CN102118009B - 用于插入式断路器的电连接机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电连接机构，其包括：至少一固定端子，固定端子具有向前方延伸的片状突出部，其自由端的上下表面为接触面，其自由端左右每侧开有一个孔或槽；至少二接触片，接触片后端具有第一接触面，开有孔或槽，接触片的第一接触面与固定端子的接触面形状匹配，接触片的另一端具有与第一接触面相垂直的第二接触面，二接触片的第一接触面通过弹性元件分别压在突出部的接触面上，二接触片的第二接触面呈相对状，形成插入式夹头；至少一插在插入式夹头之间的插刀，其自由端具有与接触片的第二接触面形状相匹配的接触面。在本发明中，接触片和固定端子之间始终有良好的面接触，接触片和插刀之间也保持良好的面接触，并且有很好的纠偏能力。

Description

用于插入式断路器的电连接机构

技术领域

本发明涉及一种用于插入式断路器的电连接机构，属于电气开关领域。

背景技术

抽屉式框架断路器的本体和抽屉之间的电气连接是通过导电结构的抽、插来实现的。这种导电结构通常包括固定端子、插刀、用于连接固定端子和插刀的插入式夹头。其中，插刀安装在抽屉式断路器的本体上，分别与断路器的动、静触头相连接；固定端子安装在抽屉座内，其一端与断路器外侧的汇流排相连接；插入式夹头用于将插刀和固定端子之间形成电连接。

如上述，插刀用于和断路器本体内的导电结构连接，而固定端子安装在抽屉座内，用于和断路器外部的导电母排连接；插入式夹头则是用于固定端子和插刀之间的电连接。因此插刀应该具有以下功能：(a)能够可靠的承载断路器的额定电流，能够在一定时间内承载超过额定电流的故障电流，因此需要插入式夹头有一定的载流截面积，并且和固定端子或者插刀连接时候，接触面之间具有一定的接触压力；(b)断路器本体进入抽屉后，插刀进入插入式夹头的接触片之间的间隙所受到的阻力不应过大，以减轻操作者的操作负担；(c)最为重要的是，电力行业的不断发展对低压框架式断路器提出了更多新的要求，如在更小的体积下，能够承载更高的电流。(d)由于现有的制造技术和精度的限制，本体进入抽屉时候，插入式夹头应能克服插刀插入时候的偏差对接触效果的影响。

因此，要求断路器的本体和抽屉之间的电连接结构应该有如下的特点：(a)插刀和固定端子之间连接牢固可靠；(b)接触片和固定端子之间、接触片和插刀之间的连接应该有合适的压紧力，保证接触质量；同时，插刀的形状应该是能够尽量满足减少操作者的负担的要求；(c)接触片和固定端子之间、接触片和插刀之间的接触面积应该足够大，在有限的体积要求下以便能够承载更大的额定电流；(d)由于制造误差等引起的断路器本体插入抽屉时，插刀在插入接触片时候会出现偏移，此时接触片应能有良好的纠偏，即上述的电连接结构应具有的特点(a)至(c)中不会受到插刀插入方向的影响。

中国专利ZL98127171.5公布了一种用于可抽出式断路器的本体和抽屉座之间的电气连接结构(图9)，该方案中，使用一个带有完整接续于一个大于π角度的圆弧形的接触面的固定端子，成组安装的和该大于π弧度的接触面精确匹配的插入式夹头。该插入式夹头的内凹形圆弧面与固定端子上的大于π的圆弧形接触面进行精准的配合，另一端用于和插刀进行连接。这种结构的缺点是：与插入式夹口后端相配合的是固定端子的圆柱形接触弧面，插入式夹头不能进行适量的前后方向的调整，由于制造或者安装误差的存在，插入式夹头和插刀之间不能形成面接触配合，只能进行非常薄弱的线配合，造成插入式夹头和插刀之间导电的薄弱环节。假设上述技术方案中，不仅插入式夹头和固定端子座直接按进行面连接(B处)，而且插入式夹头和插刀之间也进行面连接(A处)。如图10所示，左侧是插刀毫无偏差地进入插入式夹头时候，A处和B处都能进行良好的面接触；右侧是当插刀进入插入式夹头时出现一定偏差，插入式夹头绕着圆柱接触面的轴心进行相应的偏移，由于固定端子安装在抽屉座内不可能活动，这样插刀和插入式夹头之间就不可能进行良好的面接触，即，在A’处仍旧出现了线接触。所以说该方案的连接，仍旧是有一定的缺陷的。该缺陷会使该导电系统在有限的安装体积下，其最大载流能力受到限制。

