CN212676186U - 一种自动分合闸断路器 - Google Patents

Abstract

一种自动分合闸断路器，包括壳体，在壳体的两侧分别设置有进线端子和出线端子，在进线端子与出线端子之间设置有隔板、操作机构、触头机构、灭弧系统、电机和电子线路板；所述电子线路板铺设在壳体内，所述手柄、操作机构设置在壳体的上部，触头机构设置在壳体的中部，灭弧机构设置在壳体的下部，在灭弧系统与手柄之间设置有短路保护机构，电机设置在进线端子与触头机构之间，在电机与手柄之间设置有传动机构，在出线端子与短路保护机构之间设置有过载保护机构，所述隔板将操作机构、触头机构、传动机构以及电子线路板分隔。通过将电机、电子线路板、操作机构、触头机构等均设置在断路器的同一个空间内，并且使用隔板分隔，有效缩小了产品体积。

Description

一种自动分合闸断路器

技术领域

本实用新型涉及低压电器，具体涉及一种自动分合闸断路器。

背景技术

目前小型断路器的发展趋势是除了具备传统的手动分合闸功能外，还需要具有自动分合闸功能，特别是随着智能电网的发展，预付费小型断路器的需求不断增大，而普通的预付费小型断路器不能实现欠费自动跳闸断电和用户续费后自动合闸功能，给用户带来很大的不便。

现有的自动分合闸断路器的驱动装置通常由电机和齿轮组来提供动力，并且现有的自动分合闸断路器是由断路器模块和电机驱动模块拼接组成的结构，由于模块各自独立，占用体积偏大，使得使用范围受到限制。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构紧凑、可靠性高的自动分合闸断路器。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种自动分合闸断路器，包括壳体和转动安装在壳体上的手柄，在壳体的两侧分别设置有进线端子和出线端子，在进线端子与出线端子之间设置有操作机构、触头机构、灭弧系统、短路保护机构、电机和电子线路板；所述手柄与操作机构设置在壳体的上部，手柄与操作机构连接，触头机构位于壳体中部，触头机构的动触头与操作机构连接，所述电机位于进线端子与触头机构之间，在电机与手柄之间设置有传动机构，由电子线路板上的控制电路控制电机转动，传动机构在电机的驱动下转动用于实现断路器的自动分合闸；所述灭弧系统设置在壳体的下部，短路保护机构设置在灭弧系统与手柄之间；所述壳体内还设有隔板，在断路器厚度方向上，操作机构和传动机构设置在电子线路板的表面上侧，且所述传动机构位于电子线路板与操作机构之间，所述隔板设置在传动机构与操作机构之间，所述操作机构、触头机构位于隔板的表面一侧，传动机构、电子线路板和电机位于隔板的背面一侧。

进一步，所述隔板包括一体成型的第一分隔部和第二分隔部，第一分隔的下部与第二分隔部的上部连接，所述第一分隔部用于使操作机构与传动机构、电子线路板相分隔，第二分隔部用于使电机、电子线路板与触头机构、灭弧系统相分隔。

进一步，在所述第一分隔部的一侧向手柄方向延伸形成延伸部，所述延伸部的上边缘为向下凹陷的弧形凹边，所述弧形凹边用于避让手柄的下部，在弧形凹边靠近壳体的一侧设有安装部，所述安装部用于将隔板固定安装在壳体内；在所述安装部的一侧设有凸出的限位部，所述限位部用于与手柄中的扭簧配合，在手柄转动过程中为扭簧发生弹性形变提供固定的限位部。

进一步，在所述第二分隔部远离灭弧系统一侧的边缘向外延伸形成凸边，所述凸边将第二分隔部靠近灭弧系统一侧的部分围成配合空间，触头机构的动触头穿过第一分隔部伸入配合空间，动触头在配合空间摆动与静触头完成合闸、分闸的动作过程；

在第二分隔部远离灭弧系统的一侧设有延伸板，所述延伸板用于包覆在电机的外侧，使电机与电子线路板同时处于隔板的背面一侧。

进一步，所述灭弧系统包括灭弧室，在所述灭弧室靠近进线端子的一侧设有引弧板；

所述电子线路板成Z字型，包括上横臂线路板、纵臂线路板和下横臂线路板，在断路器宽度方向上，纵臂线路板一侧为短路保护机构和灭弧系统的灭弧室，另一侧为电机，在断路器高度方向上，下横臂线路板位于电机下方一侧，在断路器厚度方向上，引弧板、操作机构层叠在纵臂线路板上，且手柄、操作机构和传动机构层叠在上横臂线路板上。

进一步，在壳体内还设有电流检测机构，所述电流检测机构设置在短路保护机构与出线端子之间，所述电流检测机构包括电流互感器，所述电流互感器设置在短路保护机构与出线端子之间，电流互感器与电子线路板的控制电路连接，在电子线路板的控制电路根据电流互感器检测的信号判断出现过载后，电子线路板控制电机转动触发操作机构脱扣使断路器分闸。

进一步，所述传动机构包括蜗杆、多个传动齿轮以及与操作机构的锁扣配合的中间齿轮和与手柄配合的手柄齿轮，所述电机与蜗杆连接，蜗杆、多个传动齿轮、中间齿轮、手柄齿轮依次啮合传动，且手柄齿轮与手柄安装在同一个连接轴上，电子线路板的控制电路驱动电机正转，通过传动机构的手柄齿轮带动手柄向合闸方向转动实现合闸。

进一步，所述中间齿轮上设有第二限位部，所述操作机构包括枢转安装在壳体内的支座以及分别枢转安装在支座上的锁扣和跳扣，锁扣与跳扣搭扣配合，在跳扣上设置有用于与手柄连接的连杆，触头机构的动触头与支座连接，操作机构还设有分闸件，分闸件一端与锁扣连接，另一端与中间齿轮对应设置，电机在电子线路板的控制下反向转动驱动中间齿轮转动，中间齿轮的第二限位部通过分闸件使操作机构中由锁扣与跳扣形成的搭扣结构解锁，进而使得断路器脱扣实现断路器分闸。

