МАГНИТНЫЙ ПРИВОД ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ
MAGNETIC DRIVE FOR AUTOMATIC SWITCH

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к магнитному приводу для автоматического выключателя, способу сборки магнитного привода, использованию магнитного привода и к автоматическому выключателю.
Уровень техники
Для использования автоматического выключателя, особенно вакуумного автоматического выключателя для среднего напряжения, может потребоваться создание большого усилия для прижатия первого подвижного электрического контакта к соответствующему второму неподвижному электрическому контакту. Усилие может создаваться магнитным приводом. Поэтому магнитный привод содержит катушку для создания электрического поля, магнитопровод для формирования поля и подвижную пластину, которая притягивается магнитопроводом. Когда она притягивается магнитопроводом, подвижная пластина создает усилие, используемое для приведения в действие автоматического выключателя.
В разомкнутом положении подвижная пластина может быть удалена от магнитопровода таким образом, что образуется зазор (который может заполняться воздухом). В этом случае катушка может смещаться в направлении подвижной пластины, проникая в воздушный зазор, что может снижать и даже нарушать работоспособность устройства. Обычно  проникновение в зазор можно предотвратить за счет использования одной или нескольких канавок на сторонах магнитопровода, обращенных в сторону катушки, и боковых частях сердечника, таким образом, чтобы фиксирующая деталь входила в эти канавки. Фиксирующая деталь или фиксирующая часть может быть стопором или стопорным средством, предотвращающим смещение катушки в направлении зазора.
В ЕР 1843375 А1 рассматривается магнитный привод автоматического выключателя для среднего напряжения, привод включает электромагнит с магнитным сердечником прямоугольной формы и круглую верхнюю станину, соответствующую электромагниту.
В US 2008272659 А1 рассматривается привод, использующий электромагнитную силу, и автоматический выключатель, в котором он используется.
Раскрытие изобретения
Конструкция с канавками и фиксирующими деталями может сократить полезное пространство для катушки, снизив тем самым потенциальную эффективность устройства. Если пространство для катушки оставить неизменным, то, возможно, придется увеличить высоту сердечника и боковых частей, увеличив тем самым поток рассеяния магнита, а также увеличив общие размеры устройства. Кроме этого, подобные канавки могут увеличивать магнитное сопротивление сердечника и боковых частей. В этом случае канавки могут нарушать распределение магнитного потока рядом с воздушным зазором, отрицательно влияя на концентрацию потока. И то и другое в результате может привести к снижению удерживающей силы.
Цель изобретения заключается в том, чтобы предложить компактный и эффективный магнитный привод, обладающий высокой работоспособностью.
Данная цель достигается посредством предмета изобретения, заявленного в независимых пунктах формулы изобретения. Другие типовые варианты осуществления станут очевидны из независимых пунктов формулы изобретения.
Один из аспектов изобретения относится к магнитному приводу для автоматического выключателя.
По одному из вариантов осуществления изобретения магнитный привод содержит катушку и магнитопровод с канавкой, в которую помещается часть катушки, а также подвижную пластину, притягиваемую к сердечнику во время создания катушкой магнитного поля в сердечнике, например, когда через катушку проходит ток. Подвижная пластина может приводить в действие автоматический выключатель во время ее притягивания сердечником. Это может означать, что после приведения в действие автоматического выключателя его электрические контакты могут быть разомкнуты или сомкнуты.
По одному из вариантов осуществления изобретения магнитный привод содержит фиксатор положения для фиксирования катушки в канавке. Это может означать, что катушка не сможет выйти из канавки даже в случае ее притягивания подвижной пластиной. У фиксатора положения может иметься фиксирующая часть, которая выступает в сторону от сердечника, над катушкой.
По одному из вариантов осуществления изобретения фиксирующая часть выступает над участком катушки, который не находится в канавке, например над участком, удаленным от канавки. Если канавка состоит из нескольких частей, фиксирующая часть может быть удалена от всех частей канавки.
Другими словами, фиксирующая часть может проходить поверх катушки в другом месте, отличном от места, в котором находится канавка. Удаленное положение фиксатора положения может означать, что выступающая часть не находится над канавкой либо не закрывает часть канавки, если смотреть на магнитопровод в направлении движения катушки.
Выступающая часть может быть язычком, удерживающим или зацепляющим катушку таким образом, чтобы катушка не выходила из канавки.
