CN107195421B - 用于低压或中压应用的线圈致动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于低压和中压应用的线圈致动器，包括与可移动柱塞操作地相关联的电磁体、与所述电磁体电气地连接的供电和控制单元以及与所述供电和控制单元操作地连接的第一输入端子和第二输入端子，其中在所述线圈致动器工作期间将输入电压施加在所述第一输入端子和第二输入端子之间。线圈致动器还包括与所述供电和控制单元操作地连接第三输入端子，所述第三输入端子适于处于与所述电磁体的工作的正常控制条件相对应的第一工作条件下，或者处于与所述电磁体的工作的超驰控制条件相对应的第二工作条件下。供电和控制单元适于依赖于所述第三输入端子的工作条件(A、B)根据所述正常控制条件或者所述超驰控制条件来控制所述电磁体的工作。

Description

用于低压或中压应用的线圈致动器

技术领域

本发明涉及用于低压应用或者中压应用的线圈致动器，该线圈致动器在性能和构造方面具有改进的特征。

背景技术

为了本申请的目的，术语“低压”(LV)涉及低于1kV AC和1.5kV DC的工作电压，而术语“中压”(MV)涉及高于1kV AC和1.5kV DC的高达数十kV(例如，高达72kV AC和100kVDC)的工作电压。

如广泛所知的，出于多种多样的目的，线圈致动器频繁地用在MV和LV安装中。

线圈致动器的典型用途涉及弹簧致动的切换装置中的机械部件的选择性释放或者锁定。

其它典型用途可以涉及机械运动链或者致动器中电控锁定或脱扣功能的实现。

线圈致动器通常包括接收输入电压以及依赖于所述输入电压驱动电磁体的电子设备，该电磁体包括一个或多个致动线圈，其中一个或多个致动线圈与可移动柱塞操作地相关联以使得可以通过由沿着所述一个或多个致动线圈流动的电流生成的磁场磁性地致动可移动柱塞。

线圈致动器已经展示出使得线圈致动器的使用在LV或MV应用中非常流行的相关有利方面。

然而，在市场上特别能感受到的是，对确保这些设备的更灵活的工作并且同时确保预期应用的可靠性能的解决方案的需要。

为了对这种需要作出响应，本发明提供了根据下列权利要求1和相关从属权利要求的线圈致动器。

发明内容

根据本发明的线圈致动器包括电磁体，所述电磁体与所述可移动柱塞操作地相关联以使得可以通过由所述电磁体生成的磁场致动可移动柱塞。

根据本发明的线圈致动器还包括供电和控制单元，所述供电和控制单元与所述电磁体电气地连接以向所述电磁体馈送并且控制所述电磁体的工作。

根据本发明的线圈致动器还包括第一输入端子和第二输入端子，所述第一输入端子和第二输入端子与所述供电和控制单元电气地连接。

在所述线圈致动器的工作期间，在所述第一端子和第二端子之间施加输入电压，该输入电压可以由外部设备(例如，继电器)提供。

根据本发明的线圈致动器包括第三输入端子，所述第三输入端子与所述供电和控制单元电气地连接。

所述第三输入端子适于在第一工作条件或第二工作条件下工作，其中第一工作条件与所述电磁体的工作的正常控制条件相对应，第二工作条件与所述电磁体的工作的超驰(overriding)控制条件相对应。

所述供电和控制单元适于依赖于所述第三输入端子的工作条件(A、B)根据所述正常控制条件或者所述超驰控制条件来控制所述电磁体的工作。

优选地，所述供电和控制单元适于在所述第三输入端子处于所述第一工作条件下时依赖于施加在所述第一端子与所述第二端子之间的输入电压控制所述电磁体的工作。

优选地，所述供电和控制单元适于在所述第三输入端子处于所述第二工作条件下时独立于施加在所述第一端子与所述第二端子之间的输入电压控制所述电磁体的工作。

优选地，所述供电和控制单元适于当所述第三输入端子处于所述第二工作条件下时独立于施加在所述第一端子与所述第二端子处的输入电压不向所述电磁体提供驱动电流。

在另外的方面中，本发明涉及根据下列权利要求13的LV或MV切换装置或者开关设备。

附图说明

本发明的另外的特征和优点将通过下面给出的参照附图的描述更清楚地显现，附图作为非限制性的示例给出，其中：

-图1、图2、图3例示了根据本发明的线圈致动器的实施例的示意图；

-图4、图5、图5A、图5B、图5C、图5D例示了装载在图1-3的线圈致动器上的供电和控制单元的示意图；

-图6、图7、图7A、图7B示意性地例示了图1-3的线圈致动器的工作。

具体实施方式

在本发明的下列详细描述中，不论相同的组件是否在不同的实施例中示出，通常由相同的附图标记指示相同的组件。为了清楚并且简明地公开本发明，附图可以不一定按比例绘制以及可以用示意性的形式示出本发明的某些特征。

