CN113496856A - 断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气设备领域，提供了一种断路器，包括动触头以及静触头，动触头由动触头板与动触头基座固定连接组成，动触头板的板面与静触头相对设置。本发明提供的断路器将动触头由动触头板与动触头基座固定连接组成，一方面使得动触头板与动触头基座能够分开制造，使得动触头板的板面能够在宽度方向上做得更宽，有利于在回路短路时动触头更快速地与静触头脱离接触形成断路；另一方面使动触头板与动触头基座能够采用不同的材料制造而成，动触头基座的导热率低于动触头板，能够避免动触头与静触头接触时静触头的热量由动触头传递至双金属片处导致双金属片弯曲变形，使断路器发生误动作。

Description

断路器

技术领域

本发明涉及电气设备领域，具体涉及一种断路器。

背景技术

断路器是一种广泛使用于工业生产和日常生活中的保护用电安全的装置，主要功能是在回路短路或电流过载等异常情况下及时切断电流，避免异常电流对回路中各个零部件、电气元件的破坏，有效地提高用电安全性。

断路器通常含有动触头与静触头，在通电状态，动触头与静触头接触时，电路接通，形成回路；当动触头与静触头分离时，电路断开，形成断路。当负载侧回路发生短路时，电气回路中电流瞬间增大，断路器中动触头打开，快速切断电源，达到保护电气回路安全。在动触头打开的时候，触头位置产生电弧，电弧产生电磁斥力，将动触头推开。

现有技术的一种断路器的动触头结构如图1所示，该动触头采用一金属板件，例如是由铜板，通过去除材料工艺制作而成，是一体成型的结构。该动触头包括用于连接铜导线的接线端W和用于与静触头接触部分C。为了增加动触头与静触头之间接触部分C的接触面积，通常会在接触部分使用扩展材料的方法。由于受到加工工艺的限制，如果希望进一步增大接触部分C的面积，则需要选择厚度更厚的铜板，造成材料的浪费和成本的上升。

发明内容

发明要解决的技术问题

现有技术的动触头一体加工制成，由于加工工艺的原因，动触头板的板面在宽度方向上的尺寸受到限制，使得动触头与静触头的接触面积受到加工能力的限制。当回路短路时，动触头与静触头快速打开，在打开的瞬间，触头间产生电弧，生成电磁力。电磁力作用于动触头表面，动触头表面积越大，受电磁力推力越大，动触头表面积的提升可以提高断路器的分断能力。综合以上因素，需要解决断路器的分断能力受到动触头加工能力限制的问题。

用于解决上述技术问题的方案

为解决上述问题，本发明提供了一种断路器，包括动触头以及静触头，动触头包括相互固定连接的动触头板与动触头基座，动触头板的板面与静触头相对设置。

根据上述技术方案，动触头采用分体制造再固定连接的加工工艺，只要提高动触头板的板面面积，即可增加动触头的受力面积，使得动触头的面积能够不受动触头板厚的限制而制作得更大。当回路短路时，面积更大的板面能够受到更大的电磁力，使得动触头更容易与静触头分离，从而使得断路器能够迅速断路，提高断路器的分断能力减少短路时大电流使得动触头或者其他电气元件烧灼损坏，降低短路后触头间温升，提高断路器安全性。

优选地，动触头板具有缺口部，动触头基座具有凸起部，缺口部与凸起部相匹配。

根据上述技术方案，缺口部与凸起部相匹配使得动触头板与动触头基座能够更加牢固地固定连接。此外缺口部和凸起部的配合还能够起到定位的效果，有利于动触头板与动触头基座的安装固定。

优选地，动触头板与动触头基座通过缺口部与凸起部匹配铆接。

根据上述技术方案，通过铆接的方式固定连接能够在保证紧密连接的同时，减少零部件受热变形以及材料性质的变化，且便于自动化加工。

优选地，动触头基座具有焊接部，焊接部与导线的一端通过焊接的方式固定连接，动触头基座与导线的材料不同。

根据上述技术方案，动触头基座与导线焊接固定在一起，由于动触头基座与导线的材料不同，在焊接动触头基座与导线时，由于不同材料之间的界面，存在接触电阻，接触电阻在焊接电流通过时，产生高温，在两种材料的接触面形成金属熔化物，将动触头基座与导线熔焊在一起，达到不添加助焊剂或者焊条直接焊接的效果，在方便焊接的同时减少了助焊剂或者焊条的使用，有利于减少成本。

优选地，断路器还包括双金属片，导线的另一端与双金属片连接。

根据上述技术方案，双金属片是利用金属热胀冷缩的原理，将两种不同热膨胀系数的金属片固定在一起。电流增大导致温度升高，热膨胀系数不同的金属片弯曲程度不同。电流持续过载带来的热量增加导致双金属片向一边弯曲，推动锁扣，使联动机构打开，动触头与静触头脱离接触形成断路，切断回路电流，以达到保护的目的。

