CN214797303U - 一种自动重合闸断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自动重合闸断路器，包括手柄，所述手柄具有实现断路器的分、合闸的摆动轨迹，还包括用于自动操控所述手柄进行其摆动的电动操作机构，所述电动操作机构设置在所述摆动轨迹所处的运动平面的一侧，并与所述手柄联动连接，以减小断路器的高度尺寸。并通过离合机构实现电动操作机构和手柄的可分离联接，使得手动操作断路器时无需克服电机减速齿轮组的阻力，手动操作力小。还采用了齿轮减速组传动连接电机和电动操作机构的驱动件，通过多级齿轮的减速，增加齿轮传动比，减小齿轮的分度圆直径，极大的减少传动件数量和零件大小，使得选用的电机功率小，功耗小却转矩够，整个电动操作机构简单，体积小，造价低，可靠性好。

Description

一种自动重合闸断路器

技术领域

本实用新型涉及一种自动重合闸断路器，按国际专利分类表(IPC)属于可远程控制分合闸的断路器制造技术领域。

背景技术

随着配电技术的发展，智能化、自动化和高可靠安全的使用需要越发明显，通过物联网远程控制技术可实现电源电路的自动管理。当电路故障后，无需人工亲自前往操作，只需通过系统判定控制断路器自动合闸；当需要对线路检修维护时，可远程控制断路器分合闸，避免了人工合闸的繁琐工作，同时相对于人工操作，更加安全，便捷，效率高，可靠性好。

传统的自动重合闸塑壳断路器，由断路器和控制驱动装置两个独立部分组成，控制驱动装置又包括控制器和电动操作机构，控制器用于对线路的故障的判别、电动操作机构的运行控制、以及和外部进行无线通讯；电动操作机构用于断路器合分闸的命令执行。在现有技术中，通常电动操作机构都是竖直叠加设置在断路器上方，通过内部的凸轮位置驱动断路器手柄运动来实现分、合闸，但为保证正确的操作次序，其机构及控制较为复杂，往往会造成产品体积大，高度高，影响柜内安装和使用，且质量大，造价高。

实用新型内容

因此，针对上述问题，本实用新型提出一种结构优化的自动重合闸断路器。

本实用新型采用如下技术方案实现：

本实用新型提出一种自动重合闸断路器，包括手柄，所述手柄具有实现断路器的分、合闸的摆动轨迹，还包括用于自动操控所述手柄进行其摆动的电动操作机构，所述电动操作机构设置在所述摆动轨迹所处的运动平面的一侧，并与所述手柄联动连接，以操控所述手柄进行其摆动。

其中，为减小手动操作手柄所需的操作力，在一个实施例中，所述电动操作机构包括用于驱动所述手柄摆动的驱动件，所述驱动件可分离地与所述手柄直接或间接地联动连接，使得手动拨动所述手柄时，所述驱动件不阻碍所述手柄的摆动。

其中，为使手柄与电动操作机构能够紧挨着设置，进一步地缩小断路器的宽度体积，利于断路器的小型化，在一个实施例中，所述驱动件依靠其运动与所述手柄或所述手柄的支承件形成可分离的抵触配合，所述驱动件贴近在所述手柄的侧边，所述驱动件的运动平面与所述摆动轨迹所处的运动平面相互平行。

其中，基于制造和装配的考虑，并为了提高零件的寿命，在一个实施例中，所述手柄或所述手柄的支承件上设有朝所述驱动件凸伸的伸出部，所述驱动件上设有与沿其运动方向开设的配合槽，所述伸出部插入在所述配合槽内以直接或间接地实现所述可分离的抵触配合。

