路。
一般的，断路器在遇到过电流时通过电磁脱扣装置打击脱扣杆和触头支持，使得断路器动静触头分开断开电路从而保护电网及后端设备的安全。电磁脱扣装置一般由电流线圈、线圈骨架、铁心、衔铁和反力弹簧构成。当过电流通过电流线圈时，衔铁上所产生的电磁力足以克服反力弹簧而吸向铁心，产生瞬时动作。在电磁力一定的情况下通过改变反力的大小可以改变动作电流值。电磁脱扣装置多用于大短路电流的保护。
衔铁在向铁心的运动过程中受到的力F由线圈产生的电磁力F、反力弹簧产生的反力F及衔铁与线圈骨架产生的摩擦力F的共同作用，即F合＝F电磁力-F 反力-F摩擦力。由于摩擦力F很小，因此在计算时可以忽略不计，即合力F合＝F电磁力-F反力。在过电流通过电流线圈的上升初始阶段，衔铁在电磁力和反力弹簧的反作用下暂时保持不动，即F合＝F电磁力-F反力＝0；当过电流值继续不断增加时，电磁力逐渐大于反力，即F合＝F电磁力-F反力>0，衔铁开始有向铁心运动的位移；此后，电磁力和反力的差值逐渐增大，使得衔铁继续加速向铁心运动，直至打击到脱扣杆和或动触头支持。
在衔铁运动过程中，反力弹簧的阻力也呈线性增大，在初始位移阶段，其加速度值从0开始，此后一段距离加速度值也将是缓慢上升，因此在此情况下，衔铁动作速度将受到较大的限制，这势必造成打击脱扣杆和或动触头支持的速度较慢，从而影响产品分断能力和安全性。现有电磁脱扣装置为了增加打击脱扣杆和或动触头支持时的速度，一般的通过增加线圈匝数来增加电磁力，而线圈匝数增加会导致线圈加工工艺复杂，增加产品成本，提高产品温升等负面影响。与此同时，在满足断路器脱扣特性的条件下，电磁力的增加使得弹簧初始力值也将相应增加，如此也不利于打击脱扣杆和或动触头支持。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种性能安全稳定，成本低的电磁脱扣装置。
为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种电磁脱扣装置，包括线圈骨架1，绕制于线圈骨架1上的线圈2和安装于线圈骨架1内的铁芯组件3，所述铁芯组件3包括安装在线圈骨架内的衔铁31、为衔铁31提供复位弹力的复位弹簧32、铁心33和顶杆34，还包括为衔铁31在动作瞬间提供阻力的阈值阻力件4，衔铁31在初始位置与阈值阻力件4限位配合，衔铁31移动后解除与阈值阻力件4的限位配合。
进一步，线圈骨架1的中部设有容纳空腔101，衔铁31安装于容纳空腔101 的一端，铁心33安装于容纳空腔101的另一端，复位弹簧32安装于衔铁31 和铁心33之间，复位弹簧32的一端与衔铁31相抵，另一端与铁心33相抵；铁心33中部设有支撑孔331，顶杆34的一端穿过支撑孔331与衔铁31连接，顶杆34的另一端伸出铁心33外；当线圈2通电时，衔铁31克服阈值阻力件4 的阻力吸向铁心33驱动顶杆34顶出。
进一步，所述阈值阻力件4为安装在线圈骨架1上的与衔铁31弹性配合的球状物，衔铁31上设有与球状物限位配合的阻力件安装凹槽311。
进一步，所述阈值阻力件4为弹性小球。
进一步，在线圈骨架1上设有阻力件安装孔102，线圈2从线圈骨架1的外侧壁对阈值阻力件4进行限位，衔铁31动作前，阻力件安装孔102正对阻力件安装凹槽311，弹性小球安装于阻力件安装孔102和阻力件安装凹槽311 内，衔铁31移动解除阈值阻力件4的限位后，弹性小球被压缩回阻力件安装孔102内。
进一步，所述所述阈值阻力件4包括压簧42和与压簧42连接的刚性小球 43，压簧42为刚性小球43提供弹力。
进一步，所述线圈骨架1的侧壁凸出设有安装柱11，安装柱11的内部设有用于容纳阈值阻力件4的容纳腔111，所述压簧42的另一端与容纳腔111的顶部相抵限位，衔铁31动作前，容纳腔111正对阻力件安装凹槽311，刚性小球43与阻力件安装凹槽311相抵限位，衔铁31移动解除阈值阻力件4的限位后，刚性小球43缩回容纳腔111内。
