CN102420048A - 具有后备磁脱扣功能的供电电流互感器 - Google Patents

Abstract

具有后备磁脱扣功能的供电电流互感器，绕有二次线圈的静铁芯在一次导体***构成闭环主磁路，动铁芯构成开环分磁路且能绕联接机构的转轴转动，复位弹簧连接在壳体支架与动铁芯之间，动、静铁芯间受一次电流的控制可作吸合或分离并形成气隙H，该气隙厚度的大小随一次电流的大小变化做相反改变，且复位弹簧的弹性作用力的大小随气隙厚度的大小变化做相反改变。当一次电流小于设定的阈值，动、静铁芯之间分离并形成气隙H，当一次电流等于或大于设定的阈值，动、静铁芯吸合，分磁路大量分流主磁路上的磁通，且动铁芯的转动带动设置在其上的触动件与配套的断路器脱扣致动件触碰配合。达到了节省部件和空间、实现电子脱扣和后备磁脱扣双重保护的目的。

Description

具有后备磁脱扣功能的供电电流互感器

技术领域

本发明涉及低压断路器，更具体的说，涉及电子式低压断路器的具有后备磁脱扣功能的供电电流互感器。

背景技术

众所周知，电子式低压断路器与普通低压断路器的区别之一在于，电子式低压断路器采用电子脱扣器取代了热磁脱扣器来进行电路保护。电子脱扣器采用电流互感器供电，通过智能芯片采集电流大小和发送动作指令给执行机构执行脱扣动作，它在许多方面较之传统的热磁脱扣器有着无可比拟的优势。

但是，由于电子脱扣器包括由众多电子元器件、PCB板焊接构成的硬件***和智能芯片里的软件***，硬件***和软件***组成一个统一整体，从而，电子脱扣器的可靠性是一个较复杂的串联模型，即它的可靠性取决众多子***的可靠性，再加上电子脱扣器在应用环境的适应性上比不上纯粹的机械部件，所以电子脱扣器的脱扣动作的可靠性较低，而一旦一次回路发生故障而电子脱扣器不能可靠脱扣，则会导致严重的后果。此外，电子脱扣器的电子电路通常由电流互感器提供电源，由于电流互感器加载的工作电压随一次回路的电流大小波动，智能芯片启动执行程序等过程都需要花费时间，这就使得电子脱扣器在需要快速动作的时候，特别是在断路器主回路出现短路电流而需要瞬动脱扣的情况下，有可能无法及时、迅速脱扣，从而也会导致严重的后果。

因而，为了提高电子式低压断路器的瞬动脱扣的可靠性和及时性，人们目前采用电子式断路器加装后备磁脱扣装置，这样不管是可靠性原因还是及时性原因，只要电子脱扣器在短路电流出现时不能及时、迅速脱扣，则后备磁脱扣装置都可以及时、快速地瞬动脱扣。如申请号为CN201010102304.0的发明专利申请公开了一种电子式塑壳断路器的后备保护脱扣装置，它包括衔铁、支架、磁轭、销轴及反力弹簧，其特点是衔铁和磁轭形成独立的磁路，该磁路环绕在一次导体(也叫导线排或导电排等)的***，以在一次导体内产生短路电流时使磁路中产生强大的能驱使衔铁与磁轭闭合的磁场，而衔铁向磁轭闭合的动作用于触动塑壳断路器的操作机构的脱扣杠杆，致使断路器脱扣跳闸。

然而，这种加装后备磁脱扣装置的方案虽然解决了快速动作的问题，却并未得到广泛应用，究其原因主要由于独立的环绕一次导体的闭合磁路需要较大的空间，该空间主要是由构成磁路的衔铁和磁轭的尺寸、一次导体与衔铁和磁轭之间的绝缘距离所决定的，因而无法减小，所以导致后备保护脱扣装置的结构复杂、体积太大，在电子式断路器内十分有限的空间中无法得到合理安排，实现起来相当困难。

发明内容

本发明针对上述现有技术的缺陷而新设计了一种具有后备磁脱扣功能的电子式低压断路器的供电电流互感器，它无需增加专用于后备磁脱扣的由衔铁和磁轭构成的独立磁路，但同时兼有后备磁脱扣和稳定二次电流输出的功能。

根据本发明的实施例，提供一种具有后备磁脱扣功能的供电电流互感器，包括固定在壳体支架1上的静铁芯2、套装在静铁芯2上的二次线圈3、构成分磁路的开环形动铁芯4和复位弹簧5，所述的静铁芯2在一次导体7的***构成包括第一节点A、第二节点B和第三节点C的闭环形主磁路，复位弹簧5的一端与壳体支架1固定联接，其另一端与开环形动铁芯4联接，联接机构6设置在静铁芯2与开环形动铁芯4之间，使开环形动铁芯4能绕联接机构6的转动副结构61的转轴611，或614转动，所述的开环形动铁芯4与静铁芯2之间受一次导体7的一次电流的控制可作吸合并接触或分离并形成气隙H，该气隙H厚度的大小随一次电流的大小变化做相反改变，且所述复位弹簧5的弹性作用力的大小随所述气隙H厚度的大小变化做相反改变。当一次电流小于设定的短路电流的阈值时，所述的开环形动铁芯4与静铁芯2之间分离并形成气隙H，在一次导体7内的一次电流等于或大于设定的短路电流的阈值时，所述的开环形动铁芯4与静铁芯2之间吸合，所述的分磁路大量分流主磁路上的磁通，并且开环形动铁芯4的转动带动设置在其上的触动件43与配套的电子式低压断路器的脱扣致动件10触碰配合。

