尤其是用於中壓開關的電磁的執行器的製作方法

2023-10-17 15:16:04

專利名稱：尤其是用於中壓開關的電磁的執行器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種按權利要求1的前序部分所述的、尤其用於中壓開
關的電磁的執行器，包括一個用線圏加載的磁芯以及一個可運動的磁輒； 以及本發明涉及一種按權利要求15的前序部分所述的、用於製造這種執 行器的方法。
背景技術：
這種類型的電磁的執行器被廣泛採用。除了在中壓開關內用於可運 動的接觸件的受控的操縱之外，這種執行器也用在機器或者開關中。
在中壓真空功率開關的電磁驅動中的現有技術是單線圏的和雙線圏 的電磁鐵。如上述提及的那樣，電磁鐵具有如下功能，即真空腔的可運 動的接觸件在接通時運動到固定的接觸件上並且在超程時張緊一個接觸 壓力彈簧。
為了開始運動，電磁鐵的線圏被供電。接通的位置然後藉助於一個 或多個永久》茲鐵克服接觸壓力彈簧的力得以保持。在用作為接通線圏的 線圏的電流於是不再需要。
為了斷開開關，在一個雙線圏的執行器中， 一個斷開線圏被供電， 磁鐵的保持力首先減弱，直到接觸壓力彈簧不能再被保持並且打開可運 動的接觸件。在斷開運動的後續過程中通過斷開線圏可以產生打開力。
在單線圏的電磁鐵中通過線圏基本上僅啟動斷開。斷開的後續過程 然後通過接觸壓力彈簧以及通過一個分開的斷開彈簧確定。
存在的單線圏的執行器經常旋轉對稱地構成。這防止簡單地適配另 外的設計短路電流，因為對於氣隙表面的改變必須選擇另外的直徑。從 而所有部件相應僅可以用於一種結構尺寸。發明內容因此本發明的目的在於，進一步發展按開頭所述類型的電磁的執行 器，尤其用於有利地採用在中壓開關中，使得在高的執行力的同時獲得 緊湊的結構形式。在同類的執行器中，按本發明通過權利要求1的特徵部分的特徵解 決提出的目的。其它有利的結構在從屬權利要求中描述。在此本發明的核心是，矩形的磁芯與圓形的即旋轉對稱的磁軛結合。與矩形的磁軛相比較，優點首先在於，不必防止旋轉對稱的磁軛旋 轉(它在任何位置按相同的方式滿足其功能)。該磁軛尤其是在中壓開 關中採用時是尤其有意義的。因此得到與磁芯的結合，該磁芯是矩形的並且具有一個固定的寬度 和一個可變的深度。因為磁芯由層狀的金屬片構成，所以可以通過金屬 片的數量調節深度。側向的固定裝置、軸承和軸都可以接著採用。僅永 久磁鐵和線圏體需要通過長度變化適配磁芯的結構尺寸。與雙線圈的執行器相比較，本發明如已經存在的單線圈的執行器那 樣具有降低的結構尺寸以及降低的重量的優點。這基本上在於，僅一個線圏和僅一個磁路是必需的。與現有的單線圈的執行器相比較，本發明允許磁鐵尺寸筒單地適配於需要由中壓功率開關掌控的按刻度12.5 - 16 -20-25-31.5-40和50kA的設計短路電流。在此首先必要的是，執行 器的保持力通過改變氣隙表面而改變。按本發明另一優點在於，磁軛可以在軸上在螺紋中旋轉，以便可以 無級地調節磁的執行器的行程。在此單個的執行器的採用的優點也用於 許多區別在於不同開關行程的應用。如下可以實現一種尤其緊湊的裝置，其中驅動裝置直接設置在待驅 動的開關電極的下方，放棄槓桿和轉向件。直接的聯接迎合驅動裝置的 位移/時間特性曲線的品質，該特性曲線免受彈簧剛度的幹擾的影響以及 複雜的驅動系統的鬆動。但是驅動系統的要求也可以在於，適配存在的結構。然後也可能的是，磁的執行器例如通過一個槓桿系統與多個待驅動的開關電極連接並 且從而同時驅動這些開關電極。在此優點在於如下可能性，即通過槓桿 傳動比可以有目的地影響力和行程。
另外本發明的特徵是採用高的力密度。在預定的結構空間中，尤其 是在磁的氣隙上的有限的面積時，可以獲得最高的磁力，其中永久磁鐵 的表面不通過氣隙的預定的表面限定並且磁流又直接在氣隙上集中。
