線路保護(hù)開關(guān)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及線路保護(hù)開關(guān)(1)，其用于保護(hù)電氣負(fù)載電路免于超過可允許負(fù)載電流的過流。為提供在結(jié)構(gòu)上簡單、緊湊且快速致動的線路保護(hù)開關(guān)，該線路保護(hù)開關(guān)(1)設(shè)有能夠從工作位置移動到保護(hù)位置的開關(guān)構(gòu)件(6)。線路保護(hù)開關(guān)(1)的能夠連接到負(fù)載電路的觸頭元件(2A，2C)在工作位置接通并且在所述保護(hù)位置斷開。根據(jù)本發(fā)明的線路保護(hù)開關(guān)(1)還具有保持構(gòu)件(10)，該保持構(gòu)件(10)產(chǎn)生不依賴于負(fù)載電流的磁性保持場(MH)，并且開關(guān)構(gòu)件(6)借助于該保持構(gòu)件(10)被保持在工作位置，并且具有不依賴于負(fù)載電流的反作用力構(gòu)件(14)，并且開關(guān)構(gòu)件(6)借助于該反作用力構(gòu)件(14)被保持在保護(hù)位置。另外還設(shè)有能夠隨開關(guān)構(gòu)件移動的致動構(gòu)件(15)，并且在工作位置負(fù)載電流流過致動構(gòu)件(15)，并且該致動構(gòu)件(15)產(chǎn)生依賴于負(fù)載電流且被疊加在磁性保持場(MH)上的磁性致動場(MA)。
【專利說明】線路保護(hù)開關(guān)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種線路保護(hù)開關(guān)，其用于保護(hù)電氣負(fù)載電路免于超過可允許負(fù)載電流的過流。
【背景技術(shù)】
[0002]這種線路保護(hù)開關(guān)從現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。這種線路保護(hù)開關(guān)的示例是例如繼電器，其中在過流情形中線圈(負(fù)載電流從中流過)吸引連接到開關(guān)構(gòu)件的電樞。只要負(fù)載電流在容許范圍內(nèi)，則彈簧和線圈的磁引力相反地作用。隨著負(fù)載電流增大，線圈產(chǎn)生的力也增大。一旦負(fù)載電流達(dá)到過流值，則線圈的反作用力超過彈簧的保持力并且開關(guān)電路借助于連接到電樞的開關(guān)構(gòu)件的機(jī)械致動而斷開。為防止開關(guān)電路由于過流不再存在而發(fā)生重復(fù)閉合，通常設(shè)置機(jī)械或者磁性的制動機(jī)構(gòu)。這些不僅增大了開關(guān)中所需部件的數(shù)目且因此增大了其重量和體積，而且構(gòu)成額外的可能的錯誤源。此外，必需利用磁性的制動機(jī)構(gòu)來再次引導(dǎo)開關(guān)裝置內(nèi)的負(fù)載電流路徑。
[0003]這類線路保護(hù)開關(guān)的另外缺陷在于，由于漸增的力，部件必須以相應(yīng)地穩(wěn)定且堅實的方式構(gòu)成。這不僅增大了線路保護(hù)開關(guān)總體上的的重量和尺寸，而且使得線路保護(hù)開關(guān)由于要被移動的質(zhì)量而變得更為遲鈍。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目標(biāo)因此在于提供一種更小且更輕的線路保護(hù)開關(guān)。此外，該線路保護(hù)開關(guān)意圖允許快速的致動時間。
[0005]這一目標(biāo)根據(jù)本發(fā)明通過如下的線路保護(hù)開關(guān)實現(xiàn)，該線路保護(hù)開關(guān)具有能夠從工作位置移動到保護(hù)位置的開關(guān)構(gòu)件，線路保護(hù)開關(guān)的、能夠連接到負(fù)載電路的觸頭元件在工作位置接通并且在保護(hù)位置斷開，并且線路保護(hù)開關(guān)具有保持構(gòu)件，該保持構(gòu)件產(chǎn)生不依賴于負(fù)載電流的磁性保持場，并且開關(guān)構(gòu)件借助于該保持構(gòu)件保持在工作位置，并且線路保護(hù)開關(guān)具有不依賴于負(fù)載電流的反作用力構(gòu)件，并且開關(guān)構(gòu)件借助于該反作用力構(gòu)件被保持在保護(hù)位置，并且線路保護(hù)開關(guān)具有整合在開關(guān)構(gòu)件中的致動構(gòu)件，并且在工作位置負(fù)載電流流過致動構(gòu)件，并且致動構(gòu)件產(chǎn)生依賴于負(fù)載電流且被疊加在磁性保持場上的磁性致動場。由于致動構(gòu)件整合在開關(guān)元件中，可以明顯地減少線路保護(hù)開關(guān)的部件的數(shù)目，這導(dǎo)致更輕且更小的線路保護(hù)開關(guān)。此外，根據(jù)本發(fā)明的線路保護(hù)開關(guān)與先前的線路保護(hù)開關(guān)相比更快，因為要移動的質(zhì)量能夠減小。因為磁性致動場依賴于負(fù)載電流，流過開關(guān)構(gòu)件的負(fù)載電流能夠用于磁性致動場的產(chǎn)生，這簡化了結(jié)構(gòu)上的構(gòu)造。
[0006]下面描述能夠彼此自由組合的有利發(fā)展和實施方式。
