CN117524799A - 一种内置式断路器及电能表 - Google Patents

Abstract

本申请涉及断路器的领域，具体公开了一种内置式断路器及电能表。内置式断路器，包括壳体，壳体内部设置有操作机构、电磁脱扣器、热脱扣器、灭弧机构、重合闸机构和内置电路板，电磁脱扣器连接有第一接线铜排和静触头，操作机构连接有正对于静触头的动触头，动触头与热脱扣器电连接，重合闸机构与操作机构传动连接，热脱扣器通过导体连接有第二接线铜排；第一接线铜排和第二接线铜排均穿设于壳体侧壁，内置电路板连接有用于与电表电路板电连接的连接器，壳体设置有正对于连接器的通孔。本申请的断路器经过结构简化及优化，适合内置在电能表内，能够提高现场安装效率并实现稳定的信号传输，确保断路器功能稳定、可靠地运行。

Description

一种内置式断路器及电能表

技术领域

本申请涉及电能表的领域，尤其是涉及一种内置式断路器及电能表。

背景技术

电能表是指用于测量电能的仪表，又称电度表、电表，常用于居民区和工业区。随着智能电网建设持续推进，电能表也逐渐往智能化、模块化的方向发展，以促进节能减排，增强电力系统的稳定性。

为保证用电安全，电能表通常配套外置式断路器使用。断路器可以将电能表和负载隔开，保护电能表免受过载和短路等不利影响。基于智能电网的需求，目前电能表和断路器之间采用蓝牙配对方式，实现无线信号传输，以便于远程控制断路器分闸或合闸。

上述外置断路器的技术方案存在有以下技术缺陷：1、控制信号通过蓝牙传输，信号不稳定，且蓝牙模块的功耗比较大；2、电能表安装时需要和表外的断路器进行关联配对，导致安装效率低。

发明内容

为了提高安装效率并实现稳定的信号传输，本申请提供一种内置式断路器及电能表。

第一方面，本申请提供的一种内置式断路器采用如下的技术方案：

一种内置式断路器，包括壳体，所述壳体内部设置有操作机构、电磁脱扣器、热脱扣器、灭弧机构、重合闸机构和内置电路板，所述电磁脱扣器连接有第一接线铜排和静触头，所述操作机构连接有正对于静触头的动触头，所述动触头与热脱扣器电连接，所述灭弧机构设置于静触头一侧，所述重合闸机构与操作机构传动连接，所述热脱扣器通过导体连接有第二接线铜排；

所述第一接线铜排和第二接线铜排均穿设于壳体侧壁，所述内置电路板连接有用于与电表电路板电连接的连接器，所述壳体设置有正对于连接器的通孔。

通过采用上述技术方案，断路器的结构经过优化设计，可以直接内置在电能表内部，并替代继电器。

其一，内置式断路器免维护，质量可靠、稳定；其二，断路器保留有短路保护、过载保护、远程控制等功能，满足智能电网的需求；其三，现场只需安装电能表，而无需安装断路器，安装效率高；其四，断路器通过连接器直接与电表电路板电连接，电控信号传输稳定，且无需设置蓝牙模块，功耗明显降低；其五，删除断路器的手柄结构，使得整体体积减小，以适应电能表的尺寸；其六，断路器和电能表的结构均有所简化，使得整体成本降低，经济效益高。

可选地，所述壳体包括相贴合的第一壳体和第二壳体，所述第二接线铜排、重合闸机构和内置电路板均设置于第一壳体内部，所述第一接线铜排、操作机构、电磁脱扣器、热脱扣器和灭弧机构均设置于第二壳体内部，所述第一壳体和第二壳体相向一侧均设置有接线孔，所述导体穿设于接线孔。

通过采用上述技术方案，各机构的分布合理设置，满足单相电能表的需求。

可选地，所述壳体包括依次设置的第一壳体、第二壳体、第三壳体和盖板，所述重合闸机构和内置电路板均设置于第一壳体内部，所述第二接线铜排、操作机构、电磁脱扣器、热脱扣器和灭弧机构均设置于第二壳体内部，所述第一接线铜排设置于第三壳体内部，所述第三壳体设置有供第一接线铜排穿过的连接孔。

