CN108447747A - 一种小体积断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小体积断路器，包括层叠设置的第一断路器单元(31)和第二断路器单元(32)，该第一断路器单元(31)的壳体上设有第一凸出部(33)和第一凹陷部(34)，该第二断路器单元(32)的壳体上设有第二凹陷部(35)和第二凸出部(36)；第一凸出部(33)与第二凹陷部(35)匹配插接，第一凹陷部(34)与第二凸出部(36)匹配插接。发明体积小，长度不大于80mm,单极模数厚度为9mm，只有线圈部分厚度为12mm。但拼极后相互之间断路器线圈凸出部分会装配于另一极的凹进部分，总宽度为:9mm×极数+3mm,节省空间，材料上节约40％以上，具有操作可靠性高、结构简单、成本低等优点。

Description

一种小体积断路器

技术领域

本发明涉及低压电器技术领域，具体的是一种小体积断路器。

背景技术

随着城市及农村电网的发展，输配电***容量不断增大，***集成度不断提高，对于断路器的性能提出了更高的要求。同时电网中需要集中控制的回路数越来越多，为了便于管理，实现单位空间内控制回路数的最大化，即提高保护电器的空间利用率，只有缩小保护电器体积，以增加现有的成套开关柜内的断路器安放数量。同时，断路器的小型化还能节约材料，降低制造成本，对于量大面广的小型断路器来说此问题更加突出。因此，高性能、小型化断路器已成为电器发展的一种必然趋势。目前，市场上广泛应用的小型断路器宽度普遍为18mm(2个基本模数)，但也有些产品以牺牲断路器各种技术性能指标为代价来减小断路器宽度。

断路器是模数化终端保护电器，小电流规格断路器产品的厚度尺寸是18mm模数，尤其是6A以下规格磁力保护***要求线圈扎数多和整体外径大，导致整体布局空间厚度尺寸大，很难实现在9mm模数宽度下满足瞬动脱扣特性功能要求。

发明内容

为了减少同规格断路器产品的厚度。本发明提供了一种小体积断路器，该小体积断路器的体积小，长度不大于80mm,单极模数厚度为9mm，只有线圈部分厚度为12mm。但拼极后相互之间断路器线圈凸出部分会装配于另一极的凹进部分，总宽度为:9mm×极数+3mm,节省空间，材料上节约40％以上，具有操作可靠性高、结构简单、成本低等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种小体积断路器，包括层叠设置的第一断路器单元和第二断路器单元，该第一断路器单元的壳体上设有第一凸出部和第一凹陷部，该第二断路器单元的壳体上设有第二凹陷部和第二凸出部；第一断路器单元内含有第一磁脱扣***，该第一磁脱扣***的位置与第一凸出部的位置相对应；第二断路器单元内含有第二磁脱扣***，该第二磁脱扣***的位置与第二凸出部的位置相对应；第一凸出部与第二凹陷部匹配插接，第一凹陷部与第二凸出部匹配插接。

第一断路器单元和第二断路器单元的壳体在保证安全壁厚基础上，第一凸出部和第二凸出部采用一体圆弧包覆结构设计，让线圈位置空间得到满足，壳体外部也节省了左右拼接的第一断路器单元和第二断路器单元放置空间。第一断路器单元和第二断路器单元的磁脱扣***的位置，内部有线圈的地方对应壳体外部是凸出圆弧台阶，内部无线圈的地方对应壳体外部是凹进。实现第一断路器单元和第二断路器单元的壳体相互让位。

当小体积断路器发生短路故障时，线圈内流过故障电流，推杆在线圈电磁力的作用下，推动脱扣杆转动，顶开锁扣与动触头分离，脱扣机构解锁，触头在触头拉簧作用下断开；当故障电流足够大时，推杆在电磁力的作用下继续推动脱扣杆运动，经过一段位移后，脱扣杆与另一极通过联动机构助推另一极脱扣杆带动锁扣一起运动，加快联动了第一断路器单元和第二断路器单元的动触头的断开速度。所述线圈根据第一凸出部和第二凸出部的定位进行放置。第一断路器单元中的线圈连接推杆的作用点在下，第二断路器单元中的线圈推杆作用点在上。保持推磁脱扣的受力点在脱扣杆的同一位置上。

