CN101986412B - 断路器的过载脱扣装置 - Google Patents

Abstract

一种断路器的过载脱扣装置，属于断路器领域。包括壳体，壳体的一侧构成内壳体，内壳体与壳体间构成有轭铁腔；一轭铁，具有第一轭铁臂和第二轭铁臂，第一、第二轭铁臂间形成轭铁开口；具有中央通孔的感应线圈和磁脱扣器，感应线圈位于轭铁开口的部位且与磁脱扣器电气连接；静铁芯，一端容纳于静铁芯孔内，另端探入中央通孔内；动铁芯，一端容纳于动铁芯孔内，另端探入中央通孔内；一弹簧位于中央通孔内，一端定位在静铁芯上，另端定位在动铁芯上；热变形弯曲元件，一端与一次回路导体固定，另端构成为自由端；动铁芯控制装置，配设在内壳体的内壁上，与自由端的上部相对应，且与动铁芯相配合。适用于小型和多级框架断路器；可用于交流、直流电路系统；电磁兼容性理想。

Description

断路器的过载脱扣装置

技术领域

本发明属于断路器技术领域，具体涉及一种断路器的过载脱扣装置。

背景技术

断路器的功用是在电路发生异常情况时自动切断电源，以保护线路设备和人身安全，业界通常将断路器中响应电路异常并触发断路器的操作机构动作而切断电路的功能模块称为脱扣装置。其中：响应过载故障的脱扣装置通常具有反时限特性，即，过载电流越大，脱扣装置响应电路异常并触发操作机构动作的时间越短或称速度越快。

已有技术中，最常见的过载脱扣装置有两种：一是在一次回路上安装载流发热元件，由该载流发热元件对具有热弯曲形弯特性的双金属元件加热(注：有时双金属元件本身也可作为发热元件)，当过载电流通过载流发热元件时，载流发热元件所产生的焦耳热使双金属元件的温度升高时，双金属元件产生弯曲，并且温度愈高，双金属元件的弯曲变形程度愈大，从而由双金属元件的弯曲动作直接推动脱扣装置的脱扣牵引杆，进而由脱扣牵引杆触发断路器的操作机构，使过载电路切断；二是利用电流互感器实时检测电流，并且利用具有数字处理功能的电子芯片对检测到的电流参数进行计算和判断，当达到预先设定的动作条件后，给执行电磁铁发出触发信号，由执行电磁铁的动作来触发断路器的操作机构动作，使过载电路切断。

上述两种过载脱扣装置均存在欠缺，具体表现为应用的局限性：前者为纯机械传动结构，受结构的限制因素大，通常只能应用于塑壳断路器和小型断路器，而在大容量的多极框架断路器中，由于断路器的操作机构与一次回路之间的距离较大，并且操作机构与一次回路之间存在其它部件的阻挡，因此用机械方式传动势必要复杂的传动链(传动关系)，而传动环节越多，则越难以保障必要的精度，故此种纯机械传动结构在大容量的框架断路器中并不受人们器重，即受到应用限制；后者则利用电磁信号传递过载故障信息，相对于前者而言，受结构的限制要小得多，但是，由于使用电流互感器检测电流，因而无法使用于直流电源系统，并且由于使用了数字处理芯片，故电磁兼容问题限制了其在某些强电磁干扰场合的使用，这种结构形式的脱扣装置由诸如公开号CN1665379A之类的技术方案所印证。

申请人还进行了系统的检索，然而在已公开的专利和非专利文献中均未见诸有得以消除前述的纯机械传动结构和电子结构的脱扣装置所存在的各自的弊端的可借鉴的技术启示，为此，本申请人进行了反复探索与尝试，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于避免受到结构限制、有利于应用于大容量的多极框架断路器、有益于适应交流和直流系统和具有理想的电磁兼容性的断路器的过载脱扣装置。

