CN106992104A - 具备自动控制功能的断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备自动控制功能的断路器，包括壳体，壳体内第一方向上相对布置有火线机构和零线机构，火线机构包括火线导通机构和火线驱动组件，零线机构包括零线导通机构和零线驱动组件，电机驱动组件用于驱动火线驱动组件和零线驱动组件，火线导通机构和零线导通机构在壳体内沿着第一方向布置，电机驱动组件和零线驱动组件在第二方向上相对布置且整体上与零线导通机构在第三方向上相对设置；火线驱动组件与零线驱动组件在第一方向上相对布置。本发明提供的断路器，在部分机构省却一套的前提完成了各组件的合理布局，即没有增大整体尺寸，也没有删减功能，从而完成了整体的合理设置。

Description

具备自动控制功能的断路器

技术领域

本发明涉及电气设备，具体涉及一种具备自动控制功能的断路器。

背景技术

断路器作为通断控制设备广泛应用于低压电路上，近年来，基于远程控制技术和自动控制技术的需要，除手动通过旋钮控制断路器的通断外，通过电机驱动以自动控制断路器的通断逐渐成为断路器的必须功能。

为实现通断控制功能，断路器内必须设置导通机构和手动控制机构，导通机构包括进线端子、动触点、静触点、出线端子以及连接上述几者的导线，手动控制机构包括旋钮和传动机构；为了保证安全性能，断路器内一般还设置有灭弧装置、短路保护机构、瞬间高压保护机构等等装置。作为开关装置，断路器的外形尺寸较小，如何在有限的空间内合理且有效的布置上述各组件一直是技术难题。而如今，在上述各机构中再加上一个电机驱动组件，如何的合理布置更是难题。

申请号201610639078.7，公布号CN106098486A，名称为“电能表外置断路器及电动操作机构”的专利申请提供了一种断路器，其在不动断路器现有布置的前提下，在其壳体外单独设置了一个电动操作单元B(参见说明书0024段及图1)，如此设置虽然方便快捷，但使得断路器整体的体积增大了50％；申请号201610656524.5，公布号CN106057597A，名称为“一种电能表外置断路器及其自动分合闸机构”的专利申请提供了一种断路器，其同样额外设置了一个壳体以布置电动控制机构，也同样的，其额外增加了整体体积；申请号201610749470.7，公布号CN106128881A，名称为“具有电动操作机构的N相断路器单元及断路器装置”的专利申请提供了一种断路器，其将电动控制机构与其它机构设置于一起，但是其电动操作机构占据了壳体内接近一半的空间，为此，其去除了短路保护机构等保护机构(参见说明书及附图)，由此该断路器以去除部分功能为代价完成了整体布局。综上所述，现有技术中尚缺乏一种合理有效的布置方式，能够对具备自动控制功能的断路器的内部各机构进行合理布置。

发明内容

本发明的目的是提供一种具备自动控制功能的断路器，以解决现有技术中要么增大体积、要么删除功能的内部布置方式的不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具备自动控制功能的断路器，包括壳体，所述壳体内第一方向上相对布置有火线机构和零线机构，所述火线机构包括火线导通机构和火线驱动组件，所述零线机构包括零线导通机构和零线驱动组件，还包括电机驱动组件，所述电机驱动组件用于驱动所述火线驱动组件和零线驱动组件，

所述火线导通机构和零线导通机构在所述壳体内沿着第一方向布置，所述电机驱动组件和所述零线驱动组件在所述第二方向上相对布置且整体上与所述零线导通机构在第三方向上相对设置；

所述火线驱动组件与所述零线驱动组件在所述第一方向上相对布置，所述电机驱动组件与所述火线导通机构的短路保护机构在第一方向上相对布置；

所述第一方向、第二方向以及第三方向构成空间三维直角坐标系。

上述的断路器，所述火线导通机构包括通过火线导线依次连通的火线进线端子、所述短路保护机构、火线灭弧机构以及火线出线端子，所述零线导通机构包括通过零线导线依次连接的零线进线端子、零线灭弧机构以及零线出线端子。

