專利名稱：具有扭矩彈簧的磁性子部件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于斷路器型電子裝置的磁性子部件，該磁性子部件一般由與磁軛和克服彈簧作用而平移的移動磁芯關聯的感應線圈構成，所述移動磁芯拉動觸發器，以啟動控制移動觸點相對于固定觸點的位置的機械鎖。
背景技術：
磁性子部件或觸發裝置的功能是在移動觸點和固定觸點相連的電路短路的情況下，分離各移動觸點和固定觸點。線圈中通過的過大的電流使磁路飽和，引起移動磁芯移動，從而填充將移動磁芯與磁軛的其余部分分離的空氣間隙。
當斷路時，在固定至裝置殼體的構件和移動磁芯之間插入復位彈簧，使得該移動磁芯回到其靜止位置(重新產生上述空氣間隙)。根據通過“靈敏度”曲線B、C和D具體示出的斷路器的所屬類型選擇彈簧的剛度，該靈敏度曲線限定了必須引起觸發的時間間隔，其根據斷路器的額定強度(intensity)來表達。彈簧的剛度還明顯依賴于斷路器的負載量。對于例如125安培的高負載量的且依賴于D曲線(根據該曲線一定不是磁性觸發器)的斷路器，例如對于根據IEC 60-898標準的低于10In＝1250安培的電流值，選擇的彈簧明顯具有可以使其對抗由線圈中的上述強度的電流產生的磁力的剛度。問題是，這種類型的彈簧需要相對較高的剛度，因此明顯地與剛度相比更需要較多的響應時間。
在具有圍繞移動磁芯的螺線線圈的傳統磁性子部件結構中特別表現出這種情況，其中，使用的彈簧為螺旋壓縮彈簧，在移動磁芯的移動過程中用于克服該彈簧的能量增加。
為了避免焊接觸點并且盡可能地限制短路電流，磁性子部件必須盡可能快地產生觸點間間隙。需要注意的是，特別是對于大負載量及其靈敏度對應于曲線D的斷路器，由于所使用的彈簧的剛度和特性而導致的響應時間的增加，不會有此傾向。
發明內容
本發明的目的是給出一種結構，使得彈簧提供的阻力能量在短路過程中根據由芯和觸發器構成的移動組件的移動而降低。
為了達到這個目的，理論上來說，本發明的磁性組件的特征在于所述彈簧為扭矩彈簧，其具有螺旋中心部和兩個端臂，所述兩個端臂以V字形向外延伸以抵靠限位件，所述彈簧和所述限位件被驅動相對移動，使得限位件和彈簧的中心部之間沿平移方向上的距離在閉合芯和磁軛之間的空氣間隙的過程中增加。
所述端臂相對于移動軸形成的角度在移動過程中變化。在限位件位置處施加在彈簧上的力的作用的合力最終角度發生變化，下面我們會更具體地看到，且隨著彈簧的中心部和所述限位件彼此分離，這些合力在移動軸上的投影的強度會減小。
然后，需要用來克服彈簧的阻力的能量隨著芯/觸發器組件接近機械觸發鎖而減小。
優選地，扭矩彈簧相對于移動組件的移動軸對稱。
這樣的對稱可以通過根據該軸的平移移動來解釋，其最佳操作優選為相對所述軸的構造平衡。
在本發明中，所述移動組件通過滑動和在至少一個關聯固定至殼體的滑動軌道中被引導而移動。
如果引導是磁力作用在芯的移動上的唯一效果，那么，彈簧作用在移動組件上，可干擾移動的方向，從而影響觸發器的路徑。
更準確地說，移動組件由層疊的磁性板和觸發器構成。
這兩個構件發揮不同的作用，磁性板或芯需要用磁性材料制成，而該磁性材料對觸發器來說不是必須地最適用的，要根據委托的任務而決定的經濟因素和機構因素來確定。
根據本發明，所述磁性板/觸發器移動組件的滑動是通過在對稱設置于固定在磁性子部件的任一側上的殼體中的側壁中的滑動軌道中引導所述組件而實現的。
從而，在這種情況下，通過形成所述側壁的片狀物實現引導功能，該側壁可用合成材料通過例如鑄造制成，這種方法對于制造用于實現各種功能的復雜形狀比較容易和便宜。
下面將更具體地示出，具體地說，所述側壁也具有為磁性子部件提供外殼的功能。
更準確地說，每個滑動軌道由平行于所述移動組件的移動軸的壁組成，在所述滑動軌道的任一側上，各側壁側向滑動，超過觸發器且所述磁性板的一面朝向所述側壁。
移動組件的兩個構件從而參與到平移引導的過程中。
本發明的磁性子部件，除了所述線圈外，優選包括與同為梯形的磁軛的空氣間隙相配合的梯形磁性板。
