專利名稱：帶校準(zhǔn)裝置的驅(qū)動組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電力開關(guān)設(shè)備，尤其涉及它的可被校準(zhǔn)的驅(qū)動組件。
已知有多種類型的電力開關(guān)設(shè)備，例如電路斷路器、轉(zhuǎn)換開關(guān)，以及隔離開關(guān)。這類設(shè)備包括用于斷開開關(guān)的通常由一驅(qū)動組件所驅(qū)動的操作機構(gòu)。例如，與電路斷路器連接所用的驅(qū)動組件，與操作機構(gòu)相互作用，以便在受保護的電力分配系統(tǒng)中當(dāng)發(fā)生過載電流情況時隔開電路斷路器的觸頭。
一些驅(qū)動裝置，例如與電路斷路器合用的驅(qū)動裝置，普遍為人所知。對某些已知電路斷路器而言，驅(qū)動裝置從一電力跳閘器接受脈沖電信號而驅(qū)動操作機構(gòu)。該信號由于從電力跳閘器所得受限電力的緣故，通常是低功率的。因此，由低功率信號始終如一地驅(qū)動該驅(qū)動裝置，以保證正確地操作驅(qū)動裝置及電路斷路器，就重要了。然而，鑒于驅(qū)動組件各部件制造過程中固有的加工誤差的緣故，這會加大難度。特別是由于微小的加工誤差，例如吸持磁鐵及電容器板的表面粗糙，會直接影響驅(qū)動該驅(qū)動組件所需低功率信號的量值。
美國專利第5453724號陳述了一種驅(qū)動組件。該組件采用一塊吸持磁鐵將電容器板吸持得抗住一根壓縮彈簧的推進偏移。裝在電容器板四周的一個線圈組件，接受反抗吸持磁鐵所生磁力并松開電容器板的脈沖電信號。
因此，需要一種具有改進了的驅(qū)動組件的電力開關(guān)設(shè)備。
還需要一種所具有的驅(qū)動組件始終被脈沖電信號驅(qū)動的電力開關(guān)設(shè)備。
另外也需要一種所具有的驅(qū)動組件解決驅(qū)動組件各部件的加工誤差問題以確保驅(qū)動組件始終如一驅(qū)動的電力開關(guān)設(shè)備。
這些需要及其他需要，由目的在于電力開關(guān)設(shè)備所用改進了的驅(qū)動組件的本發(fā)明來滿足。該驅(qū)動組件包括一個由導(dǎo)磁性材料制成的外殼，以及一個位于該外殼中可在一個固定位置與一驅(qū)動位置之間移動的鐵心。該鐵心也由導(dǎo)磁性材料制成。驅(qū)動組件還包括一個偏壓裝置，最好是一根具有預(yù)加載而用以使鐵心偏移的壓縮彈簧。壓縮彈簧使鐵心偏移得離開磁鐵及那個固定位置，且移向那個驅(qū)動位置。一個磁鐵裝置，例如一塊常規(guī)的永久磁鐵，置于外殼中且貼迫鐵心。磁鐵產(chǎn)生的磁力克服壓縮彈簧具備的預(yù)加載，并使鐵心留在固定位置處。驅(qū)動組件還包括一個線圈組件，當(dāng)此組件被供能時就產(chǎn)生反抗磁鐵所生磁力的電磁力，使得鐵心被壓縮彈簧移動或推進到驅(qū)動位置。
驅(qū)動組件還包括校準(zhǔn)裝置，該裝置有益地許可壓縮彈簧的預(yù)加載校準(zhǔn)。如可理解的那樣，壓縮彈簧上的預(yù)加載量，直接與磁鐵所生磁力有關(guān)，此磁力克服預(yù)加載并使鐵心保持在固定位置處。壓縮彈簧的預(yù)加載與磁鐵所生磁力，依次與為線圈組件供能及反抗磁鐵所生磁力所需能量直接相關(guān)。壓縮彈簧的預(yù)加載，可與用于為線圈組件供能的能量相一致地加以校準(zhǔn)或調(diào)節(jié)。當(dāng)為線圈組件供能所用能量受限或固定時，這樣做尤為便利。在推薦實施例中，壓縮彈簧置于沿鐵心的縱向軸線形成的一個孔中。鄰接著指向孔的鐵心第一端有一開口，而鐵心的第二端則貼近磁鐵。校準(zhǔn)裝置，最好是一個螺絲或類似裝置，最好線性地被接納于開口中。螺絲延伸得穿通開口用以為壓縮彈簧供能，從而絲桿轉(zhuǎn)動會使壓縮彈簧的預(yù)加載得到調(diào)節(jié)以便校準(zhǔn)。
