CN104916509B - 一种断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种断路器，包括壳体、触头系统、传动系统、脱扣系统、驱动电机和操作手柄，传动系统包括驱动件、传动件、转动件和联动件，传动件与壳体之间设置弹性件，脱扣系统包括脱扣轴，传动件或转动件上设有抵压脱扣轴的触发部；当用户欠费时，驱动电机驱动传动件克服弹性件的弹性力转动至设定角度时，脱扣轴被抵压，触头系统分闸；用户缴费后，驱动电机继续转动，脱扣轴不再被抵压，传动件与驱动件脱离配合，传动件在弹性件弹性力作用下回转，通过转动件驱动联动件，使触头系统合闸。因此，用户续交电费前，即使人为扳动操作手柄合闸，由于脱扣系统处于触发状态，操作手柄会自动复位至分闸位置，用户无法自行取电。

Description

一种断路器

技术领域

本发明涉及低压电器领域。具体地说一种断路器。

背景技术

小型断路器又称微型断路器，适用于交流50-60Hz额定电压230-400V，额定电流至63A线路的过载和短路保护之用，也可以在正常情况下作为线路的不频繁操作转换之用。主要用于工业、商业、高层和民用住宅等各种场所。

根据国家电网的要求，在预付费电表的线路中，智能电表的下端需安装智能断路器。当用户电表欠费时，智能断路器可以自动断开线路，当用户续费后，智能断路器会自动重合闸，闭合电路，进行供电。

现有技术中，中国授权公告号为CN204067283U的专利申请公开一种断路器的重合闸装置，包括有壳体、设置于壳体内的正反转电机、主轴、以及用于驱动断路器的手柄联动的驱动手柄，主轴上转动设置有传动片和传动件，正反转电机与传动片驱动联接配合，传动件上设置有以主轴为转动中心的传动齿轮，驱动手柄上设置有与传动齿轮啮合传动的手柄齿轮，传动片对应传动件的外表面上设置有弧形槽，该弧形槽的圆心位于主轴的中心线上，且该弧形槽的逆时针方向边缘端在传动片上设置有开口，传动件上联合转动设置有联动轴，传动片和传动件在逆时针方向联动、顺时针方向相互自由的配合结构。

该上述技术方案提供的断路器，在用户电表欠费后，用户续交电费前，如果人为扳动手柄合闸，此时断路器触头可以接通，仍能合闸供电，不符合国家电网的规定。

发明内容

本发明提供一种断路器，以解决现有技术中用户电表欠费手动合闸仍能供电的问题。

本发明提供一种断路器，包括壳体，以及位于该壳体内部的触头系统、传动系统、脱扣系统和驱动电机，还包括设置于所述壳体上且与所述触头系统联动的操作手柄，所述操作手柄驱动所述触头系统实现该所述触头系统的分、合闸；

所述传动系统包括：固定设置于所述驱动电机输出轴的驱动件、在设定角度范围内与所述驱动件配合实现联动的传动件，与所述传动件同步转动的转动件以及与所述操作手柄同步转动并与所述触头系统联动的联动件，所述转动件正转时通过驱动所述联动件带动所述触头系统合闸，所述转动件反转时与该联动件不作用；所述传动件与所述壳体之间设置弹性件；

所述脱扣系统包括被抵压后触发该脱扣系统使所述触头系统分闸的脱扣轴，所述传动件或所述转动件上设有抵压所述脱扣轴的触发部；所述驱动电机驱动所述传动件克服所述弹性件的弹性力转动至设定角度时，所述触发部抵压所述脱扣轴，使所述触头系统分闸；所述驱动电机继续转动并超过设定角度时，所述传动件与所述驱动件脱离配合，该传动件在所述弹性件的弹性力作用下回转，带动所述转动件转动，所述触发部不再抵压所述脱扣轴，所述转动件驱动联动件使所述触头系统合闸。

可选的，所述驱动件为固定设置于所述驱动电机输出轴上的不完整锥齿轮，其包括齿轮本体，所述齿轮本体周向设置有由连续多个轮齿组成的第一齿轮部，所述传动件成型有与所述第一齿轮部配合的第二齿轮部。

