CN113284771A - 一种智能微型断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能微型断路器,包括外壳、进线端子、出线端子、静触头、动触头操作机构、灭弧系统、电动操作机构、过载保护机构、短路保护机构、电流采样装置、按钮机构，电动操作机构包括电机、蜗杆、内手柄、扭簧、蜗轮、摆杆、复位拉簧；电机安装在外壳内；蜗杆安装在电机转轴上；内手柄可转动的安装在外壳上预设的安装槽内，内手柄分别通过跳扣拉杆与长拉杆同动触头操作机构与按钮机构连接；扭簧安装在内手柄后部的安装槽内；蜗轮装在内手柄外且其外侧的轮齿与蜗杆配合；摆杆安装在蜗轮与动触头操作机构之间；复位弹簧拉装在摆杆与外壳之间。本发明结构紧凑，占用空间小，安装简单，动作稳定可靠，能满足通讯机柜对空间的要求。

Description

一种智能微型断路器

技术领域

本发明属于低压电器技术领域，具体涉及一种智能微型断路器。

背景技术

5G通讯是国家重点支持发展的战略产业，5G网络建设方兴正艾。而目前在配电行业中的普通微型插入式断路器存在以下问题：现有断路器中，其电动操作结构采用马达驱动多级齿轮传动降速，多级齿轮结构不仅占用量空间位置，不符合断路器小型化发展的趋势和要求，而且断路器在进行手动、自动切换时，齿间有碰撞，有磨损，长时间动作不可靠。其次现有断路器，其电流采样装置采用锰铜分流器实现，锰铜分流器带连接线，且尺寸较大，也会占用较大的空间。最后，现有断路器瞬时脱扣采用直动式线圈结构，结构复杂，占用空间大。

基于上述缺点，使得现有的微型插入式断路器不能满足5G通讯机柜小型化，智能化的需求，故急需定制设计专门满足5G需求的微型断路器产品。

发明内容

未解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种智能微型断路器，该智能微型断路器结构紧凑，安装简单，动作稳定可靠，能满足通讯机柜对空间的要求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种智能微型断路器,包括外壳，设置外壳左右两端的进线端子与出线端子，设置在外壳中部的静触头以及动触头操作机构，分别设置在动触头操作机构左右两侧的灭弧系统与电动操作机构，分别设置在动触头操作机构上下两侧的过载保护机构与短路保护机构，串接在进线端子与短路保护机构之间的电流采样装置，设置在外壳右下端按钮机构，在动触头操作机构的锁扣后侧面设有圆柱状推杆。

所述电动操作机构包括电机、蜗杆、内手柄、扭簧、蜗轮、摆杆、复位拉簧；所述电机靠近按钮机构安装在外壳内；所述蜗杆安装在电机转轴上；所述内手柄可转动的安装在外壳上预设的安装槽内并位于蜗杆上侧，内手柄分别通过跳扣拉杆与长拉杆同动触头操作机构与按钮机构连接并能通过按钮机构及扭簧驱动断路器合闸或分闸；所述扭簧安装在内手柄后部预设的凹槽与外壳上的安装槽内；所述蜗轮可转动的套装在内手柄外且其外侧的轮齿与蜗杆配合；所述摆杆可转动的安装在蜗轮与动触头操作机构之间并与推杆位置对应，摆杆能在蜗轮带动下击打动触头操作机构，使断路器脱扣分闸；所述复位弹簧拉装在摆杆与外壳之间并能使发生摆动后的摆杆复位。

进一步的，在内手柄侧面设有V型避空槽；在蜗轮前侧面对应于避空槽的位置设有伸入避空槽内的凸筋一；在蜗轮侧壁上设有位于凸筋一后侧的凸筋二，所述凸筋二能随蜗轮逆时针转动一定角度后能击打在摆杆上，摆杆在凸筋二击打下向左摆动后击打在推杆上，推动动触头操作机构的锁扣转动与跳扣解除搭接（跳扣会在主拉簧作用力下转动，主拉簧作用力方向改变，拉动动触头完成分闸；动触头分闸将带动跳扣复位，同时断路器电流脱扣器失电，锁扣在锁扣扭簧的作用力下复位，跳扣与锁扣重新恢复稳定搭接）。

