保护开关设备的电磁断路器的线圈架和磁轭、电磁断路器及保护开关设备

摘要

保护开关设备的电磁断路器(8)的线圈架(1)，具有第一端板(11)和第二端板(12)和设置在两个端板之间用于容纳线圈(7)的空心圆柱形主体(5)，在第一端板(11)和第二端板(12)的端侧轴向平行于线圈架(1)的空心圆柱体形主体(5)的纵轴线分别设置至少一个凸出部(13)用于固定到磁轭(2)上。保护开关设备的电磁断路器(8)的具有u形轮廓的磁轭(2)，具有基础件(20)和两个设置在基础件上的臂(21、22)，具有各自在每个臂中的凹处，用于贯穿引导顶杆(3)，在磁轭(2)的第一臂(21)和第二臂(22)的端侧分别设置至少一个凹槽(23)，用于形状配合地容纳线圈架(1)的凸出部(13)。电磁断路器(8)及保护开关设备。

说明书

技术领域

本发明涉及一种保护开关设备的电磁断路器的线圈架，具有第一端板和第二端板和设置在端板之间用于容纳线圈的空心圆柱体形主体。本发明还涉及一种保护开关设备的电磁断路器的磁轭，具有u形轮廓，该磁轭包括基础件和两个设置在基础件上的臂以及各自在每个臂中的凹处，用于贯穿引导顶杆。本发明还涉及一种具有线圈架和磁轭的保护开关设备的电磁断路器及一种保护开关设备。

背景技术

保护开关设备可实现与电能的安全接触。首先，越来越多地使用故障电流(FI)保护开关和线路保护开关(所谓的LS开关)有助于提高安全性。组合的FI/LS开关基于其紧凑的构造方式和高的功能性提供了用于现代的和舒适的电气安装的新的可能性。

电磁断路器由缠绕在线圈架上的线圈构成，该线圈在施加电压时将顶杆在其内部沿线圈轴线加速。顶杆产生一个作用到开关机械装置上的冲力。在撤去电压时，顶杆被弹簧推回其初始位置。磁轭闭合磁路并由此明显提高断路器的力。

已知电磁断路器，其中，线圈架被置入到磁轭中并通过铁心保持，该铁心与磁轭冲压或熔接在一起。铁心还引导顶杆和压簧。顶杆在没有铁心的一侧上由线圈架引导。

由DE 197 21 591 A1公开了一种电磁短路电流断路器，其中线圈围绕铁磁磁轭。磁轭在其下侧面承载一个导入空心圆柱体形套管内部的铁心，该铁心由铁磁材料制成，该套管由多重绕组缠绕。磁轭在其上侧面和其下侧面上分别具有设置在套管轴线上的开口。在套管(也称为线圈架)内滑动地支承的电枢引导通过上部开口，该电枢由铁磁材料构成。在电枢上固定保持在套管轴线上并通过磁轭的下部开口引导的销钉，该销钉由绝缘材料构成。电枢和销钉构成在短路电流断路器做出反应时相对于可移动触点引导的冲击式电枢(Schlaganker)。

在仅具有两个侧面而不是三个侧面的不完整的磁轭中，可以将线圈架在轴线方向上推到铁心上，或者在没有铁心时插入磁轭中。在此，顶杆在一侧支承在磁轭中和在另一侧支承在线圈架中。

在图1中示出电磁断路器，其中线圈架1插入磁轭2的开口中。顶杆3在一个侧面上穿过线圈架1和在另一个侧面上穿过磁轭2支承地保持。线圈7缠绕在线圈架1的空心圆柱体形主体5上。顶杆3具有压簧6，以便在撤去电压之后将顶杆3重新推回其起始位置。在装配到磁轭2上时，线圈架1从左侧插入到磁轭2中。随后，顶杆3左侧支承在线圈架1中并且右侧支承在磁轭2中。