本發(fā)明還包括一種電力開關(guān)設(shè)備，例如含有驅(qū)動組件的電路斷路器。
連同附圖一起閱覽對推薦實施例的下述說明，可充分理解本發(fā)明。在這些圖中

圖1是采用本發(fā)明的驅(qū)動組件的電路斷路器略圖；圖2是本發(fā)明的驅(qū)動組件等體積分解視圖；圖3是處于固定位置的驅(qū)動組件剖視圖；以及圖4是處于驅(qū)動位置的驅(qū)動組件剖視圖。
本發(fā)明涉及電力開關(guān)設(shè)備，例如電路斷路器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、隔離開關(guān)或其他已知類似設(shè)備所用的驅(qū)動組件。為了便于說明，本發(fā)明與電路斷路器相關(guān)來敘述。
參見圖1，圖中所示電路斷路器10帶了一些大略顯示的部件。電路斷路器10包括一個電絕緣外殼12，以及置于外殼12中并可在閉合位置與斷開位置之間移動的可分離電觸頭14與16。電路斷路器10還包括一個用以閉合、斷開及跳閘斷開觸頭14與16的操作機構(gòu)18，以及一個回應(yīng)流動在由電流互感器21所傳感的受保護電路中的電流而作用的跳閘器20。跳閘器20能回應(yīng)預(yù)定電力條件例如過載電流而產(chǎn)生跳閘信號。電路斷路器10還包括一個可操作地連接著操作機構(gòu)18的驅(qū)動組件22。驅(qū)動組件22接受跳閘信號，并驅(qū)動操作機構(gòu)18以便跳閘斷開觸頭14與16。
參見圖2至圖4，其中顯示了本發(fā)明的驅(qū)動組件22的一個實施例。驅(qū)動組件22包括一個均以標(biāo)號24標(biāo)示、由導(dǎo)磁性材料制成的外殼。外殼24可構(gòu)造為單件的，但最好由一個形為杯狀的底座容器26及一個圍封底座容器26開口部分的蓋子28構(gòu)成。蓋子是以例如將底座容器26卷彎到在底座容器26周邊有隔開間隙處的蓋子28的方式而與底座容器26連接的。盡管底座容器26與蓋子28可用除卷彎之外的其他已知金屬加工方式相結(jié)合，但重要的是這些組成外殼24的部件要保持能夠支承一條磁通路徑的性能，如下文所述。
驅(qū)動組件22還包括一根部分被容納于外殼24中的鐵心30。鐵心30也由導(dǎo)磁性材料制成。鐵心30包括最好從外殼24延伸出的第一端32，以及容納于外殼24中直徑較大的第二端34。鐵心30可在固定位置(如圖3)與驅(qū)動位置(如圖4)之間移動。
鐵心30包括一個沿著其縱向軸線延伸的孔36。孔36中裝有一根壓縮彈簧38，它具有預(yù)加載，使鐵心30偏移或推進得離開固定位置并前往驅(qū)動位置。
驅(qū)動組件22也包括一塊裝在外殼24內(nèi)并貼近鐵心30第二端34的永久磁鐵42。位于磁鐵42與鐵心30第二端34之間的，是一個金屬盤44。該金屬盤44最好由一種材料例如鋼材或類似的導(dǎo)磁性材料制成。金屬盤44最好由一種比磁鐵42更不易損壞的材料制成，以便充當(dāng)鐵心30第二端34與磁鐵42之間的緩沖器。金屬盤44由于是用較堅韌材料所制，就吸收鐵心在固定位置與驅(qū)動位置之間移動所生的沖力，這會防止磁鐵42過度磨損或斷裂。
