專利名稱：具有寬斷路閾值設定范圍的磁斷路器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有寬斷路閾值設定范圍的磁斷路器，它包括一個固定磁路，該磁路具有一個激勵繞組及第一和第二兩個極性部件，每一個極性部件位于另一個的延長部并且二者由一個固定的氣隙隔開;和一個動芯組件，該組件滑動地安裝于所謂的固定磁路中并具有一個第一部件，其極面和上述極性部件一起構成第一可變氣隙，該氣隙的值隨動芯組件的移動而變化。
如上所述類型的磁斷路器通常和一個電流斷路器相結(jié)合，典型的如用以保護供電線或設備防止短路電流的斷路器。該斷路器的閾值必須和被保護的裝置相適應，而能對此閾值加以調(diào)節(jié)的斷路器顯然是有益的。目前這種閾值的設定是利用調(diào)節(jié)斷路器運動組件的返回力或氣隙長度實現(xiàn)的，但是上述方式的調(diào)節(jié)能力是有限的而且是非線性的。在某些應用場合，設定范圍必須很寬，例如閾值的變化范圍可由1到5甚至更大，特別是涉及到對電機加以保護時更是如此。目前的調(diào)節(jié)裝置不能在這樣寬部設定范圍中保持線性調(diào)節(jié)，因而不能適應當前的要求。
本發(fā)明的目的就是提供一種磁斷路器，它具有寬的設定范圍并且在整個范圍中具有良好的線性，同時保持了為滿意的操作所必需的簡易性。
本發(fā)明所提出的磁斷路器的特點為，所謂的動芯組件包含一個第二部件，該部件機械上與第一部件相連，但在磁路上與其相隔離，也就是說第二部件和所謂的第二極性部件一起構成了一個第二可變氣隙，由繞組產(chǎn)生的磁場對動芯組件產(chǎn)生的吸引力在所謂的第一和第二可變氣隙中是相反的，除此之外還設置了一個調(diào)節(jié)裝置，用以調(diào)整動芯組件的初始位置和對斷路器的閾值作線性調(diào)節(jié)。
利用一個動芯組件在兩個部件(以后稱之為柱塞式鐵芯)中產(chǎn)生相反的作用，使得調(diào)節(jié)范圍被極大地擴展了，并且在整個調(diào)節(jié)范圍中滿足了線性的要求。兩個柱塞式鐵芯在機械上是相連的，但在磁路上是相隔離的，它們限定了由繞組產(chǎn)生的磁力線的分布，該分布取決于不同磁路的磁阻，而磁阻則正比于相應的氣隙值。第一柱塞式鐵芯作用方向與斷路器動作的方向相同，而第二柱塞式鐵芯的作用與其方向相反，并且第二柱塞式鐵芯的磁路的設計使得它在第一柱塞式鐵芯之前達到飽和。斷路閾值是利用調(diào)節(jié)動芯組件的初始位置來加以調(diào)節(jié)的，最小閾值，例如三倍于額定電流，對應的動芯組件的位置是僅有作用在斷路動作方向的第一柱塞式鐵芯被激勵。對于最大斷路閾值，例如11倍于額定電流，動芯組件被設置在兩個柱塞鐵芯均產(chǎn)生作用的狀態(tài)，第一鐵芯起主要作用，但同時第二柱塞鐵芯也產(chǎn)生強烈的反作用。在一種實施方案中，磁路包含一個裝有激勵繞組的管狀部件，該管狀部件又沿縱向由固定氣隙分隔成兩個部分;這樣的布置使得兩個同軸的極性部件一個位于另一個的延長部。第一個極性部件的內(nèi)徑比第二個極性部件要小，并且第二柱塞式鐵芯滑動地安裝在第一極性部件的內(nèi)部，而第一柱塞式鐵芯被滑動地安裝在內(nèi)徑較大的第二極性部件的內(nèi)部。下面的敘述將使得磁路中磁力線的分布變得更加清晰，很容易理解兩個伴有活塞式鐵芯的可變氣隙將有助于得到寬的設定范圍。
