專利名稱：一種電磁裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于斷路器的一種電磁操縱裝置。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于斷路器的電磁操縱裝置，這種操縱裝置包括有一個線圈，它確定了一個空腔;
布置在空腔內(nèi)的第一根芯棒，此芯棒可在空腔內(nèi)以帶阻尼的方式在第一個位置(正常位置)和第二個位置間移動;
用來將第一根芯棒從其第二個位置向其第一個位置推進(jìn)的第一個推進(jìn)裝置;
布置在空腔內(nèi)與第一根芯棒相鄰的第二根芯棒，可在空腔內(nèi)第一個位置(正常位置)和第二個位置間移動;
用來將第二根芯棒從其第二個位置向第一個位置推進(jìn)的第二個推進(jìn)裝置;以及一個布置在至少是一部分線圈附近的磁路確定裝置，該磁路確定裝置包括有一個極靴，該極靴和兩個芯棒按如下方式布置在位于正常位置的第一根芯棒和極靴間的氣隙小于位于正常位置的第二根芯棒和極靴間的氣隙，且每根芯棒在第二個位置處都要比在各自的第一個位置(正常位置)處更靠近極靴。
第一根芯棒可以裝在一個密封的容器內(nèi)，該容器內(nèi)裝有用來減緩第一根芯棒的運動的一種液體。
第一個和第二個推進(jìn)裝置可以是受壓縮的螺旋彈簧，每個彈簧都被布置在其相應(yīng)的芯棒和極靴之間。
線圈可以是圓形或橢圓形的。
磁路確定裝置可以包括一個布置在線圈周圍的定子支座和一個相對于定子支座按樞軸方式布置的銜鐵，該銜鐵可與斷路器的脫扣機構(gòu)相連接。
在定子支座和極靴之間可以確定一個氣隙，于是第二根芯棒可以被布置空腔中極靴和定子支座間的氣隙那一側(cè)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，位于其第一個位置的兩根芯棒有一部分要布置在定子支座的外部，因而定子支座可能需要確定兩個開口。一個開口供第一根芯棒用，另一個供第二根芯棒用;兩根芯棒通過這兩個開口伸出。
兩根芯棒在從其第一個位置向第二個位置移動時可以向極靴處運動，當(dāng)空們在其第二個位置時可緊靠在極靴上。
第二根芯棒遠(yuǎn)離極靴的那一端可帶有一個用來對第二根芯棒和斷路器的動觸頭座進(jìn)行機械連接的連片。這一連片是一種空載行程連片，這樣的動觸頭座可以獨立于第二根芯棒運動，第二根芯棒也可以在預(yù)定范圍內(nèi)獨立于動觸頭座運動。動觸頭座可在斷路器電氣路徑是接通的“on”位置和斷路器的電氣路徑是斷開的“off”位置之間移動。因而空載行程連片可具有這樣的作用當(dāng)動觸頭座在其“on”位置時，第二根芯棒可在動觸頭座不動的情況下從其第一個位置向第二個位置移動;而當(dāng)?shù)诙景粑挥谄涞谝晃恢脮r，動觸頭座可以在不改變第二根芯棒的位置的情況下從其“on”位置向其“off”位置移動。
當(dāng)電流流過線圈時，每個芯棒中都產(chǎn)生有磁通，磁通大小與芯棒和極靴間的氣隙成反比。由磁通產(chǎn)生的作用于芯棒上在極靴的方向上抵抗相應(yīng)的受壓縮彈簧的作用力與磁通的平方成正比。
相應(yīng)地也可以理解，如果第一個相對較小的預(yù)定的電流流過線圈，則作用于第一根芯棒的力傾向于使第一芯棒朝極靴方向運動。第一根芯棒比第二根芯棒大，因為在沒有電流時第一根芯棒和極靴之間的氣隙要比第二根芯棒和極靴間的氣隙小。第一根芯棒在其外殼內(nèi)的運動被容器內(nèi)的液體減緩，減緩或阻尼的程度由若干因素決定，其中包括液體的粘度。當(dāng)?shù)谝桓景舻竭_(dá)極靴處時，由銜鐵、部分定子支座和極靴、以及第一根芯棒所形成的磁路的磁阻就明顯降低，因而就增大了作用于帶樞軸的銜鐵上的電磁力，該電磁力的大小足以使得銜鐵與定子支座和極靴相接觸，從而使斷路器跳閘。
