CN201622989U - 具有高分断能力的小型断路器 - Google Patents

Abstract

一种具有高分断能力的小型断路器，包括外壳，外壳内安装磁轭组件、动触头组件、灭弧系统以及操作机构。磁轭组件中磁轭、接线板、连接片设计成一体，使磁轭元件的结构简化，减少了磁轭元件焊点数量，降低了断路器的内阻；动触头组件中动触头由触头支持件与触头连接构成，触头支持件的比重比动触头的比重小，以及动触头的背面增设了导磁片，加快电弧的转移，如此提高了断路器的分断能力；触头支持件本体上设置有用于多极连动的连动凸台，有效保证多极断路器的连动性能。线圈与动触头之间通过软铜线点焊连接在一起，焊点从连动凸台上移动到动触头上，不会对多极断路器的连动性能产生影响。本实用新型分断能力高、极间连动的一致性高、可靠性能好。

Description

具有高分断能力的小型断路器

技术领域

本实用新型涉及低压电器领域，具体涉及一种小型断路器。

背景技术

小型断路器通常具有短路电流保护功能和过载电流保护功能，其中过载保护功能由热双金属片感应并产生弯曲推动断路器机构断开电流回路实现，短路保护功能由包含线圈、衔铁、磁轭元件等形成的电磁脱扣器感应并建立磁场从而使衔铁运动并推动断路器机构断开电流回路实现。现有小型断路器有以下缺点：

(一)现有小型断路器的磁轭元件，主要包括磁轭、连接片、接线板，磁轭上设置有热双金属片的支座端，连接片位于磁轭和接线板之间，连接片的一端电连接接线板、另一端电连接磁轭上热双金属片的支座端。接线板为小型断路器与外部电源的连接部件，磁轭具有在电磁脱扣器感应电流建立磁场过程中使其磁路实现最大程度闭合的功能。现有的磁轭元件由较多零部件组成，结构较复杂，原料生产成本和仓储管理成本高。另外，在接线板与连接片之间及连接片与磁轭之间有两个焊点，焊点的存在不仅增加了生产周期和生产工时，更增加了断路器的回路电阻，影响产品温升等性能，且因焊点强度的不一致易形成回路电阻的不一致，从而影响成品性能的一致性。

(二)小型断路器应具有良好接通和分断能力，为了保证小型断路器的良好接通能力，首先动静触头间要保持足够的接触压力，动触头就要有足够的超程；其次，在动静触头断开过程中，要求动触头要有足够的断开速度，制造动触头的材料要具有良好的机械性能和良好的导电性能，同时还要有较小的质量。

现有小型断路器的动触头组件的制造材料具有良好导电性的同时也具有较高的比重，导致动触头的重量较大，在动触头运动过程中具有较大的惯性，速度提升较慢，使动触头的断开速度很难提高，不利于分断电弧，进而影响了断路器的分断能力。现有的动触头包括触头接触部分、导电部分、连接部分、连动部分等，其中只有触头接触部分、导电部分要求有良好的导电性和良好的机械性能，而连接部分、连动部分则只要求有良好的机械性能。但现在整个动触头是由价格较高的导电良好的材料制成的，这样做既提高了成本，又不能保证良好的机械性能。

(三)在动静触头断开过程中，要使电弧快速进入灭弧室熄灭，动触头附近的导体结构要有良好的吹弧能力。

现有小型断路器的灭弧系统，当分断短路电流时，电弧要经过一定距离的空腔才能进入灭弧室，在这个过程中电弧附近的导体结构中流过的电流产生磁场，电弧在这个磁场中受到力的作用而移动进入灭弧室。由于没有专门的产生磁吹的部件，吹弧能力不够，使电弧进入灭弧室熄灭的速度很慢。

(四)多个单极小型断路器一般将操作手柄、自由脱扣机构等连接为一体，构成多极小型断路器，通过连接为一体的操作手柄实现多极的同步操作，当至少一极小型断路器中产生故障而断开时，通过相互联锁的自由脱扣机构实现多极小型断路器同步断开。

上述多极连动功能是通过动触头组件推动联锁件，联锁件拉动其它极的锁扣件实现的，动触头组件主要包括动触头和支架，动触头上一侧设置有一个与其它极连动的凸台，支架上另一侧也设置有一个与其它极连动的凸台，动触头和支架通过轴串在一起，由于零件的制造误差和装配误差，动触头上的连动凸台与支架上的连动凸台的位置一致性不好，会影响多极断路器整体动作的一致性。

