一种微型断路器的制作方法

1.本实用新型涉及电气设备技术领域，尤其涉及一种微型断路器。


背景技术：

2.微型断路器可用于接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，或者在非正常电路条件下接通、承载一定的时间以及分段故障电流，并且可包括单极断路器1p、带零线端子的单极断路器1p+n、两极断路器2p、三极断路器3p、带零线端子的三极断路器3p+n、四极断路器4p等类型。其中，1p+n断路器通常通过接入相线(通常用l极表示)和零线(通常用n极表示)使其具有过载、断路和保护的功能。
3.现有技术中的1p+n断路器可包括用于控制l极通断的l极触头机构、用于控制n极通断的n极触头机构、用于驱动l极触头机构和n极触头机构的手柄以及灭弧系统等。由此，用户可以手动操作手柄来驱动l极触头机构和n极触头机构进行合闸动作或分闸动作，但是这显然存在便利性较低且人工成本较高等问题。或者，可以在微型断路器外设置单独的远程操作器，并将远程操作器的操作轴连接至微型断路器的手柄，以在驱动轴响应于远程操作器中的操作指令旋转时，手柄随之旋转，进而对l极触头机构和n极触头机构进行控制。然而，在此情况下，还是会产生因远程操作器作为单独的电动操作装置存在而产生的结构复杂、成本较高且尺寸较大等缺陷。
4.因此，在本领域内对于操作便利、结构简单、成本较低且尺寸较小的微型断路器存在需求。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在提供一种至少能够解决上述部分问题的微型断路器。
6.根据本实用新型的一个方面，提供了一种微型断路器，所述微型断路器包括：壳体，其包括第一壳体部、第二壳体部和位于所述第一壳体部和所述第二壳体部之间以分别与所述第一壳体部和所述第二壳体部配合形成第一腔室和第二腔室的第三壳体部；l极触头机构，其安装在所述第一腔室内；n极触头机构，其安装在所述第二腔室内；联动轴，其横穿所述第三壳体部并且其两端分别连接至所述l极触头机构和所述n极触头机构，以使所述l极触头机构和所述n极触头机构经由所述联动轴联动；手柄，其连接至所述联动轴的中间部分；电动操作部件，其安装在所述第一腔室内并连接至所述手柄，所述电动操作部件被构造成能够驱动所述l极触头机构进行分闸运动，并由所述l极触头机构通过所述联动轴驱动所述n极触头机构进行分闸运动以及所述手柄沿着第一旋转方向运动，或者驱动所述手柄沿着与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向运动，并由所述手柄通过所述联动轴驱动所述l极触头机构和所述n极触头机构进行合闸运动。
7.与现有技术相比，本实用新型中的微型断路器不仅可通过手柄来经由联动轴驱动l极触头机构和n极触头机构进行合闸动作和分闸动作，从而实现对微型断路器的手动控制，而且可经由电动操作部件驱动l极触头机构进而经由联动轴驱动n极触头机构来实现l
双向驱动器；161a-线圈骨架；161c-合闸线圈；161d-分闸线圈；162-分合闸机构；162a-推动部；162b-驱动部；162c-传动部；171-主回路线圈；172-l极电流互感器；173-电路板；174-l极接线端子；175-n极电流互感器；176-n极接线端子；177-漏电检测按钮。
具体实施方式
26.现参考附图，详细说明本实用新型所公开的微型断路器的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本实用新型的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本实用新型的公开内容。附图中的部分构件可在不影响技术效果的前提下根据实际需求进行位置调整。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。
