КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2014 года по МПК H01H71/24 

Изобретение относится к коммутационному устройству согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Известны коммутационные устройства с магнитными размыкающими системами. Такие магнитные размыкающие системы служат, как правило, для размыкания рабочих контактов в случае возникающего короткого замыкания. Магнитная размыкающая система включает в себя, как правило, катушку, через которую протекает ток, и окруженную ярмом. Внутри катушки расположен подвижный якорь, который ускоряется магнитным полем катушки, через которую протекает ток, противодействуя пружине якоря, и при возникновении короткого замыкания осуществляет отсоединение подвижного электрического контакта от неподвижного электрического контакта. Для фокусировки линий магнитного поля на якоре известно расположение на ярме указывающей на якорь втулки ярма, которая выполнена путем обработки резанием в виде точеной детали.

Задачей изобретения является создание коммутационного устройства вышеназванного рода, у которого могут быть снижены затраты на производство, энергию и сырье для его изготовления.

В соответствии с изобретением это достигается с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения.

Благодаря этому можно отказаться от затратной обработки резанием втулки ярма. При этом при изготовлении втулки ярма экономятся время и затраты на изготовление. При этом при изготовлении втулки ярма не образуется отходов в виде высокоценного металлического материала. За счет меньшей затраты металла, наряду с затратами на изготовление, могут быть снижены также затраты на закупку материала. Благодаря этому снижаются как затраты энергии для изготовления втулки ярма, так и затраты сырья. При этом как необходимая энергия, так и ограниченные сырьевые материалы применяются с сознанием ответственности, а не расточаются, благодаря чему уменьшается загрязнение окружающей среды.

Зависимые пункты, которые так же, как и пункт 1 формулы изобретения, представляют собой часть описания и относятся к другим предпочтительным вариантам осуществления изобретения.

Изобретение описывается более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображены в качестве примера предпочтительные варианты осуществления. При этом показано:

Фиг. 1 - магнитная размыкающая система для предлагаемого изобретением коммутационного устройства в аксонометрическом изображении;

Фиг. 2 - магнитная размыкающая система, показанная на фиг. 1, в боковой проекции;

Фиг. 3 - магнитная размыкающая система, показанная на фиг. 1, в вертикальной проекции;

Фиг. 4 - вид, показанный на фиг. 3, в изображении с частичным разрезом;

Фиг. 5 - вид, показанный на фиг. 3, в перспективном изображении с пространственным разделением деталей;

Фиг. 6 - втулка ярма по уровню техники;

Фиг. 7 - предлагаемая изобретением втулка ярма; и

Фиг. 8 - втулка ярма, показанная на фиг. 7, в перспективном изображении с пространственным разделением деталей.

На фиг. 1-5 показана магнитная размыкающая система 1 для коммутационного устройства, при этом магнитная размыкающая система 1 включает в себя, по меньшей мере, один якорь 2, одну катушку 3, одно ярмо 4 и одну втулку 5 ярма, при этом якорь 2 и втулка 5 ярма расположены практически соосно, при этом катушка 3 расположена практически вокруг якоря 2 и/или втулки 5 ярма, при этом ярмо 4 расположено вокруг катушки 3, и при этом якорь 2 предназначен, по меньшей мере, для опосредствованного приведения в действие разъединительного устройства коммутационного устройства, причем втулка 5 ярма состоит, по меньшей мере, из одной первой гнутой детали 6. Благодаря этому можно обойтись без затратной обработки резанием втулки 5 ярма. При этом при изготовлении втулки 5 ярма экономятся время и затраты на изготовление. При этом при изготовлении втулки 5 ярма не образуется отходов в виде высокоценного металлического материала. За счет меньшей затраты металла, наряду с затратами на изготовление, могут быть снижены также затраты на закупку материала. Благодаря этому снижаются как затраты энергии для изготовления втулки 5 ярма, так и затраты сырья. При этом как необходимая энергия, так и ограниченные сырьевые материалы применяются с сознанием ответственности, а не расточаются, благодаря чему уменьшается загрязнение окружающей среды.

