CN205376444U - 用在断路器中的延时动作机构、和断路器 - Google Patents

Abstract

公开了一种用在断路器中的延时动作机构、和断路器。该延时动作机构包括：静铁芯；至少两个动铁芯，与静铁芯处于同一水平轴线上；至少两个反力弹簧，分别位于静铁芯和与其相邻的动铁芯之间以及至少两个动铁芯之间；电磁线圈，环绕在静铁芯以及至少两个动铁芯中的至少一者的外部上；顶杆，贯穿静铁芯以及至少两个动铁芯设置，当电磁线圈通电时，电磁线圈中的回路电流产生的磁动力驱动至少两个动铁芯克服至少两个反力弹簧的弹簧力产生的阻力在朝向静铁芯的方向运动从而带动顶杆运动，其中至少两个反力弹簧中的至少一个反力弹簧与其他反力弹簧产生的弹簧力不同。本实用新型可以实现级差配合的选择性保护，避免出现短路电流时与下级断路器同时动作。

Description

用在断路器中的延时动作机构、和断路器

技术领域

本实用新型涉及电路领域，尤其涉及一种用在断路器中的延时动作机构、和断路器。

背景技术

断路器在终端配电系统中主要用于保护导线或设备的用途，即当在终端配电系统中出现故障电流时，断路器会及时切断该故障电流，以阻止引起该故障电流的事故蔓延。目前，用户一般设置多级断路器保护。一般的小型断路器只有过载长延时和短路瞬动保护两种保护特性，当负载侧出现的故障短路电流超过下级断路器的脱扣值，也超过上级断路器的脱扣值时，如果上级断路器没有短路短延时保护功能，则会出现上级断路器和下级断路器同时跳闸，或者越级跳闸(即，下级断路器尚未跳闸的情况下上级断路器已经跳闸)的情况，使非故障电路断电，造成故障范围扩大，进而造成不必要的、更大的经济损失。如果上级断路器具有短路短延时保护功能，则可避免出现上级断路器和下级断路器同时跳闸或越级跳闸的情况出现，从而防止事故的扩大、提高供电的可靠性与安全性。

现在，用户一般使用带选择性保护的小型断路器(SMCB)作为上级断路器来实现选择性保护，然而不论是电子式还是机械式SMCB都存在体积大、成本高的缺点。

实用新型内容

鉴于以上所述的一个或多个问题，本实用新型提供了一种新颖的用在断路器中的延时动作机构、和断路器。

根据本实用新型实施例的用在断路器中的延时动作机构包括：静铁芯；至少两个动铁芯，与静铁芯处于同一水平轴线上；至少两个反力弹簧，分别位于静铁芯和与其相邻的动铁芯之间、以及至少两个动铁芯之间；电磁线圈，环绕在静铁芯、以及至少两个动铁芯中的至少一者的外部；顶杆，贯穿静铁芯、以及至少两个动铁芯设置，其中当电磁线圈通电时，电磁线圈中的回路电流产生的磁动力驱动至少两个动铁芯克服至少两个反力弹簧的弹簧力产生的阻力在朝向静铁芯的方向运动，从而带动顶杆运动，其中至少两个反力弹簧中的至少一个反力弹簧与其他反力弹簧产生的弹簧力不同。

根据本实用新型实施例的用在断路器中的延时动作机构还包括：套管，其中至少两个动铁芯、以及至少两个反力弹簧位于套管内，并且电磁线圈环绕在套管的外部，其中，该套管是由具有绝缘能力的材质制成的。

在根据本实用新型实施例的用在断路器中的延时动作机构中，至少两个动铁芯包括第一动铁芯和第二动铁芯，第一动铁芯位于静铁芯和第二动铁芯之间，并且第一动铁芯与静铁芯之间的第一反力弹簧的弹簧力小于第一动铁芯与第二动铁芯之间的第二反力弹簧的弹簧力。

在根据本实用新型实施例的用在断路器中的延时动作机构中，当第一动铁芯在电磁线圈中的回路电流产生的磁动力的驱动下在朝向静铁芯的方向运动到极限位置时，顶杆并未到达目标位置。