进一步，还包括销钉5，所述安装柱11的顶部开口，安装柱11的侧壁设有用于安装销钉5的销钉孔501，阈值阻力件4从安装柱11的顶部装入后，销钉5装入销钉孔501对压簧42的另一端限位。
进一步，所述安装凹槽311为环绕衔铁31侧壁设置的环状凹槽。
进一步，所述阈值阻力件4为安装在线圈骨架1上的限位杆，限位杆通过限位弹簧枢转安装在线圈骨架上，衔铁31动作前，限位杆一端在限位弹簧的驱动下转入线圈骨架1的容纳空腔101内对衔铁31进行限位，衔铁3移动使限位杆转动出容纳空腔101，解除限位杆对衔铁31的限位。
本实用新型电磁脱扣装置通过设置阈值阻力件和在线圈骨架和衔铁上设置的用于安装阈值阻力件的阻力件安装结构，当电流达到设定瞬时脱扣电流值时，阈值阻力件在过电流时提供一个电流达到设定瞬时脱扣电流值才能克服的阻力，衔铁克服阈值阻力件提供的阻力后只受到电磁力的作用向铁心运动，从而打击脱扣杆和或动触头支持，复位弹簧在衔铁向铁心运动过程中几乎不提供反力，或与电磁力不在一个数量级上，只提供使得衔铁回到初始位置的力；衔铁的动作速度将会比传统的电磁脱扣装置大很多，大大提高对脱扣杆和或动触头支持的打击力。第一实施例阈值阻力件采用一个弹性的球状元件，衔铁动作前，弹性球状元件容纳在阻力件安装孔和阻力件安装凹槽内，衔铁动作时，弹性小球被压缩回阻力件安装孔，不再对衔铁提供阻力或者非常小可以忽略，此时，衔铁以较大加速度只受到电磁力的作用向铁心运动。第二实施例阈值阻力件包括压簧和与压簧一端的刚性小球，衔铁动作前，安装柱的内部设有用于容纳阈值阻力件的容纳腔，刚性小球与阻力件安装凹槽相抵限位，衔铁动作时，刚性小球缩回容纳腔，不再对衔铁提供阻力或者非常小可以忽略，此时，衔铁以较大加速度只受到电磁力的作用向铁心运动。
附图说明
图1是本实用新型电磁脱扣装置第一实施例的整体结构示意图；
图2是本实用新型电磁脱扣装置第一实施例的分解图；
图3是本实用新型电磁脱扣装置第一实施例脱扣动作前的剖视图；
图4是本实用新型电磁脱扣装置第一实施例脱扣动作后的剖视图；
图5是本实用新型电磁脱扣装置第二实施例的整体结构示意图；
图6是本实用新型电磁脱扣装置第二实施例的分解图；
图7是本实用新型电磁脱扣装置第二实施例脱扣动作前的剖视图；
图8是本实用新型电磁脱扣装置第二实施例脱扣动作后的剖视图；
图9是现有技术电磁力和阻力的位移力值图；
图10是本实用新型电磁力和阻力的位移力值图。
具体实施方式
以下结合附图1至10给出的实施例，进一步说明本实用新型的电磁脱扣装置的具体实施方式。本实用新型的电磁脱扣装置不限于以下实施例的描述。
如图1-8所示，本实用新型电磁脱扣装置，包括线圈骨架1，绕制于线圈骨架1上的线圈2和安装于线圈骨架1内的铁芯组件3，所述铁芯组件3包括安装在线圈骨架内的衔铁31、为衔铁31提供复位弹力的复位弹簧32、铁心33和顶杆34，还包括触头组件6，磁轭7和接触板8；所述接触板8安装于线圈骨架1 一端的下方，接触板8与线圈2的一端电连接，磁轭7安装与线圈骨架1的另一端，触头组件6固定于线圈骨架1的另一端端部，触头组件6与线圈2的另一端电连接。线圈骨架1的中部设有容纳空腔101，衔铁31安装于容纳空腔101 的一端，铁心33安装于容纳空腔101的另一端，复位弹簧32安装于衔铁31和铁心33之间，复位弹簧32的一端与衔铁31相抵，另一端与铁心33相抵；铁心33中部设有支撑孔331，顶杆34的一端穿过支撑孔331与衔铁31连接，顶杆34的另一端伸出铁心33外；当线圈2通电时，衔铁31克服阈值阻力件4和复位弹簧的阻力吸向铁心33驱动顶杆34顶出，本实用新型中复位弹簧的阻力相对阈值阻力件4的阻力可以忽略不计。本实用新型电磁脱扣装置的整体结构简单紧凑。