在有利的結構中設定，執行器無槓桿且無轉向地直接放置在中壓開 關的真空開關箱的下面並且直接作用到接觸杆上。因此實現良好的且快 速的力作用。
在有利的結構中設定，執行器通過聯接元件同時控制多個開關箱。 另外有利的是，執行器通過槓桿元件驅動開關箱。這在一定的開關
結構形式中是必需的。這通過有利獲得的高的操縱力也是非常可能的。
在其它的有利的結構中設定，通過磁軛在操縱軸上的幾何結構改變
可以改變行程。
在其它的有利的結構中描述，永久磁鐵安置在磁芯內，該永久^ 茲鐵 的磁化方向基本上平行於氣隙的平面。
在此磁路在結構上這樣調準，使得在氣隙內存在大於2T的磁感應。
在有利的結構中描述，磁軛固定在一個操縱軸上，該操縱軸在一側 定心地可移動地穿過磁芯並且在另一側與待轉換的接觸操縱杆連接。因 此得到一種實現用於操縱接觸件的緊湊的直接鉸接的結構形式。
在此通過其它的結構實現，在斷開位置時產生保持力，在所述結構 中操縱軸的穿過磁芯的一側在下面的端部上從磁芯伸出並且在那裡與一 個在橫向尺寸上較小的第二磁軛連接。
通過在其它的結構中設定的結構形式， 一定程度上得到接觸件的斷 開位置的閉鎖，在該結構形式中下面的磁軛和上面的磁軛在固定的基準 位置彼此間隔距離地設置在操縱軸上，並且在上面的磁軛在額定行程中 從磁芯抬起時，下面的磁軛從下面貼靠在磁芯上。
為了總體上緩沖在末端擋靠時的運動，在下面的磁軛與磁軛的下側 之間設置一個緩沖襯墊。為了支持斷開，作用到操縱軸上地設置至少一個彈簧，其中該彈簧 優選是板簧。
通過由鐵片構成的磁芯的結構，充分減少通過》茲流變化而感應的渦 流。也可以放棄在鐵中添加珪。
總體上還提出一種用於製造按權利要求1至14中任一項所述結構方 式的、不同的電磁的執行器的方法，其中通過僅改變矩形的磁芯的深度 和圓形的磁軛的直徑，在結構系列生產中製造所述執行器。因此在考慮 不同尺寸的情況下也得到簡單的批量製造。


本發明在附圖中描述並且下面詳細解釋。其中 圖l顯示磁的執行器的透視圖，包括圓形的磁扼， 圖2顯示流線圖。
具體實施例方式
圖l顯示執行器的透視圖，包括一個電磁鐵l，該電磁鐵具有一個線 圏5、 一個矩形的磁芯2、 一個圓形的磁輒3。磁輒在此固定在一個搮縱 軸4上，該操縱軸在中央可軸向運動地穿過磁芯2。
圖2顯示電磁的執行器的流線圖。磁芯2顯示在系統閉合時流線走 向，即在圓形的磁軛3貼靠在磁芯2上的情況下。在磁芯內部集成永久 磁鐵6，其磁化的方向平行於氣隙平面。
操縱軸在此未描述，但是在該操縱軸上支承圓形的磁軛2並且如上 面描述的那樣按這種功能方式彼此間隔距離地支承下面的較小的磁軛7。 在小的磁軛7與磁芯2之間可以設置一個緩衝襯墊8。
執行器也可以設置在一個開關裝置的內部。執行器的操縱軸在此與 一個真空開關箱的可運動的接觸件連接，並且相應地開關式操縱地作用 於其上。但是這種連接可以是直線的，但也可以通過槓桿鉸接。
總體上還給出下面的關係。
具有高的磁能的在技術上提供的永久磁鐵材料(例如NdFeB、SmCo )具有在1至1.4T範圍內的剩餘磁感應。這可以明顯小於在合理的磁損失 時的鐵芯內的情況。因此按本發明構成具有水平的極性的永久磁鐵。如果在鐵芯柱中的磁流過渡到水平方向，那麼該磁流在那裡集中。 在鐵芯柱的預定的寬度中可以產生比在鐵芯柱內的並且具有垂直的極化 的永久磁鐵的結構中更大的磁流。磁流的另外的集中在由鐵芯柱通過氣隙過渡至磁軛時進行。為了使 保持力最大，當前的磁的執行器這樣設計，使得實現超過2T的磁感。如果永久磁鐵如在此顯示的那樣構成，使得其端部在磁鐵的下側上 可見並且此外與磁路的下面的端部構成一個光滑的表面，那麼通過一個 較小的第二磁軛在磁鐵的斷開的位置時產生一個較小的第二保持力。這用於閉鎖真空腔的可運動的接觸件的斷開的位置，從而防止該接觸件例 如通過振動而不期望地接通。