CN102800538B - 断路器的自动合闸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器的自动合闸装置，包括有壳体和设置于壳体内的传动机构和电子控制机构，所述的传动机构包括有正反转电机、传动中心轴、传动齿轮、以及用于驱动断路器的手柄联动的驱动齿轮，所述的传动中心轴上自由转动设置有第一传动片，所述传动中心轴上相对第一传动片的下方设置有与传动中心轴固定联动的第二传动片，该第二传动片上相对第一传动片逆时针转动方向的一侧设置有联动挡块，构成第一传动片和第二传动片在逆时针方向联动、顺时针方向相互自由的配合结构；所述的电子控制机构控制正反转电机正传、反转和停机动作，实现驱动齿轮转动合闸，然后与正反转电机相脱离的动作。本发明具有实现自动合闸且不会影响断路器正常分闸动作，安全性好等优点。

Description

断路器的自动合闸装置

技术领域

本发明涉及一种断路器的配合件，具体是指一种断路器的自动合闸装置。

背景技术

随着我国智能电网的发展，在要求电网运行安全的前提下，急切需要控制电器智能化。例如，预付费电能表和预付费小型断路器（如浙江麦克力电气有限公司生产的MM7S和MM10S系列产品）的配合使用，可以使用电户在预付电费用尽时即自动切断电源。如此极大的方便了供电单位对电能的分配控制。但是，当用户续费后，用户的断路器并不能及时自动合闸，还需要用户或供电工作人员手动操作，给使用者带来不便，也不能适应电网智能化发展的需要。

通过检索，中国专利申请公开号为101707169A公开了《一种实现微型断路器自动合闸功能的电动操作机构》，其技术方案是通过电机驱动螺纹传动杆转动，继而驱动螺纹套滑移，从而驱动与拨叉和手柄来回摆动，实现自动合闸功能。这种结构虽然实现了自动合闸的功能，但是却存在以下缺陷：当用户续费后，螺纹套滑动，驱动拨叉和手柄进行合闸动作，该操控机构的手柄进而驱动断路器的手柄顺时针转动进行合闸，但是对于预付费电路器来说，当用户欠费时或电路故障时，其会自动跳闸，断路器的手柄逆时针会复位，然而上述对比文件（101707169A）的电动操作机构的操控手柄却一直限位在断路器手柄的后方，导致断路器手柄无法转动跳闸。因此，为了保障断路器的手柄能正常跳闸，该电动操作机构也需要同时驱动螺纹套复位，才能使得断路器的手柄跳闸复位。但是公知的，该对比文件（101707169A）的电机驱动螺纹传动杆进而带动螺纹套动作所耗费的时间远远长于断路器的跳闸脱扣时间，一旦电路出现故障，需要断路器快速跳闸，然而断路器的手柄却受限于该电动操作机构的操控手柄不能快速退回，对于用户而言，就是非常严重的安全隐患，无法保障用户的用电安全。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种能实现自动合闸且不会影响断路器正常分闸动作的断路器的自动合闸装置。

    为实现上述目的，本发明的技术方案是包括有壳体和设置于壳体内的传动机构和电子控制机构，

所述的传动机构包括有正反转电机、传动中心轴、传动齿轮、以及用于驱动断路器的手柄联动的驱动齿轮，所述的驱动齿轮转动设置在壳体内，所述传动齿轮同轴联动设置在传动中心轴上，且该传动齿轮和驱动齿轮啮合传动配合，所述的正反转电机的动力输出轴上联动设置有伞齿轮，所述的传动中心轴上自由转动设置有第一传动片，所述传动中心轴上相对第一传动片的下方设置有与传动中心轴固定联动的第二传动片，该第二传动片转动设置在壳体内，且该第二传动片的转动中心线与传动中心轴同轴，所述第一传动片的上设置有与伞齿轮啮合传动配合的弧形齿，该第二传动片上相对第一传动片逆时针转动方向的一侧设置有联动挡块，构成第一传动片和第二传动片在逆时针方向联动、顺时针方向相互自由的配合结构；

