阅读说明：本技术 一种直流断路器的瞬时保护机构 (Instantaneous protection mechanism of direct current circuit breaker ) 是由 彭子龙 孟亚军 于 2020-04-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种直流断路器的瞬时保护机构,包括进线端、锁扣、跳扣、触头基架、扭簧、轴杆、动触头、静触头、线圈、铁芯、永磁体；铁芯固定在静触头上端；线圈右端套设在铁芯上并与静触头上端固定；另一端与进线端固定；永磁体正对铁芯固定在锁扣左侧。当直流短路电流通过线圈时,线圈将产生一个很强且方向恒定的磁场并快速磁化铁芯,使得铁芯右端极性与永磁体左端极性相同,因同极相斥原理,锁扣在永磁体带动下实现解锁,进而断路器实现瞬时保护,且随着不同额定电流及不同脱扣电流倍数要求只需调整线圈的匝数即可实现；本发明结构简单,减少了零件种类及数量,使得保护机构更加可靠,装配效率也大幅提升。(The invention provides an instantaneous protection mechanism of a direct current circuit breaker, which comprises a wire inlet end, a lock catch, a jump buckle, a contact pedestal, a torsion spring, a shaft lever, a moving contact, a static contact, a coil, an iron core and a permanent magnet, wherein the permanent magnet is arranged on the iron core; the iron core is fixed at the upper end of the static contact; the right end of the coil is sleeved on the iron core and fixed with the upper end of the static contact; the other end is fixed with the wire inlet end; the permanent magnet is opposite to the iron core and is fixed on the left side of the lock catch. When direct current short-circuit current passes through the coil, the coil generates a strong magnetic field with a constant direction and quickly magnetizes the iron core, so that the polarity of the right end of the iron core is the same as that of the left end of the permanent magnet, and due to the principle that like poles repel each other, the lock catch is driven by the permanent magnet to realize unlocking, so that the circuit breaker realizes instantaneous protection, and the circuit breaker can be realized by only adjusting the number of turns of the coil along with different rated currents and different tripping current multiples; the invention has simple structure, reduces the types and the number of parts, ensures that the protection mechanism is more reliable, and greatly improves the assembly efficiency.)

一种直流断路器的瞬时保护机构

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，具体涉及一种直流断路器的瞬时保护机构。

背景技术

断路器能接通、承载和分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常条件下接通、承载一定时间和分断电流的一种机械开关电器，因此在配电系统中广泛应用；随着近年来直流电力系统的不断发展，直流断路器的应用越来越广泛；传统的直流断路器瞬时保护机构通常由线圈、动铁芯、静铁芯、反力弹簧、顶杆、磁轭、线圈骨架等零件组成，当直流短路电流通过线圈时，动铁芯在线圈产生的磁场下向静铁芯方向运动，从而带动顶杆动作，进而使得机构解锁，实现短路保护功能；由于不同额定电流及不同脱扣电流倍数要求，传统瞬时保护机构线圈、弹簧的种类繁多，使得生产把控难度大。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种结构简单，性能更加稳定，能大幅度减小装配时间，且随着不同额定电流及不同脱扣电流倍数要求只需调整线圈匝数的直流断路器的瞬时保护机构。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种直流断路器的瞬时保护机构，包括安装在断路器外壳内部的进线端、锁扣、跳扣、触头基架、扭簧、轴杆、动触头、静触头；所述锁扣中部可转动的安装在轴杆上（用于限制跳扣转动，进一步说就是限制动触头转动），其右侧内凹形成空腔；所述跳扣左端与锁扣上部搭扣连接（跳扣左端顶部扣合在与锁扣右上角底部），右端通过铆钉连接在触头基架右上部；所述触头基架中部可转动的安装在轴杆上；所述扭簧一端搭在触头基架，另一端搭在锁扣上，为锁扣提供复位力值；所述动触头与触头基架连接后一同装入锁扣的空腔内，动触头上部套在轴杆上，动触头中部安装在触头基架内并可随触头基架转动；所述静触头右侧与动触头左下部接触。该直流断路器的瞬时保护机构还包括线圈、铁芯、永磁体；所述铁芯对应于锁扣左侧下部横向固定在静触头上端；所述线圈右端（横向）套设在铁芯上并与静触头上端固定连接；另一端与进线端固定连接；所述永磁体正对铁芯固定在锁扣左侧下部，永磁铁左侧为N极。上述各个部件位置与连接关系的限定都是基于断路器处于合闸状态且跳扣与锁扣扣合的前提下进行描述。

