漏電斷路器的漏電保護裝置的製作方法

2023-05-11 23:43:24

本實用新型涉及低壓電器領域，具體涉及一種漏電斷路器，特別是一種具有漏電、短路及過載保護功能的漏電斷路器的漏電保護裝置。

背景技術：

漏電保護裝置主要應用於漏電斷路器中，適用於交流50Hz/60Hz、額定電流至63A的線路中，具有漏電、短路及過載保護功能。傳統漏電斷路器由斷路器和漏電保護模塊拼裝而成，體積較大。現在的漏電斷路器多設計為整體式，把漏電保護模塊集成到斷路器中，於是需將原來的獨立的漏電保護模塊轉變為斷路器的一個部件，通常稱之為漏電保護裝置。小型化已經是漏電斷路器的發展趨勢，但小型化對產品的結構設計要求越來越高，首先要求漏電保護裝置的機構簡單緊湊，以便在斷路器內部較小的空間內能布置漏電動作機構；其次要求漏電保護裝置動作可靠，尤其是其動作機構帶動斷路器機構脫扣的動作傳動可靠性方面，需具有較好的穩定性和可靠性，例如低電壓時，因漏電線圈磁系統吸力較小，漏電機構動作衝擊力較小，使得作用到斷路器機構上的力較小，如果作用點對斷路器脫扣的力臂較小的話，那麼作用力矩就較小，這時就可能因力矩不夠而不能觸動斷路器的操作機構跳閘，出現漏電保護失靈的問題；三是不能影響斷路器現有的短路保護裝置、過載保護裝置的動作機構的結構和動作性能，如斷路器的操作機構的鎖扣，其上具有各保護裝置的動作機構的脫扣力的作用點，這些作用點的改變都會影響脫扣動作的性能。由此可見，對於漏電保護裝置的脫扣力的作用點的設計至關重要。但由於漏電保護裝置的動作機構與斷路器的操作機構之間的在尺寸、形狀、位置等方面存在矛盾，所以對脫扣力的作用點的優化設計增加了難度。此外，隨著智能電網和安全用電技術的快速發展，信息化處理和應用的需求日益增多，因此，為增加電氣空間(如控制線路板的空間)而壓縮機械結構佔用的空間，是漏電保護裝置優化設計所要解決的另一個新問題。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的諸多缺陷，本發明的目的在於提供一種簡單緊湊且佔用空間較小的漏電斷路器的漏電保護裝置，保證了低電壓時漏電保護動作可靠，能可靠的切斷電源，實現漏電保護。

為實現上述目的，本發明採用了如下技術方案：

一種漏電斷路器的漏電保護裝置，包括固定安裝在斷路器的殼座8內的用於漏電脫扣的電磁系統1、樞轉安裝在殼座8內的推桿2、可直線移動地安裝在殼座8上的指示件4、用於驅使推桿2鎖定復位的復位彈簧3、用於驅使指示件4推動推桿2向脫扣方向轉動和增加推桿2的脫扣力的加力彈簧5以及用於控制漏電斷路器的操作機構脫扣跳閘的鎖扣7；所述的推桿2樞轉安裝在殼座8內並通過復位彈簧3固定，推桿2上設置有受電磁系統1的頂杆6驅動的致動部21、可驅動鎖扣7的觸動部22以及與指示件4搭扣鎖定配合用的搭扣部23；所述的推桿2上的觸動部22的力臂A大於致動部21的力臂B，並且，該觸動部22的力臂A還大於搭扣部23的力臂C；漏電時電磁系統1的頂杆6通過推桿2的致動部21驅動推桿2克服復位彈簧3的彈力轉動，並使推桿2的搭扣部23與指示件4解鎖，加力彈簧5驅動指示件4直線移動以指示漏電脫扣狀態的同時還增加推桿2的脫扣力，推桿2的觸動部22作用在鎖扣7上使漏電斷路器的操作機構脫扣跳閘。

