CN112309794A - 一种节能型断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型断路器，包括按钮、复位弹簧、开关体、主路导体、吸合电路和第一互感器，主路导体包括第一导线和第二导线，第一导线和第二导线相邻的一端带有触点并均位于开关体下方，第一导线和第二导线各自相远离的一端作为对外接头，开关体包括由导杆相连接着的触点板和吸合衔铁，触点板下表设有电性触点并正对第一导线和第二导线相邻一端的触点，触点板向上连接按钮，按钮下部还设有复位弹簧，吸合衔铁位于触点板一侧，吸合衔铁下方设置吸合电路，吸合电路与第一导线或第二导线通过第一互感器相连接，第一互感器将第一导线或第二导线上的主路电流转换进吸合电路中成为驱动电流。

Description

一种节能型断路器

技术领域

本发明涉及断路器领域，具体是一种节能型断路器。

背景技术

断路器是电路中的一个重要部件，用于电路的安全保护。

现有技术中，断路器只用于承担过流断路功能，并且断路电流大小不方便调配，一般制造时已然固定。

现有的电工技术中也不存在一种简易的能识别微小电流然后进行断路的开关部件，而在一些使用场合，其实需要这样的一款简易开关，能在一个用电周期结束后，稳妥断开主电路，只有外界操作者进行手动操作，才开始下一周期的作业，防止例如流水线上的一些部件自启动，而这些操作现在一般都是通过电流传感器加自动控制实现的，较为麻烦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能型断路器，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种节能型断路器，包括按钮、复位弹簧、开关体、主路导体、吸合电路和第一互感器，

主路导体包括第一导线和第二导线，第一导线和第二导线相邻的一端带有触点并均位于开关体下方，第一导线和第二导线各自相远离的一端作为对外接头，开关体包括由导杆相连接着的触点板和吸合衔铁，触点板下表设有电性触点并正对第一导线和第二导线相邻一端的触点，触点板向上连接按钮，按钮下部还设有复位弹簧，吸合衔铁位于触点板一侧，吸合衔铁下方设置吸合电路，吸合电路与第一导线或第二导线通过第一互感器相连接，第一互感器将第一导线或第二导线上的主路电流转换进吸合电路中成为驱动电流。

复位弹簧用于为按钮提供向上的复位力，当外界操作者使用本发明时，按下按钮，直至触点板分别与第一导线和第二导线相邻的一端均接触上，从而主电路导通，主电路导通后，吸合电路上通过第一互感器从主电路上获得电流信号，第一互感器是一个电流互感器，将一次端上的电流以一定的比例转化进吸合电路中，吸合电路上有吸合线圈，其上通入电流后，转化为磁性吸力，将上方的吸合衔铁吸住，克服复位弹簧的弹性复位力，保持住开关体的闭合状态，让主电路持续通路。当主电路上无负载后，第二导线上的电流降为零，从而吸合电路上的电流为零，吸合线圈不再提供吸合力，复位弹簧复位，开关体向上运动，主电路被完全断开，且没有外力重新将按钮推动的情况下，本断路器处在断开状态。从以上动作原理可知，本断路器可以被当做一个电流开关使用，即主电路上负载接入后，需要手动操作按钮才能使其得电，之后使用者可以离开控制处，主电路上持续作业，在一个周期作业停止后，可以自动断开电路，之后即使再次负载重新接入也无法得电作业，防止机器或生产线自启动。以主电路电流作为判定条件，可以在负载很少时断开主电路，降低资源浪费。吸合电路上的电流大小决定吸合力，电流大小又与主电路上的电流相关，可以通过设定第一互感器的转化比例、复位弹簧的弹力来决定主电路上的断开电流大小作为主电路工作电流的下限阈值I1。

进一步的，断路器还包括真空筒，按钮包括按压部和第一活塞，开关体还包括第二活塞，第一活塞和第二活塞均设置于真空筒内并可沿真空筒上下滑动，第一活塞向上连接按压部，按压部与真空筒上表之间设置复位弹簧，第二活塞向下连接触点板，第一活塞和第二活塞之间为真空状态。

真空筒以及第一活塞和第二活塞的加入可以稳定开关体的复位力，因为在断路器长期的运行过程中，复位弹簧常常处于压缩状态，其弹性系数可能发生变化，从而主电路工作电流的下限阈值I1跟着发生变化，这是不愿意预见的，而加入真空筒以及第一活塞和第二活塞后，按钮被按下，第一活塞下压第二活塞直至触点板接触上第一导线和第二导线，之后，第一活塞和按压部受到较大的复位弹簧的弹力而上升，开关体则是被吸合线圈吸附主，吸合线圈吸合力所要克服的是真空筒内，第一活塞和第二活塞之间的真空造成的吸力，这一力可以通过真空度和活塞面积精确固定且不易变化，选择复位弹簧的弹性系数时，可以选择较大的弹性系数，不必要很精确，只需要弹力超过真空空间里的吸力一定程度即可。

