專利名稱：一種電磁執行器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電;茲執行器。
背景技術：
在斷路器、繼電器以及保護開關等設備中，均設置有電磁執行器，用于 在需要激勵電力開關的操作機構時，觸發電磁執行器中的沖桿產生一個沖擊 力。
以斷路器為例，當斷路器中的電子脫扣器發出要求斷開電力線的信號 時，在斷路器內部的電力觸頭應該盡可能快的打開，這就要求電子脫扣器中 的電磁執行器應該具有很短的響應時間并且能夠產生足夠大的驅動力和行 程去觸發電力開關中的操作機構，進而斷開電力線。實際應用中，考慮到電 力線出現故障時會導致強電磁場的產生，因此需要電磁執行器具有很好的抗 電磁干擾能力，從而避免誤動作。
傳統的電磁執行器主要包括永^磁體、彈簧、鐵質沖桿和套在鐵質沖桿上 的線圈，在平衡狀態下，使彈簧壓縮產生一個驅動鐵質沖桿運動的彈力，永 磁鐵則產生一個對抗該彈力的磁力，使永磁體表面和鐵質沖桿表面之間的空 隙保持為合適的空隙，當需要斷開電力線時，沖擊信號作用于線圈中，產生 一個可抵消永磁體部分磁力的電磁力，此時，彈簧在彈力的作用下，驅動鐵 質沖桿激勵電力開關的操作機構，進而斷開電力線。
但由于永磁體本身的物理特性對環境溫度和震動很敏感，同時由于電磁 執行器是個電磁執行機構，電流的方向對電磁執行器的動作有著很重要的影
響；此外，永磁體的磁場強度、彈簧、永磁體表面和鐵質沖桿表面之間的空 隙、甚至電鍍層的微小變化都能影響釋放鐵質沖桿所需的電流，因此傳統電 磁執行器的抗干擾能力較差
發明內容
本發明提供了一種電磁執行器，省略永磁體，以便提高執行器的抗干擾 能力。
本發明所提供的電磁執行器， 一個電磁鐵部件，具有一個鐵芯和一個包
繞所述鐵芯的線圈，用于通電時產生磁力；所述電磁執行器還包括 一個彈 性執行部件，其包括 一個沖桿和一個彈性元件，所述沖桿在接近電磁鐵部 件處設置有一個擋板，所述沖桿與所述彈性元件安裝在一起，使得所述彈性 元件能夠帶動所述沖桿向遠離上述電磁鐵部件的方向運動。所述電磁執行器 還包括 一個彈性限位部件，其包括至少一個彈片、至少一個推桿和一個 鐵件，所述彈片具有一固定端和一自由端，所述彈片具有一個用于卡止所述 擋板的限位結構；所述的推桿的一端可相對轉動地連接在所述彈片上，所述 推桿的另一端與所述鐵件以這樣的方式聯動，當上述鐵件受上述電磁鐵部件 的磁力的作用運動時，所述鐵件的運動通過所述推桿推動所述彈片,使所述彈 片的限位結構與所述擋板脫離接觸。
根據本發明的一個方面，該電f茲才丸行器進一步包括 一個帶有通孔固定 板，所述沖桿由該孔穿過所述的固定板，所述沖桿起始端上的擋板位于所述 固定板的一側，所述彈性元件位于所述固定板另一側，所述沖桿的末端設置 有可調螺母，使所述彈性元件置于所述可調螺母與所述固定板之間。另外，
所述固定板朝向上述擋板的那個面上設置有一個墊圏。
上述電》茲鐵部件進一步包括 一個中間為套筒的工字形線圈架和殼體， 其中，所述線圈架設置在所述殼體內的底部。
根據本發明的優選實施例，所述4失件設置在所述擋板與所述鐵芯之間， 當所述電磁鐵部件通電時，產生的磁力吸引所述鐵件向所述鐵芯運動，經所 述推桿驅動所述彈片向遠離所述沖桿的方向擺動。進一步來說，所述推桿的 端部有孔， 一個環狀件穿過該孔，所述環狀件進一步連動地安裝在所述的鐵 件上。
優選地，所述鐵件設置有導向孔，所述電磁鐵部件設置有導向軸，在磁 力作用下所述鐵件沿所述導向軸移動。