图2中示出另一已知的电磁断路器。线圈架1通过铁心4确保不会滑动。顶杆3支承在铁心4中和线圈架1中。安装顶杆3之前，必须在从外部冲压铁心4，以使铁心不会从磁轭2掉出。线圈7缠绕在线圈架1的空心圆柱体形主体5上。

由JP 2257604 A2公开了一种线圈或一种线圈架，其利用指向线圈架纵轴线的凸出部啮合到磁轭的槽中，以便将线圈架固定在磁轭上。这就是说，凸出部在月牙板导向件的内侧设置在线圈架上并啮合到设置在磁轭臂的侧面上的槽中。线圈架在磁轭上的这种类型的固定具有许多缺点。一方面在线圈架的端板与磁轭的臂之间必须插入附加的间隔件，因为否则会在凸出部的厚度中在所述两个部件之间存在间隙，该凸出部设置在线圈架的另一个端板上。另一方面不利的是，在线圈架的一侧上仅通过顶杆保持在磁轭上。这就是说，线圈架以其内侧接触顶杆，这导致不期望的摩擦损耗。在没有隔离件的情况下，凸出部或月牙板导向件必须弹簧弹性地构成，这也许会导致过大的公差或在线圈架与磁轭之间的相对运动。

这种已知的电磁断路器的缺点是电磁断路器的元件的复杂的结构或复杂的装配。应用铁心或隔离元件意味着额外的成本以及提高的装配费用。此外，在现有技术的电磁断路器中，顶杆部分地接触线圈架，由此出现摩擦损耗。

发明内容

本发明的目的在于提出一种线圈架，其在没有其它附加的部件件，例如铁心或隔离件的情况下可以简单和可靠地固定在磁轭中。本发明还提出一种磁轭，其可以简单和可靠地固定这种类型线圈架，以及提出一种电磁断路器和一种保护开关设备，电磁断路器/保护开关设备可以简单和可靠地由较少的部件构造。特别在没有技术辅助设备的情况下可以将线圈架装配到磁轭上。

根据本发明，该目的通过具有根据独立权利要求1的特征的线圈架、具有根据独立权利要求6的特征的磁轭、具有根据独立权利要求9的特征的电磁断路器以及具有根据独立权利要求10的特征的保护开关设备来实现。本发明的其它特征和细节由从属权利要求、说明书以及附图提供。与线圈架相关联地描述的特征和细节同时当然也适用于磁轭、电磁断路器和保护开关设备，并且反之亦然。

根据本发明的第一方面，该目的通过保护开关设备的电磁断路器的线圈架来实现，其中该线圈架具有第一端板和第二端板以及设置在端板之间用于容纳线圈的空心圆柱体形主体，其中，在第一端板和第二端板的端侧上轴向平行于线圈架的空心圆柱体形主体的纵向轴线分别设置至少一个凸出部，用于固定到磁轭上。

这种类型的线圈架可以在没有其它附加的部件，例如铁心或隔离件的情况下简单和可靠地固定在磁轭中。此外，线圈架可以无需太大花费地固定在相应的磁轭上。在此，不必将线圈架螺纹连接、焊接、熔接或冲压在磁轭上。通过在线圈架的第一端板和第二端板端面上的凸出部可以简单地将线圈架形状配合地悬挂到磁轭的相应凹槽中。在线圈架与磁轭之间的形状配合在此是足够的，因为线圈架在磁轭上的最终有效的固定通过至少部分盖住两个部件的壳体实现。通过线圈架的特定设计方案可以使该线圈架特别简单和快速地装配到相应磁轭上。