进一步的，断路器还包括断路组件、簧片和第二互感器，主路导体还包括让位弹簧，断路组件包括顶动杆、断路衔铁、阻力球、断路电路，顶动杆位于触点板下方并可上下滑动，顶动杆的中间部位设置一阻力球，簧片设置在阻力球的上下移动路径上，簧片的形变方向是以竖直线为轴线的张开与收紧，簧片相面对的表面设置凸起，簧片的松弛状态下、凸起之间的间距小于阻力球直径，

顶动杆的下端弯折后在端部设置断路衔铁，断路衔铁上方设置断路电路，断路电路与与第一导线或第二导线通过第二互感器相连接，第二互感器将第一导线或第二导线上的主路电流转换进断路电路中成为驱动电流，第二互感器的电流转换比例高于第一互感器；

第一导线和第二导线相邻一端的触点下表分别设置让位弹簧。

断路组件的加入为了实现过流断路功能：断路衔铁受到断路电路的吸力方向是向上的，所以，第二互感器从主电路上转化电流进入断路电路后对断路衔铁产生吸力，吸力原理与前面的吸合线圈的作用原理相同。随着主电路内的电流增大，断路衔铁受到的向上的吸力越大，但是在还未高于簧片的阻力时，顶动杆是被簧片阻挡在下部的，顶动杆不会接触上触点板，从而向上的顶动力不够，开关体仍然是被吸合电路吸附着的，当主电路上的电流增大到一定程度，主电路电流转化进断路电路的电流也就越大，断路衔铁上移，直至阻力球向两侧顶开凸起后，顶动杆不再受到簧片的阻力，顶动杆顶部与触点板接触上，又由于第二互感器的电流转换比例高于第一互感器，即顶动杆对于开关体的向上力大于吸合电路对于开关体的向下力，而且真空筒内对于开关体的吸力也是向上的，所以开关体向上运动，主电路断开，实现过流断路功能，此时主电路上的电流为工作电流的上限阈值I2。以开关体受力向上为正，各个部件对于开关体的力随主电路的电流大小变化分析真空吸上力指真空筒内真空区域对于第二活塞的吸上力，吸合衔铁受力向下，断路衔铁受力向上，在工作电流的上下限I1/I2之间为工作区，即按下按钮后，主电路中的电流应是在I1~I2之间，如果过小，则吸合衔铁吸力不足，开关体断开，如果过大，则顶动杆越过簧片后顶起开关体使其断开，实际上，只要开关体一旦断开主电路，那么各衔铁的力也会一并消除，只留下真空筒对于第二活塞的吸上力，使开关体上升至高位并保持在那个位置。

进一步的，第一互感器包括第一套筒、铁芯和第二套筒，第一套筒和第二套筒分别套设于铁芯上，第一套筒上裹绕第一导线或第二导线作为一次端，第二套筒上裹绕吸合电路作为二次端，第二互感器具有与第一互感器相同的结构。

第一套筒和第二套筒分别旋转，改变互感器上一次侧与二次侧的匝数比，从而改变主电路电流往吸合电路以及断路电路上的转化比例，从而可以调配出不同的工作区电流范围（I1、I2数值）。

作为优化，第一套筒和第二套筒的外表上开设有螺旋槽。螺旋槽使得导线在铁芯周围分布均匀。

作为优化，吸合电路上具有整流与稳流模块。主电路上可能是交流电，如果没有整流与稳流模块，那么吸合电路的吸合力可能波动变化，在较小时无法抵抗开关体的向上力从而造成断路，这是不愿意预见的。

作为优化，第一活塞上表面接有真空吸管，真空吸管用于保持第一活塞与第二活塞之间空间的真空度恒定。第一活塞与第二活塞之间使用前需要排出空气，并且需要保持真空，如果只是前期抽空的话，使用时可能存在真空泄露造成真空度下降，影响使用性能。真空吸管背后可以连接一真空罐，外界只需要一段周期后更换真空罐即可维持真空筒内工作所需要的真空度。

