CN111834161A - 一种断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种断路器，具体设计断路器的布局结构改进，本发明通过设置限位机构和利用弹力驱动运动的方式，使动触头的摆动范围被限位机构所限位，防止动触头的运动量过大，避免动触头与静触头或其他部件发生激烈碰撞，减少了分、合闸时产生的过冲，提高了机械特性，限位机构限位时，产生的冲击反力作用在操作机构中拉弹簧和连杆形成的缓冲装置上，进行冲击能量的吸收，从而减少了分、合闸时对机构的机械冲击，提高了机械强度，也减少了对跳扣片的冲击，提高了锁扣性能。

Description

一种断路器

技术领域

本发明涉及一种断路器，更具体涉及断路器的操作机构的改进。

背景技术

断路器的分、合闸通常是由动触头的运动决定的，操作机构则是用于控制动触头运动的结构，其功能主要包括带动动触头运动实现分、合闸，以及配合跳扣装置实现断路器跳闸，对故障电流进行快速分断。断路器的操作机构通常包括跳扣，跳扣被锁扣在一锁扣机构上，产生故障电流时，锁扣机构可以被驱动而产生状态变化(如常用的，使用热磁脱扣器击打锁扣机构)，使得跳扣从锁扣机构上解扣；另一方面，跳扣可通过连杆机构与动触头联动，使得跳扣解扣时，操作机构能够快速带动动触头运动而切断故障电流。在现有技术中，断路器的操作机构存在以下问题：

其一是在合闸过程中，由于动触头存在的惯性，静触头和连杆机构容易受到动触头过冲产生的冲击力，影响机械强度；

其二是在合闸过程中，连杆机构容易对跳扣产生冲击力，使跳扣在其与锁扣机构的锁扣位置受到冲击产生晃动，影响跳扣锁扣的可靠性。

发明内容

因此，针对上述问题，本发明提出一种结构优化的断路器。

本发明采用如下技术方案实现：

本发明提出一种断路器，包括：触头系统、锁扣机构和操作机构，触头系统包括动触头和静触头，通过二者的相对运动实现导通或分断，所述锁扣机构至少包括跳扣片，通过所述跳扣片的运动动作实现锁扣或解扣，所述操作机构包括连杆组件、手柄件和弹性件，所述触头系统包括转盘，所述动触头连接设置在所述转盘上，所述转盘、连杆组件、和手柄件组成多连杆运动机构，所述弹性件分别作用于所述手柄件和所述连杆组件，所述跳扣片与所述连杆组件联动连接，在所述动触头和静触头处于导通的第一位置时，所述多连杆运动机构处于受力平衡状态，所述弹性件蓄能，当所述手柄或跳扣片的任一个具有运动动作时，打破所述多连杆运动机构的受力平衡状态，所述弹性件释能，经由所述弹性件的弹性恢复力驱使所述连杆组件运动，并带动所述转盘旋转，从而所述转盘带动所述动触头运动，使所述动触头和静触头处于分断的第二位置。

其中，为形成对连杆组件以及动触头进行缓冲的缓冲装置，以及基于制造以及安装考虑，在一个实施例中，所述连杆组件包括第一连杆，所述第一连杆可转动连接在所述跳扣片上，并具有一转动中心，所述弹性件一端连接在所述第一连杆上，另一端连接在所述手柄上，所述弹性件的弹性恢复力能够产生使所述第一连杆绕其转动中心转动的力矩，

所述连杆组件还包括第二连杆，所述第二连杆的一端与所述第一连杆的中间段的位置可转动连接，另一端与所述转盘可转动连接，

所述手柄、第一连杆、跳扣片的设置位置满足：当所述手柄或跳扣片运动时，能够使所述转动中心和所述弹性件的位置产生相对变化，从而打破所述受力平衡状态。

其中，为使断路器结构更紧凑，传动更高效，所述手柄和第一连杆相对呈竖向布置，所述跳扣片和第二连杆相对呈横向布置，使得所述手柄、跳扣片、第一连杆和第二连杆大致交错地安装设置。

其中，为提高第一连杆受力转动的力矩，在一个实施例中，所述第一连杆包括第一端、第二端和二者之间的中间段，所述第一连杆的第一端与所述跳扣片连接，所述弹性件的一端作用在所述第一连杆的第二端。

其中，为提高运动的稳定性，在一个实施例中，所述跳扣片、第一连杆、第二连杆是呈对称的由两个单位片体接合形成的立体结构。

其中，为防止动触头的运动量过大，避免过冲，在一个实施例中，在所述转盘的转动轨迹上对应所述第一位置和第二位置设置有用于限制其转动范围进行限制的第一限位结构和第二限位结构。

其中，基于安装以及制造考虑，在一个实施例中，所述断路器具有断路器壳体，所述转盘可转动连接在所述断路器壳体上，所述转盘具有向其径向向外凸起的凸块，所述断路器壳体上设有可容置所述凸块的限位槽，所述限位槽的两端用于挡止所述凸块，以实现所述第一限位结构和第二限位结构。

其中，为防止动触头的运动量过大，避免过冲，在一个实施例中，还包括一缓冲弹簧，所述缓冲弹簧一端作用在所述动触头上，另一端作用在所述转盘上，从而为所述动触头的运动提供缓冲。