进一步，在手柄齿轮靠近手柄的一侧凸出设有第一限位部，在手柄靠近手柄齿轮的一侧凸出设有与第一限位部相配合的合闸部；在合闸时，所述电机在电子线路板的控制下正向转动，第一限位部与合闸部限位配合使手柄齿轮带动手柄向合闸方向转动并驱动操作机构使触头机构合闸。

进一步，在手柄齿轮与电子线路板之间设有用于识别手柄齿轮所处位置的位置识别机构，所述位置识别机构包括分别设置在手柄齿轮和电子线路板上的识别点和定位点，在识别点与定位点相配合时，电子线路板根据手柄齿轮所处位置控制电机转动；

所述定位点设置在与手柄齿轮相对的电子线路板上，所述定位点包括由导电片形成的起点位置、对应合闸位置的第一终点位置和对应分闸位置的第二终点位置，所述起点位置位于第一终点位置和第二终点位置之间，在手柄齿轮靠近电子线路板的一侧设有识别点，在所述识别点设置有能与电子线路板上的导电片连接形成回路的U形导电片，在U形导电片与电子线路板上的导电片接触形成回路时能够向电子线路板提供此时手柄齿轮所处位置，电子线路板根据手柄齿轮所在位置控制电机的转动。

本实用新型的自动分合闸断路器，通过将电机、电子线路板、操作机构、触头机构等均设置在断路器的同一个空间内，并且使用隔板将电机、电子线路板共同与操作机构、触头机构、灭弧系统分隔开，将电机及电子线路板整合在有限的断路器空间内，有效缩小了产品体积。同时，将电机设置在触头机构与进线端子之间，在电机与手柄之间设置传动结构，能够将电机及传动模块与断路器模块整合在约18cm宽的范围内，有效缩小了产品体积。

此外，隔板分为第一分隔部和第二分隔部，在实现分隔作用的同时，为壳体内的零件提供了支撑作用及动作空间，增强了断路器内部结构的紧凑性。

附图说明

图1-4是本实用新型自动分合闸断路器的内部结构示意图；

图5是本实用新型自动分合闸断路器中电子线路板的结构示意图；

图6是本实用新型自动分合闸断路器的内部结构示意图(无隔板)；

图7-8是本实用新型自动分合闸断路器的传动机构与电机的结构示意图；

图9是本实用新型自动分合闸断路器的内部元件结构示意图(无隔板)；

图10是本实用新型自动分合闸断路器中手柄、传动机构及电机的结构示意图；

图11-13是本实用新型自动分合闸断路器中手柄、操作机构及隔板的结构示意图；

图14是本实用新型自动分合闸断路器中位置识别机构的结构示意图；

图15-16是本实用新型自动分合闸断路器中位置识别结构的结构示意图；

图17是本实用新型自动分合闸断路器中U形导电片的结构示意图；

图18是本实用新型自动分合闸断路器中隔板的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图1至18给出的实施例，进一步说明本实用新型的一种自动分合闸断路器的具体实施方式。本实用新型的一种自动分合闸断路器不限于以下实施例的描述。

一种自动分合闸断路器，包括壳体和转动安装在壳体上的手柄1，在壳体的两侧分别设置有进线端子91和出线端子92，在进线端子91与出线端子92之间设置有操作机构2、触头机构4、灭弧系统7、电机93和电子线路板8；所述电机93与手柄1之间设置有传动机构3，电子线路板8上设有控制电路，电子线路板8通过控制电路控制电机93转动并由传动机构3传动，在传动机构3与手柄1、操作机构2的配合下实现触头机构4的自动分合闸。

如图1所示，图1的水平方向为断路器的宽度方向，竖直方向为断路器的高度方向，垂直于水平方向和竖直方向所在平面的方向为断路器的厚度方向。所述电子线路板8铺设在进线端子91与出线端子92之间的壳体内，在断路器厚度方向上操作机构2、传动机构3均层叠设置在电子线路板8的表面上侧；所述手柄1与操作机构2共同设置在壳体的上部，手柄1与操作机构2连接；所述触头机构4位于壳体的中部，触头机构4的动触头41与操作机构2连接；所述电机93位于进线端子91与触头机构4之间，传动机构3位于电机93与手柄1之间，传动机构3将电机93的动力传递至手柄1，由电子线路板8上的控制电路控制电机93转动，传动机构3在电机93的驱动下转动用于实现断路器的自动分合闸；所述灭弧系统7设置在壳体的下部，并且灭弧系统7位于触头机构4的一侧，在触头机构4分合闸后所产生的电弧被引入灭弧系统内熄灭；在壳体内还设有短路保护机构6，所述短路保护机构6位于灭弧系统7与手柄1之间，在短路保护机构6与出线端子92之间设置有电流检测装置。

所述壳体内还设有隔板5，在断路器厚度方向上，操作机构2、触头机构4及传动机构3设置在电子线路板8的表面上侧，且所述传动机构3位于电子线路板8与操作机构2之间，所述隔板5设置在传动机构3与操作机构2之间，所述操作机构2、触头机构4位于隔板5的表面一侧，传动机构3、电子线路板8和电机93位于隔板5的背面一侧。

如图2-6所示，所述操作机构2包括枢转安装在壳体内的支座以及分别枢转安装在支座上的锁扣22和跳扣21，锁扣22与跳扣21搭扣配合，在跳扣21上设置有用于与手柄1连接的连杆23，触头机构4的动触头41与支座连接。作为一种优选方案，所述动触头41与支座固定安装。所述触头机构4包括位于壳体中部且相对设置的动触头41和静触头42，所述静触头42设置在灭弧系统7靠近电机93的一侧，操作机构2带动动触头41在电机93与静触头42之间转动用于与静触头42配合以实现触头机构4的分合闸。