[0007]例如，根據(jù)第一有利實施方式，磁性保持場產(chǎn)生的保持力和/或反作用力構(gòu)件產(chǎn)生的反作用力可以不依賴于負(fù)載電流。該實施方式簡化了依賴于負(fù)載電流并且因此依賴于僅磁性致動場的線路保護(hù)開關(guān)的致動點的調(diào)節(jié)。該致動特性可以僅僅使用致動構(gòu)件調(diào)節(jié)。
[0008]具體地，保持構(gòu)件可以不帶電，也就是可以與電能無關(guān)。因此，保持構(gòu)件在能量供給被中斷時同樣工作。在這種情形中，保持構(gòu)件可以將線路保護(hù)開關(guān)保持在接通狀態(tài)，即使當(dāng)電流間斷時也是如此，因為保持構(gòu)件仍產(chǎn)生保持力。
[0009]不依賴于負(fù)載電流的反作用力構(gòu)件可以例如施加恒定且因此明確的反作用力。此夕卜，不依賴于負(fù)載電流的反作用力構(gòu)件的優(yōu)點在于其部件必需僅針對準(zhǔn)確限定的力路徑來構(gòu)造。
[0010]具體地，反作用力構(gòu)件可以與電能無關(guān)。由此確保了反作用力構(gòu)件在電源故障的情形下同樣工作。因此能夠確保電源故障情況下的自動致動，因為反作用力構(gòu)件仍產(chǎn)生反作用力并且開關(guān)元件能夠移動到保護(hù)位置。反作用力構(gòu)件可以是彈簧或者彈性元件。在非常簡單的情形中，反作用力構(gòu)件僅以重力作用為反作用力來操作。
[0011]雖然反作用力構(gòu)件可以不依賴于電能，完全可構(gòu)思到的是，反作用力構(gòu)件依賴于優(yōu)選地與負(fù)載電流無關(guān)的電流。反作用力由此能夠是明確的，因為例如僅要求計算該電流的大小。
[0012]為保持結(jié)構(gòu)簡單且為了節(jié)省重量、體積和生產(chǎn)成本，負(fù)載電流路徑可以是開關(guān)構(gòu)件的一部分。例如，負(fù)載電流路徑可以延伸通過可移動的觸頭橋，可移動的觸頭橋?qū)㈦娐返挠|頭元件以導(dǎo)電方式彼此連接并且是開關(guān)元件的部分。該觸頭橋可能夠朝向觸頭元件推進(jìn)，例如沿著從工作位置到保護(hù)位置定向的方向推進(jìn)。具體地，負(fù)載電流可以在流過開關(guān)構(gòu)件時產(chǎn)生用以致動線路保護(hù)開關(guān)的磁場。
[0013]保持構(gòu)件可以包括永磁體作為磁性保持場的磁場源。與電流流過的線圈相比，本實施方式導(dǎo)致更緊湊的結(jié)構(gòu)。
[0014]但是，代替永磁體或者除永磁體之外，線圈也可以設(shè)置在保持構(gòu)件中。在電源故障的情況中，線圈的磁場將消失，并且線路保護(hù)開關(guān)將由于反作用力構(gòu)件的作用而自動地致動。因此，在過流作為致動標(biāo)準(zhǔn)之外，電源故障也能夠被作為線路保護(hù)開關(guān)的額外致動標(biāo)準(zhǔn)。與現(xiàn)有技術(shù)相反，線圈不必然必需用以致動線路保護(hù)開關(guān)。因此，其能夠借助于與負(fù)載電流無關(guān)的電流來控制。線路保護(hù)開關(guān)的其它致動點能夠通過該與負(fù)載電流無關(guān)的電流來確定。
[0015]開關(guān)構(gòu)件和致動構(gòu)件的整合可以以簡單的方式通過負(fù)載電流路徑的區(qū)域執(zhí)行，所述區(qū)域延伸通過開關(guān)構(gòu)件并且在工作位置與觸頭元件分開同時用以在負(fù)載電從中流過時產(chǎn)生磁性致動場。
[0016]具體地當(dāng)根據(jù)發(fā)展例通過負(fù)載電流激發(fā)磁性致動場時，產(chǎn)生了簡單的結(jié)構(gòu)。電流流過的導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場因此能用作磁性致動場。
[0017]根據(jù)另一有利實施方式，致動構(gòu)件可以由布置在觸頭元件之間的可移動的觸頭橋形成。觸頭橋因此執(zhí)行作為用于負(fù)載電流的導(dǎo)體以及作為過流情況下的致動器的雙重功倉泛。
[0018]對于緊湊且簡單構(gòu)造的促進(jìn)另外在如下情況下實現(xiàn)，即致動構(gòu)件位于觸頭元件之間的負(fù)載電流路徑中和/或負(fù)載電流路徑以非支路方式延伸通過線路保護(hù)開關(guān)。
[0019]當(dāng)在工作位置，開關(guān)元件的電樞中的磁性保持場的方向相對于觸頭元件之間的連線垂直地延伸時，也可以實現(xiàn)緊湊的結(jié)構(gòu)。觸頭元件能夠因此就結(jié)構(gòu)而言被更接近地置于一起。
[0020]保持構(gòu)件至少在工作位置可以產(chǎn)生和反作用力構(gòu)件的反作用力相反地作用的磁性保持力。具體地當(dāng)從開關(guān)構(gòu)件的角度看，保持力沿工作位置的方向定向，而反作用力沿保護(hù)位置的方向定向。
[0021]在工作位置，作用于開關(guān)構(gòu)件的保持力優(yōu)選地大于反作用力，以便該位置以穩(wěn)定方式被保持。
[0022]為也能夠以穩(wěn)定方式占據(jù)保護(hù)位置，在保護(hù)位置中，作用于開關(guān)構(gòu)件的反作用力大于保持力。
