同向式串聯雙斷點小型斷路器的製作方法

2023-05-05 11:57:21 2

專利名稱：同向式串聯雙斷點小型斷路器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種串聯雙斷點小型斷路器，特別是一種同向式串聯雙斷點小 型斷路器。
背景技術：
小型斷路器是在工業和民用領域都廣泛應用的低壓終端電器，其內部的主 要部件是操作機構和觸頭裝置，通過配置相應的延時，瞬時機構，實現分合線 路、過載、短路保護功能。在分斷技術上均利用短路電流在動、靜觸頭的觸點 處產生電動斥力，以在瞬時機構未動作之前提前拉弧，依靠電弧形成的電弧電 阻達到限流的目的。
現有的小型斷路器的觸頭裝置大多為單斷點形式，即在同一極的主電路上 只有一個動觸頭和一個靜觸頭。單斷點觸頭裝置的主要缺陷是隨著分斷電流的 不斷提高，觸頭的燒灼和磨損程度非常嚴重，從而導致單斷點小型斷路器在分 斷能力的提升上非常有限。
現有的小型斷路器的觸頭裝置也有採用並聯雙斷點形式，即在同一極的主 電路上有兩個靜觸頭和兩個動觸頭，且兩個動觸頭之間並聯連接，兩個靜觸頭 之間也並聯連接。並聯雙斷點觸頭裝置的優點是通過增加觸頭的抗磨損次數 (並聯雙斷點理論上是單斷點抗磨損的兩倍)，從而提高斷路器產品多次分斷 後的使用壽命，但它仍然沒有克服分斷能力有P艮，或者由於斷點數量的增加帶 來的體積增大的缺陷。
專利號為EP0560697的歐洲專利公開了 一種在塑殼斷路器上應用的串聯雙 斷點觸頭裝置，其特點是在同一極的主電路上有兩個動觸頭和兩個靜觸頭，且 兩個靜觸頭分別與主電路的輸入端、輸出端連接，兩個動觸頭串聯連接。串聯 雙斷點觸頭裝置的顯著優點是，由於兩對動靜觸頭共同承擔分斷電流，所以分斷能力大大提高，在理論上講，它的分斷能力是單斷點觸頭裝置的兩倍。
EP0560697號專利的動觸頭的兩個觸點分別i殳置在觸頭支持軸的兩側，所以稱 之為對稱式串聯雙斷點。對稱式串聯雙斷點觸頭裝置可適用於體積較大的塑殼 斷路器，它的對稱式結構和體積大的特點使對稱式串聯雙斷點觸頭裝置不能被 小型斷路器所直接採用。小型斷路器的突出要求是體積小、外型尺寸摸數化、 操作力輕，而現有對稱式串聯雙斷點觸頭裝置顯然不能滿足這些特殊要求。
專利號為ZL01821361的發明專利公開了一種同向式串聯雙斷點觸頭裝置， 其結構特點是兩個動觸頭的兩個觸點形成的雙斷點分別設置在觸頭支持軸的 同側，且兩個觸點運動方向一致。該技術方案的同向式串聯雙斷點在橫向寬度 上比對稱式串聯雙斷點要小，因此它也使得串聯雙斷點觸頭裝置在小型斷路器 上的應用成為可能。然而，要將串聯雙斷點觸頭裝置應用到小型斷路器上，還 需要很好地解決兩個斷點的閉合/分斷的一致性。在閉合過程中，如果串聯雙 斷點的兩個斷點的閉合不一致，則滯後閉合的斷點由於電動斥力的作用，會在 接觸瞬間發生彈跳，從而加速觸頭的磨損。在分斷過程中，如果串聯雙斷點的 兩個斷點的分斷不一致，則滯後分斷的斷點因電弧燒灼嚴重等原因也會加速觸 頭的磨損。很顯然，滯後閉合/分斷的斷點會加速觸頭的磨損，而觸頭的磨損 又會加劇斷點閉合/分斷的滯後，從而形成了因果惡性循環。串聯雙斷點的閉 合/分斷滯後與觸頭磨損兩者的因果惡性循環，嚴重影響了串聯雙斷點小型斷 路器產品的使用壽命、可靠性和穩定性，這也是串聯雙斷點觸頭尚不能廣泛應 用於小型斷路器的原因之一。
