CN110349794B - 一种断路器 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电气设备技术领域，提供了一种断路器，包括壳体、设于壳体内部的操作机构、灭弧机构、以及过载保护机构；操作机构包括固定于壳体内的静触头、及活动设置于壳体内与静触头相对应的动触头；灭弧机构包括灭弧室、设于灭弧室内的灭弧栅片组、跑弧道、及靠近动触头一端为尖端的引弧板；过载保护机构包括一端与动触头配合的双金属件、及分别与双金属件和引弧板相抵触的引弧装置。本发明提供的断路器解决了现有断路器安全性不够的问题。

Description

一种断路器

技术领域

本发明属于电气设备技术领域，尤其涉及一种断路器。

背景技术

家用及类似场合用途中的交直流过电流保护断路器(MCB)，MCB主要用于接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在非正常电路(如短路)下接通、承载一定时间和分断电流的一种机械开关。而断路器在短路条件下的分断时，会产生高能量的电弧，损坏断路器或威胁人身安全。所以质量较好的断路器需要快速高效的熄灭电弧，从而提高断路器故障条件下的安全性，以及使用的寿命。

市场上现有的断路器，都会使用灭弧室进行灭弧，而对于小型断路器来说，电弧如何快速的进入灭弧室，从而快速熄灭，减少对断路器及电路的损伤则变得尤为重要。传统断路器采用U型磁吹的方式，在断路器分闸时，电路的电流形成U型结构，产生磁场。从而电弧受磁场所提供的洛伦力吹向灭弧室，从而熄弧。但是此种方式在低短路电流下，由于产生的U型磁场力不大，电弧容易在动静触头之间停滞，从而导致电弧在动静触头处燃烧，无法进入灭弧室，从而严重损坏断路器。且在大短路电流下，电弧弧根跳上引弧板后，此洛伦力减弱，从而导致电弧再次跑出灭弧室，对断路器造成伤害。

同时传统机械式断路器，通过双金属件在不同电流下的产热不同，从而热变形量不同，使得在达到设定值后实现脱扣。然后现有双金属件与引弧板焊接一体上，同时又通过软连接与接线端子焊接，使得双金属件焊接点过多，材料成本高，工艺复杂，对双金属件的稳定性存在影响，且焊接点的过多容易导致断路器接线端子处的温升过高，损坏断路器性能。同时由于双金属件过流时受热形变，使得多次使用后对引弧板造成变形改变，导致引护板的不稳定，且引弧板由于在长期受热下，使得内应力消失，导致与其连接的双金属件位置变化，影响断路器的延时特性，危害电路。

发明内容

本发明实施例提供一种断路器，旨在解决现有断路器安全性不够的问题。

本发明实施例提出一种断路器，包括壳体、设于所述壳体内部的操作机构、灭弧机构、以及过载保护机构；所述操作机构包括固定于所述壳体内的静触头、及活动设置于所述壳体内与所述静触头相对应的动触头；所述灭弧机构包括灭弧室、设于所述灭弧室内的灭弧栅片组、跑弧道、及靠近所述动触头一端为尖端的引弧板；所述过载保护机构包括一端与所述动触头配合的双金属件、及分别与所述双金属件和所述引弧板相抵触的引弧装置。

更进一步地，所述断路器还包括设于所述壳体对应两侧壁上的接线端子，所述双金属件一端通过导线与所述动触头连接，另一端与其中一接线端子固定连接，所述接线端子用于支撑固定所述双金属件，所述引弧装置设置于所述引弧板和所述双金属件之间，其一端抵接所述引弧板，另一端抵接所述双金属件末端。

更进一步地，所述引弧装置为扭簧，所述扭簧由所述双金属件到所述引弧板之间沿逆时针绕制。

更进一步地，所述引弧装置为两端带弹片的螺线圈，所述螺线圈由所述双金属件到所述引弧板之间沿逆时针绕制。

更进一步地，所述过载保护机构还包括调节螺钉，所述调节螺钉设于所述双金属件与所述接线端子相连接一端的壳体上，且所述调节螺钉设于所述双金属件远离所述扭簧一侧，所述调节螺钉用于调节所述双金属件的位置。

