CN105244197B - 一种断路器触头结构及其断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器触头结构及其断路器。其中触头结构包括永磁机构、导向柱、动触头和主回路铜排。主回路铜排向下折弯形成静触头和导向部。导向柱被夹持在两侧主回路铜排的导向部之间。导向柱的上端连接永磁机构。导向柱的下端与动触头相固定。当永磁机构向上吸时，带动导向柱向上运动，使得动触头的两端分别与导向柱两侧的主回路铜排的静触头相接触。本发明的动触头放置在静触头下方，使得整个结构显得非常紧凑，进而使得断路器整体高度得到降低，减小了断路器的体积。而且采用这种触头结构的断路器可以将喷弧口的位置放在断路器的底部，从而减少操作断路器时因短路引起喷弧灼伤操作人员。

Description

一种断路器触头结构及其断路器

技术领域

本发明涉及断路器中动触头和静触头相互配合的触头结构以及与该触头结构的相关配套组件。

背景技术

控制和保护开关是配电柜必备模块。这种开关包括底座，外壳，永磁机构，触头机构，灭弧机构等组件。传统开关的触头机构中，动触头在上，静触头在下，采用下压合闸方式。出于电气安全保护的考虑，需要将触头机构远离底座，为此，静触头在开关内会被垫得比较高。而动触头又在静触头的上方，再加上开关行程等因素，使得这种传统结构的开关高度较大，体积较大。此外，这种开关在合闸和分闸动作时，容易伤到正在维护的工作人员。

发明内容

本发明所要解决的问题：传统开关的体积比较大，在分合闸时，容易对工作人员误伤。

为解决上述问题，本发明采用的方案如下：

根据本发明的断路器触头结构，包括永磁机构、导向柱、动触头和主回路铜排；所述主回路铜排向下折弯形成静触头和导向部；所述导向柱被夹持在两侧主回路铜排的所述导向部之间；所述导向柱的上端连接所述永磁机构；所述导向柱的下端与所述动触头相固定；当所述永磁机构向上吸时，带动所述导向柱向上运动，使得所述动触头的两端分别与所述导向柱两侧的主回路铜排的所述静触头相接触。

进一步，根据本发明的断路器触头结构，该触头结构为三相式的触头结构，包括三个导向柱、三个动触头和三组主回路铜排；所述三个导向柱通过同步升降架连接所述永磁机构。

进一步，根据本发明的断路器触头结构，该触头结构还包括卡板和卡板弹簧；所述卡板的根部通过卡板轴安装在所述断路器的卡板轴承上；所述卡板弹簧套在所述卡板轴上，并连接所述卡板；所述卡板的末端与所述同步升降架相连。

根据本发明的断路器，上述的断路器触头结构和手柄机构；所述手柄机构和所述断路器触头机构相连。

进一步，根据本发明的断路器，所述手柄机构包括手柄盖、联动板和手柄支架；所述联动板为板状体，中间通过联动轴安装在所述手柄支架上；所述手柄支架上设有联动板槽；所述联动板槽用于为所述联动板提供运动空间；所述联动板的上端与所述手柄盖相固定；所述手柄盖上设有操作手柄；所述联动板设有弧形部；所述弧形部卡在所述卡板上；当所述联动板围绕联动轴旋转时，所述联动板通过所述弧形部与所述卡板的作用能够将所述同步升降架向下压。

进一步，根据本发明的断路器，所述联动板的下末端还设有锁止凸；所述卡板还设有锁止口；所述锁止凸和所述锁止口的位置相匹配；当所述联动板通过所述弧形部与所述卡板的作用将所述同步升降架下压至最低点时，所述锁止凸能够卡入所述锁止口内。

