CN101030506A - 断路器的触头系统 - Google Patents

Abstract

一种断路器的触头系统，属于低压电器技术领域。包括一对静触杆；一组可动接触组件，可动接触组件包括：一中央主体支座和一活动触头及一卡住机构，卡住机构包括一对第一、第二枢轴和一对弹簧以及顶杆，一对第一枢轴穿过顶杆的后端设置在中央主体支座上，且以中央主体支座的中心呈对称分布，一对第二枢轴以活动触头的中心呈对称分布，并且与顶杆的前端联结，一对弹簧的两端分别挂接在活动触头和一对第一枢轴上。优点：卡住机构能确保活动触头顺利到达斥开位置末端且能被可靠地锁扣在分离位置末端而不返回；活动触头与中央主体支座采用无旋转轴的悬挂设计能起到自动平衡两个动触点的压力，保证断路器导电性能和可靠性。

Description

断路器的触头系统

技术领域

本发明涉及一种断路器的触头系统，特别是低压限流式断路器的触头系统，起到切断故障电路，避免故障电流再次导通，属于低压电器技术领域。

背景技术

断路器所担当的任务是当电路发生异常情况时保护电路系统，例如当电路发生过载或短路时，在断路器的触头系统的固定触头(静触头)与活动触头(动触头)之间便生产较大的电动斥力，使固定触头与活动触头彼此分离，藉以阻断电路中的电流。然而，电动斥力虽然有助于分离触头，防止预期短路电流达到最大值，但由于这种电动斥力产生于瞬间，且力量较强，使活动触头臂以很高的速度斥开撞击活动触头臂止动表面而回落，活动触头臂上的动触点极有可能再次与固定触头臂(亦称静触杆)上的静触点接触，使电路再次接通，导致短路电流重新进入电路系统，甚至发生电弧重燃，对断路器本身乃至整个电路系统造成损害。

为避免上述情况，必须采取防止活动触臂回落的技术手段，具体可以由相关文献中见诸，例如US5310971披露了一种在活动触头与固定触头分离过程末端(结束)时利用凸轮面与弹簧加载的销之间的摩擦来降低活动触头臂转动速度的限制电流的旋转式接触组件(亦称可动接触组件)，其原理是：当活动触头臂在电动斥力作用下转动时，活动触头臂的能量被摩擦力所消耗，从而使其速度减缓；而当活动触头臂完全打开时，凸轮曲面上的半圆形槽能使活动触头臂锁扣在打开位置，从而防止了活动触头的回落。但是还存在以下欠缺：因弹簧加载的销在落入凸轮曲面上的半圆形槽形成锁扣状态的过程中由于没有导向部件，因此当活动触头的两触臂所受斥力不等或者因活动触头臂上的两个动触点的尺寸、位置误差或电磨损等原因而引起结构不对称时，为了平衡两个动触点的压力，在斥开过程中容易出现活动触头臂的几何中心相对于其支撑轴发生偏移，使所述的销难以甚至无法滑入半圆形槽，造成锁扣不可靠或锁扣失败。

又，中国专利公开号CN1848346A推荐有一种断路器的触头系统，所推荐的可动接触组件的结构是：在通过轴销枢置于由断路器的操作机构所驱动的转轴的中心位置上的活动触头臂的一侧侧面延设有一枚向外突出的卡销；配置一枚卡板，卡板的内缘压在卡销上，并且在卡板的内缘上形成一对前、后卡口，前、后卡口之间设弧形过渡面，将卡板的后端枢置在轴上；配设触头弹簧，将触头弹簧的两端分别与卡板的前端和转轴联结。当电路中出现大的故障电流时，电动斥力克服弹簧的作用将活动触头臂斥开，活动触头臂在转轴中顺时针转动，同时活动触头臂上的卡销沿着卡板的内缘滑动。随着活动触头臂的转动角度的增大，当卡销越过卡板上的弧形过渡面滑动到后卡口部位时，弹簧的拉力作用在卡销上使活动触头臂产生的转矩变为顺时针方向，从而与电动斥力一起促使动、静触头分离，并能卡住活动触头臂，保持动、静触头的分离状态。但是，该专利还存在弊端，即当活动触头臂的两触臂所受斥力不等或活动触头臂上因两个触点尺寸、位置误差或电磨损等因素而引起结构不对称时，无法对活动触头臂的位置实现调节，因此无法保障活动触头臂上的两个动触点上所受的压力平衡使断路器的导电性、可靠性受影响。

