CN104681368B - 断路器及其自动合闸装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种断路器的自动合闸装置，自动合闸机构包括热敏元件和复位弹簧，热敏元件在通电后使得自动合闸机构推动断路器的手柄合闸，热敏元件断电后，复位弹簧使得自动合闸机构复位。辅助触头组串接在为热敏元件供电的电路中。转板传动机构转动安装在断路器的底座上，转板传动机构处于第一位置，与辅助触头组无相互作用，转板传动机构处于第二位置，驱动辅助触头组断开，其中转板传动机构响应于触发信号而由第一位置转动至第二位置。切换拨杆在自动位置和手动位置之间切换，切换拨杆切换至自动位置，切换拨杆与转板传动机构无相互作用，切换拨杆切换至手动位置，产生触发信号。触发信号还由手柄合闸而产生。

Description

断路器及其自动合闸装置

技术领域

本发明涉及断路器领域，更具体地说，涉及适用于小型断路器的自动合闸装置。

背景技术

随着智能电网的发展，具有远程操作功能的小型断路器，比如预付费小型断路器的需求不断增大。对于预付费小型断路器的功能也提出了新的要求，除了具有的断路器的过载、短路保护外以及智能电网的远程监控欠费断电情况外，也在不断的提出对于分闸后产品的自动合闸技术、过欠压保护技术、远程遥控技术的需求。

现有技术中断路器的自动合闸技术主要通过电机和传动机构来实现，比如在一个现有技术中，自动合闸装置包括壳体和设置于壳体内的传动机构以及电子控制机构。传动机构包括正反转电机、传动中心轴、传动齿轮、以及用于驱动断路器的手柄联动的驱动齿轮。传动中心轴上自由转动设置有第一传动片，传动中心轴上相对第一传动片的下方设置有与传动中心轴固定联动的第二传动片，第二传动片上相对第一传动片逆时针转动方向的一侧设置有联动挡块，构成第一传动片和第二传动片在逆时针方向联动、顺时针方向相互自由的配合结构。电子控制机构控制正反转电机正传、反转和停机动作，实现驱动齿轮转动合闸，然后与正反转电机相脱离的动作。

再比如在另一个现有技术中，具有自动合闸功能的智能微型断路器包括断路器本体，断路器本体包括盒体，盒体由上盖和底箱组成，盒体内设置有用以实现断路器开/关状态切换的断路器动作机构以及进线端和出线端。盒体内还包括自动合闸功能部分，由自动合闸机械单元和自动合闸控制单元组成，自动合闸机械单元包括电机以及传动机构，由自动合闸控制单元实现电机的运转并通过中间传动机构传动，以带动断路器动作机构动作实现断路器的合闸。

电机和传动机构实现的自动合闸装置由于使用的部件较多，因此体积较大，在小型断路器的应用中受到一定限制。另一种自动合闸装置采用热敏元件实现，现有技术中基于热敏元件实现的自动合闸装置数量较少，技术不成熟，应用不普及。

发明内容

本发明旨在提出一种基于热敏元件的自动合闸装置。

根据本发明的一实施例，提出一种断路器的自动合闸装置，包括：自动合闸机构、辅助触头组和转板传动机构。自动合闸机构包括热敏元件和复位弹簧，热敏元件在通电后使得自动合闸机构推动断路器的手柄合闸，热敏元件断电后，复位弹簧使得自动合闸机构复位。辅助触头组串接在为热敏元件供电的电路中，辅助触头组闭合，热敏元件的供电电路导通，辅助触头组断开，热敏元件的供电电路断开。转板传动机构转动安装在断路器的底座上，转板传动机构处于第一位置，与辅助触头组无相互作用，转板传动机构处于第二位置，驱动辅助触头组断开，其中转板传动机构响应于触发信号而由第一位置转动至第二位置。触发信号由手柄合闸而产生。

在一个实施例中，自动合闸装置还包括切换拨杆，切换拨杆在自动位置和手动位置之间切换，切换拨杆切换至自动位置，切换拨杆与转板传动机构无相互作用，切换拨杆切换至手动位置，也产生触发信号。