优选地，动触头板采用铜材质，动触头基座采用铁材质。

根据上述技术方案，动触头基座采用铜材质、动触头基座采用铁材质。相较于完全采用铜材质的动触头，铁材质的动触头基座的导热率较低，能够避免接触部分产生的热量经动触头传递至双金属片处，影响双金属片变形量，导致断路器动作性能降低。而通过将动触头基座配置为导热率较低的铁材质，不仅成本较低，而且降低了向双金属片处的热量传导，提高断路器的性能。

优选地，断路器还包括接线端子，接线端子包括进线端子以及出线端子，电流由进线端子进入断路器后从出线端子流出断路器。

优选地，动触头基座的材料的导热率低于动触头板。

根据上述技术方案，动触头基座的材料的导热率低于动触头板，使得热量不易经由动触头基座传递至双金属片而干扰双金属片的动作精度，避免双金属片在电流未达额定载流量时即弯曲变形导致断路器误动作。

优选地，动触头板在垂直于动触头板面的宽度大于动触头基座的厚度。

根据上述技术方案，动触头板在垂直于动触头板板面的方向上宽度大于动触头板的厚度，使得该动触头结构能够不受板厚的影响，增加动触头表面积，从而增加动触头所受电磁力，有利于提高断路器的分断能力。

附图说明

图1是现有技术中的一种断路器的动触头的结构示意图。

图2是本发明实施方式的断路器的内部结构图。

图3是本发明实施方式的动触头的分解图。

图4是本发明实施方式的动触头的立体图。

附图标记说明

C接触部分；W接线端；1动触头；11动触头板；111接触部分；112缺口部；12动触头基座；121凸起部；122焊接部；2静触头；3导线；4双金属片；5灭弧装置；6接线端子；61进线端子；62出线端子；7电磁螺线管；8瞬动推杆；9联动机构；10锁扣；a宽度方向。

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、完整的描述，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。

本发明提供了一种断路器，图2是本发明实施方式的断路器的内部结构图，如图2所示，断路器包括动触头1以及静触头2，动触头1与静触头2接触时允许电流通过，动触头1与静触头2脱离接触时则能断开电流形成断路。当回路短路时，电流瞬时增大，由于热电子发射和强电场的作用使断路器内的气体电离，从而在动触头1与静触头2接触位置产生电弧。动触头1与静触头2之间电弧会产生电磁力，去推动动触头1。

图3是本发明实施方式的动触头1的分解图，如图2、图3所示，动触头1由动触头板11与动触头基座12固定连接组成。动触头板11的板面(即图2中动触头板11与纸面垂直的面)是与静触头2相对设置的。

图2示出了动触头板11与静触头2相互分离状态时的断路器内部结构，当需要将电路闭合时，动触头板11的接触部分111与静触头2接触，完成回路的接通。

现有技术中，由于动触头板11与动触头基座12是一体成型的，由于加工工艺的原因，动触头板11在宽度方向a上的尺寸受限于原材料金属板的厚度，并受到材料成本以及加工工艺的限制。本实施方式中的动触头1采用分体结构，使得接触部分111的面积或者宽度能够不受限于材料成本以及加工工艺的要求，面积更大或者宽度更宽的接触部分111可以提供更强的电磁力作用，在短路时，在产生相等能量的情况下，动触头1受力更大，更有利于动触头1分离。提升了断路器安全性。

动触头基座12与动触头板11的板面可以是相互垂直的，动触头板11在垂直于动触头基座12板面上的宽度d大于动触头基座12的厚度t，使得动触头1能够增加表面积，从而增加动触头1所受电磁力，有利于在回路短路时动触头1与静触头2分离。

图4是本发明实施方式的动触头1的立体图，如图4所示，动触头1用于与静触头2接触的接触部分111是动触头板11上向一侧折弯隆起的凸起结构，动触头基座12的一端(图4中下端)的形状与接触部分111匹配，使得动触头基座12与接触部分111能够更加紧密地贴合并稳定地装配，上述配合结构有利于保证动触头板11与动触头基座12连接结构稳定、导电性能良好。

动触头板11具有缺口部112，动触头基座12具有凸起部121，缺口部112与凸起部121相匹配。在本实施方式中，缺口部112与凸起部121相匹配使得动触头板11与动触头基座12能够更加牢固的固定连接。此外缺口部112和凸起部121的配合还能够起到定位的效果，有利于动触头板11与动触头基座12的安装固定。在本实施方式中，动触头板11与动触头基座12通过缺口部112与凸起部121匹配铆接。相较于焊接的固定方式，动触头板11和动触头基座12通过铆接的方式固定连接，能够在保证紧密连接的同时，减少零部件受热变形以及材料性质的变化，且便于自动化加工。