作为优化，顶动杆上端设有顶片。顶片帮助顶动杆向上顶动触点板时受力均匀，防止冲击。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明使用带复位弹簧的按钮作为闭合件，闭合过后的开关体接通主电路，主电路上的电流转化至吸合电路中吸附主开关体，使其在主电路存在一定电流以上的状况下保持通路状态，而在主电路上电流非常小或降为零时，断开主电路，作为某些用电场合的用电周期完结，只有外界进行手动操作才能进入下一用电周期；断路组件又能够在主电路上存在过大电流时，冲开簧片束缚而顶起开关体促使主电路断开；带有两个独立套筒的互感器可以方便调配主电路传递往吸合电路以及断路电路的电流比例，调整断路器的工作电流区间。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的基本结构示意图；

图2为本发明加入真空筒与两个活塞后的结构示意图；

图3为本发明真空筒附近处的结构图；

图4为本发明加入断路组件、簧片后的结构示意图；

图5为本发明断路组件、簧片的作用过程图；

图6为本发明的第一互感器的结构示意图；

图7为本发明开关体的受力分析图一；

图8为本发明开关体的受力分析图二。

图中：1-按钮、11-按压部、12-第一活塞、2-复位弹簧、3-真空筒、4-开关体、41-第二活塞、42-触点板、43-吸合衔铁、5-主路导体、51-第一导线、52-第二导线、53-让位弹簧、6-吸合电路、61-吸合线圈、62-整流与稳流模块、71-第一互感器、711-第一套筒、712-铁芯、713-第二套筒、714-螺旋槽、72-第二互感器、8-断路组件、81-顶动杆、82-断路衔铁、83-阻力球、84-顶片、85-断路电路、9-簧片、91-凸起 。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，节能型断路器，包括按钮1、复位弹簧2、开关体4、主路导体5、吸合电路6和第一互感器71，

主路导体5包括第一导线51和第二导线52，第一导线51和第二导线52相邻的一端带有触点并均位于开关体4下方，第一导线51和第二导线52各自相远离的一端作为对外接头，开关体4包括由导杆相连接着的触点板42和吸合衔铁43，触点板42下表设有电性触点并正对第一导线51和第二导线52相邻一端的触点，触点板42向上连接按钮1，按钮1下部还设有复位弹簧2，吸合衔铁43位于触点板42一侧，吸合衔铁43下方设置吸合电路6，吸合电路6与第一导线51或第二导线52通过第一互感器71相连接，第一互感器71将第一导线51或第二导线52上的主路电流转换进吸合电路6中成为驱动电流。

复位弹簧2用于为按钮1提供向上的复位力，当外界操作者使用本发明时，按下按钮1，直至触点板42分别与第一导线51和第二导线52相邻的一端均接触上，从而主电路导通，主电路导通后，吸合电路6上通过第一互感器71从主电路上获得电流信号，第一互感器71是一个电流互感器，将一次端（主电路，即图1中的第二导线52）上的电流以一定的比例转化进吸合电路6中，吸合电路上有吸合线圈61，其上通入电流后，转化为磁性吸力，将上方的吸合衔铁43吸住，克服复位弹簧2的弹性复位力，保持住开关体4的闭合状态，让主电路持续通路。当主电路上无负载后，第二导线52上的电流降为零，从而吸合电路6上的电流为零，吸合线圈61不再提供吸合力，复位弹簧2复位，开关体4向上运动，主电路被完全断开，且没有外力重新将按钮1推动的情况下，本断路器处在断开状态。从以上动作原理可知，本断路器可以被当做一个电流开关使用，即主电路上负载接入后，需要手动操作按钮1才能使其得电，之后使用者可以离开控制处，主电路上持续作业，在一个周期作业停止后，可以自动断开电路，之后即使再次负载重新接入也无法得电作业，防止机器或生产线自启动。以主电路电流作为判定条件，可以在负载很少时断开主电路，降低资源浪费。吸合电路6上的电流大小决定吸合力，电流大小又与主电路上的电流相关，可以通过设定第一互感器71的转化比例、复位弹簧2的弹力来决定主电路上的断开电流大小作为主电路工作电流的下限阈值I1。

如图2、3所示，断路器还包括真空筒3，按钮1包括按压部11和第一活塞12，开关体4还包括第二活塞41，第一活塞12和第二活塞41均设置于真空筒3内并可沿真空筒3上下滑动，第一活塞12向上连接按压部11，按压部11与真空筒3上表之间设置复位弹簧2，第二活塞41向下连接触点板42，第一活塞12和第二活塞41之间为真空状态。