进一步，根据本发明的断路器，所述手柄机构还包括弹簧分合锁机构；所述弹簧分合锁机构包括弹簧、滚轮、滚轮支架和滚轮轨道；所述滚轮支架的根部通过滚轮支架轴安装在所述手柄盖上；所述滚轮安装在所述滚轮支架的末端；所述弹簧安装在所述手柄盖和所述滚轮支架之间；所述滚轮轨道设于所述手柄支架上，呈顶角为弧形的等腰三角形结构；所述滚轮被架设在所述滚轮轨道上，能够沿着所述滚轮轨道滚动。

进一步，根据本发明的断路器，所述滚轮支架设有分支槽；所述滚轮支架的末端被所述分支槽分成两部分；所述滚轮有两个，分别安装在所述滚轮支架的两个末端处；所述联动板位于所述分支槽内，使得所述滚轮位于所述联动板的两侧；所述滚轮轨道有两个，分别位于所述联动板槽的两侧；所述两个滚轮分别架设在所述两个滚轮轨道上。

进一步，根据本发明的断路器，还包括分合检测机构；所述分合检测机构包括第一光耦检测器；所述联动板上设有检测凸；所述检测凸的位置与第一光耦检测器的位置相匹配；所述第一光耦检测器通过所述检测凸是否进入所述第一光耦检测器判断当前手柄机构是否处于合闸状态。

进一步，根据本发明的断路器，还包括分合指示机构；所述分合指示机构包括指示板和指示支架；所述指示支架竖直安装在所述卡板上，并位于所述卡板轴的上方；所述指示板安装在所述指示支架的顶端。所述指示板设有两个指示口；所述指示板的下方安装有指示灯。

进一步，根据本发明的断路器，还包括第二光耦检测器；所述第二光耦检测器被放置在所述指示板的下方；所述指示支架为板状体；所述第二光耦检测器用于通过所述指示支架是否进入所述第二光耦检测器判断指示机构的状态是否指示了断路器处于合闸状态。

本发明的技术效果如下：

1、本发明将动触头放置在静触头下方，导向柱穿过静触头，使得动触头上下运动的行程嵌入至静触头的高度范围内，从而使得整个结构显得非常紧凑，使得开关整体高度得到降低，减小了开关的体积。