所述的电子控制机构控制正反转电机正转、反转和停机动作，实现驱动齿轮转动合闸，然后与正反转电机相脱离的动作。

本发明的工作原理是：通过上述设置，（1）正反转电机正转，驱动伞齿轮转动，进而带动第一传动片逆时针转动，第一传动片转动，推动联动挡块，从而推动第二传动片逆时针一起转动，第二传动片转动带动传动中心轴转动，进而带动与传动中心轴同轴联动的传动齿轮转动，进而带动驱动齿轮转动，实现对断路器的自动合闸操作；

（2）断路器合闸后，正反转电机反转，驱动伞齿轮转动，进而带动第一传动片顺时针转动，由于联动挡块在顺时针方向没有与第一传动片作用，因此，本过程，只有第一传动片顺时针转动复位，而且第一传动片与传动中心轴是自由转动配合，因此，第一传动片顺时针转动也不会带动传动齿轮转动，当第一传动片回到初始位置时，正反转电机反转停机，将第一传动片复位可以保障一旦断路器因故障或欠费跳闸，可以不用再经过电机转动，就可以实现断路器跳闸、驱动手柄对应逆时针转动，驱动传动齿轮转动，进而驱动传动中心轴、第二传动片转动复位等快速连锁动作（即上述的“与正反转电机相脱离”），因此能实现快速跳闸，保障了用电安全。

     进一步设置是所述的电子控制机构包括有电源（E）、微动正负转换开关(K1)、常闭微动开关（K2）和常开微动开关（K3），所述的电源（E）、微动正负转换开关(K1)、相互并联的常闭微动开关（K2）和常开微动开关（K3）以及正反转电机构成闭合回路，所述的微动正负转换开关(K1)、常闭微动开关（K2）和常开微动开关（K3）设置于壳体内，且其位置设置满足以下条件：

   所述的第二传动片逆时针转动并对应驱动齿轮处于合闸状态下，该第二传动片与微动正负转换开关(K1)的触点触碰配合；所述第一传动片顺时针转动到初始状态下，该第一传动片与常闭微动开关（K2）的触点触碰配合；断路器跳闸带动驱动齿轮处于跳闸状态下，第二传动片顺时针复位转动并与常开微动开关（K3）的触点触碰配合。

   通过本设置，可以实现正反转电机正转，驱动齿轮合闸；正反转电机反转，第一传动片复位，驱动齿轮与正反转电机脱离；断路器跳闸，驱动齿轮分闸，第二传动片复位到初始状态，本设置以非常经济简单的控制方式，实现上述功能和动作，有利于提高产品的市场推广。

     进一设置也可以是所述的电子控制机构包括有电源、单片机、电机驱动模块、常开微动开关（K4）、常闭微动开关(K5)和续费信号源，所述的常开微动开关（K4）、常闭微动开关(K5)和续费信号源均输入连接于单片机中，单片机根据常开微动开关（K4）、常闭微动开关(K5)和续费信号源的信号控制电机驱动模块，进而驱动正反转电机正转、反转和停机动作。通过本设置，利用单片机根据常开微动开关（K4）、常闭微动开关(K5)和续费信号源的信号，控制电机正转、反转和停机，该电子控制机构设置了单片机，可以在此单片机基础上，方便地增加通讯接口等，实现网络远程控制或动力线载波控制和红外静距离遥控，使得产品的功能更加丰富。

     进一步设置是所述的第一传动片和第二传动片均为扇形结构，所述的传动中心轴位于二者的圆心。

    进一步设置是所述的传动中心轴固定设置于第二传动片的圆心位置，所述的壳体内壁上设置有与传动中心轴同轴线的传动支撑轴，所述的第二传动片通过该传动支撑轴转动设置在壳体内，所述的传动齿轮联动设置在传动中心轴上，所述的第一传动片自由转动设置于该传动中心轴上。