当断路器合闸且跳扣与锁扣扣合时，直流短路电流从进线端流入线圈，线圈产生一个很强且方向恒定的磁场，该磁场迅速将铁芯磁化，根据安培定则（右手螺旋定则）可知，铁芯右侧为N极，而又因为永磁铁左侧也为N极，故根据同极相斥原理，永磁体（将受到一个向右的电磁斥力（当然铁芯也会受到，但铁芯是固定不动的，这个电磁斥力难以将其移动），在这个电磁斥力作用下，永磁体会向右移动推动锁扣克服扭簧的反力以轴杆为中心逆时针旋转，使跳扣（6）失去搭扣面，也就是锁扣与跳扣脱开，解锁，跳扣与动触头（处于可转动状态，电磁斥力在使锁扣与跳扣脱开后，继续作用在锁扣上，推动锁扣继续逆时针旋转与动触头接触并推动动触头下部向右转动，使动触头与静银点分离，断路器分闸，即实现了断路器短路保护。

进一步地，在静触头上与动触头相接触的位置固定有静银点，以增强触接效果，提升电流传导效率。

进一步地，所述静银点与静触头、线圈与静触头固定、线圈与进线端都采用焊接进行固定；铁芯与静触头采用铆接进行固定。

进一步地，所述永磁体所用材料为NdFe35。

进一步地，所述铁芯所用材料为软磁材料。

进一步地，为防止永磁铁松动移位，所述永磁铁通过设置在锁扣上的卡扣进行固定。

进一步地，在永磁体上设有防呆结构一，对应的在锁扣上设与防呆结构一相配合的防呆结构二；防呆结构一与防呆结构二可避免永磁铁装错，导致磁极装反的情况发生。当永磁铁反向安装时，无法安装到位，以确保永磁铁的左侧极性。

本发明所述瞬时保护机构较传统瞬时保护机构省去了动铁芯、反力弹簧、磁轭、顶杆、线圈骨架等零件，不同额定电流通过调整线圈匝数来实现。

在额定电流20A、线圈匝数：7匝、脱扣电流倍数：10*In、永磁体材料为NdFe35、铁芯与永磁体间隙0.7mm的工况下，通过借助电磁场分析工具Ansys-maxwell电磁仿真模块进行仿真模拟计算，得到铁芯右侧面磁通量（铁芯轴向）Φm=3.896e-6Wb，永磁铁左侧面（铁芯轴向）磁通量Φm=-9.835e-7Wb，电磁斥力：1.01N，而普通小型断路器脱扣力一般可控制在0.5-0.8N间，故此电磁斥力可满足脱扣要求。

本发明结构简单，较传统瞬时保护机构省去了动铁芯、磁轭、反力弹簧、顶杆、线圈骨架等物料，性能更加稳定，能大幅度减小装配时间，且随着不同额定电流及不同脱扣电流倍数要求只需调整线圈的匝数，使得物料、生产更易把控，生产更加快速、便捷，从而使得产品更具有市场竞争力。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的整体剖面结构示意图；

图3是本发明中锁扣与永磁体的安装结构示意图；

图4是本发明中线圈与铁芯、静触头及静银点的安装结构示意图；

图5是本发明中锁扣的结构示意图；

图中所示：1-进线端、2-线圈、3-铁芯、4-永磁体、401-防呆结构一、5-锁扣、501-卡扣、502-防呆结构二、6-跳扣、7-铆钉、8-触头基架、9-扭簧、10-轴杆、11-动触头、12-静银点、13-静触头。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例一：