По одному из вариантов осуществления изобретения перемещение подвижной пластины может направляться при помощи оси, которая может быть прикреплена к магнитопроводу.
По одному из вариантов осуществления изобретения магнитопровод может содержать центральную часть и по меньшей мере одну боковину. Как правило, у магнитопровода имеется две боковины, первая боковина и вторая боковина, вторая боковина расположена напротив первой боковины относительно центральной части. Боковина(ы) и центральная часть могут быть соединены поперечиной, от которой боковина(ы) и центральная часть выступают в виде гребенки. Поперечина может состоять из частей, которые неразъемно соединены с боковиной(ами) и центральной частью.
Канавка может быть ограничена стороной боковины, обращенной в направлении сердечника, стороной центральной части, обращенной в направлении боковины, и частью поперечины. Например, канавка может иметь прямоугольное сечение.
По одному из вариантов осуществления изобретения фиксатор положения соединен с магнитопроводом при помощи соединительных средств, например винта и винтовой резьбы, также используемых для соединения фиксатора положения с другим элементом автоматического выключателя. Таким дополнительным элементом может быть корпус магнитного привода или соединительный кабель. Винтовая резьба также может быть на магнитопроводе, а у фиксатора положения может быть штуцер, входящий в отверстие винтовой резьбы.
По одному из вариантов осуществления изобретения у фиксатора положения имеется соединительная часть для соединения фиксатора положения с магнитопроводом.
По одному из вариантов осуществления изобретения соединительная часть и фиксирующая часть расположены ортогонально по отношению друг к другу. Это может означать, что соединительная часть и фиксирующая часть образуют между собой угол от 85° до 95°.
По одному из вариантов осуществления изобретения фиксатор положения имеет L-образную форму. Например, фиксирующая часть может быть первым сегментом L, а соединительная часть может быть вторым сегментом L.
По одному из вариантов осуществления изобретения фиксатор положения изготовлен из материала в виде пластины, например листовой пластины. Фиксатор положения может быть изготовлен из полоски листовой пластины.
По одному из вариантов осуществления изобретения фиксатор положения является цельноформованным. Это можно понимать так, что соединительная часть и фиксирующая часть не собраны из разных частей, а являются цельноформованной деталью.
По одному из вариантов осуществления изобретения фиксатор положения изготовлен из стали или немагнитного материала, например немагнитной нержавеющей стали.
По одному из вариантов осуществления изобретения фиксатор положения является первым фиксатором положения, находящимся с первой стороны сердечника, а магнитный привод содержит второй фиксатор положения, находящийся со второй стороны магнитопровода, вторая сторона расположена оппозитно первой стороне. Как правило, у магнитного привода может быть два фиксатора положения.
Первая и вторая стороны могут быть сторонами центральной части сердечника. Обычно центральная часть сердечника имеет прямоугольное сечение, а первая и вторая стороны обращены в направлении, проходящем ортогонально направлению прохождения поперечины, придавая сердечнику гребневидную форму. Две другие стороны центральной части образуют стороны канавки. Следовательно, первая и вторая вышеупомянутые стороны не являются сторонами магнитопровода, ограничивающими канавку.
По одному из вариантов осуществления изобретения первый и второй фиксаторы положения могут быть образованы или изготовлены одинаковым образом.
Другой аспект изобретения относится к способу сборки или изготовления магнитного привода для узла автоматического выключателя.
По одному из вариантов осуществления изобретения способ содержит следующие этапы: помещение катушки в канавку магнитопровода магнитного привода таким образом, чтобы участок катушки находился в канавке; заталкивание фиксатора положения между катушкой и магнитопроводом так, чтобы фиксирующая часть фиксатора положения выступала в сторону от магнитопровода, над катушкой, на удалении от канавки.
По одному из вариантов осуществления изобретения способ содержит дополнительный этап: крепления или привинчивания соединительной части фиксатора положения к магнитопроводу таким образом, чтобы фиксирующая часть не позволяла катушке выходить из канавки.
По одному из вариантов осуществления изобретения способ содержит дополнительные этапы: заталкивания второго фиксатора положения между катушкой и магнитопроводом в положении, противоположном (первому) фиксатору положения; крепления второго фиксатора положения к магнитопроводу.
Следует понимать, что признаки способа, рассмотренные выше и в дальнейшем, могут быть признаками магнитного привода, рассмотренного выше и в дальнейшем, и наоборот.