更进一步地，所述引弧板包括一弧状的弧板部、以及平直的平板部，所述弧板部靠近所述动触头的一端设有尖端部，所述弧板部靠近所述动触头一端的上下两侧对应设有卡接部，所述壳体对应所述引弧板远离所述跑弧道的一侧设有与所述引弧板相匹配的抵靠板，所述壳体的底部对应所述平板部的位置对应设有第一收容槽，所述壳体的底部对应所述卡接部的位置对应设有收容块，所述收容块中对应设有第二收容槽。

更进一步地，所述抵靠板对应所述扭簧的位置设有避让缺口。

更进一步地，与所述双金属件连接的接线端子底部上设有一固定缺口，所述壳体的底部对应所述接线端子的位置对应设有固定槽，且对应所述固定缺口的位置对应设有固定块。

更进一步地，所述接线端子为硬度较强的一体成型结构。

本发明所提供的断路器，通过引弧板上尖端部的设置，使得可吸引电弧弧根跳跃至引弧板上，减少了电弧对动触头、静触头的烧损，通过引弧装置分别与引弧板和双金属件的连接，使得传递至引弧板上的电势与动触头的电势一致，更加便于电弧跳跃至引弧板上，同时使得电流通过引弧装置所产生的磁场可提供电弧移向灭弧室的洛伦兹力，加快电弧移向至灭弧室熄弧，提高断路器的分断性能，且双金属件通过调节螺钉以及引弧装置的两侧抵触，使得调节螺钉能调整双金属件的位置，实现在过载时很好的控制动触头的脱扣，提高了断路器的稳定性；同时由于双金属件不再与引弧板固定连接，使得减少了双金属件的焊接的数量，避免了双金属件由于多次焊接所带来的影响，解决了现有断路器安全性不够的问题。

附图说明

图1为本发明的一实施例提供的断路器的结构示意图；

图2为本发明的一实施例提供的断路器第一视角下的结构示意图；

图3为本发明的一实施例提供的断路器第二视角下的结构示意图；

图4为本发明的一实施例提供的断路器的爆炸结构示意图；

图5为图1中圈Ⅱ部分的放大图；

图6为图4中圈Ⅴ部分的放大图；

图7为本发明的一实施例提供的断路器中动触头和静触头接触时的部分结构示意图；

图8为本发明的一实施例提供的断路器中动触头和静触头分离产生电弧时的部分结构示意图；

图9为本发明的一实施例提供的断路器中动触头和静触头分离后电弧跳跃至引弧板上的部分结构示意图；

图10为本发明的一实施例提供的断路器中灭弧栅片组的爆炸结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的断路器包括壳体、设于壳体内部的操作机构、灭弧机构、以及过载保护机构；操作机构包括固定于壳体内的静触头、及活动设置于壳体内与静触头相对应的动触头；灭弧机构包括灭弧室、设于灭弧室内的灭弧栅片组、跑弧道、及靠近动触头一端为尖端的引弧板；过载保护机构包括一端与动触头配合的双金属件、及分别与双金属件和引弧板相抵触的引弧装置。解决了现有断路器安全性不够的问题。

实施例一

如图1至图10所示为本发明实施例提供的断路器的结构示意图。

请查阅图1至图10，本发明提供的断路器，包括壳体20、设于壳体20内的操作机构30、灭弧机构40、及过载保护机构50，其中，该操作机构30包括固定于壳体20内的静触头31、及活动设置于壳体20内与静触头31相对应的动触头32；该灭弧机构40包括灭弧室41、设于所述灭弧室41内的灭弧栅片组42、跑弧道43、以及靠近动触头32一端为尖端的引弧板44；该过载保护机构50包括一端与动触头32配合的双金属件51、及分别与双金属件51和引弧板44相抵触的引弧装置52。