根据一实施例，所述的静铁芯2的闭环形主磁路上的第一节点A和第二节点B分别形成在二次线圈3的两侧，静铁芯2的第一联接面21形成在所述的第一节点A处，静铁芯2的第二联接面22形成在所述的第二节点B处。在所述的开环形动铁芯4的两端分别形成有与第一节点A相对应的第四节点D和与第二节点B相对应的第五节点E，开环形动铁芯4的第一配合联接面41形成在所述的第四节点D处，开环形动铁芯4的第二配合联接面42形成在所述的第五节点E处，且所述的开环形动铁芯4上的第一配合联接面41与静铁芯2上的第一联接面21常接触配合。所述的开环形动铁芯4与静铁芯2之间分离是指开环形动铁芯4上的第二配合联接面42与静铁芯2上的第二联接面22之间分离并形成气隙H，所述的开环形动铁芯4与静铁芯2之间吸合是指第二配合联接面42与第二联接面22吸合并接触。所述的静铁芯2的第一联接面21的面积、第二联接面22的面积为静铁芯2的A-C-B段闭环形主磁路的横截面的面积的1到2倍；所述的开环形动铁芯4的第一配合联接面41的面积、第二配合联接面42的面积分别为开环形动铁芯4的D-E段分磁路的横截面的面积的1到2倍。

根据一实施例，所述复位弹簧5的弹性力应满足以下条件：当一次电流小于设定的短路电流的阈值时，所述的复位弹簧5的弹力大于所述的电磁吸引力，以使所述的开环形动铁芯4与静铁芯2之间分离，并使气隙H的厚度不变；并且当一次电流等于或大于设定的短路电流的阈值时，所述的复位弹簧5的弹力小于气隙H两侧的主磁路与分磁路之间的电磁吸引力，以使所述的开环形动铁芯4与静铁芯2之间吸合并接触。或者当一次电流小于设定的正常值时，所述的复位弹簧5的弹力大于所述的电磁吸引力，以使所述的开环形动铁芯4与静铁芯2之间分离，并使气隙H的厚度不变；当一次电流在设定的正常值与设定的短路电流的阈值之间时，所述的复位弹簧5的弹力等于所述的电磁吸引力，以使气隙H的厚度随弹力变化而浮动；并且当一次电流等于或大于设定的短路电流的阈值时，所述的复位弹簧5的弹力小于气隙H两侧的主磁路与分磁路之间的电磁吸引力，以使所述的开环形动铁芯4与静铁芯2之间吸合并接触。

根据一实施例，所述的联接机构6包括至少一个固定安装在静铁芯2上的连接件62、用于将连接件62与开环形动铁芯4转动联接的转动副机构61、静铁芯2的第一联接面21和第一配合联接面41，其中：第一联接面21为形成在静铁芯2上的平面；第一配合联接面41由形成在开环形动铁芯4上的第一平面411和第二平面412构成，且第一与第二平面411、412通过小圆弧面413过渡衔接，所述的小圆弧面413分别与第一平面411、第二平面412相切，其圆心与转动副结构61的转轴611，或614的轴心同心；当一次电流处于正常情况下，复位弹簧5的弹力驱使第一平面411与第一联接面21接触配合，而第二平面412与第一联接面21不接触；当一次电流超过设定的阈值时，开环形动铁芯4受主磁路与分磁路之间的电磁吸引力的驱动绕转动副结构61的转轴611，或614转动，驱使第二平面412与第一联接面21接触配合，而第一平面411与第一联接面21不接触。

根据另一个实施例，所述的联接机构6包括至少一个固定安装在静铁芯2上的连接件62、用于将连接件62与开环形动铁芯4转动联接的转动副机构61、静铁芯2的第一联接面21和第一配合联接面41，其中：第一联接面21为一个形成在静铁芯2上的凹形圆弧面；第一配合联接面41为一个形成在开环形动铁芯4上的凸形圆弧面；所述的凹形圆弧面的圆心和凸形圆弧面的圆心分别与转动副结构61的转轴611，或614的轴心同心，且凹形圆弧面与凸形圆弧面之间为常接触滑动配合。

所述的转动副结构61包括形成在连接件62上的转轴611和形成在开环形动铁芯4上的轴孔612，且所述的转轴611枢转安装在轴孔612内；或者所述的转动副结构61包括形成在连接件62上的轴孔613和固定联接在开环形动铁芯4上的转轴614，且所述的轴孔613枢转地套装在转轴614上。

根据一实施例，所述的联接机构6还包括一个一端连接开环形动铁芯4的压紧弹簧63，其另一端与静铁芯2或连接件62连接，压紧弹簧63的弹性力驱使第一配合联接面41与第一联接面21之间形成稳定的接触压紧力；并且在第一配合联接面41与第一联接面21接触状态下，转动副结构61的转轴611，或614与轴孔612，或613之间留有能使第一配合联接面41与第一联接面21压紧的间隙量L。

