CN104810219A - 微型断路器及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种微型断路器及其操作方法，微型断路器包括：电机1、缺口齿轮2、拨片3、非缺口齿轮4、第1弹性件5、手柄6、弹力杆构件7和滑块8；当电机1转动，带动电机齿轮转动；由于电机齿轮与缺口齿轮2啮合，带动缺口齿轮2转动；在缺口齿轮2转动过程，通过缺口齿轮凸起而带动拨片3转动，在拨片3转动过程，带动滑块8向用于控制电机停止转动的触点移动。具有以下优点：1结构简单，操作方便，安全系数高，成本低；2既具有手动合闸模式，又具有自动合闸模式，具有功能多样的优点；尤其对于自动合闸模式，需要主动向电机发送合闸信号，才会触发自动合闸过程，因此，提高了微型断路器使用的安全性和可靠性，避免出现误合闸的情况。

Description

微型断路器及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种断路器，具体涉及一种微型断路器及其操作方法。
背景技术
断路器，是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。断路器的作用是业界公知的，在正常状态下，保证电回路即电路的畅通；当回路发生故障产生短路电流或由超载引起过电流时，使电器负荷与供电网络实现分离。
微型断路器，简称MCB(Micro Circuit Breaker)，是建筑电气终端配电装置引中使用最广泛的一种终端保护电器，其工作原理为：利用电磁脱扣器和电流热组件实现短路保护与过流保护，当线圈中通过的短路电流大于设定的电流值时，电磁脱扣器的动铁芯动作，推动打击杆撞击操作机构，使操作机构解锁，带动动接触件与静接触件分离。
目前，市面上的微型断路器结构复杂、成本高，不利于大范围推广使用。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种微型断路器及其操作方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种微型断路器，包括：电机(1)、缺口齿轮(2)、拨片(3)、非缺口齿轮(4)、第1弹性件(5)、手柄(6)、弹力杆构件(7)和滑块(8)；
所述电机(1)的输出轴固定设置电机齿轮；
所述缺口齿轮(2)和所述拨片(3)同轴设置，并且，所述缺口齿轮(2)与所述电机齿轮啮合；所述缺口齿轮(2)的背面固定设置缺口齿轮凸起；所述拨片(3)与所述滑块(8)配合；
所述非缺口齿轮(4)与所述缺口齿轮(2)啮合，在所述非缺口齿轮(4)的背面固定设置非缺口齿轮凸起(41)；
所述手柄(6)与所述非缺口齿轮(4)同轴设置；所述手柄(6)包括手柄外壳(61)、手柄拨齿(62)和固定安装在所述手柄外壳(61)正面的第1手柄凸起(63)以及固定安装在所述手柄外壳(61)背面的第2手柄凸起(64)；所述第1手柄凸起(63)与所述非缺口齿轮凸起(41)啮合；所述第2手柄凸起(64)与所述滑块(8)配合；
此外，所述第1弹性件(5)设置于所述非缺口齿轮(4)和所述手柄(6)之间，一端固定安装于所述非缺口齿轮(4)，另一端固定安装于所述手柄(6)；
所述弹力杆构件(7)的一端为固定点，另一端与所述手柄(6)固定连接。
优选的，所述非缺口齿轮(4)与所述缺口齿轮(2)的齿数相同。
优选的，所述弹力杆构件(7)包括：弹力杆(71)、推动片(72)和第2弹性件(73)；所述弹力杆(71)的一端与所述手柄外壳(61)固定连接，所述弹力杆(71)的另一端为固定点；所述推动片(72)的一端与所述弹力杆(71)固定连接，所述推动片(72)的另一端与所述第2弹性件(73)的一端固定连接，所述第2弹性件(73)的另一端为固定点。