通过操作手柄1实现触头机构4的手动分合闸，在跳扣21与锁扣22搭扣配合的情况下，在操作手柄1的摆动的过程中，手柄1通过连杆23带动操作机构2转动，与此同时触头机构4的动触头41随操作机构2的转动而与静触头42接触和分离实现断路器合分闸。

所述短路保护机构6包括电磁脱扣器，所述电磁脱扣器位于操作机构2的一侧，在线路发生短路故障时，电磁脱扣器触发使操作机构2的锁扣22与跳扣21解锁脱扣而带动动触头41实现分闸。具体为，所述短路保护机构6包括电磁脱扣器，电磁脱扣器包括磁轭、设置在磁轭上与静触头42连接的线圈61以及设置在线圈61内侧的铁芯，静触板的一端与磁轭连接，线圈61的两端分别连接出线端子92与静触板，线圈61在线路短路时驱动铁芯解锁操作机构2。

所述电子线路5铺设在壳体内，优选电子线路板8对应的设置在与手柄1、操作机构2、触头机构4及传动机构3相对应的位置，手柄1、操作机构2、触头机构4层叠在电子线路板8表面上，以便充分利用壳体内的空间且减少零部件之间的干扰。

如图5-7所示的优选实施例，所述灭弧系统7包括灭弧室，在所述灭弧室靠近进线端子91的一侧设有引弧板72；所述电子线路板8成Z字型，包括上横臂线路板、纵臂线路板和下横臂线路板，在断路器宽度方向上，纵臂线路板一侧为短路保护机构6和灭弧系统7的灭弧室，另一侧为电机93，在断路器高度方向上，下横臂线路板位于电机93下方一侧，在断路器厚度方向上，灭弧系统7的引弧板72、操作机构2层叠在纵臂线路板上，且手柄1、操作机构2和传动机构3层叠在上横臂线路板上。

当然电子线路板8可以完全铺设在壳体内，这需要根据壳体内零件的形状设置相应的避让区，且增加断路器的整体厚度。在电子线路板8上设置有用于控制电机93转动的控制电路，所述电机93通过与传动机构3的配合，由传动机构3与操作机构2配合实现断路器的自动分合闸。在合闸时，控制电路驱动电机93正向转动，由传动机构3驱动手柄1通过操作机构2带动动触头41实现合闸；在分闸时，控制电路驱动电机93反向转动，通过传动机构3触发操作机构2脱扣带动动触头41实现分闸。所述控制电路包括微处理器，所述微处理器与电机93连接，控制电机93的正转和反转。所述微处理器还与远程上位机通讯连接，或者与电能表等设备连接。当然，也可以不设置微处理器，采用硬件电路控制电机93的正转和反转。

所述灭弧系统7设置在壳体的下部，且位于触头机构4的一侧，所述灭弧系统7包括设置在壳体下部的灭弧室，在所述灭弧室靠近进线端子91的一侧设有引弧板72，所述引弧板72将触头机构4分合闸时所产生的电弧引入灭弧室中，在灭弧室与出线端子93之间设有排气通道71，所述排气通道71与壳体的排气口连通用于将灭弧室的电弧尾气排出壳体。

所述过载保护机构包括电流互感器94，所述电流互感器94设置在短路保护机构6与出线端子92之间，电流互感器94与电子线路板8的控制电路连接，在线路发生过载时，所述电流互感器94采集电流信号并将电流信号传递至电子线路板8的控制电路，在控制电路判断发生过载后驱动电机93转动，电机93带动传动机构3使操作机构2脱扣带动动触头41实现分闸。所述控制电路的微处理器根据电流互感器94的电流信号判断是否发生过载，这属于本领域的现有技术，不再赘述。

所述传动机构3与电机93传动连接，电机93的转动驱动传动机构3使操作机构2带动触头机构4分合闸。所述传动机构3包括与手柄1同轴安装的手柄齿轮31及与操作机构2配合的中间齿轮32，在合闸时，所述电机93转动使手柄齿轮31与手柄1配合共同在传动机构3的作用下转动，手柄1使操作机构2带动动触头41合闸；在分闸时，所述电机93转动使中间齿轮32转动，在中间齿轮32的转动下通过分闸件24驱动锁扣22，使操作机构2脱扣带动动触头41分闸。

本实用新型的自动分合闸断路器的一个改进点在于将电机93、电子线路板8、操作机构2、触头机构4等均设置在断路器的同一个空间内，并且使用隔板5将电机93、电子线路板8共同与操作机构2、触头机构4、灭弧系统7分隔开，将电机93及电子线路板8整合在有限的断路器空间内，有效缩小了产品体积。同时，将电机93设置在触头机构4与进线端子91之间，在电机93与手柄1之间设置传动结构3，能够将电机93及传动模块与断路器模块整合在约18cm宽的范围内，有效缩小了产品体积。

特别的是，电子线路板8、传动机构3、隔板5、操作机构2依次层叠设置，所述转动支点514设置在隔板5上，结构紧凑且装配过程简单。同时过载保护机构不设置单独的触发机构，利用自动分合闸的电机93和传动机构3实现脱扣分闸，大大节省空间。