在根据本实用新型实施例的用在断路器中的延时动作机构中，当第一动铁芯在电磁线圈中的回路电流产生的磁动力的驱动下在朝向静铁芯的方向运动到极限位置时，第二动铁芯在惯性和/或电磁线圈中的回路电流产生的磁动力的驱动下继续运动，直到顶杆到达目标位置为止。

在根据本实用新型实施例的用在断路器中的延时动作机构中，在第二动铁芯在朝向静铁芯的方向运动的过程中，第二反力弹簧的弹簧力产生的阻力的增大速率大于电磁线圈中的回路电流产生的磁动力的增大速率。

在根据本实用新型实施例的用在断路器中的延时动作机构中，当电磁线圈中的回路电流超过整定动作电流阀值时，顶杆到达所述目标位置。

在根据本实用新型实施例的用在断路器中的延时动作机构中，第一动铁芯上具有不妨碍第二动铁芯继续运动的槽或者孔。

根据本实用新型实施例的断路器，包括如上所述的延时动作机构。

根据本实用新型实施例的用在断路器中的延时动作机构，结构简单，成本低，并且能够通过脱扣机构的延时动作实现级差配合的选择性保护，从而避免出现短路电流时与下级断路器同时动作。

附图说明

本申请的下列附图在此作为本申请的一部分用于理解本申请。附图中示出的实施方式及其描述用来解释本实用新型的原理。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的用在断路器中的延时动作机构的局部剖视图；以及

图2是根据本实用新型实施例的用在断路器中的延时动作机构的局部放大图。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型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实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。本实用新型决不限于下面所提出的任何具体配置，而是在不脱离本实用新型的精神的前提下覆盖了元素和部件的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊。

为了避免出现上下级断路器同时跳闸或越级跳闸的情况从而防止事故的扩大，断路器应具有短路延时脱扣功能以实现级差配合的选择性保护。为此，本实用新型提出了一种新颖的用在断路器中的延时动作机构。下面结合图1和图2，详细说明根据本实用新型实施例的用在断路器中的延时动作机构。

图1示出了根据本实用新型实施例的用在断路器中的延时动作机构。如图1所示，该用在断路器中的延时动作机构100包括电磁线圈101、静铁芯102、两个动铁芯103和104、两个反力弹簧105和106、以及贯穿静铁芯102和两个动铁芯103、104设置的顶杆107。

在本实施例中，电磁线圈101可以为螺线管结构形式，环绕在静铁芯102、以及两个动铁芯103、104中的至少一者的外部；两个动铁芯103、104与静铁芯102处于同一水平轴线上，并且动铁芯103位于静铁芯102和动铁芯104之间；反力弹簧105位于静铁芯102和动铁芯103之间，并且反力弹簧106位于动铁芯103和104之间；反力弹簧105产生的弹簧力使得动铁芯103和静铁芯102之间的磁隙得以保持，反力弹簧106产生的弹簧力使得动铁芯103和104之间的磁隙得以保持，并且反力弹簧105产生的弹簧力小于反力弹簧106产生的弹簧力。

当电磁线圈101通电时，电磁线圈101中的回路电流产生的磁动力驱动两个动铁芯103和104克服两个反力弹簧105和106的弹簧力产生的阻力在朝向静铁芯102的方向运动，从而带动顶杆107运动。

这里，由于反力弹簧105和106的弹簧力不同，所以：1)当电磁线圈101中的回路电流从零逐渐增大但是尚未增大到其产生的驱动力大于反力弹簧105和106中任意一者的弹簧力产生的阻力时，两个动铁芯103和104均无法运动；2)当电磁线圈101中的回路电流增大到其产生的驱动力大于反力弹簧105的弹簧力产生的阻力而小于反力弹簧106的弹簧力产生的阻力时，动铁芯103在电磁线圈101中的回路电流产生的驱动力的作用下运动，动铁芯104在动铁芯103的带动下运动，进而使得顶杆107在动铁芯103和104二者的带动下运动。

本领域技术人员可以理解的是，根据本实用新型实施例的用在断路器中的延时动作机构可以包括两个以上动铁芯、以及与动铁芯配合设置的两个以上反力弹簧，并且该两个以上反力弹簧中至少有一个反力弹簧与其他反力弹簧产生的弹簧力不同。这样，由于电磁线圈101中的回路电流产生的驱动力对两个以上动铁芯的驱动存在时间上的先后关系，所以可以使得顶杆107延时到达目标位置。