(五)现有小型断路器的动触头组件与线圈的连接是通过一根软连接线点焊连接在一起的，软连接线与动触头组件的焊接点的位置在动触头组件上的连动凸台旁边，如果焊接不好很容易影响多极断路器的连动性能。

实用新型内容

针对现有小型断路器的上述不足之处，申请人经过研究改进，提供一种分断能力高、极间连动的一致性高、性能可靠的具有高分断能力的小型断路器。

本实用新型的技术方案如下：

一种具有高分断能力的小型断路器，包括由上下盖组成的外壳，所述外壳内安装有：

磁轭组件：包括磁轭、安装在磁轭上的磁芯及其上面的线圈，磁轭的支座端上连接热双金属片，热双金属片与线圈导电连接，磁轭与接线板的一端连接，接线板的另一端与接线头连接；

操作机构：包括手柄以及与手柄连接的U形连杆，U形连杆的另一端与杠杆连接，杠杆与支架连接，支架和跳扣件的一端搭接，可配合联动，跳扣件的另一端与锁扣件搭接，可配合联动，锁扣件的下端与磁芯搭接，锁扣件的上端与热双金属片之间有空隙，跳扣件、锁扣件均与外壳通过销轴活动连接；

灭弧系统：包括灭弧室，灭弧室下方放置有与静触头连接的弧角，灭弧室一侧有隔弧壁，隔弧壁与动触头、静触头一起围成一个空腔，静触头与接线头连接；

动触头组件：包括动触头，动触头与线圈导电连接，动触头与触头支持件连接，触头支持件与支架通过销轴连接，动触头的背面固定连接导磁片；在断开状态时，动触头和灭弧室接通；在接通状态时，动触头和静触头接通。

其进一步的技术方案是：所述磁轭、支座端以及接线板是一体的。

其进一步的技术方案是：动触头由导电良好的材料制成，触头支持件由机械性能良好的材料制成。

其进一步的技术方案是：所述触头支持件材料的比重比动触头材料的比重小。

其进一步的技术方案是：所述导磁片与触头支持件是一体的。

其进一步的技术方案是：所述触头支持件两侧对称设置有一体的连动凸台。

其进一步的技术方案是：所述外壳的内壁上还设有联锁件，联锁件通过两端的销轴分别与连动凸台以及锁扣件接触，并可配合联动，所述销轴的另一端通过外壳上的孔与相邻一极的小型断路器的联锁件连接。

本实用新型的有益技术效果在于：

(一)本实用新型将磁轭、接线板以及支座端设计成由导电金属材料冲制而成的一体化元件，使磁轭元件的结构简化，零件种类减少，减少了价格较高的导电材料的使用，不仅节省了原料的加工成本，也为仓储管理带来了方便，同时减少了磁轭元件焊点数量，缩短了生产周期和降低了断路器的内阻，并可使其内阻的一致性得到了改善，从而使断路器整机的性能更加稳定可靠。

(二)本实用新型减小了由价格较高的导电材料制成的动触头的体积，动触头只包括触头接触部分和导电部分，其由导电良好的金属材料制成；连接部分和连动部分设置到触头支持件上，其由机械性能良好的金属材料制成。这种结构既提高了产品性能又降低了材料成本。

(三)本实用新型由于触头支持件的比重比动触头的比重小，从而使整个动触头组件的重量较轻，在触头断开时加快了动触头组件的运动速度，有利于提高断路器的分断能力。

(四)本实用新型在动触头的背面增设了导磁片，导磁片和触头支持件是一体的或是分离的，当触头分断并产生电弧时，由铁磁性物质制成的导磁片可以大大增强电弧处的磁场，加快电弧的转移，使断路器的分断能力得到提高。

(五)本实用新型由于动触头与触头支持件组成的动触头组件质量较小，当电路中有故障电流使小型断路器的机构自由脱扣时，动触头将迅速离开静触头，拉弧时间缩短，电弧在电磁场作用下及时向灭弧室方向移动，导磁片的存在使电磁场增强，磁吹作用增强，使电弧顺利快速进入灭弧室，电弧进入灭弧室前的移动时间缩短；电弧进入灭弧室后，被灭弧室内的金属栅片分隔成许多段，每段电弧都在金属栅片附近产生一个近极电压，使整个电弧的压降迅速提高，使电弧迅速熄灭。