参照上面提到的图，本发明涉及用于LV或MV应用(例如LV或MV切换装置(例如，电路断路器、断连器、接触器等等)或者更一般地，LV或MV开关设备)的线圈致动器1。

线圈致动器1包括外壳体11，该外壳体11限定内部容积以及优选地由电气绝缘材料(例如，热固性树脂)制成。

优选地，外壳体11设置有外部柔性连接翼11A，该外部柔性连接翼11A适于允许将线圈致动器安装在支撑结构(未示出)上。

优选地，外壳体11设置有第一开口111(图1)，在第一开口111处可以访问线圈致动器1的输入端子T1、T2、T3。

线圈致动器1包括电磁体2，该电磁体2被稳定地容纳在由外壳体11限定的内部容积中。

优选地，电磁体2至少包括致动线圈2A，该致动线圈2A根据螺线管构造有利地布置。

致动线圈2A意图由可调节的驱动电流IC供电以生成具有期望的方向和强度的磁场。

优选地，线圈致动器1是单线圈类型的。在这种情况下，电磁体2包括单个致动线圈2A。

优选地，电磁体2包括一个或多个磁性材料的部分2B，以恰当地引导由激励电磁体2的驱动电流IC所生成的磁场线。

优选地，电磁体2包括内部腔体20(例如，具有圆柱形形状)，该内部腔体20由线圈电磁体2的致动线圈2A和磁性材料的部分2B包围。

线圈致动器1包括可移动柱塞8，该可移动柱塞8操作地关联至电磁体2以使得可以通过由沿着致动线圈2A流动的驱动电流IC生成的磁场来致动可移动柱塞8。

优选地，柱塞8容纳在电磁体2的内部腔体20中，其中可移动柱塞8可以移动穿过内部腔体20。

通常，柱塞8可以在不向致动线圈2A提供驱动电流IC时所采取的非受激位置与向致动线圈2A提供驱动电流IC时所采取的受激位置之间线性地移动。

优选地，线圈致动器1包括与柱塞8操作地相关联的弹性元件9(例如，弹簧)。

优选地，弹性元件9操作地耦合在固定锚定点与柱塞8之间以对柱塞8施加偏置力。所述偏置力可以有利地用于在为致动线圈2A供电的驱动电流IC被中断时致动柱塞8。

优选地，外壳体11设置有第二开口110(图3)，该第二开口110允许柱塞8从罩壳11伸出并且与线圈致动器1意图与之相互作用的切换装置或者开关设备的机构200接口接合。

作为示例，机构200可以是LV电路断路器的主要命令链。

线圈致动器1包括供电和控制单元3，供电和控制单元3与电磁体2电气地连接，特别是与电磁体2的致动线圈2A电气地连接。

优选地，供电和控制单元3由一个或多个电子板构成，其中一个或多个电子板被容纳在由外壳体11所限定的内部容积中并且包括模拟和/或数字电子电路和/或处理设备。

供电和控制单元3被配置为向电磁体2馈送并且控制电磁体2的工作(激励)以恰当地致动可移动柱塞8。

优选地，为了将柱塞8从非受激位置移动至受激位置，供电和控制单元3向电磁体2(特别是向致动线圈2A)提供驱动电流IC，使得柱塞8通过由所述驱动电流生成的磁场力抵抗由弹性元件9施加的偏置力而致动。

优选地，为了将柱塞8从受激位置移动至非受激位置，供电和控制单元3中断流动至致动线圈2A的驱动电流IC，使得柱塞8通过由弹性元件9施加的偏置力而致动，因为电磁体2没有生成磁场。

线圈致动器1包括与供电和控制单元3电气地连接的第一输入端子和第二输入端子T1、T2。

在线圈致动器1的工作期间，在输入端子T1与T2之间施加输入电压VIN并且因此向供电和控制单元3提供输入电压VIN。

通过可以与线圈致动器1电气地连接的外部设备(例如，继电器或者另一个保护设备)向线圈致动器1提供电压VIN。

本发明的一个重要方面在于，线圈致动器1包括与供电和控制单元3电气地连接的第三输入端子T3。

输入端子T3适于采取与由供电和控制单元3采用以控制电磁体2的工作的不同控制条件相对应的不同工作条件。

更具体地，输入端子T3适于处于第一工作条件A下或者处于第二工作条件B下，其中第一工作条件A和第二工作条件B与由供电和控制单元3采用以控制电磁体2的工作的正常控制条件NDC或者超驰控制条件ODC分别地相对应。

输入端子T3的工作条件A、B基本上依赖于输入端子T3的电气连接状态。

优选地，当输入端子T3处于第一工作条件A下时，输入端子T3电气地浮置以使得没有电流流过输入端子T3，而当输入端子T3处于第二工作条件B下时，输入端子T3电气地连接至电气电路(例如，接地)、与线圈致动器操作地连接的电路或者线圈致动器中所包括的电路等等。