优选的，还包括：脱扣机构；所述脱扣机构与所述手柄(6)连接，用于分离所述手柄(6)和所述非缺口齿轮(4)，进而通过操控所述手柄(6)进行手动合闸。
优选的，所述电机齿轮为伞齿轮。
优选的，所述滑块(6)设置有凹槽；在所述手柄(6)转动过程中，所述第2手柄凸起(64)始终位于所述凹槽内，并在所述凹槽内运动。
本发明还提供一种微型断路器的操作方法，包括以下步骤：
S1，当需要自动合闸时，向电机(1)发送启动信号，使电机(1)转动，进而带动电机齿轮进行逆时针转动；由于电机齿轮与缺口齿轮(2)啮合，带动缺口齿轮(2)进行顺时针转动；在缺口齿轮(2)顺时针转动过程中，通过缺口齿轮凸起而带动拨片(3)进行顺时针转动，在拨片(3)顺时针转动过程中，带动所述滑块(8)向用于控制电机停止转动的触点移动；
同时，在缺口齿轮(2)进行顺时针转动的过程中，由于所述缺口齿轮(2)与所述非缺口齿轮(4)啮合，带动所述非缺口齿轮(4)进行逆时针转动；
S2，在所述非缺口齿轮(4)进行逆时针转动过程中，使设置于所述非缺口齿轮(4)和手柄(6)之间的第1弹性件(5)产生弹力，所述第1弹性件(5)的弹力使所述手柄(6)产生一个合闸的趋势，由于弹力杆构件(7)的支撑使所述手柄(6)无法合闸；所述非缺口齿轮(4)继续转动，当所述非缺口齿轮凸起(41)与第1手柄凸起(63)啮合时，此时所述第1弹性件(5)受力最大，此时，所述第1弹性件(5)弹力和所述非缺口齿轮凸起(41)对所述第1手柄凸起(63)的带动力大于所述弹力杆构件(7)的弹力，从而使所述手柄(6)到达合闸位；
当所述手柄(6)到达合闸位时，一方面，所述拨片(3)带动所述滑块(8)触动所述触点，使所述电机(1)停止转动；另一方面，所述缺口齿轮(2)的缺口位于所述非缺口齿轮(4)的正下方，所述非缺口齿轮(4)和所述缺口齿轮(2)处于未啮合状态，因此，在所述第1弹性件(5)的弹力作用下，带动所述非缺口齿轮(4)转动，使所述第1弹性件(5)的弹力释放；再一方面，设置于所述手柄(6)背面的第2手柄凸起(64)位于所述滑块(8)的外部；
至此，所述微型断路器完成自动合闸过程；
S3，当所述微型断路器处于合闸状态时，当发生异常时，所述微型断路器按以下过程跳闸：
所述手柄(6)顺时针转动达到断开位；其中，在所述手柄(6)顺时针转动过程中，由于所述缺口齿轮(2)的缺口位于所述非缺口齿轮(4)的正下方，所述非缺口齿轮(4)和所述缺口齿轮(2)处于未啮合状态，因此，所述手柄(6)带动所述非缺口齿轮(4)同步转动至断开位，所述缺口齿轮(2)为静止状态；同时，所述第2手柄凸起(64)带动所述滑块(8)复位。
优选的，其特征在于，
当需要手动合闸时，手动分离所述非缺口齿轮(4)和所述缺口齿轮(2)的啮合状态，由于所述手柄(6)和所述非缺口齿轮(4)同轴，因此，手动控制所述手柄(6)和所述非缺口齿轮(4)逆时针转动达到闭合位，所述微型断路器完成手动合闸过程。
本发明提供的微型断路器及其操作方法具有以下优点：
(1)结构简单，操作方便，安全系数高，成本低；
(2)既具有手动合闸模式，又具有自动合闸模式，具有功能多样的优点；尤其对于自动合闸模式，需要主动向电机发送合闸信号，才会触发自动合闸过程，因此，提高了微型断路器使用的安全性和可靠性，避免出现误合闸的情况。
附图说明
图1为本发明提供的微型断路器的整体结构示意图；
图2为本发明提供的微型断路器中核心器件组装后正面结构示意图；
图3为本发明提供的微型断路器中核心器件组装后侧面结构示意图；
图4为本发明提供的微型断路器中核心器件组装后俯视图；