Другой аспект изобретения относится к использованию магнитного привода, рассмотренного выше и в дальнейшем, в вакуумном автоматическом выключателе среднего напряжения. Средним напряжением может быть напряжение в диапазоне от 1 кВ до 52 кВ.
Другой аспект изобретения относится к автоматическому выключателю.
По одному из вариантов осуществления изобретения автоматический выключатель содержит по меньшей мере один магнитный привод, рассмотренный выше и в дальнейшем. Автоматический выключатель содержит первый электрический контакт и второй электрический контакт. Магнитный привод может быть механически соединен с первым и вторым контактами таким образом, чтобы во время перемещения подвижная пластина приводила в действие автоматический выключатель, соединяя или разъединяя первый и второй контакты.
Эти и другие аспекты изобретения станут понятны и ясны со ссылкой на варианты осуществления, рассматриваемые ниже.
Краткое описание чертежей
Ниже варианты осуществления настоящего изобретения будут рассмотрены более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 показан вид в перспективе магнитного привода по одному из вариантов осуществления изобретения.
На фиг.2 показан вид в перспективе магнитного привода по одному из вариантов осуществления изобретения.
На фиг.3 показана блок-схема способа сборки магнитного привода по одному из вариантов осуществления изобретения.
На фиг.4 схематично показан узел автоматического выключателя по одному из вариантов осуществления изобретения.
Ссылочные позиции, используемые на чертежах, и их обозначение приведены в обобщенном виде в перечне ссылочных позиций. В принципе, идентичные части на чертежах обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показан вид в перспективе (электро)магнитного привода 10, содержащего электромагнит 12 с катушкой 14 и магнитопроводом 16. Магнитопровод 16 магнитного привода 10 содержит элемент сердечника или центральную часть 18, два постоянных магнита 20 и две боковины 22а и 22b. Нижняя часть первой боковины 22а, первый постоянный магнит 20, нижняя часть центральной части 18, второй постоянный магнит 20 и нижняя часть второй боковины 22b образуют поперечину 24 таким образом, что магнитопровод имеет гребневидную конструкцию.
Между зубцами гребня (т.е. верхними частями центральной части 18 и боковин 22а, 22b) образованы две канавки 26а, 28b. Первая (вторая) канавка 26а (26b) ограничена внутренней стороной верхней части боковины 22а (22b) и стороной верхней части центральной части 18, обращенной в сторону боковины 22а (22b).
В первой и второй канавках 26а, 26b находятся первый и второй участки 28а, 28b катушки 14. Другие участки катушки 14 выступают за стороны магнитопровода в направлении, ортогональном направлению, в котором проходит поперечина 24.
Ось 30 для направления подвижной пластины 32 проходит через отверстие в центральной части 18 магнитопровода 16. За счет наличия оси 30 подвижная пластина 32 может перемещаться только в направлении к магнитопроводу 16 и в сторону от магнитопровода 16. Когда ток протекает через катушку 14 в магнитопроводе 16 создается магнитное поле, которое притягивает подвижную пластину 32. Подвижная пластина 32 может возвращаться в разомкнутое положение пружиной, которая на фиг.1 не показана.
На фиг.2 показан другой вариант осуществления магнитного привода 10. На фиг.2 подвижная пластина 32 не показана для того, чтобы канавки 26а, 26b и участки 28а, 28b катушки 14 были лучше видны. На фиг.2 показаны два фиксатора 34а, 34b положения.
Первый (второй) фиксатор 34а (34b) положения находится между центральной частью 18 магнитопровода 16 и участком 36а (36b) катушки 14, который не входит ни в одну из канавок 26а, 26b. L-образные фиксаторы 34а, 34b положения используются для удержания катушки 14 на месте.
Далее функциональность фиксаторов 34а, 34b положения будет рассмотрена на примере фиксатора 34а положения. Для удержания катушки 14 первый сегмент 38 или фиксирующая часть 38 фиксатора 34а положения выступает над секцией 34а катушки 14.
Вместе со вторым сегментом соединительной части 40 фиксатор 34а положения привинчен к магнитопроводу 12 при помощи винта 42, который также используется для других целей. Поэтому в фиксаторе 34а положения имеется отверстие 44, через которое винт может ввинчиваться в винтовую резьбу в центральной части 18 магнитопровода 12.
Фиксатор 34а положения проходит между магнитопроводом 12 и катушкой 14. Фиксатор 34а положения загнут примерно под 90° вокруг катушки 14 или остова катушки, в случае ее наличия, для удержания его по месту.
