微型断路器的操作机构及其工作过程

摘要

本发明提供一种微型断路器的操作机构及其工作过程，所述操作机构包括驱动机构、触头机构和分断机构，所述驱动机构包括手柄和曲轴，手柄转接于基座上，曲轴的一端偏心连接于手柄上；所述触头机构包括机构扭簧、绝缘杠杆、固设于绝缘杠杆上的主轴、N极动触头和P极动触头，所述主轴的两端自绝缘杠杆的两侧伸出，N极动触头和P极动触头设于主轴的两端；绝缘杠杆通过主轴和机构扭簧转接于基座和盖之间；所述分断机构包括相互配合的锁扣和跳扣，曲轴的另一端与所述锁扣相连。本发明的N极触头机构和P极触头机构通过绝缘杠杆和主轴组合成一个触头机构，通过一套驱动机构和分断机构控制，因此，微型断路器零件少、易于组装。

说明书

技术领域

本发明涉及断路器领域，具体涉及一种微型断路器的操作机构及其工作过 程。

背景技术

微型断路器由操作机构、触点、保护装置(各种脱扣器)、灭弧系统等组 成，其主触点是靠手动操作或电动合闸的。主触点闭合后，自由脱扣机构将主 触点锁在合闸位置上，过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串 联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联，当电路发生短路或严重过载时，过电流 脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路；当电路过载时， 热脱扣器的热元件使双金属弯曲，推动自由脱扣机构动作；当电路欠电压时， 欠电压脱扣器的衔铁释放，也使自由脱扣机构动作。

中国发明专利CN102222589B公开了一种远程控制小型断路器，包括N 极断路器及P极断路器，N极断路器内设有分励脱扣器、控制电路板及N极 锁扣，P极断路器内的P极锁扣通过连接轴与N极锁扣联动，控制电路板上设 有延时断开电路，分励脱扣器与控制电路板电连接，由远程控制信号控制相线 与分励脱扣器的线圈接通后延时断开及复位，控制电路板上设有中间带插孔的 接线柱，接线柱为相线连接点，接线柱对应的N极断路器壳体上设有通孔， 所述的P极断路器壳体上也设有小孔，所述小孔位于P极断路器内的动触头 和静触头之间，N极断路器与P极断路器之间设有一个弯折的钢丝，所述钢丝 的一端穿过通孔插入接线柱的插孔内，钢丝的另一端穿过小孔悬在P极断路器 壳体内动触头与静触头之间，动触头与静触头闭合时，动触头能够与钢丝接触。 本发明在断开状态下负载端完全没有感应电压，安全等级高。但是由该发明的 说明书附图可知，该发明的N极断路器和P极断路器分别设置有一套操作机 构，比如由手柄和曲轴构成的驱动机构，由锁扣和跳扣组成的脱扣机构以及包 括动触头、静触头的触头机构，因此零件较多，不易组装，且多机构之间的联 动使得断路器性能指标较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种零件少、易于组装、性能指标高的微 型断路器的操作机构及其工作过程。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种微型断路器的操作机构， 设于所述微型断路器的壳体内，所述操作机构包括驱动机构、触头机构和分断 机构，所述壳体由基座、中盖和盖组成，所述中盖和基座上设有线圈；

所述驱动机构包括手柄和曲轴，所述手柄转接于所述基座上，所述曲轴的 一端偏心连接于所述手柄上；

所述触头机构包括机构扭簧、绝缘杠杆、固设于该绝缘杠杆上的主轴、N 极动触头和P极动触头，所述主轴的两端自所述绝缘杠杆的两侧伸出，所述N 极动触头设于所述主轴的一端，所述P极动触头设于所述主轴的另一端；所述 绝缘杠杆通过主轴和机构扭簧转接于所述基座和盖之间，所述绝缘杠杆上还设 有第一转轴和第二转轴；