根据一实施例，所述的静铁芯2的位于闭环形主磁路第一节点A与第二节点B之间的A-B段的横截面的面积小于A-C-B段主磁路的横截面的面积；所述的开环形动铁芯4的位于分磁路第四节点D和第五节点E之间的D-E段的横截面的面积小于静铁芯2的A-C-B段闭环形主磁路的横截面的面积，并大于静铁芯2的A-C-B段闭环形主磁路的横截面的面积与A-B段主磁路的横截面的面积之差。

根据一实施例，在所述的壳体支架1上设有凸台11，用于当开环形动铁芯4上的第二配合联接面42与静铁芯2上的第二联接面22分离时，所述的开环形动铁芯4在复位弹簧5的弹力作用下通过与凸台11的接触配合而处于稳定状态。

显然，由于本发明的设计省去了体积很大的由传统的衔铁和磁轭构成的独立磁路，所以在体积不增加的前提下实现了电子式断路器增加后备磁脱扣功能，本发明的装置结构简单合理、体积小巧，为后备磁脱扣功能广泛应用于具有自生电源的电子式断路器提供了经济、易行的新方案。

附图说明

本发明的上述的以及其他的技术特征、特性和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显。在附图中：

图1-2是本发明的具有后备磁脱扣功能的供电电流互感器的第一实施例的原理结构示意图，图中的连接机构为平面型连接机构，图1所示为一次电流小于设定的正常值的状态；图2所示为一次电流大于或等于设定的阈值的状态；

图3-5分别是图1所示的供电电流互感器的带有压紧弹簧的平面型连接机构的结构放大示意图，图3所示为一次电流小于设定的正常值的状态；图4所示的转动副机构的转轴固定在开环形动铁芯上；图5所示的转动副机构的转轴形成在连接件上；

图6-7是本发明的具有后备磁脱扣功能的供电电流互感器的第二实施例的原理结构示意图，图中的连接机构为弧面型连接机构，图6所示为一次电流小于设定的正常值的状态；图7所示为一次电流大于或等于设定的阈值的状态；

图8-10是图6所示的本发明的具有后备磁脱扣功能的供电电流互感器的第二实施例的带有压紧弹簧的弧面型连接机构的结构放大示意图，图8所示为一次电流大于或等于设定的阈值的状态；图9所示的转动副机构的转轴固定在开环形动铁芯上；图10所示的转动副机构的转轴形成在连接件上。

具体实施方式

下面结合附图1至5所示的第一实施例和图6-10所示的第二实施例，具体说明本发明的具有后备磁脱扣功能的供电电流互感器的实施方式。第一与第二实施例的主要区别在于：第一实施例的联接机构采用了平面与平面接触配合的平面型联接机构，而第二实施例的联接机构采用了圆弧面与圆弧面接触配合的弧面型联接机构。供电电流互感器一般包括一个环绕一次导体的闭环式铁芯磁路和一个绕在该铁芯主磁路上的二次线圈，当一次导体中有电流流动时，该二次线圈感应出的二次电流用作电子式低压断路器的包括电子脱扣器在内的电子电路的电源。为了解决在一次导体中出现大电流时仍能保持二次电流的稳定输出，需要在铁芯磁路中增设一个带有气隙的分磁路，在正常情况下分磁路因有气隙而不分流铁芯磁路中的磁通，而在一次导体中出现大电流时分磁路分流铁芯磁路中的部分磁通，从而使铁芯磁路中的磁通稳定以保持二次电流的稳定输出。虽然在有的现有技术中可通过分磁路的微量位移来改变气隙的厚度，但该位移与脱扣无关，它也不能致动低压断路器的操作机构的脱扣杠杆。本发明提供的具有后备磁脱扣功能的新一代供电电流互感器，是在供电电流互感器的自生电源用的主磁路的基础上，增加了可致动低压断路器的操作机构的脱扣跳闸的分磁路，通过该分磁路，既可解决供电电流互感器在一次大电流情况下分流磁通的问题，还可实现电子脱扣和后备磁脱扣的双重保护功能。

参见图1或2，本发明的具有后备磁脱扣功能的供电电流互感器的静铁芯2固定在壳体支架1上且套装在一次导体7的***，静铁芯2构成包括第一节点A、第二节点B和第三节点C的闭环形的主磁路，供电用的二次线圈3套装在静铁芯2的闭环形主磁路上，开环形动铁芯4构成分磁路，复位弹簧5的一端与壳体支架1联接，另一端与开环形动铁芯4联接。图中的复位弹簧5为拉簧，也可采用压簧或扭簧中的一种，复位弹簧5与壳体支架1联接的那一端还可替换成与静铁芯2联接。在开环形动铁芯4上设有触动件43，该触动件43可与低压断路器的脱扣致动件10触碰配合。