线圈架具有第一端板和第二端板。在优选彼此平行设置的第一端板与第二端板之间设置用于容纳线圈的空心圆柱体形主体。在第一端板和第二端板的端侧上这样设置凸出部，即凸出部轴向平行于线圈架的空心圆柱体形主体的纵轴线走向。端侧在本发明中表示端板的侧面，该侧面远离相应的另一端板。这就是说，凸出部构成线圈架的外部端部。由此可以将线圈架形状配合地悬挂到相应的磁轭中。在悬挂之后线圈架稳固地固定在磁轭中。端板的端面上的凸出部可以容易地插入、导入或卡入到磁轭上相应的凹槽中。这就是说，线圈架可以在没有其它部分或部件的情况下固定在磁轭上。这意味着，无需附加的装配工具，如螺旋连接装置、熔接装置、焊接装置等等。线圈架通过凸出部从后面卡入其凹处中而在无需其它固定的情况下稳固地安放在其的磁轭中。通过线圈架的这种设计方案尤其节省装配时间并由此节省成本。

优选的是一种线圈架，其中，第一端板的至少一个凸出部和第二端板的至少一个凸出部形成为销钉，特别是圆柱形销钉，或形成为卡锁凸鼻。这就是说，销钉表示由端板的端侧凸出的部件。销钉可以设计为不同类型。如此销钉可以具有三角形、矩形或椭圆形的横截面。然而，尤其优选的是销钉具有环形横截面。销钉可以是内部空心的，由此可以节省材料成本和重量。优选的是，凸出部(也就是销钉)与相应的端板一体构成。但是也可以考虑，即凸出部通过力配合或材料配合的连接设置在端板上。如此凸出部可以例如粘合或焊接在端板的端侧上。卡锁凸鼻形式的凸出部表示凸出部的另一优选的变体。卡锁凸鼻可以插入到导入凹槽中，也可以同时从后面啮合磁轭的臂，以致可以实现特别好地将线圈架保持在磁轭中。

根据磁轭的设计方案，凸出部可以设置在端板的端侧的不同位置上。但优选是一种线圈架，其中第一端板的至少一个凸出部和第二端板的至少一个凸出部彼此同轴设置。这使得可以将线圈架容易地悬挂到磁轭中，该磁轭具有用于容纳凸出部的同样形状的凹槽。如此磁轭可以具有u形轮廓，其中，在基础件的相对设置的端部上分别设置有臂。当在臂的端侧上设置凹槽时，线圈架的端板的凸出部可以容易地插入或导入到这些凹槽中，由此实现线圈架在磁轭上容易和可靠的固定。在此，磁轭的两个臂优选相同地设计。

第一端板和第二端板的凸出部可以设置在端板的端侧上的不同位置。优选是一种线圈架，其中第一端板的至少一个凸出部和第二端板的至少一个凸出部设置在第一端板或第二端板的侧边处。当在第一端板和第二端板的每个端面上设置至少两个凸出部时，是尤其有利的。这阻止线圈架在磁轭上可能的旋转。当凸出部设置在侧边处时，线圈架可以通过凸出部从后面啮合在磁轭的凹槽上而可靠地悬挂在磁轭的相应凹槽中。

此外，优选是一种线圈架，其中，第一端板的至少一个凸出部和第二端板的至少一个凸出部分别通过支撑件支撑。由此可以提高凸出部的稳定性。支撑件可以例如焊接在凸出部和相应的端面上。可替换地，支撑件可以与端板的端面和凸出部一体形成。在此，支撑件这样设置在凸出部上，即其不阻碍凸出部插入磁轭的凹槽中。

根据本发明的第二方面，该目的通过保护开关设备的电磁断路器的具有u形轮廓的磁轭来实现，其中，该磁轭具有基础件和两个设置在基础件上的臂，具有各自在每个臂中的凹处，用于贯穿引导顶杆，其中，在磁轭的第一臂和第二臂的端侧分别设置至少一个凹槽，用于形状配合地容纳根据本发明的第一方面的线圈架的凸出部。

