圖1 脫扣器結構圖。

　　1. 2 脫扣器機構工作原理

　　脫扣器是一種含有復位裝置的斷路器脫扣裝置。它將磁性元件、導磁體、線圈、襯套、儲能器、驅動元件等緊湊地安裝在一個體積很小的殼體內，并由磁性元件、殼體、導磁片、動作元件組成一個特定的磁回路。常態下，銜鐵在永磁體作用下保持吸合狀態，即磁回路將儲能器處于最大的勢能狀態，當控制器檢測到主回路過載或短路時，給脫扣器一個一定強度的短時持續脈沖信號( 持續時間有軟件控制)，使線圈通有電流而產生反向磁通，破壞了脫扣器內的磁回路，儲能器釋放能量，銜鐵彈出推動推桿，再推動斷路器上的牽引桿執行動作，從而使斷路器可靠分閘。

　　2 設計時因注意的問題

　　在選擇脫扣器零件時應注意:

　　(1) 例如，HSM1z-160 脫扣器中彈簧力原設計P1 = (4. 0 ± 0. 4) N，P2 = (7. 0 ± 0. 7) N，生產過程中彈簧力偏下公差時，常常出現脫扣器脫扣而斷路器卻沒有脫扣的情況。經不同彈簧力P1在4. 5 ～ 6 N，P2在7. 5 ～ 11 N 中的試驗，當P2 >9. 2 N 時，會出現斷路器機構部分已在合閘位置，但脫扣器卻沒有吸合，從而使斷路器不能可靠合閘的狀況。經過試驗，最終彈簧力控制在P1 =(4. 8 ± 0. 4) N，P2 = (8. 0 ± 0. 8) N。由上例可知，彈簧力與斷路器脫扣力相比，應有一定的裕度，但裕度不能太大，否則又增加了再扣力，使斷路器不能可靠合閘;反之，雖然減小了再扣力，使斷路器能可靠合閘，但也不能使斷路器可靠分閘。因此，彈簧力必須適中。

　　(2) 線圈串接在線路中，流過的電流就大。為減少對電路的影響，線圈的導線應粗，匝數要少。例如，HSM1z-160 脫扣器中原線圈線徑為0. 08 mm，有效圈數3000圈，后線徑改為0. 09 mm，有效圈數2 500 圈。

　　(3)在選擇殼體及鐵心材料的導磁性同時，要考慮價格及流通度。實際設計中，因受體積及材料價格的限制，參考脫扣力、磁鋼參數應先確定。

　　(4)脫扣器與斷路器之間的行程設計也應合理，否則會影響到脫扣器對斷路器的沖擊力，以及再扣時斷路器對脫扣器的作用力。例如:HSM1z-160 脫扣器中推桿長度由4. 5 mm 改為4. 0 mm，推桿長度與牽引桿間隙因確保在0. 5 ～ 1 mm 范圍內，過小會影響沖擊力;反之，會減小脫扣行程。

　　3 結構零件技術參數分析

　　以智能型斷路器生產的各個規格的脫扣器為例作比較，大致可分為2 種:① 將儲能器放在執行部件中，且在磁回路里(暫且稱作A 類);② 將儲能器放在執行部件外，且不在磁回路里( 暫且稱作B 類)。規格為A 類的，適用于結構緊湊、體積小的殼架電流;規格為B 類的，適用于規格A類以外的整個斷路器系列。其中，HSM1z-160 脫扣器結構屬于規格為A 類的型式。

　　由HSM1z-160 智能型斷路器內部空間的關系，要求脫扣器的設計體積必須小，也就對脫扣器的各個零件設計要求比較嚴格，作為關鍵件或主要件來設計。設計中，雖然每個零件都很重要，但實際生產中對脫扣器影響較大的卻是個別。從HSM1z-160 脫扣器最初生產的幾千個脫扣器中發現，影響比較大的零件是殼體和銜鐵。最初，由于殼體和銜鐵的材料為鐵鎳軟磁合金，不是常備材料，加工前要求真空退火處理，加工后又要進行真空退火處理，因此，不但加工周期長，且價格比較貴，再加上鐵鎳軟磁合金容易變形，除加工成形時有報廢外，電鍍時更易變形。雖然，工藝從滾鍍到吊鍍有所改變，但同端板鉚合時還會變形。殼體變形會導致殼體密封性降低，也就增大了磁路氣隙，進而影響脫扣脈沖電壓的穩定。殼體的密封不一致比材料對整體的影響更大，因此，應選擇具有一定導磁性、又不易變形的材料作殼體更恰當。