可选的，所述转动件包括转动设置于所述壳体上的枢转部，所述枢转部设置有与所述传动件上设置的第三齿轮部配合的第四齿轮部，以及与单向驱动所述联动件的驱动部。

可选的，所述枢转部为周转结构，所述驱动部为沿所述枢转部的径向延伸的凸起结构，所述联动件上设置有与所述驱动部配合的第一凸起。

可选的，所述枢转部上还设置有限位凸起，该限位凸起与所述壳体上的凸台结构配合限制所述转动件的转动范围。

可选的，所述弹性件为两端分别连接于所述壳体和所述传动件的弹簧。

可选的，所述弹簧设置为两个，两个弹簧相对于所述传动件的旋转轴线对称设置。

可选的，所述触发部为所述传动件或所述转动件上成型的用于抵压所述脱扣轴的凸起结构。

可选的，所述触发部为设置于所述传动件远离所述驱动件一侧的凸起结构。

可选的，所述壳体上设有第一位置检测装置，所述传动件或所述转动件转动至未触发所述脱扣系统前的设定位置时可触发该第一位置检测装置，所述第一位置检测装置被触发后，该断路器控制系统控制所述驱动电机停止转动。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本发明提供的一种断路器，在用户电表欠费后，在控制系统的控制下,驱动电机驱动传动系统转动设定角度后,触发部抵压脱扣轴，触发脱扣系统从而实现触头系统分闸，随后驱动电机停止转动。由于脱扣轴处于被抵压状态，因此脱扣系统始终处于触发状态，此时人为扳动操作手柄进行合闸操作时，操作手柄会自动复位至分闸位置，用户无法自行取电。当用户缴费后，驱动电机在控制系统的控制下继续转动并超过设定角度时，所述传动件与所述驱动件脱离配合，该传动件在所述弹性件的弹性力作用下回转，所述触发部不再抵压所述脱扣轴，此时断路器才可通过操作手柄正常合闸。

2、本发明提供的一种断路器，其包含传动件，传动件与壳体之间设置有用于储能的弹性件。在驱动电机驱动传动件克服弹性件的弹性力转动时，弹性件储能，当传动件与驱动件脱离啮合时，弹性件释放弹性能，传动件在弹性件的作用下方向转动，通过驱动联动件带动触头系统合闸。该技术方案使断路器触头的合闸速度与驱动电机的驱动速度无关，触头系统在弹性储能组件的作用下，具有较大的闭合速度和良好的接通性能，而且保证了触头系统中动触头仅能处于合闸位置或最大断开位置，避免了触头系统由于动触头处于合闸和最大断开位置之间的中间位置而导致的击穿，因此具有较高的可靠性和合理性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明提供的一种断路器实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的一种断路器实施例中驱动件的结构示意图

图3是本发明提供的一种断路器实施例中传动件的结构示意图；

图4是本发明提供的一种断路器实施例中转动件的结构示意图；

图5是本发明提供的一种断路器实施例中联动件的结构示意图。

图中附图标记表示为：1-壳体、2-驱动电机、3-联动件、31-第一轴孔、32-联动件本体、33-第一凸起、34-配合凹部、4-操作手柄、5-三角轴、6-手自动切换开关、7-转动件、71-第四齿轮部、72-驱动部、73-限位凸起、8-弹簧、9-传动件、91-第二齿轮部、92-触发部、93-第三齿轮部、10-驱动件、101-齿轮本体、102-第一齿轮部。

具体实施方式

图1至图5示出了本发明提供的一种断路器实施例。本文中，无特殊说明，描述某一物体顺时针或者逆时针转动以图1所示为标准。

所述断路器包括壳体1，位于该壳体1内部的触头系统、传动系统、脱扣系统和驱动电机2，还包括设置于所述壳体1上且与所述触头系统联动的操作手柄4。其中所述传动系统包括驱动件10、传动件9、转动件7和联动件3。

所述壳体1为该断路器中其他零部件提供安装位置或/和安装结构，并对设置于其内部的零部件起到保护作用。所述壳体1根据内部零部件的设置作出相应设计，通常由绝缘塑料成型，具有良好的绝缘性和耐高温特性。本文对壳体1的形状特征不作具体描述。

从图1中可以看出，所述驱动件10固定设置于所述驱动电机2的输出轴上。请参考图2，该驱动件10为不完整锥齿轮。具体地，所述驱动件10包括齿轮本体101，所述齿轮本体101为具有一定锥度的柱状结构，其周向上的一部分成型有第一齿轮部102，所述第一齿轮部102为由连续多个轮齿组成的齿轮段结构。所述齿轮本体101的其余部分为齿轮本体101外周的锥形弧面。所述第一齿轮部102所占齿轮本体101的弧度范围以及该第一齿轮部102中轮齿的规格和数目根据实际工作要求确定。