優選的，所述的鎖扣7包括轉動副7a，以及位於轉動副7a兩側的分別是用於與斷路器的操作機構的跳扣鎖定配合的鎖扣部7d和用於與推桿2的觸動部22觸動配合的尾部7b；所述的頂杆6作用於推桿2的致動部21上的驅動力F的方向與所述的推桿2的觸動部22作用於鎖扣7的尾部7b上的觸動力E的方向相同。

優選的，在鎖扣7的轉動副7a和尾部7b之間的一側還設有與短路脫扣電磁系統驅動配合的驅動面7c，所述的尾部7b沿平行於所述的驅動面7c的方向向下伸展；受推桿2的觸動部22觸動的尾部7b的力臂L大於所述的驅動面7c的力臂H。

優選的，所述的頂杆6作用於推桿2的致動部21上的驅動力F的方向與所 述的短路脫扣電磁系統作用於鎖扣7的驅動面7c上的驅動力K的方向相同。

優選的，所述的推桿2包括推桿軸26，推桿軸26的一側側壁上延伸設有搭扣部23，另一側壁上延伸設有臺階狀的推桿板24，推桿板24遠離推桿軸26的一個端角處延推桿軸26的軸向向上延伸設有致動部21，推桿板24遠離推桿軸26的另一個端角處延推桿軸26的軸向向下延伸設有觸動部22。

優選的，所述的搭扣部23成T型，搭扣部23的端部兩側設有搭扣凸起23a和扭簧凸起23b，所述的搭扣凸起23a與指示件4上的尾鉤部4a鎖定和傳動配合，所述的扭簧凸起23b與復位彈簧3的一端聯接。

優選的，所述的殼座8包括隔板8a和圍著隔板8a設置的側壁8b，所述的隔板8a的一面上設置有安裝推桿2的轉軸81、聯接復位彈簧3用的扭簧凸臺82、限制指示件4脫出用的限位凸臺83和聯接加力彈簧5用的壓簧凸臺84；所述的隔板8a的另一面上安裝有斷路器的操作機構及操作機構的鎖扣7，在隔板8a的對應鎖扣7的尾部7b的位置上設置有推桿2的觸動部22穿過的通孔85，所述的側壁8b上設置有安裝指示件4的導向槽孔86。

優選的，所述的復位彈簧3為扭簧，復位彈簧3套在推桿2的推桿軸26上，復位彈簧3的一端與推桿2的搭扣部23上設置的扭簧凸起23b聯接，其另一端與殼座8上的扭簧凸臺82聯接；在推桿軸26上設有防止復位彈簧3脫落的限位凸起25。

優選的，所述的指示件4包括與殼座8上的導向槽孔86滑動配合的件身40、設置在件身40上的用於安裝加力彈簧5的彈簧槽4b以及設置在件身40下端的L型的尾鉤部4a，L型的尾鉤部4a的垂直邊與件身40連接且限位在限位凸臺83和扭簧凸臺82之間，水平邊上設置有滑動面41和定位面42，所述的滑動面41成圓弧形且位於水平邊的端部側面，用於與推桿2的搭扣部23上的搭扣凸起23a傳動配合，所述的定位面42位於水平邊的上部，用於與推桿2的搭扣部23上的搭扣凸起23a鎖定配合，並且所述的定位面42還與殼座8上的限位凸臺83接觸配合限制指示件4脫出。

優選的，所述的加力彈簧5為壓簧，其一端與指示件4的件身40聯接，其另一端與殼座8上的壓簧凸臺84聯接。

本實用新型的漏電斷路器的漏電保護裝置，由於巧妙採用了推桿、復位彈 簧、指示件、加力彈簧、鎖扣等結構以及漏電斷路器及其漏電保護裝置的整體結構和脫扣力的作用點結構的優化設計，不僅可實現簡化結構和壓縮漏電保護裝置佔用的空間，還可加大作用力臂，增加了漏電機構帶動斷路器機構動作的可靠性，提高了脫扣動作的穩定性和可靠性。