真空筒3以及第一活塞12和第二活塞41的加入可以稳定开关体4的复位力，因为在断路器长期的运行过程中，复位弹簧2常常处于压缩状态，其弹性系数可能发生变化，从而主电路工作电流的下限阈值I1跟着发生变化，这是不愿意预见的，而加入真空筒3以及第一活塞12和第二活塞41后，按钮1被按下，第一活塞12下压第二活塞41直至触点板42接触上第一导线51和第二导线52，之后，第一活塞12和按压部11受到较大的复位弹簧2的弹力而上升，开关体4则是被吸合线圈61吸附主，吸合线圈61吸合力所要克服的是真空筒3内，第一活塞12和第二活塞41之间的真空造成的吸力，这一力可以通过真空度和活塞面积精确固定且不易变化，选择复位弹簧2的弹性系数时，可以选择较大的弹性系数，不必要很精确，只需要弹力超过真空空间里的吸力一定程度即可。

如图4所示，断路器还包括断路组件8、簧片9和第二互感器72，主路导体5还包括让位弹簧53，断路组件8包括顶动杆81、断路衔铁82、阻力球83、断路电路85，顶动杆81位于触点板42下方并可上下滑动，顶动杆81的中间部位设置一阻力球83，簧片9设置在阻力球83的上下移动路径上，簧片9的形变方向是以竖直线为轴线的张开与收紧，簧片9相面对的表面设置凸起91，簧片9的松弛状态下、凸起91之间的间距小于阻力球83直径，

顶动杆81的下端弯折后在端部设置断路衔铁82，断路衔铁82上方设置断路电路85，断路电路85与与第一导线51或第二导线52通过第二互感器72相连接，第二互感器72将第一导线51或第二导线52上的主路电流转换进断路电路85中成为驱动电流，第二互感器72的电流转换比例高于第一互感器71；

第一导线51和第二导线52相邻一端的触点下表分别设置让位弹簧53。

断路组件8的加入为了实现过流断路功能：断路衔铁82受到断路电路85的吸力方向是向上的，所以，第二互感器72从主电路上转化电流进入断路电路85后对断路衔铁82产生吸力，吸力原理与前面的吸合线圈的作用原理相同。随着主电路内的电流增大，断路衔铁82受到的向上的吸力越大，但是在还未高于簧片9的阻力时，顶动杆81是被簧片9阻挡在下部的，顶动杆81不会接触上触点板42，从而向上的顶动力不够，开关体4仍然是被吸合电路6吸附着的，当主电路上的电流增大到一定程度，主电路电流转化进断路电路85的电流也就越大，断路衔铁82上移，直至阻力球83向两侧顶开凸起91后，顶动杆81不再受到簧片9的阻力，顶动杆81顶部与触点板4接触上，又由于第二互感器72的电流转换比例高于第一互感器71，即顶动杆81对于开关体4的向上力大于吸合电路6对于开关体的向下力，而且真空筒3内对于开关体4的吸力也是向上的，所以开关体4向上运动，主电路断开，实现过流断路功能，此时主电路上的电流为工作电流的上限阈值I2。以开关体4受力向上为正，各个部件对于开关体4的力随主电路的电流大小变化分析如图7所示，真空吸上力指真空筒3内真空区域对于第二活塞41的吸上力，吸合衔铁43受力向下，断路衔铁82受力向上，在工作电流的上下限I1/I2之间为工作区，即按下按钮1后，主电路中的电流应是在I1~I2之间，如果过小，则吸合衔铁43吸力不足，开关体4断开，如果过大，则顶动杆81越过簧片9后顶起开关体4使其断开，实际上，只要开关体4一旦断开主电路，那么各衔铁的力也会一并消除，只留下真空筒3对于第二活塞41的吸上力，使开关体4上升至高位并保持在那个位置。

让位弹簧53为了避让下降的开关体4，因为开关体4在下降时需要多降低一小段来向下挤压顶动杆81使得阻力球83推开簧片9上的凸起91后重新位于下方才能作为下一次断路操作部件使用，阻力球83位于凸起91下方后，松开的按钮1上移，开关体4、第一导线51和第二导线52的触点端上移到达正常作业位置，此时触点板42下表面与顶动杆81上端存留一定间隙。

如图6所示，第一互感器71包括第一套筒711、铁芯712和第二套筒713，第一套筒711和第二套筒713分别套设于铁芯712上，第一套筒711上裹绕第一导线51或第二导线52作为一次端，第二套筒713上裹绕吸合电路6作为二次端，第二互感器72具有与第一互感器71相同的结构。

