電弧故障檢測斷路器的製作方法

2024-02-07 11:38:15 3

本實用新型涉及低壓電器領域，更具體地說，涉及電弧故障檢測斷路器。

背景技術：

隨著經濟的飛速發展和人民生活的提高，用電量也在不斷增加。用電引起的電氣火災逐年上升，已成為引發火災的最主要原因。為了減少電氣事故的發生，各種電氣保護設備成為電氣線路中不可缺少的部分。

現有的過電流保護電器和剩餘電流保護電器由於不能檢測故障電弧，因此並不能降低由於故障電弧引起的電氣火災危險。但電弧引起的電氣火災事故的比例在不斷提高，因此，一種新穎的電弧故障保護電器被迅速地發展起來，它能檢測電氣線路中的故障電弧，並在引發電氣火災以前切斷電路，有效地防止終端電路的電弧故障引起的電氣火災。

現有的電弧故障檢測斷路器多數採用拼接式的結構，在斷路器的外部走線取電，拼接式結構的缺點是接線複雜，外部走線影響斷路器的外形美觀。並且外部走線需要增加絕緣罩來保護線路，使得斷路器體積增大。外部走線也使得斷路器抵抗外部幹擾的能力減弱。

技術實現要素：

根據本實用新型的一實施例，提出一種電弧故障檢測斷路器，包括：殼體、容納在殼體中的斷路器本體和電弧故障檢測裝置。電弧故障檢測裝置包括線路板組件和脫扣機構，線路板組件和脫扣機構位於殼體中。線路板組件檢測線路中的電弧故障，線路板組件檢測到線路中存在電弧故障，線路板組件控制脫扣機構脫扣並指示。

在一個實施例中，線路板組件包括印刷線路板和安裝在印刷線路板上的電流互感器，電流互感器包括工頻電流互感器和高頻電流互感器。

在一個實施例中，電流互感器包括一組或數組，每一組的電流互感器中包括工頻電流互感器和高頻電流互感器。同一組的電流互感器被布置在印刷線路板的同一側。工頻電流互感器和高頻電流互感器各自通過繞線柱安裝在印刷線路板上，工頻電流互感器和高頻電流互感器呈上下排列。

在一個實施例中，印刷線路板上開有接線孔或者走線孔，包括：第一引線孔、第二引線孔、N極接線孔、L極接線孔、脫扣器接線孔。電弧故障檢測裝置還包括導線：第一導線、第二導線和第三導線。第一導線的一端連接到斷路器本體中的線圈，第一導線的另一端穿過高頻互感器和第一引線孔，然後連接到從斷路器本體接線出來的L極接線板，L極接線板穿過第二引線孔。第二導線是N極取電線，第二導線的一端和斷路器本體的N極接線板連接，第二導線的另一端連接到印刷線路板上的N極接線孔。第三導線是L極取電線，第三導線的一端連接到L極接線板，同樣也連接到第一導線，第三導線的另一端連接到印刷線路板上的L極接線孔。

在一個實施例中，脫扣機構包括：脫扣器、推桿、第一彈簧、第二彈簧、指示件和壓板，印刷線路板覆蓋於脫扣機構上。脫扣器安裝在殼體內，脫扣器具有頂杆。推桿通過定位凸起安裝在殼體內，定位凸起形成推桿的限位通道。第一彈簧安裝在殼體內，第一彈簧定位推桿的位置。指示件安裝在殼體上的指示窗口內，第二彈簧位於指示件內並安裝在殼體上。壓板壓住所述推桿、第一彈簧和指示件、壓板還支撐所述印刷線路板。

在一個實施例中，推桿具有第一工作面和第二工作面。第一彈簧是扭簧，第一彈簧安裝在殼體上，第一彈簧的一個臂固定在殼體上，第一彈簧的另一個臂固定在推桿的第一工作面上。指示件具有延伸的支腳，支腳與推桿的第二工作面配合，支腳與第二工作面相互接觸固定，指示件在豎直方向上的位置由推桿固定。

在一個實施例中，線路中沒有電弧，線路板組件檢測不到線路中存在 電弧，脫扣器的頂杆收縮，頂杆與推桿不接觸，推桿由第一彈簧定位，指示件的支腳與推桿上的第二工作面相互接觸固定，指示件的頂部不超出外殼上的指示窗口，第二彈簧壓縮儲能。