磁鐵42位于外殼24內(nèi)，以產(chǎn)生克服壓縮彈簧38偏移力的磁力，從而使鐵心30保持在固定位置處。具體來說，磁鐵42形成一條磁通路徑，如箭頭M所標(biāo)示，該路徑從磁鐵42延伸得穿過底座容器26而到達蓋子28，并穿過蓋子28的一個筒狀垂足部分29而進入鐵心30的第二端34中。一個由非導(dǎo)磁性材料制成的襯套31位于蓋子28與鐵心30之間，它在磁通路徑進入鐵心30第二端34之前使磁通路徑穿過垂足部分29。最靠近鐵心30第二端34的垂足部分29的末端，與底座容器26的底壁有間隔，從而，磁通量被轉(zhuǎn)向而穿過鐵心30的第二端，使鐵心30保持貼靠在金屬盤44上。襯套31還為鐵心30提供橫向支承。
驅(qū)動組件22還包括一個具有電絕緣圈架48及纏繞在圈架上的線圈50的線圈組件46，如眾所周知的那樣。導(dǎo)線52與53從跳閘器20往外延伸并進入驅(qū)動組件22的外殼24中。導(dǎo)線52與53提供一個脈沖信號，為產(chǎn)生有充足力量的電磁場以反抗磁鐵42所生磁力的線圈組件46供能。因此，通過為線圈組件46供能并反抗磁鐵42所生磁力這樣的方式，鐵心30就能離開金屬盤44并移向驅(qū)動位置。這種情況的發(fā)生，是由于一旦壓縮彈簧38的偏移力足以繼線圈組件46產(chǎn)生的電磁力反抗磁力之后克服磁力，壓縮彈簧38的預(yù)加載就會把鐵心30朝驅(qū)動位置偏移或推進的緣故。
因此，會被理解的是，由于壓縮彈簧上預(yù)加載的緣故所生的壓縮彈簧38的偏移力、線圈組件46產(chǎn)生的電磁力，以及磁鐵所產(chǎn)生磁力的大小，在鐵心30從固定位置移向驅(qū)動位置時，均直接有關(guān)且直接有影響。首先，磁鐵42產(chǎn)生的磁力，必須強得足以克服壓縮線圈38的偏移力并使鐵心30保持在固定位置處。然后，導(dǎo)線52與53向線圈組件46提供的脈沖信號，必須能夠充足地為線圈組件46供能，以便產(chǎn)生強得足以反抗磁鐵42所生磁力的電磁力。盡管線圈組件46產(chǎn)生的電磁力不需要比磁鐵42提供的磁力更大，但線圈組件46產(chǎn)生的電磁力恰恰需要充足地反抗磁鐵42的磁力，以便壓縮彈簧38的偏移力克服總的磁力并從固定位置移向驅(qū)動位置。
在正常情況下，一旦磁鐵42組裝在外殼24之內(nèi)，尤其當(dāng)它是永久磁鐵時，它所生磁力的大小是固定的且不能變化。此外，導(dǎo)線為了給線圈組件46供能而承載的脈沖信號的大小，通常是固定的，且不能變化。例如，在電路斷路器10中，跳閘器20通常具有受限的電源可用。這意味著可有受限量的電力用于產(chǎn)生脈沖信號通過導(dǎo)線52與53傳送而為線圈組件46供能。由于磁鐵42的磁力與線圈組件46所生電磁力基本上是恒定的，鐵心30要能夠在磁鐵42及線圈組件46的既定參數(shù)范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)仄鹱饔茫椭陵P(guān)重要了。具體來說，壓縮彈簧38的預(yù)加載需要設(shè)定，以便繼線圈組件被供能而反抗磁鐵42的磁力后，預(yù)承載足以把鐵心30從固定位置向驅(qū)動位置偏移或推進。如果壓縮彈簧38的預(yù)加載太低，那么，繼線圈組件46被供能之后，鐵心30可能就不會從固定位置移動到驅(qū)動位置。如果壓縮彈簧38的預(yù)加載太高，則顯然線圈組件46剛一被供能，鐵心30就會移動到驅(qū)動位置。但是，由于壓縮彈簧38的預(yù)加載設(shè)定的太高，鐵心30可能會在出乎意料時移動到驅(qū)動位置。例如，電路斷路器10內(nèi)的振動可能會使驅(qū)動組件22“震斷”(shock-out)。