    进一步设置是所述的传动中心轴上相对第一传动片和传动齿轮之间转动设置有垫圈。

     进一步设置是所述的弧形齿设置于其第一传动片的弧形边缘位置。

     进一步设置是所述的正反转电机为正反转减速电机，所述的伞齿轮通过平键固定联动套设在正反转电机的动力输出轴上。

     进一步设置是所述的驱动齿轮的轮缘一端固定设置有外露于壳体外的手柄。

 进一步设置是所述的壳体由上盖和底盖拼接而成。

本发明的优点是：

（1）可以实现对断路器手柄的自动合闸驱动，且不会影响断路器正常跳闸的响应时间，保障了用户用电安全。

（2）本发明可以和国内外通用的C45系列，以及各系列小型断路器产品（MCB）和漏电（ELCB）拼装。并可将该本发明扩展到塑壳断路器（MCCB）中使用。

（3）本发明的结构设置，可实现壳体的体积缩小到与通用的小型断路器（一模数18mm）拼接的尺寸规格，便于预付费小型断路器的拼装使用。

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。

附图说明

图1 目前市场上通用的小型断路器（DZ47）结构图；

图2 本发明实施例1的结构示意图；

图3 本发明实施例1的结构爆炸图；

图4 本发明实施例1的电子控制机构的控制原理图；

图5 本发明实施例1的工作状态流程图；

图6 本发明实施例2的电子控制机构的控制原理图；

图7 本发明实施例2的工作状态流程图；

图8  本发明应用于单相用电接线图；

图9 本发明应用于三相用电接线图。

具体实施方式

    下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

【实施例1】

     如图2、3、4、5所示的本发明的具体实施方式1，包括有壳体1和设置于壳体1内的传动机构和电子控制机构，本实施例该壳体1壳体由上盖11和底盖12拼接而成。本实施例所述的传动机构包括有正反转电机21、传动中心轴22、传动齿轮23、以及用于驱动断路器的手柄联动的驱动齿轮24，所述的驱动齿轮24，该驱动齿轮24的轮缘一端固定设置有外露于壳体外的手柄241，作为驱动断路器的手柄联动的驱动齿轮，其可以通过手柄241与断路器的手柄联动，同步合闸或分闸，也可以通过其驱动齿轮24的转动中心设置传动连杆与与断路器的手柄联动，同步合闸或分闸，从而与断路器拼合操作，这些具体应用的方式都可以用于本发明的实际使用。

本实施例所述的驱动齿轮24转动设置在壳体内，所述传动齿轮23同轴联动设置在传动中心轴22上，且该传动齿轮23和驱动齿轮24啮合传动配合，所述的正反转电机21的动力输出轴211上联动设置有伞齿轮212，本实施例具体地该正反转电机21为正反转减速电机，所述的伞齿轮212通过平键213固定联动套设在正反转电机21的动力输出轴211上，所述的传动中心轴22上自由转动设置有第一传动片25，所述传动中心轴22上相对第一传动片25的下方设置有与传动中心轴固定联动的第二传动片26，该第二传动片26转动设置在壳体1内，且该第二传动片26的转动中心线与传动中心轴22同轴，所述第一传动片25的上设置有与伞齿轮212啮合传动配合的弧形齿251，该第二传动片26上相对第一传动片逆时针转动方向的一侧设置有联动挡块261，构成第一传动片25和第二传动片26在逆时针方向联动、顺时针方向相互自由的配合结构，本实施例所述的第一传动片25和第二传动片26均为扇形结构，其中，弧形齿251设置于其第一传动片25的弧形边缘位置，所述的传动中心轴22位于二者的圆心，另外，本实施例所述的传动中心轴22固定设置于第二传动片26的圆心位置，所述的壳体1内壁上设置有与传动中心轴同轴线的传动支撑轴13，所述的第二传动片26通过该传动支撑轴13转动设置在壳体1内，所述的传动齿轮23联动设置在传动中心轴22上，所述的第一传动片25自由转动设置于该传动中心轴22上，另外，所述的传动中心轴22上相对第一传动片25和传动齿轮23之间转动设置有垫圈27。

本实施例的电子控制机构如图4和5所示，其用于控制正反转电机正转、反转和停机动作，实现驱动齿轮转动合闸，然后与正反转电机相脱离的动作。

    本实施例所述的电子控制机构如图4所示，包括有电源（E）、微动正负转换开关(K1)、常闭微动开关（K2）和常开微动开关（K3），所述的电源（E）、微动正负转换开关(K1)、相互并联的常闭微动开关（K2）和常开微动开关（K3）以及正反转电机构成闭合回路，所述的微动正负转换开关(K1)、常闭微动开关（K2）和常开微动开关（K3）设置于壳体内，且其位置设置满足以下条件：