在一個實施例中，線路中產生電弧故障，線路板組件中的工頻電流互感器和高頻電流互感器檢測線路中的電流的工頻信號與高頻信號，根據工頻信號與高頻信號判斷出線路上存在電弧故障，線路板組件控制脫扣器脫扣，脫扣器的頂杆伸出，頂杆推動推桿，頂杆克服第一彈簧的彈簧力使得推桿移動，指示件的支腳與推桿上的第二工作面分離，第二彈簧釋能彈起，指示件向上彈起，超出指示窗口以指示脫扣狀態。

在一個實施例中，電弧故障檢測裝置還包括試驗機構，試驗機構對線路板組件進行測試。試驗機構包括試驗按鈕、和按鍵開關，其中試驗按鈕安裝在殼體上，按鍵開關安裝在線路板組件上。或者試驗機構包括試驗按鈕、扭簧和觸點，其中試驗按鈕安裝在殼體上，扭簧和觸點安裝在線路板組件上。

在一個實施例中，殼體包括第一殼體和第二殼體，第一殼體和第二殼體的其中之一為底座、另一個為蓋，第一殼體和第二殼體拼接後形成殼體。

本實用新型的電弧故障檢測斷路器具有一體化的結構，採用內部走線取電的方式，結構緊湊，外形美觀，抗外界幹擾能力強。

附圖說明

本實用新型上述的以及其他的特徵、性質和優勢將通過下面結合附圖和實施例的描述而變的更加明顯，在附圖中相同的附圖標記始終表示相同的特徵，其中：

圖1揭示了根據本實用新型的一實施例的電弧故障檢測斷路器的外部結構圖。

圖2揭示了根據本實用新型的一實施例的電弧故障檢測斷路器的內部結構圖。

圖3揭示了根據本實用新型的一實施例的電弧故障檢測斷路器中線路板組件的結構圖。

圖4揭示了根據本實用新型的一實施例的電弧故障檢測斷路器中脫扣機構的結構圖，其中壓板被示出。

圖5揭示了根據本實用新型的一實施例的電弧故障檢測斷路器中脫扣機構的結構圖，其中壓板被隱去。

圖6揭示了根據本實用新型的一實施例的電弧故障檢測斷路器中脫扣機構的壓板的結構圖，揭示了壓板第一面的結構。

圖7揭示了根據本實用新型的一實施例的電弧故障檢測斷路器中脫扣機構的壓板的結構圖，揭示了壓板第二面的結構。

圖8揭示了根據本實用新型的另一實施例的電弧故障檢測斷路器的內部局部結構圖。

具體實施方式

圖1揭示了根據本實用新型的一實施例的電弧故障檢測斷路器的結構圖。該電弧故障檢測斷路器應用於終端配電線路末端，用於在電路中出現電弧時及時切斷電路，以避免由於故障電弧而引起的火災事故。如圖1所示，該電弧故障斷路器包括：斷路器本體101、電弧故障檢測裝置102、第一殼體107、第二殼體106。第一殼體107和第二殼體106的其中之一為底座、另一個為蓋，兩者拼接後形成斷路器的殼體。在圖1所示的實施例中，第一殼體107為底座，第二殼體106為蓋。在斷路器的頂部具有操作手柄108、試驗按鈕105和指示窗口109。試驗按鈕105設置在操作手柄108的旁邊。斷路器本體101和電弧故障檢測裝置102容納於殼體中，斷路器本體101和電弧故障檢測裝置102共同位於有第一殼體107和第二殼體106組成的外殼內，形成一體式的結構。斷路器本體101可以根據需要被配置成具有一極或者多極。在圖示的實施例中，斷路器本體101被配置成具有兩極：N極和L極，左側的是N極，右側的是L極。N極和L極 可以被配置成具有不同的保護功能，例如，在圖示的實施例中，L極被配置為具有過載保護和短路保護功能，而N極則不具備上述的保護功能。需要說明的是，諸如過載保護和短路保護的功能可以根據需要進行配置。在其它的實施例中，可以在斷路器本體101的兩極或者多極都配置過載保護功能或者短路保護功能。電弧故障檢測裝置102包括線路板組件103、脫扣機構104和試驗按鈕105。線路板組件103和脫扣機構104位於殼體內部，因此在圖1中不可見，試驗按鈕105安裝在殼體上，在圖1中可見，試驗按鈕105也是電弧故障檢測裝置102的一部分。在一個實施例中，電弧故障檢測裝置102的寬度為一個模組的寬度，即18mm。

