CN103928272A - 一种利用电动斥力快速脱扣的断路器结构及断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用电动斥力快速脱扣的断路器结构及断路器，其包括：静触头；动触头；弹性件；操作机构；动触头与操作机构之间设有执行单元，执行单元包括牵引杆，牵引杆与操作机构铰接配合，牵引杆的运动致动所述操作机构，动触头末端设有第一连杆，转轴末端固定连接第二连杆，第二连杆的另一端致动牵引杆第一连杆一端与动触头末端转动连接，另一端与第二连杆的中间位置固定连接；转轴与动触头联动时，第一连杆与第二连杆不动作；动触头克服弹性件弹力相对转轴运动时，第一连杆带动第二连杆动作，驱动牵引杆使操作机构脱扣操作，在动触头被电动斥力斥开的过程中，可同步触发断路器操作机构，使得机构快速脱扣，可避免动触头二次回落和触头熔焊。

Description

一种利用电动斥力快速脱扣的断路器结构及断路器

技术领域

本发明属于低压断路器技术领域，特别涉及一种利用电动斥力进行联动、快速脱扣，进行短路保护的断路器结构及断路器。

背景技术

低压断路器可用于线路的短路电流保护。对一些限流型断路器来说，在线路的实际故障短路电流达到线路预期短路电流峰值之前，动触头在电动斥力的作用下就会被斥开，产生电弧，从而限制短路电流的进一步上升。继而断路器的电磁保护机构会带动操作机构动作，断路器脱扣分闸，熄灭电弧，切断短路故障电流。

但是实际情况往往是，当动触头被电动斥力斥开产生电弧后，由于电磁机构动作的滞后性和自身的动作时间需要，电磁机构并不能及时的使机构脱扣和断路器分闸，从而造成电弧在动、静触头间的长时间燃烧和动触头斥开后回落，严重时可使动触头回落后与静触头二次闭合，导致触头熔焊，断路器失效。

专利号为CN101061561.A公开了一种带有活动触点致动的跳闸装置的自动断路器，在动触头斥开后通过机械传动链致动操作机构解锁，从而实现自动脱扣动作，该专利方案的脱扣过程是由动触头与跳闸轴之间的传动杆件将动触头的斥开运动传递给跳闸轴，进而由跳闸轴使操作机构脱扣动作，带动动触头脱扣完成分断操作。而该方案存在传动环节多和动作稳定性并不能达到令人满意的欠缺，因此，与响应动作时间和检测电流信号致动的传统方式相比并不具有优势，并且，传动链即传动关系复杂还伴随有一定的时间延迟，且使用传动杆件，从而使制造和装配环节增加，影响批量生产的效率。

而专利号为CN101170031.A公开了一种快速分断低压电路断路器，该专利方案的脱扣过程是由动触头与脱扣杆之间的执行单元将动触头的斥开运动传递给脱扣杆，进而由脱扣杆使操作机构脱扣动作，带动动触头脱扣完成分断操作，而该方案由于简单的通过执行单元的主动件和被动件分别与脱扣杆和动触头接触，从而使动触头带动执行单元动作，使脱扣杆脱扣，然而该方案会在手动进行操作分合闸动作时，由于动触头的动作，使得执行单元的误动作，出现误操作。

发明内容

针对现有技术存在的缺点和不足，本发明提供了一种利用电动斥力进行联动、快速脱扣，进行短路保护的断路器结构及断路器，在分断极限短路电流时，缩短从动触头被斥开到机构开始动作的时间提升断路器的限流能力和分断能力。 

本发明所采用的技术方案是：一种利用电动斥力快速脱扣的断路器结构，其包括：

静触头；

动触头，固定在转轴上；

安装在转轴内的弹性件，促使动触头与转轴联动；所述动触头克服弹性件弹力与转轴构成相对运动配合；

操作机构，固定在转轴上，并与转轴联动配合，执行动触头和静触头断开或闭合动作；

所述动触头与操作机构之间设有执行快速分断任务的执行单元，所述执行单元包括牵引杆，所述牵引杆与操作机构铰接配合，所述牵引杆的运动致动所述操作机构，所述动触头与转轴之间设有中间连杆，所述中间连杆具有在转轴合闸状态下，动触头斥开与牵引杆联动的第一位置以及在转轴分合闸过程中，与牵引杆脱离的第二位置；