优选地，当输入端子T3处于第二工作条件B下时，输入端子T3与输入端子T1、T2中的一个电气地耦合。

优选地，通过线圈致动器1外部的控制设备100控制输入端子T3在工作条件A、B之间的可逆转变。

优选地，控制设备100与端子T3操作地耦合以使得能够将端子T3以可逆方式与输入端子T1、T2中的一个电气地耦合或者解耦。作为示例，控制设备100可以由可通过继电器、用户或者任何致动设备操作的开关构成。

在所引用的图中，仅仅通过示例的方式，将输入端子T3示出为在其处于第二工作条件B下时与输入端子T2电气地耦合。

然而，所意图的是，根据需要，当输入端子T3处于第二工作条件B下时，输入端子T3可以与输入端子T1电气地耦合。

在AC应用中(即，当输入电压VIN是AC电压时)，当输入端子T3处于第二工作条件B下时，输入端子T3可以与输入端子T1-T2中的任何一个电气地耦合。

在DC应用中(即，当输入电压VIN是DC电压时)，当输入端子T3处于第二工作条件B下时，输入端子T3优选地与意图被置于正电压下的端子T1或T2耦合。

然而，在某些DC应用中，当输入端子T3处于第二工作条件B下时，输入端子T3可以与意图接地或者被置于负电压下的输入端子T1或T2耦合。

根据本发明，供电和控制单元3适于依赖于第三输入端子T3的工作条件A、B根据正常控制条件NDC或者超驰控制条件ODC来控制电磁体2的工作，特别是通过流过致动线圈2A的驱动电流IC来激励电磁体2。

优选地，当供电和控制单元3依赖于施加在输入端子T1、T2处的输入电压VIN控制所述电磁体的激励时，供电和控制单元3根据正常控制条件NDC控制电磁体2的工作。

因此，供电和控制单元3适于在输入端子T3处于第一工作条件A下时依赖于施加在输入端子T1、T2处的输入电压VIN提供并且控制到电磁体2的驱动电流IC的流动(图7、7A-7B)。

优选地，当供电和控制单元3独立于施加在输入端子T1、T2处的输入电压VIN控制所述电磁体的激励时，供电和控制单元3根据超驰控制条件ODC控制电磁体2的工作。

因此，供电和控制单元3适于在输入端子T3处于第二工作条件B下时独立于施加在输入端子T1、T2处的输入电压VIN提供并且控制到电磁体2的驱动电流IC的流动(图6)。

根据所引用的附图中示出的本发明的实施例，当输入端子T3处于第一工作条件A下时，供电和控制单元以使得线圈致动器1作为典型UVR(欠电压释放)设备工作的方式驱动电磁体2。

当输入端子T3处于第一工作条件A下时，供电和控制单元3因此向电磁体2馈送以使得柱塞8响应于输入电压VIN跨过预定义阈值电压的转变从非受激位置磁性地致动到受激位置。

更具体地，如图7、图7A-7B所示，当输入端子T3处于第一工作条件A下时，供电和控制单元3工作如下。

让输入电压VIN示出在时刻t1从低于第一阈值电压VTH1的值到高于所述第一阈值电压的值的转变。

响应于输入电压VIN的所述转变，供电和控制单元3向电磁体2提供驱动电流IC的发射脉冲，该驱动电流IC的发射脉冲具有预定发射电平IL和发射时间TL。

以这种方式，获得用以磁性地致动柱塞8的对电磁体2的快速且高的激励。

在已经提供了所述发射脉冲之后，在时刻t1+TL处，供电和控制单元3将驱动电流IC减小至低于发射电平IL(例如，甚至低十倍)的预定保持电平IH并且在输入电压VIN保持高于第二阈值电压VTH2的时间点将驱动电流IC维持在保持电平IH处，其中第二阈值电压VTH2低于或者等于第一阈值电压VTH1。

根据上述，很明显的是，当输入电压VIN变得高于阈值电压VTH1时，供电和控制单元3怎样驱动电磁体2以使得柱塞8进行(与由弹性元件9施加的偏置力相对的)“发射和保持”移动(即，将柱塞8从非受激位置移动至受激位置并且在输入电压VIN保持高于阈值电压VTH2的时间点将柱塞8维持在受激位置处)。

再次参照图7A-7B，在时刻t2处，假设现在输入电压VIN示出从高于第二阈值电压VTH2的值到低于所述第二阈值电压的值的转变。

响应于输入电压VIN的所述转变，供电和控制单元中断流动至电磁体2的驱动电流IC。

以这种方式，获得电磁体2的去激励并且不再生成磁场。

柱塞8基于由弹性元件9施加的致动力进行“释放”移动，即，柱塞8从受激位置移动至非受激位置并且在输入电压VIN保持低于阈值电压VTH1的时间点稳定地保持在非受激位置处。

