阅读说明：本技术 断路器 (Circuit breaker ) 是由 郭得道 袁从飞 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种断路器,其包括壳体、触头支持件、反力弹性件、动触头、静触头、锁扣、手柄、连杆以及脱扣器。触头支持件包括本体部、驱动部以及弹性储能部,本体部通过支点转轴转动连接于壳体,驱动部和弹性储能部分别位于支点转轴的两侧,驱动部通过连杆连接于手柄。动触头连接于弹性储能部,在手柄超程转动时,动触头抵接静触头,本体部相对动触头运动,弹性储能部的两端产生位移差并弯曲,产生指向静触头的回弹力以将动触头压紧于静触头。(The invention provides a circuit breaker, which comprises a shell, a contact support, a counter-force elastic element, a moving contact, a static contact, a lock catch, a handle, a connecting rod and a release. The contact supporting piece comprises a body part, a driving part and an elastic energy storage part, the body part is rotatably connected to the shell through a fulcrum rotating shaft, the driving part and the elastic energy storage part are respectively positioned on two sides of the fulcrum rotating shaft, and the driving part is connected to the handle through a connecting rod. The moving contact is connected in elasticity energy storage portion, and when the handle over-travel rotated, the moving contact butt static contact, the relative moving contact motion of this somatic part, the both ends of elasticity energy storage portion produced the displacement difference and crooked, produced the resilience force of directional static contact in order to compress tightly the moving contact in the static contact.)

断路器

技术领域

本发明涉及低压电器保护技术领域，且特别涉及一种断路器。

背景技术

断路器是一种能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。传统断路器一般包括壳体、手柄、连杆、静触头、动触头、触头支持、跳扣、锁扣、杠杆、锁扣弹簧、触头弹簧、复位弹簧、电磁脱扣器、热脱扣器、灭弧系统等，结构复杂，装配困难且成本高。

为解决上述问题，目前市面上也出现了一种利用驱动轮和脱扣架结合以使动触头和静触头接触或分离的断路器，该结构的断路器中驱动轮和脱扣架替代了传统断路器中跳扣、锁扣、杠杠、触头支持等多个零部件的功能，简化了结构。然而，在采用驱动轮和脱扣器的这类断路器中，为实现动静触头在锁紧状态下超程以确保两者的可靠合闸时，需要在驱动轮和动触头之间安装触头压簧来将动触头压紧在静触头上。当静触头出现磨损、烧损或者电动斥力时，触头压簧的反力会使得动触头紧紧压在静触头上，从而实现有效合闸。为实现触头压簧的安装，驱动轮上需要开设容置槽，动触头固定在容置槽内且触头压簧的两端分别安装在动触头和容置槽的内壁之间。受限于容置槽内的空间，动触头和触头压簧的安装均非常的困难、安装效率低且安装后的品质也很难控制。另外，当需要调节触头压力时，则需要更换不同弹力，不同长度的弹簧，同样的，受限于容置槽的空间，触头压力的调节非常的困难。

此外，容置槽的设置本身就增大了驱动轮的体积，且容置槽的设置减弱了驱动轮的强度，尤其是塑料结构的驱动轮尤为明显，为了保证驱动轮具有一定强度则需增加驱动轮的厚度或宽度，从而进一步增加驱动轮的体积。而脱扣架是转动扣合于驱动轮的，驱动轮体积的增加势必使得脱扣架的体积也增加。因此，整个断路器的体积较大且成本较高。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种结构简单且体积小的断路器。

为了实现上述目的，本发明提供一种断路器，其包括壳体、触头支持件、反力弹性件、动触头、静触头、锁扣、手柄、连杆以及脱扣器。触头支持件包括本体部、驱动部以及弹性储能部，本体部通过支点转轴转动连接于壳体，驱动部和弹性储能部分别位于支点转轴的两侧，驱动部通过连杆连接于手柄。动触头连接于弹性储能部，在手柄超程转动时，动触头抵接静触头，本体部相对动触头运动，弹性储能部的两端产生位移差并弯曲，产生指向静触头的回弹力以将动触头压紧于静触头。