所述转轴与动触头联动时，中间连杆不致动牵引杆；

所述动触头克服弹性件弹力相对转轴运动时，中间连杆，驱动牵引杆使操作机构脱扣操作。

所述中间连杆的顶端形成触发端，所述触发端在合闸状态下搭接在牵引杆上构成第一位置，所述触发端在分闸过程下脱离牵引杆构成第二位置。

所述中间连杆包括铰接在动触头末端的第一连杆和铰接在所述转轴上的第二连杆，所述第二连杆的另一端致动牵引杆，所述第一连杆一端与第二连杆的中间位置铰接。

所述第一连杆为H型两端折叠一体成型，其与第二连杆接触处向外弯折形成轴，所述第二连杆中间位置开设圆槽，所述轴铰接在圆槽内。

所述第二连杆为U型两端折叠一体成型，其与转轴接触处向外弯折形成轴，并与转轴形成铰接配合，所述第二连杆向上凸起形成一个推杆。

所述弹性件为U型扭簧，所述动触头末端延伸形成抵押部，所述扭簧的横向端抵押在动触头的抵押部。

所述牵引杆包括与操作机构铰接的旋转体，所述旋转体两端设置被动件，其通过第二连杆致动。

所述静触头固定在静触头安装架上，其末端通过连接块与转轴联动配合。

一种包含上述断路器结构的断路器，其特征在于：所述断路器包括底壳与外壳，所述底壳内设置上述的利用电动斥力快速脱扣的断路器结构

本发明的有益效果是：结构简单，动作快速可靠，在动触头被电动斥力斥开的过程中，可同步触发断路器操作机构，使得机构快速脱扣，可避免动触头二次回落和触头熔焊，降低了断路器的允通能量，提高了断路器的短路分断能力，采用转轴与动触头联动设计，使得手动分合闸时能够避免牵引杆的误动作。

附图说明

图1为本发明在合闸状态下的结构示意图。

图2为图1中A处的放大图。

图3为本发明在动触头斥开时同步触发牵引杆的状态示意图。

图4为图3中B处的放大图。

图5为本发明在分闸状态下的结构示意图。

图6为图5中C处的放大图。

图7为转轴内部（转轴隐藏后）的零件装配示意图。

图8为第一连杆的结构示意图。

图9为第二连杆的结构示意图。

图10为转轴的结构示意图。

图11为牵引杆的结构示意图。

图12为动触头的结构示意图。

图13是扭簧的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

如图1、图2、图7和图8所示，其包括：

静触头1；

动触头2，固定在转轴7上；

安装在转轴7内的弹性件，促使动触头2与转轴7联动；所述动触头克服弹性件弹力与转轴7构成相对运动配合；

操作机构3，固定在转轴7上，并与转轴7联动配合，执行动触头2和静触头1断开或闭合动作；

所述动触头2与操作机构3之间设有执行快速分断任务的执行单元，所述执行单元包括牵引杆5，所述牵引杆5与操作机构3铰接配合，所述牵引杆5的运动致动所述操作机构3，所述动触头2与转轴7之间设有中间连杆，所述中间连杆具有在转轴7合闸状态下，动触头斥开与牵引杆联动的第一位置以及在转轴分合闸过程中，与牵引杆脱离的第二位置。

第一位置为断路器合闸状态下，转轴7带动动触头2和静触头1接触，动静触头之间产生短路电流时，动触头2斥开，其相对于转轴7发生位置变化，带动中间连杆致动牵引杆5，实现操作机构3脱扣操作。

第二位置为断路器执行分合闸操作时，转轴7转动过程中，转轴7与动触头2保持位置不变，因此中间连杆始终保持与牵引杆5脱离的状态。

所述转轴7与动触头2联动时，中间连杆不致动牵引杆5。

所述动触头2克服弹性件弹力相对转轴7运动时，中间连杆，驱动牵引杆5使操作机构3脱扣操作。

所述中间连杆的顶端形成触发端，所述触发端在合闸状态下搭接在牵引杆上构成第一位置，所述触发端在分闸过程下脱离牵引杆构成第二位置。

当断路器处于合闸状态时，则中间连杆处于第一位置时，中间连杆能够因为动触头斥开相对于转轴瞬时针运动而抵押牵引杆，使得牵引杆随中间连杆联动，当断路器处于分合闸过程中时，则处于第二位置时，中间连杆脱离牵引杆，而分合闸操作时，转轴与动触头联动，使得中间连杆不会接触牵引杆，避免牵引杆的误动作。