通过采用上述技术方案，各机构的分布合理设置，满足三相电能表的需求。

可选地，所述第一接线铜排穿出壳体的端部以及所述第二接线铜排穿出壳体的端部同侧设置。

通过采用上述技术方案，便于第一接线铜排和第二接线铜排直接与电能表的接线柱连接，进而提高电能表的组装效率。

可选地，所述重合闸机构包括与第一壳体转动连接的第一转动座、与第二壳体转动连接的第二转动座以及设置于第一壳体内部的驱动组件，所述驱动组件用于驱动第一转动座转动，所述第一转动座和第二转动座共同插接有内轴，所述第二转动座与操作机构之间连接有传动连杆。

通过采用上述技术方案，断路器处于自动操作模式时，驱动组件接收到控制信号后，能够驱动第一转动座转动，并通过内轴带动第二转动座转动，再通过传动连杆带动操作机构动作，使得动触头和静触头相向或相背移动，实现远程控制分合闸。

可选地，所述驱动组件包括电机、与电机输出轴连接的蜗杆、与蜗杆啮合的蜗轮、与蜗轮同轴固定连接的一级齿轮、与一级齿轮啮合的二级齿轮、与二级齿轮同轴固定连接的三级齿轮、与三级齿轮啮合的四级齿轮、与四级齿轮同轴固定连接的扇齿轮，所述第一转动座外壁设置有与扇齿轮啮合的齿牙，所述电机与内置电路板电连接。

通过采用上述技术方案，通过电机带动多级齿轮传动的方式，带动第一转动座转动，起到减速的效果。断路器处于自动操作模式时，扇齿轮与齿牙啮合；断路器处于手动操作模式时，扇齿轮与齿牙脱离。

可选地，所述第二转动座背离第一转动座一侧设置有操作槽，所述壳体设置有正对于操作槽的调试孔。

通过采用上述技术方案，虽然手柄结构删除，但仍然保留手动操作的方式，以便于断路器生产完成后调试分合闸功能是否正常。调试时，使用专用工具插入操作槽并旋拧第二转动座即可。

第二方面，本申请提供的一种单相电能表采用如下的技术方案：

一种单相电能表，包括外壳，所述外壳内部设置有电表电路板、进火线接线柱、出火线接线柱、进火线铜排以及内置式断路器，所述进火线铜排两端分别与进火线接线柱和第二接线铜排连接，所述出火线接线柱与第一接线铜排连接，所述第一壳体设置于第二壳体靠近电表电路板的一侧，所述电表电路板连接有插座，所述插座与连接器插接配合。

通过采用上述技术方案，电能表组装时，通过插座和连接器的插接配合，便能完成内置式断路器与电表电路板的连接，相比于蓝牙配对的方式，更为轻松省力、可靠稳定。

可选地，所述进火线铜排与第二接线铜排之间连接有锰铜片，所述锰铜片与电表电路板电连接，所述第一接线铜排套设有漏电互感器。

通过采用上述技术方案，锰铜片采集电信号更为灵敏，漏电互感器能够对电流进行精确计量，以便于对电能消耗进行监测和控制。

第三方面，本申请提供的一种三相电能表采用如下的技术方案：

一种三相电能表，包括外壳，所述外壳内部设置有电表电路板、三个进火线接线柱、三个出火线接线柱以及内置式断路器，所述第二壳体和第三壳体并排设置有三组，所述第一接线铜排与进火线接线柱连接，第二接线铜排与出火线接线柱连接，所述第二接线铜排套设有电流互感器。

通过采用上述技术方案，三相电能表中，内置式断路器采用并排放置多个的方式，以适用于三相电能表的尺寸。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请的断路器经过结构简化及优化，适合内置在电能表内，结构稳定可靠，且具有短路保护、过载保护、远程控制等功能，满足智能电网的需求；

