一种超高短路分断能力的小型断路器的制作方法

本发明涉及小型断路器技术领域，具体为一种超高短路分断能力的小型断路器。

背景技术：

小型断路器又称微型断路器，小型断路器主要用于工业、商业、高层和民用住宅等各种场所。

目前市场上德国金钟穆勒L7－63系列小型断路器，额定运行短路分断能力为10KA，L7－63引入国内生产后因生产工艺、装配工艺等因素绝大生产厂家额定运行短路分断能力6A～25A的产品额定运行短路分断能力为10KA，32A～63A只能做到6KA，本专利改良设计的L7－63系列不受生产工艺、装配工艺等因素的约束、成本低、结构简单，6A～63A系列产品额定运行短路分断能力可做到20KA，现有的小型断路器在使用时不具备防止炸裂的功能，往往小型断路器的动、静触头在电弧产生的高温下都会溶化，产品内部空气在高温作用下瞬间膨胀，导至产品炸裂的问题。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种超高短路分断能力的小型断路器，具备防止产品炸裂的优点，解决了现有的小型断路器在使用时不具备防止炸裂的功能，往往小型断路器的动、静触头在电弧产生的高温下都会溶化，产品内部空气在高温作用下瞬间膨胀，导至产品炸裂的问题。

（二）技术方案

为实现上述防止产品炸裂的目的，本发明提供如下技术方案：一种超高短路分断能力的小型断路器，包括断路器外壳，所述断路器外壳内腔底部的左侧安装有灭弧室，所述断路器外壳内腔底部的右侧安装有导磁片，所述断路器外壳内腔左侧的顶部安装有电磁脱扣机构，所述电磁脱扣机构包括静触头、铁芯弹簧、动铁芯、电磁线圈、第一磁轭、脱扣顶杆和静触点，所述断路器外壳内腔右侧的底部通过调节螺杆螺母安装有热元导弧机构，所述热元导弧机构包括引片、双金属片、接线螺钉、接线框和引弧片，所述热元导弧机构的顶部安装有限流机构，所述限流机构包括弹片、支架、拔杆衔铁组合件和第二磁轭，所述限流机构的顶部安装有动触头机构，所述动触头机构包括锁扣、跳扣、空心轴、锁扣复位弹簧、脱扣连杆、空心轴套、动触头、夹板、拉簧、空心铆钉和固定铆钉，所述动触头机构的顶部安装有U型连杆，所述U型连杆的顶部安装有手柄，所述手柄的背侧与断路器外壳的内壁活动连接，所述手柄的右侧固定连接有手柄弹簧，所述手柄弹簧的右侧与断路器外壳的内壁固定连接。

优选的，所述静触头的右侧与静触点的左侧固定连接，所述静触头的顶部与脱扣顶杆的底部固定连接，所述脱扣顶杆的顶部与第一磁轭的右侧固定连接，所述脱扣顶杆的左侧与电磁线圈的右侧固定连接，所述静触头的左侧与铁芯弹簧的右侧固定连接，所述铁芯弹簧的内腔与动铁芯的表面活动连接。

优选的，所述引片的右侧与引弧片的左侧固定连接，所述引弧片的右侧与接线框的左侧通过接线螺钉活动连接，所述引弧片与双金属片固定连接。

优选的，所述弹片的右侧与支架的左侧活动连接，所述支架的右侧与拔杆衔铁组合件的左侧活动连接，所述拔杆衔铁组合件的底部与第二磁轭的顶部活动连接。

优选的，所述锁扣的底部与跳扣的顶部通过锁扣复位弹簧活动连接，所述空心轴的内腔与空心轴套的表面活动连接，所述动触头与跳扣活动连接，所述拉簧的左侧与夹板固定连接，所述夹板通过空心铆钉与脱扣连杆活动连接，所述限流机构与固定铆钉活动连接。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种超高短路分断能力的小型断路器，具备以下有益效果：

1、本发明通过限流机构、电磁脱扣机构、手柄弹簧、U型连杆、动触头机构、热元导弧机构、调节螺杆螺母、导磁片、灭弧室、断路器外壳和手柄的配合使用，达到了防止产品炸裂的优点，解决了现有的小型断路器在使用时不具备防止炸裂的功能，往往小型断路器的动、静触头在电弧产生的高温下都会溶化，产品内部空气在高温作用下瞬间膨胀，导至产品炸裂的问题。