Предлагаемые изобретением коммутационные устройства предпочтительно представляют собой линейные защитные автоматы и/или силовые защитные автоматы. Предлагаемые изобретением коммутационные устройства включают в себя, по меньшей мере, две соединительные клеммы 11, одну входную и одну выходную клемму для подключения электрических проводов защищаемой электрической линии. Могут быть предусмотрены как коммутационные устройства с одним единственным, так и с задаваемым множеством электрических зазоров между контактами. Предлагаемые изобретением коммутационные устройства включают в себя, в зависимости от зазора между контактами, по меньшей мере, один подвижный электрический рабочий контакт, который образует с другим, предпочтительно неподвижным, электрическим рабочим контактом 13 пару рабочих контактов для замыкания или, соответственно, размыкания защищаемой электрической линии. По меньшей мере, один подвижный электрический рабочий контакт предпочтительно перемещается защелкой. Предпочтительно практически все конструктивные узлы предлагаемого изобретением коммутационного устройства расположены внутри корпуса из изоляционного материала, в котором имеются проемы, по меньшей мере, для одного ручного рычага управления, а также для соединительных клемм 11. Предлагаемые изобретением коммутационные устройства, как правило, расположены в токопроводящих внешних проводах или, соответственно, фазах.

Предлагаемые изобретением коммутационные устройства включают в себя, по меньшей мере, одну магнитную размыкающую систему 1, которая предусмотрена для размыкания коммутационного устройства, следовательно, для размыкания рабочих контактов 13, в случае возникающего в защищаемой электрической линии короткого замыкания, следовательно, для низкоомного соединения между внешним проводом или, соответственно, фазой и нейтральным проводом. Кроме того, особенно предпочтительные варианты осуществления предлагаемых изобретением коммутационных устройств включают в себя также термическую размыкающую систему, которая предпочтительно выполнена с биметаллическим элементом для размыкания коммутационного устройства при протекании несколько повышенного тока.

Магнитная размыкающая система включает в себя, по меньшей мере, один якорь 2, одну катушку 3, одно ярмо 4 и одну втулку 5 ярма. Катушка 3 представляет собой внутри коммутационного устройства часть защищаемой электрической линии. Первый соединительный провод 10 катушки 3 соединен с соединительной клеммой 11 коммутационного устройства, а второй соединительный провод 12 катушки 3 соединен с неподвижным рабочим контактом 13 коммутационного устройства. Катушка 3 предпочтительно расположена вокруг каркаса 14 для крепления обмотки, состоящего из изоляционного материала, который имеет в основном цилиндрическую форму, на одном конце которого отформовано плечо 18. Катушка 3, по меньшей мере, в отдельных областях заключена внутри ярма 4, которое предпочтительно выполнено в виде гнутой/штампованной детали из металлического листа, и предпочтительно имеет форму практически прямоугольной коробки, и служит для направления магнитного потока. По изображенному на фиг. 1 - 5 предпочтительному варианту осуществления изобретения второй соединительный провод 12 катушки 3 соединен с контактодержателем 15, на котором установлен неподвижный электрический рабочий контакт 13, при этом контактодержатель 15 предпочтительно соединен также с ярмом 4.

Внутри каркаса 14 для крепления обмотки расположен подвижный, в частности перемещаемый вдоль его продольной протяженности, якорь 2, который направляется каркасом 14 для крепления обмотки, при этом якорь 2 прижимается пружиной 9 якоря в направлении положения покоя, которое предпочтительно образовано плечом 18 каркаса 14. Катушка 3, в частности, количество и исполнение витков катушки, и усилие пружины 9 якоря выбраны таким образом, чтобы пружина 9 якоря при работе в отсутствие короткого замыкания прижимала якорь 2 в положение покоя, однако в случае короткого замыкания якорь 2 создаваемым катушкой электромоторным усилием ускорялся, противодействуя усилию пружины якоря, настолько, чтобы усилие этой пружины преодолевалось, и якорь 2 смещался из своего положения покоя, и осуществлял размыкание коммутационного устройства.