在一个实施例中，自动合闸机构安装在断路器的底座上，自动合闸机构包括：热敏元件、复位弹簧和推杆。热敏元件具有顶杆，热敏元件在通电后带动顶杆沿轴线方向运动，顶杆推动推杆，推杆推动断路器的手柄合闸。复位弹簧安装在热敏元件和推杆之间，热敏元件在通电后还作用于复位弹簧使得复位弹簧形变。热敏元件断电后，复位弹簧复原，带动推杆和顶杆复位。

在一个实施例中，辅助触头组包括辅助静触头和辅助动触头。辅助动触头和辅助静触头安装在断路器的底座上。辅助动触头转动安装在断路器的底座上，辅助动触头与辅助动触头扭簧连接，辅助动触头扭簧推动辅助动触头与辅助静触头接触使得辅助触头组闭合，转板传动机构驱动辅助动触头使得辅助动触头与辅助静触头分离，辅助触头组断开。

在一个实施例中，转板传动机构包括转板，转板与手柄共用转轴并同轴转动，转板上具有第一触面、第二触面和第三触面。手柄合闸，手柄驱动第二触面产生触发信号，转板由第一位置转动至第二位置。切换拨杆切换至手动位置，切换拨杆驱动第三触面产生触发信号，转板由第一位置转动至第二位置。转板由第一位置转动至第二位置，第一触面驱动辅助动触头转动使得辅助触头组断开。

在一个实施例中，切换拨杆安装在断路器的底座上的滑槽中，切换拨杆通过拨杆扭簧连接到拨杆限位件。切换拨杆切换至自动位置，拨杆限位件与转板的第三触面之间无相互作用。切换拨杆切换至手动位置，拨杆扭簧驱动拨杆限位件推动转板的第三触面，转板由第一位置转动至第二位置。

在一个实施例中，切换拨杆安装在断路器的底座上的滑槽中，滑槽上具有手动位置凹槽和自动位置凹槽，切换拨杆上具有弹性定位件。切换拨杆切换至自动位置，弹性定位件滑入自动位置凹槽中，切换拨杆与转板的第三触面之间无相互作用。切换拨杆切换至手动位置，弹性定位件滑入手动位置凹槽中，切换拨杆推动转板的第三触面，转板由第一位置转动至第二位置。

根据本发明的一实施例，提出一种断路器，包括本体、底座、手柄、操作机构、触头组、接触板、控制装置和脱扣装置，还包括前述的自动合闸装置。底座安装在本体上，手柄通过转轴安装在底座上，操作机构通过操作机构定位轴安装在底座上，手柄通过连杆与操作机构相连，手柄合闸或分闸，通过连杆带动操作机构动作，使得触头组闭合或者断开。

在一个实施例中，切换拨杆切换至自动位置，控制装置控制热敏元件通电，自动合闸机构使得手柄合闸，控制装置还控制脱扣装置进行分闸。切换拨杆切换至手动位置，自动合闸装置不工作，手柄由手动控制合闸或分闸。

在一个实施例中，操作机构包括主杠杆、跳扣、锁扣和动触头。主杠杆的背面安装有主杠杆扭簧和限位件。跳扣安装在主杠杆的正面，跳扣与连杆相连。锁扣安装在主杠杆的正面。动触头通过动触头定位轴安装在主杠杆上，动触头上安装有动触头扭簧。

在一个实施例中，该断路器还包括反馈信号接口，位于底座上，反馈信号接口用于插接反馈信号端子。

本发明的自动合闸装置提供手动/自动合闸的切换，满足不同的使用需求。热敏元件能够满足不同电压下，不同环境温度下的可靠运行。使用该自动合闸装置的断路器具备过载保护、短路保护、分励脱扣、过欠压保护、自动合闸功能。且该断路器为一体式断路器，体积较小，能够达到现有普通断路器的水平，即1P+N的宽度为36mm，3P+N的宽度为72mm。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本发明的一实施例的断路器的结构图，该断路器使用了自动合闸装置。