所述中间连杆包括铰接在动触头末端的第一连杆4和铰接在所述转轴7上的第二连杆6，所述第二连杆6的另一端致动牵引杆5，第一连杆4的一端与第二连杆6的中间位置铰接。

所述第一连杆4为H型两端折叠一体成型，其与第二连杆6接触处向外弯折形成轴42，所述第二连杆6中间位置开设圆槽61，所述轴42铰接在圆槽61内，如图8所示，所述第一连杆4通过小轴21与动触头2末端相关联，所述第一连杆4通过小轴21与动触头2直接致动，通过一端支点铰接固定，另一端支点活动的方式，实现杠杆原理的应用，以较小的力带动较大的机构动作。

如图9所示，所述第二连杆6为U型两端折叠一体成型，其与转轴7接触处向外弯折形成轴42，并与转轴7形成铰接配合，所述第二连杆6向上凸起形成一个推杆63。

如图13所示，所述弹性件为U型扭簧8，所述动触头2末端延伸形成抵押部23，所述扭簧8的横向端抵押在动触头2的抵押部23。

如图11和图12所示，所述牵引杆5包括与操作机构3铰接的旋转体，所述旋转体两端设置被动件51，其通过第二连杆6致动，牵引杆5的被动件被第二连杆6的推杆63推动时，所述被动件带动旋转体旋转，而其铰接在操作机构3上，牵引杆5带动操作机构的脱扣机构工作，实现脱扣操作。

所述静触头1固定在静触头安装架上，其末端通过连接块9与转轴7联动配合。

如图10和图12所示，转轴7上开有安装动触头2的凹槽，所述动触头2开有供销轴配合的小孔22，所述销轴卡装在转轴7的安装槽72内，使得动触头2可以在转轴7内存在一定的摆动量，且销轴与转轴7之间设置扭簧9，将动触头2固定在转轴7内，并与其形成联动配合，而当动触头2压迫弹力摆动时，则动触头2与转轴7之间形成相对运动。

参见图1和图2，本发明在手动合闸状态时，操作机构3驱使转轴运动，而动触头2由于U型扭簧的弹力作用与转轴联动，而静触头1通过转轴7与之相连的连接块上翘，从而使得动触头2和静触头1闭合，由于动触头2与转轴7联动未发生位置变化，故第一连杆4与第二连杆6不发生运动，保持初始位置不变，因此不会触碰牵引杆5。

参见图3和图4，本发明当操作机构合闸后，电路通过短路电流时，动触头2在短路电流的作用下会和静触头1之间产生电动斥力，动触头2被斥开后相对转轴7顺时针转动，动触头2相对转轴7转动时克服扭簧9的阻力，在动触头2被斥开的时候，转轴7保持与操作机构3合闸时的状态，动触头2克服弹力相对于转轴7运动，动触头2末端连接第一连杆4，动触头产生位移，带动第一连杆4动作，而第一连杆4与第二连杆6固定卡接，而第二连杆6的下端铰接在转轴7上，以第二连杆4的方型轴42和第一连杆6的方型轴42为支点，以第一连杆4与动触头2的连接点为动作点，使得第一连杆4带动第二连杆6运动，从而使得第二连杆6的推杆63致动牵引杆5，而牵引杆5铰接在操作机构3上，牵引杆5动作致动操作机构3脱扣操作，从而使得操作机构3分闸操作。在动触头被电动斥力斥开的过程中，可同步触发断路器操作机构，使得机构快速脱扣，可避免动触头二次回落和触头熔焊，降低了断路器的允通能量，提高了断路器的短路分断能力。