图5为本发明提供的缺口齿轮和拨片组装后的结构示意图；
图6为本发明提供的非缺口齿轮的结构示意图；
图7为本发明提供的手柄在一个角度的结构示意图；
图8为本发明提供的手柄在另一个角度的结构示意图；
图9为本发明提供的第1弹性件的结构示意图；
图10为本发明提供的弹力杆构件的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明：
如图1所示，为本发明提供的微型断路器的整体结构示意图；如图2所示，为本发明提供的微型断路器中核心器件组装后正面结构示意图；如图3所示，为为本发明提供的微型断路器中核心器件组装后侧面结构示意图；如图4所示，为本发明提供的微型断路器中核心器件组装后俯视图；核心部分包括：电机1、缺口齿轮2、拨片3、非缺口齿轮4、第1弹性件5、手柄6、弹力杆构件7和滑块8；
其中，电机1的输出轴固定设置电机齿轮，实际应用中，可以为伞齿轮。
参考图5，为缺口齿轮和拨片组装后的结构示意图；缺口齿轮2和拨片3同轴设置，并且，缺口齿轮2与电机齿轮啮合；缺口齿轮2的背面固定设置缺口齿轮凸起；拨片3与滑块8配合；
参考图6，为非缺口齿轮的结构示意图；非缺口齿轮4与缺口齿轮2啮合，在非缺口齿轮4的背面固定设置非缺口齿轮凸起41；非缺口齿轮4与缺口齿轮2的齿数相同。
参考图7和图8，分别为手柄在不同角度下的结构示意图；手柄6与非缺口齿轮4同轴设置；手柄6包括手柄外壳61、手柄拨齿62和固定安装在手柄外壳61正面的第1手柄凸起63以及固定安装在手柄外壳61背面的第2手柄凸起64；第1手柄凸起63与非缺口齿轮凸起41啮合；第2手柄凸起64与滑块8配合；滑块6设置有凹槽；在手柄6转动过程中，第2手柄凸起64始终位于凹槽内，并在凹槽内运动。
此外，第1弹性件5设置于非缺口齿轮4和手柄6之间，一端固定安装于非缺口齿轮4，另一端固定安装于手柄6；如图9所示，为第1弹性件的结构示意图；
弹力杆构件7的一端为固定点，另一端与手柄6固定连接。
其中，弹力杆构件7具体结构如图10所示，包括：弹力杆71、推动片72和第2弹性件73；弹力杆71的一端与手柄外壳61固定连接，弹力杆71的另一端为固定点；推动片72的一端与弹力杆71固定连接，推动片72的另一端与第2弹性件73的一端固定连接，第2弹性件73的另一端为固定点。
还包括：脱扣机构；脱扣机构与手柄6连接，用于分离手柄6和非缺口齿轮4，进而通过操控手柄6进行手动合闸。
以自动合闸过程为例，讲述该微型断路器的工作过程：
S1，参考图1和图2，为断路器处于跳闸状态的示意图；当需要自动合闸时，向电机1发送启动信号，使电机1转动，进而带动电机齿轮进行逆时针转动；由于电机齿轮与缺口齿轮2啮合，带动缺口齿轮2进行顺时针转动；在缺口齿轮2顺时针转动过程中，通过缺口齿轮凸起而带动拨片3进行顺时针转动，在拨片3顺时针转动过程中，带动滑块8向用于控制电机停止转动的触点移动；
同时，在缺口齿轮2进行顺时针转动的过程中，由于缺口齿轮2与非缺口齿轮4啮合，带动非缺口齿轮4进行逆时针转动；
S2，在非缺口齿轮4进行逆时针转动过程中，使设置于非缺口齿轮4和手柄6之间的第1弹性件5产生弹力，第1弹性件5的弹力使手柄6产生一个合闸的趋势，由于弹力杆构件7的支撑使手柄6无法合闸；非缺口齿轮4继续转动，当非缺口齿轮凸起41与第1手柄凸起63啮合时，此时第1弹性件5受力最大，此时，第1弹性件5弹力和非缺口齿轮凸起41对第1手柄凸起63的带动力大于弹力杆构件7的弹力，因此，一方面，第1弹性件5弹力和非缺口齿轮凸起41对第1手柄凸起63的带动力共同向手柄施加运动到闭合位的第1推力；另一方面，弹力杆构件7受力，通过推动片(72)压缩第2弹性件(73)，使推动片(72)下端向下移动，同时弹力杆(71)向下移动，向手柄施加运动到闭合位的第2推力；在第1推动力和第2推动力的共同作用下，使手柄快速运动到闭合位。此处需要说明的是，本发明中，通过设置弹力杆构件和第1弹性件，能够使柄快速运动到闭合位，从而提高合闸速度，进而提高了断路器的灵敏性。