中国专利公开号CN1431744A中也公开了一种技术方案(图11)，该方案与上述ZL98127171.5的方案类似，即插入式夹头的接触片上具有凸出的圆弧面，固定端子上具有凹下的圆弧面。同样的，该方案不能提供较大的载流能力，同时，该方案反而会使插入式夹头应对插刀的偏移能力下降。如图12所示，在左图中是插刀无偏差正向进入插入式夹头时候，插刀与插入式夹头之间的配合(C)，插入式夹头与固定端子之间的配合(D)；右图是插刀出现偏移时候，插入式夹头与之配合偏移，可以看到配合点C’处，插入式夹头两侧的接触片与插刀的配合出现移位。这样会使接触压力出现变化，导致载流能力出现严重下降。

中国专利ZL200620039576.X中公开了另外一种结构(图13)，该方案通过弹簧和安装柱将接触片组装成为一体，然后将接触片安装到固定座上。接触片和固定端子之间的连接、接触片和插刀之间均为直面连接。根据此技术发明方案，如果插刀、插入式夹头、安装座的尺寸保证足够的精确，并且插刀是精确地按照设计位置和方向进入插入式夹头，那么插刀与插入式夹头之间、插入式夹头与安装座之间能够保持较好的面连接接触，但是如果发生哪怕是微小的偏移或者三者加工精度出现误差，插刀就会将接触片“撬起”，使接触片和插刀、接触片和固定端子之间都成为线接触，使导电能力急剧下降。如图14所示，左图是假设在各个零部件尺寸非常精确、安装位置精准、插刀进入准确无误情况下，该导电结构的连接；中图是插刀插入方向出现偏移时候，将插入式夹头拉偏，插入式夹头与插刀的配合点(E’)、插入式夹头与固定端子之间的配合(F’)之间都出现偏移，成为线配合；右图是假设插刀的尺寸出现误差而即使是插入方向精确无误情况下，配合位置E″和F″出现的配合尺寸偏移，也将成为线配合。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于抽屉式断路器的电连接结构的较为完美的解决方案。在该结构中，插刀与插入式夹头之间的面配合、插入式夹头与固定端子之间的面配合都不受制造精度、插刀进入插入式夹头方向的影响。即，该方案可以提供非常良好的载流能力，也具有非常良好的纠偏能力。

为完成本发明的目的，本发明采取的技术方案是：

一种用于插入式断路器的电连接机构，其特征在于它包括：

固定端子，至少包括一向前方延伸的突出部，该突出部的形状为片状，突出部自由端的上、下表面为接触面；

插入式夹头，至少包括一个夹头，每个夹头分为对称的左右两爿，每爿夹头的后部具有卡口，该卡口的上下面为第一接触面，该第一接触面与所述固定端子上的突出部的上下接触面为可滑动的面配合，每爿夹头的前部内侧设有与第一接触面相垂直的第二接触面，左右两爿夹头的第二接触面之间形成夹口；

插刀，插刀的自由端具有两个与夹头的第二接触面形状相匹配的接触面；

插刀插在上述夹口之间，实现与插入式夹头之间的电气连接。

进一步地：

所述突出部的上下接触面均为平面或弧面。

所述固定端子突出部的上下接触面的法向与插刀的插入方向垂直。

所述夹头的第二接触面的形状为凸圆弧形或多边形。

所述夹头的每爿夹头由两片同形的接触片相对铆接而成，两片接触片的后部形成卡口。

所述接触片后端开有定位孔，固定端子突出部上也开有孔或槽，通过销钉将接触片连接在固定端子突出部上，所述的销钉上装有弹性元件，该弹性元件使接触片的第一接触面与固定端子凸出片的接触面之间进行有接触压力的面连接。

所述固定端子突出部上的孔或槽呈前后向的长条形，并向外倾斜，以保证突出部的接触面与接触片的第一接触面之间的面连接，以及接触片的第二接触面与插刀的接触面之间的面连接，且与插刀进入插入式夹头的夹口方向或者插刀的偏移无关。