发明内容

本发明的任务是要提供一种在电路短路情况下，能使断路器的活动触头顺利到达斥开位末端且能被可靠地锁扣在斥开位置末端，又能使活动触臂实现自动调整而保障活动触臂上的动触点所受压力平衡的断路器的触头系统。

本发明的任务是这样来完成的，一种断路器的触头系统，它包括一对分别用于与接线端子电连接的各具静触点的静触杆；一组可动接触组件，该可动接触组件包括：一与断路器的操作机构相连接的并在操作机构带动下转动的中央主体支座，和，一可活动地位于所述中央主体支座上的活动触头，活动触头的一对活动触臂从所述的中央主体支座的两侧伸出，各活动触臂的端部分别与所述静触点相对应地配置有用于与静触点接通或分离的动触点，及，一用于将活动触头保持在中央主体支座上并且使活动触头的活动触臂维持在与静触点相斥开后的分离位置末端的卡住机构，所述的卡住机构包括一对第一、第二枢轴和一对弹簧以及用于跨接第一、第二枢轴的顶杆，一对第一枢轴穿过顶杆的后端设置在中央主体支座上，并且以中央主体支座的中心呈对称分布，一对第二枢轴以活动触头的中心呈对称分布地固定在活动触头上，并且与顶杆的前端联结，一对弹簧的两端分别挂接在活动触头和一对第一枢轴上。

本发明所述的中央主体支座的彼此相对应的壁体上各开设有一对枢轴槽，每对枢轴槽以中央主体支座的中心呈对称分布，所述的一对第一枢轴的两端可滑动地支承在彼此相对应的枢轴槽上。

本发明所述的活动触头在处于中央主体支座内的部位上延设有一对轴耳，该对轴耳以活动触头的中心呈对称分布，所述的顶杆的前端设有第一配接腔，后端设有枢轴孔，所述的一对第二枢轴的中部分别固定在一对轴耳上，两端与第一配接腔穿设联结，所述的第一枢轴穿过于枢轴孔。

本发明所述的第一配接腔的形状为U形槽或长槽中的任意一种，所述的一对第二枢轴的两端分别伸至于第一配接腔中与第一配接腔穿设联结并且在第一配接腔内具有限位移。

本发明所述的枢轴槽开设在中央主体支座的壁体的边缘部位。

本发明所述的一对第一枢轴的轴体上套设有一组隔离部件，该组隔离部件包括第一、第二、第三隔圈。

本发明所述的弹簧为双拉簧和单拉簧中的任意一种。

一种断路器的触头系统，它包括一对分别用于与接线端子电连接的各具静触点的静触杆；一组可动接触组件，该可动接触组件包括：一与断路器的操作机构相连接的并在操作机构带动下转动的中央主体支座，和，一可活动地位于所述中央主体支座上的活动触头，活动触头的一对活动触臂从所述的中央主体支座的两侧伸出，各活动触臂的端部分别与所述静触点相对应地配置有用于与静触点接通或分离的动触点，及，一用于将活动触头保持在中央主体支座上并且使活动触头的活动触臂维持在与静触点相斥开后的分离位置末端的卡住机构，所述的卡住机构包括一对第一、第二枢轴和一对弹簧以及用于跨接第一、第二枢轴的顶杆，一对第一枢轴穿过顶杆的后端设置在中央主体支座上，并且以中央主体支座的中心呈对称分布，一对第二枢轴固定在顶杆的前端，并且以活动触头的中心呈对称分布地与活动触头联结，一对弹簧的两端分别挂接在活动触头和一对第一枢轴上。

本发明所述的活动触头在处于中央主体支座内的部位上延设有一对第二配接腔，该对第二配接腔以活动触头的中心呈对称分布，所述顶杆的前端设有第一配接腔，后端设有枢轴孔，所述的一对第二枢轴的中部与一对第二配接腔穿设联结，两端与第一配接腔固定，所述的第一枢轴穿过枢轴孔。

本发明所述的第二配接腔的形状为U形槽或长槽中的任意一种，所述的一对第二枢轴的中部分别伸至于第二配接腔中与第二配接腔穿设联结，并且在第二配接腔内具有限位移；所述的第一配接腔为用于供第二枢轴的两端部固定的固定孔。