附圖說明

以下附圖1至8用於進一步說明本實用新型的漏電斷路器的漏電保護裝置，從結合附圖所示具體實施方式的描述中可更清楚地看出本實用新型的優點和特徵。附圖為：

圖1是本實用新型一實施例的漏電斷路器的漏電保護裝置的整體結構的平面示意圖，圖1中所示的工作狀態為未脫扣狀態。

圖2是工作狀態為脫扣狀態的漏電保護裝置的整體結構的平面示意圖。

圖3是本實用新型的漏電斷路器的漏電保護裝置的爆炸圖。

圖4是圖1所示的漏電保護裝置中的推桿2的立體結構示意圖。

圖5是圖1所示的漏電保護裝置中的指示件4的立體結構示意圖。

圖6是圖1所示的漏電保護裝置中的鎖扣7的平面結構示意圖。

圖7是圖1的D局部放大示意圖。

圖8是圖1的G局部放大示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖1至8給出的實施例，進一步說明本發明的漏電斷路器的具體實施方式。

參見圖1至圖3，本實用新型的漏電斷路器的漏電保護裝置包括固定安裝在殼座8內的用於漏電脫扣的電磁系統1、樞轉安裝在殼座8內的推桿2、可直線移動地安裝在殼座8上的指示件4、用於驅使推桿2鎖定復位的復位彈簧3、用於增加推桿2的脫扣力的加力彈簧5以及用於控制斷路器的操作機構(圖中未示出)脫扣跳閘的鎖扣7。所述推桿2樞轉安裝在殼座8內並通過復位彈簧3固定，推桿2上設置有受電磁系統1的頂杆6驅動的致動部21、可驅動鎖扣7的觸動部22以及與指示件4搭扣鎖定配合用的搭扣部23；所述的推桿2上的觸動 部22的力臂A大於致動部21的力臂B，並且，該觸動部22的力臂A還大於搭扣部23的力臂C；漏電時電磁系統1的頂杆6通過推桿2的致動部21驅動推桿2克服復位彈簧3的彈力轉動，並使推桿2的搭扣部23與指示件4解鎖，加力彈簧5驅動指示件4直線移動以指示漏電脫扣狀態的同時還增加推桿2的脫扣力，推桿2的觸動部22作用在鎖扣7上使漏電斷路器的操作機構脫扣跳閘。這裡所述的力臂A是指：觸動部22上受到的來自鎖扣7的尾部7b的脫扣力(跳閘脫扣力)的反作用力的作用點相對於推桿2的轉動中心的力矩，該轉動中心即推桿2的軸孔20的中心或者殼座8的轉軸81的中心。這裡所述的力臂B是指：致動部21上受到的來自頂杆6的脫扣力(漏電脫扣力)的作用點相對於推桿2的轉動中心的力矩。這裡所述的力臂C是指：搭扣部23上受到的來自指示件4的彈性力(加力)的作用點相對於推桿2的轉動中心的力矩。

上述的由力臂A、力臂B、力臂C構成的脫扣力的作用點的結構特徵的有益效果在於：第一，由於電磁系統1的頂杆6驅動的致動部21的脫扣力(簡稱「漏電脫扣力」)只要滿足能驅動推桿2解扣轉動(即：推桿2繞轉軸81向圖1所示的逆時針方向轉動)即可，而觸動部22驅動鎖扣7的脫扣力(簡稱「跳閘脫扣力」)是漏電脫扣力與加力彈簧5驅動指示件4推動推桿2轉動(即：推桿2繞轉軸81向圖1所示的逆時針方向轉動)的彈性力(簡稱加力)之和，因此即使在漏電脫扣力較小的情況下，由於加力的作用，該機構也能確保足夠大的跳閘脫扣力。第二，可通過加力彈簧5對加力的大小的設計優化，可獲得跳閘脫扣力大小的穩定性與可靠性，同時為加大觸動部22的力臂A提供可能。第三，由於加大了觸動部22的力臂A，使得力臂A大於力臂B、且力臂A還大於力臂C，能有效加大觸動部22的移動行程和加快觸動部22的移動速度，從而能有效改善觸動部22觸動鎖扣7的尾部7b的脫扣動作的性能，有利於提高漏電斷路器的跳閘分斷的保護能力。