根据本发明的一实施例，动触头与弹性储能部重叠式连接，弹性储能部与动触头重叠连接的部分为回弹力调节区，调整回弹力调节区的长度来调整回弹力大小。

根据本发明的一实施例，触头支持件还包括连接本体部和弹性储能部的连接部，连接部相对本体部向其厚度方向折弯延伸后连接于弹性储能部。

根据本发明的一实施例，锁扣转动连接于触头支持件且与驱动部之间形成联动状态或脱扣状态以锁定或解锁与手柄相连接的连杆，锁扣弹性件连接于锁扣和触头支持件之间。

根据本发明的一实施例，锁扣包括锁扣本体、脱扣触发部、钩部以及锁止部，锁扣本体转动连接于触头支持件的本体部，脱扣触发部和钩部分别位于锁扣本体的两侧，锁止部形成于钩部且向钩部内侧凸出，锁扣本体、钩部以及锁止部三者围成第一卡口，驱动部上具有与第一卡口朝向相反的第二卡口，在联动状态下，锁止部外侧壁和第二卡口的侧壁分别抵靠连杆的另一端的两侧并将其锁紧；在脱扣状态下，锁止部解除对连杆另一端的锁定，连杆的另一端停靠于第一卡口内。

根据本发明的一实施例，驱动部与第一卡口相对的另一端上具至少一个凹槽，锁扣弹性件套设固定于两个凹槽之间或者是其中一个凹槽和驱动部外侧壁之间。

根据本发明的一实施例，锁扣还包括转动触发部，转动触发部设置于脱扣触发部且向触头支持件所在的一侧延伸，转动触发部位于静触头和弹性储能部之间。

根据本发明的一实施例，脱扣器包括热脱扣器，热脱扣器包括双金属片和脱扣杆，双金属片的底部抵接双金调节螺丝，抵接处双金属片的表面与双金调节螺丝的轴线之间的夹角大于或等于75度且小于或等于105度。

根据本发明的一实施例，双金属片自下而上包括第一部分、第二部分以及第三部分，第一部分抵接双金调节螺丝，第一部分的表面与双金调节螺丝的轴线之间的夹角大于或等于75度且小于或等于105度，第二部分相对第一部分向静触头所在的一侧折弯，第三部分相对第二部分向远离静触头的一侧折弯。

根据本发明的一实施例，断路器还包括设置于壳体内的灭弧室以及位于灭弧室一侧的多个排气导向片，多个排气导向片之间形成导气通道，灭弧室灭弧后产生的气体通过导气通道排出。

综上所述，本发明提供的断路器中触头支持件包括本体部、驱动部以及弹性储能部且弹性储能部连接动触头。在手柄超程转动时，手柄通过连杆和驱动部带动本体部继续转动，而此时动触头已被静触头抵接限位。本体部和动触头之间的相对运动使得弹性储能部的两端产生位移差，弹性储能部弯曲并产生指向静触头的回弹力，该回弹力将动触头压紧在静触头上。当静触头出现磨损、烧损或者电动斥力等时，弹性储能部的弹性形变部分恢复以补偿静触头磨损、烧损或者电动斥力等因素产生的间距，使得动触头能紧紧地抵接在静触头上，确保合闸的可靠性。本发明提供的断路器无需设置触头压簧即可实现动静触头的可靠接触，且触头支持件的结构非常的简单，在安装时只要将动触头连接在弹性储能部上即可，装配非常的容易，不仅装配效率高且装配后产品的可靠性和一致性都很好。此外，触头压簧的省略也大大简化了触头支持件的体积，从而实现了断路器的小型化。

更进一步的，本发明提供的断路器中，调整弹性储能部上产生弯曲形变部分的长度不同，超程时施加在动触头上的压力也将不同；故可通过调整弹性储能部上弯曲形变部的长度来实现触头压力的调节。弯曲形变部分的长度的调整非常的自由且不受任何空间的限制，故可以很好地匹配不同触头压力需求的断路器，即具有更好的设计通用性。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1所示为本发明一实施例提供的断路器在脱扣状态下的结构示意图。