图2揭示了根据本发明的一实施例的自动合闸装置中自动合闸机构的结构图。

图3揭示了根据本发明的一实施例的自动合闸装置中辅助触头组的结构图。

图4揭示了根据本发明的一实施例的自动合闸装置中手柄和转板传动机构的结构图。

图5a和图5b揭示了自动合闸装置中切换拨杆的第一实施例的结构图。

图6a和图6b揭示了自动合闸装置中切换拨杆的第二实施例的结构图。

图7a和图7b揭示了根据本发明的一实施例的断路器中操作机构的结构图。

图8揭示了根据本发明的一实施例的断路器中反馈信号接口的结构图。

图9a和图9b揭示了根据本发明的断路器的外形图，其中图9a是1P+N断路器，图9b是3P+N断路器。

具体实施方式

参考图1所示，图1揭示了根据本发明的一实施例的断路器的结构图，该断路器使用了自动合闸装置。如图所示，该断路器包括本体101、底座121、手柄141、操作机构103、触头组、接触板、控制装置108和脱扣装置(图中未示出)。在图示的实施例中，本体101是L极断路器，底座121是N极断路器102的底座。底座121安装在本体101上，手柄141通过转轴安装在底座121上，操作机构103通过操作机构定位轴131安装在底座121上，手柄141通过连杆142与操作机构103相连，手柄141合闸或分闸，通过连杆142带动操作机构动作，使得触头组闭合或者断开，从而使得断路器合闸或者分闸。需要说明的是，由于手柄、操作机构、触头组、断路器的合闸和分闸是同步动作，因此以下所称的“合闸”、“分闸”或者针对某一个部件的“合闸”、“分闸”也代表其他部件以及断路器整体同步的“合闸”或者“分闸”。

该断路器还包括自动合闸装置。继续参考图1，该自动合闸装置包括自动合闸机构、辅助触头组、转板传动机构和切换拨杆。自动合闸机构106包括热敏元件和复位弹簧，热敏元件在通电后使得自动合闸机构推动断路器的手柄141合闸，热敏元件断电后，复位弹簧使得自动合闸机构复位。辅助触头组包括辅助静触头152和辅助动触头151。辅助触头组串接在为热敏元件供电的电路中，辅助触头组闭合，热敏元件的供电电路导通，辅助触头组断开，热敏元件的供电电路断开。转板传动机构包括转板143，转板143转动安装在断路器的底座121上，转板传动机构处于第一位置，与辅助触头组无相互作用，转板传动机构处于第二位置，驱动辅助触头组断开，其中转板传动机构响应于触发信号而由第一位置转动至第二位置。切换拨杆107在自动位置和手动位置之间切换，切换拨杆107切换至自动位置，切换拨杆107与转板传动机构无相互作用，切换拨杆切107换至手动位置，产生触发信号。其中，触发信号还可以由手柄141合闸而产生。

参考图2所示，图2揭示了自动合闸装置中自动合闸机构的结构图。自动合闸机构安装在断路器的底座121上，自动合闸机构包括热敏元件161、复位弹簧162和推杆163。自动合闸机构的底部固定在底座121的底部。热敏元件161安装在自动合闸机构的底部，推杆163位于自动合闸机构的顶部。热敏元件161具有顶杆164，顶杆164与推杆163接触。热敏元件161在通电后带动顶杆164沿轴线方向运动，在图2中即顶杆164沿轴线向上运动，顶杆164推动推杆163，推杆163也向上运动推动断路器的手柄141底部的突出部分，使得手柄141转动而合闸。图2所示的手柄141处于分闸位置，在推杆163推动手柄141底部的突出部分后，手柄141转动至合闸位置。复位弹簧162安装在热敏元件161和推杆163之间，热敏元件161在通电后，还作用于复位弹簧162使得复位弹簧形变，在图示的实施例中，复位弹簧162被压缩。热敏元件161断电后，复位弹簧162复原，带动推杆163和顶杆164复位，在图示的实施例中，复位弹簧162带动推杆163和顶杆164向下移动以复位。热敏元件161是否通电由辅助触头组的状态决定。