本发明的任务是这样来完成的，一种断路器的过载脱扣装置，包括具有一用于穿设到一次回路导体上的一次回路导体让位孔的壳体，该壳体的一侧并且围绕所述一次回路导体让位孔的四周构成有一内壳体，该内壳体的外壁与壳体的内壁之间构成有一轭铁腔；一轭铁，容设于所述的轭铁腔内，该轭铁具有一第一轭铁臂和一第二轭铁臂，并且第一、第二轭铁臂之间形成有一轭铁开口，其中：在第一轭铁臂的末端开设有一静铁芯孔，而在第二轭铁臂的末端开设有一位置与所述静铁芯孔相对应的动铁芯孔；一具有中央通孔的感应线圈和一磁脱扣器，感应线圈位于所述轭铁开口的部位并且与磁脱扣器电气连接；一静铁芯，一端容纳于所述静铁芯孔内，另一端则探入到所述的中央通孔内；一动铁芯，一端容纳于所述动铁芯孔内，而另一端同样探入于中央通孔内；一弹簧位于所述中央通孔内，该弹簧的一端定位在所述静铁芯上，而另一端则定位在所述的动铁芯上；一热变形弯曲元件，该热变形弯曲元件的一端与所述一次回路导体固定，另一端构成为自由端；一动铁芯控制装置，该动铁芯控制装置上下活动地配设在所述内壳体的内壁上，与所述自由端的上部相对应，并且还与所述动铁芯相配合。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的内壳体在对应于所述第二轭铁臂的一个壳壁的内侧延设一对彼此平行的滑动杆挡条，一对滑动杆挡条之间构成为滑动杆滑动腔，在内壳体的底壁上并且在对应于所述滑动杆滑动腔的底部的位置处开设有一滑动杆借道孔，而在内壳体的顶壁上构成有一复位弹簧座，该复位弹簧座与所述的滑动杆借道孔相对应，所述的第二轭铁臂的末端开设有滑动杆通孔，该滑动杆通孔与所述动铁芯孔相通，由所述热变形弯曲元件的自由端对所述动铁芯控制装置的致动与否而使动铁芯控制装置在所述滑动杆滑动腔内上下运动藉以对所述动铁芯释放或锁定。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的动铁芯上开设有一滑动杆锁定槽，所述的动铁芯控制装置包括一滑动杆和一复位弹簧，滑动杆的下端依次经所述滑动杆借道孔和滑动杆通孔与所述滑动杆锁定槽相配合，而滑动杆的上端构成有一滑动杆致动臂，该滑动杆致动臂朝向所述的自由端，并且对应于自由端的上方，复位弹簧的上端支承在所述的复位弹簧座上，而复位弹簧的下端支承在滑动杆致动臂的顶端端面上。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述的滑动杆致动臂的顶端端面上构成有一复位弹簧支承座，该复位弹簧支承座与所述的复位弹簧座相对应。

在本发明的再一个具体的实施例中，所述的复位弹簧座为突缘或凹坑，所述的复位弹簧支承座同样为突缘或凹坑。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的滑动杆的横截面形状为矩形或圆形。

在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的滑动杆是由非导电材料制成的。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的轭铁的整体形状呈U形。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的壳体与内壳体两者构成为回字形的形状。

在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述的壳体还配置有一用于对所述轭铁遮蔽的壳盖，并且该壳盖上开设有一与所述一次回路导体让位孔相对应的一次回路导体通孔。

本发明提供的技术方案由于采用了上述结构，从而能体现以下技术效果：其一，当应用于大容量的多极框架断路器中时，并不会因一次回路与断路器的操作机构之间的距离大而受到结构制约，因而可无挑剔地适用于小型断路器和多级框架断路器；其二，既可用于交流电路系统，又可用于直流电路系统；其三，不会受到电磁兼容与否的影响而具有理想的电磁兼容性。