所述脱扣杆左下方是短路分断推杆推动的受力面，受力面的运动方向为所述动触头的分离方向。所述脱扣杆的定位轴上方是操作机构解锁弧面，所述脱扣杆的最下方孔是极间联动的位置，旁边上的小孔是热脱扣连杆的定位孔。结构件简单可靠。

第一断路器单元和第二断路器单元的底部设有双卡扣安装在导轨上，上下都可以方便拆卸和安装；也可以单极使用独立固定于导轨上。

所述操作机构的手柄上的锁扣通过主轴推动动触头运动，所述的锁扣上设有锁止面，所述的动触头上对应设有被锁止面；在小体积断路器闭合时，锁止面和被锁止面保持接触，保证动触头绕定位轴旋转完超行程和压力，让动触头与静触头可靠接触。

所述磁脱扣***中的线圈、铁心、套管均采用圆形结构，与其他产品通用，零件方便加工和管理，有利于降低成本。

本发明的有益效果是：

1、本发明所述小体积断路器采用磁脱扣保护***机构错位布局设计和壳体圆弧包覆让位结构(上下或者左右，可倾斜角度)，达到节约位置空间目的。

2、本发明所述小体积断路器体积小，两极模数厚度只有21mm，节省空间和材料节约40％以上，第一断路器单元和第二断路器单元中大多数零件通用，除壳体外，只有第一断路器单元的线圈底部比现有线圈的接线长出一部分，减少了物料管理成本。

3、当发生故障时，故障电流流经线圈的过程中，产生电磁力，推杆在电磁力的作用下对脱扣杆施予推力，锁扣解锁带动第一断路器单元的动触头和第一断路器单元的动触头一起运动，充分利用故障电流对推杆产生的动能，加快小体积断路器断开速度，提高分断能力。

4、本发明所述小体积断路器每极具有磁脱扣保护和热脱扣保护功能；操动机构灵活可靠，脱扣力稳定，脱扣响应快，每极都有独立的灭弧***。本发明小体积断路器方便拆卸，有利于维修更换，拼接互换性强。也可以拼接升级成4极小体积断路器。总厚度不超过39mm。

5、本发明所述小体积断路器限流效果好，每极灭弧室的灭弧片长短交错，有利于分割电弧；引弧片引弧，产生的电弧被通道导向灭弧室纵深处，将电弧整体拉长，同时又被栅片分成若干短弧加大了与空气接触面，提高了冷却速度，加快了电弧的熄灭。在小规格的额定工作电流可达到0.5A,对特殊场合专属领域应用有很大的引领；能够适应多种电路应用，具有很强的可调节性和灵活性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明所述第一断路器单元的内部结构示意图。

图2是本发明所述第一断路器单元的外部结构示意图。

图3是本发明所述第一断路器单元的左视图。

图4是本发明所述第二断路器单元的内部结构示意图。

图5是本发明所述第二断路器单元的外部结构示意图。

图6是本发明所述第一断路器单元的左视图。

图7是本发明所述第一断路器单元的磁脱扣***与操作机构的联动点的示意图。

图8是本发明所述第二断路器单元的磁脱扣***与操作机构的联动点的示意图。

图9是本发明所述操作机构的示意图。

图10是本发明所述第一断路器单元的厚度尺寸示意图。

图11是本发明所述第一断路器单元的进线端子的示意图。

图12是本发明所述第一断路器单元的出线端子的示意图。

图13是本发明所述第一断路器单元的热脱扣***的示意图。

图14是本发明所述第一断路器单元的磁脱扣***的示意图。

图15是本发明所述第一断路器单元的动静触头组的示意图。

图16是本发明所述第一断路器单元的操作机构的示意图。

图17是本发明所述第一断路器单元的灭弧***的部分示意图。

图18是本发明所述第一断路器单元的长度和高度尺寸示意图。

图19是本发明所述小体积断路器的整体断面结构示意图。

1、壳体；2、铁芯组件；3、触头拉簧；4、手柄拉簧；5、手柄；6、锁扣支架；7、锁扣；8、定位轴；9、脱扣杆；10、动触头；11、推杆；12、定位轴；13、静触头支架；14、连杆；15、热双金属片；16、接线端子；17、右接线板；18、连接片；19、调节螺丝；20、引弧片；21、调节螺母；22、静触头；23、灭弧板；24、线圈；25、定位轴；26、灭弧室；27、右接线板；28、接线端子；29、固定座；