在中等或嚴(yán)重過負(fù)荷時，即當(dāng)電流明顯大于上面所說的第一個電流時，第一根芯棒上的作用力要大于第二根芯棒上的作用力，但是由于液體的減緩作用，第一根芯棒的閉合速度卻明顯慢于第二根芯棒。第二根芯棒上的作用力的大小足以壓縮與第二根芯棒相對應(yīng)的彈簧，第二根芯棒幾乎瞬時地被移動到與極靴相接觸的位置。由于相對較大的電流的作用，銜鐵被吸引到極靴上，從而甚至在第二根芯棒完全閉合之前就會使斷路器跳閘。當(dāng)銜鐵閉合時，經(jīng)過第二根芯棒的磁路的磁阻就會降低，使得其中的磁通急劇增加，從而進(jìn)一步加速了第二根芯棒的運動。
由于動觸頭座和第二根芯棒是以無載行程連片連接的，第二根芯棒開始加速運動時不會引起動觸頭座的運動。銜鐵幾乎是立刻就合上了，而且在任何情況下都會在第二芯棒運動到足以帶動連片的位置之前合上。盡管銜鐵已經(jīng)合上，由于脫扣機構(gòu)具有固有的延時，因而即使銜鐵已經(jīng)合上了動觸頭座仍然是閉合的。但是當(dāng)銜鐵閉合后磁阻會顯著降低，第二根芯棒會以更大的加速度運動。相應(yīng)地，動觸頭座也會極其迅速地移動到斷開位置。
動觸頭座在短路時的高速斷開使電氣回路具有一個高電阻，它對通過電流和清除時間起限制作用。
通過對彈簧和芯棒的初始?xì)庀兜倪m當(dāng)匹配，可實現(xiàn)以下性能精確的跳閘點和液-磁式斷路器的典型的延時;
與有阻尼的第一根芯棒的延時無關(guān)的正向的、精確的和易于預(yù)先設(shè)置的瞬時跳閘;
短路時對動觸頭座的有效加速，這可以提供恰當(dāng)?shù)碾娏飨拗?以及顯著地降低過負(fù)荷時觸頭粘連的可能性。
本發(fā)明也擴(kuò)展到一種包括有上述電磁操作裝置的斷路器。
在應(yīng)用時，電磁操縱裝置的線圈可以攜帶斷路器的負(fù)荷電流。
現(xiàn)在參考以下附圖對本發(fā)明進(jìn)行舉例說明

圖1是采用本發(fā)明的電磁操作裝置的斷路器的一部分的原理性剖面圖。圖中的斷路器處于正常工作狀態(tài)，其脫扣機構(gòu)是鎖住的，其動觸頭座是閉合的;
圖2是斷路器的一個進(jìn)一步的原理性剖面圖，表示斷路器如何響應(yīng)中等程度的過負(fù)荷電流;
圖3也是斷路器的一個進(jìn)一步的原理剖面圖，進(jìn)一步表示了斷路器如何響應(yīng)中等程度的過負(fù)荷電流;
圖4也是斷路器的一個進(jìn)一步的原理性剖面圖，表示了斷路器如何響應(yīng)嚴(yán)重過負(fù)荷電流;和圖5是斷路器的一個更進(jìn)一步的原理性剖面圖，進(jìn)一步表示了斷路器如何響應(yīng)嚴(yán)重過負(fù)荷電流。
首選參考附圖中的圖1，斷路器的一部分總體上用參考號10標(biāo)識。斷路器10包括有一個以本發(fā)明為根據(jù)的電磁操作裝置12。操作裝置12包括有一個確定了一個空腔的線圈13。第一根芯棒14和第二根芯棒16布置在空腔內(nèi)，兩根芯棒相鄰。第一根芯棒14裝在一個密封的容器18中，容器18內(nèi)充有阻尼液體。芯棒14可在容器18內(nèi)以有阻尼的方式移動。第二根芯棒16也可在空腔內(nèi)移動，其運動受一個開口管20的引導(dǎo)。
線圈13繞在確定空腔的繞線架22上，線圈13可以是圓形的或橢圓形的。
繞線架22安裝在“L”形的定子支座24上，定子支座24有一個基座26和一個從基座26伸出的立柱28。
從圖1中可以看出，容器18從立柱28的第一個開孔中穿過，而第二根芯棒16從立柱28的第二個開孔中穿過。
一個極靴30布置在繞線架22相對于立柱28的一側(cè)。一個氣隙31使極靴30與定子支座24的基座26分離。第一根芯棒14被第一個螺旋彈簧32從極靴30處推離，第二根芯棒16被第二個螺旋彈簧34從極靴30處推離。第一根芯棒14和第二根芯棒16都是分段的，分別具有較細(xì)的端部可分別伸入彈簧32和34中。需注意的是當(dāng)線圈13沒有帶電時第一根芯棒14的一端36比第二根芯棒16的一端38離極靴30近。因而第一根芯棒14和極靴30間的氣隙要小于第二極芯棒16和極靴30間的氣隙。本專業(yè)技術(shù)人員可以理解，在應(yīng)用時線圈13將產(chǎn)生傾向于使芯棒14和16朝極靴方向運動、抵抗彈簧32和34的磁通。
斷路器10還具有一個銜鐵40，它可繞樞軸運動到與立柱28的自由端和極靴30的上端相接觸。銜鐵40用一種現(xiàn)有的方法與斷路器10的脫扣機構(gòu)(圖中未示出)相連。