所述传动件9在设定角度范围内与所述驱动件10配合实现联动。请参考图3，所述传动件9主体为盘状结构，绕第一旋转轴可转动地设置于所述壳体1。所述传动件9成型有与所述第一齿轮部102配合的所述第二齿轮部91。根据所述驱动件10的结构特征可知，所述传动件9仅在所述第二齿轮部91与所述第一齿轮部102配合的一定角度中实现与所述驱动件10相互联动，当所述第一齿轮部102与所述第二齿轮部91配合完毕，所述驱动件10对所述传动件9的运动产生干涉，所述传动件9可自由转动。

由于所述传动件9在整个工作过程中转动范围一定且不会超过一周（可参考下文有关弹性件以及该断路器工作原理的描述），因此该第二齿轮部91可为绕所述第一旋转轴完整的圆周结构，也可为根据实际情况设计为由多个连续轮齿组成的具有一定弧度的齿轮段结构。为了简化该传动件9的结构和降低加工成本，所述第二齿轮部91选用齿轮段结构。

所述传动件9与所述壳体1之间设置有用于储能的弹性件。当所述驱动电机2驱动所述传动件9克服所述弹性件的弹性力正向转动时，该弹性件储能；当所述驱动件10转动一定角度后，所述传动件9与所述驱动件10脱离联动，此时所述弹性件释放弹性能，所述传动件9在该弹性件的弹性力作用下绕第一旋转轴反方向转动。

本实施例中，请参考图1，所述弹性件为两端分别连接于所述壳体1和所述传动件9的弹簧8。作为优选实施例，该断路器设置有两根弹簧8，两根弹簧8相对于所述传动件9的第一旋转轴对称设置。作为可替换实施例，所述弹性件还可为套设于所述传动件9旋转轴位置的扭簧。

所述转动件7与所述传动件9同步转动。从图1和图4中可以看出，所述转动件7包括绕第二旋转轴可转动地安装于所述壳体1的枢转部。所述枢转部通常为周转结构，例如转动轴或转动轴套，该周转结构的中轴线即所述第二旋转轴。所述传动件9同步带动所述转动件7绕第二旋转轴转动。本实施例中，所述转动件7和所述传动件9通过齿轮啮合实现同步转动，具体地，所述传动件9设置有第三齿轮部93，所述枢转部设置有与所述第三齿轮部93配合的第四齿轮部71。所述第三齿轮部93和所述第四齿轮部71均选用直齿轮结构。所述第三齿轮部93和所述第四齿轮部71同样可为完整的圆周齿轮结构，也可根据实际情况设置成具有一定弧度的齿轮段结构。

其他实施方式中，所述转动件7还可以与所述传动件9同轴并固定连接，所述固定连接可以选用卡固连接等其他防转连接方式以使其与所述传动件9实现同步转动。

所述转动件7设置有驱动所述联动件3的驱动部72。所述驱动部72为沿所述枢转部径向延伸的凸起结构。

作为优选的实施方式，所述枢转部还设置有沿径向延伸的限位凸起73，所述壳体1上设置有与之配合的限位凸台，如图1所示，所述限位凸起73与所述限位凸台配合可限制该枢转部在顺时针方向的转动范围。

在所述转动件7的作用下，所述联动件3可绕第三旋转轴转动。所述联动件3与所述触头系统同步联动，即所述联动件3逆时针（图1）转动和顺时针（图1）转动分别可实现所述触头系统的合闸和分闸。从图5中可以看出，所述联动件3包括联动件本体32，该联动件本体32为回转结构，并通过连接装置与所述触头系统联动。该联动件本体32外周的设置有沿径向延伸的与所述驱动部72配合的第一凸起33。

所述第一凸起33与所述驱动部72配合的一侧设置有与所述驱动部72端部配合的配合凹部34。该配合凹部34的设置可提高所述驱动部72和所述第一凸起33在运动过程中配合的稳定性和可靠性。

所述断路器装配完成后的产品初始状态为：驱动电机2与传动件9脱离联动，弹性件处于平衡状态，转动件7与联动件3接触，触头系统合闸。

由于所述传动件9转动角度一定，且不会超过一周，而且所述转动件7和所述传动件9同步转动，因此，所述驱动部72随所述传动件7转动角度一定，且不会超过一周。请参考图1，根据所述驱动部72和所述第一凸起33的结构特征可知，所述驱动部72逆时针转动时会远离所述第一凸起33，与其无作用，所述驱动部72顺时针转动时，如果此时触头系统处于分闸状态，该驱动部2带动所述联动件3顺时针转动而实现触头系统合闸，如果此时触头系统处于合闸状态，所述驱动部72则会运动至于所述第一凸起33接触的位置。本实施例中，所述转动件7正转即绕轴顺时针转动，反转即绕轴逆时针转动。需说明的是，“正转”和“反转”是相对概念，用于区分转向相反的绕轴转动，与顺时针和逆时针无对应关系。