2、采用这种触头结构的开关中，可以将喷弧口的位置放在开关底部，从而减少操作开关时因短路引起喷弧灼伤操作人员。

3、断路器触头结构的设计改进使得传统断路器的结构能够发生诸多变更和不同，这些变更的结构设计能够使得断路器结构更加紧凑，体积更加小。

附图说明

图1是本发明触头结构的示意图。

图2是增加了弹簧卡板机构的触头结构的示意图。

图3是断路器手柄机构去除手柄支架部分的结构示意图。

图4是断路器手柄机构和弹簧卡板锁位后的结构示意图。

图5是断路器手柄机构后侧方向的立体结构示意图。

图6是断路器手柄支架部分的结构示意图。

图7是分合指示机构的结构示意图。

图8、图9、图10是断路器手柄机构和弹簧分合锁机构的工作原理图，其中图8为合闸状态，图9为中间状态，图10为分闸状态。

图11是卡板和卡板弹簧的连接关系结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

实施例1

一种断路器触头结构，如图1所示，包括永磁机构11、导向柱12、同步升降架13、主回路铜排14、动触头15。该触头结构应用于开关或断路器，是开关或断路器内部的组件。本实施例是一个三相式的触头结构，有三个导向柱12、三个动触头15和三组主回路铜排14，分别对应三相火线。主回路铜排14用于连接开关或断路器两侧的电缆，是由导电材料制成的片状体或条状体，优选为由金属铜制成的条状体。每组主回路铜排14有两个主回路铜排，对应于一相火线的开关的入线和出线。主回路铜排14的触头部分向下折弯形成静触头141和导向部142。导向部142是竖直的。一组主回路同排的两个主回路铜排14相对设置，使得两个主回路铜排14的导向部142之间形成放置导向柱12的空间。也就是说，导向柱14被夹持在两侧主回路铜排14的导向部142之间，并能够在两侧主回路铜排14的导向部142之间的空间内上下移动。三个导向柱12分别各自位于一组主回路铜排14的导向部142之间。三个导向柱12的上端与同步升降架13相固定，其中导向柱12安装在同步升降架13的下方。同步升降架13上设有连接杆131。连接杆131的两端向外伸出形成耳轴1311。同步升降架13通过连接杆131连接永磁机构11的驱动杆。永磁机构11位于同步升降架13的上方，永磁机构11的驱动杆垂直于连接杆131。动触头15安装在导向柱12的下端，并与导向柱12相固定。当永磁机构11通过驱动杆和连接杆131带动同步升降架13升降时，各个导向柱12在同步升降架13的驱动下同步升降，进而驱动各个动触头15同步升降。导向柱12由绝缘材料制成。永磁机构11为本领域技术人员所熟知的驱动机构。在没有其他外力作用时，永磁机构11的驱动杆向上运动，通过同步升级架13和导向柱12带动动触头15向上运动，从而使得动触头的两端分别与导向柱12两侧的主回路铜排14的静触头141相接触，完成合闸动作。当需要分闸时，通过开关或断路器内的机械结构将同步升降架13往下压，带动导向柱12和动触头15向下运动，使得动触头15的两端与静触头141相分离，实现分闸动作。

实施例2

图2、图3、图4、图5是实施例1中的触头结构在断路器中的安装的结构示意图。其中图3、图4、图5中隐藏了永磁机构11和中间安装架90。本实施例的触头结构在实施例1的基础上增加了弹簧卡板机构。如图2、图3、图4、图5所示，弹簧卡板机构包括卡板21和卡板弹簧24。卡板21的根部通过卡板轴23安装在断路器的卡板轴承22上。具体来说，卡板21的根部两侧设有轴翼211。轴翼211是卡板21根部向下折弯，并垂直于卡板21的板状体。轴翼211上设有卡板轴孔。卡板轴23穿过轴翼211上的卡板轴孔，使得卡板21能够围绕卡板轴23的轴心转动。卡板轴23的两端架设在卡板轴承22上。卡板轴承22安装在断路器的中间安装架90上。卡板21的末端通过两侧的卡板套口213套在同步升降架13两侧的耳轴1311上。耳轴1311参照图1和实施例1。具体来说，卡板21的末端两侧设有卡板套翼212。卡板套翼212是卡板21末端向下折弯，并垂直于卡板21的板状体。卡板套口213是卡板套翼212上开设的腰形孔。连接杆131穿过卡板21的末端两侧的卡板套口213，使得连接杆131的两端分别套在卡板21的末端两侧的卡板套口213内。卡板弹簧24，如图11所示，是套在卡板轴23上的弹簧，一端通过第一连接端241卡在中间安装架90上，另一端通过第二连接端242卡在卡板21的根部，由此，卡板弹簧24作用于卡板21，并为卡板21的末端提供向下的弹力。触头结构的永磁机构11通过永磁机构安装架91安装在中间安装架90上。本实施例中，中间安装架90是断路器中用于安装电子器件的平台，实施例1中的主回路铜排14和动触头15位于中间安装架90的下方。

本实施例卡板机构的工作原理如下：卡板弹簧24作用于卡板21，并为卡板21的末端提供向下的弹力，该弹力通过卡板套口213和连接杆131作用于同步升降架13，并为同步升降架13提供向下的压力。当永磁机构11未开启时，卡板机构通过卡板弹簧24将同步升级架13下压使得动触头15向下运动将动触头15和静触头141分离，实现分闸。

实施例3

本实施例是一种断路器，包括实施例2中的断路器触头结构和手柄机构。断路器触头结构和手柄机构都安装在该断路器的内部。手柄机构和断路器触头机构相连。其中，手柄机构的具体结构，如图2、图3、图4、图5、图6所示，包括手柄盖31、联动板33、分合检测机构、弹簧分合锁机构和手柄支架。其中图2、图3、图4、图5隐藏了手柄支架，图6为手柄支架的结构。如图6所示，手柄支架为集成在配件支架92上的一个部件，包括联动轴孔341和联动板槽342。联动轴孔341有两个，分别位于联动板槽342的两侧，其轴心垂直于联动板槽342。配件支架92通过螺栓固定在中间安装架90上。

