一種添加導磁體的可控電磁脫扣裝置及脫扣方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可控電磁脫扣裝置，主要用于多檔位可控電磁脫扣器，也可用于其他應用電磁鐵作為驅動或執行部件的自動化領域。
【背景技術】
[0002]作為驅動或執行元件，電磁鐵以其具有良好的工作特性，并且能夠將電磁能轉換為機械能，而廣泛應用于自動化設備中。基于電磁鐵原理的磁脫扣器主要用于低壓斷路器。
[0003]參看圖1，傳統的磁脫扣器主要由動鐵心1、線圈5、靜鐵心6以及套在動、靜鐵心夕卜，由塑料材料制成的外套筒3組成。其通過改變動鐵心I和靜鐵心6的相對位置來改變氣隙，從而達到控制電磁吸力的目的。外套筒3能夠確保動鐵心I在制定方向上運動，且不影響磁場分布。然而，由于電磁力在氣隙小的時候上升很快，在氣隙較大的時候值很小且變化平緩，所以當動鐵心I需要較大的沖量，即需要較大的電磁吸力來克服反力做功時，不易控制。又由于動、靜鐵心在吸合位置處需要的反力很小，脫扣器工作時會引起不必要的噪聲，減小裝置的使用壽命。
[0004]傳統的電磁脫扣器用于塑殼斷路器的短路瞬時保護，即在一種額定電流下，分斷不同倍數檔位(通常為8?10倍)的額定電流，這就要求每種不同的額定電流都單獨設計一種電磁脫扣器，以達到瞬時保護不同倍數檔位的效果。如此，斷路器的設計版本很多，給生產帶來了很多工作量。此外，由于傳統電磁脫扣器動鐵心I的行程較小，導致動鐵心I移動很小的距離就要控制幾個電流檔位，每檔間的控制距離小，控制誤差很大。
[0005]經檢索，中國專利申請號201210233056.2，申請日為2012年7月6日，發明創造名稱為:用于控制與保護開關的短路脫扣裝置，該申請案包括磁軛，以及設置于磁軛內部的靜鐵心和動鐵心，動鐵心可相對靜鐵心直線靠近和分離；動鐵心在與靜鐵心相對的一端固定連接有頂桿，所述頂桿穿設于靜鐵心上成型的孔并伸出磁軛外部，動鐵心的另一端設有沿移動方向固定的導向柱，導向柱穿過成型于用于封閉所述磁軛的磁軛板上的導向孔，磁軛板的導向孔與所述動鐵心的導向柱之間設置用于調節所述動鐵心相對所述磁軛板移動的調節螺套，所述調節螺套壓設于所述動鐵心上，其與所述磁軛板的導向孔螺紋連接，與所述動鐵心的導向柱滑動連接。該短路脫扣裝置不但能夠調節動靜鐵心氣隙并且具有良好的吸合分斷能力，特別適用于控制與保護開關。該申請案提供了一種通過調節動靜鐵心氣隙優化脫扣裝置短路分斷性能的方案，但該申請案的短路脫扣裝置在可操作性和可調節性方面仍需進一步改進。
【發明內容】
[0006]1.發明要解決的技術問題
[0007]本發明為使磁脫扣器的動鐵心在大氣隙下也擁有較大的電磁吸力，脫扣動作更加靈敏迅速，使磁脫扣器具有更好的可操作性和可調節性，提供了一種添加導磁體的可控電磁脫扣裝置及脫扣方法；本發明的設計方案，使得磁脫扣器可以控制一定范圍的額定電流，達到了為多種額定電流的斷路器提供短路瞬時保護的目的。
[0008]2.技術方案
[0009]為達到上述目的，本發明提供的技術方案為:
[0010]本發明的一種添加導磁體的可控電磁脫扣裝置，包括動鐵心、外套筒、線圈和靜鐵心，所述的外套筒套于動鐵心、靜鐵心外部，動鐵心相對靜鐵心直線運動，所述的線圈纏繞于外套筒外部；在動鐵心、靜鐵心之間增加一導磁體，該導磁體與動鐵心、靜鐵心的相對位置可調，動鐵心和靜鐵心之間的氣隙通過調節導磁體與動鐵心、靜鐵心的相對位置來改變。
[0011]作為本發明的一種具體設計，所述的導磁體采用導磁體套筒，該導磁體套筒嵌于外套筒的內表面，動鐵心在該導磁體套筒內滑動；所述的動鐵心上部套設有彈簧，彈簧的一端抵靠動鐵心所設臺階，彈簧的另一端抵靠外套筒。
[0012]作為本發明的另一種具體設計，所述外套筒內部設有臺階，所述的導磁體采用導磁體套筒，導磁體套筒的一端通過非導磁體墊片抵靠外套筒所設臺階，導磁體套筒的另一端由套設于靜鐵心上的彈簧支撐，彈簧的另一端抵靠靜鐵心所設臺階。
[0013]更進一步地，所述的非導磁體墊片為環形結構，該非導磁體墊片的內徑小于動鐵心的外徑。
[0014]更進一步地，所述的非導磁體墊片為實心墊片。
[0015]作為本發明的一種脫扣方法，通過外套筒帶動導磁體套筒移動，調節導磁體套筒與動鐵心、靜鐵心的相對位置，達到調節動鐵心和靜鐵心之間氣隙，改變動鐵心所受初始電磁吸力的目的；在脫扣過程中，導磁體套筒位置不變，動鐵心向下運動，帶動機械結構脫扣。