上述的断路器，所述火线灭弧机构和所述短路保护机构在所述第三方向上相对设置。

上述的断路器，在所述壳体内所述零线机构一侧，设置有一容纳空腔，所述容纳空腔和所述火线灭弧机构在所述第一方向上相对设置。

上述的断路器，所述电机驱动组件包括第一输出件和第二输出件，所述第一输出件驱动所述火线驱动组件，所述第二输出件驱动所述零线驱动组件。

上述的断路器，所述第一输出件驱动所述火线驱动组件的按钮，所述第二输出件驱动所述零件控制机构的传动机构。

上述的断路器，所述火线驱动组件为延时传动机构。

上述的断路器，所述电机驱动组件中包括接受电机驱动的第一转动件、以及驱动所述火线驱动组件的第二转动件，所述第一转动件伸出有至少两支臂，所述第二转动件上设置有至少两凸块，各所述支臂在其一个转动方向上与所述凸块一一对应抵接传动。

上述的断路器，还包括固定壳，所述电机驱动组件连接于所述固定壳上，所述固定壳连接于所述壳体上。

上述的断路器，所述分壳体将所述壳体的内部沿着第一方向分隔为两个分腔体，所述火线机构和零线机构分置于两个所述分腔体中。

在上述技术方案中，本发明提供的断路器，将火线机构与零线机构布置于同一壳体内，因此在部分机构省却一套的前提完成了各组件的合理布局，即没有增大整体尺寸，也没有删减功能，从而完成了整体的合理设置。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的火线机构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的零线机构的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电机驱动组件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第一转动件和第二转动件的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的壳体的爆炸示意图；

图6为本发明实施例提供的延时传动机构的结构示意图。

附图标记说明：

1、壳体；2、火线导通机构；2.1、火线进线端子；2.2、短路保护机构；2.3、火线灭弧机构；2.4、火线出线端子；3、火线驱动组件；3.1、延时传动机构；3.11、弹簧；3.12、第一筒状结构；3.13、第二筒状结构；3.14、限位机构；4、零线导通机构；4.1、零线进线端子；4.2、零线灭弧机构；4.3、零线出线端子；5、电机驱动组件；5.1、第一输出件；5.2、第二输出件；5.3、第一转动件；5.4、第二转动件；5.5、支臂；5.6、凸块；6、容纳空腔；7、分壳体；8、固定壳；9、操作柄；10、零线驱动组件。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“相连”、“连接”等等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1-5所示，本发明实施例提供的一种具备自动控制功能的断路器，包括壳体1，壳体1内第一方向上相对布置有火线机构和零线机构，火线机构包括火线导通机构2和火线驱动组件3，零线机构包括零线导通结构4和零线驱动组件，还包括电机驱动组件5，电机驱动组件5用于驱动火线驱动组件3和零线驱动组件，火线导通机构2和零线导通结构4在壳体1内沿着第一方向布置，电机驱动组件5和零线驱动组件在第二方向上相对布置且整体上与零线导通结构4在第三方向上相对设置；火线驱动组件3与零线驱动组件在第一方向上相对布置，电机驱动组件5与火线导通机构2的短路保护机构2.2在第一方向上相对布置；第一方向、第二方向以及第三方向构成空间三维直角坐标系。

具体的，火线导通机构2指的是电路连通后火线中电流流经的各个电力元件，其至少包括火线进线端子2.1、短路保护机构2.2、火线动触点、火线静触点以及火线出线端子2.4，火线驱动组件3包括火线旋钮和火线传动机构，火线旋钮接收外力驱动后发生运动，火线旋钮运动带动火线传动机构，火线传动机构运动后带动火线动触点与火线静触点相贴合或者分开；零线导通结构4指的是电路连通后零线中电流流经的各个电力元件，其至少包括零线进线端子4.1、零线动触点、零线静触点以及零线出线端子4.3，零线驱动组件包括零线旋钮和零线传动机构，零线旋钮接收外力驱动后发生运动，零线旋钮运动带动零线传动机构，零线传动机构运动后带动零线动触点与零线静触点相贴合或者分开。优选的，火线旋钮和零线旋钮之间相互传动或者为一体式机构，如此仅需按压两者中的一者即可实现整体合闸或者分闸，本实施例中，可选的，为应对异常状况，火线导通机构2和零线导通结构4中还可以具有灭弧机构、瞬间大电流保护机构等等相应技术中的保护机构。本实施例中，电机驱动组件5包括电机和电机传动机构，电机驱动电机传动机构，电机传动机构驱动火线驱动组件3和零线驱动组件，由于电机可以接收自动控制，如此通过控制主板自动控制电机，设置通信模块(如无线通信机构)后则可以远程控制电机，则完成了自动或者远程对电机的控制。