其中，为提高断路器脱扣解锁时，操作机构与锁扣机构的联动效率，充分利用断路器的整体空间，并保证机构运动的可靠性，在一个实施例中，所述断路器还包括斥力脱扣连杆机构，所述动触头转动连接于所述转盘，所述动触头包括位于旋转点一端的动触点和另一端的配合面，所述动触头、斥力脱扣连杆机构以及所述锁扣机构形成斥力脱扣组合，所述锁扣机构至少包括脱扣半轴和能够与之搭接配合的跳扣片，所述脱扣半轴上设置有所述第一触发部，所述斥力脱扣连杆机构以可转动方式设置，所述动触头受力而转动运动时，所述斥力脱扣连杆机构用于将所述配合面的运动轨迹转化成能够拨动所述脱扣半轴上的所述第一触发部的驱动力，从而使所述脱扣半轴转动，而使所述跳扣片运动动作实现解扣。

其中，为提高断路器脱扣解锁时，操作机构与锁扣机构的联动效率，充分利用断路器的整体空间，并保证机构运动的可靠性，在一个实施例中，所述斥力脱扣连杆机构包括第一斥力脱扣连杆和第二斥力脱扣连杆，所述第一斥力脱扣连杆包括第一配合部和第二配合部，所述第二斥力脱扣连杆具有第三配合部和驱动部，所述第一斥力脱扣连杆以所述第一配合部与所述配合面相靠近设置，所述第一斥力脱扣连杆的第二配合部与第二斥力脱扣连杆的第三配合部配合，所述驱动部与所述第一触发部配合，当所述动触头转动运动时，所述动触头的所述配合面能够通过与所述第一配合部的配合而转化成对所述第一斥力脱扣连杆的推抵力，从而使所述第一斥力脱扣连杆以朝向所述第二斥力脱扣连杆的方向转动，所述第一斥力脱扣连杆朝所述第二斥力脱扣连杆转动时，能够通过所述第二配合部和第三配合部的配合而转成对所述第二斥力脱扣连杆的转向力，从而使所述驱动部具有能够拨动所述第一触发部的驱动力。

本发明具有以下有益效果：本发明通过设置限位机构，使动触头的摆动范围被限位机构所限位，防止动触头的运动量过大，避免动触头与静触头或其他部件发生激烈碰撞，减少了分、合闸时产生的过冲，提高了机械特性，限位机构限位时，产生的冲击反力作用在操作机构中拉弹簧和连杆形成的缓冲装置上，进行冲击能量的吸收，从而减少了分、合闸时对机构的机械冲击，提高了机械强度，也减少了对跳扣片的冲击，提高了锁扣性能。

附图说明

图1是实施例中断路器的立体图(角度一)；

图2是实施例中断路器的立体图(角度二)；

图3是实施例中断路器的结构爆炸图(角度一)；

图4是实施例中断路器的结构爆炸图(角度二)；

图5是实施例中断路器内部结构的示意图；

图6是实施例中断路器壳体的示意图；

图7是实施例中断路器动端子、静端子以及触头系统的布置示意图；

图8是实施例中触头系统的结构分解图；

图9是实施例中动触头与动端子通过软导线连接的示意图；

图10是实施例中断路器动端子、静端子以及触头系统的立体图；

图11是实施例中转盘的立体图；

图12是实施例中第二连杆、转盘以及基座装配的示意图；

图13是实施例中静端子和动端子导通的示意图；

图14是实施例中静端子和动端子断开的示意图；

图15是实施例中断路器内部结构(不包括灭弧系统)的立体图(其一)；

图16是实施例中断路器内部结构(不包括灭弧系统)的立体图(其二)；

图17是实施例中操作机构、锁扣机构以及触头系统的结构爆炸图；

图18是实施例中手柄的立体图；

图19是实施例中第一连杆的立体图；

图20是实施例中第二连杆的立体图；

图21是实施例中跳扣片的立体图(其一)；

图22是实施例中脱扣半轴的立体图(其一)；

图23是实施例中操作机构、锁扣机构以及触头系统布置位置的示意图；

图24是实施例中操作机构、锁扣机构以及触头系统装配位置的立体图；

图25是实施例中断路器合闸状态下操作机构、锁扣机构以及触头系统的示意图；

图26是实施例中断路器分闸状态下操作机构、锁扣机构以及触头系统的示意图；

图27是实施例中断路器脱扣跳闸状态下操作机构、锁扣机构以及触头系统的示意图；

图28是实施例中断路器分闸至合闸过程中，第一连杆处于死点位置的示意图；

图29是实施例中断路器合闸至分闸过程中，第一连杆处于死点位置的示意图；

图30是实施例中转盘以及对转盘进行转动限位的限位槽的示意图；

图31是实施例中脱扣半轴和牵引杆与断路器壳体装配的示意图；

图32是实施例中脱扣半轴的立体图(其二)；

图33是实施例中脱扣半轴的立体图(其三)；

图34是实施例中牵引杆的立体图；

图35是实施例中第二脱扣组合工作原理的示意图(回路导通时)；

图36是实施例中第二脱扣组合工作原理的示意图(动触头被斥开时)；

图37是实施例中第二脱扣组合工作原理的示意图(跳扣片解扣时)；

图38是实施例中第三连杆被动触头推动的受力示意图；

图39是实施例中第一脱扣组合的示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

参阅图1-图5所示，作为本发明的优选实施例，提供一种断路器，包括壳体，安装在壳体上的操作机构2、触头系统3、锁扣机构4、脱扣器5以及灭弧系统6，其中锁扣机构4和脱扣器5构成其中一种脱扣方式的脱扣组合。在图5的图示画面中，触头系统3大致处于中间位置，脱扣器5和操作机构2设置在触头系统3的左上侧和右上侧，而灭弧系统6设置在触头系统3的下方，灭弧系统6的长度几乎与断路器壳体的最大长度相等，充分地利用了断路器壳体的长度空间，使灭弧栅片的排布数量最大化，灭弧能力更强。锁扣机构4具有一跳扣片25(可同时参阅图23所示)，跳扣片25横跨在触头系统3的上方，一端与脱扣半轴41搭接，分置两端的脱扣器5和操作机构2使得跳扣片25的设计可以充分利用断路器的长度空间尺寸，增加跳扣片25在锁扣端的方向尺寸，提高了跳扣片25受力的杠杆比，降低了锁扣解扣力矩，进而提高了脱扣的可靠性，同时其设计空间较大，也利于设计和安装。

