CN117672741A - 断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种断路器，包括基座、盖，所述基座和盖形成内部腔体；内部腔体安装有动触头、静触头、灭弧室，所述动触头与静触头可以闭合或者分断，实现电路的接通或者断开；动触头与静触头分断时产生的电弧进入灭弧室熄灭；所述动触头与第二接线排电连接，所述静触头与第一接线排电连接；所述第一接线排上安装有第一散热装置，所述盖具有从第三基准平面YZ向X轴负方向内凹的第三腔体C1，所述第一散热装置至少部分在第三腔体C1内。本发明通过散热空间和散热装置的综合设计，降低了断路器导电系统的温升，提高了断路器的可靠性、触头系统的寿命，保证了断路器在高温恶劣环境下，不需要降容使用。

Description

断路器

技术领域

本发明涉及一种断路器，尤其是承载大电流通过的断路器。

背景技术

断路器是指能够接通、承载和断开正常回路条件下的电流并能在规定的时间内分断异常回路条件下的电流的开关装置。断路器以壳架能够承受的最大电流作为壳架电流，如250A、630A、1600A、2000A、4000A、6300A等壳架电流。断路器应在一定外形尺寸的壳架内满足最大额定电流下，电路正常电流的接通、断开和异常电流的分断。

根据焦耳定律Q＝I2Rt，电路发出的热量与回路电阻、电流的平方成正比，虽然较高额定电流断路器采用了各种方法减小回路电阻，但是电流的影响更加显著，且在一定的壳架尺寸内，不可能无限增加回路的截面来减小回路电流，因此在大电流使用时，巨大的发热量是难以避免的，严重影响了断路器的正常使用和寿命，尤其在高温环境中不得不降容使用，即让断路器特定壳架下以低一档额定电流运行，以便满足断路器温升的要求。

在断路器的导电系统中，大部分的导电连接均采用紧固方式或者焊接方式来减低连接处的电阻，但是在触头系统中，由于动、静触头需要执行闭合、断开的运动，两者是以一定的接触压力实现两者的导电连接，造成断路器内部该处的温升最大，并且为了保证触头分断时，电弧及高温气流按既定的路线运动，难以设计相应的通风降温措施。目前如何降低高额定电流断路器的温升，满足标准的温升要求成为行业的一大难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，改善断路器内外部整体散热情况，满足温升的要求。

为了实现上述目的，本发明设计了一种断路器，包括基座、盖，所述基座和盖形成内部腔体；内部腔体安装有动触头、静触头、灭弧室，所述动触头与静触头可以闭合或者分断，实现电路的接通或者断开；动触头与静触头分断时产生的电弧进入灭弧室熄灭；所述动触头与第二接线排电连接，所述静触头与第一接线排电连接；所述第一接线排上安装有第一散热装置，所述盖具有从第三基准平面YZ向X轴负方向内凹的第三腔体C1，所述第一散热装置至少部分在第三腔体C1内。

进一步的，所述断路器还包括与所述静触头电气连接并伸入灭弧室的静触头侧引弧片；所述盖具有至少部分隔开所述内部腔体和第三腔体C1的前隔板；所述静触头侧引弧片在内部腔体中并靠近前隔板设置。

进一步的，所述断路器的第三腔体C1与内部腔体在前隔板处具有连通的第一开口C1A；所述第一散热装置的下部区域从第三腔体C1通过第一开口C1A部分进入内部腔体，并靠近静触头引弧片，所述第一接线排也通过第一开口C1A进入所述内部腔体。

进一步的，所述断路器，还具有罩在所述第一散热装置上的隔离罩，隔离罩上具有多个孔槽形成气流交换，隔离罩在X轴方向上不高出第三基准平面(YZ)。

根据本发明的另一实施，所述的断路器的动触头通过软连接与所述第二连接排电连接，所述软连接以平行于第三基准平面YZ的平面与第二接线排接触安装。

进一步的，所述断路器还包括安装在所述第二连接排下方的第二散热装置，所述第二散热装置同时与第二连接排和软连接接触，所述软连接由多层铜箔层叠而成。

进一步的，所述断路器的盖还具有从第三基准平面YZ向X轴负方向内凹的第四腔体C2，所述第四腔体C2在Y轴方向上位于第三腔体C1的下方；所述第四腔体C2通过第二开口C2B与内部腔体连通。