2、本发明通过限流机构，当电路中出现短路电流只要达到2.0KA以上，小型断路器就会快速脱扣，从而达到限流的目的。

3、本发明通过锁扣，使开关断开，起到限流作用，更有效提高小型断路器额定运行短路分断能力。

附图说明

图1为本发明断开状态示意图；

图2为本发明动触头机构的右视图；

图3为本发明动触头机构的正视图；

图4为本发明动触头机构的背面图；

图5为本发明电磁脱扣机构的示意图；

图6为本发明限流机构的示意图；

图7为本发明热元导弧机构的示意图；

图8为本发明闭合状态示意图。

图中：1、锁扣；2、跳扣；3、空心轴；4、锁扣复位弹簧；5、脱扣连杆；6、空心轴套；7、动触头；8、夹板；9、拉簧；10、空心铆钉；11、固定铆钉；12、限流机构；1201、弹片；1202、支架；1203、拔杆衔铁组合件；1204、第二磁轭；13、电磁脱扣机构；1301、静触头；1302、铁芯弹簧；1303、动铁芯；1304、电磁线圈；1305、第一磁轭；1306、脱扣顶杆；1307、静触点；14、手柄弹簧；15、U型连杆；16、动触头机构；17、热元导弧机构；1701、引片；1702、双金属片；1703、接线螺钉；1704、接线框；1705、引弧片；18、调节螺杆螺母；19、导磁片；20、灭弧室；21、断路器外壳；22、手柄。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的锁扣1、跳扣2、空心轴3、锁扣复位弹簧4、脱扣连杆5、空心轴套6、动触头7、夹板8、拉簧9、空心铆钉10、固定铆钉11、限流机构12、弹片1201、支架1202、拔杆衔铁组合件1203、第二磁轭1204、电磁脱扣机构13、静触头1301、铁芯弹簧1302、动铁芯1303、电磁线圈1304、第一磁轭1305、脱扣顶杆1306、静触点1307、手柄弹簧14、U型连杆15、动触头机构16、热元导弧机构17、引片1701、双金属片1702、接线螺钉1703、接线框1704、引弧片1705、调节螺杆螺母18、导磁片19、灭弧室20、断路器外壳21和手柄22部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

请参阅图1-8，一种超高短路分断能力的小型断路器，包括断路器外壳21，断路器外壳21内腔底部的左侧安装有灭弧室20，断路器外壳21内腔底部的右侧安装有导磁片19，断路器外壳21内腔左侧的顶部安装有电磁脱扣机构13，电磁脱扣机构13包括静触头1301、铁芯弹簧1302、动铁芯1303、电磁线圈1304、第一磁轭1305、脱扣顶杆1306和静触点1307，静触头1301的右侧与静触点1307的左侧固定连接，静触头1301的顶部与脱扣顶杆1306的底部固定连接，脱扣顶杆1306的顶部与第一磁轭1305的右侧固定连接，脱扣顶杆1306的左侧与电磁线圈1304的右侧固定连接，静触头1301的左侧与铁芯弹簧1302的右侧固定连接，铁芯弹簧1302的内腔与动铁芯1303的表面活动连接，断路器外壳21内腔右侧的底部通过调节螺杆螺母18安装有热元导弧机构17，热元导弧机构17包括引片1701、双金属片1702、接线螺钉1703、接线框1704和引弧片1705，引片1701的右侧与引弧片1705的左侧固定连接，引弧片1705的右侧与接线框1704的左侧通过接线螺钉1703活动连接，引弧片1705与双金属片1702固定连接，热元导弧机构17的顶部安装有限流机构12，限流机构12包括弹片1201、支架1202、拔杆衔铁组合件1203和第二磁轭1204，弹片1201的右侧与支架1202的左侧活动连接，支架1202的右侧与拔杆衔铁组合件1203的左侧活动连接，拔杆衔铁组合件1203的底部与第二磁轭1204的顶部活动连接，通过限流机构12，当电路中出现短路电流只要达到2.0KA以上，小型断路器就会快速脱扣，从而达到限流的目的，限流机构12的顶部安装有动触头机构16，动触头机构16包括锁扣1、跳扣2、空心轴3、锁扣复位弹簧4、脱扣连杆5、空心轴套6、动触头7、夹板8、拉簧9、空心铆钉10和固定铆钉11，锁扣1的底部与跳扣2的顶部通过锁扣复位弹簧4活动连接，空心轴3的内腔与空心轴套6的表面活动连接，动触头7与跳扣2活动连接，拉簧9的左侧与夹板8固定连接，夹板8通过空心铆钉10与脱扣连杆5活动连接，限流机构12与固定铆钉11活动连接，通过锁扣1，使开关断开，起到限流作用，更有效提高小型断路器额定运行短路分断能力，动触头机构16的顶部安装有U型连杆15，U型连杆15的顶部安装有手柄22，手柄22的背侧与断路器外壳21的内壁活动连接，手柄22的右侧固定连接有手柄弹簧14，手柄弹簧14的右侧与断路器外壳21的内壁固定连接。