參考圖3所示，圖3揭示了根據本實用新型的一實施例的電弧故障檢測斷路器中線路板組件的結構圖。在圖3所示的實施例中，線路板組件103採用內部走線及取電的方式，所有的走線都在斷路器的殼體內部，因此線路板組件103的走線不會影響斷路器整體的外形美觀。如圖3所示，線路板組件103包括印刷線路板和安裝在印刷線路板上的電流互感器。印刷線路板(PCB)233的外形輪廓與電弧故障檢測斷路器的外殼的截面輪廓相類似，因此印刷線路板233可以順利地放入到電弧故障檢測斷路器的外殼中。印刷線路板233覆蓋於脫扣機構104上方並且有脫扣機構中的壓板346支撐(下面會結合脫扣機構進行描述)。電流互感器可以包括一組或數組，每一組的電流互感器中包括工頻電流互感器和高頻電流互感器。同一組的電流互感器被布置在印刷線路板的同一側。在圖3所示的實施例中，在印刷線路板233上示出了一組電流互感器。該一組電流互感器包括工頻電流互感器231和高頻電流互感器232。工頻電流互感器231和高頻電流互感器232各自通過自己的繞線柱235安裝在印刷線路板233上，在圖示的實施例中，工頻電流互感器231和高頻電流互感器232分別通過兩個繞線柱235安裝在印刷線路板233的同一側，並且工頻電流互感器231和高頻電流互感器232呈上下排列。印刷線路板233上布置有試驗電路所需要的電子元器件，這些電子元器件一起構成試驗電路。按鍵開關234串接在試驗 電路中，按鍵開關234接通或斷開可以使得試驗電路接通或者斷開。按鍵開關234安裝在印刷線路板233上，並通過自己的管腳接入到試驗電路中。繼續參考圖3所示，在印刷線路板233還開有一系列的接線孔或者走線孔，包括：第一引線孔931、第二引線孔932、N極接線孔933、L極接線孔934、脫扣器接線孔935。這些引線孔和接線孔的具體功能將在下面詳細描述。參考圖2，圖2揭示了根據本實用新型的一實施例的電弧故障檢測斷路器的內部結構圖。圖2揭示了印刷線路板233的另一面的結構，如圖2所示，電弧故障檢測裝置102還包括三根導線：第一導線901、第二導線902和第三導線903。第一導線901的一端連接到斷路器本體101中的線圈，第一導線901的另一端穿過高頻互感器和第一引線孔931，然後連接到從斷路器本體101接線出來的L極接線板110，L極接線板110穿過第二引線孔932。第二導線902是N極取電線，第二導線902的一端和斷路器本體101的N極接線板連接，第二導線902的另一端連接到印刷線路板233上的N極接線孔933。第三導線903是L極取電線，第三導線903的一端連接到L極接線板110，同樣也連接到第一導線901，第三導線903的另一端連接到印刷線路板233上的L極接線孔934。