图2所示为图1中A处的放大示意图。

图3所示为图1所示的断路器动静触头向接触的结构示意图。

图4所示为图3中B处的放大示意图。

图5所示为图3在另一视角下的结构示意图。

图6所示为图1中触头支持件和锁扣的分解示意图。

图7所示为触头支持件安装与壳体上的结构示意图。

图8所示为触头支持件和动触头的连接示意图。

图9所示为锁扣的结构示意图。

图10所示为图1中触头支持件、锁扣以及热脱扣器的连接示意图。

图11所示为图1中双金属片和双金调节螺丝的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图10所示，本实施例提供的断路器包括壳体1、触头支持件2、反力弹性件3、动触头4、静触头5、锁扣6、手柄7、连杆8以及脱扣器9。触头支持件2包括本体部21、驱动部22以及弹性储能部23，本体部21通过支点转轴101转动连接于壳体1，驱动部22和弹性储能部23分别位于支点转轴101的两侧，驱动部22通过连杆8连接于手柄7。动触头4连接于弹性储能部23，在手柄7超程转动时，动触头4抵接静触头5，本体部21相对动触头4运动，弹性储能部23的两端产生位移差并弯曲，产生指向静触头的回弹力以将动触头4压紧于静触头5。

图1和图2所示为断路器处于脱扣状态下的结构示意图，图3和图4所示为断路器处于联动状态下的结构示意图。以下将结合图1至图4详细阐述断路器合闸和脱扣的工作原理。文中所述的“顺时针”、“逆时针”、“左”“右”“上”、“下”分别是针对相应图而言，只是为了便于对断路器的工作原理进行详细说明，并不是用于限制本发明。图1和图3中箭头K所指的方向为顺时针方向，于该方向相反的方向则为逆时针方向。

断路器在使用过程中动触头和静触头的不断分合后会产生磨损；在负载分合后触头亦有可能会烧损；或者动触头和静触头接触通电后两者之间会产生电动斥力。为使得动触头和静触头在发生上述情况时能可靠接触，动触头需要紧紧地压在静触头上实现可靠合闸。本实施例提供的断路器中，触头支持件2上具有弹性储能部23，动触头4连接于弹性储能部23。在合闸的过程中，手柄7通过连杆8作用于驱动部22上以使触头支持件2绕支点转轴101顺时针转动，弹性储能部23带动动触头4逐渐向静触头5运动。当动触头4抵接静触头5后，手柄7进入超程状态。在超程状态下，触头支持件的驱动部22和本体部21继续跟随连杆8运动；而动触头4则受静触头5的抵接限位而不再运动。本体部21和动触头4的相对运动使得弹性储能部23的两端发生位移差，这个位移差使得弹性储能部23发生弯曲形变。于本实施例中，以图3中的方位而言，弹性储能部23向右(静触头所在的一侧)凸起弯曲，弹性储能部23的弯曲形变在动触头4上产生指向静触头5的回弹力且该回弹力被存储在弯曲的形变中，从而将动触头4紧紧地压在静触头5上。当动静触头之间由于磨损、烧损或者排斥力而产生间隙时，弹性储能部23的弹性形变部分恢复，动触头4向静触头5移动以补偿两者之间的间隙，剩余的弹性形变所存储的回弹力继续将动触头4压紧在静触头5上，从而实现两者的可靠合闸。

相比传统的采用触头压簧之间的反力来实现动静触头磨损、烧损或者电动斥力等情况下的可靠合闸，本实施例提供的断路器是通过释放弹性储能部23上的形变以及该形变所产生的回弹力来实现的，整个产品的结构非常简单且极易装配。由于本实施例提供的断路器内无需设置触头压簧，因此可很好地解决现有断路器中因触头压簧所引起的安装难度大、断路器体积大以及成本高等问题。

在手柄超程范围确定的情况下，回弹力的大小取决于弹性储能部23的弹性系数和其发生形变的部分的长度。因此在设计时可通过调整弹性储能部23上形变部分长度来实现回弹力调节；譬如，对于动静触头之间电动斥力较大的断路器，则需要增加回弹力来克服电动斥力以实现动触头和静触头的可靠接触。于本实施例中，动触头4与弹性储能部23重叠式连接，由于动触头4为刚性材料制成，当其与弹性储能部23重叠连接后，连接部分将不再发生弯曲，因此可通过调整连接部分的长度来实现形变部分长度的调整。具体而言，在弹性储能部23长度恒定时，弹性储能部23与动触头4之间连接部分的长度越短，则形变部分的长度越长，形变产生的回弹力将越大。

