CN111463079A - 断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种断路器，包括分断单元、杠杆、同步轴和操作机构。分断单元包括位于封闭式壳体内侧的动触头、静触头和主轴。动触头安装在主轴上，主轴配置为围绕第一转轴转动。杠杆位于壳体的外侧，配置为围绕第二转轴转动。同步轴穿过所述壳体，且平行于第一转轴和第二转轴延伸，同步轴在壳体的内侧安装至主轴，在壳体的外侧安装至杠杆。操作机构位于壳体的外侧，其连接并驱动杠杆转动，杠杆经由同步轴驱动主轴转动。根据本发明，由于壳体是封闭的，动触头和静触头的分断和闭合不会受到外界环境的干扰；而且，在封闭的环境下，短路发生时有利于形成更大的气压拉长电弧，更有利于电弧熄灭，从而提升了断路器的分断性能。

Description

断路器

技术领域

本发明涉及电路断路器。

背景技术

断路器是常见的电气设备，其用于在电路中流过过大的非正常电流时(例如，过载或短路)自动地切断电路，以保护设备和人员的安全。断路器包括分别连接至接线端子的静触头和动触头，二者形成通常闭合的断点。当需要分断时，动触头由操作机构转动而与静触头断开，从而断开电路。灭弧室用于熄灭在动触头和静触头之间产生的电弧。

根据断点的数量，断路器可以分别双断点断路器和单断点断路器。双断点断路器包括对称布置且同时转动的两个动触头，用以分别与各自的静触头闭合或断开，其需要两组灭弧室。与之不同，单断点断路器仅包括一对动触头和静触头，仅需一组灭弧室，可以显著地缩小断路器体积、降低成本。然而，在现有技术的单断点断路器中，操作机构的下连杆直接连接至与动触点联动的主轴，受限于内部空间的体积，主轴转动角度有限，开距较小；而且，动触头和静触头通常暴露于外部环境，使得分断动作易受到外界环境的影响。

因此，期望提供一种具有改进的分断能力的断路器。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术所造成的至少一个问题。更确切地，本发明的目的在于提供一种具有改进的分断能力的断路器。

本发明提供了一种断路器，包括分断单元，其包括动触头、静触头、主轴和封闭式的壳体，动触头、静触头和主轴均位于壳体的内侧，动触头安装在主轴上，主轴配置为围绕第一转轴在相距第一角度的第一主轴位置和第二主轴位置之间转动，在第一主轴位置处，动触点和静触点接触，在第二主轴位置处，动触点和静触点分断。杠杆位于壳体的外侧，配置为围绕第二转轴转动，第二转轴平行于第一转轴。同步轴穿过所述壳体，且平行于第一转轴延伸，在所述壳体的内侧，同步轴安装至主轴，在所述壳体的外侧，同步轴安装至杠杆。操作机构，位于壳体的外侧，操作机构连接至杠杆，并配置为驱动杠杆转动第二角度，使得杠杆经由同步轴驱动主轴转动所述第一角度。

根据本发明，动触头和静触头位于封闭的壳体内部，动触头和静触头的分断和闭合不会受到外界环境的干扰；而且，在封闭的环境下，短路发生时有利于形成更大的气压，拉长电弧，更有利于电弧熄灭，从而提升了断路器的分断性能。

在第一方面，第一转轴和第二转轴可以不重合，并且，第一转轴相比于第二转轴更靠近同步轴，使得第一角度大于第二角度。在此情况下，可以利用小角度转动的杠杆致动主轴以更大角度转动，增大断路器的开距，快速熄灭电弧，提高了断路器的安全性。

可选地，杠杆的第一端可转动地连接至操作机构的下连杆，杠杆的第二端具有滑槽，第二端和第一端位于第二转轴的两侧，同步轴接收在滑槽内，当杠杆转过第二角度时，同步轴沿着滑槽滑动，同时驱动主轴转过第一角度。进一步可选地，杠杆的第一端可以经由铆钉可转动地连接至操作机构的下连杆。