如图1-8所示，本实用新型电磁脱扣装置，还包括为衔铁31在动作瞬间提供阻力的阈值阻力件4，衔铁31在初始位置与阈值阻力件4限位配合，衔铁31 移动后解除与阈值阻力件4的限位配合。衔铁31解除与阈值阻力4的限位后，阈值阻力件4对衔铁31不提供阻力或者提供的阻力很小。本实用新型电磁脱扣装置通过设置阈值阻力件和在线圈骨架和衔铁上设置的用于安装阈值阻力件的阻力件安装结构，当电流达到设定瞬时脱扣电流值时，阈值阻力件在过电流时提供一个电流达到设定瞬时脱扣电流值才能克服的阻力，衔铁克服阈值阻力件提供的阻力后只受到电磁力的作用向铁心运动，从而打击脱扣杆和或动触头支持，复位弹簧在衔铁向铁心运动过程中几乎不提供反力，或与电磁力不在一个数量级上，只提供使得衔铁回到初始位置的力；衔铁的动作速度将会比传统的电磁脱扣装置大很多，大大提高对脱扣杆和或动触头支持的打击力。
如图3、4所示，所述铁心33朝向复位弹簧32的一端设有用于安装复位弹簧32的另一端的弹簧固定槽332，复位弹簧32的另一端套装于顶杆34的一端。铁心33的一端设置弹簧固定槽332对复位弹簧32的另一端进行固定，同时复位弹簧32套装于顶杆34的一端，复位弹簧32的安装结构稳定，脱扣动作更加稳定可靠。所述安装凹槽311为环绕衔铁31侧壁设置的环状凹槽。
如图2所示，所述顶杆34包括与衔铁31连接的圆形的第一顶杆柱341、与第一顶杆柱341连接的圆形的第二顶杆柱342和第二顶杆柱342端部的圆形的顶杆帽343，第一顶杆柱341的直径小于第二顶杆柱342的直径，顶杆帽343的直径大于第二顶杆柱342的直径，顶杆帽343卡扣限位于触头组件6的端部。第一顶杆柱341与衔铁31连接，端部直径较大的顶杆帽343用于打击脱扣杆和或动触头支持。顶杆34的结构简单，易于加工。
如图1-8所示，所述阈值阻力件4为安装在线圈骨架1上的与衔铁31弹性配合的球状物，衔铁31上设有与球状物限位配合的阻力件安装凹槽311。阈值阻力件4还可以为在衔铁31的前端图3中衔铁右侧设置的旋转杆，线圈骨架1 的外侧表面凸出设有安装旋转杆的安装结构，衔铁31动作前，旋转杆伸出线圈骨架1的内侧表面对衔铁31限位，衔铁31动作时，推动旋转杆转入安装结构内，接触对衔铁31的限位，旋转杆的下方可安装用于复位的弹性元件。
如图1-4所示，电磁脱扣装置的第一个实施例。所述阈值阻力件4为弹性小球，在线圈骨架1上设有阻力件安装孔102，线圈2从线圈骨架1的外侧壁对阈值阻力件4进行限位，衔铁31动作前，阻力件安装孔102正对阻力件安装凹槽311，弹性小球安装于阻力件安装孔102和阻力件安装凹槽311内，衔铁31 移动解除阈值阻力件4的限位后，弹性小球被压缩回阻力件安装孔102内。第一实施例阈值阻力件采用一个弹性的球状元件，衔铁动作前，弹性球状元件容纳在阻力件安装孔和阻力件安装凹槽内，衔铁动作时，弹性小球被压缩回阻力件安装孔，不再对衔铁提供阻力，此时，衔铁以较大加速度只受到电磁力的作用向铁心运动。特别地，所述弹性球状元件为弹性的橡胶或者塑料。本实施例，阈值阻力件和阻力件安装结构的结构简单，易于加工，成本低。
结合图1-4说明本实用新型电磁脱扣装置的第一个实施例的动作过程：
衔铁31动作前，阻力件安装孔102正对阻力件安装凹槽311，弹性小球安装于阻力件安装孔102和阻力件安装凹槽311内；当衔铁31在电磁力的作用下向铁心运动时，其首先需要使得阈值阻力件4发生弹性变形，从而让出阈值阻力件4在衔铁31的阻力件安装凹槽311，同时弹性小球被压缩回阻力件安装孔 102内，在让出空间后，阈值阻力件4不再提供弹性阻力，而只有较小的摩擦力。衔铁31在克服阈值阻力件4的弹性变形力后，在向铁心的运动过程中只受到很小的摩擦力和复位弹簧32的弹簧力，使得阈值阻力件4弹性变形让开空间转换的力值与设置的瞬动电流脱扣值下产生的电磁力值相当。