[0023]在另一實施方式中，在從工作位置到保護(hù)位置的移動方向上，保持力可以比反作用力降低更大倍數(shù)。
[0024]為了通過相對于彼此垂直地延伸的磁性致動場和保持場實現(xiàn)緊湊結(jié)構(gòu)，負(fù)載電流路徑可以在觸頭元件之間的開關(guān)構(gòu)件的區(qū)域中以S形狀或者Z形狀延伸。觸頭橋并且電樞由此能夠以節(jié)約空間交叉的方式布置，并且仍能夠在電樞中實現(xiàn)負(fù)載電流路徑和磁性保持場的平行范圍。
[0025]為組織線路保護(hù)開關(guān)中的磁場線，其可以包括例如流傳導(dǎo)元件的磁路。流傳導(dǎo)元件可以由磁傳導(dǎo)材料制成，例如由鐵磁材料制成。磁場源可以是磁路的一部分并且被插入閉環(huán)。例如，永磁體、磁場傳導(dǎo)元件和/或電樞可以是磁路的元件。特別有利的是，電樞至少在工作位置中是磁路的部分。在保護(hù)位置，電樞可以移動離開磁路。具體地，磁路可以是保持構(gòu)件和/或開關(guān)構(gòu)件的部分。
[0026]在一方面，根據(jù)本發(fā)明的在磁性致動場和磁性保持場之間的相互作用可以是基于該兩個磁場的基本上線性的疊加。在該實施方式中，磁性致動場和磁性保持場以累積方式疊加。磁性保持場可以具體地通過隨著負(fù)載電流增加而變強(qiáng)的磁性致動場而被逐漸地削弱。保持力因此減少。在致動點處，保持力恰好小于反作用力，并且致動構(gòu)件在反作用力的作用下移動到保護(hù)位置。
[0027]為就值而言盡可能有效地實現(xiàn)磁通量的相加或者減去，磁性致動場和磁性保持場可以在開關(guān)構(gòu)件中、具體地在磁路中、具體地在電樞中以并行方式疊加。
[0028]另一方面，根據(jù)本發(fā)明的相互作用可以基于磁性致動和保持場的非線性疊加。對于軟磁性或者硬磁性材料，材料的磁化強(qiáng)度不再以線性方式遵循外部的漸增的強(qiáng)磁場，也就是當(dāng)外磁場為兩倍強(qiáng)時，磁化強(qiáng)度并非是兩倍大，而是小于初始磁化強(qiáng)度的值的兩倍。磁化強(qiáng)度的矢量因此不能再用強(qiáng)磁場通過簡單的矢量相加來計算。具體地，當(dāng)作用的磁場超過飽和閾值時發(fā)生磁飽和。根據(jù)此閾值，外部施加的磁場的增大不再導(dǎo)致材料內(nèi)部的磁場的增大，且因此也不再導(dǎo)致磁力的增大。當(dāng)作用的磁場不平行于材料的磁通量時，磁通量的方向能夠由此被旋轉(zhuǎn)。在該情況下，致動點處的保持力關(guān)于工作位置旋轉(zhuǎn)，但就值而言不必然減小。由于非線性的相加及由此形成的旋轉(zhuǎn)，保持力的僅僅平行于反作用力或者沿移動方向延伸的分量被減小。在致動點，保持力的沿移動方向作用的分量恰變得小于反作用力。特別有利的是，磁路的一部分至少在致動點處是磁飽和的，因為線路保護(hù)開關(guān)能因此以特別容易且準(zhǔn)確限定的方式被致動。該部分具體地是其中磁性致動場和保持場疊加的部分。飽和部分可以具體地位于磁路中。由于磁場的疊加，保持力可以受到影響以使其不再能保持電樞。例如，疊加可能發(fā)生在致動構(gòu)件中、在開關(guān)構(gòu)件中或者在磁場傳導(dǎo)元件中。為將結(jié)構(gòu)保持為盡可能地簡單和緊湊，在有利實施方式中，磁飽和的或者變得磁飽和的部分位于電樞中。
[0029]保持力根據(jù)負(fù)載電流的旋轉(zhuǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)，特別是因為開關(guān)元件中的、具體地電樞中的磁性致動場和磁性保持場相對彼此以某一角度定位。在負(fù)載電流改變情況下的最大旋轉(zhuǎn)能夠在磁性致動場和磁性保持場垂直于彼此延伸時實現(xiàn)。
[0030]與就值而言的累積疊加相反，磁性保持場和致動場的非線性疊加提供了額外的優(yōu)點，即矢量的旋轉(zhuǎn)可以與產(chǎn)生磁性致動場的電流的方向無關(guān)，在本示例中，具體地是指負(fù)載電流。如果磁性致動場和磁性保持場相對彼此垂直地延伸，則致動特性相對于電流方向是相當(dāng)對稱的。
[0031 ] 為實現(xiàn)這樣的與方向無關(guān)的致動，在開關(guān)構(gòu)件中的、具體地在電樞中的磁路的一部分中，致動構(gòu)件中的負(fù)載電流路徑可以平行于磁性保持場的方向延伸。在開關(guān)元件的該部分中，具體地在電樞中，磁性致動場和磁性保持場可以以垂直方式彼此疊加。
[0032]與疊加類型無關(guān)地，如果在開關(guān)構(gòu)件的工作位置中作用有盡可能強(qiáng)的磁性保持場且因此作用有盡可能強(qiáng)的保持力，則是有利的。為能夠使用盡可能小的磁場源，磁性保持場因此應(yīng)該在工作位置中經(jīng)由硬磁的、但是優(yōu)選地軟磁的磁場傳導(dǎo)元件被傳導(dǎo)到開關(guān)構(gòu)件。磁場傳導(dǎo)元件確保磁性保持場從磁場源至開關(guān)構(gòu)件的無損或者低損的磁通量。
[0033]如果觸頭元件彼此分開，則在線路保護(hù)開關(guān)中在接觸面處經(jīng)常發(fā)生開關(guān)電弧。為保護(hù)保持構(gòu)件和/或反作用力構(gòu)件，至少一個保護(hù)壁可以布置在線路保護(hù)開關(guān)和保持構(gòu)件的接觸面之間。