在第二方面，第一转轴和第二转轴可以重合，使得第一角度等于第二角度。可选地，断路器还可以包括第二同步轴，其穿过所述壳体设置，在所述壳体的内侧，第二同步轴处安装至主轴，在所述壳体的外侧，第二同步轴穿过杠杆的第一端和操作机构的下连杆，使得杠杆的第一端和操作机构的下连杆可转动地连接。在此情况下，断路器可以利用两根同步轴驱动主轴转动，从而提高动触头动作的平稳性，降低同步轴载荷，提高了可靠性。

可选地，杠杆的第二端可以具有圆孔，所述同步轴接收在所述圆孔内，所述同步轴和所述第二同步轴关于第一转轴和第二转轴对称。

可选地，断路器还可以包括：后备保护装置，其位于所述壳体的内侧；脱扣杆，其位于所述壳体的外侧；脱扣同步轴，其穿过所述壳体设置，在所述壳体的内侧，脱扣同步轴安装至后备保护装置，在所述壳体的外侧，脱扣同步轴安装至脱扣杆，当流经断路器的电流超过阈值时，后备保护装置经由脱扣杆使操作机构脱扣。

可选地，后备保护装置可以包括：静衔铁，其固定至第一接线端子；动衔铁，其固定至动衔铁支架，动衔铁支架固定至脱扣同步轴；弹簧，其施加弹簧力保持静衔铁和动衔铁彼此远离；当流经第一接线端子的电流超过阈值时，动衔铁在电磁力的作用下克服弹簧力朝静衔铁移动，带动动衔铁支架和脱扣同步轴转动。

可选地，分断单元可以仅包括单一对的动触头和静触头。在此情况下，本发明提供了单断点断路器，其具有体积紧凑、可靠性高的优点。

可选地，断路器还可以包括第二分断单元，其包括第二动触头、第二静触头、第二主轴和封闭式的第二壳体，第二动触头、第二静触头和第二主轴均位于第二壳体的内侧。所述杠杆位于第二壳体的外侧，所述同步轴穿过第二壳体，并在第二壳体的内侧安装至第二主轴。所述操作机构连接并驱动杠杆转动第二角度，所述杠杆经由所述同步轴驱动所述主轴和所述第二主轴同步地转动所述第一角度。在此情况下，断路器中的多个分断单元可以各自用于分断单独相的电流，而且，共用的同步轴可以驱动多个分断单元同步地分断或闭合。

可选地，断路器可以三个或四个分断单元，其借助于共用的同步轴同步分断或闭合。

附图说明

以下附图用于结合本文的说明更好地呈现本发明的一些实施例，用于解释权利要求书中限定的各种特征及其优势。在各附图中，相同的附图标记表示相同或相应的部分。

图1显示根据本发明的断路器的分解透视图；

图2显示根据第一实施例的断路器处于闭合状态的部分侧视图；

图3显示根据第一实施例的断路器处于分断状态的部分侧视图；

图4显示根据第二实施例的断路器的部分侧视图；

图5显示根据第二实施例的断路器的部分侧视剖视图。

附图标记

1 壳体 10 同步轴

2 动触头 11 第二同步轴

3 静触头 12 后备保护装置

4 主轴 121 静衔铁

5 第一接线端子 122 动衔铁

6 第二接线端子 123 弹簧

7 杠杆 124 动衔铁支架

71 滑槽 13 脱扣杆

8 操作机构 14 脱扣同步轴

81 手柄 15 支架

82 上连杆 16 铜编线

83 下连杆 17 灭弧室

84 第一杆 A 第一转轴

85 第二杆 B 第二转轴

86 第三杆 U 分断单元

9 铆钉

具体实施方式

断路器可以经由两个接线端子安装在电路中，当检测到操作故障(例如，短路或过电流时)，可以中断电路中的电流。图1显示了根据一实施例的断路器的分解透视图。断路器具有三个并列的分断单元U，每个分断单元U用于三相电路中的一相电路。三个分断单元U可以具有相同的结构，从而可以互换。分断单元U由断路器的基底和盖体安装。在另外的实施例中，断路器可以包括其它数量的(例如，一个、两个、四个)的结构相同或相近的分断单元。

