一种脱扣组件、电磁脱扣器以及电气保护设备的制作方法

1.本发明涉及电磁跳闸装置技术领域，尤其涉及一种脱扣组件、电磁脱扣器以及电气保护设备。


背景技术：

2.现有的电磁脱扣器技术中，磁铁的一极性面直接位于衔铁的下方，磁铁生成的磁通通过该极性面直接作用于衔铁，在该类方案中，往往磁铁的极性面与衔铁之间需要保有一定的间隙，如公告号为cn1763884b的中国专利。但其存在如下问题：由于装配过程中不可避免存在装配误差，这种电磁跳闸装置在实际使用时，叶板(即衔铁)和磁铁之间的间隙与设计间隙会有误差；此外，跳闸后，通过复位销轴对叶板抵推进行复位，当复位销轴对叶板施加的复位推力过大时或者经过多次复位后，叶板会发生变形翘曲，导致叶板与磁铁之间的间隙发生改变；叶板和磁铁之间的间隙不可控，则磁铁对叶板的吸力不恒定，在向线圈通入相同的电流下，电磁跳闸装置可能跳闸也可能无法跳闸，出现电磁跳闸装置的工作不稳定的问题，这将严重影响使用。
3.虽然也有一些设计方案使磁铁的极性面不再直接作用于衔铁，如公告号为cn203386689u的中国专利以及公告号为cn108281332a的中国专利。
4.在cn203386689u的中国专利中，磁铁位于轭铁的外侧，造成整体体积过大，且磁铁产生的两路磁通均通过支撑件以基本全部作用于磁铁，不适用于小电流、低功耗的工况，且磁通会受到支撑件横截面大小的影响。
5.在cn108281332a的中国专利中，磁铁虽然位于轭铁的内侧，但其结构较为复杂，且磁铁产生的磁通也基本全部作用于磁铁，同样不适用于小电流、低功耗的工况。
6.因此，有必要设计一种适用小电流、低功耗、使用稳定的全新电磁脱扣器。


技术实现要素：

7.为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本发明提供一种脱扣组件、电磁脱扣器以及电气保护设备，通过，以解决现有电磁脱扣器使用不稳定的问题，同时能运用于小电流、低功耗的工况，整体综合性能强。
8.本发明为解决其问题所采用的技术方案是：
9.一种脱扣组件，包括：
10.呈u形的磁轭，磁轭包括第一竖臂、第二竖臂和横臂，第一竖臂和第二竖臂相平行设置，横臂连接第一竖臂和第二竖臂之间，第一竖臂和第二竖臂均具有抵接表面；
11.衔铁，相对于磁轭活动设置，衔铁能够与两抵接表面相贴以形成闭合的磁性回路；
12.复位弹性件，连接于衔铁，为衔铁脱离抵接表面提供弹力；
13.永磁组件，位于磁轭的u型空腔内，永磁组件包括相导磁连接的永磁体和导磁片，永磁体和导磁片的其中之一连接于横臂，另一连接于一第二竖臂，永磁体、第二竖臂的第一部分、横臂的第一部分以及导磁片构成第一永磁磁通分路，永磁体、第二竖臂的第二部分、
衔铁、第一竖臂、横臂的第二部分以及导磁片构成第二永磁磁通分路，且第一永磁磁通分路的磁通大于第二永磁磁通分路的磁通，第二永磁磁通分路为衔铁与两抵接表面保持相贴状态提供磁力。
14.进一步地，第一竖臂上设置有励磁线圈，衔铁与第二竖臂可转动地连接，且衔铁沿抵接表面的法线方向相对于磁轭活动设置。
15.进一步地，导磁片固定连接于横臂，永磁体的一端抵接于第二竖臂，永磁体的另一端抵接于导磁片。
16.进一步地，永磁体与导磁片之间设置有隔磁片，和/或永磁体与第二竖臂之间设置有隔磁片。
17.进一步地，第二竖臂上设置有用于安装永磁体的固定装置。
18.进一步地，第二竖臂上固定连接有支座，固定装置包括两个与支座固定连接且相对设置的夹持片，永磁体的一端插设于两夹持片所围成的安装腔并与第二竖臂相抵，夹持片上设置有用于限定永磁体的卡爪。
19.进一步地，支座安装于第二竖臂的外侧，且支座与衔铁转动连接，以及与复位弹性件相连接；两夹持片由支座相对的两侧朝向第一竖臂折弯成型，两夹持片夹持于第二竖臂宽度方向的两侧。
20.进一步地，导磁片远离横臂的一端贴近于衔铁并保持有间隙，永磁体、第二竖臂的第二部分、衔铁的一部分以及导磁片的一部分构成第三永磁磁通分路，且第一永磁磁通分路的磁通大于第三永磁磁通分路的磁通。
21.基于同一发明构思，本发明的第二目的在于提供一种电磁脱扣器，该电磁脱扣器包括如上所述的脱扣组件。