[0034]通過根據(jù)另一有利實施方式具有開關(guān)構(gòu)件沿其被在移動方向上引導(dǎo)的引導(dǎo)面，保護(hù)壁可以執(zhí)行雙重功能。
[0035]開關(guān)構(gòu)件可具有引導(dǎo)元件，該引導(dǎo)元件被沿著引導(dǎo)面引導(dǎo)以獲得開關(guān)構(gòu)件的準(zhǔn)確移動。引導(dǎo)元件可以以桶狀方式構(gòu)造成，且接收保持和/或反作用力構(gòu)件。作為額外保護(hù)，引導(dǎo)元件可以在在一方面的觸點并且另一方面的保持和/或反作用力構(gòu)件之間延伸。
[0036]為防止開關(guān)電弧，磁性保持場也可以在觸頭元件和開關(guān)元件之間的觸點的區(qū)域中作用，作為消弧磁場。
[0037]本發(fā)明以下參考實施方式和附圖更詳細(xì)地說明。根據(jù)以上描述，各個實施方式中不同的特征能夠彼此組合。此外，根據(jù)以上描述，實施方式中各個特征如果在專門應(yīng)用中與其相關(guān)的優(yōu)點并不明顯，則該特征也可以被省略。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]在圖中:
[0039]圖1A是在接通狀態(tài)下的根據(jù)本發(fā)明的線路保護(hù)開關(guān)的示意性側(cè)視圖；
[0040]圖1B是圖1A中所示的線路保護(hù)開關(guān)的示意性前視圖；
[0041]圖2A是在斷開狀態(tài)下的圖1A中所示的線路保護(hù)開關(guān)的示意性側(cè)視圖；
[0042]圖2B是圖2A中所示的線路保護(hù)開關(guān)的示意性前視圖；
[0043]圖3A示出了線路保護(hù)開關(guān)的示意性細(xì)節(jié)，以解釋另一實施方式；
[0044]圖3B是沿著圖3A中的箭頭“A”的視圖。
[0045]圖4示意性地示出了在有利實施方式中磁化強(qiáng)度和電流流動的方向。
【具體實施方式】
[0046]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的線路保護(hù)開關(guān)1的側(cè)視圖。
[0047]線路保護(hù)開關(guān)i在圖1A中以接通狀態(tài)示出，其中電流能夠從第一觸頭元件2A沿著負(fù)載電流路徑3經(jīng)由觸頭橋2B流到第二觸頭元件2C。第一觸頭元件2A或者第二觸頭元件2C以導(dǎo)電方式借助于觸點4連接到觸頭橋2B。觸頭橋2B也具有這些觸點4并且以導(dǎo)電方式在電接觸面5處連接到第一觸頭元件2A或者第二觸頭元件2C。觸頭橋2B由此是可移動開關(guān)構(gòu)件6的一部分，借助于該部分能夠接通或斷開電路。
[0048]觸頭橋2B通過固定元件7保持在同樣是開關(guān)構(gòu)件6的一部分的線路保護(hù)開關(guān)1的電樞8上。在電樞8和觸頭橋2B之間布置有彈性元件9。觸頭橋2B能夠相對于電樞8逆著彈性元件9產(chǎn)生的彈性力改方向(redirected)。彈性元件9產(chǎn)生的彈性力從觸頭橋2B的觸點4指向關(guān)聯(lián)的觸頭元件2A、2C的觸點，并且在接觸面5處產(chǎn)生預(yù)定的接觸力。為產(chǎn)生接觸力，電樞8逆著彈性力的作用被移動超過觸頭橋2B的接觸面5與觸頭元件2A、2C鄰接處的點。
[0049]開關(guān)構(gòu)件6被保持在線路保護(hù)開關(guān)1中沿移動方向B運(yùn)動。當(dāng)開關(guān)構(gòu)件6在這個方向上移動時，線路保護(hù)開關(guān)1從圖1A中所示的接通且因此導(dǎo)電的狀態(tài)改變成斷開且因此非導(dǎo)電的狀態(tài)。在線路保護(hù)開關(guān)1的接通狀態(tài)中，開關(guān)構(gòu)件6在工作位置；在線路保護(hù)開關(guān)1的斷開狀態(tài)中，開關(guān)構(gòu)件6在保護(hù)位置。在工作位置，電流由此能夠從第一觸頭元件2A流到第二觸頭元件2C ;相連的電路由此能夠被接通。
[0050]保持構(gòu)件10將開關(guān)構(gòu)件6保持在工作位置。圖1A的保持構(gòu)件10具有:磁場傳導(dǎo)元件11，該磁場傳導(dǎo)元件11被固定到框架并且優(yōu)選地是軟磁的；和磁場源Q，例如永磁體12。磁場源產(chǎn)生磁性保持場Mh。替代永磁體12或者除永磁體12之外，還可以使用電磁體(未示出)。電磁體可以具體地在線路保護(hù)開關(guān)1旨在以受控方式被致動以用于試驗?zāi)康臅r來使用。
[0051]永磁體12產(chǎn)生的磁通量被經(jīng)由聯(lián)接面11’饋送到磁場傳導(dǎo)元件11并且由此指向電樞8，電樞8由此被保持構(gòu)件10吸引。磁通量必須從中流過的氣隙13能夠設(shè)置在保持構(gòu)件10和電樞8之間。但是，保持構(gòu)件10也可以與電樞8直接機(jī)械接觸，由此實現(xiàn)更好的磁通量傳輸。在一發(fā)展例(未示出)中，固定到框架的附加的磁場傳導(dǎo)元件11可以布置為面向電樞8。線路保護(hù)開關(guān)1進(jìn)一步具有反作用力構(gòu)件14，該反作用力構(gòu)件在本示例中為彈簧14A的形式。反作用力構(gòu)件14至少在工作位置產(chǎn)生逆著保持構(gòu)件10的保持力Η指向的反作用力G。反作用力構(gòu)件14將開關(guān)構(gòu)件6從工作位置壓出到保護(hù)位置，在保護(hù)位置中，第一觸頭元件2Α不以導(dǎo)電方式連接到第二觸頭元件2C。由此，可連接的電路在保護(hù)位置不接觸。