根據本發明的優選實施例，所述彈片的固定端固定在所述的固定板上， 而其自由端延伸到電磁鐵部件附近，所述限位結構設置在所述彈片朝向所述 擋板的側面上。特別是，所述彈性執行部件進一步包括一個彈片支架，其一 端與所述線圈架的表面相接觸，另 一端與固定板朝向所述擋板的那個面相接觸，所述彈片的固定端通過壓緊在彈片支架與固定板之間實現固定。所述彈 片支架具有設定的高度，彈片支架設置在殼體內。
在所述推桿與所述彈片及所述鐵件連接完畢后，所述推桿與所述彈片之 間的夾角為銳角。
優選地，所述彈片和所述推桿的數目相同，皆為二至十個。 從上述方案可以看出，本發明實施例中利用機械結構，即彈性限位元件 控制沖桿保持在激勵之前的平衡位置，并利用輸入電磁鐵部件的電流，使電 磁鐵部件產生一個合適的磁力打破沖桿的平衡位置，從而釋放沖桿去激勵電 力開關的操作機構。該電;茲執行器由于利用機械機構代替永》茲體來保持執行 器的平衡-位置，在抗擊如高溫和震動等環境因素的干擾方面，具有^^強的穩 定性和可靠性。
下面將通過參照附圖詳細描述本發明的示例性實施例，使本領域的普通
技術人員更清楚本發明的上述及其他特征和優點，附圖中
圖1為本發明實施例中電磁執行器的各組成部分的結構圖； 圖2為本發明實施例中電磁執行器的結構剖視圖； 圖3為圖2所示剖視圖中的局部放大圖。
圖4為本發明實施例中電磁執行器去掉殼體后的內部結構立體圖； 圖5為本發明實施例中在磁力作用下解除沖桿束縛時電磁執行器的結構 剖碎見圖6為圖5所示剖視圖中的局部放大圖；
具體實施例方式
本發明實施例中的電磁執行器包括設置有通孔的固定板、包含沖桿和 彈性元件的彈性執行部件、彈性限位部件和電磁鐵部件。其中，彈性執行部 件和彈性限位部件分別安裝在固定板的兩側，彈性執行部件中的沖桿穿過固 定板的通孔，向固定板的兩側延伸，彈性限位部件通過沖桿對彈性l^行部件 的平衡狀態進行限位，使彈性元件產生能驅動沖桿向遠離固定板的方向進行 運動的彈力，與彈性限位部件位于固定板同一側的電磁體通電后，吸引彈性限位部件脫離對彈性執行部件的限位狀態，彈性元件在彈力的作用下驅動沖 桿向遠離固定板的方向進行運動。
為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并結 合實施例，對本發明進一步詳細說明。
如圖1所示，為本發明實施例中電石茲執行器的各組成部分的結構圖。該
電磁執行器包括可調螺母l、彈性元件2、固定板3、沖桿4、彈片支架5、 彈片6、墊圈7、鐵件8、環狀件9、推桿IO、銷釘ll、線圏12、線圈架13、 鐵芯14和殼體15。
圖2示出了本發明實施例中電磁執行器的沿沖桿4軸向的剖視圖。圖3 為圖2所示剖視圖中的局部放大圖。本說明書中以下所涉及的方向，包括豎 直方向和水平方向，以及左、右、上、下和前、后等，均相對于圖2所示剖 一見圖對應的3見角而言。
圖4示出了本發明實施例中電磁執行器去掉殼體15后的內部結構立體 圖。結合圖2至圖4，可以看出，本實施例中的固定板3設置有通孔，且本 實施例中的固定板3是通過殼體15進行固定的，固定板3與殼體15之間具 有螺紋連接，能夠使固定板3牢固的固定在殼體15上。當進行安裝時，將 殼體15固定安裝在斷路器等應用設備中。此外，固定板3也可以通過連接 件固定在殼體15上，或者固定板3也可以通過其它方式進行固定，如直接 在應用中進行固定。