其中，本发明的一个实施例中，其操作机构30包括静触头31、及动触头32，其中静触头31固定于靠近灭弧机构40一侧，本实施例中，其静触头31大体呈U型，其静触头31中的一端与电磁线圈60一端相抵触，其静触头31中的中部与活动设置的动触头32相配合，在动触头32沿顺时针运动轨迹进行运动后，其静触头31可与转动后动触头32相抵触实现合扣。其动触头32固定于靠近过载保护机构50一侧，其绕沿其旋转的转轴进行转动，可以理解的，其动触头32还与其他部件进行连接，以使得其实现转动至与静触头31抵触实现合扣、或转动至与静触头31分离实现脱扣，其他部件并非本发明的发明点，因此图示并未完全指出，其未指出之处可参照现有方式进行设置实现。其中，需要指出的是，其动触头32还通过导线(图未示)与双金属件51中一端连接，其在双金属件51过载产生受热形变时，可通过导线驱动实现动触头32的分离，使得实现动触头32与静触头31之间的脱扣。

其中，本发明的一个实施例中，其灭弧机构40包括灭弧室41、灭弧栅片组42、跑弧道43、以及引弧板44，其中，该灭弧室41与跑弧道43相连通，跑弧道43设于靠近操作机构30和过载保护机构50一侧，具体的，跑弧道43位于断路器的动触头32、静触头31、引弧板44和灭弧室41之间，其在操作机构30中动触头32和静触头31分离产生电弧时，其产生的电弧在断路器中沿跑弧道43移动至灭弧室41内，以通过设于灭弧室41上的灭弧栅片组42进行灭弧、熄弧。其中，灭弧栅片组42包括多个平行设置的金属灭弧栅片421和固定至各个灭弧栅片421外周的侧板422。其中引弧板44大体为一弧型金属板，其引弧板44靠近动触头32的一侧为尖端，用于吸引由动触头32和静触头31脱扣时产生的电弧弧根，使得避免电弧对动触头32、静触头31的烧损。

其中，本发明的一个实施例中，其过载保护机构50包括双金属件51、及引弧装置52，具体的，其电流流经该引弧装置52时可产生一磁场，以使电弧经过该磁场时产生驱动其加速运动的洛伦兹力，以引导快速灭弧。具体的，如图所示，在本实施例中，该引弧装置52为扭簧521，可以理解的，在本发明的其他实施例中，该引弧装置52还可以为其他电流流经时产生磁场的器件，例如引弧装置52还可以为两端带弹片的螺线圈等，其可根据实际使用需求对引弧装置52进行设置，在此不做限定。其中双金属件51的一端通过导线与动触头32相配合连接，双金属件51的另一端与接线端子70连接，该接线端子70用于支撑固定双金属件51，其中本实施例中，扭簧521设于靠近引弧板44和双金属件51的位置，其中壳体20上设有一固定柱，其扭簧521套设与该固定柱上。进一步地，其引弧装置52设置于引弧板44和双金属件51之间，其引弧装置52一端抵接引弧板44，另一端抵接双金属件51末端，此时通过引弧装置52可将由双金属件51所流入的电流传递至引弧板44上，其中，需要指出的是，该扭簧521由双金属件51到引弧板44之间沿逆时针绕制，因此当电流在扭簧521上由双金属件51一侧流入至引弧板44一侧时，其扭簧521在跑弧道43侧产生垂直且朝向该壳体20底部的磁场。可以理解的，在本发明的其他实施例，当该引弧装置52为两端带弹片的螺线圈时，该螺线圈两端的弹片分别与引弧板44和双金属件51相抵接，且该螺线圈由双金属件到引弧板之间沿逆时针绕制，使得电流在螺线圈上由双金属件51一侧流入至引弧板44一侧时，其螺线圈在跑弧道43侧产生垂直且朝向该壳体20底部的磁场。

其中，本发明的一个实施例中，其断路器还包括设于壳体20对应两侧壁上的两个接线端子70，其双金属件51中远离动触头32的一端与其中一接线端子70焊接，该接线端子70用于支撑固定双金属件51。该静触头31中的一端与电磁线圈60一端相抵触，其电磁线圈60另一端与另一接线端子70连接。

如图7所示，在使用过程中动触头32与静触头31相抵触合闸时，其主电路接通，电流由一接线端子70流入至双金属件51、并由双金属件51依次流向动触头32、静触头31、电磁线圈60、及另一接线端子70。其电流流向如图7所示。其中，需要指出的是，本实施例中，其电流由动触头32流向静触头31时，其为一U型主电路，如图7所示，此时产生一垂直且朝向该壳体20底部的磁场。