在另一種實施方案中，磁路包含兩個相對設置的U型部件且與一個葉片式鐵芯組件協(xié)同作用。
由下面對本發(fā)明的兩種實施方案的描述，本發(fā)明的其他益處和特點將變得更加明顯，這里僅給出非限定的例子并用相應的圖來加以說明-

圖1是一個按本發(fā)明設計的斷路器的軸向剖面圖，圖中相當于中間閾值的設定位置;
-圖2與圖3是與圖1相似的視圖，分別表示斷路器設定于最大閾值與最小閾值的位置;
-圖4為相對于鐵芯初始位置時斷路閾值的變化曲線;
-圖5是本發(fā)明的斷路器與分解圖;
-圖6和圖7為表示另一種實施方案的與圖2和圖3相對應的視圖。
在以上圖中，磁斷路器由一個固定磁路1、一個激勵繞組2以及一個包括兩個安于連桿3上并受到回位彈簧4作用的柱塞式鐵芯5和6的動芯組件構成。繞組2圍繞著磁路1中的第一極性部件7和第二極性部件8設置，這兩個極性部件為同軸的管狀圓柱體并被固定的軸向氣隙9所分隔。兩個極性部件7、8經(jīng)磁路1的外殼10相連。兩個極性部件7、8的外徑是相同的，而第一極性部件7的內(nèi)徑比第二極性部件8的內(nèi)徑要小。
在極性部件7、8里裝有動芯組件11、它包括一個以小的間隙滑動安裝于第二極性部件8中的第一柱塞式鐵芯6，和一個滑動安裝于第一極性部件7中的第二柱塞式鐵芯5。這兩個柱塞式鐵芯5，6安裝在滑動連桿3上，滑動連桿的頂端12和斷路器杠桿13一起起撞針的作用。這兩個柱塞式鐵芯5，6在連桿上的縱向安置方式使得二者之間產(chǎn)生的氣隙將這兩個鐵芯5，6在磁路上隔離，例中滑動連桿3是用非磁性材料制成的。圖1中由回位彈簧4向下偏壓的動芯組件11的位置由安在滑動連桿3上的止動螺母14和一個固定部件，例如磁路1，配合所確定。這種止動也可以用其它方式實現(xiàn)。
由流過繞組2的電流產(chǎn)生的磁場的磁力線主要沿三條不同路徑分布。磁力線的第一部分15流經(jīng)兩個極性部件7和8之間的氣隙9，經(jīng)外殼10閉合。該磁力線15對動芯組件11沒有影響。磁力線的第二部分16(表示在圖的左側(cè))流經(jīng)位于第一極性部件7和第一柱塞式鐵芯6之間的第一氣隙17，經(jīng)過第二極性部件8和外殼10閉合。第二部分磁力線16對第一柱塞式鐵芯6產(chǎn)生吸力，使其按圖1的方向反抗回位彈簧4的作用向上運動，驅(qū)動斷路器杠桿13。第三部分磁力線18(表示在圖中的右側(cè))流經(jīng)第二柱塞式鐵芯5和第二極性部件8之間的氣隙19。第三部分磁力線18經(jīng)外殼10、第一極性部件7以及第一極性部件7與第二柱塞式鐵芯5之間的間隙形成的徑向氣隙20閉合。該磁力線對動芯組件11的作用力與斷路動作方向相反，即與在第一柱塞式鐵芯6上的作用力的方向相反。
很容易看出第一氣隙17和第二氣隙19的值隨動芯組件11的移動而變，當動芯組件11沿斷路動作方向向上運動時，第一氣隙17減小而第二氣隙19增大。第一氣隙17是由第一柱塞式鐵芯6的截錐形表面和第一極性部件7的錐面21所構成的，從而增加了實際的氣隙表面。