本实施例中，壳体1包括断路器的外壳和内部骨架，在空间布置上，壳体1的第一方向、第二方向、第三方向分别为相互垂直的三个方向，通俗的，其也可以称之为壳体1的长度方向、宽度方向和厚度方向(或高度方向)，很显然的，基于不同的基准或理解方式，第一方向可以是长度方向、宽度方向或者厚度方向(或高度方向)，其它两个方向依次类推。本实施例中某一组件沿着某一方向布置、或者某两个组件沿着某个方向布置的指的是该组件或者该两个组件整体上沿着该方向布置，如黄河和长江在中国各自均呈东西走向，但其某一段可能呈南北向布置，而黄河和长江两者在中国南北方向上相对布置，但两者并不严格要求平行或者不允许一点交错。

本实施例中，在壳体1内的空间布置上，火线机构和零线机构分列于壳体1内第一方向(为便于理解下文均称宽度方向，图2中z方向，实际布置不限于此)的相对两侧，如一个在前侧，一个在后侧；同时，对于火线机构和零线机构，火线导通机构2和零线导通结构4均在第二方向上布置(为便于理解下文均称长度方向，图2中x方向，实际布置不限于此)，即火线和零线的进线端子位于左侧，出线端子位于右侧；另外，火线驱动组件3与火线导通机构2在第三方向(为便于理解下文均称高度方向，图2中y方向，实际布置不限于此)上相对设置，零线驱动组件与零线导通结构4也在高度方向上相对设置，如火线驱动组件3在上方，火线导通机构2在下方，零线驱动组件在上方，零线导通结构4在下方，本实施例中，较为关键的，对于零线机构，电机驱动组件5与零线驱动组件在长度方向上并列设置，即一个位于左侧，一个位于右侧，两者整体的位于零线导通结构4的上侧，对于火线机构，其短路保护机构2.2的尺寸相对较大，火线导通机构2中短路保护机构2.2以凸出的形式拐出到壳体1内上侧，与火线驱动组件3并列设置，即一个位于左侧，一个位于右侧，此时在宽度方向上，火线驱动组件3与零线驱动组件相对设置，短路保护机构2.2与电机驱动组件5相对设置。

本实施例的创新核心在于，将火线机构和零线机构布置到一起，如此达到省却一个短路保护机构2.2却不损失功能的前提下，获取一个电机驱动组件5的布置空间，同时进行各组件布置的合理优化。上述布置的优点在于：其一，基本对称布置，使得空间布局较为合理，火线机构和零线机构整体对称布置，火线导通机构2与零线导通结构4基本对称布置，火线驱动组件3与零线驱动组件对称布置，对称布置一方面便于设计、制造、装配和后期维护；其二，结构紧凑，功能优化，短路保护机构2.2和电机驱动组件5均是通过驱动对应的控制机构(火线驱动组件3与零线驱动组件)得以实现功能的，两者均与对应的控制机构相邻布置，尽量减少传动路径的尺寸；组件虽多但是占据的空间较为清晰明确，多杂而不乱；其三，功能齐全，并未舍弃短路保护机构2.2来布置电机驱动组件5，而且在下方的火线导通机构2和零线导通结构4上尚未设计其它保护，留有余地，若需要瞬间高压保护机构、灭弧机构等等其它保护机构，可以在下方的导通机构部分继续布置。

本实施例中，火线机构各组件、零线机构各组件以及电机驱动组件5等均为断路器的常见组件，为本领域的公知常识和惯用技术手段，上述布置不一一赘述其具体结构。

本发明实施例提供的断路器，将火线机构与零线机构布置于同一壳体1内，因此在部分机构省却一套的前提完成了各组件的合理布局，即没有增大整体尺寸，也没有删减功能，从而完成了整体的合理设置。

本实施例中，进一步的，火线导通机构2包括火线灭弧机构2.3，零线导通结构4包括零线灭弧机构4.2，优选的，火线灭弧机构2.3和短路保护机构2.2在长度方向上相对设置，灭弧机构在长度方向上占据一点的空间，相应的，当壳体1下方的一侧如右侧设置灭弧机构，那么另一侧如左侧就留出了一个较大的容纳空腔6，此容纳空腔6可以用于布置其它的各类机构，如瞬时高压保护机构等等，如此设置，为狭小的断路器壳内空间留出了余地，能够顺畅的布置其它结构。

