一种小型断路器的制作方法

1.本实用新型涉及低压电器，具体涉及一种小型断路器。


背景技术：

2.断路器是一种常用的电器设备，其中，小型断路器主要保护功能包括过电流保护，短路保护和漏电保护，随着智能电网的不断建设，小型断路器在实现保护功能的同时也需要具备智能物联功能，例如电参数测量，故障检测，故障判断，通讯，自检以及接线端温度检测等，如此，在实现故障判断功能时，就必须要区分过电流保护脱扣和短路保护脱扣。但是目前市场上的绝大多数小型断路器在保护脱扣后无法判断是由过电流保护脱扣还是短路保护脱扣引起的，若是因短路保护脱扣，这时候重新闭合线路，容易造成人身安全事故。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、能够检测短路故障的小型断路器。
4.为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
5.一种小型断路器，包括壳体，在所述壳体内设置有操作机构、短路保护机构以及能够控制断路器分闸或合闸的控制单元，所述短路保护机构包括动铁心，所述动铁心的首端与操作机构相对，还包括可拆卸的短路故障检测结构，所述短路故障检测结构包括与控制单元电连接的线路板，在所述线路板上设有用于与控制单元连接的检测元件，所述检测元件可以被动铁心触发，使控制单元通过线路板获取检测元件的信号以判断断路器分闸时短路保护机构所处状态。
6.进一步，所述壳体具有至少两个并列设置的相极安装空间，在每个相极安装空间内装配有操作机构和短路保护机构，相邻两个相极安装空间通过分隔结构被分隔，在所述分隔结构上设有连通相邻两个相极安装空间的连通孔，所述线路板贯穿安装在连通孔内，在所述线路板上设置有至少两个检测元件，每个检测元件分别对应一个相极安装空间内的短路保护机构。
7.进一步，在所述连通孔上设有限位凸起，所述限位凸起用于将线路板限位安装在连通孔内。
8.进一步，所述壳体包括至少两个并列拼装在一起的相壳体，每个相壳体的内部空间作为一个相极安装空间，在所述相壳体对应动铁心的尾端的区域设有连通孔，或在隔板对应短路保护机构一侧的区域设有连通孔。
9.进一步，所述壳体包括至少一个隔板，所述隔板作为分隔结构将壳体内的空间划分为至少两个相极安装空间，在隔板对应动铁心的尾端的区域设有连通孔，或在隔板对应短路保护机构一侧的区域设有连通孔。
10.进一步，所述短路故障检测结构设置在动铁心的尾端，线路板上的检测元件与动铁心的尾端相对并由动铁心的尾端直接触发。
11.进一步，所述检测元件为微动开关，微动开关用于控制连接在线路板与控制单元之间的信号通路，在所述微动开关上设置有转轴，在未发生短路故障时，动铁心的尾端与转轴相抵靠使微动开关处于闭合状态，在发生短路故障时，动铁心的尾端与转轴分离。
12.进一步，所述短路故障检测结构设置在短路保护机构的一侧，在动铁心的首端或尾端设有与动铁心联动的触发件，由触发件触发检测元件。
13.进一步，所述触发件为固定设置在动铁心首端的第一连杆，所述第一连杆的末端朝向短路故障检测结构的方向延伸，所述检测元件为微动开关，在未发生短路故障时，第一连杆的末端与微动开关相抵靠使微动开关保持闭合状态，在发生短路故障时，动铁心带动第一连杆运动，使第一连杆的末端与微动开关分离。
14.进一步，所述触发件为固定设置在动铁心尾端的第二连杆，所述第二连杆的末端朝向短路故障检测结构的方向延伸，所述检测元件为微动开关，在未发生短路故障时，微动开关保持断开状态，在发生短路故障时，动铁心带动第二连杆运动，使第二连杆的末端触发微动开关闭合。
15.进一步，所述检测元件为弹性件，所述弹性件的一端连接在线路板上，弹性件的另一端用于与动铁心配合。
16.进一步，所述壳体包括上盖和底座，在所述上盖设有贯通上盖正反两面的凹槽，在所述凹槽的边缘设置有第一卡挡部；在所述底座的内侧壁上凸出设有第二卡挡部，所述第一卡挡部、第二卡挡部对应于动铁心的尾端，或第一卡挡部、第二卡挡部对应与短路保护机构的一侧，第一卡挡部与第二卡挡部分别与线路板的两端配合，用于将线路板限位安装在壳体内；所述线路板的一端端部设有凸出部，所述凸出部与第一卡挡部相抵靠。
17.进一步，在所述壳体的两端分别设有进线端子和出线端子，所述操作机构和短路保护机构设置在壳体的中部，在靠近出线端子的壳体内设有用于采集电流信号的电流互感器，所述电流互感器与控制单元连接并向控制单元反馈电流信号，在控制单元检测到过电流信号时，控制单元使断路器分闸。
