CN110931321A - 一种小型断路器的中性极结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型断路器的中性极结构，包括壳体、分合闸驱动模块、线路板、连杆机构及断路器手柄，所述的分合闸驱动模块包括：电机组，轴向设置驱动轴，电机组与线路板电气连接；传动齿轮组件，与驱动轴连接；驱动轴与传动齿轮组件之间设置有一间隙空间，传动齿轮组件与断路器手柄连接；还包括快速脱扣模块，快速脱扣模块包括：电磁铁，设置于电机组的侧端，与线路板电气连接；推杆，其头端与电磁铁轴向连接，中部设置在间隙空间内，末端与传动齿轮组件触碰连接或者与连杆机构触碰连接。本发明将分合闸驱动模块，快速脱扣功能模块都糅合进中性极内，实现了小空间内的结构布设，除了分合控制，还具备漏电保护所需的快速脱扣功能。

Description

一种小型断路器的中性极结构

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，尤其是一种小型断路器的中性极结构。

背景技术

小型断路器，简称MCB，是电气终端配电装置引中使用最广泛的一种终端保护电器。MCB一般采用模数化设计，外形及尺寸、接线方式等基本固定，往往用于最末端的支路上装设，起到对用电设备进行保护和控制的作用。随着市场和技术的发展，对MCB的功能拓展成为一种趋势，将分合闸驱动模块即电动操作机构（是一种是用于对MCB进行分闸和合闸控制的一种功能模块），糅合进MCB的中性极（或简称为N极），在不增加MCB的模数（模数指产品的厚度为18mm的倍数，例如2个模数指产品的厚度约为36mm）情形下，可以用于替代原有的普通小型断路器，使得MCB不仅具有原有的过电流保护功能，还具有具有了分合闸控制功能等，具有很大的市场需求。

文献号为CN206022261U的专利中公开了一种断路器的电动操作机构，在MCB的N极加入了电动操作机构，与MCB的L极构成2极产品，但是这种只有分合控制、过载和短路保护功能；但在需要进行快速脱扣分闸时，例如漏电保护动作时，标准要求断路器最快需在40毫秒内脱扣分闸，现有的这类产品，若采用电机加减速机构来脱扣分闸，是无法满足标准要求的。

文献号CN108364837A的专利公开了新型小型断路器自动分合闸控制机构及断路器，漏电保护动作通过电磁铁带动脱扣拨杆撞击空开脱扣器连杆，使得空开脱扣器连杆上的脱扣联动轴带动断路器内部的脱扣联通动结构脱扣，实现自动分闸，但是该方案中，是在MCB的侧面另外再增加一组壳体，在壳体内同时设置电机和电磁铁等，并非在MCB的N极加入上述部件，使得整个产品的模数增加，在一些改造项目中，由于小型断路器的模数增加，现有的配电箱无法装得下，其应用受到一些限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型断路器的中性极结构，不仅有分合闸驱动模块，还具备快速脱扣模块，可满足漏电保护动作时的快速脱扣要求，为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种小型断路器的中性极结构，包括壳体，安装在壳体内的分合闸驱动模块、线路板、连杆机构及断路器手柄，所述的分合闸驱动模块及连杆机构均与断路器手柄连接，所述的连杆机构与小型断路器的其它极连动，所述的分合闸驱动模块包括：电机组，所述的电机组轴向设置驱动轴，所述的电机组与线路板电气连接；传动齿轮组件，与驱动轴连接；驱动轴与传动齿轮组件之间设置有一间隙空间，所述的传动齿轮组件与断路器手柄连接；还包括快速脱扣模块，所述的快速脱扣模块包括：电磁铁，设置于电机组的侧端，与线路板电气连接；推杆，其头端与电磁铁轴向连接，中部设置在间隙空间内，末端与传动齿轮组件触碰连接或者与连杆机构触碰连接。