进一步的，所述的智能微型断路器还包括设置在出线端子与电动操作机构之间并设有控制电路的电路板，在电路板上对应涡轮的位置设有微断开关。

进一步的，在蜗轮侧壁设有位于凸筋一正后方并位于凸筋二下侧的凸筋三，所述凸筋三能随蜗轮转动后拨动电路板上的微断开关。

进一步的，当凸筋三随蜗轮顺时针由微断开关左侧转动到微断开关右侧时，断路器合闸；当凸筋三随蜗轮逆时针由微断开关右侧转动到微断开关左侧时，断路器分闸。

进一步的，所述电流采样装置为锰铜分流器；在电流采样装置底部设有三个插接到电路板上的插脚；每个插脚上设有台阶。

进一步的，电流采样装置插入电路板部分的宽度小于电流采样装置的整体宽度。

进一步的，所述按钮机构包括活动安装在外壳右下端的按钮与可左右滑动的安装在按钮与电动操作机构之间并通过短拉杆与按钮连接的滑块；长拉杆拉装在滑块和内手柄之间。

进一步的，所述短拉杆为U型拉杆。

本发明结构紧凑，占用空间小，安装简单，动作稳定可靠，能有效满足通讯机柜对空间的要求。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明智能微型断路器中涡轮位于初始位置时的结构示意图；

图2为本发明智能微型断路器中涡轮位于脱扣分闸位置时的结构示意图；

图3为本发明智能微型断路器中涡轮位于电动合闸位置时的结构示意图；

图4为图1中位于动触头操作结构与电动操作机构处的局部放大图；

图5为图1在动触头操作结构与摆杆处的后视图；

图6为本发明智能微型断路器在内手柄与涡轮处的装配图；

图7为本发明智能微型断路器中内手柄的结构示意图；

图8为本发明智能微型断路器中涡轮的结构示意图；

图9为本发明智能微型断路器中电流采集装置的结构示意图；

图中所示：1-外壳、2-进线端子、3-出线端子、4-静触头、5-动触头操作机构、51-触头基架、52-动触头、53-锁扣、54-跳扣、55-锁扣扭簧、56-推杆、6-灭弧系统、7-电机、8-长拉杆、9-涡轮、10-蜗杆、11-内手柄、12-跳扣拉杆、13-摆杆、14-复位拉簧、15-过载保护机构、16-短路保护机构、17-电流采样装置、18-按钮、19-短拉杆、20-滑块、21-电路板、22-微断开关、23-避空槽、24-凸筋一、25-凸筋二、26-凸筋三、27-安装槽、28-扭簧。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

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“相连”、“连接”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。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。

实施例一：

如图1-3所示，本发明的一种智能微型断路器,包括外壳1、进线端子2、出线端子3、静触头4、动触头操作机构5、灭弧系统6、电动操作机构、过载保护机构15、短路保护机构16、电流采样装置17、按钮机构、电路板21。

所述外壳1为断路器常规部件，用于承载与安装各个断路器元件。

所述进线端子2与出线端子3设置外壳1左右两端且都为断路器常规部件，采用常规结构，其中进线端子2为两个8PIN连接器，一个进线端子2设置在外壳1内部左上方与过载保护机构15电连接，另一个进线端子2在外壳1内部左下方与短路保护机构16电连接。

所述静触头4设置在外壳1中部并与动触头52位置对应。

所述灭弧系统6设置在动触头操作机构5左侧，也为断路器常规部件，采用常规结构，由灭弧室与灭弧室上下两侧的金属引弧片组成，其上端通过金属引弧片与进线端子2和过载保护机构15的双金属片连接，下端通过金属引弧片与静触头4焊接。

所述过载保护机构15与短路保护机构16都为常规断路器结构，两者分别设置在动触头操作机构5上下两侧；过载保护机构15的双金属片一端通过软铜线与动触头52电连接，另一端与灭弧系统6上端的金属引弧片连接。

所述电流采样装置17串接在进线端子2与短路保护机构16之间，电流采样装置17为锰铜分流器。

所述按钮机构设置在外壳1右下端，它包括活动安装在外壳1右下端的按钮18与可左右滑动的安装在按钮18与电动操作机构之间并通过短拉杆19与按钮18连接的滑块20；长拉杆8拉装在滑块20和内手柄11之间。所述短拉杆19为U型拉杆。

如图1、图4、图5所示，所述动触头操作机构5对应于静触头4设置在外壳1中部，包括触头基架51、动触头52、锁扣53、跳扣54、锁扣扭簧55、主拉簧（图中未示出）；所述触头基架51安装在外壳1内；所述动触头52上端右侧可转动的安装在触头基架51上，动触头52下端与静触头4接触（由主拉簧为动触头52提供触头压力），上端通过软铜线与过载保护机构15电连接；所述锁扣53中部左侧可转动的安装在触头基架51上并位于摆杆13前侧，在锁扣53后侧面对应于摆杆13设有能在摆杆13摆动后与摆杆13接触的圆柱状推杆56，锁扣53能在摆杆13推动下向左推动动触头52与静触头4脱离接触；所述跳扣54右端与锁扣53上部搭扣连接，左端通过铆钉连接在触头基架51右上部；所述锁扣扭簧55一端连接在触头基架51上，另一端连接在锁扣53上；所述主拉簧一端与动触头下部一侧连接，另一端与跳扣连接；在非故障脱扣情况下，跳扣54受主拉簧作用与锁扣53保持稳定搭接。