根據一種可能結構，彈簧限位件由側壁構成，每個側壁在彈簧的端臂的一部分處具有C形容納部，所述C形部分相對于移動組件的移動方向垂直地延伸。
這些限位件使得可能在施加預置壓力的同時定位彈簧。
在本發明的第一方面中，所述彈簧的線圈部分被移動組件拉動，且彈簧限位件固定至裝置的殼體。
在這種情況下，優選地，所述彈簧的中心部圍繞凸部的頂部，該凸部構成穿過并超過設置在磁性板中的開口的觸發器凸起，所述觸發器的一部分設置有垂直于移動方向而設置的位于所述板的前緣的前方的碰撞表面。
在這種假設下，與彈簧的機械關系和與實現觸發的機械鎖的機械關系均由觸發器負責。磁性板的唯一功能是當所述板收到足夠克服彈簧阻力的拉普拉斯力時拉動所述觸發器。
或者，所述彈簧可固定至裝置的殼體，且所述彈簧限位件關聯至所述移動組件。
本發明的磁性子部件的結構基于專利申請EP-02360176.8中的具體說明，其全文在此引為參考。
現在參考附圖更加詳細地描述本發明，所述附圖中圖1是本發明的結構示意圖，包括限位件位置處的作用力的示圖；圖2示出具有扭矩彈簧的移動組件的透視圖；圖3示出前一圖的具有磁軛的其余部分的整體視圖；圖4示出與扭矩彈簧相配合的觸發器的頂視圖；圖5示出移動組件與關聯至電子裝置的殼體的側壁配合的示圖；圖6是前一示圖的結構的頂視圖，具有兩個側壁，而沒有磁性板；
圖7是仰視圖；圖8示出預先安裝著彈簧的部件的示圖；以及圖9示出固定至側壁的上述預先安裝的部件的示圖。
具體實施例方式
附圖2至9示出一本發明的示圖，其中，扭矩彈簧與移動裝置形成一個部件。
參考圖1和圖2，扭矩彈簧1包括中心螺旋部2和以V字形向外延伸的端臂3、3’。該彈簧1被移動組件的凸部4牽引，其中，該移動組件一邊具有觸發器5，而另一邊具有磁芯/磁性板6。由彈簧1對抗移動組件的移動而提供的阻力，尤其是凸部4在軸x方向上的阻力可以通過下列方法計算彈簧1在限位件7上施加力 根據示圖所示，作用在限位件上的力是 實際上是限位件7在彈簧1的臂3上的反作用力，并計入摩擦力。從而，在不考慮摩擦力的情況下，該反作用力與等于限位件7作用在彈簧1的臂3上的力 的反力間隔角。
通過下式計算 然而，彈簧提供的阻力扭矩通過下式表達C＝kαα為移動方向x和限位件7至凸部中心4的接合線之間的角度的角變量，而k為彈簧1的剛度。扭矩值也可寫成C=F→1·R]]>通過用 替換 的值，可得 從而得到 從而得到阻力沿移動軸x的分量等于 該公式只涉及一個限位件7。若提供對稱的限位件7’，彈簧1施加的總阻力實際上為
當移動開始時，角位移α增加且公式中的一部分kα/R由于彈簧扭矩的作用也會增加。由于cosθ稍有減小，所以系數1/cosθ也稍微增加。由于認為摩擦力恒定，所以系數Fr不變。另一方面，構成在軸 上的投影的變量sinT會減小。
具有以下幾何結構使得由于α和θ引起的增加不會補償由于sinT導致的減小。在該結構中，與傳統系統相比，板的阻力能量被最小化。
參考圖3，示出了磁軛以及與之關聯的移動板6，移動板6與觸發器5和彈簧1關聯，所述磁軛由兩個對稱部分8、8’組成。該磁軛包括第一空氣間隙9，以及用于接收移動觸點(未示出)的第二空氣間隙10，所述板6在空氣隙9中移動。
圖4更具體地示出設置有凸部4的滑動載架形式的觸發器5，用于沿滑動軌道(見下)滑動的側壁，在短路情況下，所述托架在移動方向的前方具有設置有平的正碰表面12的凸起。
圖5示出由所述板6、觸發器5和彈簧1構成的移動裝置，該移動裝置設置在適當位置，即相對于磁性子部件的其它任一構件定位，或者相對于在殼體中的固定而設置。因此，所述移動構件在所述磁性子部件的線圈13的上方，線圈13實際上構成四分之三的環形部，該環形部通過磁性板圍繞通常由層疊板制成的芯14彎折而形成。所述線圈13/芯14組件被插入側壁15，該側壁15用于定位特定數量的斷路器構件。理論上說，線圈13和芯14被磁軛的部分8’(這里未示出)遮蓋。還具有與第一側壁對稱的第二側壁(為便于理解，圖5中也未示出)，使得可以完成對磁性子部件的容納。