参阅图1、图2和图6，断路器壳体包括基座1以及基板8，基座1包括两相接合的第一基座1＇和第二基座1",基座1由第一基座1＇和第二基座1"接合形成可容置触头系统3、脱扣器5以及灭弧系统6的大致密闭的内部空间，避免内部电弧产生的游离气体逸出，影响人身安全；基板8包括两相对设置的第一基板8＇和第二基板8"，第一基板8＇和第二基板8"分别固定在第一基座1＇和第二基座1"上，第一基板8＇和第二基板8"间形成可安装操作机构2和锁扣机构4的安装空间。操作机构2和锁扣机构4设置在基座1的外部，可以方便进行安装，并提高产品维护的便捷性。基座1以及基板8构成了本实施例中操作机构2、触头系统3、锁扣机构4、脱扣器5以及灭弧系统6的安装基体。

参阅图7，断路器具有分置两侧的静端子10和动端子11作为电连接端子，静端子10和动端子11通过触头系统3来控制二者间的导通和断开；该触头系统3通过旋转的方式实现分断，具体地，参阅图8和图10，触头系统3包括一大致呈“J”字型的动触头31，以及一中空的圆形转盘32，转盘32可转动地连接在基座1上，而动触头31可转动地连接在转盘32上。具体地，参阅图11和图12，本实施例中，转盘32在其中心位置具有圆形凸柱321，圆形凸柱321可以配合连接到第一基座1＇上的圆形安装孔1＇1上(安装孔1＇1的尺寸匹配凸柱321的尺寸,间隙配合)，从而实现转盘32和第一基座1＇之间的可转动连接，容易联想地，转盘32可以设置有两个圆形凸柱321分别与转盘32两侧的第一基座1＇和第二基座1"进行配合连接，以增加转盘32连接和运动的稳定性。另外，参阅图8、图9和图11，动端子11通过软导线12与动触头31电连接(焊接)，动触头31上具有通孔311，动触头31以其通孔311与转盘32上的安装孔322通过销连接，从而动触头31可转动连接在转盘32上。

参阅图13和图14，示出了静端子10和动端子11二者间导通(图13中，标示了一种可行的电流流向以便于理解)和断开(图14)的两种情况，静端子10上具有一静触头，静触头包括静触点101，动触头31上具有一动触点312，转盘32可由操作机构2驱动下或者在锁扣机构4的解扣运动下被带动旋转(具体作动机理请参阅下文)，从而带动动触头31相对靠近或者远离静端子10，动触头31靠近静端子10时，动触点312贴靠在静触点101上，则静端子10和动端子11间导通(图13，定义为动触头31相对于静触头的第一位置)，动触头31远离静端子10时，则静端子10和动端子11间断开(图14，定义为动触头31相对于静触头的第二位置)，图13和图14中触头系统3的状态，也就是断路器处于合闸和分闸下触头系统3的状态。

为方便进行说明描述，对位置方位进行以下界定：

定义图7的图示画面中的动端子11相对静端子10的位置为左侧，静端子10相对动端子11的的位置为右侧；

定义图6的图示画面中的第一基座1＇相对第二基座1"的位置为前方，第二基座1"相对第一基座1＇的位置为后方；

定义图7的图示画面中的动端子11和静端子10相对位于灭弧系统6的上方，灭弧系统6相对位于动端子11和静端子10的下方。

该断路器的分、合闸是由动触头31的运动决定的，操作机构2则是用于控制动触头31运动的主要结构，同时配合锁扣机构4，操作机构2可实现断路器的跳闸时动触头31运动。图15、16示出断路器内部结构(不包括灭弧系统6)的立体图，图17则示出了断路器内部结构(不包括灭弧系统6)的结构爆炸图，请参阅图17-20，操作机构2包括手柄21、拉弹簧22、第一连杆23以及第二连杆24，手柄21上具有两相对设置的凸圆210，用于同断路器壳体装配；第一连杆23包括两间隔设置的弧形的长片体230，两长片体230由连接销233固定连接在一起，第一连杆23上开设有通孔231、232以同其他部件转动连接，连接销233具有弧形的凹槽供拉弹簧22装配；第二连杆24大致呈“H”字型，包括两间隔设置、并以连接销243固接的条形杆242，第二连杆24上开设有通孔240、241以同其他部件转动连接；锁扣机构4包括脱扣半轴41和跳扣片25，参阅图21，跳扣片25是由两镜像对称的单位片体250接合而成的大致呈“Y”字型的结构，包括两间隔平行的连接部251，由连接部251一端延伸逐渐相互靠近的收束部252，以及衔接在收束部252末端的搭接部253，连接部251上具有通孔254、255以同其他部件转动连接，搭接部253呈弧形弯折，搭接部253用于搭接在脱扣半轴41上，实现操作机构2的快速跳扣。图17、图22和图24示出了脱扣半轴41，脱扣半轴41是可转动地装配在断路器壳体上的，其上具有凹槽412以及阶梯411，跳扣片25的搭接部253可以搭接在阶梯411上，当脱扣半轴41转动时，搭接部253落入凹槽412内，则使跳扣片25快速跳扣(具体细节和原理参阅后文的描述说明)。