所述断路器还包括操作手柄4，所述操作手柄4与所述联动件3位置相对固定，即与所述联动件3同步转动并与所述触头机构联动。本实施例中，实现所述联动件3与操作手柄4联动的连接装置为截面为三角形的三角轴5，所述联动件本体32的第三旋转轴位置开设有与三角轴5配合的三角形第一轴孔31。所述操作手柄4同样开设有与所述三角轴配合的三角形的第二轴孔，该操作手柄4穿设于该三角轴5即可实现与所述联动件3的联动。本技术方案以三角轴5和三角形轴孔的配合方式实现联动，结构简单，易于拆卸。显而易见地，本技术方案还可采用本领域技术人员公知的其他固定方式，例如，焊接或键连接等。

该断路器中的脱扣系统包括被抵压后可触发该脱扣系统的脱扣轴。在所述脱扣轴被抵压时，即所述脱扣系统被触发时，该脱扣系统会使所述触头系统始终处于分闸状态。此时，通过控制所述操作手柄4将无法合闸。仅在该脱扣轴脱离抵压后，通过所述操作手柄4才可实现合闸。

所述传动件9或所述转动件7上设置有抵压所述脱扣轴的触发部92。具体地，所述传动件9或所述转动件7上成型有用于抵压所述脱扣轴的凸起结构。本实施例中，如图所示，所述触发部92为设置于所述组件本体相对所述第二齿轮部91的另一侧的凸起结构。

根据上述描述可知，所述驱动电机2通过所述传动系统驱动所述触头系统实现自动合闸，通过所述传动系统触发所述脱扣系统实现该断路器自动分闸。所述操作手柄4驱动所述触头系统动作实现断路器手动分合闸。

根据上述关于所述传动件9和所述弹性件的描述可知，所述驱动电机2通过所述传动系统驱动所述触头系统实现自动合闸的过程中，所述触头系统的合闸速度与所述驱动电机2的驱动速度无关，具有较大的闭合速度和良好的接通性能，而且保证了触头系统中动触头仅能处于合闸位置或最大断开位置，避免了触头系统由于动触头处于合闸和最大断开位置之间的中间位置而导致的击穿，因此具有较高的可靠性和合理性。

所述断路器还包括手自动切换开关6，该手自动切换开关6串联于所述驱动电机的控制电路。维修人员检修断路器或者其所在电路时，可通过该手自动切换开关6切断所述驱动电机2的控制回路，避免了断路器在远程控制下合闸对维修人员造成危险。

所述壳体1上设有第一位置检测装置和第二位置检测装置，所述传动件9或所述转动件7转动至未触发所述脱扣系统前的设定位置时可触发该第一位置检测装置；所述传动件9或所述转动件7触发所述脱扣轴后，可触发所述第二位置检测装置。所述第一位置检测装置或所述第二位置检测装置被触发后，该断路器控制系统控制所述驱动电机2停止转动。

显而易见地，所述断路器还包括由相应的检测元件和控制元件等组成的控制系统，本文不作详细描述。

该断路器的工作原理如下：

自产品初始状态开始，驱动电机2带动驱动件10转动，驱动件10转动一定角度第一齿轮部102与传动件9的第二齿轮部101啮合，从而驱动传动件9克服弹性件的弹性力绕轴顺时针（图1）旋转，弹性件储能，由于传动件9和转动件7联动，转动件7同时绕轴逆时针（图1）转动。根据本实施例中的配合关系可知，驱动部72朝远离第一凸起33的方向运动。传动件9转动一定角度后第一位置检测装置被触发，驱动电机2在控制系统的控制下停止转动。如果此时拨动手自动切换开关切换到手动模式，在开关分闸后驱动电机2不会继续转动，进而无法带动传动件9储能，此时，联动件3和转动件7不会产生干涉，驱动手柄4带动联动件3可自由旋转，实现该断路器手动自动切换功能。

欠费分闸过程：处于工作初始状态的断路器接收到欠费分闸指令后，驱动电机2在控制系统的控制下带动驱动件10转动继续转动，传动件9背后的触发部92撞击脱扣轴，触发脱扣系统，使触头系统分闸，传动件9继续转动，第二位置检测装置被触发后，控制系统控制驱动电机2后停止转动，使得脱扣轴保持在被抵压状态，断路器内部机构处于解锁状态，外部通过操作手动合闸时无法闭合。