本實施例中的彈性^執行部件包括沖桿4和彈性元件2。沖桿4的末端 穿過固定板3的通孔，位于固定板3的上方。沖桿4的起始端設置有擋板16, 位于固定板3的下方；彈性元件2設置在固定板2的上方，當彈性元件2被 壓縮后，能夠在彈力的作用下帶動沖桿4向遠離固定板2的上方運動。具體 實現時，本實施例中，為了使彈性元件2能夠帶動沖桿4向上方運動，在沖 桿4的末端安裝了可調螺母1，使彈性元件2位于可調螺母1與固定板3之 間，彈性元件2的一端與固定板3接觸，另一端與可調螺母l接觸。當向下 驅動沖桿4時，彈性元件2被可調螺母1與固定板3壓縮，彈性元件3通過 將彈力作用在所述可調螺母i上，由可調螺母1帶動沖桿4向上方運動。此
外，通過旋轉可調螺母l,可以對壓縮后的彈性元件2的彈力進行調節，實 現方便靈活。
另外，除了本實施例中的方式，還可以將彈性元件2的上端固定在沖桿4的末端，或者通過安裝在沖桿4末端的擋板等對彈性元件2進行限位。其 中，彈性元件2可以為彈簧，也可以為彈片等彈性件。本實施例中，彈性元 件2為彈簧。
進一步地，為了避免彈性元件2帶動沖桿4向上方運動時，沖桿4起始 端的擋板16與固定板3發生撞擊，產生震動及噪音，并進一步地為了提高 該電磁執行器的使用壽命，本實施例中在固定板3與沖桿4起始端之間設置 有墊圈7。
如圖2至圖4所示，本實施例中的彈性限位部件包括彈片6、推桿IO 和鐵件8。彈片6的一端為固定端，固定在固定板3上，彈片6的另一端為 自由端，并可在靠近沖桿4和遠離沖桿4的方向上擺動，彈片6在靠近沖桿 4的一側設置有限位結構17。鐵件8設置在沖桿4起始端的下方，并通過推 桿10與彈片6的自由端相連，其中，推桿10的長度大于鐵件8與彈片6之 間的垂直距離，鐵件8能夠在彈片6的彈力作用下，通過推桿10維持在懸 浮狀態。
圖2至圖4中，彈性元件2處于被壓縮狀態，并且彈片6的限位結構17 與沖軒4起始端設置的擋板16的上表面相接觸，將沖桿4限位在觸發操作 機構之前的平衡位置，此時彈性元件2具有一個驅動沖桿4向上方運動的彈 力。
其中，將彈片6的固定端固定在固定板3上時，可有多種固定方式，如 可直接固定，也可設置一個夾板，將彈片6的一端夾緊在固定板3和夾板之 間。其中，夾板可固定在殼體15上。本實施例中，設置有一個彈片支架5， 其上端即為一個夾板結構。又因為本實施例中的彈片6和推桿10均為三個， 因此為了使三個彈片6均勻分布，本實施例中彈片支架5的夾板上設置有缺 口，以對彈片6的圓周位置進行定位，另外為了安裝時的緊湊及牢固，相應 的在固定板3的下表面上，對應于夾板缺口的位置設置有凸臺，并且放置彈 片6固定端折邊的位置設置有凹槽，固定板3與夾板相配合后的空隙即為彈 片6固定端的體積。具體實現時，彈片6的固定方式也可采用其它方式。設 置夾板后，墊圈7相應地被放置在夾板與沖桿4起始端之間。
其中，鐵件8通過推桿10與彈片6的自由端相連時，可有多種連接方 式，本實施例中推桿10和彈片6之間通過銷釘11相連，銷釘11通過設置 在推桿IO—端的孔和彈片6自由端的孔將推桿IO和彈片6連接在一起；而推桿10與鐵件8之間則可通過環狀件9相連，環狀件9可以是鋼絲等物件， 環狀件9穿過設置在推桿10另一端的孔，所述鐵件8也連動地安裝在環狀 件9上，例如套裝在所述鐵件的周緣，從而實現鐵件8通過推桿10與彈片6 相連。
如圖2至圖4所示，由線圏12和鐵芯14構成的電磁鐵部件位于鐵件8 的下方，并且與懸浮的鐵件8之間保持設定的距離。
為了方便在殼體15中安裝，并且確保安裝時，電磁鐵部件能夠和懸浮 的鐵件8之間保持預定的距離，本實施例中采用的安裝方式為設置一個線 圈支架13,該線圈支架13的中間為套筒，外形主視圖像一個工字。進行安 裝時，將電磁鐵部件中的線圈12繞在線圈架13的套筒上，電磁鐵部件中的 鐵芯14設置在線圈架13的套筒內，線圏架13設置在殼體15內的底端。