如图3、图4、图5所示，联动板33为非规则板体结构，通过联动轴331安装在手柄支架的联动轴孔341上。联动板33能够围绕联动轴331转动。联动板33被放置在手柄支架的联动板槽342内。当联动板33围绕联动轴331转动时，联动板槽342为联动板33提供运动空间，并同时为联动板33围绕联动轴331的转动提供导向作用。联动板33的上端与手柄盖31相固定。手柄盖31是一个圆弧形板体结构，上设有操作手柄311。联动板33的上端与手柄盖31的连接部位于手柄盖31的中间部分。当联动板33围绕联动轴331转动时，手柄盖31随之转动。圆弧形板体结构的手柄盖31和断路器的盒盖一起能够起到遮挡和保护联动板33等内部组件的作用。断路器的盒盖部件不是本发明所讨论的范畴，无需赘述。联动板33设有弧形部332。弧形部332能够卡在卡板21上。当联动板33围绕联动轴331旋转时，联动板33通过弧形部332与卡板21的作用能够将同步升降架13向下压。也就是说人工拉动操作手柄311，能够通过联动板33和卡板21的作用将同步升降架13下压，进而带动动触头15和静触头14分离，从而实现分闸操作。弧形部332优选为以联动轴331的轴心为中心的阿基米德螺线。

分合检测机构用于检测手柄机构是处于合闸状态还是分闸状态，如图3所示，包括第一光耦检测器336（图4、图5中第一光耦检测器336隐藏了）。联动板33上设有检测凸334。检测凸334的位置与第一光耦检测器336的位置相匹配。第一光耦检测器336安装在配件支架92上。第一光耦检测器336通过检测凸334是否进入所述第一光耦检测器判断当前手柄机构是否处于合闸状态。当手柄机构分闸状态时，联动板33上的检测凸334离开第一光耦检测器336；当手柄机构合闸状态时，联动板33上的检测凸334进入第一光耦检测器336。

弹簧分合锁机构用于使得手柄机构只能停留在分闸状态或合闸状态，而不能停留在分闸和合闸的中间状态。如图3、图4、图5、图6所示，弹簧分合锁机构包括弹簧325、滚轮322、滚轮支架32和滚轮轨道343。滚轮支架32的根部通过滚轮支架轴324安装在手柄盖31上，使得滚轮支架32能够围绕滚轮支架轴324旋转。滚轮支架32的末端设有分支槽321。滚轮支架32的末端被分支槽321分成两部分。滚轮322有两个，分别安装在滚轮支架32的两个末端处。联动板33位于分支槽321内，使得两个滚轮322分别位于联动板33的两侧。滚轮轨道343有两个，被设于手柄支架上，分别位于联动板槽342的两侧。两个滚轮322分别架设在两个滚轮轨道343上。滚轮轨道343呈顶角为弧形的等腰三角形结构。滚轮支架32的末端位于滚轮322上方设有弹簧连接部323。弹簧分合锁机构的弹簧325被设置于弹簧连接部323和手柄盖31之间。当联动板33在联动板槽342内围绕联动轴331转动时，在弹簧325作用下，滚轮322沿着滚轮轨道343滚动。图3、图4、图5中隐藏了弹簧325。弹簧325的连接参照图8、图9、图10。图8、图9、图10是弹簧分合锁机构的工作原理图。其中，图8为合闸状态，图9为中间状态，图10为分闸状态。如图8、图9、图10所示，弹簧325总是被处于压缩状态。当合闸时，在前述永磁机构的驱动下，同步升降架上升至最高点实现动触头和静触头的连接接触。此时卡板21也被抬起，通过卡板21与联动板33的弧形部332的作用，使得联动板33的下方围绕联动轴331向右侧摆动，进而驱动联动板33上端和手柄盖31向左摆动，此时，滚轮322在弹簧325的驱动下移动到了滚轮轨道343的左侧，由于滚轮轨道343的左侧是个斜面，在弹簧325弹力的推动下，滚轮322无法稳定在滚轮轨道343的左侧的腰部，只能运动到滚轮轨道343的左侧底部。当滚轮322滚至滚轮轨道343的左侧底部时，由于滚轮支架32和手柄盖31的相互作用，使得手柄盖31继续向左侧摆动，相应地，联动板33的底部继续向右侧摆动，直到弧形部332与卡板21相分离。分闸时的动作与上述过程相同，只不过不同的是，此时滚轮322滚至滚轮轨道343的右侧底部，形成手柄机构的分闸状态。 当在中间状态时，滚轮322如图9所示位于滚轮轨道343的最高点，或者位于滚轮轨道343的腰部时，在弹簧325弹力的作用下，都无法稳定。因此，手柄机构只有两种状态，如图8所示的合闸状态和如图10所示的分闸状态。