优选地，第二阈值电压VTH2低于第一阈值电压VTH1。图7A中示意地示出了在这种情况下供电和控制单元3的表现。

然而，第一和第二阈值电压VTH1、VTH2可以一致。图7B中示意地示出了在这种情况下供电和控制单元3的表现。如可以注意到的，对于所提到的两种情况，供电和控制单元3的行为基本上相同。

根据本发明的可替换的实施例(未示出)，当输入端子T3处于第一工作条件A下时，供电和控制单元可以驱动电磁体2以使得线圈致动器1工作得与上述不同，例如作为PSSOR(持久供电分流开口释放(Permanent Supply Shunt Opening Release))设备。

在这种情况下，当输入端子T3处于第一工作条件A下时，供电和控制单元3仍然依赖于施加在输入端子T1、T2处的输入电压VIN驱动电磁体2，但是相对于上面描述的UVR控制逻辑，供电和控制单元3实现了控制柱塞8的移动的不同方式。

根据所引用的附图中示出的本发明的实施例，当输入端子T3处于第二工作条件B下时，供电和控制单元3独立于施加在输入端子T1、T2处的输入电压VIN不向电磁体2提供驱动电流(图6)。

在实践中，当输入端子T3处于第二工作条件B下时，独立于输入电压VIN迫使电磁体2去激励或者保持去激励并且迫使柱塞8移动至非受激位置或者保持在非受激位置。

现在对当输入端子T3在第一工作条件A与第二工作条件B之间可逆地切换时线圈致动器1的工作进行简略描述。

当输入端子T3在给定时刻从第一工作条件A切换至第二工作条件B时，供电和控制单元3停止根据正常控制条件NDC控制电磁体2并且开始根据超驰控制条件ODC控制电磁体2(图6-7)。

假设供电和控制单元3在根据正常控制条件NDC控制电磁体2时实现UVR控制逻辑，我们有：

-如果供电和控制单元3在所述给定时刻正在向电磁体2提供驱动电流IC，则中断所述驱动电流、去激励电磁体2以及迫使柱塞8从受激位置移动至非受激位置(“释放”移动)并且在输入端子T3保持第二工作条件B的时间点保持在非受激位置处；或者

-如果供电和控制单元3在所述给定时刻没有正在向电磁体2提供驱动电流IC，则电磁体2维持去激励并且柱塞8在输入端子T3保持第二工作条件B的时间点保持在非受激位置处。

当输入端子T3在给定时刻处从第二工作条件B切换至第一工作条件A时，供电和控制单元3停止根据超驰控制条件ODC控制电磁体2并且开始根据正常控制条件NDC控制电磁体2(图6-7)。

假设供电和控制单元3在根据正常控制条件NDC控制电磁体2时实现UVR控制逻辑，我们有：

-如果在所述给定时刻输入电压VIN高于阈值VTH1，则激励电磁体2并且迫使柱塞8从非受激位置移动至受激位置且在电压VIN保持高于阈值VTH2的时间点保持在受激位置处(“发射和保持”移动)；或者

-如果在所述给定时刻输入电压VIN低于阈值VTH1，则电磁体2维持去激励并且柱塞8在电压VIN保持低于阈值VTH1的时间点保持在非受激位置处。

再次证明了，所描述的供电和控制单元3的表现在阈值电压VTH1、VTH2不同或者一致的情况下基本上相同。

根据所引用的附图示出的本发明实施例，供电和控制单元3包括电子级(即，输入级4、控制级5和驱动级6)的级联。

优选地，输入级4与输入端子T1、T2电气地连接并且适于接收端子T1、T2之间的输入电压VIN以及提供经整流的电压VR，经整流的电压VR的表现依赖于输入电压VIN。

优选地，控制级5与输入级4和输入端子T3操作地连接。

优选地，控制级5适于从输入级4接收经整流的电压VR并且提供控制信号C以控制电磁体2的工作。

如根据下文将更明显的，控制级5适于依赖于输入端子T3的工作条件A、B以及可能地(即，只有当端子T3处于第一工作条件A下时)依赖于经整流的电压VR来提供控制信号C，该经整流的电压VR进而依赖于输入电压VIN。

优选地，驱动级6与控制级5和电磁体2操作地连接，特别地与电磁体2的致动线圈2A操作地连接。

优选地，驱动级6适于从控制级5接收控制信号C以及响应于所述控制信号调节供应到所述电磁体的驱动电流IC的流动。

优选地，供电和控制单元3包括馈送级7，该馈送级7与输入级4、控制级5、驱动级6和线圈电磁体2操作地连接。

优选地，馈送级7适于接收经整流的电压VR并且提供供电和控制单元3(即，电子级4、5、6)和电磁体2的工作所需要的电力。

参照所引用的附图示出的实施例，输入级4优选地包括整流电路41，该整流电路41可以包括根据技术人员已知的配置适当地布置的二极管桥(图4)。

输入级4还可以包括根据技术人员已知的配置适当地布置的一个或多个滤波或保护电路42。

参照所引用的附图示出的实施例，控制级5优选地包括电气地级联连接的检测电路51和控制电路52。

检测电路51与输入级4和输入端子T3操作地连接并且适于接收经整流的电压VR。

检测电路51适于根据输入端子T3的工作条件A、B提供第一检测信号S或者超驰信号OS，其中第一检测信号S指示经整流的电压VR并且因此指示输入电压VIN，超驰信号OS具有预定值。