如图1所示，每个分断单元U具有封闭式的壳体1，其可以由两个半壳体螺栓连接而成。“封闭式”是指，壳体1将内部的动触头、静触头等电气部件和外部环境基本隔离开来，除非为特定目的而开设的小尺寸开口，例如，壳体1侧壁上可以设置用于至少一个同步轴10穿过的孔或槽。分断单元U的动触头、静触头、灭弧室、主轴等部件均位于封闭壳体1的内部。由此，壳体1可以保护内部的电气部件不受外界的不利影响，特别地，在分开动触头和静触头时，二者之间形成的电弧不会受到外部环境的影响，可以由灭弧室可靠地熄灭。而且，封闭壳体1限制内部气体，有助于在短路时形成更大的气压，拉长电弧，更有利于电弧熄灭，从而提升了断路器的分断性能。

断路器具有操作机构8，用于驱动位于壳体1内部的主轴转动，继而带动动触头转动，实现分断。可以操作操作机构8实现手动分断，也可以利用脱扣装置实现自动分断。为了在壳体1的外侧安装操作机构8，图1所示的断路器提供了两个支架15，其分别安装在居于中间的分断单元U的两个侧壁上，操作机构8安装在两个支架15之间。操作机构8可以经由至少一个同步轴驱动至少一个分断单元U的主轴转动。如图1所示，同步轴10可以延伸到三个分断单元U的内侧，分别安装至各分断单元U内部的主轴，使得三个分断单元U可以同步地分断和闭合。在支架15附近，同步轴10连接至操作机构8的下连杆，用以接收驱动力。

图2和图3示出根据本发明的第一实施例的断路器的闭合状态和分断状态。为显示内部结构，没有示出壳体1的正面部分。动触头2安装在主轴4上，并且可以随主轴4围绕第一转轴A转动，动触头2经由可挠性变形和移动的铜编线16电连接至第一接线端子5；静触头固定安装至壳体1，其电连接至第二接线端子6。在正常情况下，电路中的电流未超过阈值，断路器保持图2所示的闭合状态，其中，动触头2处于向下延伸的第一角度位置，并与静触头3接触，从而允许电流流经第一接线端子5和第二接线端子6。在非正常情况下，电路中的电流超过阈值，例如电路中发生过载或短路故障，操作机构8被手动或自动地致动，并驱动主轴4转动，导致动触头2转动到图3所示的向上延伸的第二角度位置，并与静触头3分断。灭弧室17设置在动触头2和静触头3附近，可以快速熄灭电弧，避免发生安全事故。

如图2和3所示，操作机构8包括手柄81、上连杆82和下连杆82。手柄81经由储能弹簧连接至上连杆82，上连杆82的下端可转动地连接至下连杆82的上端，下连杆82的下端可转动地连接至杠杆7的右端。当手柄81从图2所示的闭合位置转动到图3所示的分断位置时，储能弹簧释放势能，促使上连杆82顺时针转动一定角度，带动下连杆82逆时针转过一定角度，继而拉动杠杆7的右端向上移动一段距离。

杠杆7配置为围绕第二转轴B转动，杠杆7的右端可转动地连接至下连杆82，在该第一实施例中，利用一铆钉9可转动地连接杠杆7和下连杆82。在其它实施例中，还可以使用销钉等其它转动连接结构。杠杆7的左端设置有滑动槽71。同步轴10接收在滑动槽71中，可以随着杠杆7的摆动而沿着滑动槽71移动。同步轴10延伸穿过壳体1，并在壳体1的内部安装至主轴4。如图3所示，同步轴10平行于主轴4的第一转轴A和杠杆7的第二转轴B延伸，并与二者间隔开。由此，当杠杆7围绕第二转轴B转动第二角度时，滑动槽71推动同步轴10移动，从而驱动主轴4围绕第一转轴A转动第一角度。