参考图3所示，图3揭示了根据本发明的一实施例的自动合闸装置中辅助触头组的结构图。辅助触头组串接在为热敏元件供电的电路中，辅助触头组包括辅助静触头152和辅助动触头151。辅助静触头152安装在断路器的底座121上，辅助静触头包括导电片153和银点154。辅助动触头151转动安装在断路器的底座121上，辅助动触头151与辅助动触头扭簧155连接，辅助动触头扭簧155在图1中示出。辅助动触头扭簧155推动辅助动触头151的下端与银点154接触使得辅助触头组闭合。在无其他外力作用下，辅助触头组在辅助动触头扭簧155的作用下闭合。由于辅助触头组串接在为热敏元件供电的电路中，当辅助触头组闭合时，在收到控制装置发出的自动合闸信号后，能够通过供电电路为热敏元件供电使得热敏元件通电，完成自动合闸动作。辅助触头组由转板传动机构的驱动而断开，参考图2所示，转板传动机构的转板143上的第一触面144与辅助动触头151的顶部接触，第一触面144推动辅助动触头151的顶部，辅助动触头转动，辅助动触头的底部与银点154分离，辅助触头组断开。辅助触头组断开后，为热敏元件的供电电路被切断，热敏元件断电。辅助触头组的闭合或者断开由转板传动机构控制。

参考图4所示，图4揭示了根据本发明的一实施例的自动合闸装置中手柄和转板传动机构的结构图。转板传动机构包括转板143，转板143与手柄141共用转轴并同轴转动，转板143上具有第一触面144、第二触面145和第三触面146。为了显示更加清楚，第一触面144、第二触面145和第三触面146可以参考图3所示。转板143具有两个位置，在第一位置，转板143与辅助触头组无相互作用，在第二位置，转板143的第一触面144驱动辅助动触头151的顶部使得辅助触头组断开。转板143响应于触发信号而由第一位置转动至第二位置。以下两个机构可以产生出发信号：首先手柄合闸能够产生出发信号。参考图4所示，手柄141上具有触发面147，当手柄141合闸时(图4中手柄141处于分闸位置)，手柄141转动，触发面147与转板143的第二触面145接触，推动转板143从第一位置转动至第二位置，带动辅助触头组断开。手柄141提供的触发信号的作用如下：在自动合闸机构106推动手柄141合闸后，触发转板143转动，使得辅助触头组断开，使得热敏元件断电，在复位弹簧的作用下，自动合闸装置复位。另外，切换拨杆107也能够产生触发信号。切换拨杆107具有两个位置：手动位置和自动位置。切换拨杆107切换至手动位置，切换拨杆107驱动转板143的第三触面146产生触发信号，转板143由第一位置转动至第二位置，转板143的第一触面144驱动辅助动触头转动使得辅助触头组断开。

图5a和图5b揭示了切换拨杆的第一实施例的结构图。其中图5a中的切换拨杆位于自动位置，图5b中的切换拨杆位于手动位置。如图所示，切换拨杆107安装在断路器的底座121上的滑槽中，切换拨杆107通过拨杆扭簧连接172到拨杆限位件171。切换拨杆107切换至自动位置，拨杆扭簧172不对拨杆限位件171施加弹簧力，拨杆限位件171与转板的第三触面146之间无相互作用，本文中，无相互作用指两者之间不产生相互作用力，两者可以接触也可以保持间隙。切换拨杆107切换至手动位置，拨杆扭簧172对拨杆限位件171施加弹簧力，驱动拨杆限位件171推动转板143的第三触面146，转板143由第一位置转动至第二位置，使得辅助触头组断开。

图6a和图6b揭示了切换拨杆的第二实施例的结构图。其中图6a中的切换拨杆位于自动位置，图6b中的切换拨杆位于手动位置。如图所示，切换拨杆107安装在断路器的底座121上的滑槽中，滑槽上具有手动位置凹槽173和自动位置凹槽174，切换拨杆107上具有弹性定位件175。切换拨杆107切换至自动位置，弹性定位件175滑入自动位置凹槽173中并卡住，切换拨杆107的端部(图中所示的左侧端部)与转板143的第三触面146之间无相互作用。切换拨杆切换至手动位置，弹性定位件175滑入手动位置凹槽174中，由于手动位置凹槽174比自动位置凹槽173更加接近转板的位置，因此切换拨杆107的端部朝向转板的方向延伸，切换拨杆107的端部(图中所示的左侧端部)推动转板143的第三触面146，转板143由第一位置转动至第二位置，使得辅助触头组断开。