所述分断机构包括相互配合的锁扣和跳扣，所述锁扣转接于所述第一转轴 上，所述跳扣转接于所述第二转轴上，所述曲轴的另一端与所述锁扣相连。

其中，所述触头机构还包括N极触头扭簧和P极触头扭簧，所述N极动 触头通过N极触头扭簧设于所述主轴的一端，所述P极动触头通过P极触头 扭簧设于所述主轴的另一端。

进一步，所述触头机构还包括设于所述基座上的N极静触头和设于所述 中盖上的P极静触头，所述N极动触头在所述微型断路器合闸过程中由所述 N极静触头限位，所述P极动触头在所述微型断路器合闸过程中由所述P极静 触头限位。

其中，所述分断机构还包括滑设于所述线圈内的推杆，所述跳扣上设有被 所述推杆推动的受推面；

所述跳扣上还设有主推面，所述P极动触头上设有被所述主推面推动的P 极助推面，所述主推面施予所述P极助推面的推力方向为所述P极动触头相 对P极静触头的分离方向；

所述N极动触头上设有被所述主推面推动的N极助推面，所述主推面施 予所述N极助推面的推力方向为所述N极动触头相对N极静触头的分离方向。

其中，所述锁扣上设有锁止面，所述跳扣上对应地设有被锁止面。

进一步，所述绝缘杠杆上还设有第三转轴，所述分断机构还包括通过所述 第三转轴与绝缘杠杆转接的限制件，所述跳扣通过所述限制件组装于所述绝缘 杠杆上。

优选的，所述跳扣的端部设有推轴，该推轴的面向所述推杆的一面为受推 面，面向所述N极动触头和P极动触头的一面为主推面。

进一步，所述驱动机构还包括与所述手柄同轴转接于所述基座上的摇臂， 该摇臂上设有止推面，所述P极动触头上设有与该止推面配合的快速闭合配合 面。

进一步，所述P极动触头由P极动触板于P极触头座注塑成型时嵌装于 其内构成；所述N极动触头由N极动触板于N极触头座注塑成型时嵌装于其 内构成。

进一步，所述第二转轴和第三转轴同轴，且位于所述绝缘杠杆的两侧。

本发明实施例还提供一种上述的微型断路器的操作机构的工作过程，包括 闭合过程和正常断开过程；

其中，所述闭合过程包括如下步骤：

(1-1)外力驱动手柄转动；

(1-2)曲轴带动锁扣运动；

(1-3)锁扣的锁止面与跳扣的被锁止面接触；

(1-4)手柄继续转动，绝缘杠杆克服机构扭簧的扭力绕主轴旋转；

(1-5)当手柄旋转一定角度后，摇臂的止推面与P极动触头的快速闭合 配合面碰触；

(1-6)手柄继续旋转，强制带动摇臂旋转，而P极动触头由于止推面与 快速闭合配合面之间的接触摩擦力而停滞，而此时绝缘杠杆继续旋转运动，同 时N极动触头随绝缘杠杆一起继续运动，P极触头扭簧此时受P极动触头和绝 缘杠杆的作用，扭力逐渐增大；

(1-7)手柄旋转到一定角度，N极动触头与N极静触头接触后被限位， N极闭合；

(1-8)手柄带动绝缘杠杆继续旋转，开始压缩N极触头扭簧，使N极触 头扭簧的扭力即N极触头压力逐渐增大；

(1-9)当摇臂在手柄的强制带动下旋转到一定角度，脱离P极动触头时， P极动触头在P极触头扭簧的作用下快速旋转，与P极静触头接触，P极闭合；

(1-10)手柄带动绝缘杠杆继续旋转，开始压缩P极触头扭簧，使P极触 头扭簧的扭力即P极触头压力逐渐增大，直至绝缘杠杆的旋转角度、机构扭簧 的扭力、N极触头压力和P极触头压力达到最大；