現有技術的塑殼斷路器和小型斷路器解決串聯雙斷點的兩個斷點的閉合/ 分斷的一致性的技術方案，大多採用儲能裝置和限位裝置來實現。儲能裝置用 於解決雙斷點閉合一致性的問題，其原理是通過機構在閉合前的儲能來實現雙 斷點的快速閉合，很顯然，它是通過提高閉合速度來達到縮短兩個斷點不同步 閉合的時間差。限位裝置也用於解決雙斷點分斷一致性的問題，其原理是通過 機構中設置的限位結構實現雙斷點的同時分斷，但它不能解決在使用過程中出 現的磨損較多的斷點的滯後分斷的問題。對於應用於小型斷路器而言，現有技 術的儲能裝置和限位裝置還存在以下缺陷儲能裝置與限位裝置在結構上、功 能上是獨立的，其結構複雜、佔據空間大，不能滿足小型斷路器體積小、長寬頭磨損兩者惡性循環 的問題，所以在觸頭磨損不一致的情況下，不能保持斷路器可靠工作。
小型斷路器的外型尺寸的模數化基於整個終端電器所有產品為基礎，是一 項十分重要的性能指標。非模數化的終端電器或外型尺寸過大的低壓電器，由 於其增加了寶貴的安裝空間和使用設計難度，所以其用途受到了極大的限制。 然而，由於同向式串聯雙斷點的觸頭接觸壓力的總和是單斷點的兩倍，另外還 需增設儲能裝置和限位裝置，所以實現外形尺寸的最小化並符合摸數化規範要 求，是設計製造同向式串聯雙斷點小型斷路器中尚需攻克的一大難題。如ABB 的S500產品的過大的高度尺寸，不僅使得產品的體積過大，而且還不能滿足 模數化的基本要求。又如金鐘穆樂的LH-125產品，雖然能符合模數化要求， 但過大的長度尺寸，不僅使得產品體積過大，而且使長、寬、高比例失調，從 而影響產品的美觀和使用。

發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術的缺陷，提供一種同向式串聯雙斷點 小型斷路器，不僅觸頭接觸壓力均勻、在閉合/分斷時具有自適性、在觸頭磨損 不一致時仍然保證可靠工作，而且結構簡單合理、長、寬、高比例協調、體積 小、產品美觀。
為了實現上述目的，本發明釆用了如下技術方案。 一種同向式串聯雙斷點小型斷路器，包括絕緣外殼內的操作機構、同向式 串聯雙斷點觸頭裝置、起快速閉合作用的儲能裝置和起同步閉合/斷開作用的 限位裝置，所述的同向式串聯雙斷點觸頭裝置包括具有兩個在電路中實現串聯 連接的動觸點Ul、 A2)的動觸頭4、與動觸頭4固定連接的支撐件5、固定 在外殼1內的與兩個動觸點(Al、 A2)對應閉合/分斷的兩個靜觸點(Bl、 B2), 和一個連接裝置12,用於與所述操作機構3樞轉連接，以使動觸頭4能在一定 區域內實現閉合/分斷運動。所述的儲能裝置包括形成在所述的支撐件5上的 接觸面9、與接觸面9相配合的隨操作機構3的手柄2同向運動的驅動指13、 連接於操作機構3的槓桿6與動觸頭4之間的儲能彈簧8。所述的限位裝置包括形成在支撐件5或動觸頭4上的分別與動觸頭4上的兩個動觸點Al、 A2相 對應的兩個凸臺C1、 C2、形成在操作機構3的槓桿6上的分別與兩個凸臺Cl、 C2相配合的兩個面Dl、 D2。