斷路閾值設定的調(diào)整方法如下所述圖3的所示的斷路閾值設定在最小，例如3倍額定電流In(見圖4)時斷路器的剖視圖。設定螺母14是這樣擰緊的使動芯組件11向上移動到接近斷路杠桿13的位置，該位置例如由滑動連桿3的頂端12與斷路杠桿13之間的最小距離“d”來確定。由圖3可以看出第一氣隙17較小，而且?guī)缀跛辛鹘?jīng)該氣隙的磁力線均經(jīng)過第一極性部件7和第一柱塞式鐵芯6。第二柱塞式鐵芯5與相應的極性部件8的距離較大，因此經(jīng)該路徑的漏磁幾乎可以忽略不計。這時第一柱塞式鐵芯6產(chǎn)生了強大的引力，并且該引力并不受到通常由第二柱塞式鐵芯5產(chǎn)生的反方向作用力的影響。這時斷路閾值低且主要取決于回位彈簧4的彈力。圖2表示的設定位置相應于最大斷路閾值。這時調(diào)整螺母14被松開，使得動芯組件11可以向下滑動。在此初始位置，在第一極性部件7與第一柱塞式鐵芯6之間的第一氣隙17較大。這時雖然第一柱塞式鐵芯6產(chǎn)生的引力仍是主導的，但是斷路動作僅當繞組2中的電流超過一個高的閾值例如11倍額定電流值時才產(chǎn)生。斷路作用受到流經(jīng)第二極性部件8和比第一極性部件7與第一柱塞式鐵芯6的橫截面要小的第二柱塞式鐵芯5的磁力線的飽和作用的影響而增強。
圖1所示相應于例如斷路閾值7倍于額定電流的中間位置。第二柱塞式鐵芯5產(chǎn)生反向作用力，但是比起圖2所示的位置時的反作用力小得多。兩個柱塞式鐵芯5和6的合作用力使得能在對于當前使用的磁斷路器特別是用于電機保護的磁斷路器來說充分寬的斷路閾值范圍內(nèi)進行線性的調(diào)節(jié)。本發(fā)明的磁斷路器的結(jié)構可與通常的這類斷路器相比擬且并不含有任何易損或不精密的設定部件。
圖6和圖7表示了本發(fā)明的斷路器的另一種實施方案，其特征為一個矩形的固定磁路21由一個U形的第一極性部件22和一個U形的第二極性部件23構成，兩極性部件相對設置且由兩個固定氣隙24相隔離。動芯組件25被置于磁路21中且在一側(cè)裝有葉片26，當動芯總成滑動時葉片向第一極性部件22的方向移動;在另一側(cè)裝有兩塊板27，它們通過絕緣部件28與葉片26磁路絕緣，而其互相之間經(jīng)固定氣隙29相隔離，上述鐵磁板27安裝在面對固定布隙24的位置。固定磁路21包含有一個激勵線圈2，而在動態(tài)組件25的滑動連桿3上安裝的彈簧4的作用下，組件25位移到如圖6和7所示的底部位置上。
這種斷路接的工作原理與前所述的相同，記住在最小斷路閾值的設定位置(如圖6所示)，葉片26和第一極性部件22之間間隔較小，板27產(chǎn)生的反作用力為零。這時當線圈2被激勵時，就對動芯組件25產(chǎn)生了強大的吸引力，對應于產(chǎn)生一個低的斷路閾值。在圖7所示的位置，葉片26顯著地離開第一極性部件22，而極27則移近第二極性部件23并產(chǎn)生了對葉片26產(chǎn)生的引力的反作用力。
本發(fā)明顯然并不局限于具體敘述的實施方案而可以擴展到不同的實施方案，特別是連桿3可由磁性材料制成但其截面可以忽略不計，或繞組2可裝于磁路中的不同位置，或回轉(zhuǎn)體形的部件可由其它截面形狀所代替，而氣隙位于線圈的外部。
權利要求