一实施方式中，还包括一传动拨杆，所述的传动拨杆中部铰接在壳体上，所述的传动拨杆的一端与推杆连接，另一端与传动齿轮组件触碰连接。

进一步地，所述的传动拨杆与推杆的连接端设置有一连接孔，所述的电磁铁轴向垂直于驱动轴布设，所述的推杆为L型，推杆的一端与电磁铁轴向连接，另一端插入连接孔内。

其中，所述的连杆机构包括锁扣、跳扣、拉簧及U型杆，壳体内设置有与线路板电气连接的静触头组件及动触头组件，所述的静触头组件安装在壳体上，所述的锁扣、跳扣及动触头组件铰接在壳体上，动触头组件侧端通过所述的拉簧与壳体连接，所述的锁扣受到触碰旋转对跳扣解锁，跳扣弹开，所述的拉簧使得动触头组件分闸，所述的U型杆一端连接跳扣，一端与断路器手柄连接。

优选地，所述的断路器手柄下方设置有一传动凸台，所述的传动凸台中间开有通孔，所述的U型杆一端插入通孔内，实现与断路器手柄的连接，所述的传动齿轮组件上方设置有连接凸台，所述的连接凸台与传动凸台触碰连接。

另一实施方式中，所述的推杆末端与锁扣触碰连接。

优选地，所述的传动齿轮组件包括锥齿轮、面齿轮，直齿轮及末级直齿轮，所述锥齿轮与驱动轴轴向连接，所述的锥齿轮与面齿轮相啮合，所述的直齿轮同轴设置于面齿轮上方，所述的末级直齿轮与直齿轮相啮合，所述的末级直齿轮下方设置有挡块，所述的传动拨杆的端部与所述的挡块触碰连接。

其中，所述的直齿轮与面齿轮为一体设计或者铰接为一体。

进一步地，所述的断路器手柄包括连接部及手柄部，所述的连接部同轴安装在末级直齿轮上，所述的连接部上方设置有供其它极断路器手柄同轴连接的方轴孔，所述的手柄部伸出壳体外。

进一步地，所述的断路器手柄的连接部上方安装有复位用扭簧；所述的电磁铁内安装有推动推杆和动铁芯复位的弹簧。

优选地，所述的壳体包括依次连接的底框、中框及上盖板，所述的分合闸驱动模块、快速脱扣模块、接线端子组及断路器手柄安装在底框与中框之间，所述的线路板安装在中框与上盖板之间。

优选地，所述的底框上对应推杆的位置，在驱动轴两侧设置有上凸的下支撑台，所述的下支撑台的上表面设置有与推杆直径相对应的下弧形腔体，所述的中框上对应推杆的位置设置有下凸的上支撑台，所述的上支撑台的下表面设置有与推杆直径相对应的上弧形腔体，所述的推杆设置于上弧形腔体与下弧形腔体之间。

优选地，所述的线路板上设置有位置传感器，所述的断路器手柄的连接部上设置有用于触碰位置传感器进行位置检测的定位块，所述的定位块与所述的扭簧的一个引脚抵靠，所述的扭簧的另一个引脚与壳体内壁抵靠。

优选地，还包括与线路板电气连接的零序电流互感器，所述的底框、中框及上盖板上设置有供零序电流互感器安装的缺口孔。

由于采用了上述结构，本发明具有如下有益效果：本发明将分合闸驱动模块，连杆机构及快速脱扣模块都糅合安装在断路器的中性极内，通过电磁铁及推杆的特殊位置的安装，即“将推杆中部设置在电机与传动齿轮组件之间的间隙空间”，从而实现了小空间内的结构布设，产品的长度和厚度都与现有的产品相近。本发明的方案与小型断路器的L极结合，使得断路器的模数与现有产品相同，不仅有分合闸控制功能，还具备快速脱扣分闸功能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的主视示意图。