其中，基于制造和成本考虑，并为减少传动件的数量，在一个实施例中，自动重合闸断路器还包括用于联动断路器动触头和所述手柄的弹簧操作机构，所述弹簧操作机构包括作为所述支承件与所述手柄固定连接的摆动支架，所述伸出部是设置在所述摆动支架上朝所述驱动件凸伸的拨动销，所述驱动件是一转盘，所述配合槽是在所述转盘上沿其转动方向开设的扇环形槽，所述拨动销插入配合在所述扇环形槽内，以所述拨动销与所述扇环形槽的其中一末端相抵从而实现所述手柄与所述驱动件的结合，使所述手柄能够在所述驱动件的推动下摆动，或以所述伸出部在所述扇环形槽内滑动从而实现所述手柄与所述驱动件的分离，使手动拨动所述手柄时，所述驱动件不阻碍所述手柄的摆动。

其中，为实现手动操作手柄时，驱动件与手柄的联接自动分离，还包括位置检测装置，所述位置检测装置用于检测所述转盘所处的转动位置，并将位置信号反馈给所述电动操作机构的控制器，所述转盘推动所述手柄正向摆动之后，由所述控制器控制自动朝反向复位，从而使得手动反向拨动所述手柄时，所述拨动销在所述配合槽内滑动，从而再进行断路器的手动分、合闸时就不会受驱动件的阻碍。

其中，基于成本和安装考虑，所述位置检测装置包括不完全齿轮和微动开关，所述不完全齿轮与所述转盘同轴连接，所述微动开关设置在所述不完全齿轮周侧，所述不完全齿轮转动时，所述微动开关在其无轮齿的一侧滑动，直至所述不完全齿轮的轮齿边缘触发所述微动开关，从而产生位置信号反馈至所述控制器。

其中，为减少传动件数量和零件大小，降低选用电机的转矩需求，在一个实施例中，所述电动操作机构包括用于驱动所述手柄摆动的驱动件、以及为所述驱动件提供动力的电机，所述电机通过减速齿轮组与所述驱动件传动连接。

其中，为充分利用多极断路器内的安装空间，在一个实施例中，所述减速齿轮组与所述手柄沿垂直于所述运动平面的方向并排布置。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型通过将电动操作机构设置在手柄摆动轨迹所处运动平面的一侧，使得手柄和电动操作机构在断路器宽度方向上左右对置，减小了断路器的高度尺寸；并将驱动件可分离地与所述手柄联动连接，实现手动操作时无需克服电机减速齿轮组的阻力，手动操作力小，电动操作时，可实现断路器的快速合分闸和柔性控制，有效提高产品的电气寿命，电动操作机构的使用寿命。还采用了齿轮减速组传动连接电机和电动操作机构的驱动件，通过多级齿轮的减速，增加齿轮传动比，减小齿轮的分度圆直径，极大的减少传动件数量和零件大小，使得选用的电机功率小，功耗小却转矩够，整个电动操作机构简单，体积小，造价低，可靠性好。

附图说明

图1是实施例中自动重合闸断路器的立体示意图(其一)；

图2是实施例中自动重合闸断路器的结构爆炸图；

图3是实施例中自动重合闸断路器的立体示意图(其二，隐去上盖)；

图4是实施例中电动操作机构的示意图；

图5是实施例中转盘的立体示意图；

图6是实施例中手柄的立体示意图；

图7是实施例中手柄的摆动支架与电动操作机构配合安装的示意图；

图8是实施例中电机和转盘通过减速齿轮组传动连接的示意图；

图9是实施例中微动开关检测转盘位置的示意图；

图10是实施例中自动重合闸断路器的俯视图(隐去上盖)。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

参阅图1-2所示，作为本实用新型的优选实施例，提供一种自动重合闸断路器，该断路器包括底座10、中盖20和上盖30，底座10、中盖20和上盖30依次接合以形成断路器的外壳体。该断路器还包括安装在所述外壳体内的触头系统40，常规性地，触头系统40包括动触头和静触头，以动触头相对静触头的运动实现断路器的导通和分断，动触头的运动由弹簧操作机构50和脱扣器60配合实现。手柄1用于对断路器进行主动分、合闸，手柄1能够前后摆动，并具有一摆动轨迹，在外部施力作用下，手柄1能够通过摆动联动弹簧操作机构50和动触头，以实现断路器的分、合闸。