為了使驅(qū)動組件22正確運行且受到本說明所述范圍內(nèi)的約束，驅(qū)動組件22可考慮這些約束條件而設(shè)計。然而，各個組成驅(qū)動組件22的部件的加工誤差，依然會使達到驅(qū)動組件22的正確運行有困難。例如，磁鐵42、金屬盤44及鐵心30第二端34這些如圖3與圖4所示直接鄰接部件的表面光潔度，對于驅(qū)動組件22的運行都有直接影響。如果這些部件的表面光潔度平滑即表面連續(xù)平坦，那么，磁鐵42所供磁力就會把這些部件緊緊吸持在一起。另一方面，如果這些部件的表面光潔度粗糙或不怎么平滑，則這些部件又吸持得不怎么緊。所以，磁鐵42、金屬盤44及鐵心30的較平滑的表面光潔度及這些部件之間較緊密的結(jié)合，要求有來自線圈組件46的較大電磁力反抗磁鐵42的磁力。然而，如上所述，由于脈沖能量是固定或恒定的，電磁力通常不能變化。
為了克服所述加工誤差并與本發(fā)明的一個重要方面相一致，可對壓縮線圈38的預(yù)加載加以相應(yīng)調(diào)節(jié)或校準(zhǔn)。例如，在制造與組裝驅(qū)動組件22而要求脈沖信號比可以為線圈組件46供能的跳閘器20的信號更大的情況下，可以加大壓縮彈簧38的預(yù)加載。加大壓縮彈簧38的預(yù)加載，會使所要求的較低量的脈沖信號引起驅(qū)動。反過來說，當(dāng)出現(xiàn)上述“震斷”(shock-out)問題的情況下，則可減小壓縮彈簧38的預(yù)加載。
為了校準(zhǔn)壓縮彈簧38的預(yù)加載，本發(fā)明包括一個螺絲54或類似裝置，它可線性地被接納于形成于鐵心30第一端32中的開口56內(nèi)。螺絲54直接或間接地與壓縮彈簧38配合。轉(zhuǎn)動螺絲54就調(diào)節(jié)壓縮彈簧38的預(yù)加載而使其校準(zhǔn)。例如，順第一方向轉(zhuǎn)動螺絲54會加大壓縮彈簧38的預(yù)加載；順第二方向即通常與第一方向相反的方向轉(zhuǎn)動螺絲54，會減小壓縮彈簧38的預(yù)加載。
可以把一個彈簧導(dǎo)向件例如第一銷釘58順縱向插入壓縮彈簧38內(nèi)，以便在彈簧伸展或壓縮時為其提供橫向支承。銷釘58的頭部59可位于螺絲54與壓縮彈簧38之間。這樣做的好處，是當(dāng)轉(zhuǎn)動螺絲54以調(diào)節(jié)或校準(zhǔn)壓縮彈簧38的預(yù)加載時，提供了一個介于螺絲54與壓縮彈簧38之間而起作用的支承表面。相似地，銷釘60也為壓縮彈簧38提供橫向支承，其中，銷釘60可包括一個提供在壓縮彈簧38與金屬盤44之間起作用的支承面這樣的頭部61。便利之處在于，頭部59與61防止壓縮彈簧38過度磨損，從而延長驅(qū)動組件22的使用壽命。
驅(qū)動組件22還可包括一個圍在鐵心30與蓋子28的垂足部分29之間周邊的套筒62，以便鐵心30從固定位置移動到驅(qū)動位置時減小鐵心與垂足部分之間的摩擦。
雖然已詳細說明了本發(fā)明的特定實施例，但專業(yè)人員都明白，可根據(jù)所公開的總體原理，對其中細節(jié)做各種修改與替換。相應(yīng)地，所公開的專門配置，對于完整外延的隨附權(quán)利要求所給定的本發(fā)明的范圍及任何與所有等同部分，僅是用于顯示的裝置且不限于此。