В изображенном на фиг. 1-5 особенно предпочтительном варианте осуществления магнитной размыкающей системы 1 предусмотрено, что якорь 2 не приводит в действие непосредственно коммутатор, а приводит в действие толкатель 8, который состоит из изоляционного материала, и якорь 2 опосредствованно через толкатель 8 приводит в действие коммутатор. Для этого у ярма 4 имеется также, по меньшей мере, один первый проем 19, который предпочтительно обращен к неподвижному электрическому рабочему контакту 13, и через который толкатель 8 действует на предпочтительно предусмотренную защелку и осуществляет движение подъема подвижного рабочего контакта. При этом предпочтительном варианте осуществления сам якорь 2 выполнен в виде полого цилиндра, на стороне которого, отвернутой от первого проема 19, отформован упор 20 для толкателя 8. Якорь 2 по изображенному предпочтительному варианту осуществления выполнен в виде гнутой детали. В магнитной размыкающей системе по изображенному на фиг. 1-5 особенно предпочтительному варианту осуществления у ярма имеется также второй проем 23, через который проведен каркас для крепления обмотки.

На ярме 4 расположена также соосно якорю 2 втулка 5 ярма, которая по предпочтительному варианту осуществления находится внутри катушки 3 или, соответственно, каркаса 14 для крепления обмотки. Втулка 5 ярма служит для направления или, соответственно, управления линиями магнитного поля, создаваемого катушкой 3, в направлении якоря. Поэтому предусмотрено, что ярмо 4, якорь 2 и/или втулка 5 ярма содержат ферромагнитный материал. Предпочтительно втулка 5 ярма расположена в области первого проема 19, при этом особенно предпочтительно предусмотрено, что втулка 5 ярма, по меньшей мере, в отдельных областях расположена в первом проеме 19, и предпочтительно спрессована или, соответственно, соединена заклепками с первым проемом 19. Во втулке 5 ярма имеется сквозное отверстие 21, обеспечивающее возможность прохождения через него толкателя 8. На фиг. 6 показана втулка 16 ярма по известному уровню техники, которая выполнена в виде точеной детали.

Конструкция особенно предпочтительной магнитной размыкающей системы 1 для предлагаемых изобретением коммутационных устройств особенно хорошо изображена на фиг. 1-5, при этом на фиг. 5 хорошо видна внутренняя конструкция.

В соответствии с изобретением предусмотрено, что втулка 5 ярма состоит, по меньшей мере, из одной первой гнутой детали 6. Под гнутой деталью понимается при этом в широком смысле конструктивный элемент, полученный путем гибки, продольного изгиба и/или скручивания металлического листа. По изображенным особенно предпочтительным вариантам осуществления втулки 5 ярма первая гнутая деталь 6 образована из практически прямоугольного металлического листа, который согнут или, соответственно, скручен с получением практически цилиндрического элемента. В образованной таким образом втулке 5 ярма имеется воздушный зазор 17 в ее продольной протяженности, который, однако, не приводит к значительным магнитным потерям, так как этот воздушный зазор 17 расположен параллельно линиям магнитного поля, создаваемым катушкой 3. За счет зазора 17 может быть снижено негативное влияние на магнитную размыкающую систему 1 внешних паразитных магнитных полей, так как воздушный зазор 17 представляет собой значительное сопротивление для линий магнитного поля, которые не расположены параллельно ему.