由于静铁芯2形成的主磁路是闭环形的，该闭环形的主磁路环绕一次导体7，所以一次导体7内的一次电流产生的磁场在静铁芯2构成的主磁路内形成磁通，该磁通会使套装在静铁芯2的主磁路上的二次线圈3产生感应电流，也叫二次电流，上述的一次导体7、静铁芯2、二次线圈3的结构构成了电流互感器，而将二次电流用作供电电源的电流互感器通常称之为供电电流互感器，简称为电流互感器。在静铁芯2未达到磁饱和状态下，二次电流的大小约正比于一次电流的大小；由于电流互感器需在一次电流较小时二次电流就能满足工作要求，所以其二次电流与一次电流之比的参数较大，从而在一次电流过大时，会导致二次电流过大的问题，甚至会导致不能正常供电，严重时还会烧毁电路中的元器件或设备。现有技术的平抑二次电流过大的方法之一是利用静铁芯磁路的磁饱和特性，但其缺陷是磁饱和时间过长会导致磁路过热而损坏。为了平抑过大的二次电流，本发明采用了由开环形动铁芯4构成的可动分磁路，该分磁路具有两大功能：一是平抑过大的二次电流功能，即在一次导体7内的一次电流过大但尚未达到设定的短路电流阈值时，能通过动铁芯4与静铁芯2之间形成的气隙H调节分流主磁路上的一部分磁通，使二次线圈3内的二次电流维持正常。二是后备脱扣器功能，即当一次导体7内的一次电流过大并超过设定的阈值时，气隙H两侧的主磁路与分磁路之间的电磁吸引力能自动驱动开环形动铁芯4转动而致使配套的低压断路器跳闸。为满足上述两种功能的要求，本发明在二次线圈3的一侧的静铁芯2的主磁路的第一节点A处设有第一联接面21，在二次线圈3的另一侧的静铁芯2的主磁路的第二节点B处设有第二联接面22，在所述的开环形动铁芯4两端的分磁路的第四节点D、第五节点E上分别设有第一配合联接面41、第二配合联接面42，开环形动铁芯4上的第一配合联接面41与静铁芯2上的第一联接面21之间为常接触配合安装关系，而开环形动铁芯4上的第二配合联接面42与静铁芯2上的第二联接面22之间可作分离或吸合配合。这里所谓常接触配合，是指开环形动铁芯4上的第一配合联接面41与静铁芯2上的第一联接面21始终保持接触，以使在第一联接面21与第二配合联接面42之间的磁阻很小。

上面所述的分离配合具体包括两种情况，一种是第二配合联接面42与第二联接面22之间的气隙H的厚度为稳定不变的分离配合，也就是在第二配合联接面42处于稳定不动的状态下其与第二联接面22之间的分离配合，用于两段稳定、平抑二次电流的方案，其中第一段为一次电流小于设定的短路电流的阈值段，第二段为一次电流等于或大于设定的短路电流的阈值段，第一种分离配合也可用于三段稳定、平抑二次电流方案(其中第一段为一次电流小于设定的正常值段、第二段为一次电流大于所述的正常值且小于设定的短路电流的阈值段、第三段为一次电流等于或大于设定的短路电流的阈值段)中的第一段，即在一次导体7内的一次电流小于设定的短路电流的阈值(适用两段稳定、平抑二次电流方案)或一次电流小于设定的正常值(适用三段稳定、平抑二次电流方案)时，气隙H两侧的主磁路与分磁路之间的电磁吸引力小于复位弹簧5的弹力，使第二配合联接面42与第二联接面22在复位弹簧5的弹力作用下分离并形成固定厚度的气隙H，气隙H使开环形动铁芯4的分磁路调节分流主磁路上的磁通。这里调节分流是指在气隙H保持不变的情况下，固定厚度的气隙H仍具有自动稳定二次电流的功能，即在一次电流处于正常范围的低限时，气隙H使分磁路极少(甚至不)分流主磁路上磁通，以保证有足够多的二次电流的输出。而在一次电流处于正常范围的高限时，气隙H使分磁路适当分流主磁路上磁通，以保证二次电流的输出稳定。分离配合的另一种情况是第二配合联接面42与第二联接面22之间的气隙H的厚度为浮动变化的分离配合，仅用于三段稳定、平抑二次电流方案中的第二段，具体为：在一次电流处于设定的正常值与设定的短路电流的阈值之间时，所述的气隙H两侧的主磁路与分磁路之间的电磁吸引力等于复位弹簧5的弹力，以使气隙H的厚度随弹力变化而浮动，第二配合联接面42与第二联接面22之间由于气隙H还存在仍处在分离状态。第二种情况与第一种情况不同的是第二配合联接面42的位置随电磁吸力的变化而变化，电磁吸引力与复位弹簧5的弹力始终平衡，但当电磁吸力增大时，气隙H的厚度变小，以使分磁路分流的磁通多，以提高分磁路的磁通密度，从而稳定二次电流的输出和平抑过大的二次电流。而在分离状态下，通过设定合适的气隙H的厚度，就可使分磁路产生理想的调节分流磁通的性能。本发明的吸合配合的工作原理是：当一次导体7内的一次电流等于或大于设定的短路电流的阈值时，静铁芯2的主磁路内的磁通增大到气隙H两侧的主磁路与分磁路之间的电磁吸引力大于复位弹簧5的弹力，电磁吸引力驱使开环形动铁芯4绕转轴611，或614向静铁芯2转动，致使第二配合联接面42与第二联接面22吸合接触，气隙H消失，开环形动铁芯4的分磁路大量分流主磁路上的磁通以平抑二次线圈3内的不正常的感应电流。由于在所述的开环形动铁芯4上设有可与低压断路器的脱扣致动件触碰配合的触动件43，所以在吸合配合的同时和吸合前夕的某一瞬间，开环形动铁芯4的转动带动触动件43触碰脱扣致动件10而致使低压断路器跳闸分断。由此可见，上述吸合配合不仅具有平抑非正常的二次电流功能，而且还具有在短路故障出现时的磁脱扣功能，从而实现了一套磁路兼用于供电电源和后备磁脱扣，省去了现有技术中增加由衔铁和磁轭构成的独立磁路等笨重零部件的后备磁脱扣装置。