请参阅图23-图24，示出了操作机构2的各部件的装配方式，其中，手柄21以其凸圆210可转动地装配在基板8上(如图示中，手柄21一侧的凸圆210装配在第二基板8"上匹配凸圆210形状的凹槽8"0上，容易联想地，手柄21另一侧的凸圆210以相同的方式装配在第一基板8＇上)，手柄21则可在基板8上做一定幅度的摆动；跳扣片25以其通孔255可转动地装配在基板8上(如图示中，跳扣片25一侧的通孔255装配在第二基板8"上匹配通孔255形状的凸柱8"1上)，跳扣片25则可在基板8上做一定幅度的摆动，跳扣片25的搭接部253搭接在脱扣半轴41上，并可由脱扣半轴41控制跳扣；第一连杆23以其通孔232与跳扣片25的通孔254通过销连接可转动地装配在一起，以其通孔231与第二连杆24的通孔241通过销连接可转动地装配在一起；拉弹簧22一端扣紧在第一连杆23的连接销233上，一端扣紧在手柄21上，其中拉弹簧22是连接在第一连杆23的下端末端位置，以增加拉弹簧22对第一连杆23产生的转向力的力矩；配合参阅图8，第二连杆24的通孔240与转盘32的通孔324通过销连接可转动地装配在一起；装配完成后的操作机构2如图23所示。虽然在本实施例中，如跳扣片25、第一连杆23、第二连杆24均是呈对称的由两个单位片体接合形成的立体结构，这样的设计可以增加操作机构2中零部件相互运动与传力的稳定性；但在其他实施例中，其也可以是只具有一个单位片体的片形结构来进行传力和运动，虽稳定性不如本实施例，但制造成本则能有所降低。另外，值得说明的是，本实施中手柄21、跳扣片25、第一连杆23和第二连杆24在布置上，跳扣片25和第二连杆24大致呈横向布置，而手柄21和第一连杆23大致呈竖向布置，同时为了提高传动的稳定性，第一连杆23还是大致往右侧倾斜的结构，这样的布置使手柄21、跳扣片25、第一连杆23和第二连杆24交错地设置在一个紧凑的安装区域中，有助于在保持连杆结构稳定性的同时，使结构更紧凑，传动更高效，并减小断路器的外形尺寸。

接下来说明操作机构2的动作原理，图25、图26和图27分别是断路器处于合闸、分闸和脱扣跳闸情形下操作机构2的状态示意图。首先需要说明的是：其一拉弹簧22始终处于拉伸状态，并以其弹性恢复力为操作机构2提供驱动力；其二动触头31的运动主要由转盘32的转动而带动，转盘32的转动范围则由限位机构来进行限制，从而限制出动触头31的行程。参阅图30，转盘32在其径向上设置有限位凸台325，而在基座1上开设有对限位凸台325进行限位的限位槽(如图30中示出了第二基座1”上的限位槽1"0)，转盘32转动时，其转动角度被限制在限位槽内，那么动触头31的摆动范围也被限位槽所限位。通过限位凸台325与限位槽的配合限位，能够防止动触头31的运动量过大，避免动触头31与静触头或其他部件发生激烈碰撞，防止过冲。本实施例通过转盘32上的限位凸台325结构配合基座1上的限位槽(限位槽1"0)形成转盘32的转动限位结构，限位凸台325和限位槽可以简单通过注塑等成型技术就形成，免去了额外安装其他零部件来形成限位机构，提高了结构的可靠性。以下是操作机构2、锁扣机构4与触头系统3的运动原理：

Ⅰ.合闸状态：参阅图25，合闸状态下，跳扣片25搭接在脱扣半轴41上，转盘32上的限位凸台325被基座1上的限位槽的右端所限位，无法逆时针转动，动触头31恰好贴靠在静触点101上，手柄21处于靠左的合闸位置，使得拉弹簧22位于第一连杆23与跳扣片25转动连接的转动点A的左(上)侧(第一连杆23与跳扣片25转动连接的转动点A，亦即第一连杆23的通孔232与跳扣片25的通孔254的销连接处，第一连杆23可绕此接点相对跳扣片25转动)，此时拉弹簧22在与第一连杆23连接的一端对第一连杆23产生弹性恢复力F_L1，此弹性恢复力F_L1将迫使第一连杆23具有相对转动点A做顺时针的转动的趋势，若第一连杆23做顺时针转动，则会使第二连杆24相对向左做弧形运动而推动转盘32，使转盘32做逆时针转动，进而转盘32带动动触头31向右摆动，换句话说，也就是此时弹性恢复力F_L1使动触头31具有向右摆动的趋势，依靠此趋势，动触头31能够稳定地贴靠在静触点101上。

Ⅱ.合闸—分闸过程：请顺序参阅图25、图29和图26，在合闸状态下，扳动手柄21，使手柄21向右摆动，在手柄21向右摆动的过程中，拉弹簧22的位置也随之改变，直到图29的状态中，转动点A处于拉弹簧22的轴线上，在此时，拉弹簧22在与第一连杆23连接的一端对第一连杆23产生的弹性恢复力F_L2与第一连杆23相对转动点A的运动方向所成的压力角为90°，也就是此时第一连杆23处于死点位置。参阅图26，从图29的状态下，再继续将手柄21向右扳动，则拉弹簧22开始处于转动点A的右(下)侧，那么拉弹簧22在与第一连杆23连接的一端对第一连杆23产生的弹性恢复力F_L3将迫使第一连杆23相对绕转动点A做逆时针转动(F_L3产生使第一连杆23相对绕转动点A做逆时针转动的力矩)，第一连杆23做逆时针运动时，使第二连杆24相对向右做弧形运动而拉动转盘32，使转盘32做顺时针转动，进而转盘32带动动触头31与静触头分离，直到转盘32上的限位凸台325被基座1上的限位槽所限位。