继续参阅图1-2，除手动操作手柄1进行分、合闸之外，该自动重合闸断路器还包括电动操作机构2，电动操作机构2能够在控制器3的指令下驱动手柄1运动，以进行远程分、合闸操作，从而保证操作安全性，控制器3的外接端子有5个无源接口，用于电动合闸、分闸控制和485通讯，当需要增加电能计量和消防输入等功能或扩展其它功能时，可增加接口数量。

如图3所示，电动操作机构2设置在手柄1的摆动方向的侧边，也即电动操作机构2是设置在手柄1的摆动轨迹所处平面P的一侧，对应在图示位置中，即手柄1和电动操作机构2呈左右对置，比起现有技术中将电动操作机构设置在手柄1的上方(本实施例以上盖30相对于底座10的方位为上方)的方案而言，本实施例能够减小断路器的高度尺寸，使断路器能够应用在空间较狭小的配电柜中。

如图4所示，电动操作机构2具体包括转盘21、减速齿轮组22和电机23，转盘21作为驱动件用于驱动手柄1摆动，电机23则通过减速齿轮组22传动连接于转盘21，为转盘21提供转动动力，实现对手柄1摆动的驱动。

如图5-7所示，转盘21具有一转轴212，转盘21与转轴212通过切边圆孔成型连接，从而接受电机23的传动进行转动。沿着转盘21的转动方向在转盘21上开设有扇环形槽211。弹簧操作机构50包括用于支承手柄1进行其摆动的摆动支架51，摆动支架51可转动连接在断路器壳体上，手柄1固定连接在摆动支架51上，跟随摆动支架51摆动(即摆动支架51作为手柄1的支承件)，在摆动支架51朝向转盘21的一侧固定设置有向转盘21凸伸的拨动销511，摆动支架51上的拨动销511是插入在扇环形槽211内的，使得电动操作机构2和手柄1能够根据彼此的相对运动状态形成离合配合关系，例如，当转盘21被电机23驱动转动时，扇环形槽211的两个末端213、214的其中一个能和拨动销511接触相抵，使电动操作机构2推动手柄1摆动；或者，如果手柄1被施力从而使拨动销511在扇环形槽211内滑动，电动操作机构2和手柄1不再接触，即实现手柄1与电动操作机构2分离，在这种情况下，电动操作机构2并不会阻碍手柄1的运动。在传统技术中，电动操作机构和手柄是直接相连接的，那么在手动地操作手柄时，就会需要克服电动操作机构的阻碍，如果电动操作机构采用了齿轮减速组，更是要克服多极齿轮啮合过程中产生的较大阻力，而本实施例中电动操作机构2和手柄1是利用转盘21的扇环形槽211和拨动销511所形成的离合机构相联接，在实际应用中，可以利用位置检测装置将转盘21的位置反馈给控制器3，由控制器3控制转盘21的位置，例如：转盘21正向推动手柄1至分闸位置时，再自动反向转动复位，这样当工人手动操作手柄1合闸时，拨动销511就会在扇环形槽211内滑动，转盘21就不会阻碍手柄1的运动，如果需要手动操作手柄1分闸也同理。

本实施例中的拨动销511设置在摆动支架51(即手柄1的支承件)上，使得转盘21间接地与手柄1形成可分离联接，但在其他实施例中也可以设置在手柄1上，使得转盘21直接地与手柄1形成可分离联接，本实施例将拨动销511设置在摆动支架51上可以使电动操作机构2的配合位置更低，更有利于减小断路器的高度尺寸。本实施例中，该拨动销511是一体成型在摆动支架51上的，在其他实施例中也可以是分体地通过固定连接的方式安装在摆动支架51上的(如拨动销511是螺接在摆动支架51上的螺钉)。进一步地，该扇环形槽211的扇形圆心角的角度取值在95度至110度之间，以适配常规的断路器机构和手柄的摆动角度。