图3是图2的B-B剖面示意图。

图4是本发明实施一的分解结构示意图。

图5是图4的A处放大示意图。

图6是实施例一中分合闸驱动模块、快速脱扣模块与断路器手柄的连接结构示意图。

图7是图6的分解示意图。

图8是实施例一中分合闸驱动模块、快速脱扣模块、连杆机构与断路器手柄的连接结构示意图。

图9是图8的后视某角度示意图。

图10是传动拨杆的结构示意图。

图11是电磁铁带动传动拨杆触碰末级直齿轮控制断路器手柄旋转的结构示意图。

图12是断路器手柄与U型杆的连接示意图。

图13是本发明移除上盖板的结构示意图。

图14是本发明移除上盖板、线路板及中框的结构示意图。

图15是本发明实施例二的结构示意图。

主要符号说明：

1：壳体，11：底框，111：下支撑台，112：下弧形腔体，113：销柱，12：中框，121：上支撑台，122：上弧形腔体，13：上盖板，14：缺口孔，2：分合闸驱动模块，21：电机组，211：驱动轴，22：传动齿轮组件，221：锥齿轮，222：面齿轮，223：直齿轮，224：末级直齿轮，225：连接凸台，23：间隙空间，24：挡块，3：连杆机构， 31：跳扣，32：锁扣，33：U型杆，34：拉簧，4：快速脱扣模块，41：电磁铁，42：推杆，43：传动拨杆，431：铰接孔，432：连接孔，51：静触头组件，52：动触头组件，6：断路器手柄， 61：连接部，611：传动凸台，612：通孔，613：方轴孔，62：手柄部，63：定位块，7：线路板，8：位置传感器，9：扭簧，10：零序电流互感器，20：方轴。

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，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。

实施例一

如图1～图4所示，本实施例公开了一种小型断路器的中性极结构，包括壳体1、分合闸驱动模块2、连杆机构3、快速脱扣模块4、线路板7、断路器手柄6。壳体内设置有静触头组件51及动触头组件52，分合闸驱动模块2及连杆机构3均与断路器手柄6连接，连杆机构3与小型断路器的其它极（L极）连动。

壳体1包括依次连接的底框11、中框12及上盖板13。分合闸驱动模块2、快速脱扣模块4、连杆机构3、静触头组件51及动触头组件52及断路器手柄6安装在底框11与中框12之间，线路板7安装在中框12与上盖板13之间。底框11、中框12及上盖板13上还设置有供零序电流互感器10安装的缺口孔14，零序电流互感器10安装在缺口孔14并与线路板7连接，以检测断路器内的电流。

如图6、7所示，分合闸驱动模块2包括：电机组21及传动齿轮组件22。电机组21轴向设置驱动轴211，电机组21包括电机及减速机构。电机组21与线路板7电气连接。传动齿轮组件22与驱动轴211连接。为了尽量减小使用空间，本实施例的传动齿轮组件22包括：锥齿轮221、面齿轮222、直齿轮223及末级直齿轮224。锥齿轮221与驱动轴211轴向连接，锥齿轮221与面齿轮222相啮合，直齿轮223同轴设置于面齿轮222上方，直齿轮223与面齿轮222为一体设计或者铰接为一体，末级直齿轮224与直齿轮223相啮合。

如图7所示，驱动轴211与锥齿轮221之间设置有一间隙空间23。

快速脱扣模块4包括电磁铁41、推杆42及传动拨杆43。电磁铁41设置于电机组21的侧端，电磁铁41与线路板7电气连接。电磁铁41轴向垂直于驱动轴211布设，电磁铁41内安装有驱动推动推杆42和动铁芯复位的弹簧（图中未示出）。推杆42的头端与电磁铁41轴向连接，推杆42的中部设置在间隙空间23内，推杆42的末端与传动拨杆43连接。

如图10所示，传动拨杆43的中部设置有铰接孔431，底框11上设有销柱113，铰接孔431安装于销柱113中实现传动拨杆43的铰接连接。传动拨杆43与推杆42的连接端设置有一连接孔432，传动拨杆43另一端与传动齿轮组件22的末级直齿轮224触碰连接。推杆42为L型，推杆42的一端与电磁铁41轴向连接，另一端插入连接孔432内实现与传动拨杆43的连接。如图9所示，末级直齿轮224下方设置有挡块24，传动拨杆43的端部与挡块24相触碰。

如图3、图5所示，底框11上对应推杆42的位置，在驱动轴211两侧设置有两组上凸的下支撑台111，下支撑台111的上表面设置有与推杆直径相对应的下弧形腔体112，中框12上对应推杆42的位置设置有下凸的上支撑台121，上支撑台121的下表面设置有与推杆42直径相对应的上弧形腔体122，推杆42设置于上弧形腔体122与下弧形腔体112之间。