附图说明

图1为本发明的一个具体的实施例结构图。

图2为图1的剖视图。

图3为本发明的断路器的过载脱扣装置的应用电气原理图。

具体实施方式

为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。

请见图1和图2，给出了由绝缘材料并且由模具加工而成的壳体1，该壳体1的一侧更确切地讲壳体1朝向轭铁2的一侧并且优选位于中央区域构成有一寄存于壳体1上的内壳体12，由图1所示，内壳体12将开设在壳体1的中央的一次回路导体让位孔11围护，并且内壳体12的外壁与壳体1的内壁之间形成有四周贯通的通道，藉由该通道而构成为轭铁腔13。进而由图1所示，内、外壳体12、1两者彼此形成中国汉字的回字形的构造。一枚类似于U形的轭铁2置入于前述的轭铁腔13内，该轭铁2具有彼此对称的第一轭铁臂21和第二轭铁臂22，其中：在第一轭铁臂21的末端(也可称末梢)开设有一静铁芯孔211，而在第二轭铁臂22的末端(同样也可称末梢)开设有一动铁芯孔221，动、静铁芯孔211、221彼此对应，，即两者处于同一水平轴线上，第一、第二轭铁臂221、22之间构成为轭铁开口23。一个具有中央通孔31(也可称线圈中心孔)的感应线圈3安置在前述的轭铁开口23处，并且中央通孔31与动、静铁芯孔211、221相对应，感应线圈3的一对线圈引出线32与磁脱扣器4电气连接。一个静铁芯5的一端(图示的左端)置入于静铁芯孔211内，另一端(图示的右端)则探入到中央通孔31内；一个动铁芯6的一端(图示的右端)置入于动铁芯孔221内，另一端(图示的左端)则探入到中央通孔31内；一枚弹簧7容纳于感应线圈3的中央通孔31内，并且弹簧7的一端(图示左端)固定在静铁芯5上，固定方式可以在静铁芯5上形成一弹簧座(图中未示出)，使弹簧7的左端支承在形成于静铁芯5上的弹簧座上，弹簧7的另一端(图示右端)固定在动铁芯6上。由图1所示，在动铁芯6上构成有一弹簧支座62，弹簧7支承在该弹簧支座62上，弹簧支座62与动铁芯孔221朝向静铁芯孔211的孔口部位相配合。

前述的壳体1还配有一壳盖14，在该壳盖14上并且对应于前述的一次回路导体让位孔11的部位开设有一个一次回路导体通孔141，藉由一次回路导体让位孔11、一次回路导体通孔141以及轭铁腔24而使本发明设置到图1和图2示意的一次回路导体10上。

继续见图1和图2，在前述的内壳体12对应于第二轭铁臂22的一侧的壳壁的内侧构成有一对彼此平行的滑动杆挡条121，一对滑动杆挡条121之间构成为滑动杆滑动腔1211，在内壳体12的底壁上并且在对应于前述的滑动杆滑动腔1211的底部开设有一与轭铁腔13相通的滑动杆借道孔122，而在内壳体12的顶壁上并且在对应于滑动杆借道孔122的部位加工有一复位弹簧座123。在前述的第二轭铁臂22的末端开设有滑动杆通孔222，该滑动杆通孔222与动铁芯孔221相对应，并且还与前述的滑动杆借道孔122相对应。前述的动铁芯6上并且大体上位于动铁芯6的长度方向的中部凹设有一滑动杆锁定槽61，滑动杆锁定槽61对应于前述的滑动杆通孔222。构成本发明断路器的过载脱扣装置的热变形弯曲元件8的一端(图示左端)以焊接或铆接或以其它类似的固定方式固定在前述的一次回路导体10上，而热变形弯曲元件8的另一端(图示右端)探出一次回路导体10的侧部并且构成为自由端81。毫无疑问，热变形弯曲元件8为双金属片。