所述的連接裝置12包括形成在支撐件5上的通孔以及與該通孔間隙配合的 安裝在操作機構3的槓桿6上的旋轉軸7,通過所述的間隙配合，使支撐件5 不僅能繞旋轉軸7的軸向轉動，而且還能繞旋轉軸7的徑向偏轉，以增強兩個 斷點的接觸壓力的均勻性及同步閉合/分斷的自適應性，以在兩個斷點的觸頭 磨損不 一致的情況下仍能保持可靠工作。
所述的動觸頭4呈叉形導體結構，兩個動觸點A1、 A2分別形成在兩叉的端 部。所述的兩個靜觸點Bl、 B2分別與主電路的輸入端接線端子、輸出端接線 端子連接。
操作機構3的槓桿6由絕緣材料製成，所述槓桿6上設有穿孔11，用於安 裝所述的連接裝置12的旋轉軸7。
所述的儲能彈簧8為套裝在所述旋轉軸7上的扭簧，該扭簧的一端連接在 操作機構3的槓桿6上，另一端連接在動觸頭4上。所述的儲能彈簧8的另一 端也可連接在支撐件5上。所述儲能彈簧8提供兩個斷點的接觸壓力，通過調 整動觸點Al、 A2相對於旋轉軸7的力臂長度與接觸面9相對於旋轉軸7的力 臂長度的比例關係，可減小操作力。


圖1是本發明的同向式串聯雙斷點小型斷路器實施例的局部結構示意圖， 圖中示出了操作機構和觸頭裝置的結構。
圖2是本發明的同向式串聯雙斷點小型斷路器實施例的局部示意圖，圖中 示出了斷開過程中操作機構與動觸頭的作用力關係。
圖3是本發明的同向式串聯雙斷點小型斷路器實施例的操作機構與觸頭裝 置的裝配示意圖。
圖4是本發明的同向式串聯雙斷點小型斷路器實施例的動觸頭的結構示意圖。圖5是本發明的同向式串聯雙斷點小型斷路器實施例的操作機構的槓桿的 結構示意圖。
具體實施例方式
如圖1、 2所示的操作機構和觸頭裝置的結構，本發明的同向式串聯雙斷 點小型斷路器的外殼1內的操作機構3上的動觸頭4繞旋轉軸7轉動，在操作 機構3的驅動下，可在外殼1內的一定區域實現閉合/分斷運動。所述動觸頭4 包含有兩個動觸點Al和A2 (參見圖4所示)，兩個動觸點A1、 A2在電路中形 成串聯連接，分別與斷路器外殼1內的兩個靜觸點B1和B2 (B2圖中未示出) 對應實現觸頭閉合/分斷操作，並在小型斷路器的主電路上形成兩個斷點。
觸頭裝置的結構如圖3、 4、 5所示，動觸頭4包括兩個與外殼l內的兩 個靜觸點(Bl、 B2 )相互對應的可以在電路中實現串聯連接的動觸點(Al、 A2 )、 提供動觸頭4繞旋轉軸7轉動的連接裝置12和支撐件5。動觸頭4上設有兩個 動觸點(Al、 A2)，它與支撐件5採用已知的鉚合工藝進行緊固連接，所述支 撐件5上有分別與所述動觸頭4上的兩個動觸點(Al、 A2)相對應的兩個凸臺 (Cl、 C2)。操作機構3的槓桿6上有兩個與支撐件5上兩個凸臺(Cl、 C2) 配合的面(Dl、 D2),形成限位裝置。支撐件5上還設有一接觸面9,與操作 機構3的手柄2上一個可以隨手柄同向運動的驅動指13 (圖1中示出)相互配 合，形成儲能裝置。所述儲能裝置還包括連接於槓桿6與動觸頭4之間的儲能 彈簧8。操作機構3上的槓桿6由絕緣材料製成，並有一個上下相互對應的貫 穿孔11,動觸頭4所繞的旋轉軸7穿過該貫穿孔11被裝在操作機構3的槓桿 6上，同時支撐件5上的提供動觸頭4所繞旋轉軸7轉動的連接裝置12與動觸 頭4所繞旋轉軸7之間形成間隙配合。