所述的插入式夹头外侧安装有弹性元件，该弹性元件使插入式夹头和插刀产生有接触压力的面连接。

所述插刀的自由端的端部的截面小于其安装到位时候与插入式夹头配合部分的接触面的截面积。

所述夹头的每爿夹头为整体结构。

在本发明电连接机构中，插刀与插入式夹头之间的面配合、插入式夹头与固定端子之间的面配合都不受制造精度、插刀进入插入式夹头方向的影响。如图3所示，H是插入式夹头的第二接触面与插刀之间的连接，其连接面是圆弧形或者多边形，I是插入式夹头的第一接触面与固定端子凸出片的接触面之间的连接，该连接面的法线方向与插刀进入方向相垂直。左图是插刀正向进入插入式夹头时候，插入式夹头的接触片的第一接触面在固定端子凸出片上不需要进行滑动调节，就可以保证前后都进行较好的面接触导电；中图是插刀进入插入式夹头时候，由于安装误差而向左偏移一个距离。接触片的第一接触面与固定端子凸出片的接触面之间的面连接的连接面的法向与插刀插入方向垂直，因此其面连接的效果与插刀的插入方向无关而仍旧保持很好的面接触(I’)。插刀向左偏移后，其自由端左侧圆弧形接触面对插入式夹头左侧的第二接触面施加的力较大，因此，插入式夹头左侧的接触片的第一接触面会在固定端子凸出片的接触面上产生向下的滑动，从而使插刀自由端的左侧接触面与插入式夹头的左侧第二接触面仍然保持较好的面连接(H’)，上述过程中，右侧(H’)不受影响。右图是插刀向右偏移时候，插入式夹头的接触片自动调节适应插刀的方向，原理同上。

本发明的有益效果是：

由于接触片与固定端子之间是面(平面或者弧面)连接，该连接面的法向与插刀进入插入式夹头的方向相垂直，因此，由接触片构成的插入式夹头与固定端子之间的面连接配合与插刀进入插入式夹头的方向无关。另外，插刀与插入式端子之间是可滑动的面连接，当插刀的插入方向出现偏移的时候，接触片后端的第一接触面可以在固定端子凸出片的接触面上移动，使插入式夹头的左右接触片随插刀的偏移可以自动调节适应，使插刀于插入式夹头之间始终保持良好的面接触。因此，在有限的安装体积下，本方案能够提供非常优秀的载流能力。同时，该结构不需要很高的加工要求，所需要的尺寸精度也是现有的加工能力很容易达到的。因此，该方案提供的经济效益非常明显。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的装配示意图；

图3为本发明原理示意图；

图4为接触片结构图；

图5为夹头的结构示意图；

图6为突出部的安装导向槽的形状图；

图7为插刀正向安装示意图；

图8为插刀偏向安装示意图；

图9至图14为公知技术的附图。

具体实施方式：

本发明针对可抽出式断路器的本体和抽屉座之间的电连接结构的要求，提出了一种用于插入式断路器的电连接机构。

如图1、图2所示，该电连接机构118包括固定端子100、插刀116、用于连接固定端子和插刀的插入式夹头、以及将插入式夹头压紧的弹性元件11。其中：

所述固定端子100具有至少一片向与插入和抽出方向平行的轴线T-T前方延伸的突出部106，该突出部106中部的左右两侧设有用于与插入式夹头连接的安装导向槽117，该突出部106的自由端的上下表面为接触面107，该上下接触面107均为平面或弧面，其法向E-E与插刀116的插入方向垂直。

所述插入式夹头至少包括一个夹头111，每个夹头111分为对称的左右两爿，每爿夹头102的后部具有卡口，该卡口的上下接触面108与所述突出部的上下接触面107为面配合，每爿夹头102的前部内侧设有接触面103，左右两爿夹头前部的接触面形成夹口113；