Ⅲ.分闸状态：参阅图26，分闸状态下，跳扣片25搭接在脱扣半轴41上，转盘32上的限位凸台325被基座1上的限位槽的左端所限位，无法顺时针转动，手柄21处于靠右的合闸位置，使得拉弹簧22位于转动点A的右(下)侧，此时拉弹簧22在与第一连杆23连接的一端对第一连杆23产生弹性恢复力F_L3，此弹性恢复力F_L3将迫使第一连杆23具有相对转动点A做逆时针的转动的趋势，若第一连杆23做逆时针转动，则会使第二连杆24相对向右做弧形运动而拉动转盘32，使转盘32做顺时针转动，进而转盘32带动动触头31向左摆动，换句话说，也就是此时弹性恢复力F_L3使动触头31具有向左摆动的趋势，依靠此趋势，动触头31能够稳定位于分闸位置。

Ⅳ.分闸—合闸过程：请顺序参阅图26、图28和图25，在分闸状态下，扳动手柄21，使手柄21向左摆动，在手柄21向左摆动的过程中，拉弹簧22的位置也随之改变，直到图28的状态中，转动点A处于拉弹簧22的轴线上，在此时，拉弹簧22在与第一连杆23连接的一端对第一连杆23产生的弹性恢复力F_L4与第一连杆23相对转动点A的运动方向所成的压力角为90°，也就是此时第一连杆23处于死点位置。参阅图25，从图28的状态下，再继续将手柄21向左扳动，则拉弹簧22开始处于转动点A的左(上)侧，那么拉弹簧22在与第一连杆23连接的一端对第一连杆23产生的弹性恢复力F_L1将迫使第一连杆23相对绕转动点A做顺时针转动，第一连杆23做顺时针运动时，使第二连杆24相对向左做弧形运动而推动转盘32，使转盘32做逆时针转动，进而转盘32带动动触头31向右摆动直到转盘32上的限位凸台325被基座1上的限位槽所限位，此时动触头31恰好与静触头接触。

Ⅴ.脱扣跳闸过程：顺序参阅图25和图27，在合闸状态下，脱扣半轴41被触发使跳扣片25快速脱扣下落(图27，跳扣片25在脱扣半轴41处的脱扣原理详见后文)，则跳扣片25会绕其与基板8的连接点B逆时针转动，从而使得转动点A被跳扣片25带动至拉弹簧22的左(上)侧，与分闸原理(Ⅱ)类似的，动触头31将被带动向左摆动，与静触头分离。

Ⅵ.脱扣后复位过程：顺序参阅图27和图26，在脱扣状态(图27)下，将手柄1向右扳动至分闸位置，将使第一连杆23向下弧形运动，从而第一连杆23带动跳扣片25绕接点B做顺时针转动，使跳扣片25重新搭接在脱扣半轴41上(跳扣片25在脱扣半轴41处搭接复位的原理详见后文)。

由上可知，本实施例中，是通过机构间的运动改变转动点A相对于拉弹簧22的位置(可以是转动点A的位置改变，也可以是拉弹簧22的位置改变)，来改变驱动力(拉弹簧22的弹性恢复力)与其作用结构(第一连杆23)产生的力矩，使得第一连杆23发生运动进而带动操作机构2整体作动。

本实施例中操作机构2的设计，分、合闸时由转盘32上的限位凸台325与基座1进行限位，使动触头31的摆动范围也被限位槽所限位，防止动触头31的运动量过大，避免动触头31与静触头或其他部件发生激烈碰撞，减少了分、合闸时产生的过冲，提高了机械特性，且转盘32上的限位凸台325与基座1进行限位时，产生的冲击反力作用在第一连杆23和第二连杆24上，而此时第一连杆23和第二连杆24与拉弹簧22形成一缓冲装置，进行冲击能量的吸收，从而减少了分、合闸时对机构的机械冲击，提高了机械强度，也减少了对跳扣片25和脱扣半轴41的冲击，提高了锁扣性能。在此基础上，还可以在转盘32内部再设置一缓冲弹簧17，参阅图25-29任一所示，缓冲弹簧17一端固定在动触头31上，另一端固定在转盘32内，缓冲弹簧17同样地可以对动触头31的运动进行吸能缓冲。