從圖4可見，本發明的同向式串聯雙斷點小型斷路器的同向式串聯雙斷點 的特徵是動觸頭4呈叉形結構，兩個動觸點(A1、 A2)分別以同向的形式形成 在兩叉的端部。動觸頭4用良導體製成，以便兩個動觸點(Al、 A2)自然形成 串聯連接。與動觸點(Al、 A2)相對應配合實現閉合/分斷的兩個靜觸點(Bl、 B2 )分別與主電路中的輸入接線端子和輸出接線端子連接。在動觸頭4由閉合至打開的過程中，如圖2所示，當槓桿6上的兩個面(D1、 D2)分別與所述動觸頭4的兩個凸臺(Cl、 C2)接觸時，就會在動觸頭4的兩 個凸臺(Cl、 C2)上分別產生以動觸頭4所繞旋轉軸7為支撐點的沿動觸頭4 旋轉方向的兩個切向力Fl、 F2(如圖3所示)，當F1與F2相等時，動觸頭4 上的兩個動觸點(Al、 A2)位置達到一致，並同步斷開。
在動觸頭4由打開至閉合的過程中，如圖1、 4、 5所示，當操作機構3的 手柄2上的同向運動的驅動指13與支撐件5上的所述接觸面9發生接觸、並 產生滑動摩擦時，由於摩擦力f的作用，動觸頭4被操作機構3的驅動指13 給鎖住。隨著操作機構3在手柄2的帶動下繼續旋轉，使得支撐件5上的兩個 凸臺(Cl、 C2)與槓桿6上的兩個面(Dl、 D2)分離，限位裝置失效，動觸頭 4相對操作機構3反向運動，儲能彈簧8對動觸頭4的作用力加大並開始儲能， 以至最終克服手柄2上的驅動指13與支撐件5上的所述接觸面9相接觸的摩 擦力f,使手柄2上同向運動的驅動指13在支撐件5上的所述接觸面9上摩擦 滑動，直至該摩擦滑動結束並使驅動指13與接觸面9脫離後，摩擦力f突然 消失，儲能彈簧8釋放能量，以驅動動觸頭4產生快速旋轉，並以一定的衝擊 速度與兩個靜觸點(Bl、 B2)接觸，且在動觸頭4上的兩個動觸點(Al、 A2) 與相對應的靜觸點(Bl、 B2)之間產生所需接觸壓力。
從以上由閉合至打開和由打開至閉合的操作過程描述可以得知，本發明的 同向式串聯雙斷點小型斷路器的儲能裝置和限位裝置均不是獨立的裝置，而是 整合在一起的在操作機構和觸頭裝置的一系列零件上的結構巧妙的組合。所述 的儲能裝置包括形成在觸頭裝置的支撐件5上的接觸面9、與接觸面9相互配 合的形成在操作機構3的手柄2上的並隨手柄2同向運動的驅動指13、連接於 操作機構3的槓桿6與動觸頭4之間的儲能彈簧8，該儲能彈簧8也是觸頭裝 置用於產生觸頭接觸壓力和緩解動觸頭超程衝撞破壞所不可缺少的元件。所述 的限位裝置包括形成在觸頭裝置的支撐件5上的分別與動觸頭4上的兩個動觸 點(Al、 A2)相對應的兩個凸臺(Cl、 C2)、形成在操作機構3的槓桿6上的 分別與兩個凸臺(Cl、 C2)相配合的兩個面(Dl、 D2)。很顯然，所述的儲能 裝置和限位裝置的零件均為操作機構和觸頭裝置原本所必需具有的零件，由於 省略了現有技術的儲能裝置和限位裝置所增加的零件，從而大大簡化了結構，節省了空間，為縮小斷路器產品的體積和使產品的外形尺寸符合模數化標準要 求提供了可能。
從圖l可以看出，兩個斷點的接觸壓力是由儲能彈簧8提供的，雖然同向 式串聯雙斷點觸頭的接觸壓力的總和是單斷點觸頭的接觸壓力的2倍，但可通 過調整動觸點(Al、 A2 )相對於旋轉軸7的力臂長度與接觸面9相對於旋轉軸 7的力臂長度的比例關係，來達到減小操作力的要求，為在設計中避免因加大 傳遞力臂而增加機構體積提供了可能。