进一步的，所述断路器的第二连接排通过第二开口进入所述内部腔体。

根据本发明的另一实施例，所述断路器好包括用于安装动触头的触头罩，所述触头罩包括位于动触头两侧的第一挡块和第二挡块，其中第一挡块与基座的内部结构配合形成挡气配合，第二挡块与盖的内部结构配合形成另一挡气配合，所述挡气配合把所述内部腔体在Y轴方向上形成第一内部空间A和第二内部空间B。

本发明通过散热空间和散热装置的综合设计，降低了断路器导电系统的温升，尤其是解决了触头系统内部散热问题这一行业瓶颈，充分利用了断路器壳体的空间，散热器的安装没有超出断路器的整体外形尺寸，因此可以与现有无散热器的断路器实现互换，提高了断路器的可靠性、触头系统的寿命，保证了断路器在高温恶劣环境下，不需要降容使用。

附图说明

图1是本发明所涉及的断路器的整体结构平面图

图2是本发明所涉及的断路器的整体结构立体图

图3是本发明所涉及的断路器的壳体结构图

图4是本发明所涉及的断路器局部示意图

图5是本发明所涉及的断路器另一角度整体结构立体图

图6是本发明所涉及的断路器的散热器安装隔离罩后的示意图

图7是本发明所涉及的断路器第一散热装置的示意图

图8是本发明所涉及的断路器第二散热装置的示意图

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。

标记说明：

基座100；相间隔板110；第一侧板120；第二侧板130；基板140；

盖200；相间结构件210；第一侧结构件220；第二侧结构件230；前隔板240；前基板250；

灭弧室300；第一引弧片310；第二引弧片320；挡弧罩330；

动触头装置400；动触头410；触头罩420；第一挡块421；第二挡块432；

静接线排装置500；静触头510；第一接线排520；第一散热装置530；安装底座531；散热翅片532；安装孔533；下部区域534；上部区域535；安装槽536隔离罩540；

动接线排装置600；软连接610；第二接线排620；第二散热装置630；电流互感器640；内部端面6201；外部端面6202；

第一腔体A；第二腔体B；第三腔体C1；第一开口C1A；第四腔体C2；第二开口C2B；

第一基准平面XY；第二基准平面XZ；第三基准平面YZ；

基于本发明要改善断路器内外部整体散热，满足温升的这一目的，如图1至图4，设计了一种断路器，包括基座100、盖200，所述基座和盖形成内部腔体，内部腔体安装有动触头410和静触头510形成的触头系统，灭弧室300，所述动触头410与静触头510可以闭合或者分断，实行电路的接通或者断开；动触头410与静触头510分断时产生的电弧，并经过动触头引弧片310和静触头侧引弧片320引导进入灭弧室300熄灭；动触头引弧片310和静触头侧引弧片320分别设置在灭弧室300堆叠栅片的两端，形成灭弧室300内电弧的两个电极。灭弧室300的出口处设置有挡弧罩330，用于灭弧室高温气体和高速金属粒子的消游离，满足零飞弧的要求。

断路器可以是单极、两极、三极、四极形式，以常用的三极为例，如图2，基座100包括基板140，以及形成不同极之间绝缘间隔的相间隔板110，和两侧的第一侧板120和第二侧板130，两个相间隔板110之间、相间隔板110与第一侧板120或者第二侧板130之间都具有一个电流极，每个电流极内均包含有上述的触头系统，灭弧室300、引弧片等零部件，实现每个电流极都能熄灭相应的电弧。盖200包括前基板250，以及与基座100的第一、第二侧板、相间隔板100相对应安装的第一侧结构件220、第二侧结构件230、相间结构件210，以便在各个电流极之间形成在Z轴方向上可靠的相间绝缘。

为了形成导电通路，动触头410与第二接线排620电连接，静触头510与第一接线排520电连接；为了允许动触头410能够自由的和静触头510闭合、断开，动触头410通过具有柔性形变能力的软连接610与第二连接排620电连接，为了满足紧凑型的结构，软连接610与第二连接排620的内部端面通过紧固方式或者焊接方式连接，需要指出的是，第二连接排620具有内部端面6201和外部端面6202，两个端面以相对的方式分别布置于内部腔体和外部。软连接610通过内部端面6201与第二连接排620连接，既减小了软连接610的长度，也便于第二散热装置630的布置。