本发明的优点：通过第一、第二枢轴及顶杆之间的相互作用，能使动触点与静触点处于接触位置时，弹簧产生的机械力矩表现为将动触点压向静触点的方向；在动、静触点斥开时，由于配接腔对第二枢轴的导向作用，使动触头能顺利到达分离位置末端；活动触臂在接近分离行程末端时，由于顶杆与第二枢轴之间的作用，使顶杆对活动触臂具有一个与活动触臂转动方向一致的作用力矩，且该力矩大于弹簧产生阻止活动触臂打开的机械力矩，故总的力矩与活动触臂转动方向一致，从而确保活动触臂保持在分离位置不返回；通过一对第一枢轴实现使活动触头以悬空形态地活置于中央主体支座的两相对应的壁体之间，即活动触头与中央主体支座采用无旋转轴的悬挂式设计，使活动触臂上的一对动触点因尺寸、位置误差或电磨损等原因而引起结构不对称时，能够自动地平衡两个动触点的压力，保证了断路器导电性能和可靠性。

附图说明

图1为本发明的第一实施例结构图。

图2为本发明的第二实施例结构图。

图3为图1所示的活动触头的活动触臂与静触杆相闭合时的示意图。

图4为图1所示的活动触头的活动触臂与静触杆相斥开时的示意图。

图5为图2所示的活动触头的示意图。

具体实施方式

实施例1

请见图1，一对静触杆1，分别用于与接线端子电连接，各静触杆1的端部结合有静触点11。与断路器的操作机构相连结并由操作机构带动的中央主体支座2对应在一对静触杆1之间，图中虽然以剖视方式仅仅给出了右边一侧的中央主体支座2的壁体，但不会给理解带来困惑，因为一对形状结构完全相同的壁体是由一对联结柱22构成一体的，一对联结柱22之间构成为支座腔221，下面将要提及的活动触头3的一对活动触臂31从支座腔221的腔口向外伸出。起到对第一枢轴4导向作用的枢轴槽21开设在中央主体支座2的壁体的边缘部位，以中央主体支座2的中心呈对称分布，也就是说彼此相间隔180°。枢轴槽21的形状既可以是U形槽也可以是矩形槽或其它类似形式的槽如梯形槽，由于中央主体支座2的两侧壁体即左右壁体上均开设了一对位置充分对应的枢轴槽21，因此一对第一枢轴4的两端便可探入在枢轴槽21内，并且可以游动，即一对第一枢轴4可以在枢轴槽21的槽长范围内作有限位移。活动触头3的中部对应在所述的支座腔221部位，其一对活动触臂31如前述应是从支座腔221的两侧腔口向外伸出，直至对应到前述的一对静触杆1，以便保障一对活动触臂31上的动触点311与一对静触杆1上的静触点11相对应。

在本实施例中，申请人将所推荐的一对第二枢轴7设置在了活动触头3所对应于或称位于中央主体支座2内的部位上，具体是在活动触头3上各延设一对轴耳313，并且保证该对轴耳313以活动触头的中心呈对称且呈对角分布，将一对第二枢轴7的中部固置在(穿插在)一对轴耳313上，第二枢轴7的两端略探出轴耳313而置入到顶杆6前端的第一配接腔62中。在本实施例中所推荐的第一配接腔62为不封口的U形槽，如果将U形槽变为封口的椭圆形槽或封口的矩形槽，那么应当视为等效。第二枢轴7可在槽长范围内作有限位移，即前面所述的具有限位移。需要说明的是，在本实施例1以及下面将要提及的实施例2中均采用了以动触头3的转动中心为对称设置的两对顶杆6，若每对顶杆6分别以一体构成，也可实现本发明效果，故不能以顶杆6的结构形式的变化来限制本发明。

以图中所示的位置状态为例，在一个活动触臂31的上侧和另一个活动触臂31的下侧分别加工有拉簧槽312，表现为双拉簧形式的一对弹簧5的一端分别挂着在一对拉簧槽312上，另一端则分别挂着在一对第一枢轴4上，每根第一枢轴4的中部套设两枚即一对顶杆6和第一、第二、第三隔圈41、42、43，也即由第一、第二隔圈41、42和第二、第三隔圈43将两枚顶杆6隔开，其中一枚顶杆6位于第一、第二隔圈41、42之间，另一枚顶杆6位于第二、第三隔圈42、43之间。顶杆6后端的枢轴孔61能绕第一枢轴4回转，而顶杆6前端的第一配接腔62的大小应满足到得以供第二枢轴7的轴端容入的程度。需要说明的是，如果将本实施例中的双拉簧形式的弹簧5改为单拉簧形式，并且改活动触头臂31上的拉簧槽312为拉簧孔(弹簧固定孔)，将单拉簧形式的弹簧5的一端钩置在拉簧孔中，另一端固定在第一枢轴4上，那么也应视为等效，所以不能以弹簧5的结构形式的变化来限制本发明。