参见图5和图6，本发明在手动分闸的状态时，操作机构3带动转轴7进行分闸操作，动触头2和转轴7联动，使得第一连杆4和第二连杆6保持位移不变，其在转轴7和动触头2同步转动的时候，由于转轴7的移动，第一连杆4和第二连杆6不会碰触到牵引杆7，因此不会影响分闸时牵引杆的误操作。

一种包含上述断路器结构的断路器，所述断路器包括底壳与外壳，所述底壳内设置上述的利用电动斥力快速脱扣的断路器结构。通过该断路器结构的设计，其结构简单，动作快速可靠，在动触头被电动斥力斥开的过程中，可同步触发断路器操作机构，使得操作机构快速脱扣，可避免动触头二次回落和触头熔焊，降低了断路器的允通能量，提高了断路器的短路分断能力。

实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种利用电动斥力快速脱扣的断路器结构，其特征在于：其包括：

静触头（1）；

动触头（2），固定在转轴（7）上；

安装在转轴（7）内的弹性件，促使动触头（2）与转轴（7）联动；所述动触头克服弹性件弹力与转轴（7）构成相对运动配合；

操作机构（3），固定在转轴（7）上，并与转轴（7）联动配合，执行动触头（2）和静触头（1）断开或闭合动作；

所述动触头（2）与操作机构（3）之间设有执行快速分断任务的执行单元，所述执行单元包括牵引杆（5），所述牵引杆（5）与操作机构（3）铰接配合，所述牵引杆（5）的运动致动所述操作机构（3），所述动触头（2）与转轴（7）之间设有中间连杆，所述中间连杆具有在转轴（7）合闸状态下，动触头斥开与牵引杆联动的第一位置以及在转轴分合闸过程中，与牵引杆脱离的第二位置；

所述转轴（7）与动触头（2）联动时，中间连杆不致动牵引杆（5）；

所述动触头（2）克服弹性件弹力相对转轴（7）运动时，中间连杆，驱动牵引杆（5）使操作机构（3）脱扣操作。

2.根据权利要求1所述的一种利用电动斥力快速脱扣的断路器结构，其特征在于，所述中间连杆的顶端形成触发端，所述触发端在合闸状态下搭接在牵引杆上构成第一位置，所述触发端在分闸过程下脱离牵引杆构成第二位置。

3.根据权利要求1所述的一种利用电动斥力快速脱扣的断路器结构，其特征在于，所述中间连杆包括铰接在动触头末端的第一连杆（4）和铰接在所述转轴（7）上的第二连杆（6），所述第二连杆（6）的另一端致动牵引杆（5），所述第一连杆一端与第二连杆（6）的中间位置铰接。

4.根据权利要求3所述的一种利用电动斥力快速脱扣的断路器结构，其特征在于，所述第一连杆（4）为H型两端折叠一体成型，其与第二连杆（6）接触处向外弯折形成轴（42），所述第二连杆（6）中间位置开设圆槽（61），所述轴（42）铰接在圆槽（61）内。

5.根据权利要求3所述的一种利用电动斥力快速脱扣的断路器结构，其特征在于，所述第二连杆（6）为U型两端折叠一体成型，其与转轴（7）接触处向外弯折形成轴（42），并与转轴（7）形成铰接配合，所述第二连杆（6）向上凸起形成一个推杆（63）。

6.根据权利要求1所述的一种利用电动斥力快速脱扣的断路器结构，其特征在于，所述弹性件为U型扭簧（8），所述动触头（2）末端延伸形成抵押部（23），所述扭簧（8）的横向端抵押在动触头（2）的抵押部（23）。

7.根据权利要求3或4或5所述的一种利用电动斥力快速脱扣的断路器结构，其特征在于，所述牵引杆（5）包括与操作机构（3）铰接的旋转体，所述旋转体两端设置被动件（51），其通过第二连杆（6）致动。

8.根据权利要求1所述的一种利用电动斥力快速脱扣的断路器结构，其特征在于，所述静触头（1）固定在静触头安装架上，其末端通过连接块（9）与转轴（7）联动配合。

9.一种包含上述权利要求1-8的断路器结构的断路器，其特征在于：所述断路器包括底壳与外壳，所述底壳内设置上述的利用电动斥力快速脱扣的断路器结构。