更進(jìn)一步，斷路器10具有一個固定觸頭42和一個動觸頭44。動觸頭44由動觸頭座46攜帶，動觸頭座44可在觸頭42和44在電氣上和機械上都互相接觸的合閘或“on”位置與觸頭42和44互相分離的開路或“off”位置之間移動。
動觸頭座46通過一個連桿50在機械上與第二根芯棒16相連。連桿50與第二根芯棒16以一種空載行程方式連接，第二根芯棒16在其中確定有一空槽52。連片50具有預(yù)定的長度，空槽52按這樣布置，當(dāng)動觸頭座46在其閉合位置且線圈13中沒有電流時，連桿50與第二根芯棒相連的一端大約位于空槽52的中央。因而，如果第二根芯棒16處于未被激勵的位置上，動觸頭座46就可以自由地從其閉合位置向開斷位置運動，且當(dāng)動觸頭座46位于閉合位置時，第二根芯棒16可在一定范圍內(nèi)朝極靴30運動而不帶動觸頭座46。
需注意，線圈13帶有斷路器10的負(fù)荷電流。
現(xiàn)在參考圖2和圖3，圖中表示了斷路器10對中等程度過負(fù)荷電流的響應(yīng)方式。由于第一根芯棒14和極靴30間的初始?xì)庀缎∮诘诙景?6和極靴30間的氣隙，中等程度的過負(fù)荷電流將引起第一根芯棒14朝極靴30處移動。因為第一根芯棒14的運動受到容器18內(nèi)的液體的減緩，所以第一根芯棒運動到與極靴30相接觸(如圖2所示)需要一段預(yù)定的時間。這段時間的大小取決于多種因素，包括液體的粘度和過負(fù)荷電流的幅值。
當(dāng)?shù)谝桓景?4緊貼在極靴30上時，由銜鐵40、立柱28、第一根芯棒14和極靴30所構(gòu)成的磁路的磁性明顯下降，從而增大了作用于銜鐵40上的電磁力。該電磁力可大到足以使銜鐵移動到與立柱28和極靴30相接觸(如圖3所示)，從而使斷路器10的脫扣機構(gòu)動作。該脫扣機構(gòu)作用于觸頭座46，使它從閉合位置移動到斷開位置(如圖3所示)。由于電流的大小不足以使第二根芯棒移動明顯的距離，第二根芯棒16基本上還停留在其第一個、正常的位置上。但是由于連桿50和空槽52具有空載行程特性，動觸頭座46能夠從其閉合位置運動到斷開位置(如圖3所示)。
現(xiàn)在參見圖4和圖5，圖中表示了斷路器10對嚴(yán)重過負(fù)荷電流的響應(yīng)方式。
當(dāng)過負(fù)荷電流足夠大時，作用于第二根芯棒16上的力足以使其移動至與極靴30相接觸的位置?？梢岳斫猓M管開始時作用于第一根芯棒14上的力比作用于第二根芯棒16上的力大，但由于容器18內(nèi)的液體的阻尼作用的原因，第二根芯棒16將會較第一根芯棒14更靠近極靴30。當(dāng)這種情況出現(xiàn)時，由于磁通與氣隙成反比，通過第二根芯棒16的磁通將會大于通過第一根芯棒14的磁通，因而作用于第二根芯棒16上的力將會大于作用于第一根芯棒14上的力。
更進(jìn)一步，因為過負(fù)荷電流非常之大，銜鐵40將會在第二根芯棒16與極靴30相接觸之前移到與立柱28和極靴30相接觸的位置(如圖4所示)，因此脫扣機構(gòu)基本上是瞬時動作的。
可以理解當(dāng)動觸頭座46位于閉合位置時，第二根芯棒16正在加速朝極靴30處運動?？詹?2和連桿50是按如下方式設(shè)計的，在第二根芯棒16到達(dá)其行程的終點之前，連桿50將到達(dá)空腔52的盡頭，因而第二根芯棒16繼續(xù)朝極靴30處運動就會引起動觸頭座46快速離開固定觸頭42(如圖4所示)。當(dāng)?shù)诙景?6到達(dá)極靴30處以后，觸頭座46還自由地朝著完全斷開的位置運動，此時連桿50會在空槽52內(nèi)運動。
存在大的過負(fù)荷電流時移動動觸頭座46的高速打開使得電氣回路具有一個高電阻，它可限制斷路器10的通過電流和清除時間。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，斷路器10的特性將隨著彈簧32和34的強度以及芯棒14和16與極靴30間的氣隙的不同而不同。
因而本發(fā)明的優(yōu)點在于可以實現(xiàn)以下幾點準(zhǔn)確的脫扣點和液-磁式斷路器的典型延時;