更具体地，检测电路51适于在输入端子T3处于第一工作条件A下时提供指示经整流的电压VR的第一检测信号S，以及在输入端子T3处于第二工作条件B下时提供具有预定值的超驰信号OS。

优选地，检测信号S和超驰信号OS两者都是电压信号。检测信号S的表现基本上依赖于所施加的电压VIN的表现，而超驰信号OS具有预定值，该预定值优选为“低”逻辑电平(例如，大约0V)。

优选地，检测电路51包括第一电路区段511，第一电路区段511操作地连接在输入级4与控制电路52之间。

第一电路区段511适于在输入端子T3处于第一工作条件A下时接收经整流的电压VR并且提供检测信号S。

优选地，电路区段511包括电阻分压器，电阻分压器与输入级4的输出40和控制电路52的第一输入节点52A电气地连接。

电路区段511还可以包括根据技术人员已知的配置适当地设计的一个或多个滤波电路布置(未示出)。

优选地，检测电路51包括第二电路区段512，第二电路区段512操作地连接在输入端子T3、电路区段511与控制电路52之间。

第二电路区段512适于在输入端子T3处于第二工作条件B下时防止第一电路区段向控制电路52提供检测信号S。

电路区段512还适于在输入端子T3处于第二工作条件B下时向控制电路52提供超驰信号OS以替代检测信号S。

优选地，电路区段512包括RC电路布置，RC电路布置操作地连接在控制电路52的输入节点52A、输入端子T3与接地之间。这种RC电路布置可以包括例如相互并联连接在输入节点52A与接地之间的电容器513和电阻器514。输入节点52A进而还与端子T3和电路区段511电气地连接。

当输入端子T3处于第一工作条件A下时(图7)(根据第一工作条件A，输入端子T3电气地浮置)，充电电流I1可以经过电路区段512(特别是电容器513)从电路区段511流至接地。由检测信号S(具有给定电压值)生成充电电流I1，该检测信号S指示由第一电路区段511接收的经整流的电压VR。

充电电流I1根据适当计算的充电时间常数使电容器513充电，该电容器513被逐渐地带到由电路区段511施加的电压(即，大约为信号S的电压值)。

因此，电路区段511可以在不受电路区段512任何干扰的情况下向控制电路52提供检测信号S。

当输入端子T3处于第二工作条件B下时(图6)(根据第二工作条件B，输入端子T3与端子T2电气地连接)，放电电流I2通过电容器513向第三端子T3流动。

如在下文中更好地解释的，将放电电流I2基本引导至接地以根据适当计算的放电时间常数使电容器513放电，该电容器513被快速地带到接地电压。

通过恰当地计算这种放电时间常数，电路区段511的输出可以因此快速地与接地短路并且不能再向控制电路52提供检测信号S，同样输入节点52A也与接地短路。

因此，在输入节点52A处向控制电路52提供具有“低”逻辑电平(例如，大约0V)的预定值的超驰信号OS，替代检测信号S。

优选地，电路区段512包括电路布置517以在输入端子T3处于第二工作条件B下时允许放电电流I2向接地流动以使电容器513放电。

根据本发明的某些实施例，当处于第二工作条件B下时，输入端子T3与意图被置于正电压的输入端子T1或T2电气地连接(如所引用的附图所示)。

在这些情况下(图5B)，电路区段517优选地包括开关518(例如，MOSFET、IGBT、BJT或者另一个等同的设备)和电阻网络518A，开关518和电阻网络518A适当地配置为当输入端子T3处于第二工作条件B下时允许向接地引导的放电电流I2的通过以使电容器513放电。

开关518可以以这样的方式配置：在输入端子T3处于第二工作条件B下且因为与输入端子T2电气地连接而取正电压值时，开关518切换至导通状态(ON)。以这种方式，开关518为放电电流I2提供朝向接地的导电路径。

根据本发明的其它实施例，当处于第二工作条件B下时，输入端子T3与意图接地或者被置于负电压下的输入端子T1或T2电气地连接(如所引用的附图所示)。

在这些情况下(图5C)，电路区段517优选地包括二极管516和电阻网络516A，二极管516和电阻网络516A适当地配置为当输入端子T3处于第二工作条件B下时允许经端子T3朝向接地的电流I2的通过以使电容器513放电。

二极管516可以以这样的方式配置：在输入端子T3处于第二工作条件B下且因为与输入端子T2电气地连接而取负电压或者接地电压时，二极管516切换至导通状态(ON)。以这种方式，二极管516为放电电流I2提供(在所引用的附图示出的实施例中，经过端子T2、T3)朝向接地的导电路径。