需要指出的是，在断路器的导电回路中，还包括与外部电路连接的第一接线排520，第一接线排520通常与静触头510一体形成或者焊接形成，减小两者连接部位的电阻；软连接610的两端分别与动触头410、第二连接排620紧固连接或者焊接，减小连接部位的电阻，软连接610通常采用多层铜箔层叠而成，在提高载流能力的前提下，改善弯曲的柔软度，使动触头410可以自由转动。还可以在软连接610上增加一些电流方向上的长槽(未示出)，进一步改善柔软度；动触头410与静触头510之间由于要执行分断、闭合动作，因此两者以一定的接触压力实现电连接，但是这种接触压力需要考虑分断的操作力、短路时电动斥力要克服它，而且接触压力设计的过大使得合闸力变大，闭合碰撞的弹跳加重，基于上述的因素，接触压力的一个综合各种因素设计的结果，在现有的所有断路器中，动触头与静触头之间的接触器电阻最大，发热也最严重，但是触头系统位于断路器封闭的内部腔体内，热量难以排出到断路器外部。

本发明中，在第一接线排520上安装有第一散热装置530，以便把静触头510上的热量排出到断路器外。需要额外考虑的是散热装置的设置不能影响断路器实际的安装使用，如果简单把散热装置直接安装在第一接线排520上，则安装尺寸高出第三基准平面YZ，对于断路器在配电柜的安装或者抽屉装置的安装造成影响。基于这一问题，本发明对盖200的结构进行了改进，具体设计是盖200具有从第三基准平面(YZ)向X轴负方向内凹的第三腔体C1，第一散热装置530安装在第三腔体C1内，作为优先的方案是，第一散热装置530的外形尺寸不超过第二基准平面XZ和第三基准平面YZ，即第一散热装置530安装进第三腔体C1后，断路器的安装尺寸不发生变化，当然，如果减小盖200的第一侧结构件220、第二侧结构件230、相间结构件210的在X轴正方向的突出尺寸，即将第三基准平面YZ向X轴的负方向移动，这样第一散热装置530的外形超过了第三基准平面YZ，但断路器的安装尺寸仍然满足使用的要求。因此，第一散热装置530可以至少部分容纳于第三腔体C1内。另外，作为改进的实施例，第一散热装置530上安装有隔离罩540，隔离罩540上具有多个孔槽，用于第一散热装置530与周围空气的交换，优选的方案是，隔离罩540在X周方向上不高出第三基准平面YZ。

为了构造第三腔体C1，需要对断路器内部进行改进，所述盖200具有至少部分隔开所述内部腔体和第三腔体C1的前隔板230，静触头电气连接的第一引弧片320位于内部腔体，从静触头侧深入灭弧室300的一端，并靠近甚至贴近前隔板230设置，提高第一引弧片320与盖200之间的紧凑型，以便第三腔体C1形成大的空间。

进一步的，第一散热装置530包括安装底座531、散热翅片532，安装孔533，下部区域534和上部区域535，其中上部区域535位于第三腔体C1内。第三腔体C1与内部腔体在前隔板230处具有连通的第一开口C1A，下部区域534从第三腔体C1通过第一开口C1A部分进入内部腔体，并靠近静触头引弧片320，第一接线排520也通过第一开口C1A进入所述内部腔体。这样第一散热装置530具有在内部腔体部分和位于外部第三腔体C1的部分，在内部腔体部分靠近静触头510，可以把触头系统的热量从内部腔体传导至外部。第一散热装置530采用紧固件安装在第一接线排520上。

如图5，动触头410通过软连接610与所述第二连接排620电连接，软连接610安装在第二连接排620的内部端面6201上，形成动触头410与第二连接排620的电连接，作为优先的方案，第二连接排620的下方安装有第二散热装置630，第二散热装置630可以同时与第二连接排620的下部平面和软连接610的端面接触，把这两部分上的热量带走。