当回路发生严重的过载或者短路及欠压等故障时，断路器需要能快速切断电路，以免在过大的电流下元器件烧毁，所以通常断路器中都具有快速脱扣机构来使回路快速分断，脱扣解扣的快慢直接影响到断路器切断故障电流的能力。对此，在本实施例中的断路器在进行电气保护时，根据过流电流的大小具有热磁脱扣和斥力脱扣两种脱扣方式，热磁脱扣方式由脱扣器5和锁扣机构4组合成的第一脱扣组合实现，当较小的安培电流(如本实施例在一个具体典型应用中是2.5kA)过流后，由热磁脱扣方式起作用，当更大的安培电流(如本实施例在一个具体典型应用中是10kA)过流后，则以斥力脱扣方式起作用为主，斥力脱扣的解扣速度更快，分断能力更强。斥力脱扣方式主要由动触头31、锁扣机构4以及脱扣连杆机构组成的第二脱扣组合实现，锁扣机构4包括脱扣半轴41和可搭接在脱扣半轴41上的跳扣片25，脱扣半轴41和跳扣片25均可转动连接在断路器壳体上，同时参阅图32-33，脱扣半轴41包括一大致呈圆柱状的基体部413，在基体部413的前后两端具有第一凸柱417和第二凸柱414，用于与基板8可转动地配接，基体部413上具有大致沿其径向向外延伸的扇形板415，扇形板415在其自由端具有沿基体部413的轴向向后延伸的第三凸柱4152，扇形板415和第三凸柱4152形成与基体部413不共轴且沿脱扣半轴41的轴向延伸的大致呈“L”字型结构的延伸部。扇形板415上还具有凸起的限位台4151。一轴环416套接固定在基体部413上，轴环416和基体部413在侧面的同一部位具有大致沿基体部413的切向开设的凹槽，轴环416上的该凹槽至少在其靠近上端的一端部的开设深度大于基体部413上的该凹槽至少在其靠近上端的一端的开设深度，使得轴环416套设在基体部413上时，轴环416和基体部413在开槽处形成衔接在一起的阶梯411和凹槽412，凹槽412是大致从上至下贯通的通槽，跳扣片25的搭接部253可搭接在阶梯411上，当脱扣半轴41逆时针转动时，可使跳扣片25的搭接部253脱离阶梯411的搭接而从凹槽412下落。轴环416上具有大致沿其径向向外延伸的第一拨片4161和第二拨片4162，第二拨片4162的自由端是呈“J”字型的钩状，由于需要开设凹槽412，第二拨片4162在对应凹槽412的位置具有一与凹槽412的宽度大致相当的缺口，该缺口与凹槽412形成了供跳扣片25的搭接部253下落的空间，在前后方向上，扇形板415、第一拨片4161和第二拨片4162大致呈“Y”字型叉开。本实施例中，是以一轴环416套在基体部413上来形成脱扣半轴41上的阶梯411和凹槽412，这样更便于生产和安装，在其他实施例中脱扣半轴41也可以是一体成型的。

参阅图31，脱扣半轴41以其第二凸柱414可转动配接在第二基板8"上的通孔8"2上，脱扣半轴41的第三凸柱4152则会同时落入第二基板8"上的扇环形槽8"3上，由扇环形槽8"3限制脱扣半轴41的转动范围，一方面防止脱扣半轴41在扭簧14作用下产生位置偏差，一方面可以限制出脱扣半轴41的转动角度，以配合设计阶梯411和凹槽412与搭接部253的装配位置。在扇环形槽8"3的左侧设置有一扭簧14，该扭簧14绕制在第二基板8"上凸出的固定座8"4上，扭簧14的第一臂141由挡块8"5阻挡限制扭转，脱扣半轴41装配在第二基板8"上时，扭簧14的第二臂142抵触作用在脱扣半轴41的扇形板415的第三凸柱4152上，由限位台4151与第二基板8"在前后方向上对扭簧14进行限位。始终给予扇形板415大致朝右侧的复位力，使得脱扣半轴41始终具有顺时针旋转的趋势，一方面，可以在跳扣片25搭接在阶梯411的状态下(也就是锁扣状态下)，使脱扣半轴41上的阶梯411向右抵触在跳扣片25上，形成稳定的锁扣，另一方面，可以在跳扣片25脱扣之后被手动分闸复位时(操作机构2与触头系统3的运动原理中的第Ⅴ步)，当跳扣片25的上升高度高于阶梯411之后，推动脱扣半轴41顺时针旋转使阶梯411重新搭接住跳扣片25，以此帮助脱扣半轴41复位。本实施例是在断路器壳体上形成扇环形槽与脱扣半轴进行配合来形成限位机构，便于制造生产，和提高结构的紧凑性；本实施例中利用率扭簧14作为脱扣半轴的复位件，方便安装，成本也比较低廉，在其他实施例中也可以采用柱簧等结构，只要能满足上述的结构功能即可。

参阅图34，脱扣连杆机构包括大致呈“c”字型的牵引杆42(作为脱扣连杆机构的第二斥力脱扣连杆)，牵引杆42包括一圆筒形的基体部421，用于可转动地连接在断路器壳体上，在基体部421的外周侧连接有大致朝其径向向外延伸的凸出部423(作为牵引杆42与第三连杆33抵触配合的配合部)和平板424，以及在基体部421的外周侧连接有大致呈钩状的推抵部422(作为牵引杆42与脱扣半轴41抵触配合的驱动部),当牵引杆42转动时，推抵部422可以抵触在第二拨片4162上从而传力给脱扣半轴41使脱扣半轴41旋转，因此推抵部422与第二拨片4162被切断处相匹配的开有让位槽，以为跳扣片25的下落让位。并且，推抵部422是呈弯钩状的结构，推抵部422大致横向延伸的末端作拨动第二拨片4162的驱动力的施力点，以提高推抵部422的作为施力结构的力学性能，第二拨片4162也是呈弯钩状的，推抵部422的末端可以抵触在第二拨片4162弯钩结构的内侧，以使二者间的推抵配合更加紧密。参阅图31，牵引杆42可转动连接在第二基座1"上，在合闸状态下，推抵部422抵靠在第二拨片4162上，使得二者间运动的过程缩短，提高联动效率。