缴费后合闸：断路器接收到自动合闸指令后，驱动电机2在控制系统的控制下继续带动驱动件10转动，由于驱动件10与传动件9仅能在设定角度内保持联动，转动一定角度后，传动件9脱离驱动件10配合。弹性件释放弹性能，传动件9在弹簧8的拉力作用下，传动件9逆时针（图1）方向快速转动。与传动件9啮合的转动件7随之绕轴顺时针转动（图1），当转动件7转过一定角度，撞击联动件3，使联动件3绕轴逆时针转动（图1），从而带动触头系统而实现触头系统的合闸。

由于所述壳体上有限位凸台，转动件7在限位凸起73撞击限位凸台后停止转动，传动件9也随之停止转动。驱动电机2继续转动，转动一定角度后，重新与传动件9联动，带动弹性件储能，驱动部72远离第一凸起33，当传动系统触发第一位置检测装置后，驱动电机2停止转动，重新进入工作初始状态。

本实施例以欠费自动分闸、续费自动重合闸为工作场景介绍该断路器的工作原理，但是该断流器可适用于其他需远距离控制的场合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种断路器，包括壳体（1），以及位于该壳体（1）内部的触头系统、传动系统、脱扣系统和驱动电机（2），还包括设置于所述壳体（1）上且与所述触头系统联动的操作手柄（4），所述操作手柄（4）驱动所述触头系统实现该所述触头系统的分、合闸；

其特征在于，所述传动系统包括：固定设置于所述驱动电机（2）输出轴的驱动件（10）、在设定角度范围内与所述驱动件（10）配合实现联动的传动件（9），与所述传动件（9）同步转动的转动件（7）以及与所述操作手柄（4）同步转动并与所述触头系统联动的联动件（3），所述转动件（7）正转时通过驱动所述联动件（3）带动所述触头系统合闸，所述转动件（7）反转时与该联动件（3）不作用；所述传动件（9）与所述壳体（1）之间设置弹性件；

所述脱扣系统包括被抵压后触发该脱扣系统使所述触头系统分闸的脱扣轴，所述传动件（9）或所述转动件（7）上设有抵压所述脱扣轴的触发部（92）；所述驱动电机（2）驱动所述传动件（9）克服所述弹性件的弹性力转动至设定角度时，所述触发部（92）抵压所述脱扣轴，使所述触头系统分闸；所述驱动电机（2）继续转动并超过设定角度时，所述传动件（9）与所述驱动件（10）脱离配合，该传动件（9）在所述弹性件的弹性力作用下回转，带动所述转动件（7）转动，所述触发部（92）不再抵压所述脱扣轴，所述转动件（7）驱动联动件（3）使所述触头系统合闸。

2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：所述驱动件（10）为固定设置于所述驱动电机（2）输出轴上的不完整锥齿轮，其包括齿轮本体（101），所述齿轮本体（101）周向设置有由连续多个轮齿组成的第一齿轮部（102），所述传动件（9）成型有与所述第一齿轮部（102）配合的第二齿轮部（91）。

3.根据权利要求2所述的断路器，其特征在于：所述转动件（7）包括转动设置于所述壳体（1）上的枢转部，所述枢转部设置有与所述传动件（9）上设置的第三齿轮部（93）配合的第四齿轮部（71），以及与单向驱动所述联动件（3）的驱动部（72）。

4.根据权利要求3所述的断路器，其特征在于：所述枢转部为周转结构，所述驱动部（72）为沿所述枢转部的径向延伸的凸起结构，所述联动件（3）上设置有与所述驱动部（72）配合的第一凸起（33）。

5.根据权利要求3所述的断路器，其特征在于：所述枢转部上还设置有限位凸起（73），该限位凸起（73）与所述壳体（1）上的凸台结构配合限制所述转动件（7）的转动范围。

6.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：所述弹性件为两端分别连接于所述壳体（1）和所述传动件（9）的弹簧（8）。

7.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于：所述弹簧（8）设置为两个，两个弹簧（8）相对于所述传动件（9）的旋转轴线对称设置。

8.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：所述触发部（92）为所述传动件（9）或所述转动件（7）上成型的用于抵压所述脱扣轴的凸起结构。

9.根据权利要求8所述的断路器，其特征在于：所述触发部（92）为设置于所述传动件（9）远离所述驱动件（10）一侧的凸起结构。

10.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：所述壳体（1）上设有第一位置检测装置，所述传动件（9）或所述转动件（7）转动至未触发所述脱扣系统前的设定位置时可触发该第一位置检测装置，所述第一位置检测装置被触发后，该断路器控制系统控制所述驱动电机（2）停止转动。