為避免安裝在線圏支架13上的電磁鐵部件上下振動，本發明實施例中 的彈片支架5上設置有支柱，且該支柱具有預設的長度，支柱下端設置在線 圈架13的上表面上，并且能夠保證懸浮的鐵件8與電磁鐵部件之間保持設 定的距離。此外，也可直接將線圈支架13固定設置在殼體15內的底端。
當設置有本實施例中的電-茲執行器的斷路器、繼電器以及保護開關等設 備工作在正常狀態時，電磁執行器保持在如2至圖4中所示的靜態平衡狀態， 沖桿4被可靠的固定住，即彈片6上的限位結構17能牢固地對沖桿4進行 限位。
當斷路器或保護開關中的電力線發生故障，或繼電器需要觸發時，該電 磁執行器需要觸發電力開關中的操作機構，此時，沖桿4應該被釋放出去。 具體實現時，根據觸發信號，將電磁鐵部件中的線圏12通電，電磁鐵部件 產生的磁力吸引鐵件8迅速向下運動，鐵件8帶動推桿10驅動彈片6的自 由端向遠離沖桿4的方向擺動，實際應用中，也可設定擺動的角度，限位結 構17與沖桿4起始端設置的擋板16脫離接觸，從而解除對沖桿4的限位束 縛。其中，為了使推桿IO驅動彈片6的自由端向遠離沖桿4的方向擺動， 應使推桿IO與彈片6之間的夾角呈銳角。如圖5和圖6所示，圖5為本發 明實施例中在磁力作用下解除沖桿4束縛時電磁執行器的結構剖視圖，圖6 為圖5所示剖視圖中的局部放大圖。圖5和圖6中，鐵件8向下運動至電磁 鐵部件的鐵芯14上，帶動推桿10驅動彈片6向遠離沖桿4的方向擺動了一 定角度，并且限位結構17與沖桿4起始端設置的擋板16脫離了接觸。之后，解除限位束縛的沖桿4在彈性元件2的彈力作用下，迅速向上方 運動，運動的沖桿4沖擊電力開關的操作機構，從而使得斷路器或保護開關 中的電力線斷開，或使得繼電器觸頭觸發。如圖7所示，圖7為本發明實施 例中沖桿4在彈力作用下向上運動之后的結構剖^f見圖。
本實施例中，為避免鐵件8在惡劣條件下，例如震動條件下等條件下產 生左右晃動，在鐵件8上設置有導向孔，在電磁鐵部件的鐵芯14上設置有 導向軸，當電磁鐵部件通電時，產生的磁力能夠吸引鐵件8沿鐵芯14的導 向軸向下移動設定的距離。
由于觸發信號為瞬時信號，因此電磁鐵部件中的磁力瞬間降為0，彈片 6在彈力作用下恢復原狀，并帶動推桿10驅動鐵件8回復到平衡狀態的懸浮 狀態，并再次和電磁鐵部件保持設定的距離。當故障消除后，電力開關中的 操作機構驅動沖桿4向下運動，彈性元件2重新處于#1壓縮狀態，繼續推進 沖桿4使彈片6的限位結構17與沖桿4起始端設置的擋板16的上表面相接 觸，將沖桿4重新限位在觸發操作^M勾之前的平衡位置。
其中，向下方驅動沖桿4時，為了使彈片6的限位結構17能夠與沖桿4 起始端設置的擋板16的上表面相接觸，可在擋板16的下表面與側表面之間 設置一個導角，使限位結構17能夠沿著該導角向上滑至擋板16的上表面。
本實施例中，固定板3和殼體15的材質可以為塑料，也可以為其它材 料。并且實際應用中，彈片6和推桿10的數目也不限于本實施例中的三個， 可以為任意多個。較佳地，彈片6和推桿IO的數目取二至十個。
可見，本發明實施例中的電磁執行器主要包括設置有通孔的固定板、 由沖桿和彈性元件組成的彈性執行部件、由彈片、推桿和鐵件組成的彈性限
