断路器的触头模块 |
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| 申请号 | CN201310438970.5 | 申请日 | 2013-09-24 | 公开(公告)号 | CN104465235A | 公开(公告)日 | 2015-03-25 |
| 申请人 | 上海电科电器科技有限公司; 浙江正泰电器股份有限公司; | 发明人 | 刘毅; 顾翔; 王忠斌; | ||||
| 摘要 | 本 发明 揭示了一种 断路器 的触头模 块 ，包括： 基座 、上盖、操作机构、三种单极 开关 和脱扣机构。上盖盖于基座上共同形成一容纳空间，操作机构、三种单极开关和脱扣机构设置在该容纳空间中。操作机构与其中一种单极开关相联，脱扣机构连接到三种单极开关。三种单极开关均为非对称结构，包括强侧和弱侧，每一个单极开关强侧的触头 外壳 体加厚并且连接到较厚的 转轴 ，每一个单极开关弱侧的触头外壳体较薄并且连接到较薄的转轴，每一个单极开关中的 转子 部件仅具有单个触头 弹簧 ，单个触头弹簧安装在弱侧。相邻的单极开关由联动轴连接转轴而进行联动，并且其中一个单极开关的强侧与另一个单极开关的弱侧。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种断路器的触头模块，其特征在于，包括：基座、上盖、操作机构、三种单极开关和脱扣机构； |
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| 说明书全文 | 断路器的触头模块技术领域[0001] 本发明涉及断路器领域，更具体地说，涉及一种具有非对称结构的断路器的触头模块。 背景技术[0002] 众所周知双断点塑壳断路器的分断性能远优于单断点塑壳断路器，这其中的原因之一就是双断点塑壳断路器都是采取模块化结构，这种结构不仅装配方便而且绝缘性能很好，但是由于这种结构，使得断路器的每一级都要增加两个触头模块，又因为此类断路器需要承受很大的分断电流，即很强的气体冲击，所以触头模块还是要有很高的强度要求，这一点就要求断路器的触头模块需要有一定厚度，这就使得整个断路器很难缩小相间距，尤其是小壳架的产品，如100A、125A、160A，最终导致断路器变得很宽，而断路器的小型化一直是断路器的发展方向之一，于是，断路器的分断电流的承载力和断路器的尺寸之间成为了一对矛盾。 [0003] 例如目前市面上的160A的产品，一般四级的断路器宽度要达到120mm，相间距为30mm，虽然能够承载较大电流，但是断路器尺寸过大，使得应用领域和安装受到很大限制。 发明内容[0004] 本发明旨在提出一种断路器的触头模块，兼顾分断电流承载力和触头模块的尺寸，通过非对称的设计和单个弹簧的应用，在维持分断电流承载力的情况下有效减小了触头模块的尺寸。 [0005] 根据本发明的一实施例，提出一种断路器的触头模块，包括：基座、上盖、操作机构、三种单极开关和脱扣机构。上盖盖于基座上共同形成一容纳空间，操作机构、三种单极开关和脱扣机构设置在该容纳空间中。操作机构与其中一种单极开关相联，脱扣机构连接到三种单极开关。三种单极开关均为非对称结构，包括强侧和弱侧，每一个单极开关强侧的触头外壳体加厚并且连接到较厚的转轴，每一个单极开关弱侧的触头外壳体较薄并且连接到较薄的转轴，每一个单极开关中的转子部件仅具有单个触头弹簧，单个触头弹簧安装在弱侧。相邻的单极开关由联动轴连接转轴而进行联动，并且其中一个单极开关的强侧与另一个单极开关的弱侧。 [0006] 在一个实施例中，三种单极开关中的每一种包括由两个触头外壳体拼接而成的外壳体模块、置于触头外壳体模块中的转子部件、连接转子部件和两个触头外壳体的两个转轴。两个触头外壳体拼接后内部形成内腔，转子部件安装在内腔中，强侧的触头外壳体在内腔部分的侧壁较厚而弱侧的触头外壳体在内腔部分的侧壁较薄。较厚的转轴与强侧的触头外壳体的内腔部分的侧壁配合，具有强配合凸台，较薄的转轴与弱侧的触头外壳体的内腔部分的侧壁配合，具有弱配合凸台。 [0007] 在一个实施例中，强配合凸台呈水平台阶状，弱配合凸台呈倾斜状。 [0008] 在一个实施例中，三种单极开关包括第一单极开关、第二单极开关和第三单极开关。第一单极开关的数量为两个，构成触头模块的N相与A相，操作机构与第二单极开关相联，第二单极开关构成触头模块的B相，第三单极开关构成触头模块的C相。 [0009] 在一个实施例中，第一单极开关包括第一触头外壳体、第二触头外壳体、第一转轴、第二转轴、第一转子部件、静触头和灭弧室。第一触头外壳体是强侧的触头外壳体，第二触头外壳体是弱侧的触头外壳体，第一触头外壳体和第二触头外壳体拼接形成内腔，内腔中容纳第一转子部件、静触头和灭弧室。第一转轴是较厚的转轴，与第一触头外壳体配合，第二转轴是较薄的转轴，与第二触头外壳体配合，第一转轴的长度不延伸出第一触头外壳体之外，第二转轴的长度延伸出第二触头外壳体之外。 [0010] 在一个实施例中，第二单极开关包括第三触头外壳体、第四触头外壳体、第一转轴、第三转轴、第二转子部件、静触头和灭弧室。第三触头外壳体是弱侧的触头外壳体，与第二触头外壳体具有对称结构，第四触头外壳体是强侧的触头外壳体，与第一触头外壳体具有对称结构，第三触头外壳体和第四触头外壳体拼接形成内腔，内腔中容纳第二转子部件、静触头和灭弧室，第二转子部件与第一转子部件具有对称结构。第一转轴与第四触头外壳体配合，第三转轴是较薄的转轴，第三转轴与第三触头外壳体配合，第三转轴的长度不延伸出第三触头外壳体之外，第一转轴的长度不延伸出四触头外壳体之外。 [0011] 在一个实施例中，第三单极开关包括第三触头外壳体、第四触头外壳体、第一转轴、第二转轴、第二转子部件、静触头和灭弧室。第三触头外壳体是弱侧的触头外壳体，与第二触头外壳体具有对称结构，第四触头外壳体是强侧的触头外壳体，与第一触头外壳体具有对称结构，第三触头外壳体和第四触头外壳体拼接形成内腔，内腔中容纳第二转子部件、静触头和灭弧室，第二转子部件与第一转子部件具有对称结构。第一转轴与第四触头外壳体配合，第二转轴与第三触头外壳体配合，第一转轴的长度不延伸出第四触头外壳体之外，第二转轴的长度延伸出第三触头外壳体之外。 [0012] 本发明采用了非对称的设计，对于单极开关，将单极开关其中一侧的壳体厚度减小，并且将转子部件使用的触头弹簧的数量减少到一根，从而在保证模块强度，维持分断电流承载力的前提下减小了触头模块的尺寸。附图说明 [0013] 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： [0014] 图1揭示了根据本发明的一实施例的断路器的结构示意图。 [0015] 图2揭示了根据本发明的一实施例的断路器去除上盖和基座后的结构示意图。 [0016] 图3揭示了根据本发明的一实施例的断路器的触头模块中第一单极开关的结构示意图。 [0017] 图4揭示了根据本发明的一实施例的断路器的触头模块中第二单极开关的结构示意图。 [0018] 图5揭示了根据本发明的一实施例的断路器的触头模块中第三单极开关的结构示意图。 [0019] 图6揭示了根据本发明的一实施例的断路器的触头模块中第一转子部件的结构示意图。 [0020] 图7揭示了根据本发明的一实施例的断路器的触头模块中第二转子部件的结构示意图。 [0021] 图8揭示了第二转子部件中第一连杆的结构示意图。 [0022] 图9揭示了第二转子部件中第二连杆的结构示意图。 [0023] 图10揭示了第二转子部件中触桥的结构示意图。 [0024] 图11揭示了根据本发明的一实施例的断路器的触头模块中的单极开关互联之后的剖视图。 [0025] 图12是在图11的基础上去掉转子部件仅保留触头模块和转轴的剖视图。 [0026] 图13揭示了现有技术的断路器的触头模块中使用的单极开关互联之后的剖视图。 具体实施方式[0027] 本发明采用非对称式的触头模块，将触头模块中转子部件的触头弹簧的数量减少到一根，并且使得触头模块两侧的侧壁厚度不同，从而在保证了模块强度的情况下减小了每一个单极开关的厚度，使得互联后的触头模块组成的整个断路器的宽度尺寸减小。 [0028] 参考图1和图2所示，本发明揭示了一种断路器的触头模块100，包括：基座101、上盖102、操作机构103、三种单极开关和脱扣机构104。