[0016]作為本發明的另一種脫扣方法，通過外套筒改變非導磁體墊片、導磁體套筒的初始位置，調節導磁體套筒與動鐵心、靜鐵心的相對位置，達到調節動鐵心和靜鐵心之間氣隙，改變動鐵心所受初始電磁吸力的目的；在脫扣過程中，動鐵心接觸到非導磁體墊片之后，動鐵心帶動非導磁體墊片、導磁體套筒向下運動，保持脫扣過程動鐵心受到的電磁吸力穩步上升。
[0017]3.有益效果
[0018]采用本發明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果:
[0019](I)本發明的一種添加導磁體的可控電磁脫扣裝置，通過在動鐵心、靜鐵心之間添加導磁體，調節導磁體與動鐵心、靜鐵心的相對位置，可實現對較大范圍脫扣電流的控制，包括同一額定電流下的不同倍數以及不同的額定電流的控制，達到了減小磁路中的氣隙，增大電磁吸力的目的；
[0020](2)本發明的一種添加導磁體的可控電磁脫扣裝置，由于導磁體的存在，使磁路中的氣隙減小，漏磁減少，作為銜鐵的動鐵心相比于不加導磁體的裝置，在動、靜鐵心初始位置不變，線圈匝數不變的情況下，受到更大的初始電磁吸力，大大提高了電磁脫扣裝置的響應靈敏度以及可靠性；
[0021](3)本發明的一種添加導磁體的可控電磁脫扣裝置，通過改變動、靜鐵心臨近吸合位置處導磁體的位置，可減小此時動鐵心受到的電磁吸力，減小吸合時動、靜鐵心的碰撞速度以及碰撞沖力，從而減小工作噪聲，提高裝置的使用壽命；
[0022](4)本發明的一種添加導磁體的可控電磁脫扣裝置及脫扣方法，結構簡單、改進合理，增加了磁脫扣器的可操作性和可調節性，具有很好的推廣應用價值。
【附圖說明】
[0023]圖1為傳統電磁脫扣裝置的結構示意圖；
[0024]圖2為本發明實施例1所述方案電磁脫扣裝置的結構示意圖；
[0025]圖3為本發明實施例2所述方案電磁脫扣裝置的結構示意圖；
[0026]圖4為本發明實施例1所述方案得到的電磁吸力曲線圖；
[0027]圖5為本發明實施例2所述方案得到的電磁吸力曲線圖。
[0028]不意圖中的標號說明:
[0029]1、動鐵心；2、彈簧；3、外套筒；4、導磁體套筒；5、線圈；6、靜鐵心；7、非導磁體墊片。
【具體實施方式】
[0030]為進一步了解本發明的內容，結合附圖和實施例對本發明作詳細描述。
[0031]實施例1
[0032]結合附圖，本實施例的一種添加導磁體的可控電磁脫扣裝置，包括由鐵磁性材料制成的動鐵心I和靜鐵心6、由非導磁材料制成的外套筒3以及由導體制成的線圈5，所述的外套筒3套于動鐵心1、靜鐵心6外部，動鐵心I在外套筒3內部往復運動，相對于靜鐵心6直線靠近或遠離，所述的線圈5纏繞于外套筒3外部。本實施例在動鐵心1、靜鐵心6之間增加了一導磁體，該導磁體由鐵磁性材料(如10號鋼等)制成，通過在動鐵心1、靜鐵心6之間添加該導磁體，調節導磁體與動鐵心1、靜鐵心6的相對位置，可實現對較大范圍脫扣電流的控制，包括同一額定電流下的不同倍數以及不同的額定電流的控制，并且可根據需要的電磁吸力特性曲線設定導磁體的外形以及運動方式，進而達到減小磁路中的氣隙，增大電磁吸力的目的。
[0033]對于同一額定電流下的不同倍數以及不同的額定電流的控制主旨在于:增大電磁脫扣裝置的脫扣電流范圍。其中:除了要保證脫扣電流的范圍大之外，還要求不同額定電流時，也能保證相同倍數檔位的脫扣電流，即原設計是額定電流125A，在8?10倍額定電流(125A)時能可靠脫扣，本實施例由于動鐵心1、靜鐵心6之間導磁體的存在，可以控制8?10倍多種額定電流(100A，160A甚至200A)都能夠可靠脫扣(原理將在下文具體描述)。
[0034]由于導磁體的存在，使磁路中的氣隙減小，漏磁減少。此時，作為銜鐵的動鐵心I比不加導磁體的裝置，在動鐵心1、靜鐵心6初始位置不變，線圈5匝數不變的情況下，受到更大的初始電磁吸力，對提高電磁脫扣裝置的響應靈敏度以及可靠性有重要作用；同時，改變動鐵心1、靜鐵心6臨近吸合位置處導磁體的位置，可減小此時動鐵心I受到的電磁吸力，減小吸合時動鐵心1、靜鐵心6的碰撞速度以及碰撞沖力，從而減小工作噪聲，提高裝置的使用壽命。
[0035]值得說明的是，從脫扣裝置的結構上來看，本發明共提供了兩種設計方案，但實際設計并不局限于所列出的兩種方案，且本發明的設計思路還可應用于其他利用電磁鐵作為驅動或執行部件的機構。本實施例將對其中一種添加導磁體的方案進行具體介紹。
[0036]參看圖2，所述的導磁體采用圓筒狀導磁體套筒4，該導磁體套筒4嵌于外套筒3的內表面，由外套筒3固定。動鐵心I在該導磁體套筒4內滑動，導磁體套筒4不隨動鐵心I的運動而運動，且導磁體套筒4與動鐵心1、靜鐵心6產生的摩擦可忽略。所述的動鐵心I上部套設有