如图5-8所示，电磁脱扣装置的第二个实施例。所述阈值阻力件4包括压簧42和与压簧42连接的刚性小球43，压簧42为刚性小球43提供弹力。所述线圈骨架1的侧壁凸出设有安装柱11，安装柱11的内部设有用于容纳阈值阻力件4的容纳腔111，所述压簧42的另一端与容纳腔111的顶部相抵限位，衔铁 31动作前，容纳腔111正对阻力件安装凹槽311，刚性小球43与阻力件安装凹槽311相抵限位，衔铁31移动解除阈值阻力件4的限位后，刚性小球43缩回容纳腔111内。第二实施例阈值阻力件包括压簧和与压簧一端的刚性小球，衔铁动作前，安装柱11的内部设有用于容纳阈值阻力件4的容纳腔111，刚性小球与阻力件安装凹槽311相抵限位，衔铁动作时，弹性球状元件缩回容纳腔111，不再对衔铁提供阻力，此时，衔铁以较大加速度只受到电磁力的作用向铁心运动。刚性小球也可以是弹性的。本实施例，阈值阻力件和阻力件安装结构的结构简单紧凑，需要在线圈骨架的侧壁凸出设置安装柱11，对衔铁的限位更加稳固可靠。
如图7所示，具体地，还包括销钉5，所述安装柱11的顶部开口，安装柱 11的侧壁设有用于安装销钉5的销钉孔501，阈值阻力件4从安装柱11的顶部装入后，销钉5装入销钉孔501对压簧42的另一端限位。安装时，刚性小球43 从安装柱的顶部开口一端装入，然后装入压簧42与刚性小球43相抵，安装柱 11的一侧装入销钉5与压簧42的一端相抵限位。从安装柱的顶部装入，装配快捷方便，销钉5对阈值阻力件4进行限位。
如图5所示，所述安装柱11外侧壁的底部与线圈骨架1外侧面的相交处设有加强筋115。加强筋115对安装柱11起加强作用，图中的加强筋在安装柱的相对两侧分别设置一根，加强筋为类三角形，显然也可以扇形或者其他形状，数量也可以做出调整。
结合图5-8说明本实用新型电磁脱扣装置的第二个实施例的动作过程：
衔铁动作前，安装柱11的内部设有用于容纳阈值阻力件4的容纳腔111，刚性小球43与阻力件安装凹槽311相抵限位，衔铁动作时，刚性小球压缩压簧 42缩回容纳腔111，阈值阻力件4不再对衔铁提供阻力，只有较小的摩擦力，此时，衔铁以较大加速度只受到电磁力的作用向铁心运动。
本实用新型的电磁脱扣装置的第三个实施例。所述阈值阻力件4为安装在线圈骨架1上的限位杆，限位杆通过限位弹簧枢转安装在线圈骨架上，与衔铁 31靠近复位弹簧32的一端限位配合，衔铁31动作前，限位杆一端在限位弹簧的驱动下转入线圈骨架1的容纳空腔101内对衔铁31的一端进行限位，衔铁 31移动推动限位杆转动出容纳空腔101，解除限位杆对衔铁31的限位，限位杆仅与衔铁31的侧壁作用，不再对衔铁提供阻力或者阻力非常小可以忽略。具体的，在线圈骨架1上可以突出设有安装柱，安装柱内部设有容纳腔，限位杆通过扭簧枢转安装在容纳腔内，一端在扭簧的驱动下转入线圈骨架1的容纳空腔101内对衔铁31的一端进行限位，衔铁31动作使限位杆转动回到容纳腔内解除限位杆对衔铁31的限位。当然，限位杆也可以不对衔铁31的端部限位，而是对衔铁31侧壁上的凹槽限位；限位弹簧也可以不采用扭簧，可以采用压簧或其它弹性件；限位杆的侧壁还可以具有一定的弧面设计以减小阻力，均属于本实用新型的保护范围。图9和图10是本实用新型的电磁力、阻力与现有技术的电磁力、阻力对比示意图。
图9显示的为现有技术的电磁力和阻力的位移力值图。阻力一般为反力弹簧产生的弹簧力，摩擦力忽略不计。电磁力值和阻力值同时随着电流的增大而增加并保持大小一致，随着电流的继续增大，在电磁力大于阻力后，反力弹簧的反力仍将呈线性增大，其值和电磁力在同一数量级，因此衔铁受到的轴向的力值F在衔铁移动开始时为0，加速度也为0，且其值在移动的初始过程增长较缓慢，这样势必影响打击脱扣杆和或动触头支持的速度。
图10为本实用新型的电磁力和阻力的位移力值图。同样的，在电流上升初始阶段，电磁力和阻力值同时增加并保持大小一致。随着电流的继续增大，当电磁力值在达到阻力阈值后，阈值阻力件不再提供阻力，衔铁只受到电磁力的作用，其中阈值阻力件与衔铁接触产生的摩擦力和复位弹簧的弹簧力可忽略不计。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。