(1-11)手柄继续转动，机构扭簧的扭力、N极触头压力和P极触头压力 逐渐减小，直至手柄被盖的闭合面限位后停止转动；

(1-12)撤除驱动手柄的外力，手柄停留不运动，断路器的闭合过程结束；

所述正常断开过程包括如下步骤：

(2-1)外力驱动手柄反向转动，手柄与盖的闭合面分离，此时N极触头 压力和P极触头压力先增大后减小；

(2-2)手柄继续转动，通过曲轴、锁扣和跳扣带动绝缘杠杆回转，在N 极动触头、P极动触头与绝缘杠杆的作用下，P极触头弹簧和N极触头弹簧回 弹，N极触头压力和P极触头压力逐渐减小；

(2-3)手柄带动绝缘杠杆继续回转，首先P极触头压力逐渐减小到零，P 极动触头与P极静触头分离，然后N极触头压力逐渐减小到零，N极动触头 与N极静触头分离；

(2-4)手柄继续反转，P极动触头和N极动触头随绝缘杠杆一起转动， 直至手柄被盖的断开面限位后停止转动；

(2-5)撤除驱动手柄的外力，手柄停留不运动，断路器的正常断开过程 结束。

上述的工作过程还包括故障断开过程，包括如下步骤：

(3-1)微型短路器发生故障，线圈内流过故障电流，产生的电磁力驱使 推杆滑动；

(3-2)推杆与跳扣的推轴接触，推动跳扣绕绝缘杠杆上的第二转轴转动；

(3-3)跳扣的被锁止面和锁扣的锁止面分离，使绝缘杠杆失去力平衡， 然后绝缘杠杆在机构扭簧、P极触头扭簧、N极触头扭簧的作用下绕主轴回转；

(3-4)跳扣绕第二转轴转动到一定角度，跳扣的主推面与N极动触头的 N极助推面和P极动触头的P极助推面接触，N极动触头和P极动触头分别 通过N极触头扭簧和P极触头扭簧驱使绝缘杠杆加速回转；

(3-5)绝缘杠杆持续回转，首先P极触头压力逐渐减小到零，P极动触 头与P极静触头分离，然后N极触头压力逐渐减小到零，N极动触头与N极 静触头分离；

(3-6)绝缘杠杆在机构扭簧的作用下继续回转，直至绝缘杠杆被基座限 位；

(3-7)在手柄扭簧的作用下，手柄和锁扣恢复到初始位置；跳扣在限制 件的作用下恢复到初始位置，断路器的故障断开过程结束。

其中，所述步骤(3-5)中P极动触头与P极静触头分离、N极动触头与 N极静触头分离时，断路器内存在电弧，所述步骤(3-1)中的线圈内继续流 有故障电流，对推杆产生的电磁力随故障电流的增大而增大。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

1、本发明的N极触头机构和P极触头机构通过绝缘杠杆和主轴组合成一 个触头机构，通过一套驱动机构和分断机构控制，因此，微型断路器零件少、 易于组装。

2、本发明的N极动触板嵌装于N极触头座内，P极动触板嵌装于P极触 头座内，可靠性高。

3、本发明的N极动触头和P极动触头可单独组装在微型断路器内，组装 方便；同时，利用N极触头扭簧和P极触头扭簧可分别调整N极动触头和P 极动触头的触头压力，控制更精确。

4、本发明仅在P极动触头上设置快速闭合配合面，更优化实现微型断路 器的N极“先闭合后分断”功能，可靠性更高。

5、本发明发生故障时，故障电流流经线圈的过程中，存在电磁力，推杆 在电磁力的作用下对跳扣施予推力，跳扣带动P极动触头和N极动触头一起 运动，充分利用故障电流对推杆产生的动能，加快微型断路器的断开速度，提 高微型断路器的分断能力。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例一的结构分解图；