22.进一步地，该电磁脱扣器还包括上壳体、下壳体和保护罩，上壳体和下壳体相互扣合并用于安装脱扣组件，保护罩套设于上壳体和下壳体的外侧，且保护罩的安装方向垂直于上壳体和下壳体的排列方向；上壳体上设置有连接凸台和用于与衔铁连接的复位柱，连接凸台上设置有供复位柱穿出的复位孔，保护罩上设置有沿其安装方向开口且与连接凸台相限位配合的限位槽。
23.基于同一发明构思，本发明的第三目的在于提供一种电气保护设备，该电气保护设备包括上述的电磁脱扣器。
24.综上所述，本发明提供的脱扣组件、电磁脱扣器以及电气保护设备具有如下技术效果：
25.(1)永磁组件位于磁轭的u型空腔内，减小脱扣组件的整体体积，并将永磁体和导磁片分别连接于磁轭的横臂和第二竖臂，将永磁磁通回路的磁阻做到了最小且稳定的状态，同时将永磁体产生的磁通分成大小不一的两条磁通分路，并利用磁通较小的磁通分路为衔铁提供磁力，该脱扣组件磁通稳定、使用寿命长，并能满足小电流、低功耗的工况；
26.(2)在永磁磁通分路中设置隔磁片，隔磁片使永磁磁通分路中的磁通不会因零部件和装配误差而不稳定；
27.(3)通过第二竖臂上的固定装置以将永磁体位置固定，同样能够进一步提高磁通的稳定性；
28.(4)将固定装置结合到支座上，减少零部件数量，结构简单且便于装配。
附图说明
29.图1为本发明实施例1的电磁脱扣器的结构示意图；
30.图2为本发明实施例1的电磁脱扣器的爆炸示意图；
31.图3为本发明实施例1的脱扣组件与复位柱的结构示意图；
32.图4为本发明实施例1的脱扣组件的爆炸示意图；
33.图5为本发明实施例1的支座的结构示意图；
34.图6为本发明实施例1的三条磁性回路的原理示意图；
35.图7为本发明实施例2的脱扣组件与复位柱的结构示意图；
36.图8为本发明实施例2的四条磁性回路的原理示意图。
37.其中，附图标记含义如下：
38.1、脱扣组件；11、磁轭；111、第一竖臂；112、第二竖臂；113、横臂；114、销柱；12、衔铁；13、复位弹性件；14、永磁组件；141、永磁体；142、导磁片；143、隔磁片；15、励磁线圈；16、缓冲弹片；17、支座；171、第一挂钩；172、销孔；173、夹持片；174、卡爪；175、安装腔；18、连接件；181、第二挂钩；2、上壳体；21、连接凸台；22、复位柱；23、复位孔；3、下壳体；4、保护罩；41、限位槽。
具体实施方式
39.为了更好地理解和实施，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
41.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。
42.实施例1
43.参阅图1和图2，本发明公开了一种电磁脱扣器，包括脱扣组件1上壳体2、下壳体3和保护罩4，脱扣组件1安装于上壳体2和下壳体3扣合后所形成的空腔内，保护罩4套设于上壳体2和下壳体3外侧以起到保护作用。
44.优选的，为了更好的保护并防止上壳体2和下壳体3的松动，保护罩4的安装方向垂直于上壳体2和下壳体3的排列方向。
45.更优选的，上壳体2上设置有连接凸台21和用于与衔铁12连接的复位柱22，连接凸台21上设置有供复位柱22穿出的复位孔23，保护罩4上设置有沿其安装方向开口且与连接凸台21相限位配合的限位槽41，以使得保护罩4套设于上壳体2和下壳体3后，利用限位槽41和连接凸台21的配合，防止保护罩4意外脱落。
46.参阅图2、图3和图4，在本实施例中，脱扣组件1包括呈u形的磁轭11、衔铁12、永磁组件14、复位弹性件13、励磁线圈15；磁轭11包括相平行设置的第一竖臂111和第二竖臂112，以及连接第一竖臂111和第二竖臂112之间的横臂113，磁轭11的两竖臂111、112均具有
抵接表面，励磁线圈15设置于磁轭11的第一竖臂111上，永磁组件14位于磁轭11的u型空腔内，并具体连接于第二竖臂112和横臂113之间，避免零部件之间的干涉并能充分利用空间，脱扣组件1结构紧凑、整体体积小。
47.衔铁12相对于磁轭11活动设置，能够与两抵接表面相贴，形成闭合的磁性回路。
48.复位弹性件13与衔铁12连接，复位弹性件13为衔铁12脱离两抵接表面提供弹力。
49.复位弹性件13在本实施例中为弹簧，在其他实施例中，还可以是扭簧、橡皮橡皮筋或其他具有弹性的材料。