在盖200上还具有从第三基准平面YZ向X轴负方向内凹的第四腔体C2，所述第四腔体C2在Y轴方向上位于第三腔体C1的下方；所述第四腔体C2通过第二开口C2B与内部腔体连通，第二连接排620通过第二开口C2B进入所述内部腔体，第四腔体C2用于安装检测用的电流互感器。

需要进一步说明的是，第三腔体C1和第四腔体C2以电流极的排列方式进行布置，如三极断路器，则在每个电流极均配有有一个第三腔体C1和第四腔体C2。各个电流极的第三腔体C1和第四腔体C2被相间结构件210分隔开。

如图4，本发明的另一实施例，断路器内部腔体具有用于安装动触头410的触头罩420，触头罩420包括位于动触头两侧的第一挡块421和第二挡块422，其中第一挡块421与基座100的内部结构形成挡气配合，第二挡块422与盖200的内部结构形成另一挡气配合，所述挡气配合把所述内部腔体在Y轴方向上形成第一内部空间A和第二内部空间B。当触头系统断开产生电弧时，高温气体被挡气配合阻挡，使得高温气体吹动电弧向灭弧室运动。进一步的，第一连接排520从第三腔体C1通过第一开口C1A进入第一内部空间A，第二连接排620从第四腔体C2通过第二开口C2B进入第二内部空间B。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二、前和后等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然本申请所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本申请所属技术领域内的技术人员，在不脱离本申请所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本申请的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的其他连接方式的替换等，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种断路器，包括基座(100)、盖(200)，所述基座和盖形成内部腔体；

内部腔体安装有动触头(410)、静触头(510)，灭弧室(300)，所述动触头(410)与静触头(510)可以闭合或者分断，实行电路的接通或者断开；动触头(410)与静触头(510)分断时产生的电弧进入灭弧室(300)熄灭；

所述动触头(410)与第二接线排(620)电连接，所述静触头(510)与第一接线排(520)电连接；

其特征在于，

所述第一接线排(520)上安装有第一散热装置(530)，

所述盖(200)具有从第三基准平面(YZ)向X轴负方向内凹的第三腔体(C1)，

所述第一散热装置(530)至少部分在第三腔体(C1)内。

2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，还包括与所述静触头电气连接并伸入灭弧室的第一引弧片(310)；所述盖(200)具有至少部分隔开所述内部腔体和第三腔体(C1)的前隔板(230)；所述第一引弧片(310)在内部腔体中并靠近前隔板(230)设置。

3.根据权利要求2所述的断路器，其特征在于，所述第三腔体(C1)与内部腔体在前隔板(230)处具有连通的第一开口(C1A)；所述第一散热装置(530)的下部区域(534)从第三腔体(C1)通过第一开口(C1A)部分进入内部腔体，并靠近静触头引弧片(320)，所述第一接线排(520)也通过第一开口(C1A)进入所述内部腔体。

4.根据权利要求2所述的断路器，其特征在于，还具有罩在所述第一散热装置(530)上的隔离罩(540)，隔离罩(540)上具有多个孔槽形成气流交换，隔离罩(540)在X轴方向上不高出第三基准平面(YZ)。

5.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述动触头(410)通过软连接(610)与所述第二连接排(620)电连接，所述软连接(610)与第二接线排(620)的内部端面(6201)接触安装。

6.根据权利要求5所述的断路器，其特征在于，还包括安装在所述第二连接排(620)下方的第二散热装置(630)，所述第二散热装置(630)同时与第二连接排(620)和软连接(610)接触，所述软连接(610)由多层铜箔层叠而成。

7.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于，所述盖(200)还具有从第三基准平面(YZ)向X轴负方向内凹的第四腔体(C2)，所述第四腔体(C2)在Y轴方向上位于第三腔体(C1)的下方；所述第四腔体(C2)通过第二开口(C2B)与内部腔体连通。

8.根据权利要求7所述的断路器，其特征在于，所述第二连接排(620)通过第二开口(C2B)进入所述内部腔体。

9.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述用于安装动触头(410)的触头罩(420)，所述触头罩(420)包括位于动触头两侧的第一挡块(421)和第二挡块(422)，其中第一挡块(421)与基座(100)的内部结构形成挡气配合，第二挡块(422)与盖(200)的内部结构形成另一挡气配合，所述挡气配合把所述内部腔体在Y轴方向上形成第一内部空间A和第二内部空间B。