如图1、图4、图6、图7、图8所示，所述电动操作机构设置在动触头操作机构右侧，它包括电机7、蜗杆10、内手柄11、扭簧28、蜗轮9、摆杆13、复位拉簧14。

所述电机7靠近按钮机构安装在外壳1内，为涡轮9转动提供动力，驱动断路器自动合闸与分闸。

所述蜗杆10安装在电机7转轴上。

所述内手柄11可转动的安装在外壳1上预设的安装槽27内并位于蜗杆10上侧，内手柄11分别通过跳扣拉杆12与长拉杆8同动触头操作机构5与按钮机构连接并能通过按钮机构及扭簧28驱动断路器合闸或分闸（内手柄11通过跳扣拉杆12与动触头操作机构5连接，同时内手柄11通过长拉杆8同与按钮机构的滑块20连接）。内手柄11与按钮机构及扭簧28配合即可驱动断路器合闸或分闸。在内手柄11侧面设有V型避空槽23。

所述扭簧28安装在内手柄11后部预设的凹槽与外壳1上的安装槽27内，为内手柄11复位提供动力。

所述蜗轮9可转动的套装在内手柄11外且其外侧的轮齿与蜗杆10配合（啮合）。在蜗轮9前侧面对应于避空槽23的位置设有伸入避空槽23内的凸筋一24，凸筋一24在随蜗轮9转动并与内手柄11的避空槽23两侧面接触后能带动内手柄11转动；在蜗轮9侧壁上设有位于凸筋一24后侧的凸筋二25，所述凸筋二25能随蜗轮9逆时针转动一定角度后能击打在摆杆13上，摆杆13在凸筋二25击打下向左摆动后击打在锁扣53的推杆56上，使锁扣53转动与跳扣54解除搭接，跳扣54会在主拉簧作用力下转动，主拉簧作用力方向改变，拉动动触头52（与静触头4分离）完成分闸；动触头52分闸将带动跳扣54复位，同时过载保护机构15与短路保护机构16失电，锁扣53在锁扣扭簧55的作用力下复位，跳扣54与锁扣43重新恢复稳定搭接。

所述摆杆13可转动的安装在蜗轮9与动触头操作机构5之间（准确的说是安装在蜗轮9与跳扣53之间并位于跳扣53后侧，与跳扣53上的推杆56位置对应）并能在蜗轮94带动下击打动触头操作机构5（击打跳扣53上的推杆56），驱动跳扣53转动，使断路器脱扣分闸。

所述复位弹簧14拉装在摆杆13与外壳1之间并能使发生摆动后的摆杆13复位。在凸筋二25随蜗轮9顺时针转动到与摆杆13不接触后，复位弹簧14即可拉动摆杆13复位。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于：

如图1所示，所述智能微型断路器还包括设置在出线端子3与电动操作机构之间并设有控制电路的电路板21。电路板21上的控制电路可驱动电机7转动。电路板21左端向左延伸到电流采样装置17底部。如图9所示，在电流采样装置17底部设有三个插接到电路板21上的插脚；每个插脚上设有台阶。电流采样装置17插入电路板21部分的宽度小于电流采样装置17的整体宽度。

实施例三：

本实施例与实施例二的区别在于：

如图1、图4所示，在电路板21上对应涡轮9的位置设有微断开关22。在蜗轮9侧壁设有位于凸筋一24正后方并位于凸筋二25下侧的凸筋三26，所述凸筋三26能随蜗轮9转动后拨动电路板21上的微断开关22，使断路器得电与失电。

当凸筋三26随蜗轮9顺时针由微断开关22左侧转动到微断开关22右侧时，此时断路器合闸，凸筋三26拨动微断开关，微断开关22将断路器的合闸状态信号传输给电路板21，电路板21控制断路器合闸信号灯点亮。

当凸筋三26随蜗轮9逆时针由微断开关22右侧转动到微断开关22左侧时，此时断路器分闸，凸筋三26拨动微断开关22，微断开关22将断路器的分闸状态信号传输给电路板21，电路板21控制断路器分闸信号灯点亮。