实施例4

在实施例3的基础上，本实施例的断路器的手柄机构和卡板之间设有锁止机构。锁止机构用于使得当手柄机构处于分闸状态时，断路器在永磁机构的驱动下无法完成合闸。锁止机构如图3、图4、图5、图8、图9和图10所示，包括锁止凸333和锁止口214。锁止凸333设于联动板33的下末端，也即联动板33的底端。锁止口214设于卡板21，位于卡板21的末端处。锁止凸333和锁止口214的位置相匹配。当联动板33通过弧形部332与卡板21的作用将同步升降架13下压至最低点时，如图4、图10所示，锁止凸333能够卡入锁止口214内，从而实现锁止。此时，无论永磁机构11如何用力，都无法将同步升降架13上拉实现合闸动作。

实施例5

本实施例是一种断路器，包括实施例2中的断路器触头结构、手柄机构和分合指示机构。其中，手柄机构参考实施例3。分合指示机构用于指示当前是否断路器是否处于合闸状态。根据前述实施例3和4，本领域技术人员可以理解，手柄机构是否处于合闸状态并不等同于断路器是否处于合闸状态。当手柄机构处于分闸状态时，断路器必然处于分闸状态，但是当手柄机构处于合闸状态时，断路器可能处于分闸状态，也可能处于合闸状态。本实施例中的分合指示机构，如图2、图3、图4、图5、图7所示，包括指示板412、指示支架41、指示照明机构、指示检测机构。指示支架41为板状体。指示支架41通过竖直安装在卡板21上，并位于卡板轴23的上方。也即，指示支架41底端安装在卡板21的根部，使得当卡板21围绕卡板轴23摆动时，指示支架41随之摆动。当断路器分合闸动作时，卡板21围绕卡板轴23摆动，带动指示支架41围绕卡板轴23摆动。指示板412通过指示支架41顶端的折弯部411安装在指示支架41的顶端。指示板412与指示支架41相互垂直。指示照明机构，如图7所示，为指示灯43。指示灯43安装在指示板412的下方。指示检测机构为第二光耦检测器42。第二光耦检测器42被放置在指示板412的下方，并位于指示支架41摆动的线路上。指示检测机构通过指示支架41是否进入第二光耦检测器42判断指示机构的状态是否指示了断路器处于合闸状态。当指示支架41进入第二光耦检测器42表明当前断路器处于合闸状态；否则处于分闸状态。指示板412设有两个指示口413。指示板412的指示口413处可以贴上表示当前断路器分合闸状态的贴纸44。指示灯43的灯光通过指示口413照亮贴纸44的背部，从而起到增加指示亮度的作用。第二光耦检测器42和指示灯43通过配件安装板412安装在配件支架92上。配件支架92参考图6和实施例3。

需要说明的是，本发明实施例2、3、4、5均依赖于实施例1中的技术改进。也就是说，实施例1中的断路器触头结构的设计改进使得传统断路器的结构能够发生诸多变更和不同，这些变更的结构设计能够使得断路器结构更加紧凑，体积更加小。