除了本实施例提供的转动式扇环形槽211和拨动销511所形成的离合机构，在其他实施例中，还可以选择其他的离合机构来实现转盘21和手柄1的可分离联接，例如在手柄1或摆动支架51上固定设置一圆心位于手柄1的摆动支点处的弧形齿条，在电机23输出轴上同轴设置能够与该弧形齿条啮合的不完全齿轮来实现传动，电机23输出轴转动时，通过不完全齿轮与手柄1上的齿轮啮合或者不啮合来达成可分离联接。这两种方案中，都是通过驱动件(转盘21或不完全齿轮)来与手柄1或手柄1的支承件进行可分离的抵触配合实现，且不论是弧形齿条与不完全齿轮啮合或是拨动销511插入到扇环形槽211内，都使得驱动件能够贴近在手柄1的侧边，驱动件进行抵触配合的运动平面与手柄1的摆动轨迹所处的运动平面P相互平行(如图10，转盘21所处的运动平面M和手柄1的摆动轨迹所处的运动平面P平行)。这样一来，手柄1与电动操作机构2就能够紧挨着设置，进一步地缩小断路器的宽度体积，利于断路器的小型化。本实施例优选采用拨动销511和转盘21上的扇环形槽211进行配合的方案，一方面利于制造，装配的精度要求低，同时比起弧形齿条与不完全齿轮啮合的方案来说，还能够避免轮齿在啮合过程中受到的径向力，提高零件的寿命。

本实施例中转盘21是转动式的，在其他实施例中，还可以将转盘21设置为滑动式的，通过滑动推动手柄摆动，且同样在其滑动方向上开设一配合槽来和拨动销511形成配合，滑动的驱动可以采用丝杠螺母传动、蜗轮蜗杆传动等本领域通用的方式，本实施例优选采用转动式的转盘21，能够减少其与减速齿轮组传动连接的连接件数量，进而缩小断路器体积。

另外，本实施例中，电机23是通过减速齿轮组22传动连接于转盘21的，如图8，减速齿轮组22通过多级齿轮的减速，增加齿轮传动比，减小齿轮的分度圆直径，极大的减少传动件数量和零件大小，使得选用的电机功率小，功耗小却转矩够，整个电动操作机构简单，体积小，造价低，可靠性好。

如上所述的，位置检测装置用于对转盘21和手柄1之间的可分离联接状态进行控制，位置检测装置可以利用本领域常用的多种手段来实现，参阅图8-9，本实施例选择在与转盘21同轴连接的不完全齿轮220(该不完全齿轮220是作为减速齿轮组22的最后一级齿轮)周侧设置一微动开关4，不完全齿轮220转动时，微动开关4在其无轮齿的一侧滑动，直至其轮齿边缘触发微动开关4，以产生位置信号反馈至控制器3。再例如，还可以设置传感器来检测转盘21的位置，例如遮断式光电传感器。但本实施例通过不完全齿轮220与微动开关4的结构来实现转盘21的位置检测，成本较低，可靠性佳，精度也很高。

参阅图10所示，减速齿轮组22和手柄1是沿垂直于手柄1摆动轨迹所处运动平面的方向左右并排布置，这样当应用在如本实施例的多极断路器中时，由于多极断路器中的触头系统是相联的，只需要设置一个手柄1来控制多极断路器同步分、合闸即可，从而减速齿轮组22可以安装在不设有手柄1的那一极断路器上对应手柄1的安装空间中，以节省空间的占用，缩小断路器的体积。

本实施例通过将电动操作机构2和手柄1在沿垂直于手柄1摆动轨迹所处运动平面的断路器宽度方向上左右对置，减小了断路器的高度尺寸，并通过转盘21和拨动销511所形成的离合机构，实现手动操作时无需克服电机减速齿轮组的阻力，手动操作力小；电动操作时，可实现断路器的快速合分闸和柔性控制，有效提高产品的电气寿命，电动操作机构的使用寿命。控制器3用于低压电路，且本实施例采用了齿轮减速组，不需要大电流驱动电机23保证输出转矩，也不需要较大功率的直流电源供应，这样就节省了极大的装置体积。