电路布置517的另外的变型可以依赖于当输入端子T3处于第二工作条件B下时与输入端子T3电气地连接的输入端子T1或T2，以及依赖于意图用于这个输入端子T1或T2的工作电压。

优选地，控制电路52包括比较区段520，比较区段520与检测电路51操作地级联连接。

比较区段520适于接收检测信号S或者超驰信号OS并且响应于所述检测信号或者所述超驰信号提供比较信号CS。

优选地，比较区段520包括操作地连接在控制电路52的输入节点52A与中间节点52B之间并且根据技术人员已知的配置适当地设计的比较器电路布置。

优选地，由比较区段520提供的比较信号CS是可以依赖于输入电压信号S或者OS而处于“高”或者“低”逻辑电平的电压信号。

优选地，当比较区段520接收检测信号S或者超驰信号OS时，比较区段520将这些输入信号与预定比较值进行比较，预定比较值可以等于阈值电压VTH1、VTH2或者与阈值电压VTH1、VTH2成比例。

优选地，由根据技术人员已知的配置适当地布置在比较区段520中的专用电路提供这种预定比较值。

优选地，当比较区段520接收检测信号S时，比较区段520依赖于检测信号S低于还是高于所述预定比较值来提供处于“高”逻辑电平或者“低”逻辑电平的比较信号CS，该事件进而依赖于所施加的输入电压VIN的表现。

优选地，当比较区段520接收超驰信号OS时，因为超驰信号OS具有处于一定低于所述预定比较值的“低”逻辑电平的预定值，所以比较区段520仅提供处于“低”逻辑电平的比较信号CS。

在实践中，当由比较区段520接收超驰信号OS时(即，当输入端子T3处于第二工作条件B下时)，提供处于预定的“低”逻辑电平的比较信号CS。

优选地，控制电路52包括控制区段523，控制区段523操作地连接在比较区段520(特别是中间节点52B)与驱动级6(特别是驱动级6的输入6A)之间。

控制区段523适于接收比较信号CS以及响应于比较信号CS向驱动级6提供控制信号C。

优选地，控制区段523适于在控制电路52的第二输入节点52C处接收来自驱动级6的第二检测信号D。

优选地，检测信号D指示由供电和控制单元3提供至电磁体2的驱动电流IC。

有利地，控制区段523可以包括一个或多个控制器(例如，不同类型的微控制器或者数字处理设备)，一个或多个控制器适于接收以及提供若干模拟和/或数字输入并且包括可以用于存储可执行软件指令或者工作参数的可重写非易失性存储器区域。

优选地，控制区段523包括第一控制器521，第一控制器521操作地连接在比较区段520(特别是中间节点52B)与驱动级6(特别是输入节点6A)之间。

第一控制器521适于接收比较信号CS和检测信号D以及响应于所述输入信号提供控制信号C。

以这种方式，控制器521能够根据需要(即，依赖于输入端子T3的工作条件A、B以及可能地(即，只有当端子T3处于第一工作条件A下时)依赖于所施加的电压VIN)控制驱动级6以恰当地激励或者去激励电磁体2。

优选地，控制器521被配置为当比较信号CS处于“低”逻辑电平时提供控制信号C以不向电磁体2提供驱动电流IC。

优选地，控制器521被配置为当比较信号CS处于“高”逻辑电平时提供控制信号C以提供具有根据给定曲线(例如，图7A-7B中所示的曲线)设定的值的驱动电流IC。

优选地，控制器521是能够控制驱动级6以基本上执行驱动电流IC的占空比调制的PWM控制器，驱动电流IC可以根据给定的设定参数被调节。

优选地，控制区段523包括第二控制器522，第二控制器522与第一控制器521操作地连接。

控制器522优选地适于提供用于控制驱动电流IC的设定信号SS，该设定信号SS由第一控制器521接收和处理以提供控制信号C。

作为示例，为了向线圈电磁体2提供具有图7A-7B中所示的曲线的驱动电流IC，控制器522可以首先向控制器521提供指示期望的发射电平IL和发射时间TL的设定信号SS。以这种方式，在开始激励电磁体2时，就获得对驱动电流IC的适当调节。然后，当必须维持电磁体2被激励时，控制器522可以提供指示要由控制器521采用的电流基准值(例如，期望的保持电平IH)的设定信号SS以执行驱动电流IC的PWM调节。

优选地，控制器522与比较区段520操作地连接以接收和处理比较信号CS并且依赖于所述比较信号提供设定信号SS。

优选地，控制级5包括禁用电路53，禁用电路53与控制电路52操作地连接。

禁用电路53适于在从向所述电磁体提供驱动电流IC的在前的发射脉冲的时刻开始的给定时间周期内，防止控制电路52提供控制信号C以向电磁体2供应驱动电流IC的发射脉冲。