于本实施例中，动触头4与弹性储能部23重叠式连接不仅实现了两者的可靠连接；更进一步的，该连接方式还大大简化了回弹力的调整，从而使得本实施例提供的断路器具有很好的通用性。

于本实施例中，如图7所示，动触头4包括触头本体41和与弹性储能部23相连接的触头连接部42。触头本体41相对触头连接部42向静触头5所在的一侧折弯，折弯所形成的角度为α。如图1和图3所示，触头本体41和触头连接部42之间的折弯角度α越小，动触头4在转动时将越早抵接静触头5，一旦抵接后手柄的运动即进入超程。因此，折弯角度α越小，超程距离将越大，弹性储能部23形变也将越厉害，因此产生的触头压力也将越大。故在设计时还可通过调整动触头上的折弯角度和弹性储能部23的弯曲形变量来实现触头压力的调整，设计非常灵活。

于本实施例中，弹性储能部23通过本体连接部24连接于本体部21，本体连接部24相对本体部21向其厚度方向折弯延伸后连接于弹性储能部23。本体连接部24的设置在不增加本体部21厚度的情况下大大增加了本体部21和弹性储能部23的连接面面积，从而大大提高了两者的连接强度。优选的，设置驱动部22、本体部21、连接部24以及弹性储能部23四者一体成型且由弹性的薄型金属材料制成。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，弹性储能部也可可拆卸式连接于本体部。

于本实施例中，反力弹性件3为套设于支点转轴101且固定连接于触头支持件的驱动部22的扭簧，触头支持件上具有扭簧末端固定孔。相比现有断路器中连接在转轮和壳体之间的拉簧，套设在支点转轴101上且位于触头支持件2下方的扭簧的安装更加的简单方便且不占用壳体1内额外的安装空间，因此进一步缩小了断路器的体积。此外，在脱扣时，相比传统的压缩拉簧所提供的反向回复力，储能后扭簧的回复力会更迅速地使动触头4和静触头5分离，有效防止动触头4抖动而引起二次燃弧。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，反力弹性件也可以采用传统断路器中的拉簧。

本实施例提供的断路器中，弹性储能部23的设置在满足传统断路器要求的情况下简化了安装步骤、提高了安装效率；此外，该设置也大大简化了触头支持件2的结构，触头支持件2的小型化又进一步简化了与其相连接的锁扣的结构。具体而言，于本实施例中，锁扣6包括脱扣触发部61、锁扣本体62、钩部63以及锁止部64。锁扣本体62通过锁扣转轴65转动连接于本体部21，脱扣触发部61和钩部63分别位于锁扣本体62的两侧。锁止部64形成于钩部63且向钩部63内侧凸出，锁扣本体62、钩部63以及锁止部64三者围成第一卡口601，触头支持件的驱动部22上具有与第一卡口601朝向相反的第二卡口201。在联动状态下，锁止部64的外侧壁和第二卡口201的侧壁分别抵靠连杆的另一端81的两侧并将其锁紧；在脱扣状态下，锁止部64解除对连杆另一端81的锁定，连杆的另一端81停靠于第一卡口601内。

为实现锁扣6和触头支持件2之间的联动，于本实施例中，如图1所示，锁扣6和触头支持件2之间设置有锁扣弹性件10，手柄7驱动触头支持件2绕支点转轴101转动，锁扣弹性件10推动锁扣6跟随触头支持件2转动并与驱动部22咬合形成联动状态。于本实施例中，锁扣弹性件10为压簧，为进一步缩小触头支持件2的体积，设置驱动部22与第二卡扣201相对的另一端上具两个凹槽202，两个凹槽之间形成了压簧定位凸台203。压簧的一端固定于压簧定位凸台203，另一端则固定于锁扣本体62上。压簧定位凸台203的设置不仅简化了锁扣弹性件10的固定方式同时也极大方便了锁扣弹性件10的安装。然而，本发明对凹槽的数量不作任何限定。于其它实施例中，驱动部上也可仅具有一个凹槽。