断路器触头分合闸工作原理：

本工作原理所述智能微型断路器包含了实施例一到实施例三所公开的所有技术特征。

A.手动分合闸：

当断路器通电后，控制电路控制电机7驱动蜗轮转动到图2所示位置，断路器处于分闸状态，此时凸筋一24、凸筋二25、凸筋三26都位于微断开关22左侧。当断路器授权后，控制电路控制电机7驱动蜗轮9转动到图1所示位置，此时凸筋一24位于避空槽23左侧壁处（避空槽23左侧壁设有让位槽，需要凸筋一24再逆时针转动一定角度进入让位槽后才能带动内手柄11逆时针转动），凸筋二25位于微断开关22左侧，凸筋三26位于微断开关22右侧，合闸信号灯点亮；接着就可以拉拔或按动按钮18进行手动分合闸动作。

A1.由图1所示位置开始进行手动分闸步骤为：向外拉拔按钮18使其伸出外壳1外，按钮18通过短拉杆19拉动滑块20向右移动，滑块20移动的同时又通过长拉杆8拉动内手柄11逆时针转动，内手柄11逆时针转动一定角度后，通过跳扣拉杆12拉动跳扣54与锁扣53同步顺时针转动（朝向出线端3方向转动）一定角度后，主拉簧作用力方向改变，拉动动触头52转动并与静触头4脱离接触，断路器分闸，锁扣扭簧55蓄能，内手柄11的转动使得避空槽23右侧壁撞击在凸筋一24右侧面上，推动涡轮9逆时针转动一定角度后，使凸筋三26同步向左转动并拨动微断开关22左转，分闸信号点亮。

A2.由图1所示位置开始进行手动合闸步骤为：由于此时跳扣54与锁扣53未解锁，动触头52与静触头4互相接触，断路器实质处于合闸状态无需进行合闸操作。

A3.由步骤A1最后的分闸状态开始进行手动合闸的操作步骤：向内按压按钮18使其缩入外壳1内，按钮18通过短拉杆19推动滑块20向左移动，滑块20移动的同时又通过长拉杆8推动内手柄11顺时针转动，内手柄11顺时针转动一定角度后，通过跳扣拉杆12推动跳扣54逆时针转动复位，同时锁扣扭簧55释能也推动锁扣53同步逆时针转动复位（使得锁扣53始终与跳扣54保持有效搭接），随着跳扣54的复位，主拉簧作用力方向改变，拉动动触头52重新合闸（重新与静触头4保持有效接触），内手柄11顺时针转动的同时其避空槽23左侧壁撞击在凸筋一24左侧面上，推动涡轮9顺时针转动一定角度后，使凸筋三26同步向左转动并拨动微断开关22右转，合闸信号点亮。

B.电动分合闸：

当断路器通电后，控制电路控制电机7驱动蜗轮转动到图2所示位置，断路器处于分闸状态，此时凸筋一24、凸筋二25、凸筋三26都位于微断开关22左侧。当断路器授权后，控制电路控制电机7驱动蜗轮9转动到图1所示位置，此时凸筋一24位于避空槽23左侧壁处（避空槽23左侧壁设有让位槽，需要凸筋一24再逆时针转动一定角度进入让位槽后才能带动内手柄11逆时针转动），凸筋二25位于微断开关22左侧，凸筋三26位于微断开关22右侧，合闸信号灯点亮，同时扭簧28处于蓄能状态；接着电机7可以转动驱动蜗轮9到图3位置合闸或者也可以转动驱动蜗轮9到图2位置分闸。

B1.由图1所示位置开始电动分闸的步骤为：电机7启动带动涡轮9逆时针转动，涡轮9逆时针转动一定角度后，凸筋二25撞击在摆杆13上，摆杆13在凸筋二25撞击下向左摆动后击打在锁扣53的推杆56上，推动锁扣53转动，使锁扣53转动与跳扣54解除搭接，跳扣54会在主拉簧作用力下转动，主拉簧作用力方向改变，拉动动触头52（与静触头4分离）完成分闸；动触头52分闸将带动跳扣54复位，同时过载保护机构15与短路保护机构16失电，锁扣53在锁扣扭簧55的作用力下复位，跳扣54与锁扣53重新恢复稳定搭接。同时凸筋三26同步向左转动到微断开关22左侧拨动微断开关22左转，分闸信号点亮。

另外，涡轮9逆时针转动时，凸筋一24逆时针转动并进入内手柄11的避空槽23左侧壁的让位槽内后与内手柄11接触，涡轮9逆时针转动并带动内手柄11逆时针转动一定角度后停止（如图2所示），此时扭簧28释能进一步推动内手柄11逆时针转动并通过长拉杆8推动滑块20向右移动（跳扣拉杆12拉动跳扣54与锁扣53同步顺时针转动一定角度），滑块20又通过短拉杆19推动按钮18伸出外壳1外，呈如图2所示状态。