[0052]反作用力構(gòu)件14的反作用力G可以與保持構(gòu)件10的保持力Η精確地反向，但其也可以僅包含與保持力相反的分量。例如，反作用力和保持力可關(guān)于彼此具有120°的夾角。
[0053]反作用力構(gòu)件14可以以不同的方式構(gòu)造。代替彈簧14Α或者除彈簧14Α之外，也可以提供任何的彈性構(gòu)件。在非常簡單的情況中，反作用力可以僅通過重力產(chǎn)生。
[0054]在替換實施方式中，移動方向Β可以不以線性方式延伸，而是以繞相對框架固定的軸線旋轉(zhuǎn)的方式延伸。例如，觸頭橋2Β可以繞固定裝置7可旋轉(zhuǎn)地布置。在該情況下，反作用力G可以產(chǎn)生作用在可旋轉(zhuǎn)的開關(guān)構(gòu)件6上的扭矩。這可以利用扭力彈簧或者旋轉(zhuǎn)(支腿)彈簧代替圖1A中所示的壓縮彈簧來容易地實現(xiàn)，在以下說明中無任何改變。
[0055]在工作位置，至少在移動方向B上，保持構(gòu)件10的保持力大于反作用力構(gòu)件14的反作用力。保持構(gòu)件10和反作用力構(gòu)件14由此將開關(guān)構(gòu)件6以穩(wěn)定的方式保持在工作位置，只要未作用有額外的力。
[0056]保持力Η和反作用力G兩者在開關(guān)構(gòu)件6沿移動方向Β背離保持構(gòu)件10移動或者從工作位置移動到保護(hù)位置時均減小。在保護(hù)位置，反作用力大于保持力，以便開關(guān)構(gòu)件6被以穩(wěn)定的方式保持在保護(hù)位置。
[0057]為實現(xiàn)線路保護(hù)開關(guān)1在保護(hù)位置且在工作位置中的該雙穩(wěn)定性，隨著開關(guān)構(gòu)件移動遠(yuǎn)離保持構(gòu)件，保持力比反作用力更大程度地減少。
[0058]在本示例中例示的線路保護(hù)開關(guān)1進(jìn)一步具有致動構(gòu)件15,致動構(gòu)件15的致動對線路保護(hù)開關(guān)1進(jìn)行致動，也就是說，將開關(guān)構(gòu)件6從工作位置切換為保護(hù)位置。致動構(gòu)件在存在過流時、即負(fù)載電流變得不可允許地高時自動地致動。致動構(gòu)件15包括負(fù)載電流路徑3的一部分，在本示例中，即觸頭橋2Β，使得致動構(gòu)件被整合到開關(guān)構(gòu)件6中。觸頭橋2Β從而同時是開關(guān)構(gòu)件6和致動構(gòu)件15的一部分。致動構(gòu)件15在工作位置中作用在保持構(gòu)件10上，且減小了其沿移動方向Β作用的保持力。如果至少沿移動方向Β，保持構(gòu)件10的保持力比反作用力構(gòu)件14的反作用力弱，則線路保護(hù)開關(guān)1被致動并且分開第一觸頭元件2Α和第二觸頭元件2C之間的電連接。
[0059]致動構(gòu)件15產(chǎn)生與負(fù)載電流相關(guān)的磁性致動場Μα，該磁性致動場Μα疊加在保持構(gòu)件的與負(fù)載電流無關(guān)的磁性保持場Μη。磁性致動場\由流過布置在負(fù)載電流路徑3中的觸頭橋2Β的負(fù)載電流本身產(chǎn)生并且在觸頭橋附近引起磁場。至少在電樞8中，磁性致動場具有與磁性保持場相反的分量。磁性致動場和保持場的疊加導(dǎo)致磁性保持場的削弱并且從而導(dǎo)致保持力的削弱。隨著負(fù)載電流的強(qiáng)度逐漸增大，磁性致動場變強(qiáng)。保持力通過與負(fù)載電流無關(guān)的磁性保持場產(chǎn)生，且并保持恒定。從而，保持力隨著漸增的負(fù)載電流而變?nèi)?。?dāng)?shù)竭_(dá)規(guī)定的負(fù)載電流時，減小的保持力落在反作用力以下，且線路保護(hù)開關(guān)被致動。在致動點處，負(fù)載電流達(dá)到會損壞與線路保護(hù)開關(guān)相連的結(jié)構(gòu)元件的不許可值。線路保護(hù)開關(guān)保護(hù)那些結(jié)構(gòu)元件免受在這種過流情況中致動的損壞。
[0060]為影響到與負(fù)載電流相關(guān)的磁場在保持構(gòu)件10上的作用以及例如開關(guān)構(gòu)件6跳到保護(hù)位置的致動點，磁場傳導(dǎo)元件11配合在適當(dāng)?shù)奈恢?、移去或者以另一形式使用。氣?3的尺寸也可用以調(diào)節(jié)該致動點。
[0061]如果磁場傳導(dǎo)元件11配合到電樞8，由于磁場傳導(dǎo)元件的固有重量，這涉及到增大的電樞8慣性且因此遲緩的致動。如果期望快速致動，則電樞8應(yīng)該盡可能輕。在本示例中，磁場傳導(dǎo)元件11優(yōu)選地旨在配合成固定到框架。
[0062]為防止外界影響和/或遮去外部磁場，線路保護(hù)開關(guān)1進(jìn)一步具有優(yōu)選地軟磁的殼體16。為允許盡可能緊湊且小的結(jié)構(gòu)，保持構(gòu)件10和反作用力構(gòu)件14兩者均布置在觸點4之間。如圖1Α所示，保持構(gòu)件10、反作用力構(gòu)件14和致動構(gòu)件15或者開關(guān)構(gòu)件6沿移動方向Β對準(zhǔn)。反作用力構(gòu)件14布置在由磁場傳導(dǎo)元件限定的空間區(qū)域中。