这种类型的磁轭可以容易和可靠地容纳保护开关设备的电磁断路器的线圈架，该线圈架具有第一端板和第二端板和设置在端板之间用于容纳线圈的空心圆柱体形主体，其中，在第一端板和第二端板的端侧上轴向平行于线圈架的空心圆柱体形主体的纵向轴线分别设置至少一个凸出部，用于固定到磁轭上。在本发明中磁轭的第一臂和第二臂的端侧是臂的侧面，该侧面远离磁轭的基础件。由此可以将线圈架简易地悬挂到磁轭中。不需要任何其它工具和辅助设备来将线圈架固定在磁轭中。

臂优选垂直于磁轭的基础件。在一些实施例中同样可以考虑，即臂不是与基础件成直角地走向。

此外，优选的是一种磁轭，其中，磁轭的第一臂的至少一个凹槽和第二臂的至少一个凹槽具有半圆形的基部。凹槽的这种设计方案可以良好地容纳线圈架的端板的凸出部，特别是销钉。销钉可以形状配合地放置在半圆形的凹槽中。在磁轭的另一优选实施例中提出，凹槽的基部例如尖顶式地走向。然后，该基部适合用于容纳呈尖顶式走向的凸出部，这就是说，具有例如三角形横截面的凸出部。

磁轭的端侧上的凹槽可以具有始终保持一致的宽度。凹槽优选具有向磁轭的臂的端侧至少区域性扩展的走向。凹槽特别优选具有先收缩再扩展的走向。这就是说，线圈架上的凸出部在装配时通过狭窄位置挤压并由此确保不会掉出。凹槽在狭窄位置之前漏斗形构成，以致可以简化线圈架的凸出部的导入。这可以实现将线圈架更可靠和更快速地固定在磁轭上。线圈架可以简单和可靠地卡入或导入磁轭的凹槽中。

磁轭优选在每个臂上具有两个凹槽。由此相应的线圈架可以利用在每个端板上的各自两个凸出部简单和可靠地固定在磁轭上。通过从后面啮合在收缩部上，线圈架不再可能移动。

在磁轭的另一优选实施例中，磁轭还可以具有多于四个凹槽。同样对线圈架有效。线圈架也可以具有多于四个凸出部。线圈架的凸出部还可以具有不同形状。如此可以考虑，即构成具有环形横截面的销钉形凸出部的部分和具有带棱角的横截面的销钉形凸出部的部分。相应适用于磁轭的臂中的凹槽的设计方案。凹槽优选具有与凸出部的设计方案互补的形状，以致凸出部形状配合地被凹槽容纳。

根据本发明的另一方面，该目的通过保护开关设备的电磁断路器来实现，其中，电磁断路器具有线圈架和磁轭，其中，线圈架根据前述第一方面构成以及磁轭根据前述第二方面构成。这种电磁断路器非常容易装配。这就是说，电磁断路器的线圈架能够节省部件地与磁轭连接。不需要附加的装配工具以便产生连接。不需要磁轭和线圈架的固定螺纹连接、熔接、焊接或冲压。磁轭(也就是磁轭的凹槽)和线圈架(也就是线圈架的凸出部)都不需要弹簧弹性地构成以便可以彼此连接。也可以考虑，即线圈架基于其自身重量形状配合地安放在磁轭的凹槽中，以致线圈架不再可能移动，特别是当线圈架通过总归需要的壳体部件固定时。

磁轭基于其两个臂是闭合的磁轭。通过使用闭合的磁轭可以产生足够的顶杆力。线圈架以垂直于或几乎垂直于断路器或线圈架的纵向轴线的导入方向直接卡入或导入磁轭中。在此，线圈架以两个端板中每一个上的至少一个凸出部进入磁轭端面上的至少一个凹槽的方式导入磁轭。

线圈架优选由塑料构成，而磁轭是金属的。当多个凸出部，特别是销钉或卡锁凸鼻被设置在线圈架的端板的端侧上时，那么就获得了线圈架在磁轭上特别准确的定位以及特别可靠的保持。