權(quán)利要求
1.一種用于電力開關(guān)設(shè)備的驅(qū)動組件(22)，該驅(qū)動組件(22)包括一個導(dǎo)磁性外殼(24)；一個位于上述外殼(24)中且可在固定位置與驅(qū)動位置之間移動的導(dǎo)磁性鐵心(30)；具有預(yù)加載的偏壓裝置，該偏壓裝置把上述鐵心(30)從上述固定位置偏壓向上述驅(qū)動位置；容納于上述外殼(24)中并貼近上述鐵心(30)的磁鐵裝置，該磁鐵裝置產(chǎn)生的磁力克服上述偏壓裝置的上述預(yù)加載并使上述鐵心(30)保持在上述固定位置處；一個線圈組件(46)，當(dāng)它被供能時就產(chǎn)生電磁力反抗由上述磁鐵裝置所生的上述磁力，使得上述鐵心(30)被上述偏壓裝置移動到上述驅(qū)動位置；以及供校準(zhǔn)上述偏壓裝置的預(yù)加載所用的校準(zhǔn)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動組件(22)，其特征在于上述偏壓裝置是一根壓縮彈簧(38)，上述校準(zhǔn)裝置與該壓縮彈簧(38)配合而校準(zhǔn)該壓縮彈簧(38)的預(yù)加載。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動組件(22)，其特征在于上述鐵心(30)包括第一端與第二端，上述第二端(34)貼近上述磁鐵裝置，該鐵心(30)還包括一個沿著該鐵心的縱向軸線延伸的孔(36)，該鐵心(30)具有一個開口(56)鄰接著指向上述孔(36)的上述第一端(32)，上述壓縮彈簧(38)容納于上述孔(36)內(nèi)，且上述校準(zhǔn)裝置延伸得穿過上述開口(56)而與上述壓縮彈簧(38)配合，以便校準(zhǔn)該壓縮彈簧(38)的預(yù)加載。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動組件(22)，其特征在于上述校準(zhǔn)裝置包括一個被線性地接納于上述開口(56)中的螺絲裝置，轉(zhuǎn)動該螺絲裝置就會校準(zhǔn)上述壓縮彈簧(38)的預(yù)加載。
5.權(quán)利要求4所述驅(qū)動組件(22)還包括為上述壓縮彈簧(38)沿著其縱向軸線提供橫向支承的第一彈簧導(dǎo)向裝置，該第一彈簧導(dǎo)向裝置鄰近上述鐵心的上述第一端(32)，且介于上述螺絲裝置與上述壓縮彈簧(38)之間。
6.權(quán)利要求5所述驅(qū)動組件(22)還包括為上述壓縮彈簧(38)沿著其縱向軸線提供橫向支承的第二彈簧導(dǎo)向裝置，該第二彈簧導(dǎo)向裝置鄰近上述鐵心(30)的上述第二端(34)，且介于上述壓縮彈簧(38)與上述磁鐵裝置之間。
7.權(quán)利要求6所述驅(qū)動組件(22)還包括圍在上述鐵心(30)與上述外殼(24)之間周邊的一個套筒(62)，以便在該鐵心(30)移動時減小鐵心與外殼之間的摩擦。