На фиг. 7 и 8 показан особенно предпочтительный вариант осуществления предлагаемой изобретением втулки 5 ярма, которая включает в себя первую гнутую деталь 6 и вторую гнутую деталь 7, или, соответственно, состоит из них, при этом первая гнутая деталь 6 расположена внутри второй гнутой детали 7. У образованной таким образом втулки 5 ярма имеется плечо 22 ярма, которое представляет собой предпочтительный упор для автоматизированной сборки магнитной размыкающей системы 1, и таким образом упрощает сборку ярма 4 и втулки 5 ярма. Первая гнутая деталь 6 по одному из предпочтительных вариантов осуществления соединена со второй гнутой деталью 7 посредством прессовой посадки, благодаря чему можно обойтись без дополнительных мер, фиксирующих соединение, и обеспечивается простое и недорогое изготовление. Альтернативно этому может быть предусмотрено, что первая гнутая деталь 6 соединена со второй гнутой деталью 7 с геометрическим замыканием. Такое соединение с геометрическим замыканием может быть, например, получено с помощью рифленой наружной поверхности первой гнутой детали 6, в которую входит в зацепление предпочтительно рифленая внутренняя поверхность второй гнутой детали 7. Но соединение с геометрическим замыканием может быть также получено с помощью задаваемой пластической деформации уже соединенных первой и второй гнутых деталей 6, 7. С помощью такого соединения с геометрическим замыканием может быть получена особенно надежная фиксация первой гнутой детали 6 во второй гнутой детали 7.

Изобретение относится к области электротехники. Техническим результатом является повышение технологичности изготовления, что приведет к снижению затрат на производство, энергию и сырье. Коммутационное устройство снабжено магнитной размыкающей системой (1), включающей в себя, по меньшей мере, один якорь (2), одну катушку (3), одно ярмо (4) и одну втулку (5) ярма. Якорь (2) и втулка (5) ярма расположены практически соосно, при этом катушка (3) расположена практически вокруг якоря (2) и/или втулки (5) ярма. Ярмо (4) расположено вокруг катушки (3), и при этом якорь (2) предназначен, по меньшей мере, для опосредствованного размыкания разъединительного устройства коммутационного устройства. Технический результат достигается за счет того, что втулка (5) ярма состоит, по меньшей мере, из одной первой гнутой детали (6), которая расположена внутри второй гнутой детали (7). 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Коммутационное устройство, снабженное магнитной размыкающей системой (1), при этом магнитная размыкающая система (1) включает в себя, по меньшей мере, один якорь (2), одну катушку (3), одно ярмо (4) и одну втулку (5) ярма, при этом якорь (2) и втулка (5) ярма расположены практически соосно, при этом катушка (3) расположена практически вокруг якоря (2) и/или втулки (5) ярма, при этом ярмо (4) расположено вокруг катушки (3), и при этом якорь (2) предназначен, по меньшей мере, для опосредствованного размыкания разъединительного устройства коммутационного устройства, отличающееся тем, что втулка (5) ярма состоит, по меньшей мере, из одной первой гнутой детали (6), первая гнутая деталь (6) расположена внутри второй гнутой детали (7).

2. Коммутационное устройство по п.1, отличающееся тем, что втулка (5) ярма включает в себя первую гнутую деталь (6) и вторую гнутую деталь (7).

3. Коммутационное устройство по п.1, отличающееся тем, что первая гнутая деталь (6) соединена со второй гнутой деталью (7) посредством прессовой посадки.

4. Коммутационное устройство по п.1, отличающееся тем, что первая гнутая деталь (6) соединена со второй гнутой деталью (7) с геометрическим замыканием.

5. Коммутационное устройство по п.1, отличающееся тем, что первая гнутая деталь (6) расположена внутри второй гнутой детали (7) с образованием плеча (22) ярма.

6. Коммутационное устройство по п.1, отличающееся тем, что втулка (5) ярма выполнена в виде отдельного от ярма (4) конструктивного элемента.

7. Коммутационное устройство по п.6, отличающееся тем, что втулка (5) ярма расположена в первом проеме (19) ярма.

8. Коммутационное устройство по п.1, отличающееся тем, что внутри втулки (5) ярма расположен толкатель (8), который, по меньшей мере, опосредствованно нагружен пружиной (9) якоря.

9. Коммутационное устройство по п.1, отличающееся тем, что ярмо (4), якорь (2) и/или втулка (5) ярма содержат ферромагнитный материал.

10. Коммутационное устройство по п.1, отличающееся тем, что первый соединительный провод (10) катушки (3) соединен с соединительной клеммой (11) коммутационного устройства, а второй соединительный провод (12) катушки (3) соединен с неподвижным рабочим контактом (13) коммутационного устройства.