相比一般的传动机构3，本实用新型的传动机构3的另一个改进点在于传动机构3上设有单向限位结构，所述单向限位结构是指当电机93向一个方向转动能够起到限位配合的作用，但当电机93向相反方向转动时不能实现限位配合的作用。参见图7、8和10，所述传动机构3上的单向限位结构包括相互分离的第一限位部311和第二限位部321，第一限位部311设置在与手柄1同轴安装的手柄齿轮31上，相应的在手柄1上设有与第一限位部311限位配合的合闸部13，在合闸时，电机93在电子线路板8的控制下正向转动，手柄齿轮31上的第一限位部311与手柄1的合闸部13限位配合使手柄齿轮31带动手柄1向合闸方向转动并驱动操作机构2使触头机构4合闸，在合闸完毕后，电子线路板8驱动电机93反转，手柄齿轮31反向转动避让手柄1，手柄齿轮31上的第一限位部311与手柄1解除限位配合防止对手柄1的手动分闸操作产生影响，此时手柄1保持在合闸位置,手柄齿轮31的反向转动不会驱动手柄1转动。所述第二限位部321设置在中间齿轮32上，在操作机构2上设有与第二限位部321配合的分闸件24，分闸件24一端与第二限位部321配合，另一端与操作机构2的锁扣22配合；在分闸时，电子线路板8驱动电机93反向转动，中间齿轮32转动并通过第二限位部321驱动分闸件24，分闸件24推动锁扣22使锁扣22和跳扣21解锁(参见图2)触发操作机构2脱扣，实现触头机构4分闸(分闸件24参见图12、13)，此时手柄1也随操作机构2回到分闸位置，分闸完毕后，电子线路板8驱动电机93正转，中间齿轮32转动复位使第二限位部321避让分闸件24。相比设置一个单向限位结构同时实现合闸、分闸功能的结构，第一限位部311与第二限位部321分别单向限位配合，使传动机构3分别与不同机构配合，降低了单向限位结构的设计难度，并且这种单向限位结构分别与手柄1的合闸部13、操作机构2的分闸件24配合的结构，将自动合闸的结构从手柄1上分离出来，实现了自动分闸与自动合闸的功能分离，但同时又综合设置在传动机构3上，降低了手柄1与传动机构3的配合难度，同时也避免了自动合闸、自动分闸时的相互干扰。需要说明的是，本实用新型中电机93正转、反转是相对的方向，并非指正转必然是特定的某个方向。

所述传动机构3与电子线路板8相对设置，单向限位结构设置在传动机构3背对电子线路板8的一侧，所述传动机构3包括与手柄1同轴转动安装的手柄齿轮31，在手柄齿轮31靠近手柄1的一侧凸出设有第一限位部311，相应的，断路器的手柄1也进行相应的改进，在手柄1靠近手柄齿轮31的一侧凸出设有与第一限位部311相配合的合闸部13，此时第一限位部311与合闸部13为相对凸出的结构；当合闸时，电机93在电子线路板8的控制下正向转动，手柄齿轮31在传动机构3的传动作用下转动，在第一限位部311与合闸部13限位配合后，手柄齿轮31带动手柄1向合闸方向转动，手柄1的转动使操作机构2驱动触头机构4合闸；在触头机构4合闸到位后，电子线路板8控制电机93反向转动，手柄齿轮31随之反向转动到初始位置，并且在手柄齿轮31反向转至初始位置的过程中，手柄1保持静止，由此使第一限位部311与合闸部13解除限位配合，以此防止对断路器手动分闸的影响，而且在电机93继续反向转动以驱动操作机构2分闸时，第一限位部311与合闸部13会因电机93的反转而远离。

具体的如图10所示，所述手柄1包括转盘11和用于操作转盘11转动的把手12，所述把手12与转盘11一体成型，在转盘11上与把手12相对的一侧设有作为合闸部13的凸台，作为合闸部13的凸台可以放置在圆周的任意位置，但优选按图10所示方向，顺时针沿把手12到合闸部13之间的圆周部分作为手柄1的合闸圆周，沿合闸部13到把手12之间的圆周部分作为手柄1的分闸圆周，优选合闸圆周所对应的圆心角大于分闸圆周所对应的圆心角，合闸圆周所对应的圆心角大于180°。所述手柄齿轮31设有半周的啮合轮齿，所述半周的啮合轮齿位于靠近电机93的一侧，且半周的啮合轮齿与手柄1的合闸圆周的对应，优选半周的啮合轮齿的两端位于把手12与合闸部13之间，第一限位部311为凸出设置在手柄齿轮31上的凸台，优选第一限位部311对应于设有半周的啮合轮齿的一侧，且位于靠近合闸部13的一端，在图10中，手柄齿轮31通过半周的啮合轮齿与中间齿轮32啮合。当然，由于手柄齿轮31的啮合轮齿与手柄1的工作角度有关，第一限位部311也可以不对应啮合轮齿设置。

所述传动机构3包括中间齿轮32，在所述中间齿轮32上设有第二限位部321，所述第二限位部321位于中间齿轮32靠近手柄1的一侧，相应的，操作机构2设有分闸件24，分闸件24一端与锁扣22连接，另一端与分闸件24对应设置，所述分闸件24用于解锁操作机构2的跳扣21与锁扣22形成的搭扣结构。当分闸时，电机93在电子线路板8的控制下反向转动驱动中间齿轮32转动，中间齿轮32的第二限位部321通过分闸件24使操作机构2中由锁扣22与跳扣21形成的搭扣结构解锁，进而使得断路器脱扣实现断路器分闸，在触头机构4分闸的同时，操作机构2使手柄1转至分闸位置。

具体的，如图10所示，所述中间齿轮32一侧凸出设有凸台作为第二限位部321，所述第二限位部321位于靠近手柄齿轮31的一侧，第二限位部321包括横臂和纵臂，所述横臂与纵臂连接形成L形，其中横臂用于驱动分闸件24脱扣，纵臂用于在脱扣后挡住分闸件24，防止再合闸。第二限位部321的横臂与分闸件24配合。所述分闸件24优选设置在锁扣22，所述分闸件24整体呈杆状，分闸件24的一端作为连接端铰接在锁扣22上，分闸件24的另一端作为自由端用于与第二限位部321配合。在电机93驱动传动机构3转动时，分闸件24的自由端与第二限位部321限位配合，分闸件24随着中间齿轮32的转动而转动并使跳扣21与锁扣22解锁，由此使得触头机构4分闸。优选壳体内设有对应分闸件24中部的转动支点514，分闸件24的中部绕转动支点514转动使得连接端带动锁扣22与跳扣21解锁。当产品需要限制合闸时，电机93转动至脱扣位不动，通过第二限位部321的横臂使机构分闸，分闸件24回到初始位置，此时电机93不动，齿轮32仍在分闸位，第二限位部321的纵臂用于挡住分闸件24，手动合闸时，因分闸件24不能转动，跳扣和锁扣不能持续搭接，使合闸操作无法完成。