　　如B 類規格，就選擇比較常見的冷軋鋼板作為殼體材料，雖然導磁性降低，但一致性較好。脫扣器在設計軸時應考慮同端板的配合，軸徑偏小，裝配后雖能保證可以自如進出，但會左右擺動，從而影響產品的可靠性。在實際設計中，用實踐與理論相結合的方法解決了軸孔配合問題。下面對2 類不同規格的脫扣器設計參數作一比較，如表1 所示。

表1 兩種規格的脫扣器設計參數

　　4 功能與技術參數分析比較

　　智能型塑殼式斷路器中脫扣器的驅動電路是一致的，都是通過脈沖信號控制MOS 管，通過MOS 管的開關功能控制脫扣器銜鐵的動作。脫扣器功能與技術參數比較如表2 所示。

表2 脫扣器功能技術參數

　　當然，線圈匝數對脫扣器技術參數也有一定的影響。對于規格A 類產品而言，曾對線圈的匝數減少試驗表明:其對脫扣器技術參數的影響并不明顯。

　　在實際使用中，施加在規格為A 類與規格為B 類上的持續脈沖都應有限，主要原因有以下2點:

　　(1)導通時，流過線圈的電流較大，線圈容易產生發熱。

　　(2)導通時，主回路電流過大，而總功率是一定的，則主回路電壓就拉低，使控制器不能正常工作。

　　5 實際生產情況分析與改進

　　在已逐漸投入生產的產品中，現有的技術指標與國內、外差距不大，但是質量還不穩定。因此，提高可靠性及產品質量不僅是用戶的要求，也是企業進行國內、外競爭的需要。

　　在最初的實際生產過程中，規格為A 類的結構，其脫扣器零件、成品的報廢率居高不下，不僅浪費了財力、物力，提高了產品的成本，也嚴重影響了產品的正常供貨。脫扣器零件作為主要件或關鍵件要求生產，在現有的生產條件下加工出的零件合格率偏低，每一點不足都可能導致成品的報廢或不穩定。這就不適合在現有條件下的批量生產，必將失去產品的競爭力。因此，產品的改進勢在必行，主要從以下3 方面進行改進。

　　5. 1 殼體的改進

　　針對殼體來講，首先考慮對材料進行改進，脫扣器原先采用鐵鎳軟磁合金帶，雖然導磁性好，但材質較軟，在加工及裝配過程中易變形，且供貨周期較長，而且沖加工前和加工后技術上都要求進行真空熱處理，后將材料改為冷軋鋼板，技術上也不用真空熱處理;其次，對材料表面處理進行改進，原先材料表面處理為Ep. Ni10Cr0. 3，現改為Ep. Zn12. c2C。通過以上2 方面的改進后，脫扣器殼體易變形現象得到很大改進，同孔端鉚合時保持性較好，解決了脫扣器脈沖電壓不穩定現象，提高了產品的合格率，不但節約了成本，還縮短了加工周期。

　　5. 2 脫扣器銜鐵的改進

　　原先脫扣器的銜鐵用鐵鎳軟磁合金棒，后改為通用的電磁純鐵棒。技術上要求將真空熱處理取消，表面處理由Ep. Ni10Cr0. 3 改為Ep. Zn12.c2C。通過以上改進，不但節約了成本，還縮短了加工周期。

　　5. 3 材料和推桿的改進

　　在實際生產中，發現脫扣器同斷路器的配合有不穩定現象，但脫扣器的各零件參數選擇幾乎達到極限，于是只能改變推桿。從原先的平面設計改為圓弧面，利用圓弧面接觸面積小的特點，相對增大推桿的推力。這樣，在不增大彈簧力的情況下可解決沖擊力不足的現象，保證了斷路器的可靠分閘和合閘。

　　通過以上改進原設計上的不足及改善零件制造過程中的工藝，對脫扣器殼體的改進，對脫扣器銜鐵的改進和對脫扣器推桿外形結構進行改進后，經過一段時間的批量生產，質量明顯提高，零件的報廢率大幅度下降。因此，對智能斷路器脫扣器的重新設計與改進，提高了產品整體的質量，提升了產品的競爭力。

　　6 結語

　　在產品開發中，要設計的產品能適合批量生產的才稱得上是好的產品。在實際生產中，脫扣器零件加工工藝的優劣對脫扣器動作檢測電壓有著很大影響;有時，理論設計已非常合理，但往往一個零件加工工藝稍不太理想，就會引起脫扣器檢測電壓偏出范圍。因此，只有經過反復摸索試驗，才能設計出適合現有條件下大批量生產的產品。本文所述的塑殼式斷路器脫扣的執行機構屬低壓電器制造技術領域，在塑殼式斷路器有限的空間內設計出具有體積小、功耗低、動作快及工作可靠性高等特點的產品，對低壓電器向智能化、模塊化、小型化、通信化方向發展起到巨大的作用。