31、第一断路器单元；32、第二断路器单元；33、第一凸出部；34、第一凹陷部；35、第二凹陷部；36、第二凸出部；

91、位置点；101、被锁止面；701、锁止面。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种小体积断路器，包括层叠设置的第一断路器单元31和第二断路器单元32，该第一断路器单元31的壳体1上设有第一凸出部33和第一凹陷部34，该第二断路器单元32的壳体1上设有第二凹陷部35和第二凸出部36；第一断路器单元31内含有第一磁脱扣***，该第一磁脱扣***的位置与第一凸出部33的位置相对应；第二断路器单元32内含有第二磁脱扣***，该第二磁脱扣***的位置与第二凸出部36的位置相对应；第一凸出部33与第二凹陷部35匹配插接，第一凹陷部34与第二凸出部36匹配插接，如图1至图6、以及图19所示。

在本实施例中，该第一磁脱扣***和第二磁脱扣***均含有铁芯组件2和线圈24，线圈24套设于铁芯组件2外，第一凸出部33的形状与该第一磁脱扣***中的线圈24的形状相匹配，第二凸出部36的形状与该第二磁脱扣***中的线圈24的形状相匹配。当第一凸出部33与第二凹陷部35匹配插接，第一凹陷部34与第二凸出部36匹配插接时，第一断路器单元31和第二断路器单元32之间没有缝隙，第一断路器单元31的边缘和第二断路器单元3的边缘平齐。

在本实施例中，所述第一磁脱扣***的一部分匹配的嵌于第一凸出部33内，如所述第一磁脱扣***中的线圈24的一部分匹配的嵌于第一凸出部33内。所述第二磁脱扣***的一部分匹配的嵌于第二凸出部36内，如所述第二磁脱扣***中的线圈24的一部分匹配的嵌于第二凸出部36内。

在本实施例中，第一断路器单元31内还含有灭弧***，第一凸出部33、第一凹陷部34和第一断路器单元31的灭弧***从上向下依次排列。第二断路器单元32内还含有灭弧***，第二凹陷部35、第二凸出部36和第二断路器单元32的灭弧***从上向下依次排列，如图1至图6所示。

在本实施例中，铁芯组件2为圆柱形结构，线圈24为圆筒形结构，铁芯组件2的中心线可以为直立状态，或者铁芯组件2的中心线可以为水平状态，或者铁芯组件2的中心线也可以为倾斜状态。

在本实施例中，该第一断路器单元31和第二断路器单元32内均含有脱扣杆9，铁芯组件2含有动铁芯、静铁芯、反力弹簧和推杆11，该第一磁脱扣***的断面为圆形或矩形，该第二磁脱扣***的断面为圆形或矩形，该第一磁脱扣***的中心线与该第二磁脱扣***的中心线平行。

在本实施例中，第一断路器单元31内和第二断路器单元32内均还含有进出线端子、热脱扣***、动静触头组和操作机构，第一断路器单元31的底部和第二断路器单元32的底部均设有导轨固定座29。第一断路器单元31内和第二断路器单元32内的进出线端子、热脱扣***、动静触头组和操作机构的结构均相同。