如图1和图2所示，在脱扣状态下，锁止部64和第二卡口201的侧壁均位于连杆另一端81的同一侧，连杆另一端81停靠在第一卡口601内。当推动手柄7并克服手柄扭簧的反力以使手柄相对壳体1顺时针运动时，连杆的另一端81迅速抵接第二卡口201的侧壁，锁止部64的右侧壁抵接连杆另一端81的左边，锁止部64的右侧壁和第二卡口201的侧壁分别抵靠连杆另一端81的两侧。而连接于锁扣6和触头支持件2之间呈预压状态的锁扣弹性件10所产生的预压力则将使得锁止部64的右侧壁和第二卡口201的侧壁将连杆的另一端81锁紧第二卡口201以确保连杆8不滑扣，手柄7经连杆8推动触头支持件2和锁扣6顺时针联动。

当动触头4和静触头5刚接触时，连杆8的两端的连线位于手柄4的转动中心的上方，如果此时撤去作用在手柄7上的力，在手柄扭簧和反力弹性件3的作用下，手柄7会相对壳体1逆时针转动恢复至原位。触头支持件2和锁扣6同样恢复至原位，动触头4将和静触头5分离，两者无法实现稳定合闸。因此，当动触头4和静触头5刚接触时，需要继续转动手柄7(手柄超程)以使连杆8的两端的连线位于手柄4的转动中心的下方。此时，反力弹性件3的反作用力是使手柄7顺时针转动的力且该力大于手柄扭簧的逆时针回复力，此时撤去作用在手柄7上的力，则手柄7不会自动回复至原位从而实现合闸。在手柄7进入超程状态时，本体部21跟随手柄7继续做顺时针转动，而动触头4受静触头5的抵接限位则不再跟随本体部21转动。本体部21和动触头4的相对运动使得弹性储能部23的两端存在位移差，弹性储能部23向静触头5所在的一侧弯曲凸起，弯曲的形变在动触头上产生一朝向静触头的回弹力，该回弹力而将动触头4紧紧压在静触头5上而不分离，如图3和图4所示。

当电路出现短路或过载时，脱扣器9触发图3状态下的脱扣触发部61使得锁扣6逆时针转动，锁止部64解除对连杆的另一端81左侧的锁定，锁扣6和驱动部22之间处于脱扣状态。此时，反力弹性件3的反作用力无法再通过连杆8作用在手柄7上，手柄7在手柄扭簧的作用下复位。于此同时，反力弹性件3带动触头支持件2、锁扣6以及动触头4逆时针运动，动触头4与静触头5分离。断路器恢复至图1所示的状态。

于本实施例中，如图6所示，锁扣6还包括转动触发部66，转动触发部66设置于脱扣触发部61且向触头支持件2所在的一侧延伸，转动触发部66位于静触头5和弹性储能部23之间。当脱扣触发部61受脱扣器9触发以使锁扣6逆时针转动时，转动触发部66会迅速碰触弹性储能部23，弹性储能部23迅速带动动触头4逆时针转动，加快动触头4和静触头5的分离，进一步降低二次燃弧的可能性。

于本实施例中，如图1所示，脱扣器9包括短路脱扣器91和过热脱扣器92。短路脱扣器91为电磁脱扣器且与脱扣触发部61相对设置，静触头5连接于电磁脱扣器，当电路出现短路故障时短路脱扣器上的顶杆911向锁扣6所在的一侧运动并触发脱扣触发部61，锁扣6和驱动部22之间呈脱扣状态，动触头4和静触头5分离。

热脱扣器92包括双金属片921、脱扣杆924以及双金调节螺丝925，双金属片921的底部抵接双金调节螺丝925，抵接处双金属片921的表面与双金调节螺丝925的轴线之间的夹角大于或等于75度且小于或等于105度。优选的，设置双金属片921的表面与双金调节螺丝925的轴线之间的夹角θ等于95度。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，双金属片的表面与双金调节螺丝的轴线之间的夹角可为75度到105度内的其它角度值。