2、本申请的断路器无需现场安装、配对，明显节约人力，提高电能表安装效率；

3、本申请的断路器通过连接器直接与电表电路板电连接，电控信号传输稳定，且无需设置蓝牙模块，功耗明显降低；

4、本申请的断路器删除手柄结构，以减小整体体积，但保留手动操作的方式，以便于断路器生产完成后调试分合闸功能是否正常。

附图说明

图1是本申请实施例1的内置式断路器的结构示意图；

图2是本申请实施例1的内置式断路器于第二壳体内部的结构示意图；

图3是本申请实施例1的操作机构、电磁脱扣器、热脱扣器、灭弧机构、静触头和动触头的结构示意图；

图4是本申请实施例1的内置式断路器的爆炸示意图；

图5是本申请实施例1的内置式断路器于第一壳体内部的结构示意图；

图6是本申请实施例1的第一壳体和重合闸机构的正视示意图；

图7是本申请实施例1的重合闸机构的爆炸示意图；

图8是本申请实施例1的重合闸机构的结构示意图；

图9是本申请实施例2的内置式断路器的结构示意图；

图10是本申请实施例2的内置式断路器的爆炸示意图；

图11是本申请实施例2的内置式断路器于第二壳体内部的结构示意图；

图12是本申请实施例3的单相电能表外部的结构示意图；

图13是本申请实施例3的单相电能表内部的结构示意图；

图14是本申请实施例3的电表电路板和内置式断路器的爆炸示意图；

图15是本申请实施例4的三相电能表外部的结构示意图；

图16是本申请实施例4的三相电能表内部的结构示意图。

附图标记说明：1、壳体；101、第一壳体；102、第二壳体；103、第三壳体；104、盖板；105、通孔；106、接线孔；107、连接孔；108、调试孔；2、操作机构；3、电磁脱扣器；4、热脱扣器；41、双金属片；42、脱扣连杆；5、灭弧机构；6、重合闸机构；61、第一转动座；611、齿牙；62、第二转动座；621、操作槽；63、驱动组件；631、电机；632、蜗杆；633、一级齿轮；634、二级齿轮；635、三级齿轮；636、四级齿轮；637、扇齿轮；638、蜗轮；64、内轴；65、传动连杆；7、内置电路板；8、静触头；9、动触头；10、导体；11、第一接线铜排；12、第二接线铜排；13、连接器；14、外壳；15、电表电路板；16、进火线接线柱；17、出火线接线柱；18、进火线铜排；19、插座；20、锰铜片；21、漏电互感器；22、电流互感器。

具体实施方式

以下结合附图1-16对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种内置式断路器。

实施例1：

参照图1，内置式断路器，包括壳体1，壳体1分为相贴合的第一壳体101和第二壳体102，分别用于安装对应机构。第二壳体102内部设置有第一接线铜排11，且第一接线铜排11穿设于第二壳体102侧壁。第一壳体101内部设置有第二接线铜排12，第二接线铜排12穿设于第一壳体101侧壁且外端固定连接有锰铜片20，锰铜片20远离第二接线铜排12的一端固定连接有进火线铜排18。

需要说明的是，第一接线铜排11和第二接线铜排12的外端位于壳体1的同一侧，以便于内置式断路器安装在电能表内部时，第一接线铜排11和进火线铜排18能够直接焊接在接线柱上，大幅提高安装效率。

参照图2、图3，第二壳体102内部设置有操作机构2、电磁脱扣器3、热脱扣器4和灭弧机构5，电磁脱扣器3的线圈一端与第一接线铜排11焊接，另一端焊接有静触头8。热脱扣器4包括双金属片41和脱扣连杆42，脱扣连杆42连接于双金属片41和操作机构2之间。操作机构2连接有正对于静触头8的动触头9，动触头9通过铜编织线与双金属片41软连接。双金属片41与第二接线铜排12之间连接有导体10，第一壳体101和第二壳体102相向一侧均设置有接线孔106，导体10穿设于接线孔106。导体10为铜编织线，不影响双金属片41形变。