所述鎖扣7的結構可有多種結構方式，一種優選的方式如圖6所示：所述的鎖扣7包括轉動副7a，以及位於轉動副7a兩側的分別是用於與斷路器的操作機構的跳扣(圖中未示出)鎖定配合的鎖扣部7d和用於與推桿2的觸動部22觸動配合的尾部7b；所述的頂杆6作用於推桿2的致動部21上的驅動力F的方向與所述的推桿2的觸動部22作用於鎖扣7的尾部7b上的觸動力E的方向大 致相同。鎖扣7的轉動副7a和尾部7b之間的一側還設有與短路脫扣電磁系統驅動配合的驅動面7c，所述的尾部7b沿平行於所述的驅動面7c的方向向下伸展；受推桿2的觸動部22觸動的尾部7b的力臂L大於所述的驅動面7c的力臂H。鎖扣7的觸動尾部7b沿大致平行於驅動面7c的方向(圖1、圖2和圖6所示的x方向)向下伸展，該結構的優點是為加長尾部7b的力臂L提供了可能。上述的「觸動配合」是指：在漏電脫扣過程中，推桿2的觸動部22推動鎖扣7的尾部7b向脫扣方向移動；而在未脫扣狀態下，觸動部22與尾部7b之間的傳動停止。上述的「驅動配合」是指：在短路脫扣過程中，短路脫扣的電磁系統推動鎖扣7的驅動面7c向脫扣方向移動；而在未脫扣狀態下，短路脫扣的電磁系統與驅動面7c之間的傳動停止。上述的「鎖定配合」是指：在斷路器的操作機構執行脫扣的過程中，操作機構的跳扣與鎖扣7的鎖扣部7d分離；而在斷路器的操作機構未脫扣狀態下，操作機構的跳扣與鎖扣部7d嚙合。當用於漏電脫扣的電磁系統1觸動尾部7b，或者短路脫扣的電磁系統觸動驅動面7c時，鎖扣7繞轉動副7a轉動，鎖扣7的轉動使鎖扣部7d與斷路器的操作機構的跳扣之間解除鎖定，以使斷路器的操作機構脫扣跳閘。由此，漏電斷路器的漏電保護裝置的工作狀態可包括未脫扣狀態和脫扣狀態：如圖1所示的未脫扣狀態，在此狀態下，斷路器的操作機構處於合閘狀態；如圖2所示的脫扣狀態，在此狀態下，斷路器的操作機構處於跳閘狀態；從圖1所示的未脫扣狀態轉換為圖2所示的脫扣狀態的過程稱之為脫扣過程；從圖2所示的脫扣狀態轉換為圖1所示的未脫扣狀態的過程稱之為復位過程。