当手柄6到达合闸位时，一方面，拨片3带动滑块8触动触点，使电机1停止转动；另一方面，缺口齿轮2的缺口位于非缺口齿轮4的正下方，非缺口齿轮4和缺口齿轮2处于未啮合状态，因此，在第1弹性件5的弹力作用下，带动非缺口齿轮4转动，使第1弹性件5的弹力释放；此外，当手柄达到合闸位时，缺口齿轮2的缺口位于非缺口齿轮4的正下方，非缺口齿轮4和缺口齿轮2处于未啮合状态，还有一个作用为：保证手柄跳闸过程的顺利进行；再一方面，设置于手柄6背面的第2手柄凸起64位于滑块8的外部；至此，微型断路器完成自动合闸过程；
当微型断路器处于合闸状态时，当发生异常时，微型断路器按以下过程跳闸：
手柄6顺时针转动达到断开位；其中，在手柄6顺时针转动过程中，由于缺口齿轮2的缺口位于非缺口齿轮4的正下方，非缺口齿轮4和缺口齿轮2处于未啮合状态，因此，手柄6带动非缺口齿轮4同步转动至断开位，缺口齿轮2为静止状态；同时，第2手柄凸起64带动滑块8复位。
当需要手动合闸时，手动分离非缺口齿轮4和缺口齿轮2的啮合状态，由于手柄6和非缺口齿轮4同轴，因此，手动控制手柄6和非缺口齿轮4逆时针转动达到闭合位，微型断路器完成手动合闸过程。
需要强调的是，上面内容描述的合闸或断闸过程中，涉及到的转动方向仅为一个示例，具体实现时，可对应的改变为相反的转动方向，从而实现相同的功能，本发明对此并不限制。也就是说，上述涉及到的顺序针转动和逆时针转动，仅为相对转动方向的描述。
本发明提供的微型断路器及其操作方法具有以下优点：
(1)结构简单，操作方便，安全系数高，成本低；
(2)既具有手动合闸模式，又具有自动合闸模式，具有功能多样的优点；尤其对于自动合闸模式，需要主动向电机发送合闸信号，才会触发自动合闸过程，因此，提高了微型断路器使用的安全性和可靠性，避免出现误合闸的情况。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种微型断路器，其特征在于，包括：电机(1)、缺口齿轮(2)、拨片(3)、非缺口齿轮(4)、第1弹性件(5)、手柄(6)、弹力杆构件(7)和滑块(8)；
所述电机(1)的输出轴固定设置电机齿轮；
所述缺口齿轮(2)和所述拨片(3)同轴设置，并且，所述缺口齿轮(2)与所述电机齿轮啮合；所述缺口齿轮(2)的背面固定设置缺口齿轮凸起；所述拨片(3)与所述滑块(8)配合；
所述非缺口齿轮(4)与所述缺口齿轮(2)啮合，在所述非缺口齿轮(4)的背面固定设置非缺口齿轮凸起(41)；
所述手柄(6)与所述非缺口齿轮(4)同轴设置；所述手柄(6)包括手柄外壳(61)、手柄拨齿(62)和固定安装在所述手柄外壳(61)正面的第1手柄凸起(63)以及固定安装在所述手柄外壳(61)背面的第2手柄凸起(64)；所述第1手柄凸起(63)与所述非缺口齿轮凸起(41)啮合；所述第2手柄凸起(64)与所述滑块(8)配合；
此外，所述第1弹性件(5)设置于所述非缺口齿轮(4)和所述手柄(6)之间，一端固定安装于所述非缺口齿轮(4)，另一端固定安装于所述手柄(6)；
所述弹力杆构件(7)的一端为固定点，另一端与所述手柄(6)固定连接。
2.根据权利要求1所述的微型断路器，其特征在于，所述非缺口齿轮(4)与所述缺口齿轮(2)的齿数相同。
