磁保持式脱扣执行单元和开关电器的制作方法

本技术涉及开关电器领域，具体涉及一种磁保持式脱扣执行单元。

背景技术：

1、随着电气设备的普及，人们接触相关设备的机会也逐渐增多，用电安全越来越受到重视。为了有效防止剩余电流对人身及设备的危害，在重要场合得到广泛应用剩余电流设备(residual current device，rcd)，该rcd具备剩余电流保护动作特性，且与电源电压无关。剩余电流设备中有一类是电磁式rcd，一般当剩余电流不超过100ma，电磁式rcd就能被脱扣从而断开电路，且它无需辅助电源。电磁式rcd采用互感器将剩余电流转换到二次侧，由二次侧的输出来驱动脱扣执行单元，脱扣执行单元再推动rcd脱扣从而断开电路。在没有辅助电源供电的情况下，由于互感器输入的剩余电流本就很小，所以二次侧电流非常小，给予脱扣执行单元的驱动功率非常低，因此要求脱扣执行单元要非常灵敏。

2、目前一种磁保持式脱扣执行单元结构如图1、2所示，包括第一轭铁1、第二轭铁2、衔铁3、磁钢4、线圈5、拉簧6和推杆7，第一轭铁1为l型结构，第二轭铁2为z型结构，第一轭铁1和第二轭铁2相组合以形成开口朝向衔铁3的u型轭10，并将磁钢4包夹在第一轭铁1和第二轭铁2之间。u型轭10包括第一轭铁1上的第一极面101和第二轭铁2上的第二极面102，在磁钢4的影响下，第一极面101和第二极面102之间形成工作气隙磁场。衔铁3为可摆动设置的杠杆机构，拉簧6一端作用在衔铁3上。如图1，闭合状态下，衔铁3磁吸附于u型轭10，这时磁钢4的磁通经过磁钢工作磁回路φ1，将衔铁3保持在u型轭10的第一极面101和第二极面102上，并且，拉簧6被衔铁3拉伸蓄能。线圈5绕制在第一轭铁1上，当线圈5通电时，线圈5所产生的磁通经过脱扣驱动磁回路φ2以削减磁钢4的磁钢磁通，从而u型轭10对衔铁3的吸附力减弱，在拉簧6的弹性力作用下，衔铁3脱开(如图2)。推杆7可滑动设置在衔铁3脱开后的摆动路径上，一旦衔铁3脱开，则能够推动推杆7顶出脱扣执行单元，以触发脱扣机构的脱扣动作。

3、另外，第二轭铁2的其中一个端部21被设置为与第一轭铁1绕制有线圈5的绕线段11平行贴近，从而在磁钢4靠近绕线段11的那一侧又形成了磁钢4的短接磁回路φ3，通过短接磁回路φ3，当衔铁3和u型轭10之间产生磁间隙时，更多的磁通会走过短接磁回路φ3(即短接磁回路φ3分走了部分磁钢磁通)，从而使第一极面101和第二极面102处的磁通下降更快，因此，线圈5只需要更小的电流就可以实现衔铁3的脱开。

4、不过，这种现有的磁保持式脱扣执行单元应用在一些需要极高灵敏度的场合中时，它的灵敏度还是不够。目前常规的提高脱扣执行单元灵敏度手段是增加拉簧6的拉簧力(如更换弹性系数更大的拉簧)，使衔铁3在闭合状态下受到的拉簧6的拉力更大，从而衔铁3脱开时拉簧6能够更快拉动衔铁3，但相应地，如果提高拉簧6的拉簧力，u型轭10对衔铁3的磁保持力也要相应增大才能将衔铁3保持在闭合位置，这样一来就得增加磁钢4的总磁通，磁钢工作磁回路φ1中的磁通也跟着增加，那么要使脱扣执行单元动作，又需要给线圈5提供更大的功率。显然，在需要极高灵敏度的小电流场合中，这种增加拉簧力的方案是前后矛盾的，并不适用。

技术实现思路

1、因此，针对上述问题，本实用新型提出一种更为优化的磁保持式脱扣执行单元，能够在小输入电流的应用场合中依然保持极高的灵敏度，或是在同等磁保持力的情况下使线圈所需的驱动电流更小。基于该磁保持式脱扣执行单元，本实用新型还提出具有磁保持式脱扣执行单元的开关电器。

2、本实用新型采用如下技术方案实现：

3、本实用新型提出一种磁保持式脱扣执行单元，用于触发开关电器中的脱扣机构，包括磁轭、衔铁、线圈和磁钢，所述磁轭包括第一轭铁和第二轭铁，所述第一轭铁和第二轭铁相组合以形成开口朝向所述衔铁的u型轭，所述第一轭铁和第二轭铁包夹所述磁钢，通过所述磁轭和衔铁形成的磁钢工作磁回路传递磁钢磁通，所述线圈绕制在所述磁轭上并通过所述磁轭和衔铁形成的脱扣驱动磁回路传递削减磁钢磁通的线圈磁通，所述第一轭铁和第二轭铁相围合以组成一基本全包围所述磁钢的框体结构，从而在所述框体结构上形成两个短接所述磁钢的短接磁回路。

4、在一个实施例中，优选的，所述u型轭包括分别形成第一极面和第二极面的第一磁轭臂和第二磁轭臂，所述第一磁轭臂设于所述第一轭铁上作为绕制有所述线圈的绕线段，所述第二磁轭臂设于所述第二轭铁上，定义所述衔铁位于所述磁轭的上侧，所述第一磁轭臂和第二磁轭臂间隔地上下竖直延伸。