由上述装配可知，活动触头3是通过一对第一枢轴4并辅以弹簧5的作用而以悬空状态地或称以悬挂形式地设在中央主体支座2上的，并否象已有技术例如CN1848346A教导的那样用销轴将活动触头3(该专利称动触杆)的中心与中央主体支座2(该专利称转轴)直接枢置，因此，即使出现动触头311存在尺寸、位置误差或因电磨损而引发结构不对称的情形时，仍然能够很好地自动平衡一对动触点311的压力，确保与一对静触点11之间的接触效果，体现断路器导电性和可靠性。

实施例2

请见图2和图5，在本实施例中，申请人采用了将一对第二枢轴7的两端分别与一对顶杆6前端的第一配接腔62固定，此时各顶杆6上的第一配接腔62的结构由实施例1的U槽或长槽变为用于供第二枢轴7的二端穿插固定的固定孔，并且将实施例1中的轴耳313改为第二配接腔314(图5晰示)，一对第二枢轴7的中部容置在第二配接腔314上。对于第二配接腔314，既可以采用由本例给出的不封口的U形槽，也可以是封口的椭圆形槽或封口的矩形槽，以供第二枢轴7在槽长程度范围作有限位移。由本实施例的描述可知，对于第二枢轴7的位置安排，在本发明中存在有两种形式，即固置在活动触头3(实施例1)和顶杆6两者任择其一上。其余同对实施例1的描述。

由于实施例2所及的并且由图2和图5给出的本发明断路器的触头系统的动作过程是与实施例1相同的，因此申请人仅结合图2、图3叙述本发明的动作过程，当电路处于正常情况时，一对动、静311、11处于图2所示的触合状态，第二枢轴7的两个轴端分别容设于顶杆6前端的第一配接腔62中，但与第一配接腔62的底部之间没有作用力，由于弹簧5的作用，第一枢轴4的两端压紧在枢轴槽21的槽底，弹簧5的另一端作用在活动触臂31上，产生一个沿弹簧5方向向下拉的力A，此拉力产生一个力矩，保证动触点311与静触点11的接触压力。

当电路发生短路时，短路电流流过静触杆1和活动触头3，两者之间产生电动斥力，此电动斥力成为帮助活动触头3转动的推力。此时弹簧5的拉力作用体现为阻碍活动触头3转动的反力矩。在活动触头3转动的过程中，第二枢轴7从顶杆6的第一配接腔62的自由位置移向槽底，弹簧5拉力的力臂也在逐渐减小。当活动触头3转动一定位置时，第二枢轴7与顶杆6的第一配接腔62的槽底开始接触，并通过顶杆6使得第一枢轴4向上顶起，此时顶杆6对活动触头3有一个作用的力B，其作用表现为阻止活动触头3打开的力矩，此时反力矩实际上是由两部分组成：弹簧5的反力矩和顶杆6对活动触头3的作用力矩。随着转动的继续，力A的作用力臂减小，力B的作用力臂也减小，总的反力矩减小。继续转动，力B的作用方向线穿过活动触头3的旋转中心，此时力B的作用力矩为0。从这个位置继续转动，力B的作用力矩开始转为与活动触头3转动方向一致的力矩，在断开位置附近，力B的力矩值大于力A的力矩值，此时总反力矩方向与活动触头3转动相一致，使得活动触头3能够保持在断开位置不发生返回。

采用本发明的触头系统的断路器具有很大的优越性，在闭合的时候，弹簧5的反力矩提供动静触头必要的接触压力；在斥开的前一段时间，反力矩为阻止触头斥开的阻力；在斥开的后一段时间，反力矩为与动触头转动方向一致的力矩，防止所述活动触头3回落引起电弧再触发。而且此结构不需要任何其他辅助零件对活动触头3锁扣即可达到上述目的。

Claims (10)

1、一种断路器的触头系统，它包括一对分别用于与接线端子电连接的各具静触点(11)的静触杆(1)；一组可动接触组件，该可动接触组件包括：一与断路器的操作机构相连接的并在操作机构带动下转动的中央主体支座(2)，和，一可活动地位于所述中央主体支座(2)上的活动触头(3)，活动触头(3)的一对活动触臂(31)从所述的中央主体支座(2)的两侧伸出，各活动触臂(31)的端部分别与所述静触点(11)相对应地配置有用于与静触点(11)接通或分离的动触点(311)，及，一用于将活动触头(3)保持在中央主体支座(2)上并且使活动触头(3)的活动触臂(31)维持在与静触点(11)相斥开后的分离位置末端的卡住机构，其特征在于所述的卡住机构包括一对第一、第二枢轴(4)、(7)和一对弹簧(5)以及用于跨接第一、第二枢轴(4)、(7)的顶杆(6)，一对第一枢轴(4)穿过顶杆(6)的后端设置在中央主体支座(2)上，并且以中央主体支座(2)的中心呈对称分布，一对第二枢轴(7)以活动触头(3)的中心呈对称分布地固定在活动触头(3)上，并且与顶杆(6)的前端联结，一对弹簧(5)的两端分别挂接在活动触头(3)和一对第一枢轴(4)上。