由於短路脫扣的電磁系統觸動驅動面7c的脫扣力(簡稱「短路脫扣力」)相對較大，而漏電脫扣的電磁系統1驅動致動部21的漏電脫扣力相對較小，或者說，如果將漏電脫扣力加大到與短路脫扣力相當，則需要加大電磁系統1的體積和/或加大電磁系統1的激勵電流(或電壓)，從而會給漏電保護裝置的小型化、工作穩定性及可靠性帶來不利。為此，本實用新型採用了如圖6所示的結構方式：所述的鎖扣7上設置有受短路脫扣電磁系統驅動的驅動面7c，以及受推桿2的觸動部22觸動的尾部7b；尾部7b的力臂L大於驅動面7c的力臂H。這裡所述的力臂L是指：尾部7b上受到的來自推桿2的跳閘脫扣力的作用點相對於鎖扣7的轉動副7a的轉動中心的力矩。這裡所述的力臂H是指：驅動面7c 上受到的來自短路脫扣的電磁系統的短路脫扣力的作用點相對於鎖扣7的轉動副7a轉動中心的力矩。顯然，力臂L和力臂H構成的脫扣力的作用點的結構特徵，其有益效果在於：在漏電脫扣力小於短路脫扣力的情況下，仍能實現漏電脫扣力矩等於短路脫扣力矩，從而為減小電磁系統1的體積提供了實現可能。

本實用新型的關於脫扣力的作用點優化的又一個有益的結構方案如圖8所示：所述的頂杆6作用於推桿2的致動部21上的驅動力F的方向與推桿2的觸動部22作用於鎖扣7的尾部7b上的觸動力E的方向大致相同。本實用新型的關於脫扣力的作用點優化的再一個有益的結構方案如圖6所示：所述的頂杆6作用於推桿2的致動部21上的驅動力F的方向與短路脫扣電磁系統作用於鎖扣7的驅動面7c上的驅動力K的方向相同。從這些關於脫扣力的作用方向的結構特徵可見，本實用新型的漏電脫扣力(即頂杆6作用於推桿2的致動部21上的驅動力F)、短路脫扣力(即短路脫扣電磁系統作用於鎖扣7的驅動面7c上的驅動力K)、跳閘脫扣力(即推桿2的觸動部22作用於鎖扣7的尾部7b上的觸動力E)三力的作用方向相同，其優點在於，使得鎖扣7和推桿2上所受到的脫扣力的衝擊載荷的分布單一，能有效減小衝擊載荷對於脫扣性能的穩定性及可靠性的破壞。三力的作用方向相同，以及上述的減小電磁系統1體積、觸動尾部7b大致平行於驅動面7c並向下伸展的結構，它們都能達到的另一個有益效果是，有利於漏電保護裝置的整體布局結構的優化，使得漏電保護裝置能為斷路器內部騰出大塊的空間8c，用於容裝其它零部件，如信息化需要採用的零序互感器或大面積的控制線路板(圖中未示出)。

本實用新型的其他有益特點是關於以下相關零部件的結構優化，如圖3所示：所述的殼座8包括隔板8a和圍著隔板8a設置的側壁8b，在隔板8a的一面上設置有安裝推桿2的轉軸81、聯接復位彈簧3用的扭簧凸臺82、限制指示件4脫出用的限位凸臺83和聯接加力彈簧5用的壓簧凸臺84；所述的斷路器的操作機構及其鎖扣7安裝在隔板8a的另一面上，在隔板8a的對應鎖扣7的尾部7b的位置上設置有推桿2的觸動部22穿過通孔85，側壁8b上設置有安裝指示件4的導向槽孔86。

所述的推桿2包括設有軸孔20的推桿軸26，推桿軸26的一側側壁上延伸設有搭扣部23，另一側壁上延伸設有臺階狀的推桿板24，推桿板24遠離推桿 軸26的一個端角處延推桿軸26的軸向向上延伸設有致動部21，推桿板24遠離推桿軸26的另一個端角處延推桿軸26的軸向向下延伸設有觸動部22。所述的搭扣部23成T型，搭扣部23的端部兩側設有搭扣凸起23a和扭簧凸起23b，所述的搭扣凸起23a與指示件4上的尾鉤部4a鎖定和傳動配合，所述的扭簧凸起23b與復位彈簧3的一端聯接。推桿軸26通過軸孔20套裝在殼座8的轉軸81上，致動部21與電磁系統1的頂杆6驅動配合，觸動部22穿過殼座8的隔板8a上的通孔85後與鎖扣7的尾部7b觸動配合，搭扣凸起23a與指示件4上的尾鉤部4a鎖定和傳動配合，扭簧凸起23b與復位彈簧3的一端聯接。