8.一種電力開關(guān)設(shè)備(10)包括一些可分開的電觸頭(14、16)；一個用于操作上述電觸頭(14、16)的操作機構(gòu)(18)；以及一個驅(qū)動組件(22)，該組件包括一個導(dǎo)磁性外殼(24)；一根位于上述外殼(24)中且可在固定位置與驅(qū)動位置之間移動的導(dǎo)磁性鐵心(30)，以便操作上述操作機構(gòu)(18)；具有預(yù)加載的偏壓裝置，該偏壓裝置把上述鐵心(30)從上述固定位置偏壓向上述驅(qū)動位置；容納于上述外殼(24)中并貼近上述鐵心(30)的磁鐵裝置，該磁鐵裝置產(chǎn)生的磁力克服上述偏壓裝置的上述預(yù)加載并使上述鐵心(30)保持在上述固定位置處；一個線圈組件(40)，當(dāng)它被供能時就產(chǎn)生電磁力反抗由上述磁鐵裝置產(chǎn)生的上述磁力，使得上述鐵心(30)被上述偏壓裝置移動到上述驅(qū)動位置；以及供校準(zhǔn)上述偏壓裝置的預(yù)加載所用的校準(zhǔn)裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備(10)，其特征在于上述偏壓裝置是一根壓縮彈簧(38)，上述校準(zhǔn)裝置與該壓縮彈簧(38)配合而校準(zhǔn)該壓縮彈簧(38)的預(yù)加載。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備(10)，其特征在于上述鐵心(30)包括第一端與第二端，上述第二端(34)貼近上述磁鐵裝置，該鐵心(30)還包括一個沿著該鐵心(30)的縱向軸線延伸的孔(36)，該鐵心具有一個開口(56)鄰接著指向上述孔(36)的上述第一端(32)，上述壓縮彈簧(38)容納于上述孔(36)內(nèi)，且上述校準(zhǔn)裝置延伸得穿過上述開口(56)而與上述壓縮彈簧(38)配合，以便校準(zhǔn)該壓縮彈簧(38)的預(yù)加載。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備(10)，其特征在于上述校準(zhǔn)裝置包括一個被線性地接納于上述開口(56)中的螺絲裝置，轉(zhuǎn)動該螺絲裝置就會校準(zhǔn)上述壓縮彈簧(38)的預(yù)加載。
12.權(quán)利要求11所述設(shè)備(10)還包括為上述壓縮彈簧(38)沿著其縱向軸線提供橫向支承的第一彈簧導(dǎo)向裝置，該第一彈簧導(dǎo)向裝置鄰近上述鐵心(30)的上述第一端(32)，且介于上述螺絲裝置與上述壓縮彈簧(38)之間。
13.權(quán)利要求12所述設(shè)備(10)還包括為上述壓縮彈簧(38)沿著其縱向軸線提供橫向支承的第二彈簧導(dǎo)向裝置，該第二彈簧導(dǎo)向裝置鄰近上述鐵心的上述第二端(34)，且介于上述壓縮彈簧(38)與上述磁鐵裝置之間。
14.權(quán)利要求13所述設(shè)備(10)還包括圍在上述鐵心(30)與上述外殼(24)之間周邊的一個套筒(62)，以便在該鐵心(30)移動時減小鐵心與外殼之間的摩擦。
全文摘要
電力開關(guān)設(shè)備的驅(qū)動組件具有一個外殼及一根位于外殼內(nèi)的鐵心,其中,鐵心可在固定位置與驅(qū)動位置之間移動。鐵心包括一根壓縮彈簧提供預(yù)加載使鐵心偏移得離開固定位置而朝向驅(qū)動位置。裝在外殼中并與鐵心貼近的磁鐵產(chǎn)生磁力克服壓縮彈簧的預(yù)加載并把鐵心保持在固定位置處。一個線圈組件當(dāng)被供能時產(chǎn)生電磁力反抗磁鐵磁力,使得鐵心被壓縮彈簧推進到驅(qū)動位置。
文檔編號H01H71/12GK1247370SQ9910633
公開日2000年3月15日 申請日期1999年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月7日
發(fā)明者菲利普·L.·烏勒里奇, 約翰·A.·韋弗 申請人:尹頓公司