[0063]觸點4之間的間隔大于線路保護(hù)開關(guān)1的電樞8的寬度。
[0064]圖1Β是圖1Α所示的線路保護(hù)開關(guān)1的示意性前視圖。致動構(gòu)件15的操作方法在此變得清楚。
[0065]在工作位置中，負(fù)載電流流過作用為開關(guān)構(gòu)件6和致動構(gòu)件15的觸頭橋2B。負(fù)載電流在開關(guān)構(gòu)件6或者觸頭橋2B周圍引起大致環(huán)形的磁性致動場\。磁性致動場的磁場線17和磁性保持場Mh的磁場線18被例示出。如能夠看到的，磁場線17、18在電樞8中相互反轉(zhuǎn)。磁性致動場從而與電樞8中由永磁體12產(chǎn)生的磁性保持場的磁化強(qiáng)度相反地作用，且消弱其磁化強(qiáng)度。保持構(gòu)件10的保持力Η減小，且反作用力構(gòu)件14的反作用力G占優(yōu)勢，以便線路保護(hù)開關(guān)1被致動并且從工作位置移動到保護(hù)位置。
[0066]為將結(jié)構(gòu)空間保持為盡可能地緊湊，電樞中的磁性保持場Μη的磁場線18相對于觸頭2A、2C之間的假想連線垂直地延伸。
[0067]開關(guān)構(gòu)件可具有引導(dǎo)元件19，電樞8固定到引導(dǎo)元件19。引導(dǎo)元件19在固定部分20上、在平行于移動方向延伸的引導(dǎo)或接觸面21上被引導(dǎo)。接觸面21在一方面作用為磁性保持場的聯(lián)接面，并且在另一方面作用為開關(guān)構(gòu)件6的引導(dǎo)件，以便電樞在移動方向B上被準(zhǔn)確引導(dǎo)。
[0068]引導(dǎo)元件19可以是桶狀，例如平行六面體或柱形。柱形形狀對于旋轉(zhuǎn)移動方向B是特別有利的。平行六面體開關(guān)對于平移移動方向B是有利的。其優(yōu)選地限定了保持構(gòu)件10和反作用力構(gòu)件14布置在其中的空間。引導(dǎo)元件19的側(cè)壁19a平行于從殼體16朝開關(guān)構(gòu)件6或者觸頭橋2B的方向伸出的保護(hù)壁22延伸。
[0069]引導(dǎo)元件19可以由軟磁材料制成，以便其還傳導(dǎo)通過永磁體12產(chǎn)生的磁性保持場。引導(dǎo)元件19，或者替代地電樞8，可以在接觸面5附近延伸，以便磁性保持場MH作用在接觸面5上，并且消除當(dāng)接觸面5分開時產(chǎn)生的電弧。
[0070]引導(dǎo)元件19的、連接到側(cè)壁19a的基部19b平行于觸頭橋2B延伸并且與之固定。
[0071]磁路C在工作位置中包括在此例示的永磁體12、磁場傳導(dǎo)元件11和電樞8。磁路C管束磁性保持場的磁場線18。由于磁路C的部件被連接以形成閉環(huán)并且由磁傳導(dǎo)材料例如鐵磁材料制成，故磁性保持場的磁場線18也沿著閉環(huán)延伸。
[0072]如從以上說明中能夠看到的，提供有磁性的保持構(gòu)件10，其產(chǎn)生不依賴于負(fù)載電流的保持力。反作用力構(gòu)件14同樣產(chǎn)生不依賴于負(fù)載電流的保持力。致動構(gòu)件15由開關(guān)構(gòu)件6、具體地負(fù)載電流路徑3的位于開關(guān)構(gòu)件6中的部分形成。由此以簡單方式確保了線路保護(hù)開關(guān)的致動依賴于負(fù)載電流，而負(fù)載電流不必被引導(dǎo)到保持構(gòu)件或者反作用力構(gòu)件。負(fù)載電流從中流過的開關(guān)構(gòu)件6的部分從而能夠以特別簡單的方式構(gòu)造。
[0073]圖2A是處于保護(hù)位置的線路保護(hù)開關(guān)1的示意性側(cè)視圖。第一觸頭元件2A和觸頭橋2B之間或者觸頭橋2B和第二觸頭元件2C之間的連接被中斷。這些三個元件之間的觸點4不再接觸。電流通過線路保護(hù)開關(guān)1的流動因此是不再可能的。在保護(hù)位置中，反作用力構(gòu)件14的反作用力G相對于保持構(gòu)件10的保持力Η占優(yōu)勢。雖然反作用力G由于預(yù)先被壓縮的彈簧14Α的張開而降低，但保持構(gòu)件10的保持力Η由于明顯增大的氣隙13而更大程度地減小。從而保護(hù)位置以穩(wěn)定狀態(tài)呈現(xiàn)，且能夠僅僅通過外部施加的力來改變。
[0074]電樞8的行程Ηβ(圖1Α)由擋塊7a限制，擋塊7a在例示的實施方式中由撞擊殼體16的固定裝置7形成。
[0075]圖2A還清楚示出了反作用力構(gòu)件14和保持構(gòu)件10在電路的兩個觸頭之間的節(jié)約空間的布置。
[0076]圖2B是圖2A所示的線路保護(hù)開關(guān)的前視圖。磁性保持場MH的磁場線18在本示例中主要圍繞永磁體12延伸，在圖中能夠清楚看出。在保護(hù)位置中，電樞8和固定部分20借助于氣隙13彼此分開，氣隙13產(chǎn)生高的磁阻并且阻止磁通量通過磁場傳導(dǎo)元件11。
[0077]本發(fā)明的另一實施方式參考圖3A和3B說明。在圖3A和3B中，為了簡化起見，僅以放大比例繪制的狀態(tài)例示出開關(guān)構(gòu)件6或者負(fù)載電流路徑3和電樞8的剖切部。