50.永磁组件14为衔铁12与两抵接表面保持相贴状态提供磁力。
51.重要的，永磁组件14包括相导磁连接的永磁体141和导磁片142，具体的，导磁片固定连接于横臂113上，永磁体141的一端抵接于导磁片142，永磁体141的一端抵接于第二竖臂112。
52.结合图6，其中，通过上述方案可以形成如下的三条磁性回路：
53.第一永磁磁通分路s1：由永磁体141、第二竖臂112的第一部分、横臂113的第一部分以及导磁片142构成，不管衔铁12是否与两抵接表面保持相贴状态，永磁体141产生的大部分永磁磁通由永磁体141出发，依次经过第二竖臂112的第一部分、横臂113的第一部分以及导磁片142，然后回到永磁体141，在第一永磁磁通分路s1中，能够做到没有空气间隙，且路径短，磁阻最小，磁效率最高，因此能通过永磁体141产生的大部分永磁磁通；
54.第二永磁磁通分路s2：由永磁体141、第二竖臂112的第二部分、衔铁12、第一竖臂111、横臂113的第二部分以及导磁片142构成，在衔铁12与两抵接表面保持相贴状态时，永磁体141产生的小部分永磁磁通由永磁体141出发，依次经过第二竖臂112的第二部分、衔铁12、第一竖臂111、横臂113的第二部分以及导磁片142，然后回到永磁体141，在第二永磁磁通分路s2中，仅只有衔铁12与磁轭11接触的面上会存在空气间隙，且其路径经第一永磁磁通分路s1的路径长，磁阻较小且不会受衔铁12形变的影响，磁效率较高，因此能通过永磁体141产生的小部分永磁磁通；
55.电磁通路s3：由衔铁12以及磁轭11构成，在衔铁12与两抵接表面保持相贴状态时，励磁线圈15通电，电磁磁通由第一竖臂111出发，依次经过衔铁12、第二竖臂112以及横臂113，然后回到第一竖臂111。
56.在上述的三条磁性回路中，第一永磁磁通分路s1和第二永磁磁通分路s2同向，第二永磁磁通分路s2和电磁通路s3相反；第一永磁磁通分路s1没有经过衔铁12，只有第二永磁磁通分路s2和电磁通路s3经过衔铁12，因此，第二永磁磁通分路s2为衔铁12与两抵接表面保持相贴状态提供磁力，电磁通路s3为衔铁12脱离两抵接表面提供磁力。
57.可以理解的是，在上述的三条磁性回路中，其磁通的流动方向还可采用整体反向的方式流通，同样可以达到上述目的和效果。
58.可以理解的是，永磁体141和导磁片142的位置还可互换，即永磁体141抵接于横臂113，导磁片142固定连接于第二竖臂112，也能同样达到上述目的和效果。
59.在没有电磁磁通的时候，衔铁12依靠第二永磁磁通分路s2形成衔铁12与磁轭11闭合状态；当漏电发生时，励磁线圈15会接收到ct的信号并产生电磁磁通，通过电磁通路s3打破第二永磁磁通分路s2的磁通与复位弹性件13的平衡状态，这时衔铁12打开，发生脱扣动作。
60.通过上述方案的组合，永磁组件14位于磁轭11的u型空腔内，减小脱扣组件1的整体体积，并将永磁体141和导磁片142分别连接于磁轭11的横臂113和第二竖臂112，将永磁磁通回路的磁阻做到了最小且稳定的状态，同时将永磁体141产生的磁通分成大小不一的两条磁通分路，并利用磁通较小的磁通分路为衔铁12提供磁力，该脱扣组件1磁通稳定、使用寿命长，并能满足小电流、低功耗的工况。
61.参阅图3和图4，作为优选的，本实施例中，衔铁12与第二竖臂112可转动地连接，且衔铁12能够沿抵接表面的法线方向相对于磁轭11活动设置，从而达到增加衔铁12与第二竖臂112的抵接表面相贴的紧密性的效果，以减少漏磁的可能。
62.更优选的，本实施例中，在第二竖臂112上固定设置有不导磁的支座17，具体的，支座17上设置有销孔172，第二竖臂112的外侧壁上设置销柱114，通过销孔172与销柱114的过盈配合以将支座17安装于第二竖臂112的外侧，当然，支座17与第二竖臂112之间的连接方式还可采用粘贴、焊接、扣接等方式；衔铁12可转动地与支座17连接，且衔铁12绕支座17转动的转动轴与支座17滑动连接，转动轴沿抵接表面的法线方向相对于支座17滑动，从而使衔铁12既能相对于磁轭11转动，也能够沿抵接表面的法线方向相对于磁轭11活动设置，在触发脱扣时，衔铁12在复位弹性件13的拉动下实现相对于支座17摆动，脱扣迅速；而为触发脱扣的常态下时，由于衔铁12可相对于支座17滑动，从而使衔铁12与进行表面的贴合效果更好，减少漏磁发生的可能性。