在图2所示的实施例中，当动铁芯103在电磁线圈101中的回路电流产生的磁动力的驱动下在朝向静铁芯102的方向运动到极限位置(例如，反力弹簧105不能被进一步压缩的极限位置、或者动铁芯103被静铁芯102顶住从而无法继续在朝向静铁芯102的方向运动的极限位置)时，顶杆107并未到达目标位置；当动铁芯103在电磁线圈101中的回路电流产生的磁动力的驱动下在朝向静铁芯102的方向运动到极限位置时，动铁芯104在惯性、电磁线圈101中的回路电流产生的磁动力、或者它们二者的作用下继续运动，直到带动顶杆107到达目标位置(例如，使得脱口机构109动作的位置)为止。在动铁芯104在朝向静铁芯102的方向运动的过程中，反力弹簧106的弹簧力产生的阻力的增大速率大于电磁线圈101中的回路电流产生的磁动力的增大速率，这样就使得动铁芯104的加速度为负值，从而可以延缓动铁芯104的动作速度。

在包括延时动作机构100的断路器中，不仅存在现有的断路器中已经存在的动铁芯103与静铁芯102间的磁隙，而且存在现有的断路器中尚不存在的动铁芯103与动铁芯104间的磁隙，因此相比现有的断路器增大了顶杆107的运动距离，延迟了脱扣机构109的动作，使得断路器中的故障电流在经过一定延时后被切断。在本实施例中，当电磁线圈101中的回路电流超过整定动作电流阈值时，顶杆107到达目标位置(即，到达使脱扣机构109动作从而使得断路器中的故障电流被切断的位置)。

在图2所示的实施例中，用在断路器中的延时动作机构100还可以包括套管108，其中，套管108是由具有绝缘能力的材质制成的。具体地，动铁芯103和104、以及两个反力弹簧105和106位于套管108内，并且电磁线圈101环绕在套管108的外表面上。这里，套管108不仅起到使动铁芯103和104与电磁线圈101之间绝缘的作用，同时还可以避免动铁芯103和动铁芯104在径向方向摆动过大从而可以提高用在断路器中的延时动作机构100的可靠性。

为了更好地理解与应用根据本实用新型实施例的用在断路器中的延时动作机构，下面结合图2进一步对图1中所示的用在断路器中的延时动作机构100进行详细描述。

图2示出了根据本实用新型实施例的用在断路器中的延时动作机构100的局部放大图。如图2所示，反力弹簧105的外径尺寸比套管108的内径尺寸略小，内径尺寸比静铁芯102的凸台111和动铁芯103的凸台112的外径尺寸略大，位于静铁芯102和动铁芯103之间且两端套在静铁芯102的凸台111和动铁芯103的凸台112上；动铁芯103内设有孔腔113和孔腔114；顶杆107为台阶轴形状，并且顶杆107的粗轴115的外径比动铁芯103的孔腔114的内径尺寸大且比静铁芯102的孔腔116的内径小；动铁芯104内设有孔腔117；反力弹簧106套在顶杆107的细轴118上，顶杆107的细轴118穿过动铁芯103的孔腔113、114并伸入动铁芯104的孔腔117；在断路器底座上设有限位特征119，使动铁芯104有确定的位置，通过调节反力弹簧105、106使得静铁芯102与动铁芯103的间隙、动铁芯103与动铁芯104之间的间隙有确定的预定值。

电磁线圈101中的回路电流产生的磁动力在大于反力弹簧105的弹簧力产生的阻力时使得动铁芯103克服反力弹簧105的弹簧力产生的阻力向靠近静铁芯102的方向运动，且动铁芯104与动铁芯103一并向靠近静铁芯102的方向运动；动铁芯103到达极限位置时，脱扣机构没有动作，动铁芯103和动铁芯104之间具有足够的磁隙。