位部件以及電磁鐵部件。其中，沖桿的末端穿過固定板的通孔，位于固定板 的一側，沖桿的起始端設置有擋板，位于固定板的另一側；彈性元件設置在 固定板朝向沖桿末端的一面，能夠帶動沖桿向沖桿末端遠離固定板的方向運 動。彈片的一端固定在固定板上，另一端為自由端，并可在靠近沖桿和遠離 沖桿的方向上擺動，彈片設置有限位結構，當將沖桿的起始端向遠離固定板 的方向驅動時，彈片的限位結構能夠與沖桿起始端設置的擋板相接觸，將沖 桿限位在觸發操作機構之前的平^f位置，此時，彈性元件被壓縮，產生一個 驅動沖桿向沖桿末端遠離固定板方向的彈力，當彈片的自由端向遠離沖桿的 方向擺動時，限位結構能夠與沖桿起始端設置的擋板脫離接觸。鐵件設置在擋板背向固定板的一側，并通過推桿與彈片的自由端相連，其中，推桿的長 度大于鐵件與彈片的垂直距離。電-茲鐵部件設置在鐵件背向固定板的一側， 當電磁鐵部件通電時，產生的磁力能夠吸引鐵件向遠離固定板的方向移動， 使得鐵件能夠帶動推桿驅動彈片向遠離沖桿的方向擺動，沖桿解除限位束 縛，向沖桿末端遠離所述固定板方向運動。當電磁鐵部件斷電時，彈片恢復 原狀，并通過推桿驅動鐵件回復到原位置。將沖桿的起始端向遠離固定板的 方向驅動，使彈片的限位結構與沖桿起始端設置的擋板重新接觸，彈性元件 重新處于被壓縮的狀態。
該電磁執行器中利用機械結構激勵電力開關的操作機構，與傳統設置永
磁體的執行器相比，至少具有如下幾個優點
1、 本發明實施例中，由于利用機械結構代替傳統的永磁體來保持執行 器的平衡位置，在抗擊環境等因素例如高溫和震動的干擾方面，具有穩定性 和可靠性。
2、 本發明實施例中，由于無需線圏產生與永磁體相反的電磁場，且也 無需帶有方向的觸發信號，因此避免了線圈與觸發信號線路板之間的誤裝配。
3、 本發明實施例中，由于無需利用永一磁體，從而也無需其它特殊的材 料，例如鐵等的屏蔽裝置來屏蔽外部的磁場，從而可降低成本。
4、 本發明實施例中，利用杠桿原理實現沖桿4的限位解束縛，即當鐵 件8通過推桿10驅動彈片6向遠離沖桿4的方向擺動時，由于鐵件8與彈 片6之間的垂直距離比擋板16與彈片6之間的垂直距離要大，即力臂大， 因此，推桿IO可用一個較小的力來克服限位結構17與擋板16之間的摩擦 力，與傳統抵抗永石茲體的線圈相比，本發明實施例中電;茲鐵部件中的線圏12 可根據需要設置較少的匝數，從而降低成本，并減小電磁鐵部件的體積；或 者，線圈12的匝數保持不變，而降低線路板電容的容量，從而節省功耗。
5、 本發明實施例中，由于可調螺母1和沖桿4之間的間距可調，因此 彈性元件2被壓縮后的彈簧力可調，進而使沖擊操作機構的沖擊力在一定范 圍內可調。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范 圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換以及改進等， 均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種電磁執行器，包括一個電磁鐵部件，具有一個鐵芯(14)和一個包繞所述鐵芯的線圈(12)，用于通電時產生磁力；其特征在于所述電磁執行器還包括一個彈性執行部件，其包括一個沖桿(4)和一個彈性元件(2)，所述沖桿(4)在接近所述電磁鐵部件處設置有一個擋板(16)，所述沖桿(4)與所述彈性元件(2)安裝在一起，使得所述彈性元件(2)能夠帶動所述沖桿(4)向遠離上述電磁鐵部件的方向運動；一個彈性限位部件，其包括至少一個彈片(6)、至少一個推桿(10)和一個鐵件(8)，所述彈片(6)具有一固定端和一自由端，所述彈片(6)上具有一個用于卡止所述擋板(16)的限位結構(17)；所述的推桿(10)的一端可相對轉動地連接在所述彈片(6)上，所述推桿(10)的另一端與所述鐵件(8)以這樣的方式聯動，當上述鐵件(8)受上述電磁鐵部件的磁力的作用運動時，所述鐵件(8)的運動通過所述推桿(10)推動所述彈片(6)，使所述彈片的限位結構(17)與所述擋板(16)脫離接觸。
