自动分合闸小型断路器 |
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| 申请号 | CN201610264851.6 | 申请日 | 2016-04-25 | 公开(公告)号 | CN105719920A | 公开(公告)日 | 2016-06-29 |
| 申请人 | 宏秀电气有限公司; | 发明人 | 郑文秀; 郑逸扬; 钱江波; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种自动分合闸小型 断路器 ，包括断路器本体和自动分合闸驱动机构；断路器本体包括一个至四个断路器；各断路器包括塑壳、分合闸 手柄 和操作机构；各分合闸手柄的转动中心处设有 主轴 孔；自动分合闸驱动机构包括壳体、设有驱动 涡轮 的驱动 电机 、联动涡轮、联动 齿轮 、输出主轴和脱扣联动件；所述联动齿轮是扇形齿轮，联动齿轮外周壁的六分之一至三分之一的壁体上设置有联动齿； 驱动电机 通过驱动涡轮带动联动涡轮转动，联动涡轮通过其 凸轮 联动部带动脱扣联动件在预设 角 度范围内往复转动，通过脱扣联动件的拨杆部拨动分闸联动脱扣杆进行快速分闸动作；联动涡轮通过其驱动齿带动联动齿轮及输出主轴同步转动。本发明能够实现电动分合闸。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种自动分合闸小型断路器，包括断路器本体和自动分合闸驱动机构；断路器本体包括一个至四个断路器；各断路器包括塑壳、分合闸手柄和操作机构；各分合闸手柄的转动中心处设有主轴孔；其特征在于： |
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| 说明书全文 | 自动分合闸小型断路器技术领域[0001] 本发明小型断路器技术领域，具体涉及一种自动分合闸小型断路器。 背景技术[0002] 根据我国供电网络智能化的需求，国家电网公司要求供电网络智能化。因此，需要供电网络的终端执行机构——小型断路器( 或微型断路器) 执行上端信号具备跳闸、合闸功能。因此小型断路器目前的发展趋势是除了具备传统的手动分合闸及过流过载自动脱扣功能外，还需要具有电动分合闸功能（俗称自动分合闸功能），以实现远程控制；尤其是结合智能电表，实现欠费自动跳闸断电，充费自动合闸送电的功能。 发明内容[0004] 本发明的目的是提供一种能够实现电动分合闸的自动分合闸小型断路器。 [0005] 实现本发明目的的技术方案是：一种自动分合闸小型断路器，包括断路器本体和自动分合闸驱动机构；断路器本体包括一个至四个断路器；各断路器包括塑壳、分合闸手柄和操作机构；各分合闸手柄的转动中心处设有主轴孔；自动分合闸驱动机构包括壳体、设有驱动涡轮的驱动电机、联动涡轮、联动齿轮、输出主轴和脱扣联动件；输出主轴的一端固定设置在联动齿轮的中心处，另一端伸出壳体并插入各分合闸手柄的主轴孔中；各断路器的操作机构包括分闸脱扣联动杆和分闸脱扣联动槽；塑壳壁体上设有联动孔；与自动分合闸驱动机构邻接的一个断路器中的分闸联动脱扣杆，伸入自动分合闸驱动机构的壳体中；联动涡轮沿其转动中心轴线方向依次设有涡轮从动部、齿轮驱动部和凸轮联动部，且涡轮从动部、齿轮驱动部和凸轮联动部一体同心设置；涡轮从动部的整个外周壁上均设有与驱动涡轮适配的涡轮齿；凸轮联动部沿其外周依次设有复位槽、凹部、过渡部和凸部；齿轮驱动部的部分外周壁上设有与联动齿轮适配的多个驱动齿；所述联动齿轮是扇形齿轮，联动齿轮外周壁的六分之一至三分之一的壁体上设置有联动齿；脱扣联动件设有转动中心孔、传动杆部和拨杆部；传动杆部用于抵接在联动涡轮中凸轮联动部外周壁上，且传动杆部上设有复位缺口；驱动电机通过驱动涡轮带动联动涡轮转动，联动涡轮通过其凸轮联动部带动脱扣联动件在预设角度范围内往复转动，通过脱扣联动件的拨杆部拨动分闸联动脱扣杆进行快速分闸动作；联动涡轮通过其驱动齿带动联动齿轮及输出主轴同步转动。 [0006] 上述方案中，齿轮驱动部的外周壁和凸轮联动部中凸部邻接处的壁体上设有与联动齿轮适配的多个驱动齿。 [0007] 上述方案中，联动涡轮、联动齿轮和脱扣联动件各自转动设置在壳体中，且联动涡轮、联动齿轮和脱扣联动件各自的转动中心轴线互相平行，输出主轴和分闸脱扣联动杆的中轴线也和联动涡轮的转动中心轴线互相平行；传动杆部设有用于抵接在联动涡轮中凸轮联动部外周壁上的传动接触面，复位缺口设置在该传动接触面上。 [0008] 上述方案中，所述凹部和凸部的外周边线是同心且半径不同的圆弧，凸部外周边线的半径大于凹部外周边线的半径；所述过渡部的外周边线，其和凹部相连的一端呈直线状，其和凸部相连的一端呈弧线状。 [0009] 上述方案中，复位槽朝着凹部外周边线的切线方向内凹。 [0010] 上述方案中，拨杆部的末端还设有限位角，拨杆部通过该限位角拨动和锁定分闸脱扣联动杆。 [0011] 上述方案中，还包括电路板；电路板上设有圆形透孔和两个叶片开关；该圆形透孔和联动涡轮同心设置；各叶片开关包括开关本体、从开关本体上伸出的一个静叶片和从开关本体上伸出的一个动叶片；各叶片开关中的动叶片和静叶片平行设置，动叶片和静叶片上均设有接电触点。 [0012] 上述方案中，涡轮从动部的远离凸轮联动部的一侧端设有拨动凸台；拨动凸台的外壁至圆形透孔中心的距离称为中心距；拨动凸台的最大中心距小于等于圆形透孔的半径；各叶片开关的动叶片伸入至圆形透孔内侧，静叶片则位于圆形透孔外侧；拨动凸台随着联动涡轮转动的过程中，拨动各叶片开关的动叶片。 [0013] 上述方案中，两个叶片开关固定设置在电路板的同一边壁上，且两个叶片开关和联动涡轮的凸轮联动部分居电路板的两侧。 [0014] 上述方案中，两个断路器邻接时，其中一个断路器的分闸联动脱扣杆穿过相应联动孔后插设在另一个断路器中的分闸脱扣联动槽中。 [0015] 本发明具有以下技术效果：（1）通过把联动齿轮从传统的全齿齿轮改为扇形齿轮，避免了全齿齿轮在开关合闸状态下，联动涡轮误转动可能导致的联动齿轮叩合锁死、损坏。（2）感应方式由传统的霍尔传感器改为使用叶片开关，有效减少了电磁干扰，并提高了触点重复定位精度。 附图说明 [0016] 图1为本发明的一种立体结构示意图；图2为图1所示小型断路器中自动分合闸驱动机构的一种立体结构示意图； 图3为图2所示自动分合闸驱动机构在移除壳体后的一种立体结构示意图； 图4为图3所示自动分合闸驱动机构从另一角度观察时的一种立体结构示意图； 图5为图3所示自动分合闸驱动机构从正面观察时的一种结构示意图； 图6为图3所示自动分合闸驱动机构从第三角度观察时的一种立体结构示意图； 图7为图3所示自动分合闸驱动机构从背面观察时的一种结构示意图； 图8是图2所示自动分合闸驱动机构中联动涡轮从正面观察时的一种结构示意图； 图9为图8所示联动涡轮的一种立体结构示意图； 图10为图8所示联动涡轮从背面观察时的一种结构示意图； 图11为图8所示联动涡轮从另一角度观察时的一种立体结构示意图； 图12为图2所示自动分合闸驱动机构中联动齿轮的一种结构示意图； 图13为图12所示联动齿轮的一种立体结构示意图； 图14为图12所示联动齿轮从另一角度观察时的一种立体结构示意图； 图15为图2所示自动分合闸驱动机构中脱扣联动件的一种正视图； 图16为图11所示脱扣联动件的一种立体结构示意图； 图17为图11所示脱扣联动件从另一角度观察时的一种立体结构示意图。 具体实施方式[0017] （实施例1）图1至图17显示了本发明的一种具体实施方式。 [0018] 下面结合附图对本实施例进行详细描述。 [0019] 见图1所示，本实施例是一种自动分合闸小型断路器，包括断路器本体2和自动分合闸驱动机构1；本实施例中，断路器本体包括四个断路器20（也叫小型断路器或微型断路器）。在具体实践中，根据具体需求，组合成断路器本体的小型断路器的数量可以在一个至四个中任意选择。 [0020] 见图1至图7所示，各断路器包括塑壳21、分合闸手柄22、动触头、静触头、操作机构、进电接线端子、出电接线端子和灭弧机构；各分合闸手柄的转动中心处设有主轴孔；断路器的操作机构包括分闸脱扣联动杆251和分闸脱扣联动槽；塑壳壁体上设有联动孔，两个断路器邻接时，其中一个断路器的分闸联动脱扣杆穿过相应联动孔后插设在另一个断路器中的分闸脱扣联动槽中；本实施例中，是距离自动分合闸驱动机构较远的一个断路器中的分闸联动脱扣杆，穿过相应联动孔后插设在距离自动分合闸驱动机构较近的一个断路器中的分闸脱扣联动槽中。 [0021] 各分闸脱扣联动杆具有两个状态位置，第一是当断路器合闸后，其分闸脱扣联动杆处于准脱扣位；第二是当断路器分闸时，其分闸脱扣联动杆处于原始位；当断路器处于合闸状态时，若将分闸脱扣联动杆向原始位拨动，将会导致操作机构带动分合闸手柄进行分闸（俗称跳闸）动作；当断路器处于分闸状态时，若不扳动分合闸手柄，仅试图将分闸脱扣联动杆向准脱扣位拨动，并不能够实现合闸动作；若此时锁定分闸脱扣联动杆，即使外力将分合闸手柄扳动至合闸位置，操作机构也不能进行合闸动作，动静触头也不能闭合，且一旦撤去外力，分合闸手柄将自动回复至分闸位置，故在分闸状态下，通过锁定分闸脱扣联动杆，可使断路器不能实现合闸动作。这些结构和技术效果是本领域技术人员的公知技术，故不再在此对操作机构的结构进行详细描述。 [0022] 当断路器的数量是两个以上时，通过拨动其中一个分闸脱扣联动杆，即可同步带动其他所有分闸脱扣联动杆，进行同步分闸动作。 [0023] 见图2至图17所示，自动分合闸驱动机构1包括壳体3、设有驱动涡轮41的驱动电机4、联动涡轮5、联动齿轮6、输出主轴7、脱扣联动件8和具有中央控制电路的电路板9；本实施例中的输出主轴的截面形状选用三角形；联动涡轮、联动齿轮和脱扣联动件各自转动设置在壳体中，且联动涡轮、联动齿轮和脱扣联动件各自的转动中心轴线互相平行，输出主轴和分闸脱扣联动杆的中轴线也和联动涡轮的转动中心轴线互相平行；输出主轴的一端插设固定在联动齿轮的中心处，另一端伸出壳体3并插入各分合闸手柄的主轴孔中；本实施例中，因为自动分合闸驱动机构中的输出主轴的截面形状是三角形，故联动齿轮的中心孔62和分合闸手柄的主轴孔的形状选用三角形；在具体实践中，输出主轴的截面形状的选取还可以是菱形、矩形或其它的多边形，相应的主轴孔的形状也随其变化即可；只要使得输出主轴能够插入主轴孔，并能同步带动各分合闸手柄转动，均是可行的。 [0024] 与自动分合闸驱动机构邻接的一个断路器中的分闸联动脱扣杆，伸入自动分合闸驱动机构的壳体中；自动分合闸驱动机构可以通过拨动该分闸联动脱扣杆使得各断路器同步进行快速分闸动作。 [0025] 见图8至图11所示，联动涡轮沿其转动中心轴线方向从一端到另一端依次设有涡轮从动部51、齿轮驱动部52和凸轮联动部53，涡轮从动部、齿轮驱动部和凸轮联动部一体同心设置；涡轮从动部的整个外周壁上均设有与驱动涡轮适配的涡轮齿511；凸轮联动部沿其外周依次设有复位槽531、凹部532、过渡部533和凸部534；齿轮驱动部的外周壁和凸轮联动部中凸部邻接处的壁体上设有与联动齿轮适配的多个驱动齿521；本实施例中所述多个驱动齿521和凸轮联动部中的凸部534，各自所在外周壁的位置、所夹中心角和所处弧长上基本相同，这种结构可以保证凸部和联动齿基本上同时到达某角度处。 [0026] 另外，本实施例中，所述凹部532和凸部534的外周边线是同心且半径不同的圆弧，且凸部外周边线的半径大于凹部外周边线的半径；所述过渡部533的外周边线，其和凹部相连的一端呈直线状，其和凸部相连的一端呈弧线状；所述复位槽531优选朝着凹部外周边线的切线方向内凹。在具体实践中，根据实际需求和各部件的尺寸，对上述结构关系进行适当的调整均是可行的，也在本发明所要求保护的范围内。 [0027] 见图15至图17所示，脱扣联动件设有转动中心孔81、传动杆部82和拨杆部83；传动杆部设有用于抵接在联动涡轮中凸轮联动部外周壁上的传动接触面821，且该传动接触面上设有复位缺口822；脱扣联动件通过插设在其转动中心孔中的销轴转动设置在壳体中。 [0028] 为了更清楚的说明具体结构，申请人在附图5中增加了附图2-3中所没有画出的分闸脱扣联动杆251；见图5所示，本实施例中，与自动分合闸驱动机构邻接的一个断路器中的分闸脱扣联动杆251穿过脱扣联动孔伸入至自动分合闸驱动机构的壳体中；壳体中还设有设有限位套，该限位套用于套设在插入壳体中的分闸脱扣联动杆251上，联动脱扣件的拨杆部83可以通过拨动限位套或分闸脱扣联动杆251实现快速脱扣分闸动作。本实施例是优选拨杆部83直接拨动分闸脱扣联动杆251实现快速脱扣分闸动作。另外，本实施例中的拨杆部83的末端还设有限位角831，限位角的外侧边线成钝角状，拨杆部83通过该限位角831拨动和锁定分闸脱扣联动杆251。 [0029] 电路板9上设有圆形透孔91和两个叶片开关92；该圆形透孔和联动涡轮同心设置；各叶片开关包括开关本体921、从开关本体上伸出的一个静叶片922和从开关本体上伸出的一个动叶片923；各叶片开关中的动叶片和静叶片平行设置，动叶片和静叶片上均设有接电触点；动叶片和静叶片由于采用导电薄片制成，故具有一定的弹性；两个叶片开关设置在圆形透孔的边缘处；各叶片开关中，开关本体位于距离圆形透孔较远处，动叶片和静叶片距离圆形透孔较近。 [0030] 上述叶片开关实际上是微动开关的一种，其开关本体通过插脚焊接固定在电路板上，并于电路板上相应线路电连接；其动叶片和静叶片上由于设有接电触点，当其中一个叶片在外力作用下拨动至接触到另一个叶片时，两个接电触点相接触，使得动叶片和静叶片之间电路导通；当外力撤去后，动叶片和静叶片之间又在弹力作用下分开，使得动叶片和静叶片之间的电路断开。 [0031] 涡轮从动部的远离凸轮联动部的一侧端设有拨动凸台54；拨动凸台的外壁至圆形透孔中心的距离称为中心距D，见图10所示，该图中的虚线的长度即是所述中心距D；拨动凸台的最大中心距小于等于圆形透孔的半径r；各叶片开关的动叶片伸入至圆形透孔内侧，静叶片则位于圆形透孔外侧；拨动凸台随着联动涡轮往复转动的过程中，往复拨动各叶片开关的动叶片。各叶片开关的动叶片在拨动至和静叶片接触时，各叶片开关内部的电路导通，从而给中央控制电路一个信号，中央控制电路可根据该信号判断联动涡轮的转动位置。 [0032] 壳体的正面设有用于启动或关掉中央控制电路的拨动开关34；壳体的上端设有信号接线端子35，中央控制电路和信号接线端子35相连。 [0033] 本实施例中，两个叶片开关固定设置在电路板的同一边壁上，且两个叶片开关和联动涡轮的凸轮联动部53分居电路板的两侧。 [0034] 本实施例中，联动齿轮6的部分外周壁上才设有联动齿61，本实施例选择在联动齿轮外周壁的六分之一至三分之一的壁体上设置联动齿，进一步的优选可以是四份之一。 [0035] 本实施例的工作过程如下：首先通过信号线连接信号接线端子35和外接智能电表，并将自动分合闸驱动机构壳体正面上的拨动开关34拨动至“开”的位置，使得中央控制电路正常工作。 [0036] 当处于有费正常使用状态时，各断路器均处于合闸状态，各断路器中的分闸脱扣联动杆251处于准脱扣位；此时脱扣联动件8的传动接触面821抵接在联动涡轮5中凸轮联动部53的过渡部533上，脱扣联动件8中拨杆部83的限位角831没有对分闸脱扣联动杆251施加推力，联动涡轮中齿轮驱动部52的驱动齿521此时没有接触到联动齿轮，联动齿轮实质上和联动涡轮处于离合状态，此时联动齿轮的正反转动均不会受到联动涡轮的阻碍，故在此种状态下，自动分合闸驱动机构不会阻碍断路器本体中分合闸手柄的转动，此时的分合闸手柄可以自由的进行电动分合闸操作，也即可以自由进行手动分合闸操作。 [0037] 当用户欠费后，外接智能电表向电路板上的中央控制电路发出信号；驱动电机转动，通过驱动涡轮41带动联动涡轮转动；所述联动涡轮沿顺时针方向转动，凸轮联动部中的凸部534也随之顺时针转动，由于凸部外周边线的半径大于过渡部533外周边线的半径，故凸部在代替凹部抵接在传动接触面上时，对脱扣联动件的传动杆部起推动作用，脱扣联动件绕其转动中心孔81顺时针转动；当联动涡轮继续转动直至联动涡轮中齿轮驱动部52的驱动齿521将要接触到联动齿轮的联动齿时，此时脱扣联动件中拨杆部已拨动分闸脱扣联动杆，使其从准脱扣位跳动至原始位，使得各断路器从分闸状态瞬间转为跳闸状态，实现欠费快速跳闸动作；当分闸脱扣联动件移动至原始位后，脱扣联动件还通过其限位角把分闸脱扣联动杆锁定限位在原始位上；此时若是通过外力将分合闸手柄扳动至合闸位，一旦撤去外力，分合闸手柄将自动回复至分闸位，故不能实现合闸动作；此时若是关掉拨动开关，由于电动机断电不能动作，分闸脱扣联动杆仍处于锁定状态，用户仍不能进行手动合闸动作；故本实施例可以有效防止用户欠费后私自合闸送电。 [0038] 当用户缴纳费用不再欠费时，由于此前锁定限位住分闸脱扣联动杆，要想合闸，必须要对分闸脱扣联动杆进行解锁动作：驱动电机转动，通过其涡轮带动联动涡轮转动，在复位槽531和复位缺口的共同作用下，和复位槽531相邻的凸部的一角可以嵌入脱扣联动件的复位缺口中，从而使得脱扣联动件的传动接触面821可以抵接在凸轮联动部的凹部532的外周壁上；此时，拨杆部由于有了回转空间，不能够再继续锁定分闸脱扣联动杆，从而实现充费合闸解锁状态，保证断路器在合闸过程中不会出现脱扣现象，也即保证断路器在合闸过程中不会出现合不上闸的现象；另外，此时如果由于断路器自身的位置置放原因，例如和上面所述正常安装状态颠倒置放，导致该解锁瞬间时，脱扣联动件的传动接触面821未能抵接在凸轮联动部的凹部532的外周壁上，也是不影响解锁效果的，因为在下一步进行充费合闸动作时，分闸脱扣联动杆要从原始位移动至准脱扣位，分闸脱扣杆将推动脱扣联动件的限位角，使得脱扣联动件的传动接触面821抵接在凸轮联动部的凹部532的外周壁上。 [0039] 由于此前解除了对分闸脱扣联动杆的锁定，且联动涡轮的齿轮驱动部52的驱动齿开始和联动齿轮的联动齿啮合，联动涡轮开始通过齿轮驱动部带动联动齿轮转动，从而通过输出主轴带动各断路器中的分合闸手柄进行合闸动作；此后，驱动电机继续转动，带动联动涡轮转动至原位。 [0040] 当需要对用户线路进行检修时，需要把断路器处于分闸状态，此时优选将拨动开关拨动至“关”位，这样的好处是关掉中央控制电路，失去控制驱动电机运转的能力，防止在检修过程中，因受到远程信号的控制使得断路器进行合闸动作，造成触电事故。 [0041] 本发明具有以下技术效果：（1）通过把联动齿轮从传统的全齿齿轮改为扇形齿轮，避免了全齿齿轮在开关合闸状态下，联动涡轮误转动可能导致的联动齿轮叩合锁死、损坏。（2）感应方式由传统的霍尔传感器改为使用叶片开关，有效减少了电磁干扰，并提高了触点重复定位精度。 [0042] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。 |
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