本实施例可用于室内室外的电路管理和控制，充分利用物联网技术，控制驱动装置和断路器相连，实现断路器的远程电动分闸和合闸，实现故障排除后的自动合闸，提高通电效率。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出的各种变化，均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动重合闸断路器，包括手柄，所述手柄具有实现断路器的分、合闸的摆动轨迹，还包括用于自动操控所述手柄进行其摆动的电动操作机构，其特征在于：所述电动操作机构设置在所述摆动轨迹所处的运动平面的一侧，并与所述手柄联动连接，以操控所述手柄进行其摆动。

2.根据权利要求1所述的自动重合闸断路器，其特征在于：所述电动操作机构包括用于驱动所述手柄摆动的驱动件，所述驱动件可分离地与所述手柄直接或间接地联动连接，使得手动拨动所述手柄时，所述驱动件不阻碍所述手柄的摆动。

3.根据权利要求2所述的自动重合闸断路器，其特征在于：所述驱动件依靠其运动与所述手柄或所述手柄的支承件形成可分离的抵触配合，所述驱动件贴近在所述手柄的侧边，所述驱动件的运动平面与所述摆动轨迹所处的运动平面相互平行。

4.根据权利要求3所述的自动重合闸断路器，其特征在于：所述手柄或所述手柄的支承件上设有朝所述驱动件凸伸的伸出部，所述驱动件上设有与沿其运动方向开设的配合槽，所述伸出部插入在所述配合槽内以直接或间接地实现所述可分离的抵触配合。

5.根据权利要求4所述的自动重合闸断路器，其特征在于：还包括用于联动断路器动触头和所述手柄的弹簧操作机构，所述弹簧操作机构包括作为所述支承件与所述手柄固定连接的摆动支架，所述伸出部是设置在所述摆动支架上朝所述驱动件凸伸的拨动销，所述驱动件是一转盘，所述配合槽是在所述转盘上沿其转动方向开设的扇环形槽，所述拨动销插入配合在所述扇环形槽内，以所述拨动销与所述扇环形槽的其中一末端相抵从而实现所述手柄与所述驱动件的结合，使所述手柄能够在所述驱动件的推动下摆动，或以所述伸出部在所述扇环形槽内滑动从而实现所述手柄与所述驱动件的分离，使手动拨动所述手柄时，所述驱动件不阻碍所述手柄的摆动。

6.根据权利要求2或3或4所述的自动重合闸断路器，其特征在于：还包括位置检测装置，所述位置检测装置用于检测所述驱动件的运动位置。

7.根据权利要求5所述的自动重合闸断路器，其特征在于：还包括位置检测装置，所述位置检测装置用于检测所述转盘所处的转动位置，并将位置信号反馈给所述电动操作机构的控制器，所述转盘推动所述手柄正向摆动之后，由所述控制器控制自动朝反向复位，从而使得手动反向拨动所述手柄时，所述拨动销在所述配合槽内滑动。

8.根据权利要求7所述的自动重合闸断路器，其特征在于：所述位置检测装置包括不完全齿轮和微动开关，所述不完全齿轮与所述转盘同轴连接，所述微动开关设置在所述不完全齿轮周侧，所述不完全齿轮转动时，所述微动开关在其无轮齿的一侧滑动，直至所述不完全齿轮的轮齿边缘触发所述微动开关，从而产生位置信号反馈至所述控制器。

9.根据权利要求1所述的自动重合闸断路器，其特征在于：所述电动操作机构包括用于驱动所述手柄摆动的驱动件、以及为所述驱动件提供动力的电机，所述电机通过减速齿轮组与所述驱动件传动连接。

10.根据权利要求9所述的自动重合闸断路器，其特征在于：所述减速齿轮组与所述手柄沿垂直于所述运动平面的方向并排布置。

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