然而，圖6中示出第二側壁15’，其中，除了彈簧1和移動裝置的上部(即凸部4和具有正碰表面12的前向凸起)以外，磁性子部件的準整體被遮蓋。事實上，當裝配兩側壁15、15’時，兩側壁上部構成窗16，供移動裝置移動且至少部分地用于實現沿箭頭F方向的引導。
如圖5至7所示，通過定位在側壁15、15’上部下方的平板形平行壁17、17’可以完成所述引導，其中，移動觸發器5的側壁11、11’可與側壁15、15’在滑動過程中相配合。磁性板6的面對所述側壁11、11’的一個壁在每個壁17、17’的另一側上滑動，壁17、17’可能進一步設置有定位引導件19、19’。
彈簧1、彈簧的端部3、3’，被安裝在腿15、15’上部的蓋或罩18蓋住。這個蓋18可以實現彈簧1的預安裝，如圖8所示。該蓋包括具體確定扭矩彈簧1的預置壓力的限位件7、7’，以對應斷路器的負載量和靈敏度。限位件7、7’包括用于彈簧1的端部3、3’的C形容納部。
如圖9所示，當通過嵌入在兩側壁15、15’上安裝蓋或罩18時，移動組件的上部沒有被完全覆蓋，用以保持觸發器5的平面碰撞壁12的功能。該壁必須確實可以接觸磁性觸發鎖，磁性觸發鎖的至少一部分插入到兩側壁15、15’之間，從而可以實現接觸。
權利要求
1.一種用于斷路器型電子裝置的磁性子部件，其由與磁軛和克服彈簧作用力而平移的芯/移動觸發器移動組件關聯的感應線圈構成，其特征在于所述線圈為具有螺旋中心部和以V字形向外延伸以推壓限位件的兩個端臂的扭矩彈簧，彈簧和所述限位件被驅動相對移動，使得限位件和彈簧的中心部之間沿平移方向上的距離在閉合芯和磁軛之間的空氣間隙的過程中增加。
2.如前面的權利要求所述的磁軛子部件，其特征在于所述扭矩彈簧相對于移動組件的移動軸對稱。
3.如前面的權利要求之一所述的磁軛子部件，其特征在于所述移動組件通過滑動移動并且在關聯固定至殼體的至少一個滑動軌道中被引導。
4.如前面的權利要求中的任意一項所述的磁軛子部件，其特征在于所述移動組件由層疊磁性板和觸發器構成。
5.如前面的權利要求所述的磁軛子部件，其特征在于所述磁性板/觸發器移動組件的滑動是通過在對稱設置于固定于磁性子部件的任一側上的殼體中的側壁中的滑動軌道中引導所述組件而實現的。
6.如前面的權利要求所述的磁軛子部件，其特征在于每個滑動軌道由平行于所述移動組件的移動軸的壁組成，在滑動軌道的任一側上，各側壁側向滑動，超過觸發器且所述磁性板的一面朝向所述側壁。
7.如權利要求4至6中任意一項所述的磁軛子部件，其特征在于所述板為梯形，與也為梯形的磁軛的空氣間隙相配。
8.如前面的權利要求中的任意一項所述的磁軛子部件，其特征在于所述彈簧限位件由側壁構成，每個側壁在彈簧的端臂的一部分中具有C形容納部，所述C形部分在移動組件的移動方向上垂直地延伸。
9.如前面的權利要求中的任意一項所述的磁軛子部件，其特征在于所述彈簧的線圈部分被移動組件牽引，且彈簧限位件關聯固定至裝置的殼體。
10.如前面的權利要求所述的磁軛子部件，其特征在于所述彈簧的中心部圍繞凸部的頂部，該凸部構成穿過并超過磁性板中的開口的觸發器凸起，所述觸發器的一部分設置有垂直于移動方向而設置的位于所述板的前緣的前方的碰撞表面。
11.如權利要求1至8中任意一項所述的磁軛子部件，其特征在于所述彈簧固定至裝置的殼體，且所述彈簧限位件與移動組件形成為一體。
全文摘要
本發明提供一種用于斷路器型電子裝置的磁性子部件，其包括與磁軛和克服彈簧作用而平移的移動磁芯/觸發器組件關聯的感應線圈，所述彈簧具有螺旋形的中心部以及以V字形向外延伸以抵靠限位件的兩個端臂，其中，彈簧和所述限位件被驅動相對移動，使得限位件和彈簧的中心部之間的距離根據磁芯和磁軛之間的空氣間隙的閉合沿平移方向增加。
文檔編號H01H71/24GK1998058SQ200580020725
公開日2007年7月11日 申請日期2005年5月6日 優先權日2004年5月6日
發明者斯蒂芬·埃洛伊, 尼科拉·普, 阿蘭·施瓦茨, 戴維·韋爾 申請人:黑格電子股份有限公司