所述的第二传动片26逆时针转动并对应驱动齿轮24处于合闸状态下，该第二传动片26与微动正负转换开关(K1)的触点触碰配合；微动正负转换开关(K1)的触点受触碰后，会改变电源的正负极输出，从而实现正反转电机21的反转，所述第一传动片25顺时针转动到初始状态下，该第一传动片25与常闭微动开关K2的触点触碰配合；断路器跳闸带动驱动齿轮24处于跳闸状态下，第二传动片26顺时针复位转动并与常开微动开关（K3）的触点触碰配合。

如图5所示，本实施例1的电子控制机构工作流程是：

（1）本实施例的初始状态如图5-1，该机构得到续费信号时（实际可以为电网中的电信号），正反转电机21（M）正转通过伞齿轮212，第一传动片25推动第二传动片26逆时针方向转动，同时第二传动片26带动传动齿轮23、驱动齿轮24合闸，同时常闭微动开关K2恢复常闭状态、常开微动开关K3恢复常开状态，如图5-2。

（2）当合闸到位时，第二传动片26触动微动正负转换开关K1改变正反转电机21的电流方向，正反转电机21反转而带动第一传动片25顺时针转动，转动到位后，触动常闭微动开关K2，常闭微动开关K2断开，关断电源而停止正反转电机21，如图5-3。此时，断路器的手柄跳闸，与正反转电机21完全脱离，因此不会改变断路器的跳闸响应时间。，

（3）一旦断路器跳闸或者用户欠费跳闸时，再参考图5-3，断路器跳闸而带动第二传动片26同步顺时针旋转，微动正负转换开关K1恢复初始状态，常开微动开关K3被第二传动片26触动关闭，但因为无缴费信号而停止，回到起始状态如图5-1。

【实施例2】

     参见图6和图7，本实施例2与实施例1的不同之处在于：所述的电子控制机构包括有电源E、单片机28、电机驱动模块U、常开微动开关K4、常闭微动开关K5和续费信号源Q，所述的常开微动开关K4、常闭微动开关K5和续费信号源均输入连接于单片机中，单片机根据常开微动开关K4、常闭微动开关K5和续费信号源Q的信号控制电机驱动模块U，进而驱动正反转电机21正转、反转和停机动作。利用单片机根据常开微动开关K4、常闭微动开关K5和续费信号源的信号，控制电机正转、反转和停机，该电子控制机构设置了单片机，可以在此单片机基础上，方便地增加通讯接口等，实现网络远程控制或动力线载波控制和红外静距离遥控，使得产品的功能更加丰富。

     如图7所示，本实施例2的电子控制机构工作流程是：

     （1）本发明的初始状态如图7-1，单片机得到续费信号源Q为0、常开微动开关K4闭合为0、常闭微动开关K5关断为1时，正反转电机21正转通过伞齿轮212，第一传动片25推动第二传动片26逆时针方向转动，转动到位是触动常闭微动开关K5关断而停止，如图7-2，同时，第二传动片26带动传动齿轮23、驱动齿轮24合闸。

（2）当处理器得到：续费信号Q为0、常开微动开关K4关断为1、常闭微动开关K5闭合为0时：正反转电机21反转而带动第一传动片25顺时针转动，转动到位是触动常开微动开关K4闭合而停止，如图7-3。当欠费时：续费信号源Q为1，（如配合的分励脱扣断路器跳闸）第二传动片26复位后静止，如图7-1。当用户续费时，该机构如上次循环。

本实施例各控制信号与正反转电机的状态如表1所示，

表1：                                                

    本发明安装使用方法：单相和三相用电接线图如图8和9：当然本发明的使用方法不限于此，用户或者电力系统可以根据实际需要进行设置。

图8和9中，Kwh:电能表；  DZ:小型断路器； DK:分励脱扣断路器；

 DM:本发明；  X:电能表缴费、欠费信号线

（DZ+DK）：组合成欠费脱扣断路器如麦克力公司的MM7 S或MM10 S产品。

Claims (10)

