一种断路器外置单线圈永磁脱扣器的制作方法

【技术领域】

本发明涉及低压电磁电器技术，具体涉及一种断路器外置安装使用的基于单线圈单方向电流驱动的永磁脱扣器。

【技术背景】

脱扣器是各类断路器等开关设备中常用的一种保护功能配套执行输出关键器件之一，其主要借助电磁电器工作原理输出动能，通过合适的机械传动方式实现某一功能下的保护控制。

目前市售低压断路器可以在出厂时直接加配不同类型和规格的脱扣器，但是由于实际选配时涉及到工程现场的控制回路电源电压的影响，无法完全实现内置脱扣器符合工程控制需求的情况。而在多种不同的脱扣器中，由于永磁脱扣器具有许多优点所以实际应用中仍有其大部分市场。

目前市场上永磁脱扣器组件的动作执行方式主要有双线圈型，实际工作时分别在不同线圈中通以电流获得不同方向的电磁力实现“脱扣”与“返回”。虽也有采用一个线圈实现同样动作的脱扣器结构装置，不过这种单一线圈需要施加不同方向的电流以获得不同方向的电磁力实现“脱扣”、“返回”的基本执行动作。相对而言，这些不同方案下的永磁电磁脱扣器技术方案工艺与驱动电路相对复杂，不利于整体成本控制和工厂化批量生产，同时，这些技术下的技术控制策略均需要配套合适的工作电源才能输出对应的执行动作能量，用以驱动后级“脱扣”装置实现具体功能。

针对上述情况，我们提供了一个解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的是在于克服现有技术的不足，提供了一种结构简单合理，成本低，可实现快速稳定驱动力输出的断路器外置单线圈永磁脱扣器。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采取下述技术方案：

一种断路器外置单线圈永磁脱扣器，包括有可导磁金属围闭而成的带空腔的外壳，在所述外壳的后端设有后盖板，在所述后盖板上设有永磁片；在所述外壳的前端设有通孔，在所述外壳内安装有动磁芯，其由导磁体和驱动杆组成，所述驱动杆的前端可穿过外壳的通孔外露于外壳外；在所述动磁芯后端设有脱扣弹簧，所述脱扣弹簧的前端固定于动磁芯上，其后端朝向后盖板，所述动磁芯可于外壳内作前后运动且可在脱扣弹簧的作用下作向前运动；在所述外壳内壁与动磁芯之间设有电磁线圈，所述的电磁线圈可接通外界电流；在所述外壳内壁与电磁线圈之前设有绝缘层。

在进一步的改进方案中，在所述外壳内壁与动磁芯之间套装有线圈骨架，所述的电磁线圈设于该线圈骨架上。

在进一步的改进方案中，还包括有弹簧导杆，所述的脱扣弹簧设于弹簧导杆上。

在进一步的改进方案中，所述的驱动杆为中空的驱动杆，在所述驱动杆的后端设有开口，所述弹簧导杆的前端经开口穿入到驱动杆内与驱动杆连接；所述的导磁体设于驱动杆的内部。

在进一步的改进方案中，所述的绝缘层为包裹于电磁线圈外的绝缘纸。

在进一步的改进方案中，在所述的后盖板上设有导线夹，在所述电磁线圈上设有电磁引线，所述的电磁引线引出固定于导线夹上。

在进一步的改进方案中，在所述后盖板内侧设有积磁板，所述积磁板设于后盖板与脱扣装置之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是通过输出脱扣弹簧的瞬间动能，实现对低压断路器等开关设备的脱扣动作功能，与工作电源电压及容量无直接关系，本发明的结构实现了快速稳定驱动力输出，简化了加工工艺和电磁力驱动输出控制电路结构，消除了因电磁线圈制作过程中不同参数导致的电磁力不确定现象，有利于成本与量化生产控制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明：

【附图说明】

图1为本发明实施例的结构剖面图（脱扣状态）；

图2为本发明实施例中动磁芯的结构示意图；

图3为本发明实施例中线圈骨架和电磁线圈的结构示意图；

图4为本发明实施例中的驱动电路结构图。

【具体实施方式】

一种断路器外置单线圈永磁脱扣器，如图1、2、3所示，包括有可导磁金属围闭而成的带空腔的外壳10，在所述外壳10的后端设有后盖板20，在所述后盖板20上设有永磁片30；在所述外壳10的前端设有通孔，在所述外壳10内安装有动磁芯，其由导磁体40和驱动杆50组成，所述驱动杆50的前端可穿过外壳10的通孔外露于外壳10外；在所述动磁芯后端设有脱扣弹簧60，所述脱扣弹簧60的前端固定于动磁芯上，其后端朝向后盖板20，所述动磁芯可于外壳10内作前后运动且可在脱扣弹簧60的作用下作向前运动；在所述外壳10内壁与动磁芯之间设有电磁线圈70，所述的电磁线圈70可接通外界电流，在所述外壳10内壁与动磁芯之间套装有线圈骨架71，所述的电磁线圈70设于该线圈骨架71上；在所述外壳10内壁与电磁线圈70之前设有绝缘层80，在实施例中，所述的绝缘层80为包裹于电磁线圈70外的绝缘纸。