具体操作机构2如图2、9、11所示，所述操作机构2包括枢转安装的支座以及分别枢转安装在支座上的锁扣22和跳扣21，锁扣22的一端铰接有分闸件24，且锁扣22的一端与跳扣21的一端相互搭扣配合，跳扣21的另一端通过一个连杆23与手柄1连接，所述触头机构4的动触头41与支座同轴安装，支座上设有储能机构。操作机构2在锁扣22和跳扣21相互搭扣配合时保持平衡，通过手柄1的摆动使操作机构2带动动触头41摆动，动触头41的摆动完成与静触头42接触和分离的动作。在电机93通过传动机构3的驱动、短路保护机构6驱动或直接手动操作手柄1均能够驱动触头机构4的分闸，通过手柄1的摆动使操作机构2带动动触头41摆动，动触头41的摆动完成与静触头42分离动作以实现分闸，电机93通过传动机构3驱动分闸件24推动锁扣22、短路保护机构6的铁芯推动锁扣22会使锁扣22与跳扣21解锁，操作机构2失去平衡并在储能机构的释能驱动触头机构4分闸。需要说明的是，在本申请的自动合闸过程中，在电机93正向转动时，传动机构3通过单向限位结构与手柄1的限位配合使手柄1向合闸方向转动，手柄1在连杆23的作用下使操作机构2驱动触头机构4合闸；在合闸到位以及自动分闸时，此时电机93的反向转动并不会通过传动机构3使手柄1向分闸方向转动，在分闸时，传动机构3的单向限位结构通过与分闸件24配合，分闸件24使由跳扣21和锁扣22形成的搭扣锁定结构解锁使触头机构4分闸，同时在连杆23的作用下手柄1向分闸方向转动。

如图7、8和10所示，所述传动机构3包括蜗杆、1个或多个传动齿轮以及与操作机构2的锁扣22配合的中间齿轮32和与手柄1配合的手柄齿轮31，所述电机93与蜗杆连接，蜗杆、多个传动齿轮、中间齿轮32、手柄齿轮31依次啮合传动。本实施例中，传动机构3三个传动齿轮，分别为第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮，当然根据需要也可以多设置或少设置传动齿轮。所述传动机构3包括蜗杆、第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮、中间齿轮32和手柄齿轮31，所述电机93通过蜗杆与第一传动齿轮啮合，第一传动齿轮与第二传动齿轮啮合，第二传动齿轮与第三传动齿轮啮合，第三传动齿轮与中间齿轮32啮合，中间齿轮32与手柄齿轮31啮合，且手柄齿轮31与手柄1安装在同一个连接轴上，第三传动齿轮与操作机构2的支座安装在壳体内的同一个轴上。

实现分合闸的触头机构4具体结构如图1、2、4所示，所述触头机构4包括相对设置的动触头41和静触头42，所述动触头41与操作机构2的支座同轴安装于断路器的壳体内，在动触头41上设有与静触头42相配合的动触点，在动触头41转动过程中与支座上的储能机构配合，储能机构为动触头41提供弹性驱动力和超程；所述静触头42固定于灭弧系统7和短路保护机构6的一侧，静触头42穿过隔板5的避让槽521固定于壳体上(避让槽参见图18)，静触头42包括静触板和设置在静触板上的静触点，静触板位于隔板5的第二分隔部52的配合空间522的一侧，所述静触点与动触头41的动触点相对，动触头41在配合空间522内摆动实现与静触头42的分合闸。

所述过载保护机构包括电流互感器94，所述电流互感器94设置在出线端子92与电磁脱扣器之间，电流互感器94与电子线路板8的控制电路连接，所述电流互感器94采集电流信号，电子线路板8的控制电路判断出现过载后，电子线路板8的控制电路驱动电机93反向转动触发操作机构2脱扣使断路器分闸。

在实现断路器自动分合闸的过程中，断路器还有一个改进点在于设置有位置识别机构。如图3、6、8、14-17所示，手柄齿轮31层叠在电子线路板8上方，在手柄齿轮31与电子线路板8之间设有用于识别手柄齿轮31所处位置的位置识别机构，所述位置识别机构包括分别设置在手柄齿轮31和电子线路板8上的识别点312和定位点，在识别点312与定位点相配合时，电子线路板8根据手柄齿轮31所处位置控制电机93转动和停止。

如图14所示，所述定位点设置在与手柄齿轮31相对的电子线路板8上，所述定位点包括由导电片形成的起点位置81、对应合闸位置的第一终点位置82和对应分闸位置的第二终点位置83，所述起点位置81位于第一终点位置82和第二终点位置83之间，如图15所示，在手柄齿轮31靠近电子线路板8的一侧设有识别点312，优选所述识别点312设置在手柄齿轮31未设置半周的啮合轮齿的一侧，在所述识别点312设置有能与电子线路板8上的导电片连接形成回路的U形导电片，在U形导电片与电子线路板8上的导电片接触形成回路时能够向电子线路板8的控制电路提供此时手柄齿轮31所处位置的信号，电子线路板8的控制电路根据手柄齿轮31所在位置控制电机93的转动。

具体的如图3、6、14所示，所述导电片包括互不接触的三个短导电片和一个长导电片84，所述三个短导电片分别对应的设置在起点位置81、第一终点位置82和第二终点位置83，优选起点位置81、第一终点位置82和第二终点位置83沿手柄齿轮31转动的圆周间隔分布，且第一终点位置82与起点位置81之间的间隔大于第二终点位置83与起点位置81之间的间隔，长导电片84呈圆弧形，沿由起点位置81、第一终点位置82和第二终点位置83所形成的圆弧平行设置，图中的长导电片84沿起点位置81、第一终点位置82和第二终点位置83三者的内侧设置，显然也可以沿三者的外侧设置。所述U形导电片包括两个连接臂，两个连接臂的中部朝向电子线路板8一侧弯折形成接触部，U形导电片的一个接触部用于与短导电片接触，另一个接触部与长导电片84接触且在手柄齿轮31转动过程中一直与长导电片84保持滑动接触，当U形导电片的两个接触部同时与一个短导电片和长导电片84接触时，U形导电片使短导电片与长导电片84接通并向电子线路板8反馈此时手柄齿轮31所处位置。