За счет этого пространство для катушки между центральной частью 18 магнитопровода 12 и боковинами 22а, 22b уменьшается лишь незначительно. В области головных частей обмотки, где установлены фиксаторы 34а, 34b положения, т.е. снаружи области магнитопровода магнитного привода 10, катушка 14 может быть загнута вниз (как это показано на фигурах) для компенсации толщины фиксирующей части 38 фиксаторов 34а, 34b положения таким образом, что пространство для катушки в критичной области между центральной частью 18 магнитопровода 12 и боковинами 22а, 22b совершенно не уменьшается.
Фиксаторы 34а, 34b могут быть изготовлены из тонкого, но прочного материала, такого как сталь. Более предпочтительно фиксаторы 34а, 34b положения могут быть изготовлены из немагнитного материала, такого как некоторые виды нержавеющей стали.
Может быть предпочтительно использовать (именно) два фиксатора 34а, 34b положения, по одному с каждой стороны магнитопровода 12. Один фиксатор 34а положения не сможет прочно удерживать катушку 14 на месте, а установить более двух фиксаторов положения может быть затруднительно.
На фиг.3 показана блок-схема способа сборки магнитного привода 10.
На этапе S10 катушка 14 помещается в канавки 26а, 26b магнитопровода магнитного привода 10 таким образом, чтобы участки 28а, 28b катушки 14 находились в канавках 26а, 26b.
На этапе S12 фиксатор 34а положения заталкивается между центральной частью 18 магнитопровода 12 и частью 36а катушки 14. Это делается так, чтобы фиксирующая часть 38 фиксатора 34а положения выступала в сторону от магнитопровода 12, сверху катушки 14, на удалении от канавок 26а, 26b.
На этапе S14 соединительная часть 40 фиксатора 34а привинчивается к магнитопроводу 12 при помощи винта 42. Одновременно с этим, на этом же этапе, другая часть магнитного привода 10 может привинчиваться к магнитному приводу 10 тем же самым винтом 42.
На этапе S16 этапы S12 и S14 для фиксатора 34b положения могут повторяться. Следует понимать, что два фиксатора положения также могут заталкиваться в магнитный привод 10 на первом этапе и привинчиваться к магнитному приводу 10 на втором этапе.
На фиг.4 показана схема автоматического выключателя 50. Автоматический выключатель 50 содержит два электрических контакта 52а, 52b, которые могут быть электрически соединены с линиями электрической сети среднего напряжения. Кроме этого, электрические контакты 52а, 52b могут быть помещены в вакуум. То есть автоматический выключатель 50 может быть вакуумным автоматическим выключателем среднего напряжения.
Автоматический выключатель 50 содержит магнитный привод 10, который механически соединен с контактами 52а, 52b таким образом, чтобы подвижная пластина 32 при перемещении приводила в действие автоматический выключатель 50 путем соединения или разъединения контактов 52а, 52b. Автоматический выключатель 50 может дополнительно содержать пружину 54 для создания усилия, противодействующего перемещению подвижной пластины 32 под действием индуцированного магнитного поля магнитного привода.
Хотя изобретение было подробно изображено и описано на чертежах и в описании изобретения выше, подобное изображение и описание следует рассматривать в качестве иллюстративного или типового, а не ограничительного; изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Специалисты в данной области техники, после ознакомления с чертежами, раскрытием изобретения и прилагаемой формулой изобретения, при практической реализации заявленного изобретения могут увидеть и реализовать другие модификации, отличающиеся от раскрытых вариантов осуществления. Термин «содержащий», используемый в формуле изобретения, не исключает другие элементы или этапы, а неопределенный артикль «a» или «an» не исключает множественное число. Сам факт того, что отдельные признаки повторяются во взаимно различных, зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация подобных признаков не может использоваться с выгодой. Использование любых ссылочных позиций в пунктах формулы изобретения не следует рассматривать в качестве ограничения объема изобретения.
Перечень ссылочных позиций
10 магнитный привод
12 электромагнит
14 катушка
16 магнитопровод
18 центральная часть
20 постоянный магнит
22а, 22b боковина
24 поперечина
26а, 26b канавка
28а, 28b часть катушки
30 ось
32 подвижная пластина
34а, 34b фиксатор положения
36а, 36b участок катушки
38 фиксирующая часть
40 соединительная часть
42 винт
44 отверстие
50 автоматический выключатель
52а, 52b электрические контакты
54 пружина