在现有的热脱扣器中，双金属片的纵截面呈一倾斜面，在旋转双金调节螺丝以调节热脱扣灵敏度时，双金调节螺丝的末端会沿倾斜的双金属片表面移动，从而很难实现灵敏的调节。本实施例提供的热脱扣器92中，双金属片921的表面与双金调节螺丝925的轴线之间的夹角θ等于95度，双金调节螺丝925的运动所产生的力主要沿垂直方向作用于双金属片的表面，双金调节螺丝上细微的调整即可转变为双金属片顶部的位移，因此具有很好的调节灵敏度且在调整时双金调节螺丝也不再沿双金属片的表面运动。

于本实施例中，如图11所示，双金属片921自下而上包括第一部分9211、第二部分9212以及第三部分9213，第一部分9211被连接片922和引弧片923夹持，双金调节螺丝925抵接设置于连接片922的外侧，第一部分9211的表面与双金调节螺丝925的轴线之间的夹角等于95度。第二部分9212相对第一部分9211向静触头5所在的一侧折弯，第三部分9212相对第二部分9212向远离静触头5的一侧折弯。本实施例提供给的双金属片921具有两个转弯处。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，双金属片也可不设置第三部分。具体而言，当双金调节螺丝925向内推动第一部分9211(图11中向左移动)时，在金属的连接片922和引弧片923的作用下，第二部分9212和第三部分9213将向远离静触头5的方向移动(向右移动)。而当双金调节螺丝925旋转退出时，第一部分9211向右复位，对应的第二部分9212和第三部分9213将向左侧移动。

如图3所示，壳体1上具有开口朝向脱扣杆转弯处的导向槽102。脱扣杆924的一端固定于脱扣触发部61，另一端折弯后伸入导向槽102内，双金属片的第三部分9213与脱扣杆924的另一端相对设置。当电路过载时，双金属片921受热向远离静触头5的一侧弯曲(图3中向右侧弯曲)并向右拉动脱扣杆924，脱扣杆924带动脱扣触发部61逆时针转动，实现过热脱扣。导向槽102的设置对双金属片921形变所引起的脱扣杆924的运动轨迹进行了导向限定，使得双金属片921上微小形变所产生的力能迅速经脱扣杆924作用到脱扣触发部61上，大幅度提高断路器的故障响应速度。

于本实施例中，如图1所示，壳体1内还设置有灭弧室11，引弧片923远离双金属片921的一端设于灭弧室11内，以引导电弧进入灭弧室11进行灭弧。灭弧室11一侧的多个排气导向片12，多个排气导向片12之间形成导气通道120，灭弧室11灭弧后产生的气体通过导气通道排出120。

综上所述，本发明提供的断路器中触头支持件包括本体部、驱动部以及弹性储能部且弹性储能部连接动触头。在手柄超程转动时，手柄通过连杆和驱动部带动本体部继续转动，而此时动触头已被静触头抵接限位。本体部和动触头之间的相对运动使得弹性储能部的两端产生位移差，弹性储能部弯曲并产生指向静触头的回弹力，该回弹力将动触头压紧在静触头上。当静触头出现磨损、烧损或者电动斥力等时，弹性储能部的弹性形变部分恢复以补偿静触头磨损、烧损或者电动斥力等因素产生的间距，使得动触头能紧紧地抵接在静触头上，确保合闸的可靠性。本发明提供的断路器无需设置触头压簧即可实现动静触头的可靠接触。触头支持件的结构非常的简单，在安装时只要将动触头连接在弹性储能部上即可，装配非常的容易，不仅装配效率高且装配后产生的可靠性和一致性都很好。此外，触头压簧的省略也大大简化了触头支持件的体积，从而实现了断路器的小型化。

更进一步的，本发明提供的断路器中，调整弹性储能部上产生弯曲形变部分的长度不同，超程时施加在动触头上的压力也将不同；故可通过调整弹性储能部上发生弯曲形变部分的长度来实现触头压力的调节。弯曲形变部分的长度的调整非常的自由且不受任何空间的限制，故可以很好地匹配不同触头压力需求的断路器，即具有更好的设计通用性。

虽然本发明已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟知此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。