在本实施例中，第一凸出部33的断面可以为弧形、梯形或矩形，第二凸出部34的断面可以为弧形、梯形或矩形，第一断路器单元31的壳体的厚度为9mm，第一断路器单元31的总体厚度为12mm，第二断路器单元32的壳体的厚度为9mm，第二断路器单元32的总体厚度为12mm，所述小体积断路器包括多个第一断路器单元31和多个第二断路器单元32，第一断路器单元31与第二断路器单元32交替层叠设置。如所述小体积断路器包括两个第一断路器单元31和两个第二断路器单元32是，其排列方式为第一断路器单元31、第二断路器单元32、第一断路器单元31和第二断路器单元32依次层叠设置，如图7至图10所示。第一断路器单元31和第二断路器单元32的壳体的其它尺寸可以参见图18所示。

在本实施例中，该第一断路器单元31的壳体的两侧均设有第一凸出部33和第一凹陷部34，第一凸出部33和第一凹陷部34之间的距离为0mm～线圈24的外径，该第二断路器单元32的壳体的两侧均设有第二凹陷部35和第二凸出部36，第二凹陷部35和第二凸出部36之间的距离为0mm～线圈24的外径。

在本发明中，第一断路器单元31的第一凸出部33和第一凹陷部34与该第二断路器单元32的第二凹陷部35和第二凸出部36匹配错位对接，第一凸出部33和第二凸出部36用于放置线圈24和铁芯组件2，相邻的第一断路器单元31的线圈24的中心线与第二断路器单元32的线圈24的中心线的之间的距离L约为线圈24外径的两倍，如图19所示。达到了整体结构空间小型化，实现了全部功能保护2P断路器尺寸在21mm范围内。合理地利用小体积断路器外壳的容置空间，优化结构设计，性能安全可靠，大大降低了制造成本，避免浪费。

另外，在第一断路器单元31中，磁脱扣保护***中铁芯组件2能够带动推杆11的右侧下面推动并作用于脱扣杆9的位置点91上；在第二断路器单元32中，磁脱扣保护***中铁芯组件2能够带动推杆11右侧上面推动并作用于脱扣杆9的位置点91上；使两极磁脱扣保护的作用点在脱扣杆9上同一位置，统一铁芯***2和操作机构锁扣7快速联动，断路器保护分闸动作，如图7至图17所示。

如图1、图2所示，第一断路器单元31和第二断路器单元32的锁扣7与动触头10关联，通过手柄5绕定位轴25的轴心的转动可以实现动触头10与静触头22的断开与闭合；当动触头10和静触头22闭合时(即，第一断路器单元31和第二断路器单元32合闸时)，第一断路器单元31和第二断路器单元32的主回路通电；当动触头10与静触头22断开时(即，第一断路器单元31和第二断路器单元32分闸时)，第一断路器单元31和第二断路器单元32的主回路断电。

如图1、图2所示，第一断路器单元31和第二断路器单元32的动触头10和静触头22与灭弧室26和引弧片20关联；当动触头10和静触头22断开时，动触头10和静触头22之间会产生电弧；电弧会沿着引弧片20进入灭弧室26，灭弧室26可以快速熄灭电弧，实现保护。

如图1、图2所示，当线路中出现较小的过载电流时，热脱扣保护单元中的热双金属片15弯曲，联动连杆14带动脱扣杆9，使动触头10与静触头22断开；当线路中出现较大的过载电流时，磁保护***单元中的铁芯组件2推动推杆11，推杆11带动脱扣杆9，使操作机构锁扣7触发解锁，让触头拉簧3释放着的动触头10，进而使动触头10与静触头22断开，实现热脱扣保护。

如图1、图2所示，左侧的接线端子28是进线端，与电源相连；右侧的接线端子16是出线端，与负载相连。手柄5是操作机构的一部分，操作者通过转动手柄能够控制小体积断路器的合分。

如图1、图9所示，所述手柄5旋转能够带动锁扣支架6中的锁扣7移动，锁扣7的端部设有锁止面701，该锁止面701推动所述限位在脱扣杆9上的动触头10，所述动触头10上设有面为被锁止面101，带动动触头10绕定位轴12旋转，让动触头10的另一端面与静触头22接触方向至小体积断路器闭合。