图3为本发明实施例一中盖的放大的结构示意图；

图4为本发明实施例一中绝缘杠杆的放大的结构示意图；

图5为本发明实施例一中推杆的放大的结构示意图；

图6为本发明实施例一中N极动触头的放大的结构示意图；

图7为本发明实施例一中P极动触头的放大的结构示意图；

图8为本发明实施例一中锁扣的放大的结构示意图；

图9为本发明实施例一中跳扣的放大的结构示意图；

图10为本发明实施例一中摇臂的放大的结构示意图。

附图标记说明：

1、机构扭簧；

2、N极触头扭簧；

3、N极动触头；3A、N极助推面；31、N极触头座；32、N极动触板；

4、限制件；

5、绝缘杠杆；51、第一转轴；53、第二转轴；54、第三转轴；

6、主轴；

7、锁扣；7A、锁止面；

8、跳扣；8A、被锁止面；8B、推轴；

9、P极动触头；9A、P极助推面；9B、快速闭合配合面；91、P极触头 座；92、P极动触板；

10、基座；

11、N极静触头；

12、推杆；

13、P极静触头；

14、P极触头扭簧；

15、手柄；

16、曲轴；

17、线圈；

18、盖；18A、断开面；18B、闭合面；

19、中盖；

20、摇臂；20A、止推面。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附 图及具体实施例进行详细描述。

如图1～图3所示，一种微型断路器的操作机构，设于所述微型断路器的 壳体内，所述壳体由基座10、中盖19和盖18组成，所述中盖19和基座10 上设有线圈17，所述盖18上设有断开面18A和闭合面18B。

所述操作机构包括驱动机构、触头机构和分断机构，所述驱动机构包括手 柄15、摇臂20和曲轴16，所述手柄15和摇臂20同轴转接于所述基座10上， 所述曲轴16的一端偏心连接于手柄15上。

所述触头机构包括机构扭簧1、N极触头扭簧2、N极动触头3、绝缘杠 杆5、主轴6、P极动触头9、设于所述基座10上的N极静触头11、设于所述 中盖19上的P极静触头13以及P极触头扭簧14，所述主轴6于所述绝缘杠 杆5注塑成型时嵌装于其内，且所述主轴6的两端自所述绝缘杠杆5的两侧伸 出，所述绝缘杠杆5通过主轴6和机构扭簧1转接于所述基座10和盖18之间。

所述N极动触头3由N极动触板32于N极触头座31注塑成型时嵌装于 其内构成，所述P极动触头9由P极动触板92于P极触头座91注塑成型时 嵌装于其内构成，可靠性高。

所述N极动触头3通过N极触头扭簧2设于所述主轴6的一端，所述P 极动触头9通过P极触头扭簧14设于所述主轴6的另一端，所述N极动触头 3在所述微型断路器合闸过程中由所述N极静触头11限位，所述P极动触头 9在所述微型断路器合闸过程中由所述P极静触头13限位。

如图6、图7所示，所述P极动触头9上设有P极助推面9A，所述N极 动触头3上设有N极助推面3A。

所述摇臂20上设有止推面20A(见图10)，所述P极动触头9上设有与 止推面20A配合的快速闭合配合面9B，产品合闸时，手柄15带动摇臂20绕 基座10上的转轴一同旋转，此时手柄15也带动曲轴16运动，曲轴16通过锁 扣7带动绝缘杠杆5绕主轴6旋转运动，P极动触头9和N极动触头3在绝缘 杠杆5的带动下一起旋转运动，当手柄15旋转一定角度后，摇臂20的止推面 20A与P极动触头9的快速闭合配合面9B碰触；手柄15继续旋转，强制带 动摇臂20旋转，而P极动触头9由于止推面20A与快速闭合配合面9B之间 的接触摩擦力而停滞，而此时绝缘杠杆5继续旋转运动，同时N极动触头3 随绝缘杠杆5一起继续运动，P极触头扭簧14此时受P极动触头9和绝缘杠 杆5的作用，扭力逐渐增大；随着手柄15继续旋转，N极动触头3首先与N 极静触头11接触，N极闭合，当摇臂20在手柄15的强制带动下旋转到一定 角度，脱离P极动触头9时，P极动触头9在P极触头扭簧14的作用下快速 旋转，与P极静触头13接触，P极闭合，更可靠实现了N极“先闭合”的功 能。