此外，本发明还可以通过合理匹配复位弹簧5的弹性特性参数，实现在一次电流大于设定的正常值且小于所述的阈值时，利用所述的气隙H的厚度的变化来自动平抑过大的二次电流。显然，复位弹簧5在气隙H最大时的弹力小于气隙H为零时的弹力，而弹力大小是气隙H厚度的变化量(即变形量)的函数，该函数就是所谓的弹性特性，而弹性特性参数，是指与弹性特性相关的弹簧的结构参数，如弹簧的直径、圈数、簧丝直径等。弹力可根据电磁吸引力的要求设定，变形可根据气隙H的结构、触动件43与脱扣致动件10的触碰位置的要求设定，在弹力和变形设定后，应用现有的弹簧设计方法便可匹配出具体的复位弹簧5的弹性特性参数。上述合理匹配具体工作原理为：在一次电流小于设定的正常值时，气隙H两侧的主磁路与分磁路之间的电磁吸引力小于复位弹簧5的弹力，使气隙H的厚度稳定不变。在一次电流大于设定的正常值且小于所述的阈值时，电磁吸引力大于复位弹簧5的弹力，使气隙H的厚度浮动变化，但电磁吸引力不足以克服复位弹簧5的弹力使主磁路与分磁路吸合。在一次电流大于所述的阈值时，电磁吸引力足以克服复位弹簧5的弹力并驱使主磁路与分磁路吸合，在主磁路与分磁路吸合的同时开环形动铁芯4的转动带动触动件43触碰脱扣致动件10而致使低压断路器跳闸分断。由此可见，如果需要增加上述的在一次电流处于设定的正常值到阈值段的稳定、平抑二次电流的效果，还需进一步根据三段中的各段匹配好复位弹簧5的弹性特性参数，具体的说：在一次电流小于或等于设定的正常值的第一段，复位弹簧5的弹力大于正常值时的电磁吸引力，气隙H最大；并且在一次电流大于所述的正常值且小于设定的短路电流的阈值的第二段，复位弹簧5的弹力小于正常值时的电磁吸引力且大于所述的阈值时的电磁吸引力；并且在一次电流大于设定的短路电流的阈值的第三段，复位弹簧5的弹力小于所述的阈值时的电磁吸引力，气隙H为零。

本发明从改善主磁路和分磁路之间的协调可靠配合、磁通分配合理以及减少磁阻发热等方面，还考虑需合理匹配主磁路和分磁路的横截面的面积，即垂直于磁通流动方向的静铁芯2上的主磁路和开环形动铁芯4上的分磁路的截面的面积，主要的匹配方案包括：静铁芯2的从第一节点A至第二节点B路径的即A-B段主磁路的横截面的面积小于从第一节点A经第三节点C至第二节点B路径的即A-C-B段主磁路的横截面的面积，以增强在大电流时将主磁路中的磁通向分磁路引导的效果。开环形动铁芯4的从第四节点D至第五节点E路径的即D-E段分磁路的横截面的面积大于静铁芯2的A-C-B段主磁路的横截面的面积与A-B段主磁路的横截面的面积之差，并小于静铁芯2的A-C-B段主磁路的横截面的面积，以增强在大电流时A-B段主磁路、A-C-B段主磁路与D-E段分磁路中的磁通密度分配均衡的效果。参见图1、2、6、7所示，图中的各组小箭头表示磁通，每组小箭头的数量表示磁通密度。静铁芯2的第一联接面21的面积、第二联接面22的面积为静铁芯2的A-C-B段主磁路的横截面的面积的1到2倍，开环形动铁芯4的第一配合联接面41的面积、第二配合联接面42的面积分别为开环形动铁芯4的D-E段分磁路的横截面的面积的1到2倍，其目的在于避免磁阻集中在主磁路与分磁路之间的接触面上。

参见图3-5，本发明的电流互感器还包括设置在静铁芯2与开环形动铁芯4之间的联接机构6，它使开环形动铁芯4能绕联接机构6的转动副结构61的转轴611，614转动。在开环形动铁芯4上的第二配合联接面42与静铁芯2上的第二联接面22吸合的同时，包括在吸合前夕的吸合配合过程中的某一瞬间，开环形动铁芯4的转动带动设置在其上的触动件43触碰脱扣致动件10，致使低压断路器执行分断跳闸动作。由于所述的第一联接面21与第二配合联接面42之间的磁阻与它们之间的接触压紧力有关，在无外力作用下，所述的接触压紧力与第一联接面21、第二配合联接面42之间的电磁吸力有关，而电磁吸力又与一次电流的大小等因素有关，为此可采用弹性压紧的方法使所述的磁阻相对稳定。具体实施方案为：联接机构6还包括一个压紧弹簧63，压紧弹簧63的一端与开环形动铁芯4连接，其另一端与静铁芯2或连接件62连接，压紧弹簧63的弹性力驱使第一配合联接面41与第一联接面21之间形成稳定的接触压紧力。并且在第一配合联接面41与第一联接面21接触的状态下，转动副结构61的转轴611，或614与轴孔613之间留有能使第一配合联接面41与第一联接面21压紧的间隙量L。显然，由于压紧弹簧63的弹力作用，所以使第一配合联接面41与第一联接面21之间的空气隙极小、磁阻极小且趋于稳定。上述弹性压紧方案适用于第一实施例和第二实施例，如果不需要稳定所述的磁阻时可省去所述的弹性压紧方案。由于本发明的供电电流互感器兼有供电和后备磁脱扣两种功能，所以对于开环形动铁芯4的转动动作的要求较高，主要包括三方面要求：不管开环形动铁芯4处于静止状态还是转动过程，开环形动铁芯4上的第一配合联接面41与静铁芯2上的第一联接面21要始终保持良好接触，即常接触并接触磁阻很小；开环形动铁芯4的转动精度要高，以同时确保气隙H的形状、尺寸精度(满足稳定二次电流的精度要求)和与脱扣致动件10的触动配合精度(满足后备磁脱扣的可靠性要求)；开环形动铁芯4的转动要灵活，特别是在如第二实施例的采用三段稳定、平抑二次电流时，必需确保气隙H的厚度变动的灵活。本发明的联接机构6是满足上述技术要求的关键，下面结合附图1-5和附图6-10分别说明联接机构6的两种实施方案。