作为本发明的技术要点，还包括有一动铁芯控制装置9，优选而非绝对限于的动铁芯控制装置9包括一滑动杆91和一复位弹簧92，滑动杆91由非导电材料充任，并且横截面形状并不局限于图示的矩形，例如也可采用圆柱体，当采用圆柱体的滑动杆91时，前述的滑动杆借道孔122、滑动杆通孔222应作适应性变化，滑动杆91的下端在对应于滑动杆滑动腔1211处依次途经前述的滑动杆借道孔122和滑动杆通孔222与前述的构成于动铁芯6上的滑动杆锁定槽61相配合，而滑动杆91的上端(顶端端部)构成有一以水平弯折的滑动杆致动臂911，该滑动杆致动臂911对应于前述的热变形弯曲元件8的自由端81的上方，并且在滑动杆致动臂911的顶端端面上构成有一复位弹簧支承座9111，该复位弹簧支承座9111与前述的复位弹簧座123相对应，即两者处于同一纵轴线上。复位弹簧92的下端支承在复位弹簧支承座9111上，而上端则支承在复位弹簧座123上。在本实施例中，复位弹簧座123和复位弹簧支承座9111均为突缘形式，但也可将两者均构成凹坑，或者两者中择其一为突缘，另一为凹坑。由于滑动杆致动臂911与热变形弯曲元件8的自由端81的上方相对应或称相贴触配合，因此，由热变形弯曲元件8的自由端81对动铁芯控制装置9的滑动杆91的致动与否而使动铁芯致动装置9的滑动杆91在滑动杆滑动腔1211内作上下运动，藉以对动铁芯6的滑动杆锁定槽61释放或锁定。

请见图3并且仍结合图1和图2，当额定电流通过一次回路导体10时，即通过前述的U形的轭铁2的轭铁腔24时，在轭铁2、动铁芯5和静铁芯6中形成磁回路，动铁芯6在电磁吸力克服弹簧7的反力即作用力的前提下存在与静铁芯5吸合的趋势。然而，由于滑动杆91(也可称制动杆)的底端对滑动杆锁定槽61的限制作用，动铁芯6不运动，但是，当过载电流通过轭铁2的轭铁腔24时，配置于即固定于一次回路导体10上的热变形弯曲元件8因受热，热变形弯曲元件8的自由端81产生挠度，并且在足以克服复位弹簧92的作用力的情形下通过滑动杆致动臂911而将滑动杆91上行(向上滑动)，使先前闩合于滑动杆锁定槽61上的滑动杆91离开滑动杆锁定槽61，对动铁芯6失去管制即解锁，此是，动铁芯6在电磁吸力的作用下得以在克服弹簧7的反力下向静铁芯5的方向运动。在动、静铁芯5、6的吸合过程中，磁回路中的磁通发生剧烈变化，使容纳动铁芯6的感应线圈3中产生感应电流，此感应电流触发磁脱扣器4，磁脱扣器4安装于离一次回路较远的机构上，感应线圈3与磁脱扣4通过导电软导线连接，于是由磁脱扣器4向外提供触发能量，实现保护功能。

本发明可用于多极框架断路器，具体的安装可由图3示意，在框架断路器的每一极上都安装一个本发明的过载脱扣装置，由此形成多个过载脱扣装置的感应线圈3并联并且与同一磁脱扣器4串联的回路。其中二极管防止电流倒流。因此，无论哪一极产生过载电流，则由安装于此极的感应线圈3给磁脱扣器4提供感应电流，感应电流触发磁脱扣器4，由磁脱扣器4向外提供能量，实现过载保护功能。