切换拨杆107的提供的触发信号的作用如下：切换拨杆107位于手动位置，则切换拨杆107将使得转板143稳定地处于第二位置，使得辅助触头组始终处于断开状态，因而热敏元件的供电电路始终被切断，热敏元件无法通电，自动合闸机构无法工作。在这种状态下，断路器的合闸或者分闸通过手柄141的手动操作来完成，因此处于手动模式。在热敏元件不通电的情况下，在自动合闸机构106在复位弹簧的作用下复位，因而与手柄141之间留有足够的空间，不影响手柄141的手动操作。

回到图1，继续讨论具有自动合闸装置的断路器。在图1所示的断路器中还包括控制装置108、第一接触板109和第二接触板110。控制装置108提供各种控制信号，第一接触板109和第二接触板110提供接触功能。该断路器具有两种工作模式：

切换拨杆切换至自动位置，进入自动模式。此时当手柄141处于分闸状态时，由于转板143自身无外力作用，因此辅助动触头151在辅助动触头扭簧155的作用下会与辅助静触头152接触，使得热敏元件的供电电路接通，同时使得转板143处于第一位置。如果控制装置发出自动合闸信号，则可以通过供电电路使得热敏元件161通电，自动合闸机构106使得手柄141合闸，手柄合闸后会触发转板143转动而切断热敏元件的供电，自动合闸机构106复位。控制装置108还控制脱扣装置进行分闸，以提供各种保护功能。

切换拨杆切换至手动位置，进入手动模式，此时转板143被切换拨杆107维持在第二位置，辅助触头组被断开，热敏元件的供电电路被切断，因此自动合闸装置不工作，手柄141由手动控制合闸或分闸。自动合闸装置不工作时，手柄141有足够的空间进行合闸或者分闸操作，因此该断路器兼具手动控制功能。

参考图7a和图7b所示，图7a和图7b揭示了断路器中操作机构的结构图。其中图7a是操作机构的背面视图，图7b是操作机构的正面视图。如图所示，操作机构103包括：主杠杆131、跳扣132、锁口133和动触头135。主杠杆131的背面安装有主杠杆扭簧136和限位件134。跳扣132安装在主杠杆131的正面，跳扣132上具有连杆安装孔用于与连杆142相连。锁扣133安装在主杠杆131的正面。动触头135通过动触头定位轴137安装在主杠杆131上，动触头135上安装有动触头扭簧138。通过连杆142，操作机构103与手柄141联动。

该断路器还包括反馈信号接口。图8揭示了断路器中反馈信号接口的结构图。如图所示，反馈信号接口108位于底座121上，反馈信号接口108用于插接反馈信号端子。

图9a和图9b揭示了根据本发明的断路器的外形图，其中图9a是1P+N断路器，图9b是3P+N断路器。本发明的1P+N的断路器的宽度为36mm，3P+N的断路器的宽度为72mm。

虽然本发明的自动合闸装置结合图示的断路器描述于上，但需要说明的是，本发明的自动合闸装置并不局限于在图示的断路器中的使用，也可以被应用于其他的断路器中。

本发明的自动合闸装置提供手动/自动合闸的切换，满足不同的使用需求。热敏元件能够满足不同电压下，不同环境温度下的可靠运行。使用该自动合闸装置的断路器具备过载保护、短路保护、分励脱扣、过欠压保护、自动合闸功能。且该断路器为一体式断路器，体积较小，能够达到现有普通断路器的水平，即1P+N的宽度为36mm，3P+N的宽度为72mm。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (10)

1.一种断路器的自动合闸装置，其特征在于，包括：

自动合闸机构，自动合闸机构包括热敏元件和复位弹簧，热敏元件在通电后使得自动合闸机构推动断路器的手柄合闸，热敏元件断电后，复位弹簧使得自动合闸机构复位，手柄合闸产生触发信号；

辅助触头组，串接在为热敏元件供电的电路中，辅助触头组闭合，热敏元件的供电电路导通，辅助触头组断开，热敏元件的供电电路断开；

转板传动机构，转动安装在断路器的底座上，转板传动机构处于第一位置，与辅助触头组无相互作用，转板传动机构处于第二位置，驱动辅助触头组断开，其中转板传动机构响应于所述触发信号而由第一位置转动至第二位置；