27.在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“内”、“外”、“上方”、“下方”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。
28.本实用新型中所使用的术语“第一”、“第一个”、“第二”、“第二个”及其类似术语，在本实用新型中并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个部件与其它部件进行区分。
29.本实用新型中所使用的术语“接合”、“连接”及其类似术语，在本实用新型中既包括两个部件借助中间层(例如粘合剂、焊接剂等)或中间件(例如连接件、过渡件等)间接地连接在一起，也包括两个部件不借助任何中间层(例如粘合剂、焊接剂等)或中间件(例如连接件、过渡件等)直接地连接在一起。
30.图1至图6以举例的方式示出了本实用新型的微型断路器10，该微型断路器10不仅可以通过操作手动控制微型断路器10的l极回路和n极回路的通断，而且可以在不需要设置单独的远程控制器的情况下实现对于l极回路和n极回路的通断的电动控制，操作便利、减轻成本且占地空间得以减小。其中，如图所示，微型断路器10可包括壳体11、l极触头机构12、n极触头机构13、联动轴14、手柄15和电动操作部件16。
31.具体说，壳体11可包括彼此间隔对置的第一壳体部111和第二壳体部112、以及位于第一壳体部111和第二壳体部112之间而分别与第一壳体部111和第二壳体部112连接的第三壳体部113，使得第一壳体部111与第三壳体部113配合形成第一腔室且第二壳体部112和第三壳体部113配合形成第二腔室。其中，第一壳体部111、第二壳体部112和第三壳体部113均可由绝缘材料制成，由此第一腔室和第二腔室在被由绝缘材料制成的第三壳体部113间隔开时，可以保证分别位于第一腔室和第二腔室内的电气部件相对于彼此绝缘。此外，第一腔室周侧所对应的壳体11上可设有两个l极接线孔和用于手柄15的通孔，第二腔室周侧所对应的壳体11上可设有两个n极连接孔和用于漏电检测按钮177的通孔。
32.第一腔室内可安装有l极触头机构12和电动操作部件16，第二腔室内可安装有n极触头机构13，l极触头机构12和n极触头机构13经由穿过第三壳体部113的联动轴14连接，以使l极触头机构12与n极触头机构13联动。此外，手柄15经过第一腔室周侧所对应的壳体11上的通孔接合至联动轴14的大体中间部分，由此可通过联动轴14推动l极触头机构12和n极触头机构13运动，也可跟随联动轴14的运动而旋转。
33.l极触头机构12可包括相对设置的l极静触头121和l极动触头122，l极动触头122
可以跟随l极触头机构12的合闸运动或分闸运动而与l极静触头121接触或分离。同样，n极触头机构13可包括相对设置的n极静触头131和n极动触头132，n极动触头132也可以跟随n极触头机构13的合闸运动或分闸运动而与n极静触头131接触或分离。如图3和图4所示，l极触头机构12处于合闸位置且l极静触头121与l极动触头122彼此接触。如图5和图6所示，n极触头机构13也处于合闸位置且n极静触头131与n极动触头132彼此接触。
34.当手动操作手柄15使其沿着第一旋转方向如图4所示的顺时针方向运动时，联动轴14被带动而驱动l极触头机构12和n极触头机构13进行分闸运动，以使l极静触头121和l极静触头121分离且n极动触头132和n极静触头131分离，从而使l极回路和n极回路的导电路径断开。由此，实现微型断路器10的手动分闸。当需要实现微型断路器10的合闸时，可手动操作手柄15使其沿着与第一旋转方向相反的方向旋转，并由联动轴14带动l极触头机构12和n极触头机构13进行合闸运动。