此外，还需要说明的是，上述实施例仅仅是本发明权利要求的较佳实施方案，只要符合本发明的精神就属于本发明的所保护的范围。

Claims (8)

1.一种断路器触头结构，其特征在于，包括永磁机构、导向柱、动触头、主回路铜排、卡板和卡板弹簧；所述主回路铜排向下折弯形成静触头和导向部；所述导向柱被夹持在两侧主回路铜排的所述导向部之间；所述导向柱的上端连接所述永磁机构；所述导向柱的下端与所述动触头相固定；当所述永磁机构向上吸时，带动所述导向柱向上运动，使得所述动触头的两端分别与所述导向柱两侧的主回路铜排的所述静触头相接触；该触头结构为三相式的触头结构，包括三个导向柱、三个动触头和三组主回路铜排；所述三个导向柱通过同步升降架连接所述永磁机构；所述卡板的根部通过卡板轴安装在所述断路器的卡板轴承上；所述卡板弹簧套在所述卡板轴上，并连接所述卡板；所述卡板的末端与所述同步升降架相连。

2.一种断路器，其特征在于，包括如权利要求1所述的断路器触头结构和手柄机构；所述手柄机构和所述断路器触头机构相连。

3.如权利要求2所述的断路器，其特征在于，所述手柄机构包括手柄盖、联动板和手柄支架；所述联动板为板状体，中间通过联动轴安装在所述手柄支架上；所述手柄支架上设有联动板槽；所述联动板槽用于为所述联动板提供运动空间；所述联动板的上端与所述手柄盖相固定；所述手柄盖上设有操作手柄；所述联动板设有弧形部；所述弧形部卡在所述卡板上；当所述联动板围绕联动轴旋转时，所述联动板通过所述弧形部与所述卡板的作用能够将所述同步升降架向下压。

4.如权利要求3所述的断路器，其特征在于，所述联动板的下末端还设有锁止凸；所述卡板还设有锁止口；所述锁止凸和所述锁止口的位置相匹配；当所述联动板通过所述弧形部与所述卡板的作用将所述同步升降架下压至最低点时，所述锁止凸能够卡入所述锁止口内。

5.如权利要求3所述的断路器，其特征在于，所述手柄机构还包括弹簧分合锁机构；所述弹簧分合锁机构包括弹簧、滚轮、滚轮支架和滚轮轨道；所述滚轮支架的根部通过滚轮支架轴安装在所述手柄盖上；所述滚轮安装在所述滚轮支架的末端；所述弹簧安装在所述手柄盖和所述滚轮支架之间；所述滚轮轨道设于所述手柄支架上，呈顶角为弧形的等腰三角形结构；所述滚轮被架设在所述滚轮轨道上，能够沿着所述滚轮轨道滚动。

6.如权利要求5所述的断路器， 其特征在于，所述滚轮支架设有分支槽；所述滚轮支架的末端被所述分支槽分成两部分；所述滚轮有两个，分别安装在所述滚轮支架的两个末端处；所述联动板位于所述分支槽内，使得所述滚轮位于所述联动板的两侧；所述滚轮轨道有两个，分别位于所述联动板槽的两侧；所述两个滚轮分别架设在所述两个滚轮轨道上。

7.如权利要求3所述的断路器，其特征在于，还包括分合检测机构；所述分合检测机构包括第一光耦检测器；所述联动板上设有检测凸；所述检测凸的位置与第一光耦检测器的位置相匹配；所述第一光耦检测器通过所述检测凸是否进入所述第一光耦检测器判断当前手柄机构是否处于合闸状态。

8.如权利要求2所述的断路器，其特征在于，还包括分合指示机构；所述分合指示机构包括指示板和指示支架；所述指示支架竖直安装在所述卡板上，并位于所述卡板轴的上方；所述指示板安装在所述指示支架的顶端。