[0078]在這一實施方式中，保持力Η并不通過磁性保持和致動場的直接且優(yōu)選地累積的疊加來降低，而替代地在磁飽和的區(qū)域中使用硬磁或者軟磁材料的非線性特性來降低保持力。由于磁性致動場，電樞8被驅(qū)動以飽和并且保持力的方向由此旋轉(zhuǎn)以便其沿移動方向Β作用的分量變小。從而，線路保護(hù)開關(guān)被致動。本實施方式的優(yōu)點在于，飽和且從而致動的執(zhí)行獨立于電流方向。引起線路保護(hù)開關(guān)的致動的磁性保持場的飽和不必要必需在電樞中發(fā)生。其也能夠在磁路中的另一部位處執(zhí)行。由此，例如，磁場傳導(dǎo)元件11、聯(lián)接面11和/或磁路的其它部件也能夠飽和或者變得飽和。
[0079]在本實施方式中，負(fù)載電流路徑3在開關(guān)構(gòu)件6的區(qū)域中具有平行于電樞8中的磁性保持場Μη的方向18延伸的部分3Α。該部分3Α產(chǎn)生的磁性致動場從而相對于電樞8中的磁性保持場垂直地定向。為實現(xiàn)這一定向，負(fù)載電流路徑可以以S形狀或者Ζ形狀方式在開關(guān)構(gòu)件的區(qū)域中延伸。
[0080]電樞在工作位置中由于磁性保持場和磁性致動場至少在致動點處是磁飽和的或者幾乎是飽和的，以便負(fù)載電流的增加且從而磁性致動場的磁通量的增加不再改變磁化強(qiáng)度和因此的保持力的量，而僅改變其方向。如果保持力的方向隨著負(fù)載電流增大而旋轉(zhuǎn)，則其沿移動方向Β作用的分量減小，直至不再能抵償反作用力。與先前示例相反，在本實施方式中的保持力因此不減小，而替代地就值而言保持大致恒定；其僅僅旋轉(zhuǎn)。
[0081]該情況在圖4中例示。僅僅由磁性保持場Μη引起的起始磁化強(qiáng)度18通過漸增的磁性致動場17而旋轉(zhuǎn)，如作為結(jié)果的磁場的矢量23所示的。由于該旋轉(zhuǎn)，在值保持相同的情況下，產(chǎn)生沿移動方向Β指向的保持力Η的分量的分量24被減小。
[0082]致動構(gòu)件15不依賴電流方向；僅重要的是負(fù)載電流路徑3Α的一部分平行于磁性保持場18延伸。在圖4例示的情形中，電流可由此不僅沿向下方向發(fā)生，而且沿向上方向發(fā)生。在這一情況下磁性致動場17的磁場線將不是從左至右延伸，而相反地從右向左延伸。與定向為退出工作位置的方向平行的電樞8中的磁化強(qiáng)度的分量24在這一情況下也將變小，并且線路保護(hù)開關(guān)1將被致動。
[0083]負(fù)載電流路徑3的部分3Α不必要準(zhǔn)確地平行于磁性保持場18延伸。但是，如果兩者不準(zhǔn)確地平行地延伸，則致動點變得依賴于電流方向。該依賴性也能夠用以調(diào)節(jié)致動點。
[0084]為實現(xiàn)提及的效果，有利的是材料沿與定向為退出工作位置且進(jìn)入保護(hù)位置的方向大致平行或反向平行的方向是飽和的。
[0085]附圖標(biāo)記列表
[0086]1線路保護(hù)開關(guān)
[0087]2Α第一觸頭元件
[0088]2Β觸頭橋2C第二觸頭元件3負(fù)載電流路徑
[0089]3Α負(fù)載電流路徑的部分
[0090]4接觸點
[0091]5電接觸面
[0092]6開關(guān)構(gòu)件
[0093]7固定裝置
[0094]7a 擋塊
[0095]8 電樞
[0096]9彈性元件
[0097]10保持構(gòu)件
[0098]11磁場傳導(dǎo)元件
[0099]11’聯(lián)接面
[0100]12永磁體
[0101]13 氣隙
[0102]14反作用力構(gòu)件
[0103]14A 彈簧
[0104]15致動構(gòu)件
[0105]16 殼體
[0106]17磁性致動場的磁場線
[0107]18磁性保持場的磁場線
[0108]19引導(dǎo)元件
[0109]19A引導(dǎo)元件的側(cè)壁
[0110]19B引導(dǎo)元件的基部
[0111]20固定部分
[0112]21接觸面或者引導(dǎo)面
[0113]22引導(dǎo)元件或者保護(hù)壁
[0114]23飽和時的磁場方向
[0115]24產(chǎn)生保持力的分量
[0116]B移動方向
[0117]Hb 行程
[0118]C 磁路
[0119]G反作用力
[0120]Η保持力
[0121]Κ接觸力
[0122]Μα磁性致動場
[0123]Μη磁性保持場
[0124]Q磁場源
【權(quán)利要求】
1.一種線路保護(hù)開關(guān)(I)，用于保護(hù)電氣負(fù)載電路免于超過可允許負(fù)載電流的過流，所述線路保護(hù)開關(guān)(I)具有能夠從工作位置移動到保護(hù)位置的開關(guān)構(gòu)件(6)，其中線路保護(hù)開關(guān)(I)的能夠連接到負(fù)載電路的觸頭元件(2A，2C)在工作位置接通并且在保護(hù)位置斷開；并且所述線路保護(hù)開關(guān)(I)具有保持構(gòu)件(10)，該保持構(gòu)件(10)產(chǎn)生不依賴于負(fù)載電流的磁性保持場(Mh)，并且開關(guān)構(gòu)件(6)借助于該保持構(gòu)件(10)而被保持在工作位置；并且線路保護(hù)開關(guān)(I)具有不依賴于負(fù)載電流的反作用力構(gòu)件(14)，并且開關(guān)構(gòu)