当主电路通过短路电流使得电路断路时，其静触头31在电磁力的作用下驱动动触头32沿与其相远离方向运动。同时本实施例中，当断路器电流过载时，通过双金属件51的电流变大，此时双金属件51发热量加剧，双金属件51通过过载电流时开始弯曲形变，当双金属件51变形到一定程度时，双金属件51靠近动触头32的自由末端会带动动触头32与静触头31分离脱扣。

如图8所示，此时动触头32逆时针旋转至与静触头31开始分离实现脱扣，此时其静触头31和动触头32之间有电弧80产生，电弧80产生的电子能够快速被U型主电路所产生的磁场吸引，产生磁吹，其产生的电弧受U型主电路中磁场所提供的洛伦兹力沿跑弧道43方向跳跃，同时由于引弧板44靠近动触头32的一端设置为尖端，此时电弧80的弧根被引弧板44的尖端所吸引而跳跃至引弧板44的尖端上，同时由于引弧板44和双金属件51之间通过扭簧521连接，使得其引弧板44的尖端上的电势与动触头32一致，使得便于电弧80跳跃至引弧板44的尖端上，从而减少了对动触头32的烧损。

如图9所示，在动触头32与静触头31分离脱扣，电弧80弧根跳跃到引弧板44上后，其U型主电路消失，此时磁吹减弱，此时如图9所示，其电流流向转变为由接线端子70依次流向双金属件51、扭簧521、引弧板44，此时电流通过扭簧521时在跑弧道43侧产生垂直且朝向该壳体20底部的磁场，此时由动触头32和静触头31之间产生的电弧在跳跃到跑弧道43后，由于受到电流通过扭簧521产生的磁场所提供的洛伦兹力，因此其电弧80在跑弧道43上沿灭弧室41方向进行移动，从而实现加快电弧的熄灭，提高断路器的性能。

本发明实施例提供的断路器，通过将引弧板和双金属件分离设置，使得不会产生现有由于双金属件过流导致的弯曲形变而引起引弧板的变形的问题，同时由于双金属件和引弧板的分离设置使得减少了双金属件焊点的数量，使得降低了接线端子处的温升、以及由于多次焊接对双金属件所带来的影响，此时通过引弧板一端的尖端设置，使得可吸引电弧弧根跳跃至引弧板上，减少了电弧对动触头、静触头的烧损，增加了使用寿命，同时通过设置扭簧分别与双金属件和引弧板抵触，使得一方面可更好将电弧吸引至引弧板上，另一方面，其电流通过扭簧所产生的磁场可提供电弧移向灭弧室的洛伦兹力，使得可加快电弧移向至灭弧室熄弧，解决了现有断路器安全性不够的问题。

实施例二

如图1至图10所示，本实施例是实施例一的基础上一个更优选的实施例，在本实施例中，其过载保护机构50还包括调节螺钉53，其中调节螺钉53设于双金属件51与接线端子70相连接一端的壳体20上，且调节螺钉53设于双金属件51远离扭簧521一侧，此时双金属件51的两侧分别与扭簧521和调节螺钉53连接，此时通过控制双金属件51一侧的调节螺钉53的旋进旋出，使得可以实现调节双金属件51的位置，同时通过扭簧521设置于双金属件51另一侧，使得在经过热调后的双金属件51通过扭簧521所提供的压力，可一直保持位置的一致，避免长期使用后的不稳定。

进一步地，本发明的一个实施例中，其静触头31在与动触头32相接触的位置处设有一凸出的圆柱形触块，且该动触头32靠近静触头31的一侧设有凸出的触块，通过静触头31和动触头32相近一侧设置的触块，使得便于动触头32运动至与静触头31的抵触，加大动触头32和静触头31的接触面积，以及加大U型主电路。