所述插刀116的自由端具有接触面104，该接触面104与夹头前部的接触面103为面配合；

插入式夹头的各夹头111的左右两爿的后端卡口于固定端子100上对应的安装导向槽处与固定端子连接；

插入式夹头的夹头111的左右两侧安装弹性元件11，弹性元件11由套在夹头上的环形安装架14环箍。弹性元件11可选用板簧。

插入式夹头的夹头可有两种结构形式：其一如图4所示，接触片50的后端具有第一接触面52，开有至少一个孔(或槽)51，接触片50的第一接触面52与固定端子突出部自由端的接触面107形状相匹配，接触片50的另一端具有与第一接触面52相垂直的第二接触面54，第二接触面54为凸圆弧形(或多边形)。二接触片50的第一接触面通过弹性元件分别压在突出部自由端的接触面上，二接触片50的第二接触面54呈相对状，形成插入式夹头。

如图5所示，插入式夹头的每爿夹头102也可以由两片同形的接触片109于接触片109后部用销钉13连接构成，连接两片接触片109的销钉13上套有蝶簧12，该蝶簧可为开槽蝶簧。该接触片109的前部内侧设有接触面103，该接触面103与卡口的上下接触面108相垂直。每爿夹头102的接触面103可为凸圆弧形(或多边形)。

如图6所示，突出部106上的安装导向槽117包括导向槽和安装槽，导向槽基本呈前后向的长条形，安装槽为导向槽外侧设置的开口。此外，导向槽的后端向外倾斜(其作用将在后面说明)。

下面说明本发明的作用原理。

穿了蝶簧12的销钉13将两个接触片109的后端铆接成为一爿夹头102，然后将该销钉13安装在固定端子100的突出部106上的安装导向槽117内。由于突出部106的厚度略大于铆接后的两接触片109之间卡口的间隙，因此，单爿夹头102上的蝶簧12会因为挤压而发生弹性形变，产生的弹性力会将单爿夹头102的接触片109的接触面108和固定端子100的突出部106上的接触面107之间压紧，使之形成非常良好的面导电接触。所有的单爿夹头安装后，在接触片的外部安装板簧11、安装架14和支撑15，支撑15的位置由接触片中部的槽来固定，而安装架14的位置由支撑15来确定。安装完成后，在安装架14的环固下，板簧11会发生压缩形变而产生弹力，该弹力会给接触片向内抱紧的作用。

更为重要的是固定端子100的突出部106上的安装导向槽117的形状：该槽的导向部分向外倾斜一个角度。所以，当接触片前端的圆弧形凸接触面103被插刀的圆弧形凹接触面104挤压的时候，接触片推动销钉13可以在安装导向槽117的导向部分内前后滑动一定的距离，如前述，由于导向槽向外偏斜的角度，销钉13的向后滑动将导致接触片109上有销钉的一端会被向外撑开一个角度，这也导致板簧11发生进一步的形变而对接触片109的压力会变大，该力的沿着接触片方向的分量正指向插刀116，该分量的存在会使接触片109的圆弧形接触面103和插刀的圆弧形接触面104压紧。接触片前端的圆弧形接触面103和插刀前端的圆弧形接触面104具有相同的半径，在受到上述反作用力的时候，这两个圆弧形之间保持一个完美的面接触配合，该面接触配合会比上述3项现有技术中公开的方案中的配合中的线连接的接触面更大、导电能力更佳。因此，该配合方式在考核抽屉式断路器的点连接的一个非常重要参数温升-方面表现极佳。

同时，本发明具有较好的纠偏能力：现假使插刀出现左或右偏移(图8)，偏移侧的接触片会因为受到的压紧力大而使销钉13在安装导向槽117内向后移动一个较大的距离，而被偏移侧的接触片则会因为受到的压紧力较小而移动一个较小的距离，即：单爿夹头102可以绕着销钉13旋转以实现纠偏调节。

另外值得补充说明的是在设计中，插刀即使是精确地进入预定位置时候，如果断路器处于连接位置时插刀因为制造误差而不能正常到达预定位置或者超过了预定位置，由于安装导向槽117的存在而仍然可以使接触片前后移动以保证插刀和接触片的圆弧面的完好接触。接触片仍然会被压后一个距离，该设计是为了保证：1.插刀和接触片的圆弧形面接触有一个正向的接触力；2.插刀由于制造误差未能到达预定位置时候，接触片的圆弧形接触面的位置仍然能够和插刀有足够的接触。(图7)