35.当电动操作部件16响应于分闸信号运动时，可驱动l极触头机构12进行分闸运动，使得l极动触头122与l极静触头121分离，同时l极触头机构12的运动经由联动轴14传递至手柄15和n极触头机构13，手柄15沿着第一旋转方向旋转且n极触头机构13进行分闸运动，n极动触头132与n极静触头131的分离。由此，实现微型断路器10的电动分闸。当需要实现微型断路器10的合闸时，可向电动操作部件16发送合闸信号而使电动操作部件16响应于合闸信号运动，手柄15被推动沿着与第一旋转方向相反的第二旋转方向运动，联动轴14被带动而驱动l极触头机构12和n极触头机构13进行合闸运动。
36.可选地，电动操作部件16可包括双向驱动器161和分合闸机构162。双向驱动器161可包括线圈骨架161a、位于线圈骨架161a内部的动铁芯、缠绕在线圈骨架161a的一个端部的外侧壁上的合闸线圈161c、缠绕在线圈骨架161a的另一个端部的外侧壁上的分闸线圈161d。分合闸机构162可固定连接至动铁芯并连接至手柄15。此外，第一腔室内还可设有缠绕或套接在分闸线圈161d外侧的主回路线圈171、由主回路的线圈一端穿过的l极电流互感器172、电连接至合闸线圈161c和分闸线圈161d的电路板173、以及分别位于两个l极接线孔内的两个l极接线端子174。第二腔室内还可以设有由主回路线圈171一端穿过的n极电流互感器175以及分别位于两个n极接线孔内的两个n极接线端子176。
37.其中，主回路线圈171的一端穿过l极电流互感器172器后穿过第三壳体部113进入第二腔室内穿过n极电流互感器175，再穿过第三壳体部113返回第一腔室内电连接至其中一个l极接线端子174，主回路线圈171的另一端电连接至l极静触头121，l极动触头122电连接至另一个l极接线端子174。当两个l极接线端子174分别电连接至l极回路的两个端子时，可将微型断路器10接入l极回路并形成导电路径。类似地，n极静触头131可电连接至其中一个n极接线端子176，n极动触头132可电连接至另一个n极接线端子176。当两个n极接线端子176分别电连接至n极回路的两个端子时，可将微型断路器10接入n极回路并形成导线路径。其中，n极静触头131与n极接线端子176之间的电导线可穿过n极电流互感器175。由此，当l极触头机构12和n极触头机构13处于合闸位置时，l极回路和n极回路中存在运行电流。
38.当l极回路或n极回路中的运行电流大于额定电流时，l极电流互感器172或n极电流互感器175的感应电流发生变化并据此生成过载信号发送给电路板173，电路板173根据该过载信号输出电流至分闸线圈161d，分闸线圈161d通电而产生磁场使得动铁芯从线圈骨架161a伸出并朝向l极触头机构12运动，动铁芯带动分合闸机构162朝向l极触头机构12移
动成推动l极触头机构12进行分闸运动，同时经由联动轴14驱动手柄15沿着顺时针方向旋转并且n极触头机构13进行分闸运动。
39.当l极回路或n极回路中发生短路时，l极回路或n极回路中经过极大电流，主回路线圈171产生强大磁场使得动铁芯从线圈骨架161a伸出并朝向l极触头机构12移动，动铁芯带动分合闸机构162朝向l极触头机构12移动成推动l极触头机构12进行分闸运动，同时经由联动轴14驱动手柄15沿着顺时针方向旋转并且n极触头机构13进行分闸运动。
40.当l极回路和n极回路中发生漏电现象时，电路板173可响应于附加的漏电检测部件发出的漏电信号而输出电流至分闸线圈161d，分闸线圈161d通电而产生磁场使得动铁芯从线圈骨架161a伸出并朝向l极触头机构12运动，动铁芯带动分合闸机构162朝向l极触头机构12移动成推动l极触头机构12进行分闸运动，同时经由联动轴14驱动手柄15沿着顺时针方向旋转并且n极触头机构13进行分闸运动。