脱扣连杆机构还包括一第三连杆33(作为脱扣连杆机构的第一斥力脱扣连杆)，再次参阅图8，第三连杆33以销连接可转动地连接在转盘32的内部，第三连杆33是大致呈“d”字型的具有朝转盘32的径向外侧凸起的凸块结构。参阅图35-图36，可转动连接于该转盘32上的该第三连杆33的下端(作为第三连杆33与动触头31抵触配合的第一配合部)和该动触头31上端接近设置，并且分别是具有一定的滑动配合面，二者的滑动配合面被设计为满足以下受力要求：当该动触头31以顺时针转动时，该动触头31上端的滑动配合面能够对该第三连杆33的下端滑动配合面施加使该第三连杆33也以顺时针转动的力，从而使该第三连杆33的该径向外侧(作为第三连杆33与牵引杆42抵触配合的第二配合部)凸起向该转盘32的外周凸出。该第三连杆33的下端大致是具有光滑的圆弧面的下凸结构，该下凸结构一方面可以使第三连杆33受力的面积减小，集中受力，一方面光滑的圆弧面设计可以使动触头31对第三连杆33施力更加稳定，该动触头31的上端是大致自接点C向外的渐开线弧面，以使动触头31的上端对第三连杆33施力更加稳定，并且渐开线弧面设计可以扩大动触头31可运动施力的表面，增加动触头31和第三连杆33联动的可靠性。从而，当动触头31绕其与转盘32的接点C顺时针转动时，动触头31的上端部抵触第三连杆33的下端部，并使第三连杆33绕其与转盘32的接点D顺时针转动从而外露出转盘32，其受力图如图38所示，可见的，动触头31对第三连杆33的力F₄的处于第三连杆33转动中心点的左侧，从而产生力矩使第三连杆33顺时针转动，并且，第三连杆33的转动中心D设置在远离动触头31的末端，以增加第三连杆33受动触头推动时转动力的力臂。第三连杆33和动触头31均可转动连接在转盘32上，在断路器的动态运动下可以避免相互干涉。需要说明的是，该第三连杆33的下端和该动触头31的上端的滑动配合面的设计与二者的运动位置和外形相关，在不同实施应用场合下，需要进行对应设计，使其满足上述的受力要求。

请顺序参阅图35-37，并结合上述的结构特征，本实施例中的斥力脱扣原理如下：当电路出现预期短路电流时，动触头31在霍姆力以及洛伦磁力作用下被斥开，动触头31上端部推动第三连杆33顺时针转动，使第三连杆33外露出转盘32，第三连杆33在转动过程中，其凸起的外侧抵触到牵引杆42的凸出部423，从而推动牵引杆42顺时针转动，同时，由于动触头31斥开，与静触头脱离接触，动触头31与静触头间产生电弧，灭弧室内的压力升高，高压气体将向上运动从而推动平板424(因此优选地，平板424是具有朝向灭弧系统6的方向的平面的平板状结构)，进而推动牵引杆42顺时针转动，牵引杆42在顺时针转动过程中，其推抵部422抵触到第二拨片4162，最终推动脱扣半轴41逆时针转动，使脱扣半轴与跳扣解扣，从而使开关跳闸切断故障电路。

接着，在跳扣片25解扣之后被手动分闸复位时，由上述扭簧14的部分可知，扭簧14将带动脱扣半轴41顺时针转动复位，在此过程中，第二拨片4162又会抵触到推抵部422推动牵引杆42逆时针旋转复位，第三连杆33则在其转动点处设置有扭簧结构来使第三连杆33复位，同理地，牵引杆42也可以设置有复位扭簧，但在第二拨片4162的作用机理下，给牵引杆42设置复位扭簧并非必须。

本实施例中，以第三连杆33和牵引杆42组成的更为紧凑高效的二连杆机构用于将动触头31上端的滑动配合面的运动轨迹转化成能够拨动脱扣半轴41上的第二拨片4162的驱动力，从而使所述脱扣半轴41转动，实现锁扣机构运动至解扣位置为例进行展示；但在其他实施例的应用中，亦可根据具体需要重新设计其他连杆机构，只要能够符合“将动触头的滑动配合面的运动轨迹转化成能够拨动脱扣半轴的驱动力”的要求均是可行的技术方案。

本实施例利用了操作机构中的连杆机构驱动转盘进行转动的方式来控制动触头的运动，由转盘形成了曲柄结构，使动触头的运动更加稳定，响应更加快速，提高了操作机构和触头系统的可靠性。

另外，值得说明的是，本实施例中在转盘32右侧设置简单有效的操作机构2对转盘32进行驱动转动，转盘32的左侧空间则设置有第三连杆33和牵引杆42(作为连杆机构)来对转盘32左上侧的锁扣机构4进行下方触发实现斥力脱扣，设置方式充分利用断路器的整体空间，有助于减少断路器外形尺寸的同时，机构间联动的可靠性也得到了保证。

本实施例中的斥力脱扣方式利用短路电流产生的霍姆力以及洛伦磁力使触头快速斥开，通过连杆传动(借助第三连杆33、牵引杆42和第二拨片4162的运动配合)使得脱扣半轴41与跳扣片25直接解扣，缩短了机构响应时间，提高了切断故障电流的能力，减少了故障电流对系统的冲击，并且，通过连杆传动直接脱扣方式，避免触头斥开后重新与静触头闭合，防止电弧重燃，减少触头烧损，降低电弧熄灭难度。

如上述的，本实施例中还设有热磁脱扣方式，由脱扣器5和锁扣机构4形成第一脱扣组合来实现，参阅图39，脱扣器5是一热磁脱扣器，当电路出现过短路时，脱扣器5上的磁轭磁化后，吸合衔铁51动作，使衔铁51击打在第一拨片4161上，从而使得脱扣半轴41逆时针转动，跳扣片25解扣开关跳闸，切断故障电路。