实施方法：将引弧片1705上的凹槽与动接线片上凸台配合好用电阻焊焊接好，再焊接上双金属片1702，形成图7，等于在引弧片1705之间增加一匝线吹弧线圈，增大产品的吹弧，磁场强度，同时增大引弧片1705的电阻，当小型断路器的在短路电流作用下，动触头7完全断开时，那么动触头7传到引弧片1705上的电弧电流就是个固定值，根据欧姆定律：I＝U/R；当增加引弧片1705上的电阻，相应降低电弧电压，有效提高产品的限流能力，有效提高小型断路器额定短路分断能力。

在使用时，在正常工作状态（闭合）时，动触头7顺时针方向旋转一定的角度，拉簧9储存一定的动能，动触头7与静触头1301上的静触点1307紧密接触，动触头7在拉簧9的作用下产生一定的压力。

当额定工作电流为In（≤63A），正常负载电流为1.0In（A）时本发明可正常工作。

当负载电流为1.13In（A）时，那么在过载的情况下工作1小时内是不脱扣的（冷态）；当负载电流5S内上升并稳定在1.45In（A）时，小型断路器在1小时内脱扣（热态）；当负载电流为2.55In（A）时，小型断路器在1～60S（≤32A）内脱扣，>32A的产品在1～120s内脱扣，这就是小型断路器的过载保护。

当小型断路器在过载的情况下：双金属片1702向右弯曲，带动脱扣连杆5拖动锁扣1旋转，使跳扣2也旋转，动触头7上端在拉簧9释放的动能作用下，下端逆时针旋转一定的角度，动触头7与静触头1301上静触点1307快速分离，动触头7在0.1秒内达到图1所展示的状态就是本发明小型断路器的断开状态，（使电弧电压降在0.1秒内达到最大值）在触头断开瞬间产生电弧，电弧在触头分开时流过导电回路，并在电流产生的磁场力的作用下沿静触头1301和动触头7的表面成法线状态运动，当动触头7运动至接近开距极限时，动触头7的顶头接近引弧片1705，此时电弧断裂并在磁场力的作用下，沿引弧片1705和静触头1301进入灭弧室20中，电弧在灭弧室20中被金属栅片切割成多段电弧，从而使电弧熄灭，这就是小型断路器具体的过载保护过程。

当小型断路器的负载端发生短路，且短路电流达到产生动作电流的条件时，电磁线圈1304产生的磁力吸引动动铁芯1303压缩铁芯弹簧1302，脱扣顶杆1306撞击锁扣1，跳扣2旋转，开关断开，这是小型断路器的短路保护过程。

小型断路器增大开距的重大意义：

A、目前技术上的小型断路器：C45、C65、NC100、L7等系列产品因受产品结构和设计技术的局限，开距都在<5mm，增大小型断路器的开距，就是增大产品的电气间隙，提高产品的使用安全性能。

B、增大小型断路器的开距，能有效增大小型断路器额定短路分断能力。根据比奥―沙瓦定律：小型断路器在电路短路电流（或人工施加试验电流）产生的电动力作用下，动触头自动断开，在动、静触头之间就会产生电弧，产生的电电弧能量是I2ts。

根据电弧理论：可从单相短路电弧的熄灭入手：

当短路发生时，其方程式为：

式中：—短路电弧电流

—电弧电压

—线路电感

—线路电阻

由式得：

线路电流的变化率，即为正，表示电弧电流处于上升阶段。

，即，表示电弧电流上升阶段结束，电弧电流达到最大值，即。

，即为负，表示电弧电流处于上降阶段，电弧电流从最大值开始下降，直到电弧熄灭。

短路电流熄灭过程图

图中：—产生电弧时间（即短路电流发生瞬间起到触头弹开瞬间止）

—机构动作时间

—电弧进入栅片时间

—电弧熄灭时间

点的，点的电弧电流为电弧电流的最大值。

由此可见达到快速限流的条件为：

—出现电弧的时间要小；

—机构动作时间要短；

—电弧进入栅片的时间（即到达点）的时间要短；

—灭弧室的灭弧效果要好。

影响的因素：

显然使电弧尽早出现（即最小），依靠脱扣器脱扣来实现是不可能的，它取决于作用在触头上的电动力（斥力）。

从以上电弧理论可看出：动触头7在电动力的作用下弹开，在电弧能量中（I²ts）产生电弧电流（I）是个恒值，动、静的开距越大，当线路发生短路或施加试验短路电流时，断路器动、静触头之间产生的电弧电压降越大，电弧电流就小，动、静触头之间产生的电弧越容易熄灭。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。