(六)本实用新型将用于多极连动的凸台设置到触头支持件上，使动触头组件的机械性能和多极产品极间连动的一致性得到充分改善。

(七)本实用新型的线圈与动触头之间通过软铜线点焊连接在一起，焊点从连动凸台上移动到动触头上，不会对多极断路器的连动性能产生影响，可靠性高。

附图说明

图1是本实用新型的结构图之一，动、静触头处于断开状态。

图2是本实用新型的结构图之二，动、静触头处于接通状态。

图3是本实用新型的多极联锁机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

图1、图2示出了本实用新型去掉上盖后的结构，图中只保留了外壳1的下盖。所述上下盖一起构成了本实用新型的绝缘外壳1，模制的绝缘外壳除了提供小型断路器的基本绝缘外，还是安装内部各种零部件的支架，具有足够的电气强度和机械强度，满足小型断路器的性能要求。

本实施例中的外壳1由塑料制成，以外壳1为支架，在其内部安装磁轭组件、操作机构、灭弧系统、动触头组件等零部件。

磁轭组件包括磁轭2以及安装在磁轭2上的磁芯17，线圈16绕在磁芯17上，磁轭2的支座端2b上点焊连接有热双金属片18，热双金属片18与线圈16通过软铜线点焊连接，磁轭2与接线板2a的一端连接，接线板2a的另一端与接线头19连接。本实施例中接线板2a、支座端2b以及磁轭2为一体化的结构，不再需要焊接，由导电金属材料(复合钢板)冲制而成。

操作机构包括手柄14以及设置在手柄14上的U形连杆13，U形连杆13与杠杆11连接，杠杆11与支架10连接，支架10和跳扣件12的一端搭接，可配合联动，跳扣件12的另一端与锁扣件15搭接，可配合联动，锁扣件15的下端与磁芯17搭接，锁扣件15的上端与热双金属片18之间有空隙，热双金属片18产生足够大的变形后能与锁扣件15接触，并推动锁扣件15转动。跳扣件12、锁扣件15均与外壳1通过销轴活动连接。

灭弧系统包括灭弧室3，灭弧室3下放有与静触头7点焊连接的弧角4，灭弧室3侧方有隔弧壁5，隔弧壁5上下各一片，与动触头8、静触头7一起围成一个空腔，静触头7与接线头20连接。

动触头组件包括动触头8，动触头8与线圈16通过软铜线点焊连接。动触头8与触头支持件9点焊连接，其中动触头8是由导电良好的金属材料制成，触头支持件9是由机械性能良好的材料金属制成，触头支持件9材料的比重比动触头8材料的比重小，从而使整个动触头组件的重量较轻，机械性能更好，由两种材料刚性连接在一起组成的动触头组件满足了动触头组件既要有良好的机械性能和良好的导电性能同时重量又较轻的要求。触头支持件9本体上的两侧设置有对称的连动凸台9a和连动凸台9b(见图3)，两个连动凸台设置在同一个零件上，位置的一致性较容易控制，可以保证多极断路器的连动性能；动触头8刚性连接在触头支持件9上远离连动凸台的一端，不影响多极连动。触头支持件9与支架10通过销轴连接在一起，并由扭转弹簧按现有技术紧固在一起，使触头支持件9与支架10之间不能相对移动。动触头8的背面固定连接导磁片6，导磁片6与触头支持件9可以是一体的，两者也可以是独立的零件。在断路器断开状态时，动触头8和灭弧室3接通；再断路器接通状态时，动触头8和静触头7接通。

本实用新型的动作过程如下：

在电路中有故障电流使小型断路器的机构自由脱扣时，由于动触头8与触头支持件9组成的动触头组件质量较小，使动触头8迅速离开静触头7，拉弧时间缩短，电弧在电磁场作用下及时向灭弧室3方向移动，导磁片6的存在使电磁场增强，磁吹作用增强，使电弧顺利快速进入灭弧室3，电弧进入灭弧室3前的移动时间缩短；电弧进入灭弧室3后，被灭弧室3内的金属栅片分隔成许多段，每段电弧都在金属栅片附近产生一个近极电压，使整个电弧的压降迅速提高，使电弧迅速熄灭；电弧的快速转移和熄灭保证了实际短路电流远远小于预期短路电流，可很好的实现限流作用。

在电路中产生过电流时，过电流持续一定长的时间后，热双金属片18产生足够的变曲变形，并推动锁扣件15顺时针转动，锁扣件15转动一定角度后释放出跳扣件12，跳扣件12逆时针转动一定角度后释放出支架10，支架10、触头支持件9、动触头8顺时针转动，在手柄未动的情况下，动触头就可以断开，小型断路器实现自由脱扣，从而实现过电流保护功能。