3.根据权利要求1所述的微型断路器，其特征在于，所述弹力杆构件(7)包括：弹力杆(71)、推动片(72)和第2弹性件(73)；所述弹力杆(71)的一端与所述手柄外壳(61)固定连接，所述弹力杆(71)的另一端为固定点；所述推动片(72)的一端与所述弹力杆(71)固定连接，所述推动片(72)的另一端与所述第2弹性件(73)的一端固定连接，所述第2弹性件(73)的另一端为固定点。
4.根据权利要求1所述的微型断路器，其特征在于，还包括：脱扣机构；所述脱扣机构与所述手柄(6)连接，用于分离所述手柄(6)和所述非缺口齿轮(4)，进而通过操控所述手柄(6)进行手动合闸。
5.根据权利要求1所述的微型断路器，其特征在于，所述电机齿轮为伞齿轮。
6.根据权利要求1所述的微型断路器，其特征在于，所述滑块(6)设置有凹槽；在所述手柄(6)转动过程中，所述第2手柄凸起(64)始终位于所述凹槽内，并在所述凹槽内运动。
7.一种微型断路器的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，当需要自动合闸时，向电机(1)发送启动信号，使电机(1)转动，进而带动电机齿轮进行逆时针转动；由于电机齿轮与缺口齿轮(2)啮合，带动缺口齿轮(2)进行顺时针转动；在缺口齿轮(2)顺时针转动过程中，通过缺口齿轮凸起而带动拨片(3)进行顺时针转动，在拨片(3)顺时针转动过程中，带动所述滑块(8)向用于控制电机停止转动的触点移动；
同时，在缺口齿轮(2)进行顺时针转动的过程中，由于所述缺口齿轮(2)与所述非缺口齿轮(4)啮合，带动所述非缺口齿轮(4)进行逆时针转动；
S2，在所述非缺口齿轮(4)进行逆时针转动过程中，使设置于所述非缺口齿轮(4)和手柄(6)之间的第1弹性件(5)产生弹力，所述第1弹性件(5)的弹力使所述手柄(6)产生一个合闸的趋势，由于弹力杆构件(7)的支撑使所述手柄(6)无法合闸；所述非缺口齿轮(4)继续转动，当所述非缺口齿轮凸起(41)与第1手柄凸起(63)啮合时，此时所述第1弹性件(5)受力最大，此时，所述第1弹性件(5)弹力和所述非缺口齿轮凸起(41)对所述第1手柄凸起(63)的带动力大于所述弹力杆构件(7)的弹力，从而使所述手柄(6)到达合闸位；
当所述手柄(6)到达合闸位时，一方面，所述拨片(3)带动所述滑块(8)触动所述触点，使所述电机(1)停止转动；另一方面，所述缺口齿轮(2)的缺口位于所述非缺口齿轮(4)的正下方，所述非缺口齿轮(4)和所述缺口齿轮(2)处于未啮合状态，因此，在所述第1弹性件(5)的弹力作用下，带动所述非缺口齿轮(4)转动，使所述第1弹性件(5)的弹力释放；再一方面，设置于所述手柄(6)背面的第2手柄凸起(64)位于所述滑块(8)的外部；
至此，所述微型断路器完成自动合闸过程；
S3，当所述微型断路器处于合闸状态时，当发生异常时，所述微型断路器按以下过程跳闸：
所述手柄(6)顺时针转动达到断开位；其中，在所述手柄(6)顺时针转动过程中，由于所述缺口齿轮(2)的缺口位于所述非缺口齿轮(4)的正下方，所述非缺口齿轮(4)和所述缺口齿轮(2)处于未啮合状态，因此，所述手柄(6)带动所述非缺口齿轮(4)同步转动至断开位，所述缺口齿轮(2)为静止状态；同时，所述第2手柄凸起(64)带动所述滑块(8)复位。
8.根据权利要求7所述的微型断路器的操作方法，其特征在于，
当需要手动合闸时，手动分离所述非缺口齿轮(4)和所述缺口齿轮(2)的啮合状态，由于所述手柄(6)和所述非缺口齿轮(4)同轴，因此，手动控制所述手柄(6)和所述非缺口齿轮(4)逆时针转动达到闭合位，所述微型断路器完成手动合闸过程。
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