如图1至5所示的本发明的联接机构6的第一种方案为平面型联接机构，它适用于两段(即第一段为一次电流小于设定的短路电流的阈值段、第二段为一次电流等于或大于设定的短路电流的阈值段)稳定、平抑二次电流的方案，其特点是气隙H只存在有或无两种状态，即联接机构6的转动只是使气隙H在有状态(即开环形动铁芯4的第二配合联接面42与静铁芯2的第二联接面22之间分离状态)与无状态(即开环形动铁芯4的第一平面411与静铁芯2的第一联接面21之间吸合状态)之间相互转换。

参见图1至5，联接机构6包括一个固定安装在静铁芯2上的连接件62、用于将连接件62与开环形动铁芯4转动联接的转动副机构61、第一联接面21和第一配合联接面41，第一配合联接面41由形成在开环形动铁芯4上的第一平面411和第二平面412构成，第一平面411与第二平面412通过小圆弧面413过渡衔接，小圆弧面413分别与第一平面411、第二平面412相切，并且小圆弧面413的圆心与转动副结构61的转轴611(见图3，或图4中的614)的轴心同心。该平面型联接机构的工作原理为：在一次电流处于正常情况下，复位弹簧5的弹力驱使第一平面411与第一联接面21接触配合、第二平面412与第一联接面21不接触；当一次导体4内的一次电流超过设定的阈值时，在气隙H两侧的主磁路与分磁路之间的电磁吸引力的驱动下，开环形动铁芯4绕转动副结构61的转轴611或614转动，驱使第二平面412与第一联接面21接触配合，且第一平面411与第一联接面21不接触。由于第一配合联接面41包括了第一平面411、小圆弧面413和第二平面412，形成了第一配合联接面41分三个阶段与第一联接面21接触配合的形式，即：第一阶段为第一平面411与第一联接面21接触配合；第二阶段为小圆弧面413与第一联接面21接触配合；第三阶段为第二平面412与第一联接面21接触配合，而且第二阶段的小圆弧面413与第一联接面21之间的接触面积要比第一阶段或第三阶段小得多，也就是第二阶段的接触磁阻要比第一阶段或第三阶段大得多，所以第二阶段的小圆弧面413作为第一阶段的第一平面411与第三段第二平面412之间的过渡，是不会影响两段稳定、平抑二次电流的效果的。如果将第二阶段的小圆弧面413用作三段稳定、平抑二次电流的方案，需要用第二阶段的小圆弧面413与第一联接面21接触配合来实现气隙H改变厚度的浮动，而此时接触磁阻大的问题则可能会影响稳定二次电流的效果。

如图6至10所示的本发明的联接机构6的第二种方案为弧面型联接机构，它不仅适用于上述的两段稳定、平抑二次电流的方案，而且还适用于三段稳定、平抑二次电流的方案，即第一段为一次电流小于或等于设定的正常值段、第二段为一次电流大于所述的正常值且小于设定的短路电流的阈值段、第三段为一次电流等于或大于设定的短路电流的阈值段。定位的凸台11设置在互感器壳体支架1上，在开环形动铁芯4上的第二配合联接面42与静铁芯2上的第二联接面22分离的状态下，开环形动铁芯4在复位弹簧5的弹力作用下与凸台11接触配合，使开环形动铁芯4处于稳定状态。显然，凸台11的功能在于使开环形动铁芯4在与静铁芯2分离状态时具有稳定的定位，使气隙H具有稳定的厚度。联接机构6的第二种方案的特点是气隙H不仅存在有或无两种状态，联接机构6的转动不仅可使气隙H处于有状态(即开环形动铁芯4的第二配合联接面42与静铁芯2的第二联接面22之间分离状态)或无状态(即开环形动铁芯4的第二配合联接面42与静铁芯2的第二联接面22之间吸合状态)，而且还可使气隙H在有与无两种状态之间改变厚度，即气隙H随开环形动铁芯4的第二配合联接面42在凸台11与静铁芯2的第二联接面22之间的位置变化而浮动。