1.一種具有寬斷路閾值設定范圍的磁斷路器，包括一個固定磁路(1、21)，該磁路包含一個激勵繞組(2)，相互要裝于對方的延長線上且經(jīng)固定氣隙(9、24)隔開的第一極性部件(7、22)和第二極性部件(8、23)及一個滑動安裝于上述固定磁路(1、21)中的動芯組件(11、25)，該組件(11、25)具有第一部件(6、26)，其極性表面與上述第一極性部件(7、22)構成第一可變氣隙(17)，該氣隙的值隨著動芯組件(11、25)的運動而變，其特征為上述動芯組件(11、25)還包括一個第二部件(5、27)，該部件機械上與第一部件(6、26)相連，而磁性上與其隔離，上述第二部件(5、27)和上述第二極性部件(8、23)一起構成第二可變氣隙(19)，由繞組(2)在第一可變氣隙(17)和第二可變氣隙(19)中產(chǎn)生的磁場作用在動芯組件(11、25)上的引力的方向是相反的，而利用調(diào)節(jié)裝置(14)來設定動芯組件(11、25)的初始位置并線性地調(diào)整斷路閾值。
2.根據(jù)權利要求1所述的磁斷路器，其特征為上述動芯組件(11)的第一部件(6)的第二部件(5)為滑動安裝于第一管狀極性部件(7)和第二管狀極性部件(8)中的柱塞式鐵芯。
3.根據(jù)權利要求1所述的磁斷路器，其特征為上述動芯組件的第一部件為安置在面對第一U型極性部件(22)的氣隙表面的葉片(26)，而上述動芯組件的第二部由兩個板(27)構成，和位于面對第一極性部件(22)位置的第二U形極性部件(23)一起產(chǎn)生作用。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的磁斷路器，其特征為上述第一極性部件(7、22)和/或上述動芯組件的第一部件(6、26)的截面積大于上述第二極性部件(8、23)和/或上述動芯組件的第二部件(5、27)，并且第一極性部件(7、22)對動芯組件(11)產(chǎn)生一個沿斷路動作方向的吸引力。
5.根據(jù)擴利要求4所述的磁斷路器，其特征為第二柱塞式鐵芯(5)的外徑小于第一柱塞式鐵芯(6)的外徑，并且第二柱塞式鐵芯(5)滑動安裝于第一極性部件(7)中。
6.根據(jù)權利要求1或2或4或5的磁斷路器，其特征為兩個柱塞式鐵芯(5、6)安裝于沿上述極性部件(7、8)的軸向伸出的滑動連桿(3)上，兩個鐵芯(5、6)在縱向上被隔開，而且第一柱塞式鐵芯(6)安于第二極性部件(8)一側(cè)，而第二柱塞式鐵芯(5)被置于第一極性部件(7)一側(cè)。
7.根據(jù)上述各項權利要求之一的磁斷路器，其特征為在最小閾值設定位置，動芯組件(11、25)位于上述第一可變氣隙(17)長度最小和第二可變氣隙(19)長度最大的位置，從而第二柱塞式鐵芯(5)或板(27)的反作用力幾乎可以忽略不計。
8.根據(jù)上述各項權利要求之一所述的磁斷路器，其特征為一個回位彈簧(4)將動芯組件(11、25)偏壓在由斷路閾值調(diào)整螺母(14)確定的止動位置。
9.根據(jù)權利要求1或2所述的磁斷路器，其特征為繞組(2)置于上述由外殼(10)聯(lián)接的兩個極性部件(7、8)的周圍。
10.根據(jù)權利要求3所述的磁斷路器，其特征為繞組(2)位于上述U形第一部件(22)上。
全文摘要
一種具有兩個柱塞式鐵芯(5、6)及與之相對應的由繞組(2)激勵的固定磁路(1)的極性部件(7、8)的磁斷路器。柱塞式鐵芯(5、6)的作用是相反的，且借助于調(diào)整由兩個柱塞式鐵芯(5、6)組成的動芯組件的初始位置，斷路閾值可以在大范圍內(nèi)加以調(diào)節(jié)。
文檔編號H01H71/74GK1042801SQ89108559
公開日1990年6月6日 申請日期1989年11月15日 優(yōu)先權日1988年11月16日
發(fā)明者皮爾里·布特尤克斯 申請人:米爾林·格里恩公司