参照图2、图3，电流沿第二接线铜排12、双金属片41、动触头9、静触头8、电磁脱扣器3的线圈、第一接线铜排11的路径流动。其中热脱扣器4主要起到过载保护作用，当过载升温时，双金属片41发生形变，通过脱扣连杆42带动操作机构2动作，使得动触头9和静触头8相背移动，实现自动分闸。电磁脱扣器3主要起到短路保护的作用，操作机构2用于配合其余机构动作，实现动触头9和静触头8的分闸或合闸。静触头8和双金属片41均连接有引弧板，灭弧机构5设置于两个引弧板之间，主要起到熄灭电弧的作用。

需要说明的是，操作机构2、电磁脱扣器3、热脱扣器4和灭弧机构5的具体结构及原理均为现有技术，在此不再赘述。

参照图4、图5，第一壳体101内部设置有重合闸机构6和内置电路板7，重合闸机构6与操作机构2传动连接，内置电路板7设置于第一壳体101背离第二壳体102的一侧。内置电路板7背离第二壳体102的一侧固定连接有连接器13，第一壳体101设置有正对于连接器13的通孔105。连接器13用于与电表电路板15电连接，实现电控信号的传输，便于电能表稳定控制重合闸机构6动作，进而带动操作机构2动作，以控制断路器分合。

参照图6、图7，重合闸机构6包括与第一壳体101转动连接的第一转动座61、与第二壳体102转动连接的第二转动座62以及设置于第一壳体101内部的驱动组件63，第一转动座61和第二转动座62共同插接有内轴64。本申请实施例中，内轴64的横截面形状为三角形，在其余实施方式中，内轴64的横截面还可以为任意多边形或椭圆形等形状。

参照图3、图7，第二转动座62与操作机构2之间连接有传动连杆65，驱动组件63用于驱动第一转动座61转动，通过内轴64带动第二转动座62转动，进而带动操作机构2动作，实现动触头9和静触头8的相向或相背移动，完成远程操控分合闸。

参照图7、图8，驱动组件63包括电机631、与电机631输出轴固定连接的蜗杆632、与蜗杆632啮合的蜗轮638、与蜗轮638同轴固定连接的一级齿轮633、与一级齿轮633啮合的二级齿轮634、与二级齿轮634同轴固定连接的三级齿轮635、与三级齿轮635啮合的四级齿轮636、与四级齿轮636同轴固定连接的扇齿轮637，第一转动座61外壁固定连接有与扇齿轮637啮合的齿牙611。扇齿轮637是指其形状呈扇形而非环形，因此扇齿轮637能够转动至脱离齿牙611。电机631与内置电路板7电连接，以便于控制电机631动作。

参照图7、图8，蜗轮638与一级齿轮633中部固定穿设有第一转动轴，二级齿轮634和三级齿轮635中部固定穿设有第二转动轴，四级齿轮636和扇齿轮637中部固定穿设有第三转动轴，第一转动轴、第二转动轴和第三转动轴均与第一壳体101转动连接。启动电机631，使得蜗杆632转动，带动蜗轮638转动，进而通过多级齿轮的传动，带动第一转动座61转动。

参照图1、图8，第二转动座62两侧均设置有与内轴64形状契合的操作槽621，靠近第一转动座61的操作槽621供内轴64插入，远离第一转动座61的操作槽621供专用工具插入以进行调试，第二壳体102背离第一壳体101的侧壁设置有正对于操作槽621的调试孔108。

需要说明的是，内置电路板7连接有切换按钮，通过拨动切换按钮，断路器能够在自动操作模式和手动操作模式之间切换。断路器处于自动操作模式时，扇齿轮637与齿牙611啮合，驱动组件63接收到控制信号后，能够驱动第一转动座61转动，并通过内轴64带动第二转动座62转动，再通过传动连杆65带动操作机构2动作，使得动触头9和静触头8相向或相背移动，实现远程控制分合闸。断路器处于手动操作模式时，扇齿轮637与齿牙611脱离，此时将与内轴64形状相似的工具穿过通孔105而插入操作槽621，便能手动控制分合闸，以便于断路器生产完成后调试分合闸功能是否正常。