圖4～圖7揭示了根據本實用新型的一實施例的電弧故障檢測斷路器中脫扣機構的結構。其中圖4揭示了脫扣機構的結構圖，其中壓板被示出，圖5揭示了脫扣機構的結構圖，其中壓板被隱去。參考圖4和圖5所示，脫扣機構104包括脫扣器341、推桿342、第一彈簧343、第二彈簧344、指示件345和壓板346。脫扣器341位於第一殼體107內，在圖示的實施例中，脫扣器341放置在第一殼體107內的卡槽171內，卡槽171的形狀尺寸與脫扣器341匹配。在一些實施例中，卡槽171是與第一殼體107一起成型，卡槽171在成型時的形狀尺寸可以按照脫扣器341的形狀尺寸來設定。印刷線路板233覆蓋在脫扣器341上，使得脫扣器341的位置被固定。脫扣器341的兩個引出線分別焊接於印刷線路板233上的兩個脫扣器接線孔935中。雖然脫扣器341是脫扣機構的一部分，但是在其它實施例 中，為了方便裝配，脫扣器341可以通過繞線柱而被固定在印刷線路板233上。脫扣器341的一端具有可伸縮的頂杆331，頂杆331朝向推桿342所在的方向。在圖4和圖5中，推桿342在脫扣器341的右側，因此頂杆331位於脫扣器341的右端。參考圖5所示，圖5中壓板346被隱去以顯示原先被壓板346所遮擋部分的結構。推桿342放置在第一殼體107的一組定位凸起172之間。在圖5所示的實施例中，第一殼體107上具有四個定位凸起172，四個定位凸起172的布置位置與推桿342的形狀相匹配，四個定位凸起形成一個限位通道，四個定位凸起與推桿342的外輪廓接觸，支撐推桿342並使得推桿342僅能沿著限位通道限定的方向運動。在圖示的實施例中，四個定位凸起172中的兩個與推桿342的頂部接觸，兩個與推桿342的底部接觸，四個定位凸起172限定了一個大致水平方向的限位通道，使得推桿342僅能在水平方向上移動，而在豎直方向上不會移動。在其它的實施例中，定位凸起的數量可以更多或者更少，定位凸起的布置位置與推桿的形狀以及推桿的移動方向相對應。推桿342上具有第一工作面351和第二工作面352。第一工作面351與第一彈簧343配合，第二工作面352與指示件245配合。第一彈簧343是扭簧，第一彈簧343套在第一殼體107的第一凸軸173上，第一彈簧343的一個臂固定在第一殼體107的第四凸軸174上，第一彈簧343的另一個臂固定在推桿342的第一工作面351上。指示件345對準殼體上指示窗口109所在的位置，並且指示件345的頂部安裝在指示窗口109內由指示窗口109定位。第一殼體107上在對應指示件345的位置上具有安裝凸起175，第二彈簧344安裝在安裝凸起175上。指示件345為中空結構，安裝凸起175和第二彈簧344容納於指示件345內，第二彈簧344的底部由安裝凸起175支撐，第二彈簧344的頂部支撐指示件345。為了展示第二彈簧344和安裝凸起175，圖4中的指示件345被示為開放的結構以展示位於指示件345內部的結構。參考圖5，指示件345具有延伸的支腳371，支腳371向下延伸並與推桿342的第二工作面352配合。當支腳371與第二工作面352相互 接觸固定時，指示件345在豎直方向上的位置由推桿342固定。

脫扣機構104還包括壓板346，壓板346輔助脫扣機構104中的各個部件的裝配，還用於支撐印刷線路板233。圖6和圖7揭示了根據本實用新型的一實施例的電弧故障檢測斷路器中脫扣機構的壓板的結構圖，其中圖6揭示了壓板第一面的結構，圖7揭示了壓板第二面的結構。如圖所示，壓板346包括：板體501、指示壓制部件、推桿壓制部件和定位部件。指示壓制部件位於板體501上，指示壓制部件的位置與指示件345的位置對應。推桿壓制部件位於板體501上，推桿壓制部件的位置與推桿342的位置對應。定位部件位於板體501上，定位部件將板體固定於第一殼體107上，定位部件還固定線路板組件103的位置。在一個實施例中，定位部件是數個定位柱，定位柱向板體的兩側延伸。在圖6和圖7所示的實施例中，板體501的外周上布置有三個定位柱：第一定位柱521、第二定位柱522和第三定位柱523。定位柱的端部是突出的軸或者凹進的孔，定位柱端部的軸或者孔將板體固定於斷路器的殼體上。在圖示的實施例中，第一定位柱521和第二定位柱522的第一端分別形成凹進的第一孔531和第二孔532，而第三定位柱523的第一端形成突出的第三軸533(參考圖6所示)。第一定位柱521和第二定位柱522的第二端分別形成突出的第一軸534和第二軸535，而第三定位柱523的第二端形成凹進的第三孔536(參考圖7所示)。數個定位柱與第一殼體107配合，第一殼體107上具有對應的軸孔或者凸軸。軸孔與定位柱端部的軸配合，凸軸與定位柱端部的孔配合。需要說明的是，定位柱的數量、布置位置和端部的設置並不受圖示的限制，可以根據需要在板體501上布置位置和數量合適的定位柱，定位柱的端部是選擇凹進的孔還是突出的軸可以根據需求配置，只要與殼體上對應的凸軸或者軸孔對應即可。此外，雖然圖示的實施例中定位柱是同時向板體501的兩邊延伸，在一些實施例中，也可以採用單邊的定位柱，即在板體501的不同側根據各自的需求設置定位柱，兩邊的定位柱並不一定要貫穿對齊。