当电机93正向转动使手柄齿轮31转动，识别点312的U形导电片将第一终点位置82的短导电片及长导电片84导通，电子线路板8获取手柄齿轮31已处于第一终点位置82，电子线路板8向电机93发出反转控制信号，电机93接收到反转控制信号后反转使手柄齿轮31转回到起点位置81，在起点位置81的短导电片、长导电片84同时与手柄齿轮31的U形导电片接触后，电机93停止转动；当电机93反向转动使手柄齿轮31转动，识别点312的U形导电片将第二终点位置83的短导电片、长导电片84导通，电子线路板8获取手柄齿轮31已处于第二终点位置83，电子线路板8向电机93发出正转的控制信号，电机93接收到正转控制信号后使手柄齿轮31转回到起点位置81，在起点位置81的短导电片、长导电片84与手柄齿轮31的U形导电片接触后，电机93停止转动。优选第一终点位置82作为合闸位置，第二终点位置83设定为分闸位置，在手柄齿轮31处于第二终点位置83时，通常立即转回至起点位置81，但当因负载保护分合闸时，为避免大电流长时间过热损坏断路器，可设定手柄齿轮31在第二终点位置83停留少许时间，为断路器提供一段冷却时间。

提供另一种定位点结构(图中未示出)，构成定位点的导电片可以包括三对短导电片，所述每对短导电片分别作为起点位置81、第一终点位置82和第二终点位置83，且三对短导电片沿手柄齿轮31转动的圆周间隔设置使三对短导电片共同形成环形排布，所述U形导电片同上述结构，在手柄齿轮31的转动过程中，U形导电片的两个接触部分别与一对短导电片同时接触或同时分离，在U形导电片与一对短导电片接触形成回路时能够向电子线路板8反馈手柄齿轮31所处的位置。

作为另外一个改进点，在壳体内还设置有隔板5，所述隔板5设置在传动机构3与操作机构2之间，而且所述隔板5能够为传动机构3提供安装位置，所述隔板5用于分隔操作机构2、触头机构4、传动机构3、电子线路板8和电机93，所述操作机构2、触头机构4位于隔板5的表面一侧，传动机构3、电子线路板8和电机93位于隔板5的背面一侧。如图18所示，所述隔板5包括一体成型的第一分隔部51和第二分隔部52，所述第一分隔部51用于将操作机构2、触头机构4与传动机构3、电子线路板8分隔，使传动机构3和电子线路板8位于第一分隔部51的背面一侧，操作机构2位于第一分隔部51的表面一侧；所述第二分隔部52用于使电机93与触头机构4相分隔，电机93、电子线路板8位于第二分隔部52的背面一侧，触头机构4位于第二分隔部52的表面一侧；所述第一分隔部51的下部与第二分隔部52的上部连接，第一分隔部51的一侧向手柄1方向延伸形成延伸部，所述延伸部的上边缘为向下凹陷的弧形凹边511，所述弧形凹边511用于避让手柄1的下部及中间齿轮32上的第二限位部321，第二限位部321可跨过弧形凹边511与操作机构2上的分闸件24配合，优选在弧形凹边511靠近壳体的一侧设有安装部512，所述安装部512用于将隔板5固定安装在壳体内；在所述安装部512的一侧设有凸出的限位部513，所述限位部513用于与手柄1中的扭簧配合，在手柄1转动过程中为扭簧发生弹性形变提供固定的限位部513。优选在第一分隔部51上设有为分闸件24提供转动支点514的凸起，所述凸起朝向背离电子线路板8的方向凸出，此时中间齿轮32与转动支点514分别位于隔板5的两侧，弧形凹边511作为连通隔板5两侧的连通结构，使第二限位部321能够与操作机构2的分闸件24配合，作为转动支点514的凸起设置在弧形凹边511远离壳体的一侧，使安装部512和转动支点514分别位于弧形凹边511的两侧，传动机构3设置在第一分隔部51的中部，且传动机构3与安装部512、转动支点514分别位于第一分隔部51的两侧。

所述第二分隔部52用于分隔灭弧系统7与电机93、电子线路板8，在第二分隔部52靠近灭弧系统7的一侧设有避让槽521，所述避让槽521为触头机构4的静触头42提供安装位点，第二分隔部52远离灭弧系统7一侧的边缘向外延伸形成凸边，所述凸边将第二分隔部52靠近灭弧系统7一侧的部分围成配合空间522，触头机构4的动触头41穿过第一分隔部51伸入配合空间522，动触头41在配合空间522摆动与静触头42完成合闸、分闸的动作过程；优选在第二分隔部52远离灭弧系统7的一侧设有延伸板524，所述延伸板524用于包覆在电机93的外侧，使电机93与电子线路板8同时处于隔板5的背面一侧；在第二分隔部52与避让槽521相对的一侧设有支撑部523，优选支撑部523为板状结构且支撑部523位于延伸板524的边缘，所述支撑部523与凸边之间留有间隙，优选连接在引弧板72与进线端子91之间的连接板73沿延伸板524的表面设置，连接板73的一端与引弧板72的一端连接并且同时伸入支撑部523与凸边之间的间隙，连接板73的另一端与进线端子91连接，连接板73通过软连接与动触头41实现电连接。如图2所示，延伸板524优选位于第二分隔部52远离灭弧系统7一侧的上部，延伸板524弯折成U形结构，U形的延伸板524敞口朝向电子线路板8，与避让槽521相对的支撑部523位于U形的延伸板524靠近凸边一侧的边缘，在支撑部523与凸边的内侧之间留有供连接板73和引弧板72伸入的间隙，在延伸板524的表面设有用于安装连接板73的安装槽525，连接板73和引弧板72的一端连接并且伸入支撑部523与凸边之间的间隙，优选连接板73通过软连接与动触头41实现电连接，引弧板72沿第二分隔部52的凸边内侧设置并使引弧板72的另一端伸入灭弧系统7中。