根据本发明的最后一个方面，该目的通过具有电磁断路器的保护开关设备来实现，其中，电磁断路器如前所述那样构成。电磁断路器优选具有线圈架，该线圈架具有第一端板和第二端板以及设置在端板之间用于容纳线圈的空心圆柱体形主体，其中，在第一端板和第二端板的端侧上轴向平行于线圈架的空心圆柱体形主体的纵向轴线分别设置至少一个凸出部，用于固定到磁轭上。此外，电磁断路器优选具有u形轮廓的磁轭，该磁轭具有基础件和两个设置在基础件上的臂，具有各自在每个臂中的凹处，用于贯穿引导顶杆，其中，在磁轭的第一臂和第二臂的端面上分别设置至少一个凹槽，用于形状配合地容纳如前所述的线圈架的凸出部。

这种保护开关设备例如可以是故障电流(FI)保护开关或线路保护开关(LS开关)。此外，保护开关设备可以是组合的FI/LS开关。在本发明中，故障电流保护开关不但是与电源电压无关的故障电流保护开关，所谓的FI设备(FI、FI组、FI/LS)，而且也是与电源电压有关的故障电流保护开关，所谓的差动电流保护开关或DI设备(DI、DI组、LS/DI)。

优选的是这种保护开关设备，其中设置有顶杆，顶杆支承在u形构成的磁轭的臂上。这就是说，顶杆优选不通过线圈架自身支承，而是仅通过磁轭支承。在此，顶杆在两点上支承在磁轭的平行的臂/侧面中。线圈架的内直径，这就是说线圈架的空心形主体的内侧甚至在不利的公差范围也不接触顶杆。由此避免摩擦损耗。在此，顶杆这样设置在磁轭上，即其仅通过壳体部件确保不会掉出。磁轭自身不阻止顶杆掉出。

附图说明

现在借助实施例参照附图详细说明本发明。其中：

图1示出根据现有技术的电磁断路器；

图2示出根据现有技术的另一电磁断路器；

图3示出电磁断路器的截面图；

图4示出悬挂在磁轭中的线圈架的透视图；

图5示出近乎悬挂在磁轭中的线圈架的透视图；

图6示出装配在磁轭中的线圈架的透视图；

图7示出线圈架的透视图；

图8示出磁轭的透视图。

具体实施例

图3示出保护开关设备的电磁断路器8的纵向剖面图。在设计为u形的磁轭2内部设置线圈架1。u形的磁轭2具有基础件20以及两个各自垂直于基础件20设置的臂21、22。在臂21、22中设置有开口，顶杆3支承在该开口中。在该设计方案变体中，顶杆3构成为两件式，其中，外顶杆件3b包围内顶杆件3a。此外设置有弹簧件6，其在撤去电压之后使顶杆3返回起始位置。悬挂在u形的磁轭2中的线圈架1具有空心圆柱体形主体5，线圈7缠绕在该主体上。线圈架1在其端部上各自具有端板11、12，在端板上设置有未在图3中的凸出部，通过该凸出部将线圈架1固定在磁轭2上。

在图4和6中示出悬挂在磁轭2中的线圈架1。在磁轭2的臂21、22的端侧上设置各自两个凹槽23，其用于形状配合地容纳线圈架1的端板11、12的凸出部13。凸出部13设置在端板11、12的端侧上。同时，凸出部13轴向平行于线圈架1的纵向轴线设置。凸出部13具有环形横截面。磁轭2的臂21、22的凹槽23的基部半圆形构成，以致基部可以形状配合地容纳端板11、12的环形凸出部13。凹槽23具有向臂21、22的端面先收缩再扩展的形状。通过这种漏斗形的设计使得端板11、12的凸出部13非常容易和可靠地导入凹槽23中。基于线圈架1的凸出部13在磁轭2的凹槽23的收缩部的卡锁，线圈架1可靠地安放在磁轭2上的凹槽23内。线圈架1在磁轭2上的这种装配可以特别容易和可靠地实施，因为一方面不需要任何额外的部件，如铁心或隔离元件，另一方面可以在不借助工具和辅助设备，而是仅仅通过指力挤压的情况下实现装配。