切换拨杆，在自动位置和手动位置之间切换，切换拨杆切换至自动位置，切换拨杆与转板传动机构无相互作用，切换拨杆切换至手动位置，也产生所述触发信号。

2.如权利要求1所述的断路器的自动合闸装置，其特征在于，

所述自动合闸机构安装在断路器的底座上，自动合闸机构包括：热敏元件、复位弹簧和推杆；

热敏元件具有顶杆，热敏元件在通电后带动顶杆沿轴线方向运动，顶杆推动推杆，推杆推动断路器的手柄合闸；

复位弹簧安装在热敏元件和推杆之间，热敏元件在通电后还作用于复位弹簧使得复位弹簧形变；

热敏元件断电后，复位弹簧复原，带动推杆和顶杆复位。

3.如权利要求1所述的断路器的自动合闸装置，其特征在于，

所述辅助触头组包括辅助静触头和辅助动触头；

辅助动触头和辅助静触头安装在断路器的底座上；

辅助动触头转动安装在断路器的底座上，辅助动触头与辅助动触头扭簧连接，辅助动触头扭簧推动辅助动触头与辅助静触头接触使得辅助触头组闭合，转板传动机构驱动辅助动触头使得辅助动触头与辅助静触头分离，辅助触头组断开。

4.如权利要求1所述的断路器的自动合闸装置，其特征在于，

所述转板传动机构包括转板，转板与手柄共用转轴并同轴转动，所述转板上具有第一触面、第二触面和第三触面；

手柄合闸，手柄驱动第二触面产生触发信号，转板由第一位置转动至第二位置；

切换拨杆切换至手动位置，切换拨杆驱动第三触面产生触发信号，转板由第一位置转动至第二位置；

转板由第一位置转动至第二位置，第一触面驱动辅助动触头转动使得辅助触头组断开。

5.如权利要求4所述的断路器的自动合闸装置，其特征在于，

所述切换拨杆安装在断路器的底座上的滑槽中，所述切换拨杆通过拨杆扭簧连接到拨杆限位件；

切换拨杆切换至自动位置，拨杆限位件与转板的第三触面之间无相互作用；

切换拨杆切换至手动位置，拨杆扭簧驱动拨杆限位件推动转板的第三触面，转板由第一位置转动至第二位置。

6.如权利要求4所述的断路器的自动合闸装置，其特征在于，

所述切换拨杆安装在断路器的底座上的滑槽中，所述滑槽上具有手动位置凹槽和自动位置凹槽，所述切换拨杆上具有弹性定位件；

切换拨杆切换至自动位置，弹性定位件滑入自动位置凹槽中，切换拨杆与转板的第三触面之间无相互作用；

切换拨杆切换至手动位置，弹性定位件滑入手动位置凹槽中，切换拨杆推动转板的第三触面，转板由第一位置转动至第二位置。

7.一种断路器，包括本体、底座、手柄、操作机构、触头组、接触板、控制装置和脱扣装置，其特征在于，还包括如权利要求1-6中任一项所述的自动合闸装置；

其中底座安装在本体上，手柄通过转轴安装在底座上，操作机构通过操作机构定位轴安装在底座上，手柄通过连杆与操作机构相连，手柄合闸或分闸，通过连杆带动操作机构动作，使得触头组闭合或者断开。

8.如权利要求7所述的断路器，其特征在于，

切换拨杆切换至自动位置，控制装置控制热敏元件通电，自动合闸机构使得手柄合闸，控制装置还控制脱扣装置进行分闸；

切换拨杆切换至手动位置，所述自动合闸装置不工作，手柄由手动控制合闸或分闸。

9.如权利要求7所述的断路器，其特征在于，所述操作机构包括：

主杠杆，主杠杆的背面安装有主杠杆扭簧和限位件；

跳扣，安装在主杠杆的正面，跳扣与连杆相连；

锁扣，安装在主杠杆的正面；

动触头，通过动触头定位轴安装在主杠杆上，动触头上安装有动触头扭簧。

10.如权利要求7所述的断路器，其特征在于，

还包括反馈信号接口，位于底座上，反馈信号接口用于插接反馈信号端子。