如图7所示，断路器手柄6包括连接部61及手柄部62，连接部61同轴安装在末级直齿轮224上由末级直齿轮224带动旋转，手柄部62伸出壳体外。断路器手柄6的连接部61下方安装有扭簧9，以便于断路器手柄6实现弹性复位。如图12所示，断路器手柄的连接部61下方设置有一传动凸台611，传动凸台611上开有通孔612，该通孔612供连杆机构3的U型杆33插入连接。末级直齿轮224上方设置有连接凸台225，连接凸台225与传动凸台611触碰连接。断路器手柄6的连接部61上方设置有供其它极断路器手柄连接的方轴孔613。如图1所示，一个方轴20一端插入方轴孔613内，另一端与L极断路器手柄连接，实现两极连动。其它的实施方式，本发明中断路器手柄6也可以只包括连接部61，其它极的断路器手柄上设置有手柄部，由其它极的断路器手柄驱动本发明断路器手柄6连动。

如图13所示，线路板7上设置有若干位置传感器8，断路器手柄6的连接部61上设置有用于触碰位置传感器8进行位置检测的定位块63。当断路器手柄6动作时，定位块63旋转至触碰到不同的位置传感器8的位置处，位置传感器8将断路器手柄6的位置信息转换成电信号。扭簧9的一个引脚与定位块63抵靠，另一个引脚与壳体内壁抵靠，以实现弹性复位。

如图14、图8、图9、所示，连杆机构3包括锁扣32、跳扣31、U型杆33及拉簧34。触头组件包括与线路板7电气连接的静触头组件51及动触头组件52，静触头组件51为弯折的端子，动触头组件52通过软连接53与线路板7连接。静触头组件51安装在壳体上，锁扣32、跳扣31及动触头组件52铰接在底框11上。动触头组件52侧端通过拉簧34与壳体1侧壁连接。锁扣32受到触碰旋转对跳扣31解锁，跳扣31弹开，在拉簧的作用下动触头组件52分闸。U型杆33一端连接跳扣31，一端与断路器手柄6的连接孔连接。

本实施例的动作原理如下详述。

1、电机正转或反转，从而驱动传动齿轮组件22转动，末级直齿轮224顺时针或逆时针转动，从而带动断路器手柄6转动实现断路器合闸或分闸。

2、过载、短路时，锁扣32旋转，使断路器的动触头组件52解锁并分闸。

2、如图11所示，当漏电情况发生时，零序电流互感器感应到电流异常，并将信号传递给线路板，线路板7接收到漏电状态的信号，使电磁铁41通电，电磁铁41驱动推杆42，推杆42驱动传动拨杆43旋转从而使传动拨杆43端部与末级直齿轮224触碰，从而实现快速自动分闸。

实施例二

如图15所示，本实施例与实施例一的区别在于：快速脱扣模块4包括电磁铁41及推杆42。推杆42的头端与电磁铁41轴向连接，推杆42的中部设置在间隙空间23内，推杆42的末端与连杆机构3的锁扣32触碰连接。

本实施例的动作原理如下详述。

1、电机正转或反转，从而驱动传动齿轮组件22转动，末级直齿轮224顺时针或逆时针转动，从而带动断路器手柄6转动实现断路器合闸或分闸。

2、过载、短路时，锁扣32旋转，使断路器的动触头组件52解锁并分闸。

2、漏电保护动作时，线路板7检测到漏电状态（可通过零序电流互感器10检测或锰铜采样电阻等其它方式进行检测），使电磁铁23通电，电磁铁23驱动推杆42，推杆42驱动锁扣32旋转，使断路器实现分闸。

综上，将本发明与MCB的L极构成2极产品，除了分合控制，还具备漏电保护所需的快速脱扣功能，实用性强，适宜推广应用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小型断路器的中性极结构，包括壳体，安装在壳体内的分合闸驱动模块、线路板、连杆机构及断路器手柄，所述的分合闸驱动模块及连杆机构均与断路器手柄连接，所述的连杆机构与小型断路器的其它极连动，其特征在于，所述的分合闸驱动模块包括：