2、根据权利要求1所述的断路器的触头系统，其特征在于所述的中央主体支座(2)的彼此相对应的壁体上各开设有一对枢轴槽(21)，每对枢轴槽(21)以中央主体支座(2)的中心呈对称分布，所述的一对第一枢轴(4)的两端可滑动地支承在彼此相对应的枢轴槽(21)上。

3、根据权利要求1所述的断路器的触头系统，其特征在于所述的活动触头(3)在处于中央主体支座(2)内的部位上延设有一对轴耳(313)，该对轴耳(313)以活动触头(3)的中心呈对称分布，所述的顶杆(6)的前端设有第一配接腔(62)，后端设有枢轴孔(61)，所述的一对第二枢轴(7)的中部分别固定在一对轴耳(313)上，两端与第一配接腔(62)穿设联结，所述的第一枢轴(4)穿过于枢轴孔(61)。

4、根据权利要求3所述的断路器的触头系统，其特征在于所述的第一配接腔(62)的形状为U形槽或长槽中的任意一种，所述的一对第二枢轴(7)的两端分别伸至于第一配接腔(62)中与第一配接腔(62)穿设联结并且在第一配接腔(62)内具有限位移。

5、根据权利要求2所述的断路器的触头系统，其特征在于所述的枢轴槽(21)开设在中央主体支座(2)的壁体的边缘部位。

6、根据权利要求1至3中任一权利要求所述的断路器的触头系统，其特征在于所述的一对第一枢轴(4)的轴体上套设有一组隔离部件，该组隔离部件包括第一、第二、第三隔圈(41)、(42)、(43)。

7、根据权利要求1所述的断路器的触头系统，其特征在于所述的弹簧(5)为双拉簧和单拉簧中的任意一种。

8、一种断路器的触头系统，它包括一对分别用于与接线端子电连接的各具静触点(11)的静触杆(1)；一组可动接触组件，该可动接触组件包括：一与断路器的操作机构相连接的并在操作机构带动下转动的中央主体支座(2)，和，一可活动地位于所述中央主体支座(2)上的活动触头(3)，活动触头(3)的一对活动触臂(31)从所述的中央主体支座(2)的两侧伸出，各活动触臂(31)的端部分别与所述静触点(11)相对应地配置有用于与静触点(11)接通或分离的动触点(311)，及，一用于将活动触头(3)保持在中央主体支座(2)上并且使活动触头(3)的活动触臂(31)维持在与静触点(11)相斥开后的分离位置末端的卡住机构，其特征在于所述的卡住机构包括一对第一、第二枢轴(4)、(7)和一对弹簧(5)以及用于跨接第一、第二枢轴(4)、(7)的顶杆(6)，一对第一枢轴(4)穿过顶杆(6)的后端设置在中央主体支座(2)上，并且以中央主体支座(2)的中心呈对称分布，一对第二枢轴(7)固定在顶杆(6)的前端，并且以活动触头(3)的中心呈对称分布地与活动触头(3)联结，一对弹簧(5)的两端分别挂接在活动触头(3)和一对第一枢轴(4)上。

9、根据权利要求8所述的断路器的触头系统，其特征在于所述的活动触头(3)在处于中央主体支座(2)内的部位上延设有一对第二配接腔(314)，该对第二配接腔(314)以活动触头(3)的中心呈对称分布，所述顶杆(6)的前端设有第一配接腔(62)，后端设有枢轴孔(61)，所述的一对第二枢轴(7)的中部与一对第二配接腔(314)穿设联结，两端与第一配接腔(62)固定，所述的第一枢轴(4)穿过枢轴孔(61)。

10、根据权利要求9所述的断路器的触头系统，其特征在于所述的第二配接腔(314)的形状为U形槽或长槽中的任意一种，所述的一对第二枢轴(7)的中部分别伸至于第二配接腔(314)中与第二配接腔(314)穿设联结，并且在第二配接腔(314)内具有限位移；所述的第一配接腔(62)为用于供第二枢轴(7)的两端部固定的固定孔。

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