参见图6至10，本发明的联接机构6包括一个固定安装在静铁芯2上的连接件62、用于将连接件62与开环形动铁芯4转动联接的转动副机构61、由一个形成在静铁芯2上的凹形圆弧面构成的第一联接面21以及由一个形成在开环形动铁芯4上的凸形圆弧面构成的第一配合联接面41，凹形圆弧面的圆心和凸形圆弧面的圆心分别与转轴611，或614的轴心同心，凹形圆弧面与凸形圆弧面之间为常接触滑动配合。由于第一联接面21与第一配合联接面41之间采了凹形圆弧面与凸形圆弧面相配合的结构，所以不管开环形动铁芯4转动到哪个角度，凹形圆弧面与凸形圆弧面之间的接触面积不变，即凹形圆弧面与凸形圆弧面之间的接触磁阻不变，故而它不仅能很好适用于两段稳定、平抑二次电流的方案，而且还能很好适用于三段稳定、平抑二次电流的方案。

不管是第一实施例还是第二实施例，联接机构6的连接件62可以是一个或两个。在采用两个连接件62时，两个连接件62对着设置。连接件62与静铁芯2固定连接的结构可采用铆接、螺钉连接、销钉连接、粘接等。所述的转动副结构61包括两种方案：第一种方案如图5、10所示，转动副结构61包括形成在连接件62上的转轴611和形成在开环形动铁芯4上的轴孔612，转轴611枢转安装在轴孔612内，而所述的间隙量L处于转轴611的上方。第一种方案如图4、9所示，转动副结构61包括形成在连接件62上的轴孔613和固定联接在开环形动铁芯4上的转轴614，轴孔613枢转地套装在转轴614上，而所述的间隙量L处于转轴614的下方。

图1至10中虽然未示出脱扣致动件10的具体安装结构，但不难想象，脱扣致动件10可为安装在壳体支架1上的并与低压断器的脱扣机构具有联动脱扣关系的零件，即脱扣致动件10为安装在低压断路器内的传动构件，开环形动铁芯4上的触动件43触动脱扣致动件10后，再由脱扣致动件10触碰低压断器的脱扣机构中的脱扣杠杆(图中未示出)，致使低压断器的脱扣跳闸。脱扣致动件10也可为安装在供电电流互感器内的并与低压断器的脱扣机构具有联动脱扣关系的零件，还可以是低压断路器的脱扣机构的脱扣杠杆。上述三种方案的选用可根据供电电流互感器与低压断路器之间的具体安装结构而定。

Claims (10)

1.一种具有后备磁脱扣功能的供电电流互感器，包括固定在壳体支架(1)上的静铁芯(2)、套装在静铁芯(2)上的二次线圈(3)、构成分磁路的开环形动铁芯(4)和复位弹簧(5)，所述的静铁芯(2)在一次导体(7)的***构成包括第一节点A、第二节点B和第三节点C的闭环形主磁路，其特征在于：

所述的复位弹簧(5)连接在壳体支架(1)与开环形动铁芯(4)之间，联接机构(6)设置在静铁芯(2)与开环形动铁芯(4)之间，使开环形动铁芯(4)能绕联接机构(6)的转动副结构(61)的转轴(611，或614)转动，所述的开环形动铁芯(4)与静铁芯(2)之间受一次导体(7)的一次电流的控制可作吸合并接触或分离并形成气隙H，该气隙H厚度的大小随一次电流的大小变化做相反改变，且所述复位弹簧(5)的弹性作用力的大小随所述气隙H厚度的大小变化做相反改变；

当一次电流小于设定的短路电流的阈值时，所述的开环形动铁芯(4)与静铁芯(2)之间分离并形成气隙H，在一次导体(7)内的一次电流等于或大于设定的短路电流的阈值时，所述的开环形动铁芯(4)与静铁芯(2)之间吸合，所述的分磁路大量分流主磁路上的磁通，并且开环形动铁芯(4)的转动带动设置在其上的触动件(43)与配套的电子式低压断路器的脱扣致动件(10)触碰配合。

2.根据权利要求1所述的供电电流互感器，其特征在于：

所述的静铁芯(2)的闭环形主磁路上的第一节点A和第二节点B分别形成在二次线圈(3)的两侧，静铁芯(2)的第一联接面(21)形成在所述的第一节点A处，静铁芯(2)的第二联接面(22)形成在所述的第二节点B处；

在所述的开环形动铁芯(4)的两端分别形成有与第一节点A相对应的第四节点D和与第二节点B相对应的第五节点E，开环形动铁芯(4)的第一配合联接面(41)形成在所述的第四节点D处，开环形动铁芯(4)的第二配合联接面(42)形成在所述的第五节点E处，且所述的开环形动铁芯(4)上的第一配合联接面(41)与静铁芯(2)上的第一联接面(21)常接触配合；

所述的开环形动铁芯(4)与静铁芯(2)之间分离是指开环形动铁芯(4)上的第二配合联接面(42)与静铁芯(2)上的第二联接面(22)之间分离并形成气隙H，所述的开环形动铁芯(4)与静铁芯(2)之间吸合是指第二配合联接面(42)与第二联接面(22)吸合并接触。

3.根据权利要求1所述的供电电流互感器，其特征在于，所述复位弹簧(5)的弹性力应满足以下条件：

当一次电流小于设定的短路电流的阈值时，所述的复位弹簧(5)的弹力大于所述的电磁吸引力，以使所述的开环形动铁芯(4)与静铁芯(2)之间分离，并使气隙H的厚度不变；并且当一次电流等于或大于设定的短路电流的阈值时，所述的复位弹簧(5)的弹力小于气隙H两侧的主磁路与分磁路之间的电磁吸引力，以使所述的开环形动铁芯(4)与静铁芯(2)之间吸合并接触；或者