另外值得一提的是，在本方案中，插刀自由端的头部小，后部导电接触面处的截面积大，这样使得插刀从进入-移动-配合这个过程中所需要的操作力大大地减小，减少了操作者的负担。

从以上描述可以看出，本发明提供的针对抽屉式断路器的本体和抽屉之间的面接触类型的电连接结构的解决方案，能够很好的解决现实生产和应用中存在的误差或者偏差，因此，使用该解决方案，就能解决在断路器相同壳架等级下，增加断路器额定电流所带来的温升问题。符合断路器的小型化、高容量和开关柜的多功能化的发展趋势。

在以上的较佳实施例中，单爿夹头是用两片接触片铆接一起的，并通过开槽碟簧来压紧，然后通过固定端子的安装导向槽以实现接触片和固定端子突出部的安装。在本发明的其它实施例中，还可以有以下结构变化：

1.将接触片统一铆接后通过安装导向槽和固定端子安装在一起。

2.使用普通碟簧代替开槽碟簧(之所以本发明的较佳实施例要使用开槽碟簧而不是使用普通弹簧或者普通碟簧，是考虑了这些弹性元件的弹力受形变的影响太大，特别是普通碟簧，一个小的误差引起的形变足以让弹力大幅衰减)。

3.去掉安装槽，直接将接触片通过铆接安装在固定端子的导向槽内。

4.去掉导向槽，只是保留安装导向槽，这样将去掉自动调节功能。

5.将导向槽开在接触片上而不是突出部106上。

6.将接触片一侧的圆弧形凸面改为圆弧形凹面，而将插刀的圆弧形凹面改为圆弧形凸面，或者干脆去掉圆弧形配合面。

以上这些结构都可以实现或者部分实现本发明中的功能，但是效果会有明显的下降。

Claims (7)

1.一种用于抽屉式断路器的电连接机构，其特征在于它包括：

固定端子，至少包括一向前方延伸的突出部，该突出部的形状为片状，突出部自由端的上、下表面为接触面；

插入式夹头，至少包括一个夹头，每个夹头分为对称的左右两爿，每爿夹头的后部具有卡口，该卡口的上下面为第一接触面，该第一接触面与所述固定端子上的突出部的上下接触面为可滑动的面配合，每爿夹头的前部内侧设有与第一接触面相垂直的第二接触面，左右两爿夹头的第二接触面之间形成夹口；

插刀，插刀的自由端具有两个与夹头的第二接触面形状相匹配的接触面；

插刀插在上述夹口之间，实现与插入式夹头之间的电气连接；

所述夹头的每爿夹头由两片同形的接触片相对铆接而成，两片接触片的后部形成卡口；

所述接触片后端开有定位孔，固定端子突出部上也开有孔或槽，通过销钉将接触片连接在固定端子突出部上，所述的销钉上装有弹性元件，该弹性元件使接触片的第一接触面与固定端子凸出片的接触面之间进行有接触压力的面连接；

所述固定端子突出部上的孔或槽呈前后向的长条形，并向外倾斜，以保证突出部的接触面与接触片的第一接触面之间的面连接，以及接触片的第二接触面与插刀的接触面之间的面连接，且与插刀进入插入式夹头的夹口方向或者插刀的偏移无关。

2.如权利要求1所述的用于抽屉式断路器的电连接机构，其特征在于：

所述突出部的上下接触面均为平面或弧面。

3.如权利要求2所述的用于抽屉式断路器的电连接机构，其特征在于：

所述固定端子突出部的上下接触面的法向与插刀的插入方向垂直。

4.如权利要求1所述的用于抽屉式断路器的电连接机构，其特征在于：

所述夹头的第二接触面的形状为凸圆弧形或多边形。

5.如权利要求1至4之一所述的用于抽屉式断路器的电连接机构，其特征在于：

所述的插入式夹头外侧安装有弹性元件，该弹性元件使插入式夹头和插刀产生有接触压力的面连接。

6.如权利要求5所述的用于抽屉式断路器的电连接机构，其特征在于：

所述插刀的自由端的端部的截面小于其安装到位时候与插入式夹头配合部分的接触面的截面积。

7.如权利要求4所述的用于抽屉式断路器的电连接机构，其特征在于：

所述夹头的每爿夹头为整体结构。

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