如图1至图5所示本发明的一种直流断路器的瞬时保护机构，包括安装在断路器外壳内部的进线端1、锁扣5、跳扣6、触头基架8、扭簧9、轴杆10、动触头11、静触头13；所述锁扣5中部可转动的安装在轴杆10上（用于限制跳扣6转动，进一步说就是限制动触头11转动），其右侧内凹形成空腔；所述跳扣6左端与锁扣5上部搭扣连接（跳扣6左端顶部扣合在与锁扣5右上角底部），右端通过铆钉7连接在触头基架8右上部；所述触头基架8中部可转动的安装在轴杆10上；所述扭簧9一端搭在触头基架8，另一端搭在锁扣5上，为锁扣5提供复位力值；所述动触头11与触头基架8连接后一同装入锁扣5的空腔内，动触头11上部套在轴杆10上，动触头11中部安装在触头基架8内并可随触头基架8转动；所述静触头右侧13与动触头11左下部接触；在静触头13上与动触头11相接触的位置焊接有静银点12，以增强触接效果，提升电流传导效率。该直流断路器的瞬时保护机构还包括线圈2、铁芯3、永磁体4；所述铁芯3对应于锁扣5左侧下部横向铆接在静触头13上端,铁芯3所用材料为软磁材料；所述线圈2右端（横向）套设在铁芯3上并静触头13上端焊接固定；另一端与进线端1焊接固定；所述永磁体4正对铁芯3固定在锁扣5左侧下部，永磁铁4左侧为N极，永磁体4所用材料为NdFe35。上述各个部件位置与连接关系的限定都是基于断路器处于合闸状态且跳扣6与锁扣5扣合的前提下进行描述。

如图1、图2所示，当断路器合闸且跳扣6与锁扣5扣合时，直流短路电流从进线端1流入线圈2，线圈2产生一个很强且方向恒定的磁场，该磁场迅速将铁芯3磁化，根据安培定则（右手螺旋定则）可知，铁芯3右侧为N极，而又因为永磁铁4左侧也为N极，故根据同极相斥原理，永磁体4（将受到一个向右的电磁斥力（当然铁芯3也会受到，但铁芯3是固定不动的，这个电磁斥力难以将其移动），在这个电磁斥力作用下，永磁体4会向右移动推动锁扣5克服扭簧9的反力以轴杆10为中心逆时针旋转，使跳扣6失去搭扣面，也就是锁扣5与跳扣6脱开，解锁，跳扣6与动触头11处于可转动状态，电磁斥力在使锁扣5与跳扣6脱开后，继续作用在锁扣5上，推动锁扣5继续逆时针旋转与动触头11接触并推动动触头11下部向右转动，使动触头11与静银点12分离，断路器分闸，即实现了断路器短路保护。

本发明所述瞬时保护机构较传统瞬时保护机构省去了动铁芯、反力弹簧、磁轭、顶杆、线圈骨架等零件，不同额定电流通过调整线圈2匝数来实现。在额定电流20A、线圈2匝数：7匝、脱扣电流倍数：10*In、永磁体4材料为NdFe35、铁芯3与永磁体4间隙0.7mm的工况下，通过借助电磁场分析工具Ansys-maxwell电磁仿真模块进行仿真模拟计算，得到铁芯3右侧面磁通量（铁芯轴向）Φm=3.896e-6Wb，永磁铁4左侧面（铁芯轴向）磁通量Φm=-9.835e-7Wb，电磁斥力：1.01N，而普通小型断路器脱扣力一般可控制在0.5-0.8N间，故此电磁斥力可满足脱扣要求。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于：如图3、图5所示，所述永磁铁4通过设置在锁扣上5的卡扣501进行固定，卡扣501可防止永磁铁4松动移位。

实施例三：

本实施例与实施例二的区别在于：如图4所示，在永磁体4上设有防呆结构一401，对应的在锁扣5上设与防呆结构一401相配合的防呆结构二502；防呆结构一401与防呆结构二502可避免永磁铁4装错，导致磁极装反的情况发生。当永磁铁4反向安装时，无法安装到位，以确保永磁铁4的左侧极性。

本发明的保护范围不限于具体实施方式所公开的技术方案，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均落入本发明的保护范围。