63.参阅图4，在本实施例中，衔铁12上固定有不导磁的连接件18，连接件18与支座17相抵并能够相对转动，从而实现衔铁12能够相对于支座17转动，以降低各零部件的加工难度，并减少衔铁12磨损而导致影响使用寿命。
64.结合图5，特别的，复位弹性件13的一端连接于支座17，另一端连接于连接件18，从而间接地为衔铁12弹力，具体为，支座17上设置有第一挂钩171，连接件18上设置有第二挂钩181，复位弹性件13的两端分别挂扣于第一挂钩171和第二挂钩181上。
65.特别的，本实施例中，衔铁12上还设置有缓冲弹片16，缓冲弹片16位于衔铁12背离抵接表面的一侧；通过缓冲弹片16缓冲复位柱22对衔铁12施加的复位力，减少衔铁12的变形。较佳的，缓冲弹片16为不导磁材料制成；另外，缓冲弹片16还可与连接件18一体成型，有利于节省材料，经济较好。
66.参阅图3和图4，永磁体141与导磁片142之间设置有隔磁片143，和/或永磁体141与第二竖臂112之间设置有隔磁片143，在永磁磁通分路s1、s2中设置隔磁片143，隔磁片143使永磁磁通分路s1、s2中的磁通不会因零部件和装配误差而不稳定。
67.参阅图3和图4，特别的，在本实施例中，第二竖臂112上设置有固定装置，该固定装置用于安装永磁体141，以将永磁体141的位置固定，保证磁回路中的磁通稳定。
68.具体的，该固定装置包括两个与支座17固定连接且相对设置的夹持片173，两夹持片173围成一安装腔175，永磁体141的一端插设于安装腔175并与第二竖臂112相抵。
69.优选的，夹持片173上设置有用于限定永磁体141的卡爪174，利用卡爪174能够有限防止永磁体141的松动脱离。卡爪174具体位于夹持片173的自由端。
70.更优选的，两夹持片173由支座17相对的两侧朝向第一竖臂111折弯成型，两夹持片173夹持于第二竖臂112宽度方向的两侧，以避免支座17与第二竖臂112之间产生相对旋转。
71.通过上述方案的组合，将连接衔铁12的功能、连接复位弹性件13的功能以及固定永磁体141的功能均结合至支座17中，大大的减少了零部件数量，结构简单且便于装配。
72.本方案的脱扣组件1在组装时，可以先在第二竖臂112上安装支座17，其次在支座17上安装永磁体141、在永磁体141的端部安装隔磁片143，再次在横臂113上焊接导磁片，最后再组装励磁线圈15、衔铁12、复位弹性件13等零部件。
73.实施例2
74.参阅图7和图8，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例的导磁片14的长度较长，具体的，导磁片14远离横臂13的一端贴近于衔铁12并保持有间隙，永磁体141、第二竖臂112的第二部分、衔铁12的一部分以及导磁片142的一部分构成第三永磁磁通分路s4，且第一永磁磁通分路s1的磁通大于第三永磁磁通分路s4的磁通。
75.可以理解的是，以图8所展示的方向为参考，由于导磁片14的上端部与衔铁12的下表面保有间隙(即可以理解为空气间隙、磁间隙)，其磁阻较大，磁效率较低，因此能确保第一永磁磁通分路s1的磁通大于第三永磁磁通分路s4的磁通。
76.由于第一永磁磁通分路s1的磁通与电磁通路s3的磁通共同经过第二竖臂112和横臂113，而材料的饱和磁感应强度是有限的，当第一永磁磁通分路s1的磁通过大时，将全部或者绝大部分的占用第二竖臂112和横臂113所组成的导磁通道，从而导致电磁通路s3所产生的磁通很难进入第二竖臂112和横臂113，进而使得电磁通路s3为衔铁12脱离两抵接表面提供的磁力起不到应有的效果。因此，通过第三永磁磁通分路s4的作用，能够分享永磁体141所产生的磁通，避免第一永磁磁通分路s1的磁通过大导致的电磁通路s3不能正常工作。
77.本实施例的其他技术特征与实施例1相同，所解决的技术问题和达到的技术效果也相同，故在此不再重复阐述。
78.本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。