实施例2：

参照图9，内置式断路器，包括壳体1，壳体1分为依次贴合的第一壳体101、第二壳体102、第三壳体103和盖板104，分别用于安装对应机构。第二壳体102内部设置有第二接线铜排12，且第二接线铜排12穿设于第二壳体102侧壁，第三壳体103内部设置有第一接线铜排11，第一接线铜排11穿设于第三壳体103侧壁。第三壳体103靠近第二壳体102的一侧设置有供第一接线铜排11穿过的连接孔107。需要说明的是，第一接线铜排11和第二接线铜排12的外端位于壳体1的同一侧。

参照图10、图11，第二壳体102内部设置有操作机构2、电磁脱扣器3、热脱扣器4和灭弧机构5，需要说明的是，操作机构2、电磁脱扣器3、热脱扣器4和灭弧机构5的结构与实施例1相同，在此不再赘述。电磁脱扣器3的线圈一端与第一接线铜排11焊接，另一端焊接有静触头8。操作机构2连接有正对于静触头8的动触头9，动触头9通过铜编织线与双金属片41软连接。双金属片41与第二接线铜排12之间连接有导体10。导体10为铜编织线，不影响双金属片41形变。

第一壳体101内部设置有内置电路板7和重合闸机构6，内置电路板7和重合闸机构6的结构与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例1和实施例2的主要区别在于，两者的壳体1结构不同，以及第一接线铜排11和第二接线铜排12的安装位置不同，适用于不同类型电能表的安装需求。

本申请实施例还公开一种单相电能表。

实施例3：

参照图12、图13，单相电能表，包括外壳14，外壳14内部设置有电表电路板15、进火线接线柱16、出火线接线柱17以及实施例1的内置式断路器。进火线铜排18与进火线接线柱16焊接，第一接线铜排11与出火线接线柱17焊接。锰铜片20与电表电路板15电连接，第一接线铜排11套设有漏电互感器21。

参照图13、图14，第一壳体101设置于第二壳体102靠近电表电路板15的一侧，电表电路板15固定连接有插座19，插座19与连接器13插接配合。电能表组装时，通过插座19和连接器13的插接配合，便能完成内置式断路器与电表电路板15的连接。

本申请实施例还公开一种三相电能表。

实施例4：

参照图15、图16，三相电能表，包括外壳14，外壳14内部设置有电表电路板15、三个进火线接线柱16、三个出火线接线柱17以及实施例2的内置式断路器。进火线接线柱16和出火线接线柱17交替设置，分为三组接线柱。第二壳体102、第三壳体103及其内部结构均并排设置有三组，分别对应三组接线柱。盖板104与距离第一壳体101最远的第三壳体103连接。

需要说明的是，相邻第二转动座62之间同样通过内轴64传动，因此重合闸机构6能够带动三个操作机构2一同动作。

参照图15、图16，电表电路板15固定连接有插座19，插座19与连接器13插接配合，第一接线铜排11与进火线接线柱16焊接，第二接线铜排12与出火线接线柱17焊接，第二接线铜排12套设有电流互感器22。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种内置式断路器，包括壳体(1)，其特征在于：所述壳体(1)内部设置有操作机构(2)、电磁脱扣器(3)、热脱扣器(4)、灭弧机构(5)、重合闸机构(6)和内置电路板(7)，所述电磁脱扣器(3)连接有第一接线铜排(11)和静触头(8)，所述操作机构(2)连接有正对于静触头(8)的动触头(9)，所述动触头(9)与热脱扣器(4)电连接，所述灭弧机构(5)设置于静触头(8)一侧，所述重合闸机构(6)与操作机构(2)传动连接，所述热脱扣器(4)通过导体(10)连接有第二接线铜排(12)；

所述第一接线铜排(11)和第二接线铜排(12)均穿设于壳体(1)侧壁，所述内置电路板(7)连接有用于与电表电路板(15)电连接的连接器(13)，所述壳体(1)设置有正对于连接器(13)的通孔(105)。