1.一种断路器的自动合闸装置，包括有壳体和设置于壳体内的传动机构和电子控制机构，其特征在于：

所述的传动机构包括有正反转电机、传动中心轴、传动齿轮、以及用于驱动断路器的手柄联动的驱动齿轮，所述的驱动齿轮转动设置在壳体内，所述传动齿轮同轴联动设置在传动中心轴上，且该传动齿轮和驱动齿轮啮合传动配合，所述的正反转电机的动力输出轴上联动设置有伞齿轮，所述的传动中心轴上自由转动设置有第一传动片，所述传动中心轴上相对第一传动片的下方设置有与传动中心轴固定联动的第二传动片，该第二传动片转动设置在壳体内，且该第二传动片的转动中心线与传动中心轴同轴，所述第一传动片上设置有与伞齿轮啮合传动配合的弧形齿，该第二传动片上相对第一传动片逆时针转动方向的一侧设置有联动挡块，构成第一传动片和第二传动片在逆时针方向联动、顺时针方向相互自由的配合结构；

所述的电子控制机构控制正反转电机正转、反转和停机动作，实现驱动齿轮转动合闸，然后与正反转电机相脱离的动作。

2.根据权利要求1所述的一种断路器的自动合闸装置，其特征在于：所述的电子控制机构包括有电源（E）、微动正负转换开关(K1)、常闭微动开关（K2）和常开微动开关（K3），所述的电源（E）、微动正负转换开关(K1)、相互并联的常闭微动开关（K2）和常开微动开关（K3）以及正反转电机构成闭合回路，所述的微动正负转换开关(K1)、常闭微动开关（K2）和常开微动开关（K3）设置于壳体内，且其位置设置满足以下条件：

   所述的第二传动片逆时针转动并对应驱动齿轮处于合闸状态下，该第二传动片与微动正负转换开关(K1)的触点触碰配合；所述第一传动片顺时针转动到初始状态下，该第一传动片与常闭微动开关（K2）的触点触碰配合；断路器跳闸带动驱动齿轮处于跳闸状态下，第二传动片顺时针复位转动并与常开微动开关（K3）的触点触碰配合。

3.根据权利要求1所述的一种断路器的自动合闸装置，其特征在于：所述的电子控制机构包括有电源、单片机、电机驱动模块、常开微动开关（K4）、常闭微动开关(K5)和续费信号源（Q），所述的常开微动开关（K4）、常闭微动开关(K5)和续费信号源（Q）均作为单片机的输入而连接于单片机中，单片机根据常开微动开关（K4）、常闭微动开关(K5)和续费信号源的信号控制电机驱动模块，进而驱动正反转电机正转、反转和停机动作。

4.根据权利要求1-3之一所述的一种断路器的自动合闸装置，其特征在于：所述的第一传动片和第二传动片均为扇形结构，所述的传动中心轴位于二者的圆心。

5.根据权利要求4所述的一种断路器的自动合闸装置，其特征在于：所述的传动中心轴固定设置于第二传动片的圆心位置，所述的壳体内壁上设置有与传动中心轴同轴线的传动支撑轴，所述的第二传动片通过该传动支撑轴转动设置在壳体内。

6.根据权利要求5所述的一种断路器的自动合闸装置，其特征在于：所述的传动中心轴上相对第一传动片和传动齿轮之间转动设置有垫圈。

7.根据权利要求6所述的一种断路器的自动合闸装置，其特征在于：所述的弧形齿设置于其第一传动片的弧形边缘位置。

8.根据权利要求1-3之一所述的一种断路器的自动合闸装置，其特征在于：所述的正反转电机为正反转减速电机，所述的伞齿轮通过平键固定联动套设在正反转电机的动力输出轴上。

9.根据权利要求1-3之一所述的一种断路器的自动合闸装置，其特征在于：所述的驱动齿轮的轮缘一端固定设置有外露于壳体外的手柄。

10.根据权利要求1-3之一所述的一种断路器的自动合闸装置，其特征在于：所述的壳体由上盖和底盖拼接而成。