在磁的執行器的磁芯與第二磁軛之間可以插入一個緩衝襯墊，該緩 衝襯墊在斷開時緩沖第二軛部在磁芯上的機械擋靠。這不僅用於避免在 擋靠時的振動而且用於整個開關裝置的較高的壽命。在此對於磁芯採用具有小的矽份額的鐵片，以便降低通過磁流改變 而感應的渦流。但是矽的釆用降低材料的磁的極化性。為了達到最高的 力，在當前的磁的執行器中採用不添加矽的鐵板。如果想改變磁芯的深度，以便如上面描述的那樣實現磁鐵的不同的 強度，那麼斷開彈簧可以不放置在磁鐵的中間，因為這幹擾磁對稱，該 對稱僅對於結構尺寸可以被補償。取而代之地設定，斷開彈簧放置在磁 鐵之外。另外建議一種板簧，該板簧固定在執行器的下方並且在側向支承在 開關裝置的殼體上。在此優點在於(除了非常簡單的結構之外)少量的 部分、小的成本並且可以在壓板的寬度上可以調節彈簧力的可能性。
權利要求
1.電磁的執行器，尤其用於中壓開關，包括一個用線圈加載的磁芯以及一個能運動的磁軛，其特徵在於執行器的磁路(1)具有一個矩形的磁芯(2)和一個與磁路相應的圓形的磁軛(3)。
2. 按權利要求l所述的電磁的執行器，其特徵在於執行器無槓桿 並且無轉向地直接放置在中壓開關的真空開關箱的下面並且直接作用到 接觸杆上。
3. 按權利要求1或2所述的電磁的執行器，其特徵在於執行器通 過聯接元件同時控制多個開關箱。
4. 按權利要求1或3所述的電磁的執行器，其特徵在於執行器通 過槓桿元件驅動開關箱。
5. 按權利要求l所述的電磁的執行器，其特徵在於通過磁軛(3) 在操縱軸(4)上的移動式布置能夠改變行程。
6. 按權利要求l所述的電磁的執行器，其特徵在於永久磁鐵(6) 安置在磁芯(2)內，該永久磁鐵的磁化方向基本上平行於氣隙的平面。
7. 按權利要求l所述的電磁的執行器，其特徵在於磁路在結構上 這樣調準，使得在氣隙內存在大於2T的磁感。
8. 按上述權利要求任一項所迷的電磁的執行器，其特徵在於磁軛 (3)固定在一個操縱軸上，該操縱軸在一側定心地能移動地穿過磁芯並且在另 一側與待控制的接觸操縱杆連接。
9. 按權利要求8所述的電磁的執行器，其特徵在於操縱軸(4) 的穿過磁芯(2)的一側在下面的端部上從磁芯(2)伸出並且在那裡與 一個在橫向尺寸上較小的第二磁軛(8)連接。
10. 按權利要求9所述的電磁的執行器，其特徵在於下面的磁軛 (8)和上面的磁輒(3)在固定的基準位置彼此間隔距離地設置在操縱軸(4)上，並且在上面的磁軛在額定行程中由磁芯抬起時，下面的磁軛 從下面貼靠在磁芯上。
11. 按權利要求10所述的電磁的執行器，其特徵在於在下面的磁軛(7)與磁芯(2)的下側之間設置一個緩沖襯墊(8)。
12. 按權利要求1或2所述的電磁的執行器，其特徵在於為了支 持斷開，設置至少一個彈簧作用到操縱軸上。
13. 按權利要求12所述的電磁的執行器，其特徵在於彈簧是板簧。
14. 按上述權利要求任一項所述的電磁的執行器，其特徵在於磁 芯由不含有矽的鐵板構成。
15. 用於製造按權利要求1至12中任一項所述的電磁的執行器的方 法，其特徵在於通過僅改變矩形的磁芯的深度和圓形的磁輒的直徑， 在結構系列生產中製造多個不同的執行器。
全文摘要
本發明涉及一種按權利要求1的前序部分所述的、尤其用於中壓開關的電磁的執行器，包括一個用線圈加載的磁芯以及一個可運動的磁軛；以及本發明涉及一種按權利要求15的前序部分所述的、用於製造執行器的方法。為了在此進一步發展尤其用於有利地採用在中壓開關中的電磁的執行器，在高的執行力的同時獲得緊湊的結構形式，按本發明設定，執行器的磁路具有一個矩形的磁芯和一個與磁路相應的圓形的磁軛。
文檔編號H01H50/18GK101410923SQ200780011299
公開日2009年4月15日 申請日期2007年4月4日 優先權日2006年4月5日
發明者C·羅伊貝爾 申請人:Abb技術股份公司