其中图1揭示了断路器的结构示意图，图2揭示了该断路器去除上盖102和基座101后的结构示意图。 [0029] 上盖102盖于基座101上共同形成一容纳空间，操作机构103、三种单极开关和脱扣机构104设置在该容纳空间中。操作机构103与其中一种单极开关相联，而脱扣机构104连接到所有的三种单极开关。三种单极开关均为非对称结构，包括强侧和弱侧，每一个单极开关强侧的触头外壳体加厚并且连接到较厚的转轴，每一个单极开关弱侧的触头外壳体较薄并且连接到较薄的转轴，每一个单极开关中的转子部件仅具有单个触头弹簧，单个触头弹簧安装在弱侧。相邻的单极开关由联动轴连接转轴而进行联动，并且其中一个单极开关的强侧与另一个单极开关的弱侧。 [0030] 三种单极开关中的每一种包括由两个触头外壳体拼接而成的外壳体模块、置于触头外壳体模块中的转子部件、连接转子部件和两个触头外壳体的两个转轴。两个触头外壳体拼接后内部形成内腔，转子部件安装在内腔中，强侧的触头外壳体在内腔部分的侧壁较厚而弱侧的触头外壳体在内腔部分的侧壁较薄。较厚的转轴与强侧的触头外壳体的内腔部分的侧壁配合，具有强配合凸台，较薄的转轴与弱侧的触头外壳体的内腔部分的侧壁配合，具有弱配合凸台。 [0031] 本发明中，提供四种触头外壳体，分别是第一触头外壳体201、第二触头外壳体202、第三触头外壳体203和第四触头外壳体204。第一触头外壳体201和第二触头外壳体 202相匹配并且相互拼接，第三触头外壳体203和第四触头外壳体204相匹配并且相互拼接。第一触头外壳体201和第四触头外壳体204具有互相对称的结构，第一触头外壳体201和第四触头外壳体204都是强侧的触头外壳体，侧壁较厚。第二触头外壳体202和第三触头外壳体203具有互相对称的结构，第二触头外壳体202和第三触头外壳体203都是弱侧的触头外壳体，侧壁较薄。在进行拼接之后所形成的外壳体模块中，内腔并不是位于正中间的位置，而是会偏向于弱侧。 [0032] 本发明还提供两种转子部件，图6揭示了根据本发明的一实施例的断路器的触头模块中第一转子部件的结构示意图，而图7揭示了根据本发明的一实施例的断路器的触头模块中第二转子部件的结构示意图。第一转子部件和第二转子部件的区别仅在于触头弹簧的位置。下面以第二转子部件为例进行说明。 [0033] 参考图7所示，第二转子部件300包括：转子支架302、第一轴303、第二轴304、第三轴305、第一连杆306、第二连杆307、触桥308和触头弹簧309。触桥308设置在转子支架302中，触桥308通过第一轴303、第二轴304、第三轴305、第一连杆306和第二连杆307相对于转子支架302转动，触桥308在初压力位置和最大斥开位置之间转动。触头弹簧309为单个，安装在触桥308的一侧，位于转子支架302内。第二转子部件300的触头弹簧309安装在触桥308的左侧（图7中所示的左侧）。 [0034] 转子支架302包括两个侧板321和连接两个侧板的两个横向轴322，两个侧板321的形状大小相一致，两个侧板321之间的间距足以使得触桥308穿过，两个横向轴322中心对称。每一个侧板的中心具有中心通孔331，每一个侧板上具有中心对称的一对联动孔332和一对连杆槽孔334，其中一对联动孔332布置在侧板的长轴两端而一对连杆槽孔334布置在侧板的短轴两端。两个侧板321上的中心通孔331、联动孔332、连杆槽孔334分别互相对准，以供轴穿过。 [0035] 两个第一连杆306分别安装在两个侧板321之间，分布在触桥308的两边，第一连杆306上具有短轴363，短轴363安装在连杆槽孔334中，短轴363是第一连杆306的转动中心。图8揭示了第一连杆的结构。第一连杆306包括杆部和由杆部的两端横向延伸的两个端平面，每一个端平面上具有一个凸起的短轴363和一个第一轴孔364，短轴363和第一轴孔364在端平面上关于杆部对称。短轴363与连杆槽孔334以微小间隙配合。转子支架302在两个侧板321上开有连杆凹槽和弹簧凹槽，连杆凹槽的槽深不小于第一连杆306的杆部的厚度，第一连杆306转动时杆部进入连杆凹槽中。 [0036] 两个第二连杆307分别安装在两个侧板321之间，分布在触桥308的两边。