当顶杆107未被带动运动到脱扣位置时，反力弹簧106的弹簧力给予动铁芯104的阻力的增大速率比电磁线圈101中的回路电流产生的磁动力的增大速率略大，使得动铁芯104的加速度为负值，延缓动铁芯104的动作速度，动铁芯104在惯性及电磁线圈101中的继续增大的回路电流产生的磁动力的共同作用下克服反力弹簧106的弹簧力产生的阻力继续运动，直到带动顶杆107到达脱扣位置后使脱扣机构动作，从而实现机构延时脱扣的功能。

综上所述，由图1和图2中可以看出，根据本实用新型实施例提供的用在断路器中的延时动作机构，可以实现一定短路故障电流范围内的级差配合选择性保护功能，避免非故障电路断电，从而可以避免不必要的经济损失，提高供电的可靠性与安全性。

以上已经参考本实用新型的具体实施例来描述了本实用新型，但是本领域技术人员均了解，可以对这些具体实施例进行各种修改、组合和变更，而不会脱离由所附权利要求或其等同物限定的本实用新型的精神和范围。此外，附图中的任何信号箭头应当被认为仅是示例性的，而不是限制性的，除非另有具体指示。当术语被预见为使分离或组合的能力不清楚时，组件或者步骤的组合也将被认为是已经记载了。

Claims (10)

1.一种用在断路器中的延时动作机构，包括：

静铁芯；

至少两个动铁芯，与所述静铁芯处于同一水平轴线上；

至少两个反力弹簧，分别位于所述静铁芯和与其相邻的动铁芯之间、以及所述至少两个动铁芯之间；

电磁线圈，环绕在所述静铁芯、以及所述至少两个动铁芯中的至少一者的外部；

顶杆，贯穿所述静铁芯、以及所述至少两个动铁芯设置，其中

当所述电磁线圈通电时，所述电磁线圈中的回路电流产生的磁动力驱动所述至少两个动铁芯克服所述至少两个反力弹簧的弹簧力产生的阻力在朝向所述静铁芯的方向运动，从而带动所述顶杆运动，其中所述至少两个反力弹簧中的至少一个反力弹簧与其他反力弹簧产生的弹簧力不同。

2.如权利要求1所述的用在断路器中的延时动作机构，其特征在于，还包括：

套管，其中所述至少两个动铁芯、以及所述至少两个反力弹簧位于所述套管内，并且所述电磁线圈环绕在所述套管的外部。

3.如权利要求2所述的用在断路器中的延时动作机构，其特征在于，所述套管是由具有绝缘能力的材质制成的。

4.如权利要求1至3中任一项所述的用在断路器中的延时动作机构，其特征在于，所述至少两个动铁芯包括第一动铁芯和第二动铁芯，所述第一动铁芯位于所述静铁芯和所述第二动铁芯之间，并且所述第一动铁芯与所述静铁芯之间的第一反力弹簧的弹簧力小于所述第一动铁芯与所述第二动铁芯之间的第二反力弹簧的弹簧力。

5.如权利要求4所述的用在断路器中的延时动作机构，其特征在于，当所述第一动铁芯在所述电磁线圈中的回路电流产生的磁动力的驱动下在朝向所述静铁芯的方向运动到极限位置时，所述顶杆并未到达目标位置。

6.如权利要求5所述的用在断路器中的延时动作机构，其特征在于，当所述第一动铁芯在所述电磁线圈中的回路电流产生的磁动力的驱动下在朝向所述静铁芯的方向运动到极限位置时，所述第二动铁芯在惯性和/或所述电磁线圈中的回路电流产生的磁动力的驱动下继续运动，直到所述顶杆到达所述目标位置为止。

7.如权利要求6所述的用在断路器中的延时动作机构，其特征在于，在所述第二动铁芯在朝向所述静铁芯的方向运动的过程中，所述第二反力弹簧的弹簧力产生的阻力的增大速率大于所述电磁线圈中的回路电流产生的磁动力的增大速率。

8.如权利要求6所述的用在断路器中的延时动作机构，其特征在于，当所述电磁线圈中的回路电流超过整定动作电流阀值时，所述顶杆到达所述目标位置。

9.如权利要求4所述的用在断路器中的延时动作机构，其特征在于，所述第一动铁芯上具有不妨碍所述第二动铁芯继续运动的槽或者孔。

10.一种断路器，包括权利要求1-9中任一项所述的延时动作机构。