B2.由图1所示位置开始进行电动合闸步骤为：由于此时跳扣54与锁扣53未解锁，动触头52与静触头4互相接触，断路器实质处于合闸状态无需进行合闸操作。

B3.由步骤B1最后的分闸状态（图2所示状态）开始进行电动合闸的操作步骤为：电机7启动带动涡轮9顺时针转动，随着涡轮9顺时针转动使得凸筋一24顺时针转动并贴着内手柄11的避空槽23右侧壁带动内手柄11顺时针转动，内手柄11顺时针转动后一方面通过跳扣拉杆12推动跳扣54与锁扣53复位，使主拉簧作用力方向改变，拉动动触头52重新合闸（重新与静触头4保持有效接触），另一方面通过长拉杆8拉动滑块20左移，滑块20又通过短拉杆19拉动按钮18缩入外壳1内，呈如图3所示状态。涡轮9顺时针转动同时凸筋三26同步向右转动到微断开关22右侧并拨动微断开关22右转，合闸信号点亮。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本发明的保护范围不限于具体实施方式所公开的技术方案，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种智能微型断路器,包括外壳，设置外壳左右两端的进线端子与出线端子，设置在外壳中部的静触头以及动触头操作机构，分别设置在动触头操作机构左右两侧的灭弧系统与电动操作机构，分别设置在动触头操作机构上下两侧的过载保护机构与短路保护机构，串接在进线端子与短路保护机构之间的电流采样装置，设置在外壳右下端按钮机构，在动触头操作机构的锁扣后侧面设有圆柱状推杆；

其特征在于：所述电动操作机构包括电机、蜗杆、内手柄、扭簧、蜗轮、摆杆、复位拉簧；所述电机靠近按钮机构安装在外壳内；所述蜗杆安装在电机转轴上；所述内手柄可转动的安装在外壳上预设的安装槽内并位于蜗杆上侧，内手柄分别通过跳扣拉杆与长拉杆同动触头操作机构与按钮机构连接并能通过按钮机构及扭簧驱动断路器合闸或分闸；所述扭簧安装在内手柄后部预设的凹槽与外壳上的安装槽内；所述蜗轮可转动的套装在内手柄外且其外侧的轮齿与蜗杆配合；所述摆杆可转动的安装在蜗轮与动触头操作机构之间并与推杆位置对应，摆杆能在蜗轮带动下击打动触头操作机构，使断路器脱扣分闸；所述复位弹簧拉装在摆杆与外壳之间并能使发生摆动后的摆杆复位。

2.根据权利要求1所述的智能微型断路器,其特征在于:在内手柄侧面设有V型避空槽；在蜗轮前侧面对应于避空槽的位置设有伸入避空槽内的凸筋一；在蜗轮侧壁上设有位于凸筋一后侧的凸筋二，所述凸筋二能随蜗轮逆时针转动一定角度后能击打在摆杆上，摆杆在凸筋二击打下向左摆动后击打在推杆上，推动动触头操作机构的锁扣转动与跳扣解除搭接。

3.根据权利要求2所述的智能微型断路器,其特征在于:还包括设置在出线端子与电动操作机构之间并设有控制电路的电路板，在电路板上对应涡轮的位置设有微断开关。

4.根据权利要求3所述的智能微型断路器,其特征在于:在蜗轮侧壁设有位于凸筋一正后方并位于凸筋二下侧的凸筋三，所述凸筋三能随蜗轮转动后拨动电路板上的微断开关。

5.根据权利要求4所述的智能微型断路器,其特征在于:当凸筋三随蜗轮顺时针由微断开关左侧转动到微断开关右侧时，断路器合闸；当凸筋三随蜗轮逆时针由微断开关右侧转动到微断开关左侧时，断路器分闸。

6.根据权利要求1所述的智能微型断路器,其特征在于:所述电流采样装置为锰铜分流器；在电流采样装置底部设有三个插接到电路板上的插脚；每个插脚上设有台阶。

7.根据权利要求6所述的智能微型断路器,其特征在于:电流采样装置插入电路板部分的宽度小于电流采样装置的整体宽度。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的智能微型断路器,其特征在于:所述按钮机构包括活动安装在外壳右下端的按钮与可左右滑动的安装在按钮与电动操作机构之间并通过短拉杆与按钮连接的滑块；长拉杆拉装在滑块和内手柄之间。

9.根据权利要求8所述的智能微型断路器,其特征在于:所述短拉杆为U型拉杆。

Images