參考圖6所示，在該實施例中，指示壓制部件是一個或多個凸塊504。 指示壓制部件的位置與指示件345的位置對應，指示壓制部件的作用是壓制指示件345使得指示件不會出現位置上的偏離。在圖6中，指示壓制部件被示為兩個獨立的凸塊504，在其他的實施例中，可以根據需要(指示件的形狀)採用單個的凸塊或者更多數量的凸塊。在該實施例中，指示壓制部件布置在壓板501的第一面，在其他實施例中，指示壓制部件也可以根據需要設置在壓板501的第二面。繼續參考圖6所示，在該實施例中，推桿壓制部件是一個或多個凸塊506。推桿壓制部件的位置與推桿342的位置對應，推桿壓制部件的作用是壓制推桿使得推桿342不會出現位置上的偏離。在圖6中，推桿壓制部件被示為單個的凸塊506，在其他的實施例中，可以根據需要(推桿的形狀、尺寸或者位置)採用多個凸塊。在該實施例中，推桿壓制部件布置在壓板501的第一面，在其他實施例中，推桿壓制部件也可以根據需要設置在壓板501的第二面。

定位柱上具有定位面，數個定位柱的定位面互相平齊，定位面固定線路板的位置。參考圖7所示，在該實施例中，第一定位柱521、第二定位柱522和第三定位柱523上各自具有第一定位面551、第二定位面552和第三定位面553。第一定位面551、第二定位面552和第三定位面553互相平齊，三個定位面所限定的平面用於承載線路板組件中的印刷線路板233並限定印刷線路板233的位置。在圖示的實施例中，第一定位面551、第二定位面552和第三定位面553都是位於各個定位柱朝向壓板501第二面延伸的部分上，該設置與印刷線路板的安裝位置有關，印刷線路板安裝在壓板的第二面。如果印刷線路板在壓板的第一面，則各個定位面在定位柱上的位置也可以相應地改變。在一個實施例中，板體、指示壓制部件、推桿壓制部件和定位部件是一體成型，形成一個單個的部件。在其他的實施例中，也可以採用分別裝配的形式將指示壓制部件、推桿壓制部件和定位部件裝配到板體上。

回到圖5，在第一殼體107上除了前述的第一凸軸173、第四凸軸174外，還具有第二凸軸177和第三軸孔178。分別對應壓板501的第一定位 柱第一端的第一孔531、第二定位柱第一端的第二孔532和第三定位柱523第一端的第三軸533。凸軸與孔配合、軸孔與軸配合，使得壓板501的第一面被定位於第一殼體107上。雖然沒有圖示，但可以理解在第二殼體106上同樣具有對應第一定位柱第二端的第一軸534、第二定位柱第二端的第二軸535和第三定位柱第二端的第三控536的軸孔和凸軸，使得壓板501的第二面被定位於第二殼體106上。