本实施例的断路器合闸方式包括手动合闸和自动合闸两种。

手动合闸方式为手动操作手柄1的把手12向合闸方向转动，手柄1通过连杆23使操作机构2带动触头机构4合闸，此时电机93及传动机构3无动作。

自动合闸为：在断路器未收到合闸信号前，手柄齿轮31未开始转动时，手柄齿轮31的识别点312与电子线路板8的起点位置81配合，手柄1及手柄齿轮31位于初始位置，当断路器收到自动合闸信号后，所述自动合闸信号可以来自远程上位机的控制，也可以来自电能表等设备，也可以是电子线路板8上控制电路根据设定的自动控制，电子线路板8控制电机93正向转动，通过传动机构3将电机93的动力传递至手柄1，在传动过程中，传动机构3中手柄齿轮31与手柄1安装在同一连接轴上，在第一限位部311与合闸部13的限位配合下使手柄1向合闸方向转动，图中的合闸方向为顺时针方向，手柄齿轮31与手柄1均顺时针转动，手柄1通过连杆23使操作机构2带动触头机构4合闸，随着手柄齿轮31的转动，手柄齿轮31的识别点312与第一终点位置82配合，此时合闸动作完成，电子线路板8根据手柄齿轮31的识别点312与第一终点位置82的配合获取此时手柄齿轮31的位置；在手柄齿轮31转至第一终点位置82时，手柄齿轮31驱动手柄1完成合闸，电子线路板8控制电机93反向转动，即逆时针转动，使第一限位部311与合闸部13的限位配合解除，防止干扰手柄1的分闸运动(自动分闸及手动分闸)，此时手柄1位置保持不变，手柄齿轮31反向转动并在手柄齿轮31的识别点312与起点位置81配合时，电机93和手柄齿轮31停止转动，回到初始位置。

本实施例的断路器分闸方式包括手动分闸、远程控制分闸、短路故障分闸和过载故障分闸四种：

手动分闸方式为手动操作手柄1的把手12向分闸方向转动，手柄1通过连杆23带动操作机构2，操作机构2带动触头机构4分闸，此时电机93及传动机构3无动作。

断路故障分闸为在电磁脱扣器的线圈61感应到短路电流后直接推动操作机构2的锁扣22触发脱扣，使操作机构2带动触头机构4分闸，此时手柄1在连杆23的作用下转至分闸位置，此时电机93及传动机构3无动作。

远程控制分闸和过载故障分闸均采用自动分闸的方式，自动分闸为：

在断路器未收到分闸信号前，电机93及传动机构3不发生转动，此时与手柄1安装在同一个连接轴的手柄齿轮31不发生转动，手柄齿轮31的识别点312与电子线路板8的起点位置81配合，此时的手柄齿轮31及中间齿轮32均位于初始位置，在断路器收到自动分闸信号后，电子线路板8控制电机93反向转动，通过传动机构3将电机93的动力传递至手柄齿轮31，此时手柄齿轮31和手柄1不限位配合，手柄1不转动，在传动过程中，传动机构3的中间齿轮32转动并使设置在中间齿轮32上的第二限位部321与分闸件24配合，此时中间齿轮32的转动方向在图中表现为顺时针转动，与中间齿轮32啮合的手柄齿轮31为逆时针转动，随着中间齿轮32的转动，分闸件24绕转动支点514转动使操作机构2的锁扣22与跳扣21解锁，随之使得操作机构2因失去平衡而发生转动并带动触头机构4分闸，在操作机构2发生转动的同时，操作机构2不再对连杆23有作用力，手柄1在手柄弹簧的作用下发生转动，在分闸过程中的手柄齿轮31的转动使识别点312由与起点位置81配合转至与第二终点位置83配合，电子线路板8根据手柄齿轮31的识别点312与第二终点位置83配合获取此时手柄齿轮31的位置，此时已完成分闸操作，电子线路板8可控制电机93正向转动，回到初始位置，但根据实际使用情况，可在第二终点位置83停留一段时间使断路器经过冷却后再进行合闸。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动分合闸断路器，其特征在于：包括壳体和转动安装在壳体上的手柄(1)，在壳体的两侧分别设置有进线端子(91)和出线端子(92)，在进线端子(91)与出线端子(92)之间设置有操作机构(2)、触头机构(4)、灭弧系统(7)、短路保护机构(6)、电机(93)和电子线路板(8)；所述手柄(1)与操作机构(2)设置在壳体的上部，手柄(1)与操作机构(2)连接，触头机构(4)位于壳体中部，触头机构(4)的动触头(41)与操作机构(2)连接，所述电机(93)位于进线端子(91)与触头机构(4)之间，在电机(93)与手柄(1)之间设置有传动机构(3)，由电子线路板(8)上的控制电路控制电机(93)转动，传动机构(3)在电机(93)的驱动下转动用于实现断路器的自动分合闸；所述灭弧系统(7)设置在壳体的下部，短路保护机构(6)设置在灭弧系统(7)与手柄(1)之间；所述壳体内还设有隔板(5)，在断路器厚度方向上，操作机构(2)和传动机构(3)设置在电子线路板(8)的表面上侧，且所述传动机构(3)位于电子线路板(8)与操作机构(2)之间，所述隔板(5)设置在传动机构(3)与操作机构(2)之间，所述操作机构(2)、触头机构(4)位于隔板(5)的表面一侧，传动机构(3)、电子线路板(8)和电机(93)位于隔板(5)的背面一侧。

2.根据权利要求1所述的自动分合闸断路器，其特征在于：所述隔板(5)包括一体成型的第一分隔部(51)和第二分隔部(52)，第一分隔的下部与第二分隔部(52)的上部连接，所述第一分隔部(51)用于使操作机构(2)与传动机构(3)、电子线路板(8)相分隔，第二分隔部(52)用于使电机(93)、电子线路板(8)与触头机构(4)、灭弧系统(7)相分隔。