图9揭示了第二连杆的结构。第二连杆307包括杆部和由杆部的两端横向延伸的两个端平面，每一个端平面上具有一个第二轴孔371和一个第三轴孔372，第二轴孔371和第三轴孔372在端平面上关于杆部对称。 [0037] 触桥308的截面形状为中心对称，触桥的中心具有腰形孔382，第一轴303穿过腰形孔382且沿槽长方向滑动，第一轴303滑动至腰形孔的其中一端时，第一轴303作为触桥308的转动中心，触桥上具有两个中心对称的曲面381和两个中心对称的通孔383，两个曲面381分别与两个横向轴322配合限定触桥308的转动位置，两个第三轴305分别穿过两个通孔383。触桥308的每一侧上具有两个触点，触点焊接触头，腰形孔382的槽长方向与两个触点的连线呈一夹角，夹角维持触桥308两侧的触点上的接触压力平衡。图10揭示了触桥的结构。横向轴322的圆柱面与触桥308上的曲面381配合，两个横向轴322分别对应触桥308的初压力位置和最大斥开位置，横向轴322的圆柱面与曲面381以微小间隙配合。 [0038] 第一轴303穿过触桥308的腰形孔382和侧板321的中心通孔331。第一轴303与中心通孔331以微小间隙配合。两个第二轴304分别穿过第一连杆306和第二连杆307并架设在两个侧板321的外轮廓上，两个第二轴304以中心对称分布。侧板321上具有轴孔凹槽335，第二轴304穿过第一连杆306上的第一轴孔364和第二连杆307上的第二轴孔371，并架设于侧板321上的轴孔凹槽335上。第二轴304与第一轴孔364、第二轴孔371均以微小间隙配合。 [0039] 两个第三轴305分别穿过触桥308的通孔383和第二连杆307，两个第三轴305以中心对称分布。第三轴305穿过第二连杆307上的第三轴孔372且第三轴305与第三轴孔372以微小间隙配合。 [0040] 单个的触头弹簧309的两端分别安装在两个第二轴304上。转子支架302在两个侧板321上还开有弹簧凹槽，触头弹簧309能在弹簧凹槽中移动。对于第二转子部件300来说，单个的触头弹簧309放置在左侧的侧板321上的弹簧凹槽中。 [0041] 图6所示的第一转子部件400与第二转子部件300相比较，区别就在于触头弹簧的位置。在第一转子部件400中，触头弹簧位于右侧（图6所示的右侧）。 [0042] 本发明还提供三种转轴。三种转轴分别与不同的触头外壳体配合。第一转轴501是较厚的转轴，与第一触头外壳体201以及第四触头外壳体204配合。第一转轴501、第一触头外壳体201和第四触头外壳体204通过强配合凸台互相匹配，强配合凸台是呈水平台阶状。第二转轴502和第三转轴503是较薄的转轴，与第二触头外壳体202以及第三触头外壳体204配合。第二转轴502、第三转轴503和第二触头外壳体202、第三触头外壳体203通过弱强配合凸台互相匹配，弱配合凸台呈倾斜状。第二转轴502与第三转轴503的区别在于长度，第二转轴502的长度较长使得转轴能够延伸到触头外壳体之外，而第三转轴503的长度较短使得转轴不会延伸到触头外壳体之外。第一转轴501、第二转轴502和第三转轴503都能够与联动轴连接，实现单极开关之间的互联。 [0043] 本发明通过四种触头外壳体、两种转子部件和三种转轴组合得到三种单极开关。图3揭示了根据本发明的一实施例的断路器的触头模块中第一单极开关的结构示意图。第一单极开关601包括第一触头外壳体201、第二触头外壳体202、第一转轴501、第二转轴 502、第一转子部件400、静触头604和灭弧室605。第一触头外壳体201是强侧的触头外壳体，第二触头外壳体202是弱侧的触头外壳体，第一触头外壳体201和第二触头外壳体202拼接形成内腔，内腔中容纳第一转子部件400、静触头604和灭弧室605。内腔偏向于第二触头外壳体202一侧，在图11和图12中所示的右侧，第一转子部件400中的触头弹簧同样位于右侧。第一转轴501是较厚的转轴，与第一触头外壳体201配合，第二转轴502是较薄的转轴，与第二触头外壳体502配合，第一转轴501的长度不延伸出第一触头外壳体201之外，第二转轴502的长度延伸出第二触头外壳体202之外。 [0044] 图4揭示了根据本发明的一实施例的断路器的触头模块中第二单极开关的结构示意图。第二单极开关602包括第三触头外壳体203、第四触头外壳体204、第一转轴501、第三转轴503、第二转子部件300、静触头604和灭弧室605。第三触头外壳体203是弱侧的触头外壳体，与第二触头外壳体202具有对称结构，第四触头外壳体204是强侧的触头外壳体，与第一触头外壳体201具有对称结构，第三触头外壳体203和第四触头外壳体204拼接形成内腔，内腔中容纳第二转子部件300、静触头604和灭弧室605，第二转子部件300与第一转子部件400具有对称结构，即触头弹簧是位于不同侧。内腔偏向于第三触头外壳体203一侧，在图11和图12中所示的左侧，第二转子部件300中的触头弹簧同样位于左侧。第一转轴501与第四触头外壳体204配合，第三转轴503是较薄的转轴，第三转轴503与第三触头外壳体203配合，第三转轴503的长度不延伸出第三触头外壳体203之外，第一转轴501的长度不延伸出四触头外壳体204之外。 [0045] 图5揭示了根据本发明的一实施例的断路器的触头模块中第三单极开关的结构示意图。第三单极开关603包括第三触头外壳体203、第四触头外壳体204、第一转轴501、第二转轴502、第二转子部件300、静触头604和灭弧室605。第三触头外壳体203是弱侧的触头外壳体，与第二触头外壳体202具有对称结构，第四触头外壳体204是强侧的触头外壳体，与第一触头外壳体201具有对称结构，第三触头外壳体203和第四触头外壳体204拼接形成内腔，内腔中容纳第二转子部件300、静触头604和灭弧室605，第二转子部件300与第一转子部件400具有对称结构，即触头弹簧是位于不同侧。内腔偏向于第三触头外壳体203一侧，在图11和图12中所示的左侧，第二转子部件300中的触头弹簧同样位于左侧。第一转轴501与第四触头外壳体204配合，第二转轴502与第三触头外壳体203配合，第一转轴501的长度不延伸出第四触头外壳体204之外，第二转轴502的长度延伸出第三触头外壳体 203之外。 [0046] 参考图2、图11和图12。在一个实施例中，在断路器的触头模块100中一共具有四个单极开关，其中两个是第一单极开关601、一个第二单极开关602和一个第三单极开关603。如图2、图11和图12所示，图11揭示了断路器的触头模块中的单极开关互联之后的剖视图，图12是在图11的基础上去掉转子部件仅保留触头模块和转轴的剖视图。从图中由左至右的方向，依次为两个第一单极开关601、一个第二单极开关602和一个第三单极开关603。单极开关之间通过联动轴606互相连接实现互联，联动轴606实现第一转轴、第二转轴以及第三转轴之间的互联。在图12中，还能够清楚地展示呈水平台阶状的强配合凸台 701和呈倾斜状的弱配合凸台702。两个第一单极开关601构成触头模块的N相与A相，操作机构103与第二单极开关602相联，第二单极开关602构成触头模块的B相，第三单极开关603构成触头模块的C相。 [0047] 本发明的断路器的触头模块由操作机构控制断路器的通断，当断路器处在接通状态下时，电流依次流过一侧的静触头、转子部件、另一侧的静触头、脱扣系统，依靠脱扣系统使断路器在长时间过载或者电流发生异常变化时使断路器断开从而起到保护作用。 [0048] 本发明的断路器的触头模块通过采用非对称设计和单个的触头弹簧，使得多级互联时断路器的宽度尺寸显著降低，比如四级的断路器宽度为100mm，相间距为25mm，而运行短路分断能力为达到400V，150KA。现有技术中的同类产品，在短路分断能力相同的情况下，由于采用对称结构和双触头弹簧，四级的断路器宽度为120mm，相间距30mm，宽度尺寸比本发明大20％，图13揭示了现有技术中采用对称结构和双触头弹簧的单极开关互联之后的剖视图。 [0049] 本发明采用了非对称的设计，对于单极开关，将单极开关其中一侧的壳体厚度减小，并且将转子部件使用的触头弹簧的数量减少到一根，从而在保证模块强度，维持分断电流承载力的前提下减小了触头模块的尺寸。 |
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