在实施例中，如图1所示，在所述的后盖板上设有导线夹90，在所述电磁线圈70上设有电磁引线，所述的电磁引线引出固定于导线夹90上。在本发明工作时，电磁线圈70通过电磁引线、导线夹90与外界电路接通，采用如图4所示的驱动电路给电磁线圈70提供工作电流，驱动管采用常规pnp型功率管接收外来驱动信号电平，当外界给出脱扣信号时，驱动管将会接通驱动电路主工作电源，电流依次通过隔离二极管d1、驱动管q1、限流电阻r3、隔离二极管d2与磁环l1，经导线夹90送入电磁线圈70，产生电磁力。在如图1所示的实施例中，动磁芯处于已经脱扣状态，在如图4所示的驱动电路工作之前，驱动杆50由于被外力所推动，使得驱动杆50的后端面与后盖板20紧贴在一起，从而使得设于后盖板20上的永磁片30的磁力线通过外壳10（静铁芯）、动磁芯上的导磁体40形成磁力回路，动磁芯被磁力吸住紧贴于后盖板20上，这样，连接于动磁芯后端的脱扣弹簧60就被压缩储能，当如图4中的驱动管获得脱扣信号后，电磁线圈70中有瞬间电流通过（实施例中，为最大限度的使电磁线圈70产生电磁力，在驱动电路中特别地加入了一个200uf的电容，用以减小电磁线圈70工作时对电源瞬间电流的需求，200uf的电容放电电流足以使得电磁线圈70获得更大瞬间能量，这个能量的获取并不直接来自工作电源的瞬间输出），当电磁线圈70获得这一工作电流后，产生一个电磁力，这个电磁力为动磁芯中的导磁体40提供了一个与永磁片30的磁吸力方向相反的力，动磁芯与永磁片30之间的吸力被削弱，使得动磁芯与永磁片30之间的吸力不足以克服脱扣弹簧60的压缩弹力，这时，脱扣弹簧60的压缩能被释放，进而推动动磁芯脱离永磁片30的吸力而弹出，这样动磁芯的驱动杆50就在脱扣弹簧60的作用下向前运动，完成一次有效的机械驱动，由于动磁芯输出的是脱扣弹簧60储存的动能，所以输出驱动能力的大小与脱扣弹簧60以外的任何因素无关，完全消除了因电磁线圈70制作过程中不同参数导致的电磁力不确定现象；本脱扣器的下一次脱扣动作输出，需要提前完成动磁芯被永磁片30再次吸住、脱扣弹簧60被次压缩储能的两个动作，而上述两个动作则由附属的机械装置自动完成，这一附属机构不属于脱扣器的结构组成部分，而是协助工具之一，它属于另外一个模块化组件结构。

本发明是通过输出脱扣弹簧60的瞬间动能，实现对低压断路器等开关设备的脱扣动作功能，与工作电源电压及容量无直接关系，通过小容量、最简单的电子开关驱动电路来控制电磁线圈70的电磁力产生，利用永磁片30作为基本保持力，脱扣弹簧60压缩储能的方式实现机械驱动，本发明的结构实现了快速稳定驱动力输出，简化了加工工艺和电磁力驱动输出控制电路结构，消除了因电磁线圈70制作过程中不同参数导致的电磁力不确定现象，有利于成本与量化生产控制；此外，由于本结构为外置式安装，完全摆脱了不同容量规格下的塑壳断路器因其内部结构空间问题而导致的配套组装困难的情况，是一种断路器外置式永磁脱扣器系统装置在工程现场控制电源有限或者是工作电压限制的情况下有益补充。

在本发明的实施例中，如图1所示，还包括有弹簧导杆61，所述的脱扣弹簧60设于弹簧导杆61上。如图2所示，所述的驱动杆50为中空的驱动杆50，在所述驱动杆50的后端设有开口，所述弹簧导杆61的前端经开口穿入到驱动杆50内与驱动杆50连接；所述的导磁体40设于驱动杆50的内部。

为确保动动磁芯在静止状态下稳定可靠，如图1所示的实施例中，在所述后盖板20内侧设有积磁板100，所述积磁板100设于后盖板30与脱扣装置之间。

尽管参照上面实施例详细说明了本发明，但是通过本公开对于本领域技术人员显而易见的是，而在不脱离所述的权利要求限定的本发明的原理及精神范围的情况下，可对本发明做出各种变化或修改。因此，本公开实施例的详细描述仅用来解释，而不是用来限制本发明，而是由权利要求的内容限定保护的范围。