进一步地，本发明的一个实施例中，其灭弧栅片组42包括多个平行设置的金属灭弧栅片421和固定至各个灭弧栅片421外周的侧板422，如图10所示，其灭弧栅片421的两侧对应设有多个卡块4211，灭弧栅片421靠近跑弧道43一侧开设有引弧口4212，其中，具体的，本实施例中，其灭弧栅片421的两侧分别对应设有两个卡块4211，且各个卡块4211的两侧开设有卡槽4213，其侧板422上设有与卡块4211对应的卡口4221，侧板422与灭弧栅片421固定时，其灭弧栅片421的卡块4211卡扣至侧板422上的卡口4221上，其侧板422容置于灭弧栅片421的卡槽4213中。此时通过设置侧板422上各个间隔的卡口4221间距使得可控制各个灭弧栅片421的间距。

进一步的，本发明的一个实施例中，其引弧板44包括一弧状的弧板部441、以及平直的平板部442，其中弧板部441靠近动触头32的一端设有尖端部4411，其弧板部441靠近动触头32一端的上下两侧对应设有卡接部4412，其中平板部442大体呈T型，且平板部442远离弧板部441的一侧的高度大于靠近弧板部441一侧的高度，其壳体20对应引弧板44远离跑弧道43的一侧设有与引弧板44相匹配的抵靠板21，其引弧板44安装至壳体20上时，其引弧板44与抵靠板21相抵触，且其壳体20的底部对应平板部442的位置对应设有第一收容槽22，其壳体20的底部对应卡接部4412的位置对应设有收容块23，其收容块23中对应设有第二收容槽231，此时引弧板44安装至壳体20上，其引弧板44的平板部442卡设至壳体20的第一收容槽22内，其弧板部441上的卡接部4412卡设至收容块23的第二收容槽231内，使得实现引弧板44与壳体20的固定。进一步地，其抵靠板21对应扭簧521的位置设有避让缺口211，其扭簧521的一端与引弧板44相连接时，扭簧521容置于抵靠板21开设的避让缺口211中，使得实现扭簧521一端与引弧板44的连接以及固定。

进一步地，本发明的一个实施例中，其双金属件51为一平直的金属件，其在受热时会产生相应的弯曲，其中双金属件51远离动触头32的一端通过焊接的方式与接线端子70连接，且该接线端子70焊接至双金属件51靠近调节螺钉53一侧，其中，该双金属件51通过接线端子70使得实现一端的固定，且其靠近动触头32的自由末端可实现受热弯曲。其中该接线端子70大致呈L型，形成垂直弯折，且靠近双金属件51的一端经连续弯折，具体实施时，接线端子70为硬度较强的一体成型结构。

进一步地，本发明的一个实施例中，该与金属件连接的接线端子70的底部上设有一固定缺口71，该壳体20的底部对应接线端子70的位置对应设有固定槽24，且对应接线端子70的底部固定缺口71的位置对应设有固定块25，此时将双金属件51及接线端子70安装至壳体20上时，其接线端子70固定至壳体20的固定槽24内，且壳体20上的固定块25容置于接线端子70的固定缺口71中，使得实现接线端子70与壳体20的固定，且由于固定缺口71和固定块25的设置，使得实现接线端子70与壳体20的稳固装配。

进一步地，本发明的一个实施例中，其壳体20对应调节螺钉53的位置对应设有容置固定调节螺钉53的容置槽26，且该容置槽26与壳体20外部连通，此时用户通过螺杆等调节工具从壳体20外部伸入以对调节螺钉53进行旋进或旋出调节。其中，由于接线端子70靠近双金属件51侧采取连续弯折，使得在调节螺钉53对接线端子70的相连接端进行调节时，而只对双金属件51与接线端子相连接的一端实现偏移控制，使得带动双金属件51的偏移，实现双金属件51的位置调节。此时通过对双金属件51的各个位置进行有限元分析可得到效果最适合的位置，并将其应用至实际产品生产中，使得其在过载受热形变时，可带动动触头32的移动，实现断路器的脱扣。