參考圖1和圖2，試驗按鈕105包括位於外殼外的按鍵帽151和延伸至外殼內的按鍵體152。在圖示的實施例中，按鍵帽151的形狀與斷路器的外殼相匹配。斷路器的外殼在這個區域成弧形。按鍵帽151也呈弧形，與外殼的安裝區域的形狀匹配。參考圖2，如前面所述的，按鍵開關234安裝在線路板組件103中，具體而言，是安裝在印刷線路板233上，按鍵開關234通過自身的管腳連接到線路板組件103中的試驗電路，使得按鍵開關234能夠控制試驗電路是否導通。如圖2所示，按鍵開關234與按鍵體152對齊，試驗按鈕105被按下，按鍵體152向下推動按鍵開關234，觸發按鍵開關234以接通試驗電路。試驗按鈕105被鬆開，按鍵開關234依靠其自身的復位機構(例如彈簧或彈性件)復位，並且向上推動按鍵體152，使得試驗按鈕105也復位。按鍵開關234復位後，斷開試驗電路。試驗按鈕105和按鍵開關234形成試驗機構。參考圖8，圖8揭示了根據本實用新型的另一實施例的電弧故障檢測斷路器的內部局部結構圖。在圖8所示的實施例中，按鍵開關由扭簧821和觸點822取代。扭簧821具有固定臂811和活動臂812。扭簧821套在壓板或者殼體的一個凸軸上。固定臂811固定在斷路器的線路板組件103上。線路板組件103上具有試驗電路。觸點822也位於線路板組件103上。活動臂812的端部與按鍵體152對齊，試驗按鈕105被按下，按鍵體152下壓活動臂812，使得活動臂812與觸點822接觸。固定臂811接入到試驗電路中，觸點822也接入到試驗電路中，扭簧821自身為金屬結構能導電，因此當觸點822與固定臂811接觸時，試驗電路被接通。試驗按鈕105被鬆開，扭簧821的彈簧 立使得活動臂812復位，活動臂812復位向上推動按鍵體152，使得試驗按鈕105也復位。活動臂812復位後，活動臂與觸點斷開，使得試驗電路被斷開。試驗按鈕105、扭簧821和觸點822形成試驗機構。

繼續參考圖2，線路板組件103中的印刷線路板233通過第一殼體107上的四個凸起179和壓板上的第一定位面551、第二定位面552和第三定位面553共同定位。如圖2所示，四個凸起179沿著第一殼體107的外輪廓分布，分別位於第一殼體107的兩側和底部。在第二殼體106，即蓋與第一殼體107完成拼裝後，印刷線路板233被固定在殼體中。

該電弧故障檢測斷路器的工作過程如下：

正常工作時，線路中是沒有電弧的，線路板組件103檢測不到線路中存在電弧。電弧故障檢測斷路器處於正常工作狀態。脫扣機構104中的各個部件處於圖4和圖5所示的位置。脫扣器341的頂杆331處於收縮狀態，與推桿342不接觸。推桿342在第一彈簧343的作用下被定位在圖5所示的位置。指示件345的支腳371與推桿342上的第二工作面352相互接觸固定，指示件345在豎直方向上的位置由推桿342固定。指示件345的頂部不超出外殼上的指示窗口109。位於指示件345內部的第二彈簧344處於壓縮儲能狀態。

當線路中產生電弧故障時，線路板組件103中的工頻電流互感器231和高頻電流互感器232檢測線路中的電流的工頻信號與高頻信號，根據工頻信號與高頻信號，利用放大電路與單片機對信號進行處理分析，從而判斷出線路上存在電弧故障。線路板組件103控制脫扣器341脫扣。脫扣器341脫扣後，頂杆331伸出，將推桿342向右側頂開。頂杆331克服第一彈簧343的彈簧力使得推桿342向右側移動。推桿342向右側移動後，一方面推動斷路器本體101中的脫扣杆脫扣(圖中未示出)，使得斷路器切斷線路。另一方面，推桿342向右移動後，指示件345的支腳371與推桿342上的第二工作面352分離。第二彈簧344釋能彈起，使得指示件345向上彈起，超出指示窗口109，指示脫扣狀態。

電弧故障排除後，脫扣器341的頂杆331收縮。按下指示件345，推桿342在第一彈簧343的彈簧力的作用下回到圖5所示的位置。指示件345的支腳371與推桿342上的第二工作面352重新接觸固定。電弧故障檢測微型斷路器再次回到正常工作狀態。

本實用新型的電弧故障檢測斷路器具有一體化的結構，採用內部走線取電的方式，結構緊湊，外形美觀，抗外界幹擾能力強。

上述實施例是提供給熟悉本領域內的人員來實現或使用本實用新型的，熟悉本領域的人員可在不脫離本實用新型的實用新型思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或變化，因而本實用新型的保護範圍並不被上述實施例所限，而應該是符合權利要求書提到的創新性特徵的最大範圍。