2、 如權利要求1所述的電磁執行器，其特征在于該電磁執行器進一步包括 一個帶有通孔的固定板(3),所述沖桿(4)由該孔穿過所述的固定板(3),所述沖桿(4)起始端上的擋板(16)位于所述固定板(3)的一側，所述彈性元件(2)位于所述固定板(3)的另一側，所述沖桿(4)的末端設置有可調螺母(1)，使所述彈性元件(2)置于所述可調螺母(1)與所述固定板(3)之間。
3、 如權利要求2所述的電磁執行器，其特征在于，所述固定板(3)朝向上述擋板(16)的那個面上設置有一個墊圏(7)。
4、 如權利要求2所述的電磁執行器，其特征在于上述電磁鐵部件進一步包括中間為套筒的工字形線圈架(13)和殼體(15),其中，所述線圈架(13)設置在所述殼體(15)內的底部。
5、 如權利要求1所述的電磁執行器，其特征在于，所述鐵件(8)設置在所述擋板(16)與所述鐵芯(14)之間，當所述電磁鐵部件通電時，產生的磁力吸引所述鐵件(8)向所述鐵芯運動，經所述推桿(10)驅動所述彈片(6)向遠離所述沖桿(4)的方向擺動。
6、 如權利要求1或5所述的電磁執行器，其特征在于，所述推桿(IO)的端部有孔， 一個環狀件(9)穿過該孔，所述環狀件(9)進一步連動地安裝在所述的鐵件(8)上。
7、 如權利要求5所述的電;茲執行器，其特征在于，所述鐵件(8)設置有導向孔，所述電磁鐵部件設置有導向軸，在磁力作用下所述鐵件(8)沿所述導向軸移動。
8、 如權利要求2所述的電磁執行器，其特征在于，所述彈片(6)的固定端固定在所述的固定板(3)上，而其自由端延伸到電磁鐵部件附近，所述限位結構(17)設置在所述彈片(6)朝向所述擋板(16)的側面上。
9、 如權利要求4所述的電磁執行器，其特征在于所述彈性執行部件進一步包括一個彈片支架(5),其一端與所述線圈架(13)的表面相接觸，另一端與固定板(3)朝向所述擋板(16)的那個面相接觸，所述彈片(6)的固定端通過壓緊在彈片支架(5)與固定才反(3)之間實現固定。
10、 如權利要求1或5所述的電磁執行器，其特征在于，在所述推桿(IO)與所述彈片(6)及所述鐵件(8)連接完畢后，所述推桿(10)與所述彈片(6)之間的夾角為銳角。
11、 如權利要求1所述的電磁執行器，其特征在于，所述彈片(6)和所述推桿(10)的數目相同，皆為二至十個。
全文摘要
本發明公開了一種電磁執行器，包括設置有通孔的固定板、包含沖桿和彈性元件的彈性執行部件、彈性限位部件和電磁鐵部件。其中，彈性執行部件和彈性限位部件分別安裝在固定板的兩側，彈性執行部件中的沖桿穿過固定板的通孔，向固定板的兩側延伸，彈性限位部件通過沖桿對彈性執行部件的平衡狀態進行限位，使彈性元件產生驅動沖桿向遠離固定板的方向進行運動的彈力，與彈性限位部件位于固定板同一側的電磁體通電后，吸引彈性限位部件脫離對彈性執行部件的限位狀態，彈性元件在彈力的作用下驅動沖桿向遠離固定板的方向進行運動。本發明中提供的電磁執行器由于利用機械機構代替永磁體來保持執行器的平衡位置，因此提高了抗干擾能力。
文檔編號H01F7/06GK101499354SQ20081000149
公開日2009年8月5日 申請日期2008年1月29日 優先權日2008年1月29日
發明者越 卓, 偉 楊 申請人:西門子公司