如上所述，所述的連接裝置12包括形成在支撐件5上的通孔以及與該通 孔間隙配合的安裝在操作機構3的槓桿6上的旋轉軸7。所述的間隙配合的用 途是使支撐件5不僅能繞旋轉軸7的軸轉動，而且還能繞旋轉軸7的徑向偏轉， 以增強兩個斷點的接觸壓力的均勻性及同步閉合/分斷的自適應性，以在兩個 斷點磨損不一致的情況下仍然保持可靠工作。例如，在分斷過程中，當兩個斷 點磨損不一致而導致兩個動觸點Ul、 A2)與兩個靜觸點(Bl、 B2)接觸後發 生偏斜時，必然使磨損相對較小的動觸點一側的支撐件5上的凸臺(C1或C2) 提前與槓桿6上的面(Dl或D2)發生接觸，由於動觸頭的斷開沖擊效應，便 在先接觸的凸臺上產生切向衝擊力，在該衝擊力和上述間隙配合的共同作用 下，使動觸頭上磨損較多一側的動觸點發生快速繞旋轉軸7的徑向偏轉，以使 磨損較多的動觸點一側的支撐件5上的凸臺與槓桿6上的面隨之快速接觸，由 於偏轉速度極快，所以兩個凸臺(Cl、 C2)與兩個面(Dl、 D2)接觸的時間差 極小(幾乎同時接觸)，從而實現同步斷開的效果。從上說明可以看出，通過 支撐件5上的通孔與旋轉軸7之間的間隙配合來實現兩個斷點的同步分斷，還 必須依靠支撐件5上的兩個凸臺(Cl、 C2)和槓桿6上的兩個面(Dl、 D2)的 配合，而這種同步分斷克服了現有技術的觸點磨損與分斷滯後惡性循環的缺 陷。同理，在閉合過程中，由於所述的間隙配合的作用和支撐件5能繞旋轉軸 7的徑向偏轉，所以兩個斷點的接觸壓力會自動平衡均勻，兩個斷點的閉合自 動同步，從而大大增強了兩個斷點的接觸壓力的均勻性和同步閉合/分斷的自 適應性。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求做出的技術等效 變化與修改，皆應屬/視為本發明的涵蓋範圍之內。例如，從圖3、 4可見，儲能彈簧8為扭簧，套裝在旋轉軸7上，其一端連接在操作機構3的槓桿6上， 另一端連接在動觸頭4上。不難想像，另一種可替代的方案是，套裝在旋轉軸 7上的儲能彈簧5，其一端連接在操作機構3的槓桿6上，另一端也可連接在 支撐件5上。
此外，以上實施例給出了所述的兩個凸臺(Cl、 C2)形成在支撐件5上， 不難想像，可替代該方案的另一具體實施方式
是兩個凸臺(Cl、 C2)分別形成 在動觸頭4上，其可替代的原因是支撐件5與動觸頭4為固定在一起的。
權利要求
1.一種同向式串聯雙斷點小型斷路器，包括絕緣外殼內的操作機構、同向式串聯雙斷點觸頭裝置、起快速閉合作用的儲能裝置和起同步閉合/斷開作用的限位裝置，其特徵在於所述的同向式串聯雙斷點觸頭裝置包括具有兩個在電路中實現串聯連接的動觸點(A1、A2)的動觸頭(4)、與動觸頭(4)固定連接的支撐件(5)、固定在外殼(1)內的與兩個動觸點(A1、A2)對應閉合/分斷的兩個靜觸點(B1、B2)，和一個連接裝置(12)，用於與所述操作機構(3)樞轉連接，以使動觸頭(4)能在一定區域內實現閉合/分斷運動；所述的儲能裝置包括形成在所述的支撐件(5)上的接觸面(9)、與接觸面(9)相配合的隨操作機構(3)的手柄(2)同向運動的驅動指(13)、連接於操作機構(3)的槓桿(6)與動觸頭(4)之間的儲能彈簧(8)；所述的限位裝置包括形成在支撐件(5)或動觸頭(4)上的分別與動觸頭(4)上的兩個動觸點(A1、A2)相對應的兩個凸臺(C1、C2)、形成在操作機構(3)的槓桿(6)上的分別與兩個凸臺(C1、C2)相配合的兩個面(D1、D2)。