本发明并不仅仅局限于以上所示的具体实施例，而是在不脱离本发明精神或本质特性的基础上可以广泛伸延到容易联想的其它一些实施例，例如将轭铁2分为多个零件的组合，便于安装和调试，又如增加对复位弹簧92调节的调节部件，还如设计对静铁芯5的可调性措施，等等。因此，上述实施例不受以上描述的任何细节的限制，任何在申请人披露的技术特征的基础上作形式而非实质的变更或修正均应视为本发明所主张的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种断路器的过载脱扣装置，其特征在于包括具有一用于穿设到一次回路导体(10)上的一次回路导体让位孔(11)的壳体(1)，该壳体(1)的一侧并且围绕所述一次回路导体让位孔(11)的四周构成有一内壳体(12)，该内壳体(12)的外壁与壳体(1)的内壁之间构成有一轭铁腔(13)；一轭铁(2)，容设于所述的轭铁腔(13)内，该轭铁(2)具有一第一轭铁臂(21)和一第二轭铁臂(22)，并且第一、第二轭铁臂(21、22)之间形成有一轭铁开口(23)，其中：在第一轭铁臂(21)的末端开设有一静铁芯孔(211)，而在第二轭铁臂(22)的末端开设有一位置与所述静铁芯孔(211)相对应的动铁芯孔(221)；一具有中央通孔(31)的感应线圈(3)和一磁脱扣器(4)，感应线圈(3)位于所述轭铁开口(23)的部位并且与磁脱扣器(4)电气连接；一静铁芯(5)，一端容纳于所述静铁芯孔(211)内，另一端则探入到所述的中央通孔(31)内；一动铁芯(6)，一端容纳于所述动铁芯孔(221)内，而另一端同样探入于中央通孔(31)内；一弹簧(7)位于所述中央通孔(31)内，该弹簧(7)的一端定位在所述静铁芯(5)上，而另一端则定位在所述的动铁芯(6)上；一热变形弯曲元件(8)，该热变形弯曲元件(8)的一端与所述一次回路导体(10)固定，另一端构成为自由端(81)；一动铁芯控制装置(9)，该动铁芯控制装置(9)上下活动地配设在所述内壳体(12)的内壁上，与所述自由端(81)的上部相对应，并且还与所述动铁芯(6)相配合，所述热变形弯曲元件(8)的自由端(81)对所述动铁芯控制装置(9)的致动与否而使动铁芯控制装置(9)上下运动藉以对所述动铁芯(6)释放或锁定。

2.根据权利要求1所述的断路器的过载脱扣装置，其特征在于所述的内壳体(12)在对应于所述第二轭铁臂(22)的一个壳壁的内侧延设一对彼此平行的滑动杆挡条(121)，一对滑动杆挡条(121)之间构成为滑动杆滑动腔(1211)，在内壳体(12)的底壁上并且在对应于所述滑动杆滑动腔(1211)的底部的位置处开设有一滑动杆借道孔(122)，而在内壳体(12)的顶壁上构成有一复位弹簧座(123)，该复位弹簧座(123)与所述的滑动杆借道孔(122)相对应，所述的第二轭铁臂(22)的末端开设有滑动杆通孔(222)，该滑动杆通孔(222)与所述动铁芯孔(221)相通。

3.根据权利要求2所述的断路器的过载脱扣装置，其特征在于所述的动铁芯(6)上开设有一滑动杆锁定槽(61)，所述的动铁芯控制装置(9)包括一滑动杆(91)和一复位弹簧 (92)，滑动杆(91)的下端依次经所述滑动杆借道孔(122)和滑动杆通孔(222)与所述滑动杆锁定槽(61)相配合，而滑动杆(91)的上端构成有一滑动杆致动臂(911)，该滑动杆致动臂(911)朝向所述的自由端(81)，并且对应于自由端(81)的上方，复位弹簧(92)的上端支承在所述的复位弹簧座(123)上，而复位弹簧(92)的下端支承在滑动杆致动臂(911)的顶端端面上。

4.根据权利要求3所述的断路器的过载脱扣装置，其特征在于所述的滑动杆致动臂(911)的顶端端面上构成有一复位弹簧支承座(9111)，该复位弹簧支承座(9111)与所述的复位弹簧座(123)相对应。

5.根据权利要求4所述的断路器的过载脱扣装置，其特征在于所述的复位弹簧座(123)为突缘或凹坑，所述的复位弹簧支承座(9111)同样为突缘或凹坑。

6.根据权利要求3所述的断路器的过载脱扣装置，其特征在于所述的滑动杆(91)的横截面形状为矩形或圆形。

7.根据权利要求3或6所述的断路器的过载脱扣装置，其特征在于所述的滑动杆(91)是由非导电材料制成的。

8.根据权利要求1所述的断路器的过载脱扣装置，其特征在于所述的轭铁(2)的整体形状呈U形。

9.根据权利要求1所述的断路器的过载脱扣装置，其特征在于所述的壳体(1)与内壳体(12)两者构成为回字形的形状。

10.根据权利要求1所述的断路器的过载脱扣装置，其特征在于所述的壳体(1)还配置有一用于对所述轭铁(2)遮蔽的壳盖(14)，并且该壳盖(14)上开设有一与所述一次回路导体让位孔(11)相对应的一次回路导体通孔(141)。 

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