與帶阻尼的第一根芯棒的延時無關(guān)的正向的、準(zhǔn)確的和易于預(yù)先調(diào)整的瞬時脫扣;
短路時對動觸頭座的有效加速，這可以提供恰當(dāng)?shù)碾娏飨拗?以及顯著降低過負(fù)荷時觸頭粘連的可能性。
權(quán)利要求
1.一種用于斷路器的電磁操縱裝置，該操縱裝置包括一個確定了一個空腔的線圈；布置在空腔內(nèi)的第一根芯棒，第一根芯棒可在空腔內(nèi)第一個、正常的位置和第二個位置之間以受阻尼的方式運動；用來將第一根芯棒從其第二個位置向其第一個位置推進(jìn)的第一個推進(jìn)裝置；布置在空腔內(nèi)的與第一根芯棒相鄰的第二根芯棒，可在空腔內(nèi)在第一個、正常的位置和第二個位置間移動；用來將第二根芯棒從其第二個位置向其第一個位置推進(jìn)的第二個推進(jìn)裝置；和布置在至少是線圈的一部分附近的一個磁路確定裝置，該磁路確定裝置包括有一個極靴。該極靴和上述芯棒按如下方式布置，第一根芯棒位于其正常位置時與極靴間的氣隙要小于第二根芯棒位于其正常位置時與極靴間的氣隙，而用每根芯棒的第二個位置都要比各自的第一個、正常的位置離極靴近。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中第一根芯棒裝在一個密封的容器內(nèi)，容器內(nèi)充有用來減緩第一根芯棒的運動的一種液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的裝置，其中的第一個和第二個推進(jìn)裝置都是受壓縮的螺旋彈簧，每個彈簧均布置在其相應(yīng)的芯棒和極靴之間。
4.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的裝置，其中的線圈是圓形的或橢圓形的。
5.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的裝置，其中除極靴以外，磁路確定裝置還包括一個布置在線圈周圍的定子支座和相對于定子支座按樞軸方式布置的一個銜鐵，銜鐵要能夠與斷路器的脫扣機構(gòu)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其中定子支座和極靴之間確定有一個氣隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其中第二根芯棒位于在空腔中在極靴和定子支架之間有氣隙的那一側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任意一項的裝置，其中的定子支座確定有兩個開孔，一個用于第一根芯棒，一個用于第二根芯棒，兩根芯棒穿過上述開孔。
9.由上述任何一條權(quán)利要求所申明的裝置，其中的第二根芯棒遠(yuǎn)離極靴的一端帶有一個用于在機械上把第二根芯棒連接到斷路器的動觸頭座上的一個連桿，該連桿是一個空載行程連桿，因此動觸頭座可以獨立于第二根芯棒移動，第二根芯棒可以在預(yù)定的范圍內(nèi)獨立于動觸頭座運動。
10.一種電磁操縱裝置用于基本上如本文所描述和解釋的斷路器。
11.包括有由上述權(quán)利要求中任意一項所述的電磁操縱裝置的斷路器。
全文摘要
一種用于斷路器10的電磁操縱裝置12包括有一個確定了一個空腔的線圈13。第一根芯棒14和第二根芯棒16布置在空腔內(nèi)，彼此相鄰。第一根芯棒14裝在一個密封的容器18內(nèi)，其中充有一種起阻尼作用的液體。第一根芯棒14可在容器18內(nèi)以受阻尼的方式移動。第二根芯棒16也可以在空腔內(nèi)移動，其運動受一個開口管20的引導(dǎo)。第一根芯棒14和第二根芯棒16分別由螺旋彈簧32和34從裝置12的極靴30處推開。
文檔編號H01H71/24GK1107606SQ9410249
公開日1995年8月30日 申請日期1994年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月28日
發(fā)明者丹尼特·巴格利尼 申請人:斷路器工業(yè)有限公司