如图5所示，本实施例中，壳体1括相对设置的两个外壳、以及设置于两个外壳之间的分壳体71，分壳体71将所述壳体1的内部沿着第一方向分隔为两个分腔体，火线机构和零线机构分设于分壳体71的相对两侧，即壳体1包括前壳体1、分壳体71以及后壳体1，火线机构和零线机构分置于两个分腔体中，火线机构设置于前壳体1和分壳体71之间，零线机构设置于分壳体71和后壳体1之间，如此设置的优点在于，其一，防止火线机构和零线机构之间发生运动干涉、组件布置干涉和电相关干涉(如电弧影响)；其二，为火线机构和零线机构的各组件额外提供一个固定基准，方便其固定安装。

本实施例中，如图5所示，进一步的，所述电机驱动组件5连接于所述固定壳8上，所述固定壳8连接于所述壳体1上，即电机驱动组件5整体作为一个模块先安装到固定壳8上，再将固定壳8安装到壳体1上，如此便于电机驱动组件5的空间布局、安装以及后期维护。

本实施例中，如图4所示，再进一步的，电机驱动组件5包括第一输出件5.1和第二输出件5.2，第一输出件5.1驱动火线驱动组件3，第二输出件5.2驱动零线驱动组件。电机驱动组件5包括依次传动连接的电机、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮以及第四齿轮，各齿轮间通过啮合以实现传动，第四齿轮驱动断路器的旋钮，从而达到控制断路器合闸与分闸的目的。本实施例中，可选的，火线机构的旋钮和零线机构的旋钮为同步转动机构，如两者为一体式机构，此时，电机驱动其中一者既完成了对两者的同步驱动。但优选的，两者之间不联动，或者仅仅单向传动，如一个旋钮在合闸时会带动另一个旋钮合闸，但在分闸时则不会带动其分闸。如此设置时，让电动控制机构上的两个传动件分别作为动力输出件分别去驱动火线驱动组件3和零线驱动组件，第四齿轮驱动一转盘，转盘中心位置固定一传动杆，传动杆另一端传动火线机构的旋钮，但转盘、传动杆以及火线机构的旋钮在分闸行程上均不与零线机构的旋钮有传动关系，同时，第三齿轮上设置有一凸柱，显然的，随着第三齿轮的转动，凸柱跟随在一圆弧内往复运动，一搭扣件设置于凸柱的运动行程上，其另一端连接零线驱动组件的跳扣，凸柱转动以带动搭扣件转动，搭扣件带动跳扣运动，从而带动零线驱动组件的整体运动，完成对零线机构的分闸的自动控制。很显然的，除第三齿轮外，电机驱动组件5上的其它传动件如第一齿轮、第二齿轮上均可外接传动结构以驱动零件控制机构，使其进行分闸和/或合闸操作，电动控制机构通过两条路径分别输出传动以分别控制火线机构和零线机构的优点在于，可以差动控制两条线路，即让两条线路不同时合闸和分闸，如在合闸时让零线先合闸，火线后合闸，分闸时让火线先分闸，零线后分闸，如此让分合闸时的瞬间冲击由火线的各电力元件承担，相应的，短路保护机构2.2、过载保护机构等等保护机构均可仅设置一套且设置于火线部分，如此降低整体的硬件成本。在结构设计上，至少具有以下三条路径可以完成火线线路的延时驱动，其一为弹性机构，在其中一条线路上设置弹性件，下一组件被设置为需要启动的阻力较大，弹性件被压缩到一定程度后才能驱动下一组件，由此弹性件的压缩过程成为延迟时间，使得该组件所处的传动组最终输出时间更长，具体的如6所示，操作柄9包括一端相互活动套接的两个筒状结构，其中第一筒状结构3.12上设置有驱动凸起和供外力按压的手柄，第二筒状结构3.13上设置限位凸起，操作柄9内部设置有一弹簧3.11，弹簧3.11的两端分别连接于两个筒状结构上，限位凸起卡于限位机构3.14上，如此第一筒状结构3.12因为外力按压而发生转动且压缩弹簧3.11，第二筒状结构3.13因为限位凸起与限位机构3.14的限位并不运动，此时驱动凸起并不与限位机构3.14接触，而当操作柄9转动到一定角度后，其驱动凸起开始接触并挤压限位机构3.14并迫使其离开限位位置，此时由弹性件驱动的传动筒结构转动并最终驱动火线动触点，很显然的，除操作柄98外，也可在传动路径上限位机构3.14之前的其它元件设置相应的凸起结构驱动限位机构3.14以使得其离开限位位置。上述设置的作用在于，使得弹性件不仅作为一个延时机构，还作为一个蓄力机构，操作柄9运动的前半程为弹性件蓄力，操作柄9运动的后半程，限位机构3.14离开限位位置，弹性件突然放力以驱动动触点，使得动触点极速贴上静触点，通过弹性件的蓄力和放力，加快了动触点的运动速度，从而减少动触点贴合静触点的接触时间，降低了瞬间大电流击穿的风险，提升了开关装置的使用寿命。其二为预留运动间隙，如上一组件需要运动一定行程后才会传动下一组件，如上述的凸柱驱动搭扣件，凸柱需要在圆弧上运动15度后才会触碰到搭扣件，如此该15度就使得该条传动路径的最终的输出时间更长，其三为合理是设置传动，如其中对于一个50齿的驱动齿轮，同时啮合一个25齿的齿轮和一个100齿的齿轮进行两条路径的传动输出，齿轮转动五分之一圈会导致合闸或分闸触动，那么对于25齿齿轮所在的传动组，50齿齿轮转动5个齿其就会完成分闸或合闸，而100齿齿轮所在的传动组则需50齿齿轮转动20个齿才会分闸和合闸，除齿轮外，杆传动、链轮传动等等均可以进行相应的设置。很显然的，除上述三种方式以外，其它的能够进行延时传动的结构均可适用于上述的结构。