在该第一实施例中，主轴4的第一转轴A和杠杆7的第二转轴B并不重合，而是间隔一距离。而且，第二转轴B并非位于杠杆7的中间位置，而且相比于滑动槽71更靠近铆钉9。在此情况下，在杠杆7上，铆钉9的力臂小于同步轴10的力臂，因此，相比于铆钉9向上移动的距离，同步轴10向下移动的距离更大。进一步，杠杆7的第二转轴B布置为相比于主轴4的第一转轴A更远离同步轴10。在此情况下，主轴4的转动角度将大于杠杆7的转动角度。由此，相比于第一转轴A和第二转轴B重合设置的情况，本实施例利用较小的铆钉9的上升行程实现了较大的主轴4的转动角度，从而使得分断状态下动触头2和静触头3分开的距离(称为“开距”)更大，有助于实现更佳的分断效果。而且，这一设计对于缩减断路器的体积也十分有利，因为无需为了满足铆钉9更大的上升行程而设计更复杂、更大体积的操作机构8。

图4和图5示出了根据本发明的第二实施例的断路器。图5的剖视图移除了图4中的正面壳体部分、支架等部件，用以更好地显示内部结构。第二实施例和上文所述的第一实施例大体相同，主要区别在于主轴4的第一转轴A和杠杆7的第二转轴B是重合的，如图4的侧视图所示。在此情况下，主轴4的转动角度等于杠杆7的转动角度。另外，与第一实施例不同，下连杆83的下端并非经由铆钉9连接至杠杆7，而是经由另一同步轴11(称为“第二同步轴”)连接至杠杆7的右端，如图4所示。第二同步轴11同样延伸穿过壳体1，且平行于第一转轴A和第二转轴B，特别地，第二同步轴11和第一同步轴10关于第一转轴A对称布置。在壳体1的内侧，第二同步轴11安装至主轴4上的另一位置。在壳体1的外侧，第二同步轴11延伸穿过杠杆7和下连杆83，作为二者之间的转动连接件。在此情况下，杠杆7可以经由两个对称设置的同步轴10和11带动主轴4转动，使得主轴4连同动触头2的转动过程更加平稳。而且，转动力矩在两根同步轴上分配，可以降低单根同步轴上的应力，提高可靠性。另外，在杠杆7转动期间，同步轴10相对于杠杆7的距离不变，因此同步轴10可转动地接收在杠杆7上的圆孔中，而非第一实施例中的滑槽。

如图4所示，壳体1的外侧安装支架15，其可以支撑第二转轴B的部分，为杠杆7的转动提供支点。此外，支架15上可以设置引导槽，引导同步轴10和11平稳地转动。

第二实施例和上文所述的第一实施例的另一个区别在于，在壳体1的内部设置了后备保护装置12。后备保护装置12是一种内置电磁脱扣装置，用于在检测到过电流的情况下促动脱扣杆13，触发断路器分断。具体来说，后备保护装置12包括静衔铁121和动衔铁122，静衔铁121固定在第一接线端子5上，动衔铁122固定在动衔铁支架124上，弹簧123设置在静衔铁121和动衔铁122之间，用于偏压二者彼此远离。动衔铁支架124布置成围绕其转轴转动，并且，动衔铁支架124和脱扣同步轴14同轴联接。如图5所示，后备保护装置12的各部件均位于壳体1的封闭腔室内部，从而不会受到外部的干扰(如，电磁干扰)。当流经第一接线端子5的电流超过阈值时，动衔铁122在电磁力的作用下，克服弹簧123的弹簧力朝向静衔铁121移动，带动动衔铁支架124和脱扣同步轴14转动。脱扣同步轴14穿过壳体1，并在壳体1的外侧固定连接并驱动脱扣杆13。需注意，此处描述的后备保护装置仅是示例性的，本领域技术人员可采用其他先前已知或将来开发的后备保护装置。