件(6)借助于該反作用力構(gòu)件(14)而被保持在保護(hù)位置；并且線路保護(hù)開關(guān)(I)具有整合在開關(guān)構(gòu)件(6)中的致動構(gòu)件(15)，并且在工作位置負(fù)載電流流過致動構(gòu)件(15)，并且致動構(gòu)件(15)產(chǎn)生依賴于負(fù)載電流且被疊加在磁性保持場(Mh)上的磁性致動場(Ma)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線路保護(hù)開關(guān)(I)，其中磁性保持場(Mh)產(chǎn)生的保持力(H)和/或反作用力構(gòu)件(14)產(chǎn)生的反作用力(G)不依賴于負(fù)載電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的線路保護(hù)開關(guān)(I)，其中保持構(gòu)件(10)包括永磁體(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的線路保護(hù)開關(guān)(I)，其中磁性致動場(Ma)由負(fù)載電流感應(yīng)而產(chǎn)生。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的線路保護(hù)開關(guān)(I)，其中在工作位置的保持構(gòu)件(10)產(chǎn)生與反作用力構(gòu)件(14)的反作用力(G)相反地作用的磁性保持力(H)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的線路保護(hù)開關(guān)(I)，其中致動構(gòu)件(15)位于觸頭元件(2A，2C)之間的負(fù)載電流路徑(3)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的線路保護(hù)開關(guān)(I)，其中致動構(gòu)件(15)由布置在觸頭元件(2A，2C)之間的可移動的觸頭橋(2C)形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的線路保護(hù)開關(guān)(I)，其中磁路的一部分，特別是在保持構(gòu)件(10)中和/或在開關(guān)構(gòu)件(6)中的磁路，特別是電樞(8)，至少在致動點是磁飽和的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的線路保護(hù)開關(guān)(I)，其中在工作位置，保持力(H)大于反作用力(G)，而在保護(hù)位置，反作用力(G)大于保持力(H)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的線路保護(hù)開關(guān)(I)，其中致動構(gòu)件(15)中的負(fù)載電流路徑⑶平行于磁性保持場(Mh)的方向(18)延伸。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的線路保護(hù)開關(guān)(I)，其中磁性致動場(Ma)和磁性保持場(Mh)至少在磁路的一部分中，特別是在保持構(gòu)件(10)的和/或在開關(guān)構(gòu)件(6)的磁路中，特別是在電樞(8)中，以垂直或者平行的方式疊加。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的線路保護(hù)開關(guān)(I)，其中至少在工作位置中，磁性保持場(Mh)借助于軟磁的磁場傳導(dǎo)元件(11)傳導(dǎo)到開關(guān)構(gòu)件(6)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的線路保護(hù)開關(guān)(I)，其中在工作位置，在開關(guān)元件(6)的電樞⑶中的磁性保持場(Mh)的方向(18)相對于觸頭(2A，2C)之間的連線垂直地延伸。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的線路保護(hù)開關(guān)(I)，其中在線路保護(hù)開關(guān)(I)的接觸面(5)和保持構(gòu)件(10)之間布置至少一個保護(hù)壁(22)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的線路保護(hù)開關(guān)(1)，其中保護(hù)壁(22)具有引導(dǎo)面(21)，開關(guān)構(gòu)件(6)沿著所述引導(dǎo)面(21)在移動方向(B)上被引導(dǎo)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的線路保護(hù)開關(guān)(I)，其中磁性保持場(Mh)在觸頭(2A，2C)和開關(guān)元件(6)之間的觸點(4)的區(qū)域中作用為消弧磁場。
【文檔編號】H01H71/24GK104303251SQ201380015614
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月21日
【發(fā)明者】T.齊格勒, T.黑內(nèi)爾, M.克羅克, U.加貝爾, P.桑德克 申請人:泰科電子Amp有限責(zé)任公司