在产品分断过程中，由于机构运动速度快于手柄15运动速度，因此P极 动触头9和摇臂20不会发生碰触，N极“后断开”依靠产品设置的P极开距 大于N极来保证，因此，P极动触头9上设置快速闭合配合面9A，更优化实 现微型断路器的N极“先闭合后断开”功能。

所述绝缘杠杆5上还设有第一转轴51、第二转轴53和第三转轴54，所述 第二转轴53和第三转轴54同轴，且位于所述绝缘杠杆5的两侧，见图4。

所述分断机构包括滑设于所述线圈17内的推杆12(见图5)、限制件4、 相互配合的锁扣7和跳扣8，所述锁扣7转接于所述第一转轴51上，所述限 制件4转接于所述第三转轴54上，所述跳扣8转接于所述第二转轴53上、并 通过所述限制件4组装于所述绝缘杠杆5上，所述曲轴16的另一端与所述锁 扣7相连。

如图8、图9所示，所述锁扣7上设有锁止面7A，所述跳扣8上对应地 设有被锁止面8A，所述锁扣7和跳扣8通过锁止面7A和被锁止面8A的接触 与分离构成脱扣机构，在微型断路器闭合时，锁止面7A和被锁止面8A保持 接触，保证绝缘杠杆5绕主轴6旋转后，N极动触头3与N极静触头11以及 P极动触头9与P极静触头13可靠接触。

所述跳扣8的端部设有推轴8B，该推轴8B的面向所述推杆12的一面为 受推面，被所述推杆12推动；面向所述N极动触头3和P极动触头9的一面 为主推面，推动所述P极助推面9A和N极助推面3A，并且所述主推面施予 所述P极助推面9A的推力方向为所述P极动触头9相对P极静触头13的分 离方向，施予所述N极助推面3A的推力方向为所述N极动触头3相对N极 静触头11的分离方向。

本发明实施例一还提供一种上述的微型断路器的操作机构的工作过程，包 括：闭合过程和正常断开过程。

其中，所述闭合过程包括如下步骤：

(1-1)外力驱动手柄转动；

(1-2)曲轴带动锁扣运动；

(1-3)锁扣的锁止面与跳扣的被锁止面接触；

(1-4)手柄继续转动，绝缘杠杆克服机构扭簧的扭力绕主轴旋转；

(1-5)当手柄旋转一定角度后，摇臂的止推面与P极动触头的快速闭合 配合面碰触；

(1-6)手柄继续旋转，强制带动摇臂旋转，而P极动触头由于止推面与 快速闭合配合面之间的接触摩擦力而停滞，而此时绝缘杠杆继续旋转运动，同 时N极动触头随绝缘杠杆一起继续运动，P极触头扭簧此时受P极动触头和绝 缘杠杆的作用，扭力逐渐增大；

(1-7)手柄旋转到一定角度，N极动触头与N极静触头接触后被限位， N极闭合；

(1-8)手柄带动绝缘杠杆继续旋转，开始压缩N极触头扭簧，使N极触 头扭簧的扭力即N极触头压力逐渐增大；

(1-9)当摇臂在手柄的强制带动下旋转到一定角度，脱离P极动触头时， P极动触头在P极触头扭簧的作用下快速旋转，与P极静触头接触，P极闭合；

(1-10)手柄带动绝缘杠杆继续旋转，开始压缩P极触头扭簧，使P极触 头扭簧的扭力即P极触头压力逐渐增大，直至绝缘杠杆的旋转角度、机构扭簧 的扭力、N极触头压力和P极触头压力达到最大；