3.根据权利要求2所述的自动分合闸断路器，其特征在于：在所述第一分隔部(51)的一侧向手柄(1)方向延伸形成延伸部，所述延伸部的上边缘为向下凹陷的弧形凹边(511)，所述弧形凹边(511)用于避让手柄(1)的下部，在弧形凹边(511)靠近壳体的一侧设有安装部(512)，所述安装部(512)用于将隔板(5)固定安装在壳体内；在所述安装部(512)的一侧设有凸出的限位部(513)，所述限位部(513)用于与手柄(1)中的扭簧配合，在手柄(1)转动过程中为扭簧发生弹性形变提供固定的限位部(513)。

4.根据权利要求2所述的自动分合闸断路器，其特征在于：在所述第二分隔部(52)远离灭弧系统(7)一侧的边缘向外延伸形成凸边，所述凸边将第二分隔部(52)靠近灭弧系统(7)一侧的部分围成配合空间(522)，触头机构(4)的动触头(41)穿过第一分隔部(51)伸入配合空间(522)，动触头(41)在配合空间(522)摆动与静触头(42)完成合闸、分闸的动作过程；

在第二分隔部(52)远离灭弧系统(7)的一侧设有延伸板(524)，所述延伸板(524)用于包覆在电机(93)的外侧，使电机(93)与电子线路板(8)同时处于隔板(5)的背面一侧。

5.根据权利要求1所述的自动分合闸断路器，其特征在于：所述灭弧系统(7)包括灭弧室，在所述灭弧室靠近进线端子(91)的一侧设有引弧板(72)；

所述电子线路板(8)成Z字型，包括上横臂线路板、纵臂线路板和下横臂线路板，在断路器宽度方向上，纵臂线路板一侧为短路保护机构(6)和灭弧系统(7)的灭弧室，另一侧为电机(93)，在断路器高度方向上，下横臂线路板位于电机(93)下方一侧，在断路器厚度方向上，引弧板(72)、操作机构(2)层叠在纵臂线路板上，且手柄(1)、操作机构(2)和传动机构(3)层叠在上横臂线路板上。

6.根据权利要求1所述的自动分合闸断路器，其特征在于：在壳体内还设有电流检测机构，所述电流检测机构设置在短路保护机构(6)与出线端子(92)之间，所述电流检测机构包括电流互感器(94)，所述电流互感器(94)设置在短路保护机构(6)与出线端子(92)之间，电流互感器(94)与电子线路板(8)的控制电路连接，在电子线路板(8)的控制电路根据电流互感器(94)检测的信号判断出现过载后，电子线路板(8)控制电机(93)转动触发操作机构(2)脱扣使断路器分闸。

7.根据权利要求1所述的自动分合闸断路器，其特征在于：所述传动机构(3)包括蜗杆、多个传动齿轮以及与操作机构(2)的锁扣(22)配合的中间齿轮(32)和与手柄(1)配合的手柄齿轮(31)，所述电机(93)与蜗杆连接，蜗杆、多个传动齿轮、中间齿轮(32)、手柄齿轮(31)依次啮合传动，且手柄齿轮(31)与手柄(1)安装在同一个连接轴上，电子线路板(8)的控制电路驱动电机(93)正转，通过传动机构(3)的手柄齿轮(31)带动手柄(1)向合闸方向转动实现合闸。

8.根据权利要求7所述的自动分合闸断路器，其特征在于：所述中间齿轮(32)上设有第二限位部(321)，所述操作机构(2)包括枢转安装在壳体内的支座以及分别枢转安装在支座上的锁扣(22)和跳扣(21)，锁扣(22)与跳扣(21)搭扣配合，在跳扣(21)上设置有用于与手柄(1)连接的连杆(23)，触头机构(4)的动触头(41)与支座连接，操作机构(2)还设有分闸件(24)，分闸件(24)一端与锁扣(22)连接，另一端与中间齿轮(32)对应设置，电机(93)在电子线路板(8)的控制下反向转动驱动中间齿轮(32)转动，中间齿轮(32)的第二限位部(321)通过分闸件(24)使操作机构(2)中由锁扣(22)与跳扣(21)形成的搭扣结构解锁，进而使得断路器脱扣实现断路器分闸。

9.根据权利要求7所述的自动分合闸断路器，其特征在于：在手柄齿轮(31)靠近手柄(1)的一侧凸出设有第一限位部(311)，在手柄(1)靠近手柄齿轮(31)的一侧凸出设有与第一限位部(311)相配合的合闸部(13)；在合闸时，所述电机(93)在电子线路板(8)的控制下正向转动，第一限位部(311)与合闸部(13)限位配合使手柄齿轮(31)带动手柄(1)向合闸方向转动并驱动操作机构(2)使触头机构(4)合闸。

10.根据权利要求9所述的自动分合闸断路器，其特征在于：在手柄齿轮(31)与电子线路板(8)之间设有用于识别手柄齿轮(31)所处位置的位置识别机构，所述位置识别机构包括分别设置在手柄齿轮(31)和电子线路板(8)上的识别点(312)和定位点，在识别点(312)与定位点相配合时，电子线路板(8)根据手柄齿轮(31)所处位置控制电机(93)转动；

所述定位点设置在与手柄齿轮(31)相对的电子线路板(8)上，所述定位点包括由导电片形成的起点位置(81)、对应合闸位置的第一终点位置(82)和对应分闸位置的第二终点位置(83)，所述起点位置(81)位于第一终点位置(82)和第二终点位置(83)之间，在手柄齿轮(31)靠近电子线路板(8)的一侧设有识别点(312)，在所述识别点(312)设置有能与电子线路板(8)上的导电片连接形成回路的U形导电片，在U形导电片与电子线路板(8)上的导电片接触形成回路时能够向电子线路板(8)提供此时手柄齿轮(31)所处位置，电子线路板(8)根据手柄齿轮(31)所在位置控制电机(93)的转动。

Images