第一套筒711和第二套筒713分别旋转，改变互感器上一次侧与二次侧的匝数比，从而改变主电路电流往吸合电路6以及断路电路8上的转化比例，调整图7上两条力曲线的斜度，从而可以调配出不同的工作区范围（I1、I2数值）。

如图6所示，第一套筒711和第二套筒713的外表上开设有螺旋槽714。螺旋槽714使得导线在铁芯712周围分布均匀。

如图2所示，吸合电路6上具有整流与稳流模块62。主电路上可能是交流电，如果没有整流与稳流模块62，那么吸合电路6的吸合力可能波动变化，在较小时无法抵抗开关体4的向上力从而造成断路，这是不愿意预见的。

第一活塞12上表面接有真空吸管，真空吸管用于保持第一活塞12与第二活塞41之间空间的真空度恒定。第一活塞12与第二活塞41之间使用前需要排出空气，并且需要保持真空，如果只是前期抽空的话，使用时可能存在真空泄露造成真空度下降，影响使用性能。真空吸管背后可以连接一真空罐，外界只需要一段周期后更换真空罐即可维持真空筒3内工作所需要的真空度。

顶动杆81上端设有顶片84。顶片84帮助顶动杆81向上顶动触点板42时受力均匀，防止冲击。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (2)

1.一种节能型断路器，其特征在于：所述断路器包括按钮（1）、复位弹簧（2）、开关体（4）、主路导体（5）、吸合电路（6）和第一互感器（71），

所述主路导体（5）包括第一导线（51）和第二导线（52），所述第一导线（51）和第二导线（52）相邻的一端带有触点并均位于开关体（4）下方，第一导线（51）和第二导线（52）各自相远离的一端作为对外接头，所述开关体（4）包括由导杆相连接着的触点板（42）和吸合衔铁（43），所述触点板（42）下表设有电性触点并正对第一导线（51）和第二导线（52）相邻一端的触点，触点板（42）向上连接按钮（1），按钮（1）下部还设有复位弹簧（2），所述吸合衔铁（43）位于触点板（42）一侧，吸合衔铁（43）下方设置吸合电路（6），吸合电路（6）与第一导线（51）或第二导线（52）通过第一互感器（71）相连接，所述第一互感器（71）将第一导线（51）或第二导线（52）上的主路电流转换进吸合电路（6）中成为驱动电流；

所述断路器还包括真空筒（3），所述按钮（1）包括按压部（11）和第一活塞（12），所述开关体（4）还包括第二活塞（41），所述第一活塞（12）和第二活塞（41）均设置于真空筒（3）内并可沿真空筒（3）上下滑动，第一活塞（12）向上连接按压部（11），所述按压部（11）与真空筒（3）上表之间设置复位弹簧（2），所述第二活塞（41）向下连接触点板（42），第一活塞（12）和第二活塞（41）之间为真空状态；

所述断路器还包括断路组件（8）、簧片（9）和第二互感器（72），所述主路导体（5）还包括让位弹簧（53），所述断路组件（8）包括顶动杆（81）、断路衔铁（82）、阻力球（83）、断路电路（85），所述顶动杆（81）位于触点板（42）下方并可上下滑动，顶动杆（81）的中间部位设置一阻力球（83），所述簧片（9）设置在阻力球（83）的上下移动路径上，簧片（9）的形变方向是以竖直线为轴线的张开与收紧，簧片（9）相面对的表面设置凸起（91），簧片（9）的松弛状态下、凸起（91）之间的间距小于阻力球（83）直径，

顶动杆（81）的下端弯折后在端部设置断路衔铁（82），所述断路衔铁（82）上方设置断路电路（85），所述断路电路（85）与与第一导线（51）或第二导线（52）通过第二互感器（72）相连接，所述第二互感器（72）将第一导线（51）或第二导线（52）上的主路电流转换进断路电路（85）中成为驱动电流，第二互感器（72）的电流转换比例高于第一互感器（71）；

所述第一导线（51）和第二导线（52）相邻一端的触点下表分别设置让位弹簧（53）；

所述第一互感器（71）包括第一套筒（711）、铁芯（712）和第二套筒（713），所述第一套筒（711）和第二套筒（713）分别套设于铁芯（712）上，第一套筒（711）上裹绕第一导线（51）或第二导线（52）作为一次端，第二套筒（713）上裹绕吸合电路（6）作为二次端，所述第二互感器（72）具有与第一互感器（71）相同的结构；

所述吸合电路（6）上具有整流与稳流模块。

2.根据权利要求1所述的一种节能型断路器，其特征在于：所述第一套筒（711）和第二套筒（713）的外表上开设有螺旋槽（714）。

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