当一次电流小于设定的正常值时，所述的复位弹簧(5)的弹力大于所述的电磁吸引力，以使所述的开环形动铁芯(4)与静铁芯(2)之间分离，并使气隙H的厚度不变；当一次电流在设定的正常值与设定的短路电流的阈值之间时，所述的复位弹簧(5)的弹力等于所述的电磁吸引力，以使气隙H的厚度随弹力变化而浮动；并且当一次电流等于或大于设定的短路电流的阈值时，所述的复位弹簧(5)的弹力小于气隙H两侧的主磁路与分磁路之间的电磁吸引力，以使所述的开环形动铁芯(4)与静铁芯(2)之间吸合并接触。

4.根据权利要求1或2所述的供电电流互感器，其特征在于，所述的联接机构(6)包括至少一个固定安装在静铁芯(2)上的连接件(62)、用于将连接件(62)与开环形动铁芯(4)转动联接的转动副机构(61)、静铁芯(2)的第一联接面(21)和第一配合联接面(41)，其中：

第一联接面(21)为形成在静铁芯(2)上的平面；

第一配合联接面(41)由形成在开环形动铁芯(4)上的第一平面(411)和第二平面(412)构成，且第一与第二平面(411、412)通过小圆弧面(413)过渡衔接，所述的小圆弧面(413)分别与第一平面(411)、第二平面(412)相切，其圆心与转动副结构(61)的转轴(611，或614)的轴心同心；

当一次电流处于正常情况下，复位弹簧(5)的弹力驱使第一平面(411)与第一联接面(21)接触配合，而第二平面(412)与第一联接面(21)不接触；

当一次电流超过设定的阈值时，开环形动铁芯(4)受主磁路与分磁路之间的电磁吸引力的驱动绕转动副结构(61)的转轴(611，或614)转动，驱使第二平面(412)与第一联接面(21)接触配合，而第一平面(411)与第一联接面(21)不接触。

5.根据权利要求1或2所述的供电电流互感器，其特征在于，所述的联接机构(6)包括至少一个固定安装在静铁芯(2)上的连接件(62)、用于将连接件(62)与开环形动铁芯(4)转动联接的转动副机构(61)、静铁芯(2)的第一联接面(21)和第一配合联接面(41)，其中：

第一联接面(21)为一个形成在静铁芯(2)上的凹形圆弧面；

第一配合联接面(41)为一个形成在开环形动铁芯(4)上的凸形圆弧面；

所述的凹形圆弧面的圆心和凸形圆弧面的圆心分别与转动副结构(61)的转轴(611，或614)的轴心同心，且凹形圆弧面与凸形圆弧面之间为常接触滑动配合。

6.根据权利要求4或5之一所述的供电电流互感器，其特征在于：

所述的转动副结构(61)包括形成在连接件(62)上的转轴(611)和形成在开环形动铁芯(4)上的轴孔(612)，且所述的转轴(611)枢转安装在轴孔(612)内；或者

所述的转动副结构(61)包括形成在连接件(62)上的轴孔(613)和固定联接在开环形动铁芯(4)上的转轴(614)，且所述的轴孔(613)枢转地套装在转轴(614)上。

7.根据权利要求1所述的供电电流互感器，其特征在于：

所述的静铁芯(2)的位于闭环形主磁路第一节点A与第二节点B之间的A-B段的横截面的面积小于A-C-B段主磁路的横截面的面积；

所述的开环形动铁芯(4)的位于分磁路第四节点D和第五节点E之间的D-E段的横截面的面积小于静铁芯(2)的A-C-B段闭环形主磁路的横截面的面积，并大于静铁芯(2)的A-C-B段闭环形主磁路的横截面的面积与A-B段主磁路的横截面的面积之差。

8.根据权利要求2所述的供电电流互感器，其特征在于：

所述的静铁芯(2)的第一联接面(21)的面积、第二联接面(22)的面积为静铁芯(2)的A-C-B段闭环形主磁路的横截面的面积的1到2倍；

所述的开环形动铁芯(4)的第一配合联接面(41)的面积、第二配合联接面(42)的面积分别为开环形动铁芯(4)的D-E段分磁路的横截面的面积的1到2倍。

9.根据权利要求2所述的供电电流互感器，其特征在于：在所述的壳体支架(1)上设有凸台(11)，用于当开环形动铁芯(4)上的第二配合联接面(42)与静铁芯(2)上的第二联接面(22)分离时，所述的开环形动铁芯(4)在复位弹簧(5)的弹力作用下通过与凸台(11)的接触配合而处于稳定状态。

10.根据权利要求6所述的供电电流互感器，其特征在于：

所述的联接机构(6)还包括一个一端连接开环形动铁芯(4)的压紧弹簧(63)，其另一端与静铁芯(2)或连接件(62)连接，压紧弹簧(63)的弹性力驱使第一配合联接面(41)与第一联接面(21)之间形成稳定的接触压紧力；并且

在第一配合联接面(41)与第一联接面(21)接触状态下，转动副结构(61)的转轴(611，或614)与轴孔(612，或613)之间留有能使第一配合联接面(41)与第一联接面(21)压紧的间隙量L。

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