电机组，所述的电机组轴向设置驱动轴，所述的电机组与线路板电气连接；

传动齿轮组件，与驱动轴连接；驱动轴与传动齿轮组件之间设置有一间隙空间，所述的传动齿轮组件与断路器手柄连接；

还包括快速脱扣模块，所述的快速脱扣模块包括：

电磁铁，设置于电机组的侧端，与线路板电气连接；

推杆，其头端与电磁铁轴向连接，中部设置在间隙空间内，末端与传动齿轮组件触碰连接或者与连杆机构触碰连接。

2.如权利要求1所述的小型断路器的中性极结构，其特征在于，还包括一传动拨杆，所述的传动拨杆中部铰接在壳体上，所述的传动拨杆的一端与推杆连接，另一端与传动齿轮组件触碰连接。

3.如权利要求2所述的小型断路器的中性极结构，其特征在于，所述的传动拨杆与推杆的连接端设置有一连接孔，所述的电磁铁轴向垂直于驱动轴布设，所述的推杆为L型，推杆的一端与电磁铁轴向连接，另一端插入连接孔内。

4.如权利要求1所述的小型断路器的中性极结构，其特征在于，所述的连杆机构包括锁扣、跳扣、拉簧及U型杆，壳体内设置有与线路板电气连接的静触头组件及动触头组件，所述的静触头组件安装在壳体上，所述的锁扣、跳扣及动触头组件铰接在壳体上，动触头组件侧端通过所述的拉簧与壳体连接，所述的U型杆一端连接跳扣，一端与断路器手柄连接；

所述的锁扣受到触碰旋转对跳扣解锁，跳扣弹开，拉簧使得动触头组件分闸。

5.如权利要求4所述的小型断路器的中性极结构，其特征在于，所述的断路器手柄下方设置有一传动凸台，所述的传动凸台中间开有通孔，所述的U型杆一端插入通孔内，实现与断路器手柄的连接，所述的传动齿轮组件上方设置有连接凸台，所述的连接凸台与传动凸台触碰连接。

6.如权利要求4所述的小型断路器的中性极结构，其特征在于，所述的推杆末端与锁扣触碰连接。

7.如权利要求2所述的小型断路器的中性极结构，其特征在于，所述的传动齿轮组件包括锥齿轮、面齿轮，直齿轮及末级直齿轮，所述锥齿轮与驱动轴轴向连接，所述的锥齿轮与面齿轮相啮合，所述的直齿轮同轴设置于面齿轮上方，所述的末级直齿轮与直齿轮相啮合，所述的末级直齿轮下方设置有挡块，所述的传动拨杆的端部与所述的挡块触碰连接。

8.如权利要求7所述的小型断路器的中性极结构，其特征在于，所述的直齿轮与面齿轮为一体设计或者铰接为一体。

9.如权利要求7所述的小型断路器的中性极结构，其特征在于，所述的断路器手柄包括连接部及手柄部，所述的连接部同轴安装在末级直齿轮上，所述的连接部上方设置有供其它极断路器手柄同轴连接的方轴孔，所述的手柄部伸出壳体外。

10.如权利要求9所述的小型断路器的中性极结构，其特征在于，所述的断路器手柄的连接部上方安装有复位用扭簧；所述的电磁铁内安装有推动推杆和动铁芯复位的弹簧；

所述的壳体包括依次连接的底框、中框及上盖板，所述的分合闸驱动模块、快速脱扣模块、接线端子组及断路器手柄安装在底框与中框之间，所述的线路板安装在中框与上盖板之间；

所述的底框上对应推杆的位置，在驱动轴两侧设置有上凸的下支撑台，所述的下支撑台的上表面设置有与推杆直径相对应的下弧形腔体，所述的中框上对应推杆的位置设置有下凸的上支撑台，所述的上支撑台的下表面设置有与推杆直径相对应的上弧形腔体，所述的推杆设置于上弧形腔体与下弧形腔体之间；

所述的线路板上设置有位置传感器，所述的断路器手柄的连接部上设置有用于触碰位置传感器进行位置检测的定位块，所述的定位块与所述的扭簧的一个引脚抵靠，所述的扭簧的另一个引脚与壳体内壁抵靠；

还包括与线路板电气连接的零序电流互感器，所述的底框、中框及上盖板上设置有供零序电流互感器安装的缺口孔。

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