本实施例中，更进一步的，电机驱动组件5中包括接受电机驱动的第一转动件5.3、以及驱动火线驱动组件3的第二转动件5.4，第一转动件5.3伸出有至少两支臂5.5，第二转动件5.4上设置有至少两凸块5.6，各支臂5.5在其一个转动方向上与凸块5.6一一对应抵接传动。其作用在于，该传动仅为单向传动，且当单向运动结束后，只有电机复位到原位后才能再次进行下次的传动，如此当电机驱动合闸后，其自行回复到原位的过程中不会带动断路器分闸。优选的，第一转动件5.3的端部为回转体，回转体插于第二转动件5.4中心的通孔中，保证两者仍旧为同轴转动。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种具备自动控制功能的断路器，包括壳体，所述壳体内第一方向上相对布置有火线机构和零线机构，所述火线机构包括火线导通机构和火线驱动组件，所述零线机构包括零线导通机构和零线驱动组件，还包括电机驱动组件，所述电机驱动组件用于驱动所述火线驱动组件和零线驱动组件，其特征在于，

所述火线导通机构和零线导通机构在所述壳体内沿着第一方向布置，所述电机驱动组件和所述零线驱动组件在所述第二方向上相对布置且整体上与所述零线导通机构在第三方向上相对设置；

所述火线驱动组件与所述零线驱动组件在所述第一方向上相对布置，所述电机驱动组件与所述火线导通机构的短路保护机构在第一方向上相对布置；

所述第一方向、第二方向以及第三方向构成空间三维直角坐标系。

2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，

所述火线导通机构包括通过火线导线依次连通的火线进线端子、所述短路保护机构、火线灭弧机构以及火线出线端子，所述零线导通机构包括通过零线导线依次连接的零线进线端子、零线灭弧机构以及零线出线端子。

3.根据权利要求2所述的断路器，其特征在于，所述火线灭弧机构和所述短路保护机构在所述第三方向上相对设置。

4.根据权利要求3所述的断路器，其特征在于，在所述壳体内位于所述零线机构一侧，设置有一容纳空腔，所述容纳空腔和所述火线灭弧机构在所述第一方向上相对设置。

5.根据权利要求2所述的断路器，其特征在于，所述电机驱动组件包括第一输出件和第二输出件，所述第一输出件驱动所述火线驱动组件，所述第二输出件驱动所述零线驱动组件。

6.根据权利要求5所述的断路器，其特征在于，所述第一输出件驱动所述火线驱动组件的按钮，所述第二输出件驱动所述零件控制机构的传动机构。

7.根据权利要求5所述的断路器，其特征在于，所述火线驱动组件为延时传动机构。

8.根据权利要求2所述的断路器，其特征在于，所述电机驱动组件包括接受电机驱动的第一转动件、以及驱动所述火线驱动组件的第二转动件，所述第一转动件伸出有至少两支臂，所述第二转动件上设置有至少两凸块，各所述支臂在其一个转动方向上与所述凸块一一对应抵接传动。

9.根据权利要求2所述的断路器，其特征在于，还包括分壳体，所述分壳体将所述壳体的内部沿着第一方向分隔为两个分腔体，所述火线机构和零线机构分置于两个所述分腔体中。

10.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，还包括固定壳，所述电机驱动组件连接于所述固定壳上，所述固定壳连接于所述壳体上。