(1-11)手柄继续转动，机构扭簧的扭力、N极触头压力和P极触头压力 逐渐减小，直至手柄被盖的闭合面限位后停止转动；

(1-12)撤除驱动手柄的外力，手柄停留不运动，断路器的闭合过程结束。

所述正常断开过程包括如下步骤：

(2-1)外力驱动手柄反向转动，手柄与盖的闭合面分离，此时N极触头 压力和P极触头压力先增大后减小；

(2-2)手柄继续转动，通过曲轴、锁扣和跳扣带动绝缘杠杆回转，在N 极动触头、P极动触头与绝缘杠杆的作用下，P极触头弹簧和N极触头弹簧回 弹，N极触头压力和P极触头压力逐渐减小；

(2-3)手柄带动绝缘杠杆继续回转，首先P极触头压力逐渐减小到零，P 极动触头与P极静触头分离，然后N极触头压力逐渐减小到零，N极动触头 与N极静触头分离；

(2-4)手柄继续反转，P极动触头和N极动触头随绝缘杠杆一起转动， 直至手柄被盖的断开面限位后停止转动；

(2-5)撤除驱动手柄的外力，手柄停留不运动，断路器的正常断开过程 结束。

当微型断路器发生故障时，其操作机构的工作过程还包括故障断开过程， 包括如下步骤：

(3-1)微型短路器发生故障，线圈内流过故障电流，产生的电磁力驱使 推杆滑动；

(3-2)推杆与跳扣的推轴接触，推动跳扣绕绝缘杠杆上的第二转轴转动；

(3-3)跳扣的被锁止面和锁扣的锁止面分离，使绝缘杠杆失去力平衡， 然后绝缘杠杆在机构扭簧、P极触头扭簧、N极触头扭簧的作用下绕主轴回转；

(3-4)跳扣绕第二转轴转动到一定角度，跳扣的主推面与N极动触头的 N极助推面和P极动触头的P极助推面接触，N极动触头和P极动触头分别 通过N极触头扭簧和P极触头扭簧驱使绝缘杠杆加速回转；

(3-5)绝缘杠杆持续回转，首先P极触头压力逐渐减小到零，P极动触 头与P极静触头分离，然后N极触头压力逐渐减小到零，N极动触头与N极 静触头分离；

(3-6)绝缘杠杆在机构扭簧的作用下继续回转，直至绝缘杠杆被基座限 位；

(3-7)在手柄扭簧的作用下，手柄和锁扣恢复到初始位置；跳扣在限制 件的作用下恢复到初始位置，断路器的故障断开过程结束。

其中，所述步骤(3-5)中P极动触头与P极静触头分离、N极动触头与 N极静触头分离时，断路器内存在电弧，所述步骤(3-1)中的线圈内继续流 有故障电流，对推杆产生的电磁力随故障电流的增大而增大。

本发明的N极触头机构和P极触头机构通过绝缘杠杆和主轴组合成一个 触头机构，通过一套驱动机构和分断机构控制，因此，微型断路器零件少、易 于组装。

本发明的N极动触板嵌装于N极触头座内，P极动触板嵌装于P极触头 座内，可靠性高。

本发明的N极动触头和P极动触头可单独组装在微型断路器内，组装方 便；同时，利用N极触头扭簧和P极触头扭簧可分别调整N极动触头和P极 动触头的触头压力，控制更精确。

本发明仅在P极动触头上设置快速闭合配合面，更优化实现微型断路器的 N极“先闭合后分断”功能，可靠性更高。

本发明发生故障时，故障电流流经线圈的过程中，存在电磁力，推杆在电 磁力的作用下对跳扣施予推力，跳扣带动P极动触头和N极动触头一起运动， 充分利用故障电流对推杆产生的动能，加快微型断路器的断开速度，提高微型 断路器的分断能力。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。