在本发明中，磁脱扣保护***中的线圈、套管、动铁芯、静铁心均采用圆形结构，和18mm模数断路器相同载流密度和横截面积的条件下，没有增加新零件。因此，磁脱扣***能够在满足温升的条件下置于12mm宽度的第一断路器单元31和第二断路器单元32的壳体1内。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种小体积断路器，其特征在于，所述小体积断路器包括层叠设置的第一断路器单元(31)和第二断路器单元(32)，该第一断路器单元(31)的壳体上设有第一凸出部(33)和第一凹陷部(34)，该第二断路器单元(32)的壳体上设有第二凹陷部(35)和第二凸出部(36)；第一断路器单元(31)内含有第一磁脱扣***，该第一磁脱扣***的位置与第一凸出部(33)的位置相对应；第二断路器单元(32)内含有第二磁脱扣***，该第二磁脱扣***的位置与第二凸出部(36)的位置相对应；第一凸出部(33)与第二凹陷部(35)匹配插接，第一凹陷部(34)与第二凸出部(36)匹配插接。

2.根据权利要求1所述的小体积断路器，其特征在于，该第一磁脱扣***和第二磁脱扣***均含有铁芯组件(2)和线圈(24)，线圈(24)套设于铁芯组件(2)外，第一凸出部(33)的形状与该第一磁脱扣***中的线圈(24)的形状相匹配，第二凸出部(36)的形状与该第二磁脱扣***中的线圈(24)的形状相匹配。

3.根据权利要求2所述的小体积断路器，其特征在于，第一断路器单元(31)内还含有灭弧***，第一凸出部(33)、第一凹陷部(34)和第一断路器单元(31)的灭弧***从上向下依次排列。

4.根据权利要求2所述的小体积断路器，其特征在于，第二断路器单元(32)内还含有灭弧***，第二凹陷部(35)、第二凸出部(36)和第二断路器单元(32)的灭弧***从上向下依次排列。

5.根据权利要求2所述的小体积断路器，其特征在于，所述第一磁脱扣***的一部分匹配的嵌于第一凸出部(33)内，所述第二磁脱扣***的一部分匹配的嵌于第二凸出部(36)内。

6.根据权利要求5所述的小体积断路器，其特征在于，铁芯组件(2)为圆柱形结构，线圈(24)为圆筒形结构，铁芯组件(2)的中心线为水平状态，或铁芯组件(2)的中心线为倾斜状态。

7.根据权利要求2所述的小体积断路器，其特征在于，该第一断路器单元(31)和第二断路器单元(32)内均含有脱扣杆(9)，铁芯组件(2)含有动铁芯、静铁芯、反力弹簧和推杆(11)，该第一磁脱扣***的断面为圆形或矩形，该第二磁脱扣***的断面为圆形或矩形，该第一磁脱扣***的中心线与该第二磁脱扣***的中心线平行。

8.根据权利要求1所述的小体积断路器，其特征在于，第一断路器单元(31)内和第二断路器单元(32)内均还含有进出线端子、热脱扣***、动静触头组和操作机构，第一断路器单元(31)的底部和第二断路器单元(32)的底部均设有导轨固定座(29)。

9.根据权利要求1所述的小体积断路器，其特征在于，第一凸出部(33)的断面为弧形、梯形或矩形，第二凸出部(34)的断面为弧形、梯形或矩形，第一断路器单元(31)的壳体的厚度为9mm，第一断路器单元(31)的总体厚度为12mm，第二断路器单元(32)的壳体的厚度为9mm，第二断路器单元(32)的总体厚度为12mm，所述小体积断路器包括多个第一断路器单元(31)和多个第二断路器单元(32)，第一断路器单元(31)与第二断路器单元(32)交替层叠设置。

10.根据权利要求2所述的小体积断路器，其特征在于，该第一断路器单元(31)的壳体的两侧均设有第一凸出部(33)和第一凹陷部(34)，第一凸出部(33)和第一凹陷部(34)之间的距离为0mm～线圈(24)的外径，该第二断路器单元(32)的壳体的两侧均设有第二凹陷部(35)和第二凸出部(36)，第二凹陷部(35)和第二凸出部(36)之间的距离为0mm～线圈(24)的外径。