41.可选地，微型断路器10还可包括两端分别电连接至主回路线圈171和电连接至n极动触头132的n极接线端子176的漏电检测按钮177。当微型断路器10处于合闸位置即l极回路和n极回路处于通电状态时，按下漏电检测按钮177，以经由n极接线端子176、漏电检测按钮177的导电部分以及主回路线圈171接通n极回路和l极回路，从而模拟漏电电流并产生漏电信号发送给电路板173，电路板173输出电流值分闸线圈161d，分闸线圈161d通电而产生磁场使得动铁芯从线圈骨架161a伸出并朝向l极触头机构12运动，动铁芯带动分合闸机构162朝向l极触头机构12移动成推动l极触头机构12进行分闸运动，同时经由联动轴14驱动手柄15沿着顺时针方向旋转并且n极触头机构13进行分闸运动。其中，当漏电检测按钮177处于漏电指示状态时，手柄15或电动操作部件16无法进行合闸动作，仅在漏电故障解除漏电检测按钮177复位后方可进行手柄15或电动操作部件16的合闸动作。
42.可选地，l极静触头121和l极动触头122之间的开距与n极静触头131和n极动触头132之间的开距可被构造成相同或不同。当l极静触头121和l极动触头122之间的开距与n极静触头131和n极动触头132之间的开距相同时，l极触头机构12和n极触头机构13之间的合闸动作和分闸动作均可同步进行。当l极静触头121和l极动触头122之间的开距与n极静触头131和n极动触头132之间的开距不同时，n极触头机构13的合闸动作可先于l极触头机构12的合闸动作进行，l极触头机构12的分闸动作可先于n极触头机构13的分闸动作进行。
43.可选地，手柄15可包括固定连接的手柄操作部151和手柄旋转部152，手柄操作部151大体呈板状，手柄旋转部152大体呈圆柱状，手柄旋转部152的圆环侧壁的一部分上具有多个齿。手柄旋转部152绕固定在壳体11上的轴转动。此外，分合闸机构162可包括固定连接至动铁芯的推动部162a、与推动部162a相接触的驱动部162b、以及连接至手柄15和驱动部162b的传动部162c。
44.其中，推动部162a大体上呈l形，其可包括相对设置的固定部和钩状部，推动部162a的固定部与双向驱动器161中的动铁芯固定连接，钩状部朝向手柄15的方向弯折。驱动部162b为齿条，齿条与推动部162a相接触，且抵靠或紧贴其钩状部，齿条具有朝向手柄15方向凸出的多个齿。
45.传动部162c可包括同轴设置的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮的齿轮轴与第二齿轮的齿轮轴固定连接，第一齿轮和第二齿轮的齿轮轴的两端分别设置在第一壳体部111和第三壳体部113上，由此第一齿轮和第二齿轮能够相互驱动绕着相同的方向旋转。其中第一
齿轮的齿顶圆直径小于第二齿轮的齿顶圆直径，第一齿轮与齿条相啮合，第二齿轮与手柄旋转部152的多个齿相啮合。
46.如图4所示，当微型断路器10处于合闸状态时，手柄操作部151朝向双向驱动器161的方向倾斜，且l极动触头122与l极静触头121相接触。推动部162a的钩状部在双向驱动器161的动铁芯的运动方向上与l极触头机构12的脱扣杆相对设置，且与l极触头机构12的脱扣杆相距一定的距离。齿条位于双向驱动器161的壳体11的一部分和推动部162a的钩状部之间，且齿条的一端抵靠推动部162a的钩状部。第一齿轮与齿条上靠近钩状部的齿相啮合，且第二齿轮与手柄旋转部152上的齿相啮合。
47.当分闸线圈161d通电产生磁场时，动铁芯从线圈骨架161a伸出并朝向靠近l极触头机构12的脱扣杆的方向运动，动铁芯可带动推动部162a朝向靠近l极触头机构12的脱扣杆的方向运动，推动部162a的钩状部推动l极触头机构12的脱扣杆使其向远离l极静触头121的方向运动，由此使得l极触头机构12的脱扣杆解锁。l极触头机构12使得l极动触头122逆时针旋转从而与l极静触头121相分离，同时带动联动轴14运动。一方面，如图6所示，n极触头机构13的脱扣杆在联动轴14的带动下远离n极静触头131运动，由此使得n极触头机构13的脱扣杆解锁。n极触头机构13使得n极动触头132顺时针旋转从而与n极静触头131分离。另一方面，手柄15在联动轴14的带动下顺时针旋转，顺时针旋转的手柄15驱动第二齿轮逆时针旋转，第二齿轮同时带动第一齿轮逆时针旋转，第一齿轮将其旋转运动转换为齿条的直线运动，从而驱动齿条朝向钩状部的方向运动，并抵靠钩状部。实现微型断路器10的电动分闸过程且最终使其处于分闸状态。