2.根据权利要求1所述的内置式断路器，其特征在于：所述壳体(1)包括相贴合的第一壳体(101)和第二壳体(102)，所述第二接线铜排(12)、重合闸机构(6)和内置电路板(7)均设置于第一壳体(101)内部，所述第一接线铜排(11)、操作机构(2)、电磁脱扣器(3)、热脱扣器(4)和灭弧机构(5)均设置于第二壳体(102)内部，所述第一壳体(101)和第二壳体(102)相向一侧均设置有接线孔(106)，所述导体(10)穿设于接线孔(106)。

3.根据权利要求1所述的内置式断路器，其特征在于：所述壳体(1)包括依次设置的第一壳体(101)、第二壳体(102)、第三壳体(103)和盖板(104)，所述重合闸机构(6)和内置电路板(7)均设置于第一壳体(101)内部，所述第二接线铜排(12)、操作机构(2)、电磁脱扣器(3)、热脱扣器(4)和灭弧机构(5)均设置于第二壳体(102)内部，所述第一接线铜排(11)设置于第三壳体(103)内部，所述第三壳体(103)设置有供第一接线铜排(11)穿过的连接孔(107)。

4.根据权利要求2或3所述的内置式断路器，其特征在于：所述第一接线铜排(11)穿出壳体(1)的端部以及所述第二接线铜排(12)穿出壳体(1)的端部同侧设置。

5.根据权利要求2或3所述的内置式断路器，其特征在于：所述重合闸机构(6)包括与第一壳体(101)转动连接的第一转动座(61)、与第二壳体(102)转动连接的第二转动座(62)以及设置于第一壳体(101)内部的驱动组件(63)，所述驱动组件(63)用于驱动第一转动座(61)转动，所述第一转动座(61)和第二转动座(62)共同插接有内轴(64)，所述第二转动座(62)与操作机构(2)之间连接有传动连杆(65)。

6.根据权利要求5所述的内置式断路器，其特征在于：所述驱动组件(63)包括电机(631)、与电机(631)输出轴连接的蜗杆(632)、与蜗杆(632)啮合的蜗轮(638)、与蜗轮(638)同轴固定连接的一级齿轮(633)、与一级齿轮(633)啮合的二级齿轮(634)、与二级齿轮(634)同轴固定连接的三级齿轮(635)、与三级齿轮(635)啮合的四级齿轮(636)、与四级齿轮(636)同轴固定连接的扇齿轮(637)，所述第一转动座(61)外壁设置有与扇齿轮(637)啮合的齿牙(611)，所述电机(631)与内置电路板(7)电连接。

7.根据权利要求6所述的内置式断路器，其特征在于：所述第二转动座(62)背离第一转动座(61)一侧设置有操作槽(621)，所述壳体(1)设置有正对于操作槽(621)的调试孔(108)。

8.一种单相电能表，包括外壳(14)，其特征在于：所述外壳(14)内部设置有电表电路板(15)、进火线接线柱(16)、出火线接线柱(17)、进火线铜排(18)以及权利要求2所述的内置式断路器，所述进火线铜排(18)两端分别与进火线接线柱(16)和第二接线铜排(12)连接，所述出火线接线柱(17)与第一接线铜排(11)连接，所述第一壳体(101)设置于第二壳体(102)靠近电表电路板(15)的一侧，所述电表电路板(15)连接有插座(19)，所述插座(19)与连接器(13)插接配合。

9.根据权利要求8所述的单相电能表，其特征在于：所述进火线铜排(18)与第二接线铜排(12)之间连接有锰铜片(20)，所述锰铜片(20)与电表电路板(15)电连接，所述第一接线铜排(11)套设有漏电互感器(21)。

10.一种三相电能表，包括外壳(14)，其特征在于：所述外壳(14)内部设置有电表电路板(15)、三个进火线接线柱(16)、三个出火线接线柱(17)以及权利要求3所述的内置式断路器，所述第二壳体(102)和第三壳体(103)并排设置有三组，所述第一接线铜排(11)与进火线接线柱(16)连接，第二接线铜排(12)与出火线接线柱(17)连接，所述第二接线铜排(12)套设有电流互感器(22)。