作为示例，当必须将柱塞8从非受激位置移动至受激位置(例如，以实现“发射和保持”移动)时，可以由供电和控制单元3向电磁体2提供驱动电流IC的发射脉冲。

优选地，当生成驱动电流IC的发射脉冲时，禁用电路53与第二控制器522操作地连接并且从第二控制器522接收延迟(temporization)信号TS。

响应于延迟信号TS，禁用电路53在从向电磁体2提供驱动电流IC的发射脉冲的时刻开始的给定时间周期内向控制器522提供禁用信号DS。

优选地，响应于所接收的禁用信号DS，第二控制器522向第一控制器521提供设定信号SS以防止生成驱动电流IC的新的发射脉冲。

当所施加的输入电压VIN由于一些原因不稳定以及由于所施加的输入电压VIN的波动，不知何故供电和控制单元3被迫使驱动电磁体2以使得柱塞8执行多个后续的“发射和保持”以及“释放”移动时，禁用电路53尤其有用。

由于禁用电路53适于确保驱动电流IC的后续发射脉冲被给定时间间隔分开，因此避免或者减轻了电磁体2的过热现象和线圈电磁体1的过分接近的电流吸收峰。

参照所引用的附图示出的实施例，驱动级6优选地包括分流电阻器61和开关62，分流电阻器61和开关62电气地串联连接在接地与电磁体2的致动线圈2A之间，电磁体2进而与馈送级7电气地连接以接收电力P(图5D)。

以这种方式，可以由开关62恰当地调节的驱动电流IC可以在线圈致动器1的工作期间流过致动线圈2A、开关62和分流电阻器61。

优选地，开关62与控制级5(特别是控制电路53)操作地连接，以接收控制信号C以及依赖于所述控制信号调节驱动电流IC。

作为示例，开关62可以是MOSFET，该MOSFET具有与输入节点6A电气地连接以接收(电压)控制信号C的栅极端子、与致动线圈2A电气地串联连接的漏极端子以及与输入节点52C电气地连接的源极端子。

然而，开关62还可以是IGBT、BJT或者另一个等同的设备。

优选地，分流电阻器61电气地连接在接地与输入节点52C之间以使得在输入节点52C处提供指示流向接地的驱动电流IC的电压信号D。

优选地，驱动级6包括续流二极管63，续流二极管63与馈送级7和开关62电气地串联连接并且与致动线圈2A电气地并联连接。

根据上述明显可知，驱动级6能够怎样控制通过致动线圈2A的驱动电流IC的流动。

驱动电流IC的值可以由开关62依赖于开关62的工作状态来调节，开关62的工作状态进而依赖于控制信号C。

作为示例，开关62可以接收控制信号C以切换至阻断状态(断开)从而使得中断通过致动线圈2A的驱动电流IC的流动。

作为另外的示例，开关62可以接收控制信号C以切换至导通状态(接通)并且依赖于所述控制信号调制驱动电流IC的流动，例如，通过实现驱动电流IC的PWM控制。

在实践中已经示出的是，根据本发明的线圈致动器1如何完全实现预期目的和目标。

多亏第三端子T3的存在，线圈致动器1相对于现有技术的对应设备显示出改进的性能。

实际上可以独立于所施加的输入电压VIN的值控制线圈致动器的工作状态，特别是在需要可移动柱塞的“释放”移动时。

因此，线圈致动器1示出了可以通过恰当地切换端子T3容易地选择的不同工作模式。

这种操作灵活性使线圈致动器1非常适合于集成在LV或MV开关设备中。

线圈致动器具有非常紧凑的结构，相对于现有技术的传统设备，这种结构可以以有竞争力的成本在工业上实现。

由此构想的根据本发明的线圈致动器可以经受许多修改和变型，所有这些修改和变型都在发明的概念的范围内。另外，本文描述的所有组件部分可以由其它技术上等同的元件来替代。在实践中，根据需要，设备的组件材料和尺寸可以是任何性质的。

Claims (13)

1.一种用于低压应用或中压应用的线圈致动器(1)，包括：

电磁体(2)，与可移动柱塞(8)操作地相关联以致动所述可移动柱塞；

供电和控制单元(3)，与所述电磁体(2)电气地连接以向所述电磁体馈送并且控制所述电磁体的工作；

第一输入端子和第二输入端子(T1，T2)，与所述供电和控制单元电气地连接，其中在所述线圈致动器的工作期间在所述第一输入端子和所述第二输入端子之间施加输入电压(VIN)；

其特征在于，所述线圈致动器(1)包括第三输入端子(T3)，所述第三输入端子(T3)与所述供电和控制单元电气地连接，所述第三输入端子适于处于与所述电磁体的工作的正常控制条件(NDC)相对应的第一工作条件(A)下，或者处于与所述电磁体的工作的超驰控制条件(ODC)相对应的第二工作条件(B)下，所述供电和控制单元适于依赖于所述第三输入端子的工作条件(A、B)根据所述正常控制条件或者所述超驰控制条件来控制所述电磁体的工作，其中，供电和控制单元在供电和控制单元依赖于输入电压(VIN)控制所述电磁体的激励时根据正常控制条件控制电磁体的工作，并且在供电和控制单元独立于输入电压(VIN)控制所述电磁体的激励时根据超驰控制条件控制电磁体的工作，