操作机构8可以在闭合位置锁扣，保持动触头2和静触头3闭合；同时，可以在脱扣杆13的促动下脱扣而转动至分断位置，促使动触头2和静触头3分断。结合图5，操作机构8的锁扣机构可以包括第一杆84、第二杆85和第三杆86。第三杆86的右侧弧形可以抵接手柄81的内侧弧形，左侧弧形可以抵接第二杆85的压靠面。第二杆85的上端部抵靠第一杆84的上端。在弹性元件的偏压作用下，第一杆84可以经由第二杆85在第三杆86上施加锁扣保持力，将手柄81保持闭合位置。当脱扣杆13转动时，其上端推动第一杆84的下端，使得第一杆84转动。继而，第一杆84的上端释放第二杆85的上端，从而卸载施加在第三杆86上的锁扣保持力。此时，在储能弹簧的作用下，手柄81转动至图5所示的分断位置，如上文所述，经由上连杆82和下连杆83带动杠杆7转动，继而促使主轴4转动，使动触点2和静触点3分开。需注意，此处描述的锁扣机构仅是示例性的，本领域技术人员可采用其他先前已知或将来开发的锁扣机构。

上文已经详细描述了用于实现本发明的一些实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本发明的范围、适用或构造。本发明的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。本领域技术人员可以在本发明的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种断路器，其特征在于，包括：

分断单元，包括动触头、静触头、主轴和封闭式的壳体，动触头、静触头和主轴均位于壳体的内侧，动触头安装在主轴上，主轴配置为围绕第一转轴在相距第一角度的第一主轴位置和第二主轴位置之间转动，在第一主轴位置处，动触点和静触点接触，在第二主轴位置处，动触点和静触点分断；

杠杆，位于壳体的外侧，杠杆配置为围绕第二转轴转动，第二转轴平行于第一转轴；

同步轴，穿过所述壳体，且平行于第一转轴延伸，在所述壳体的内侧，同步轴安装至主轴，在所述壳体的外侧，同步轴安装至杠杆；以及

操作机构，位于壳体的外侧，操作机构连接至杠杆，并配置为驱动杠杆转动第二角度，使得杠杆经由同步轴驱动主轴转动所述第一角度。

2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，

第一转轴和第二转轴不重合，并且，第一转轴相比于第二转轴更靠近同步轴，使得第一角度大于第二角度。

3.根据权利要求2所述的断路器，其特征在于，

杠杆的第一端可转动地连接至操作机构的下连杆；

杠杆的第二端具有滑槽，第二端和第一端位于第二转轴的两侧，同步轴接收在滑槽内，当杠杆转过第二角度时，同步轴沿着滑槽滑动，同时驱动主轴转过第一角度。

4.根据权利要求3所述的断路器，其特征在于，

杠杆的第一端经由铆钉可转动地连接至操作机构的下连杆。

5.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，第一转轴和第二转轴重合，使得第一角度等于第二角度。

6.根据权利要求5所述的断路器，其特征在于，还包括：

第二同步轴，穿过所述壳体设置，且平行于所述同步轴延伸，在所述壳体的内侧，第二同步轴处安装至主轴，在所述壳体的外侧，第二同步轴穿过杠杆的第一端和操作机构的下连杆，使得杠杆的第一端和操作机构的下连杆可转动地连接。

7.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于，

杠杆的第二端具有圆孔，所述同步轴接收在所述圆孔内，所述同步轴和所述第二同步轴关于第一转轴对称。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的断路器，其特征在于，还包括：

后备保护装置，其位于所述壳体的内侧；

脱扣杆，其位于所述壳体的外侧；

脱扣同步轴，其穿过所述壳体设置，在所述壳体的内侧，脱扣同步轴安装至后备保护装置，在所述壳体的外侧，脱扣同步轴安装至脱扣杆，当流经断路器的电流超过阈值时，后备保护装置经由脱扣杆使操作机构脱扣。

9.根据权利要求1-7中的任一项所述的断路器，其特征在于，

所述分断单元仅包括单一对的动触头和静触头。

10.根据权利要求1-7中的任一项所述的断路器，其特征在于，还包括：

第二分断单元，包括第二动触头、第二静触头、第二主轴和封闭式的第二壳体，第二动触头、第二静触头和第二主轴均位于第二壳体的内侧；

其中，所述杠杆位于第二壳体的外侧，所述同步轴穿过第二壳体，并在第二壳体的内侧安装至第二主轴；

其中，所述操作机构连接并驱动杠杆转动第二角度，所述杠杆经由所述同步轴驱动所述主轴和所述第二主轴同步地转动所述第一角度。

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