本发明实施例提供的断路器，通过引弧板上尖端部的设置，使得可吸引电弧弧根跳跃至引弧板上，减少了电弧对动触头、静触头的烧损，通过扭簧分别与引弧板和双金属件的连接，使得传递至引弧板上的电势与动触头的电势一致，更加便于电弧跳跃至引弧板上，同时使得电流通过扭簧所产生的磁场可提供电弧移向灭弧室的洛伦兹力，加快电弧移向至灭弧室熄弧，提高断路器的分断性能，且双金属件通过调节螺钉以及扭簧的两侧抵触，使得调节螺钉能调整双金属件的位置，实现在过载时很好的控制动触头的脱扣，以及扭簧可实现再次固定，能够保证长期使用后，双金属件的位置保持不变，提高了断路器的稳定性；同时由于双金属件不再与引弧板固定连接，使得减少了双金属件的焊接的数量，避免了双金属件由于多次焊接所带来的影响，解决了现有断路器安全性不够的问题。

实施例三

如图1至图10所示，本实施例是实施例二的基础上一个更优选的实施例，在本实施例中，灭弧栅片组42远离跑弧道43的一侧设有排气道45，其中排气道45包括与灭弧室41相连通的第一排气室451、连接于第一排气室451远离灭弧室41一端的第二排气室452、以及贯通第二排气室452和壳体20侧壁的排气口453，其中，第一排气室451和第二排气室452通过隔档板分隔开，其排气口453为壳体20侧壁上开设的一通孔，且排气口453设于正对第二排气室452的一侧，其中，灭弧室41中的灭弧栅片组42在对电弧进行灭弧后，其高温高压气体排向至第一排气室451，并由于灭弧室41中的高温高压气体不断排气，其气体流向至第二排气室452中，并最终通过排气口453排出，避免因气体膨胀造成对断路器的压迫甚至损坏，并且带点颗粒可通过第一排气室451和第二排气室452的缓冲而不会产生喷出断路器外壳造成相间短路的问题。

本发明实施例提供的断路器，在对电流短路或过载时，可进行有效的保护，且可快速的将电弧吸引至灭弧室进行灭弧，同时通过灭弧后产生的高温高压气体通过排气道进行排气，解决了现有断路器安全性不够的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种断路器，其特征在于，包括壳体、设于所述壳体内部的操作机构、灭弧机构、以及过载保护机构；所述操作机构包括固定于所述壳体内的静触头、及活动设置于所述壳体内与所述静触头相对应的动触头；所述灭弧机构包括灭弧室、设于所述灭弧室内的灭弧栅片组、跑弧道、及靠近所述动触头一端为尖端的引弧板；所述过载保护机构包括一端与所述动触头配合的双金属件、及分别与所述双金属件和所述引弧板相抵触的引弧装置；所述引弧装置为扭簧，所述扭簧由所述双金属件到所述引弧板之间沿逆时针绕制；

所述断路器还包括设于所述壳体对应两侧壁上的接线端子，所述双金属件一端通过导线与所述动触头连接，另一端与其中一接线端子固定连接，所述接线端子用于支撑固定所述双金属件，所述引弧装置设置于所述引弧板和所述双金属件之间，其一端抵接所述引弧板，另一端抵接所述双金属件末端。

2.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述引弧装置为两端带弹片的螺线圈，所述螺线圈由所述双金属件到所述引弧板之间沿逆时针绕制。

3.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述过载保护机构还包括调节螺钉，所述调节螺钉设于所述双金属件与所述接线端子相连接一端的壳体上，且所述调节螺钉设于所述双金属件远离所述扭簧一侧，所述调节螺钉用于调节所述双金属件的位置。

4.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述引弧板包括一弧状的弧板部、以及平直的平板部，所述弧板部靠近所述动触头的一端设有尖端部，所述弧板部靠近所述动触头一端的上下两侧对应设有卡接部，所述壳体对应所述引弧板远离所述跑弧道的一侧设有与所述引弧板相匹配的抵靠板，所述壳体的底部对应所述平板部的位置对应设有第一收容槽，所述壳体的底部对应所述卡接部的位置对应设有收容块，所述收容块中对应设有第二收容槽。

5.如权利要求4所述的断路器，其特征在于，所述抵靠板对应所述扭簧的位置设有避让缺口。

6.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，与所述双金属件连接的接线端子底部上设有一固定缺口，所述壳体的底部对应所述接线端子的位置对应设有固定槽，且对应所述固定缺口的位置对应设有固定块。

7.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述接线端子为硬度较强的一体成型结构。

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