其中当所述第三输入端子处于所述第一工作条件(A)下时，所述第三输入端子(T3)电气地浮置，以及当所述第三输入端子处于所述第二工作条件(B)下时，所述第三输入端子(T3)与所述第一输入端子和所述第二输入端子(T1、T2)中的一个电气地耦合。

2.根据权利要求1所述的线圈致动器，其特征在于所述供电和控制单元(3)适于在所述第三输入端子(T3)处于所述第一工作条件(A)下时依赖于施加在所述第一输入端子与所述第二输入端子(T1、T2)之间的输入电压(VIN)控制所述电磁体(2)的工作。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的线圈致动器，其特征在于所述供电和控制单元(3)适于在所述第三输入端子(T3)处于所述第二工作条件(B)下时独立于施加在所述第一输入端子与所述第二输入端子(T1、T2)之间的输入电压(VIN)控制所述电磁体(2)的工作。

4.根据权利要求3所述的线圈致动器，其特征在于所述供电和控制单元(3)适于在所述第三输入端子(T3)处于所述第二工作条件(B)下时独立于施加在所述第一输入端子与所述第二输入端子(T1、T2)之间的输入电压(VIN)不向所述电磁体提供驱动电流。

5.根据权利要求1至2中的任一项所述的线圈致动器，其特征在于所述供电和控制单元(3)包括：

输入级(4)，与所述第一输入端子和所述第二输入端子(T1、T2)电气地连接，其中所述输入级适于接收所述输入电压(VIN)并且提供通过对所述输入电压进行整流获得的经整流的电压(VR)；

控制级(5)，与所述输入级(4)和所述第三输入端子(T3)操作地连接，其中所述控制级适于接收所述经整流的电压(VR)并且提供控制信号(C)以控制所述电磁体(2)的工作；

驱动级(6)，与所述控制级(5)和所述电磁体(2)操作地连接，其中所述驱动级适于从所述控制级接收所述控制信号(C)并且响应于所述控制信号调节到所述电磁体的驱动电流(IC)的流动。

6.根据权利要求5所述的线圈致动器，其特征在于所述控制级(5)包括检测电路(51)，所述检测电路(51)与所述输入级(4)和所述第三输入端子(T3)操作地连接，其中所述检测电路适于接收所述经整流的电压(VR)以及依赖于所述第三输入端子的工作条件(A、B)提供指示所述经整流的电压的第一检测信号(S)或者具有预定值的超驰信号(OS)。

7.根据权利要求6所述的线圈致动器，其特征在于所述检测电路(51)包括：

第一电路区段(511)，适于在所述第三输入端子(T3)处于所述第一工作条件(A)下时接收所述经整流的电压(VR)并且提供所述第一检测信号(S)；

第二电路区段(512)，适于在所述第三输入端子(T3)处于所述第二工作条件(B)下时提供所述超驰信号(OS)以替代所述第一检测信号(S)。

8.根据权利要求6所述的线圈致动器，其特征在于所述控制级(5)包括控制电路(52)，所述控制电路(52)与所述检测电路(51)和所述驱动级(6)操作地连接，其中所述控制电路适于接收所述第一检测信号(S)或者所述超驰信号(OS)以及响应于所述第一检测信号或者所述超驰信号向所述驱动级提供所述控制信号(C)。

9.根据权利要求8所述的线圈致动器，其特征在于所述控制电路(52)包括：

比较区段(520)，适于接收所述第一检测信号(S)或者所述超驰信号并且响应于所述第一检测信号(S)或者所述超驰信号(OS)提供比较信号(CS)；

控制区段(521、522)，适于接收所述比较信号(CS)并且响应于所述比较信号向所述驱动级(6)提供所述控制信号(C)。

10.根据权利要求8所述的线圈致动器，其特征在于所述控制级(5)包括禁用电路(53)，所述禁用电路(53)与所述控制电路(52)操作地连接，其中所述禁用电路适于在从向所述电磁体供应驱动电流(IC)的在前的发射脉冲的时刻开始的给定时间周期内，防止所述控制电路提供控制信号(C)以向所述电磁体(2)供应驱动电流(IC)的发射脉冲。

11.根据权利要求1至2中的任一项所述的线圈致动器，其特征在于所述电磁体(2)包括单个致动线圈(2A)。

12.一种低压或中压切换装置，其特征在于其包括根据前述权利要求中的一项所述的线圈致动器(1)。

13.一种低压或中压开关设备，其特征在于其包括根据权利要求1至11中的一项所述的线圈致动器(1)。

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