所述的指示件4包括件身40、設置在件身40上的用於安裝加力彈簧5的彈簧槽4b、設置在件身40下端的L型的尾鉤部4a，L型的尾鉤部4a的垂直邊與件身40連接且限位在限位凸臺83和扭簧凸臺82之間，水平邊上設置有滑動面41和定位面42，件身40與殼座8上的導向槽孔86滑動配合，所述的滑動面41成圓弧形且位於水平邊的端部側面，用於與推桿2的搭扣部23上的搭扣凸起23a傳動配合，定位面42位於水平邊的上部，用於與推桿2的搭扣部23上的搭扣凸起23a鎖定配合，並且定位面42還交替地與殼座8上的限位凸臺83接觸配合限制指示件4脫出。

所述的復位彈簧3為扭簧，復位彈簧3套在推桿2的推桿軸26上，復位彈簧3的一端與推桿2的扭簧凸起23b聯接，扭簧的另一端與殼座8上的扭簧凸臺82聯接，扭簧的彈力驅使推桿2復位；在推桿軸26上設有防止復位彈簧3脫落的限位凸起25。所述的加力彈簧5為壓簧，其一端與指示件4的件身40聯接，壓簧的另一端與殼座8的壓簧凸臺84聯接，壓簧的彈力驅使指示件4推動推桿2向脫扣方向轉動。

下面結合圖1至圖8進一步說明本實用新型的漏電斷路器的漏電保護裝置的脫扣過程及復位過程的傳動聯動關係。

在圖1所示的未脫扣狀態下，當漏電流發生時，用於漏電脫扣的電磁系統1產生的電磁力(漏電脫扣力)使頂杆6向右頂出，頂杆6驅動推桿2的致動部21並使推桿2克服復位彈簧3的彈力繞轉軸81逆時針轉動，推桿2的轉動帶動觸動部22和搭扣部23一起轉動，搭扣部23的轉動使得其搭扣凸起23a與指示件4的定位面42分離以解除搭扣凸起23a與定位面42之間鎖定，於是指示件4 在加力彈簧5的彈力作用下向上彈起，在這彈起的過程中，指示件4的滑動面41與推桿2的搭扣凸起23a接觸並相對滑動，該滑動使得滑動面41對搭扣凸起23a施加彈性的加力，該加力與漏電脫扣力一起驅使推桿2克服復位彈簧3的彈力繞轉軸81逆時針轉動，由漏電脫扣力和加力的合力驅使推桿2的轉動帶動觸動部22繞轉軸81逆時針轉動，該轉動推動鎖扣7的尾部7b並使鎖扣7繞其轉動副7a逆時針轉動，該轉動致使鎖扣7的鎖扣部7d與操作機構的跳扣分離而跳閘，然後，指示件4的定位面42與殼座8上的限位凸臺83接觸而停止彈起，於是轉換到圖2所示的脫扣狀態。

在圖2所示的脫扣狀態下，人為克服加力彈簧5的彈力向下按指示件4，推桿2的搭扣凸起23a在復位彈簧3的彈力作用下與指示件4的滑動面41接觸並往回滑動，該滑動使得推桿2繞轉軸81往回(順時針)轉動，直到搭扣凸起23a與定位面42接觸，以形成搭扣凸起23a與定位面42之間的鎖定，使指示件4穩定在圖1所示的未脫扣狀態。

在圖1所示的未脫扣狀態下，指示件4的頂部處於縮進狀態，以指示漏電斷路器的漏電保護裝置處於未脫扣的正常狀態；在圖2所示的脫扣狀態下，指示件4的頂部處於凸起狀態，以指示漏電斷路器的漏電保護裝置處於脫扣的故障狀態。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限於這些說明。對於本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本實用新型的保護範圍。