2. 根據權利要求1所述的同向式串聯雙斷點小型斷路器，其特徵在於所 述的連接裝置(12)包括形成在支撐件(5)上的通孔以及與該通孔間隙配合 的安裝在操作機構(3)的槓桿(6)上的旋轉軸(7)，通過所述的間隙配合， 使支撐件(5)不僅能繞旋轉軸(7)的軸向轉動，而且還能繞旋轉軸(7)的 徑向偏轉，以增強兩個斷點的接觸壓力的均勻性及同步閉合/分斷的自適應性， 以在兩個斷點的觸頭磨損不一致的情況下仍能保持可靠工作。
3. 根據權利要求1所述的同向式串聯雙斷點小型斷路器，其特徵在於所 述的動觸頭(4)呈叉形導體結構，兩個動觸點(Al、 A2)分別形成在兩叉的端部。
4. 根據權利要求1所述的同向式串聯雙斷點小型斷路器，其特徵在於所 述的兩個靜觸點(Bl、 B2)分別與主電路的輸入端接線端子、輸出端接線端子 連接。
5. 根據權利要求1或2所述的同向式串聯雙斷點小型斷路器，其特徵在於操作機構(3 )的槓桿(6 )由絕緣材料製成，所述槓桿(6 )上設有穿孔(11)，用於安裝所述的連接裝置(12)的旋轉軸(7)。
6. 根據權利要求1所述的同向式串聯雙斷點小型斷路器，其特徵在於所述的儲能彈簧(8)為套裝在所述旋轉軸(7)上的扭簧，該扭簧的一端連接在操作機構(3)的槓桿(6)上，另一端連接在動觸頭(4)上。
7. 根據權利要求1所述的同向式串聯雙斷點小型斷路器，其特徵在於所述的儲能彈簧(8)為套裝在所述旋轉軸(7)上的扭簧，該扭簧的一端連接在操作機構(3)的槓桿(6)上，另一端連接在支撐件(5)上。
8. 根據權利要求1所述的同向式串聯雙斷點小型斷路器，其特徵在於所述儲能彈簧(8)提供兩個斷點的接觸壓力，通過調整動觸點(Al、 A2)相對於旋轉軸(7)的力臂長度與接觸面(9)相對於旋轉軸(7)的力臂長度的比例關係，可減小操作力。
全文摘要
採用同向式串聯雙斷點的小型塑殼斷路器，包括操作機構、觸頭裝置、儲能裝置和限位裝置。儲能裝置包括形成在支撐件上的接觸面、與接觸面相配合的隨操作機構的手柄同向運動的驅動指、連接於操作機構的槓桿與動觸頭之間的儲能彈簧。限位裝置包括分別與動觸頭上的兩個動觸點相對應的兩個凸臺、形成在操作機構的槓桿上的分別與兩個凸臺相配合的兩個面，具有增強兩個斷點的接觸壓力的均勻性及同步閉合/分斷的自適應性的功能，以在兩個斷點的觸頭磨損不一致的情況下仍能保持可靠工作。由於儲能裝置和限位裝置為非獨立的裝置，所以大大簡化了機構、減小了機構空間，使斷路器產品的外型尺寸完全符合模數化標準要求、體積更加小巧。
文檔編號H01H73/04GK101656179SQ20081014748
公開日2010年2月24日 申請日期2008年8月21日 優先權日2008年8月21日
發明者敖登貴, 騫 魯 申請人:浙江正泰電器股份有限公司