动触头基座12具有焊接部122，焊接部122与导线3的一端通过焊接的方式固定连接，动触头基座12与导线3的材料不同。导线3是具有导电性能的金属线，通常由铜制作而成。当动触头基座12与导线3均为铜材质时，相同金属材质的物体在焊接时通常需要添加助焊剂才能达到良好的焊接效果，焊接过程较为不便，不利于自动化生产。

在本实施方式中，动触头基座12与导线3采用点焊的工艺焊接固定在一起，由于动触头基座12是铁材质，导线3为铜材质，不同金属材料相互接触的界面处会产生接触电阻，焊接电流在接触界面处会因为接触电阻的存在而大量产热，而实现动触头基座12与导线3的无助焊剂焊接。

在本实施方式中，断路器还包括双金属片4，导线3与双金属片4连接。电流过载是指回路电流超过额定载流量，当电流过载时，会在回路中产生更多的热量，若持续过载，可能引发绝缘部件老化甚至产生线路燃烧风险。通过在断路器中设置双金属片4，电流过载所带来的热量增加引起双金属片4变形，推动锁扣10使联动机构9打开，从而带动动触头1与静触头2脱离接触，形成断路以保护回路各零部件及电气元件。

在本实施方式中，动触头基座12的材料的导热率低于动触头板11，具体而言，动触头板11采用铜材质，动触头基座12采用铁材质。铜的导热率为401W/(m·K)，铁的导热率为80W/(m·K)。相较于完全采用铜材质的动触头1，铁材质的动触头基座12的导热率较低，能够减少接触部分111产生的热量经由动触头基座12向双金属片4处的传递，防止双金属片中的电流在远小于额定载流量时即过早断开回路，减少断路器误动作事件的发生。

在本发明的另外一些实施方式中，动触头板11与动触头基座12的材质不局限于分别采用铜材质与铁材质，亦可以采用其他材质，只需要动触头基座12的材料的导热率低于动触头板11即可。

断路器还包括灭弧装置5，在本实施方式中，动触头1与静触头2之间容易在分断时产生电弧，灭弧装置5的主要作用是用于消除电弧。

此外，断路器还包括接线端子6，接线端子6包括进线端子61以及出线端子62，电流由进线端子61进入断路器后从出线端子62流出断路器，进线端子61与双金属片4连接。

在本实施方式中，电流由进线端子61进入断路器，进线端子61与双金属片4通过金属线连接。电流在经过双金属片4后经由导线3到达动触头1，在回路导通时动触头1与静触头2相接触。电磁螺线管7线圈绕组两端分别与静触头2、出线端子62连接，电流经静触头2流向电磁螺线管7，由电磁螺线管7流向出线端子62并最终从断路器流出。短路时，电磁螺线管7的线圈绕组中电流瞬时增大，产生洛伦兹力，使瞬动推杆8动作，推动锁扣10动作，联动机构9打开，带动静触头2和动触头1分离。

本领域技术人员能够理解的是，可以对各个实施方式中的具体技术特征进行适应性地拆分或合并。对具体技术特征的这种拆分或合并并不会导致技术方案偏离本发明的原理，因此，拆分或合并之后的技术方案都将落入本发明的保护范围内。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

至此，已经结合附图所示的多个实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种断路器，包括动触头以及静触头，其特征在于，所述动触头包括相互固定连接的动触头板与动触头基座，所述动触头板的板面与所述静触头相对设置。

2.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述动触头板具有缺口部，动触头基座具有凸起部，所述缺口部与所述凸起部相匹配。

3.如权利要求2所述的断路器，其特征在于，所述动触头板与所述动触头基座通过所述缺口部与所述凸起部匹配铆接。

4.如权利要求3所述的断路器，其特征在于，所述动触头基座具有焊接部，所述焊接部与导线的一端通过焊接的方式固定连接，所述动触头基座与所述导线的材料不同。

5.如权利要求4所述的断路器，其特征在于，还包括双金属片，所述导线的另一端与所述双金属片连接。

6.如权利要求5所述的断路器，其特征在于，所述动触头板采用铜材质，所述动触头基座采用铁材质。

7.如权利要求1-6中任意一项所述的断路器，其特征在于，还包括接线端子，所述接线端子包括进线端子以及出线端子，电流由所述进线端子进入所述断路器后从所述出线端子流出所述断路器，所述进线端子与所述双金属片连接。

8.如权利要求1-6中任意一项所述的断路器，其特征在于，所述动触头基座的材料的导热率低于所述动触头板。

9.如权利要求1-6中任意一项所述的断路器，其特征在于，所述动触头板在垂直于所述动触头基座板面的方向上的宽度大于所述动触头基座的厚度。

Images