图5示出线圈架1恰好在形状配合地容纳入磁轭2中之前的位置。凸出部13设置在端板11、12的侧边处。为了稳定具有销钉形状的凸出部13而设置有支撑件14。支撑件这样设置在凸出部13上，即其不阻碍凸出部13插入凹槽23中。

在图7中示出线圈架1的设计方案变体。在线圈架1的空心形主体5的端部上设置第一端板11和第二端板12。第一端板11和第二端板12彼此平行设置。凸出部13轴平行于线圈架1的纵向轴线走向并从端板11、12的端侧突出。未示出的线圈可以缠绕在空心形主体5上。在此，可以设置至少一个另外的隔板24，其将空心形主体5的外侧分隔成至少两个区域。

在图8中示意性地示出了磁轭2的一种可能的实施例。在臂21、22的端面上各自设置两个凹槽23，其中凹槽具有向端侧先收缩再扩展的走向。这种走向用于特别容易地导入线圈架1的端板11、12的凸出部13，以及用于卡入其收缩部的后部。第一端板11具有与第二端板12相比较小的开口。第一端板11中的开口用于支承内顶杆件3a，如图3中所示。外顶杆件3b支承在第二端板12的开口中。

具有前述线圈架1和前述磁轭2的电磁断路器8表示非常简单紧凑的故障电流断路器或简单非组合的故障电流保护开关设备，非常简单紧凑的故障电流断路器用于取决于电源电压的保护开关设备，其具有组合的保护功能用于线路保护和故障电流保护。电磁断路器8由缠绕到线圈架1上的线圈5构成，该线圈在施加电压时将顶杆3a、3b在其内部沿线圈轴线加速。顶杆3a、3b产生作用到保护开关设备的开关机械装置上的冲力。在撤去电压时，顶杆3a、3b被弹簧件6推回其起始位置。磁轭2闭合磁路并由此明显提高电磁断路器8的力。

塑料线圈架1可以在没有其它部件的情况下固定在金属的磁轭2中。这通过简单和快速的装配过程实现，为此不需要任何其它辅助设备。这就是说线圈架1仅仅悬挂、卡入或导入到磁轭2中。不需要线圈架1螺纹连接、熔接、焊接或冲压在磁轭2上。

通过根据本发明的线圈架1和根据本发明的磁轭2实现这种可能性，即将电磁断路器8的线圈架1节省部件地与磁轭2连接。为了产生足够的顶杆力，电磁断路器的磁轭是闭合的磁轭2。

在这种电磁断路器8中有利的是，顶杆3在两点上支承在磁轭2的平行的臂21、22中而不是支承在线圈架1中。线圈架1的内直径，这就是说线圈架1的空心形主体5的内侧甚至在不利的公差范围也不接触顶杆3。由此避免摩擦损耗。

线圈架1在磁轭2上的装配是容易、可靠和不需要铁心的。因为凸出部13，特别是通过整个线圈架1来分开卡锁凸鼻，所以线圈架1特别准确地定位以及良好地保持在磁轭2中。

特别是钢制顶杆3在钢制磁轭2中的支承是特别低摩擦的并由此提供最大的顶杆力。此外，磁路由此仅经过金属的而不经过塑料的线圈架1，这可能导致顶杆力的减弱。

参考标识

1              线圈架

2              磁轭

3              顶杆

3a、3b         内顶杆件和外顶杆件

4              铁心

5              线圈架的空心形主体

6              弹簧件

7              线圈

8              电磁断路器

11             第一端板

12             第二端板

13             凸出部

14             支撑件

20             基础件

21             第一臂

22             第二臂

23             凹槽

24             分隔部件