48.当微型断路器10处于分闸状态时，手柄操作部151朝向l极触头机构12的方向倾斜，l极动触头122与l极静触头121相分离，推动部162a的钩状部靠近l极触头机构12的脱扣杆，且齿条抵靠钩状部，第一齿轮与齿条上靠近双向驱动器161(或远离钩状部)上的齿相啮合，第二齿轮与手柄旋转部152上齿相啮合。
49.当合闸线圈161c通电产生磁场使得动铁芯缩进线圈骨架161a并远离近l极触头机构12的脱扣杆的方向运动。动铁芯带动推动部162a远离近l极触头机构12的脱扣杆的方向运动，推动部162a的钩状部推动齿条沿着相同的方向运动，齿条驱动第一齿轮以图4中的顺时针方向旋转，第一齿轮带动第二齿轮顺时针旋转运动。第二齿轮驱动手柄旋转部152逆时针运动，逆时针旋转的手柄旋转部152带动联动轴14运动。一方面，l极触头机构12在联动轴14的带动下带动l极动触头122以图4中的顺时针方向运动，最终使得l极动触头122与l极静触头121相接触。另一方面，n极触头机构13在联动轴14的带动下带动n极触头机构13以图6中的逆时针方向运动，最终使得n极动触头132与n极静触头131相接触。实现微型断路器10的电动合闸过程且最终使其处于合闸状态。
50.其中，分合闸机构162可位于双向驱动器161、l极触头机构12、手柄旋转部152、l极动触头122和l极静触头121限定的容纳空间中，由此分合闸机构162组装到微型断路器10中后，并不会明显增加微型断路器10的体积。此外，分合闸结构组装在微型断路器10中，无需改变手柄15、l极动触头122和l极静触头121、灭弧系统、触头机构的形状和结构等，因此适于模块化制造和组装。分合闸机构162可包括推动部162a、驱动部162b和传动部162c，结构简单、且其并未作为一个单独的远程操作装置，成本较低。
51.可选地，传动部162c包括齿顶圆直径不同的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮的齿
顶圆直径小于第二齿轮的齿顶圆直径，第一齿轮与齿条啮合，且第二齿轮与手柄旋转部152上的齿相啮合，与采用单个齿轮相比，能够缩短手柄旋转部152上的齿到齿条的距离。另外，手柄旋转部152驱动具有较大齿顶圆直径的第二齿轮旋转过程中，与采用单个齿轮相比，第二齿轮的转动角度较小，转动角度较小的第二齿轮驱动齿条在双向驱动器161的壳体11与脱扣杆之间的直线位移较小。由此可以进一步减小分合闸机构162的占据空间。
52.齿条在其运动方向上的长度及其上的齿的数量可以根据齿条的行程来确定，当微型断路器10处于分闸状态时，第一齿轮与齿条上靠近双向驱动器161的齿相啮合，以及当微型断路器10处于合闸状态时，第一齿轮与齿条上靠近触头机构的齿相啮合。由此齿条具有尽可能小的长度和体积，进一步减小微型断路器10的体积。
53.分合闸机构162中的推动部162a并不限于是l形，在本实用新型的其它实施例中，推动部162a可被构造为推动微型断路器10的l极触头机构12以使得微型断路器10分闸，且被构造为推动驱动部162b以使得手柄15以图4中的逆时针方向旋转，进而使得微型断路器10合闸。
54.可选地，驱动部162b和传动部162c并不限于是齿条和齿轮的组合。在优选的实施例中，驱动部162b可被构造为将其直线运动转化成传动部162c的旋转运动，以及传动部162c被构造成将其旋转运动转换为驱动部162b的直线运动，图4中顺时针旋转的手柄15带动驱动部162b和传动部162c使得传动部162c相对于推动部162a滑动且抵靠或紧贴推动部162a，以及驱动部162b和传动部162c用于使得手柄15逆时针旋转并带动微型断路器10合闸。
55.应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。
56.以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。