在电路中发生短路时，电流迅速增大，在线圈15中产生强大的电磁场，铁芯间产生吸力，磁芯17中的动铁芯向左运动，推动锁扣件15顺时针转动，锁扣件15转动一定角度后释放出跳扣件12，跳扣件12逆时针转动一定角度后释放出支架10，动触头8、触头支持件9和支架10一起顺时针转动，动触头就可以断开，小型断路器自由脱扣，从而实现短路保护功能。

图3示出了本实用新型的多极联锁机构。联锁件21设置在外壳1内壁上的槽中，外壳1的上下盖内各有一个联锁件21，联锁件21通过两端的销轴分别与连动凸台9a或连动凸台9b，以及锁扣件15接触，并可配合联动，销轴的另一端通过外壳1上的孔与相邻极小型断路器的联锁件21连接，构成多极小型断路器。通过联锁件21实现多极的同步操作，特别是故障动作时的机械联锁。

如图3所示，当至少一极小型断路器产生故障而断开时，该故障极的触头支持件9顺时针转动，触头支持件9上端的连动凸台9a和连动凸台9b推动联锁件21向右移动，联锁件21的另一端就拉动各极的锁扣件15顺时针转动，实现小型断路器各极的自由脱扣，使多极小型断路器同步断开。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下，可以做出其他改进和变化。

Claims (7)

1.一种具有高分断能力的小型断路器，包括由上下盖组成的外壳(1)，其特征在于所述外壳(1)内安装有：

磁轭组件：包括磁轭(2)、安装在磁轭(2)上的磁芯(17)及其上面的线圈(16)，磁轭(2)的支座端(2b)上连接热双金属片(18)，热双金属片(18)与线圈(16)导电连接，磁轭(2)与接线板(2a)的一端连接，接线板(2a)的另一端与接线头(19)连接；

操作机构：包括手柄(14)以及与手柄(14)连接的U形连杆(13)，U形连杆(13)的另一端与杠杆(11)连接，杠杆(11)与支架(10)连接，支架(10)和跳扣件(12)的一端搭接，可配合联动，跳扣件(12)的另一端与锁扣件(15)搭接，可配合联动，锁扣件(15)的下端与磁芯(17)搭接，锁扣件(15)的上端与热双金属片(18)之间有空隙，跳扣件(12)、锁扣件(15)均与外壳(1)通过销轴活动连接；

灭弧系统：包括灭弧室(3)，灭弧室(3)下方放置有与静触头(7)连接的弧角(4)，灭弧室(3)一侧有隔弧壁(5)，隔弧壁(5)与动触头(8)、静触头(7)一起围成一个空腔，静触头(7)与接线头(20)连接；

动触头组件：包括动触头(8)，动触头(8)与线圈(16)导电连接，动触头(8)与触头支持件(9)连接，触头支持件(9)与支架(10)通过销轴连接，动触头(8)的背面固定连接导磁片(6)；在断开状态时，动触头(8)和灭弧室(3)接通；在接通状态时，动触头(8)和静触头(7)接通。

2.根据权利要求1所述具有高分断能力的小型断路器，其特征在于：所述磁轭(2)、支座端(2b)以及接线板(2a)是一体的。

3.根据权利要求1所述具有高分断能力的小型断路器，其特征在于：动触头(8)由导电良好的材料制成，触头支持件(9)由机械性能良好的材料制成。

4.根据权利要求1或3所述具有高分断能力的小型断路器，其特征在于：所述触头支持件(9)材料的比重比动触头(8)材料的比重小。

5.根据权利要求1所述具有高分断能力的小型断路器，其特征在于：所述导磁片(6)与触头支持件(9)是一体的。

6.根据权利要求1所述具有高分断能力的小型断路器，其特征在于：所述触头支持件(9)两侧对称设置有一体的连动凸台(9a)和连动凸台(9b)。

7.根据权利要求1所述具有高分断能力的小型断路器，其特征在于：所述外壳(1)的内壁上还设有联锁件(21)，联锁件(21)通过两端的销轴分别与连动凸台(9a)或连动凸台(9b)，以及锁扣件(15)接触，并可配合联动，所述销轴的另一端通过外壳(1)上的孔与相邻一极的小型断路器的联锁件(21)连接。

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