5、在一个实施例中，优选的，所述框体结构和第一磁轭臂相间隔，以使整条所述第一磁轭臂的周向上均有绕制所述线圈的绕线空间。

6、在一个实施例中，优选的，所述第一轭铁为“l”型结构，包括所述第一磁轭臂以及连接在第一磁轭臂下端的第一横直臂，所述第二轭铁为“h”型结构，包括所述第二磁轭臂、连接在第二磁轭臂下端的第二横直臂以及间隔地连接在第二横直臂下端并向下延伸的第一竖直臂和第二竖直臂，所述第一横直臂、第二横直臂、第一竖直臂和第一磁轭臂相围合以组成一基本全包围所述磁钢的框体结构；或者，所述第一轭铁为“u”型结构，包括所述第一磁轭臂、连接在第一磁轭臂下端的第一横直臂以及连接在第一横直臂远离第一磁轭臂一端并向上延伸的第三竖直臂，所述第二轭铁为“z”型结构，包括第二磁轭臂、连接在第二磁轭臂下端的第二横直臂以及连接在第二横直臂远离所述第二磁轭臂一端并向下延伸的第四竖直臂，所述第一横直臂、第二横直臂、第三竖直臂和第四竖直臂相围合以组成一基本全包围所述磁钢的框体结构。

7、在一个实施例中，优选的，所述磁钢的两个磁极相对的方向为沿上下竖直方向，或沿垂直于该上下竖直方向的横向。

8、在一个实施例中，优选的，所述u型轭包括分别形成第一极面和第二极面的第一磁轭臂和第二磁轭臂，所述第一磁轭臂设于所述第一轭铁上作为绕制有所述线圈的绕线段，所述第二磁轭臂设于所述第二轭铁上，所述第一磁轭臂和第二磁轭臂间隔同向延伸，所述脱扣驱动磁回路设置在所述第一磁轭臂和第二磁轭臂的间隔跨度范围之内，所述磁钢设置在所述第一磁轭臂和第二磁轭臂的间隔跨度范围之外，以使其中一个所述短接磁回路的路径与所述脱扣驱动磁回路的路径不相交叠。

9、在一个实施例中，优选的，定义所述衔铁位于所述磁轭的上侧，所述第一磁轭臂和第二磁轭臂间隔地上下竖直延伸，所述第一轭铁包括所述第一磁轭臂、连接在第一磁轭臂下端的第一横直臂以及连接在第一横直臂上并向上延伸的第五竖直臂，所述第五竖直臂贴近所述第二磁轭臂，所述第二轭铁包括所述第二磁轭臂、连接在第二磁轭臂下端的第二横直臂以及连接在第二横直臂远离第二磁轭臂一端并向下延伸的第六竖直臂，所述磁钢设置在所述第五竖直臂背离所述第一磁轭臂的一侧，所述第一磁轭臂、第二磁轭臂、第一横直臂、第五竖直臂和衔铁组成所述脱扣驱动磁回路，所述第一横直臂、第二横直臂、第五竖直臂和第六竖直臂相围合以组成一基本全包围所述磁钢的框体结构。

10、在一个实施例中，优选的，定义所述衔铁位于所述磁轭的上侧，所述第一磁轭臂和第二磁轭臂间隔地上下竖直延伸，所述第一轭铁为“u”型结构，包括所述第一磁轭臂、连接在第一磁轭臂下端的第一横直臂以及连接在第一横直臂远离第一磁轭臂一端并向上延伸的第七竖直臂，所述第二轭铁包括第二磁轭臂和第二横直臂，其中所述第二磁轭臂向下延伸至贴近所述第一横直臂，所述第二横直臂与第二磁轭臂呈“t”型交叉，所述磁钢设置在所述第二磁轭臂背离所述第一磁轭臂的一侧，所述第一磁轭臂、第二磁轭臂、第一横直臂和衔铁组成所述脱扣驱动磁回路，所述第一横直臂、第二横直臂、第二磁轭臂和第七竖直臂相围合以组成一基本全包围所述磁钢的框体结构。

11、在一个实施例中，优选的，所述第二横直臂远离所述第二磁轭臂的一端还连接有向上延伸的第八竖直臂，所述第八竖直臂和第七竖直臂相贴近。

12、基于上述的磁保持式脱扣执行单元，本实用新型还提出一种开关电器，包括脱扣机构和用于触发脱扣机构的上述的磁保持式脱扣执行单元。

13、本实用新型具有以下有益效果：

14、1.本实用新型的磁保持式脱扣执行单元在磁钢的外侧设有两个短接磁钢的短接磁回路，磁钢产生的磁通被分成三个部分，当衔铁和u型轭之间产生磁间隙时，更多的磁通会被短接磁回路分走，从而使u型轭极面处的磁通下降更快，使得衔铁受到的磁钢的吸力更快减小，因此，线圈只需要更小的电流(或者说更低的线圈功率)就可以实现衔铁的脱开，使得磁钢工作回路中的磁通对极面间隙更敏感，从而提高了脱扣执行单元的灵敏度；另一方面来说，如果本实用新型要增加拉簧的拉簧力以提高脱扣执行单元的灵敏度，相应地增加磁钢磁通以增加磁保持力所需输入的能量也比现有技术来得少。

15、2.本实用新型的磁保持式脱扣执行单元能够通过导磁体包围磁钢，较好地屏蔽外部磁场对磁钢的影响。