另外，本实施例中脱扣半轴41上的第一拨片4161和第二拨片4162是作为脱扣半轴41转动的触发部，触发部受到触发后(如脱扣器5的击打和牵引杆42的推抵作用)拨动脱扣半轴41旋转，来达到脱扣的目的。在其他的应用场合中，该触发部可以根据实际情况来进行适应性的设计，来作为斥力脱扣方式或热磁脱扣方式下最终形成的驱动力的接受部位，并在接受触发之后作动使锁扣机构完成解扣，其可以是如本实施例中的拨动转动，或者移动解锁等其他方式，其运动的设计在本实施例所提供的斥力脱扣方式的基础上，并结合现有的各种锁扣机构的脱扣机理而产生的类似的“斥力触发脱扣”的方案，均应被认为是不脱离本发明所提供的技术思想。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种断路器，包括：触头系统、锁扣机构和操作机构，触头系统包括动触头和静触头，通过二者的相对运动实现导通或分断，所述锁扣机构至少包括跳扣片，通过所述跳扣片的运动动作实现锁扣或解扣，其特征在于：所述操作机构包括连杆组件、手柄和弹性件，所述触头系统包括转盘，所述动触头连接设置在所述转盘上，所述转盘、连杆组件、和手柄组成多连杆运动机构，所述弹性件分别作用于所述手柄和所述连杆组件，所述跳扣片与所述连杆组件联动连接，在所述动触头和静触头处于导通的第一位置时，所述多连杆运动机构处于受力平衡状态，所述弹性件蓄能，当所述手柄或跳扣片的任一个具有运动动作时，打破所述多连杆运动机构的受力平衡状态，所述弹性件释能，经由所述弹性件的弹性恢复力驱使所述连杆组件运动，并带动所述转盘旋转，从而所述转盘带动所述动触头运动，使所述动触头和静触头处于分断的第二位置。

2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：所述连杆组件包括第一连杆，所述第一连杆可转动连接在所述跳扣片上，并在所述跳扣片上具有一转动点，所述弹性件一端连接在所述第一连杆上，另一端连接在所述手柄上，所述弹性件的弹性恢复力能够产生使所述第一连杆绕其转动点转动的力矩，

所述连杆组件还包括第二连杆，所述第二连杆的一端与所述第一连杆的中间段的位置可转动连接，另一端与所述转盘可转动连接，

所述手柄、第一连杆、跳扣片的设置位置满足：当所述手柄或跳扣片运动时，能够使所述转动点和所述弹性件的位置产生相对变化，从而打破所述受力平衡状态。

3.根据权利要求2所述的断路器，其特征在于：所述手柄和第一连杆相对呈竖向布置，所述跳扣片和第二连杆相对呈横向布置，使得所述手柄、跳扣片、第一连杆和第二连杆大致交错地安装设置。

4.根据权利要求2所述的断路器，其特征在于：所述第一连杆包括第一端、第二端和二者之间的中间段，所述第一连杆的第一端与所述跳扣片连接，所述弹性件的一端作用在所述第一连杆的第二端。

5.根据权利要求2所述的断路器，其特征在于：所述跳扣片、第一连杆、第二连杆是呈对称的由两个单位片体接合形成的立体结构。

6.根据权利要求1-5任一所述的断路器，其特征在于：在所述转盘的转动轨迹上对应所述第一位置和第二位置设置有用于限制其转动范围进行限制的第一限位结构和第二限位结构。

7.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于：所述断路器具有断路器壳体，所述转盘可转动连接在所述断路器壳体上，所述转盘具有向其径向向外凸起的凸块，所述断路器壳体上设有可容置所述凸块的限位槽，所述限位槽的两端用于挡止所述凸块，以实现所述第一限位结构和第二限位结构。

8.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：还包括一缓冲弹簧，所述缓冲弹簧一端作用在所述动触头上，另一端作用在所述转盘上，从而为所述动触头的运动提供缓冲。

9.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：所述断路器还包括斥力脱扣连杆机构，所述动触头转动连接于所述转盘，所述动触头包括位于旋转点一端的动触点和另一端的配合面，所述动触头、斥力脱扣连杆机构以及所述锁扣机构形成斥力脱扣组合，所述锁扣机构至少包括脱扣半轴和能够与之搭接配合的跳扣片，所述脱扣半轴上设置有触发部，所述斥力脱扣连杆机构以可转动方式设置，所述动触头受力而转动运动时，所述斥力脱扣连杆机构用于将所述配合面的运动轨迹转化成能够拨动所述脱扣半轴上的所述触发部的驱动力，从而使所述脱扣半轴转动，而使所述跳扣片运动动作实现解扣。

10.根据权利要求9所述的断路器，其特征在于：所述斥力脱扣连杆机构包括第一斥力脱扣连杆和第二斥力脱扣连杆，所述第一斥力脱扣连杆包括第一配合部和第二配合部，所述第二斥力脱扣连杆具有第三配合部和驱动部，所述第一斥力脱扣连杆以所述第一配合部与所述配合面相靠近设置，所述第一斥力脱扣连杆的第二配合部与第二斥力脱扣连杆的第三配合部配合，所述驱动部与所述触发部配合，当所述动触头转动运动时，所述动触头的所述配合面能够通过与所述第一配合部的配合而转化成对所述第一斥力脱扣连杆的推抵力，从而使所述第一斥力脱扣连杆以朝向所述第二斥力脱扣连杆的方向转动，所述第一斥力脱扣连杆朝所述第二斥力脱扣连杆转动时，能够通过所述第二配合部和第三配合部的配合而转成对所述第二斥力脱扣连杆的转向力，从而使所述驱动部具有能够拨动所述触发部的驱动力。

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