18.进一步，所述控制单元包括单片机，在控制单元获取短路保护机构动作的信号后，控制单元结合由电流互感器反馈的过电流信号判断断路器的分闸原因为短路故障。
19.本实用新型的一种小型断路器，短路故障检测结构能够检测断路器的分闸故障是否为短路，并且短路故障检测结构作为附件可拆卸的装配在壳体内，在需要进行短路故障检测功能时，对应的装配在短路保护机构的动铁心尾端，在不需要短路故障检测功能时，则不加装短路故障检测线路板，并且短路故障检测结构采用线路板的安装与连接方式，占用壳体内空间少，且操作便利。
20.此外，在具有多个相极安装空间时，线路板贯穿安装在连通孔内并分别与每个相极安装空间内的短路保护机构对应，可根据需要可拆卸的装配，且同时与多个相极配合使用，使拆卸及安装更为便利。
21.此外，在上盖与底座分别设置第一卡挡部与第二卡挡部，第一卡挡部与第二卡挡部用于将线路板限位在壳体内的。
22.此外，在壳体内设置电流互感器，在控制单元通过短路故障检测结构获取短路保护机构的动作状态，再综合电流互感器反馈的电流信号，更为准确的判断断路器的分闸是否为短路故障。
附图说明
23.图1是本实用新型一种小型断路器的内部结构示意图(第一实施例)；
24.图2是本实用新型一种小型断路器的外部结构示意图；
25.图3是本实用新型一种小型断路器中短路故障检测结构的结构示意图；
26.图4是本实用新型一种小型断路器中底座的结构示意图；
27.图5是本实用新型一种小型断路器的内部结构示意图(第二实施例)；
28.图6是本实用新型一种小型断路器中短路保护机构的结构示意图(第二实施例)；
29.图7是本实用新型一种小型断路器中第二连杆的结构示意图；
30.图8是本实用新型一种小型断路器的内部结构示意图(第三实施例)；
31.图9是本实用新型一种小型断路器中短路保护机构的结构示意图(第三实施例)；
32.图10是本实用新型一种小型断路器中第一连杆的结构示意图；
33.图11是本实用新型一种小型断路器中隔板的结构示意图。
具体实施方式
34.以下结合附图1至11给出的实施例，进一步说明本实用新型的一种小型断路器具体实施方式。本实用新型的一种小型断路器不限于以下实施例的描述。
35.一种小型断路器，包括壳体，在所述壳体内设置有操作机构7、短路保护机构3以及能够控制断路器分闸或合闸的控制单元，所述短路保护机构3包括动铁心31，所述动铁心31的首端与操作机构7相对，还包括可拆卸的短路故障检测结构4，所述短路故障检测结构4包括与控制单元电连接的线路板41，在所述线路板41上设有用于与控制单元连接的检测元件，所述检测元件可以被动铁心31触发，使控制单元通过线路板41获取检测元件的信号以判断断路器分闸时短路保护机构3所处状态。
36.本实用新型的一种小型断路器，短路故障检测结构4能够检测断路器的分闸故障是否为短路，并且短路故障检测结构4作为附件可拆卸的装配在壳体内，在需要进行短路故障检测功能时，对应的装配在短路保护机构3的动铁心31尾端，在不需要短路故障检测功能时，则不加装短路故障检测线路板41，并且短路故障检测结构4采用线路板41的安装与连接方式，占用壳体内空间少，且操作便利。
37.结合图1
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4提供第一种小型断路器的实施例，所述小型断路器包括壳体，在所述壳体内设置有操作机构7、短路保护机构3以及能够控制断路器分闸或合闸的控制单元，优选所述控制单元包括单片机，所述单片机设置在主线路板上，所述主线路板与线路板41电连接。所述短路保护机构3包括线圈以及能被线圈驱动的动铁心31，所述动铁心31的首端与操作机构7相对，在断路器发生短路故障时，动铁心31的首端触发操作机构7动作实现分闸断电，在所述动铁心31的尾端设有可拆卸的短路故障检测结构4，所述短路故障检测结构4包括与控制单元电连接的线路板41，在所述线路板41上设有检测元件，在本实施例中，检测元件为微动开关42，所述微动开关42可以被动铁心31的尾端直接触发，使控制单元通过线路板41获取微动开关42的状态以判断短路保护机构3所处状态，即，在发生短路故障时，动铁心31动作使微动开关42被触发，由线路板41向控制单元反馈信号，控制单元据此获知微动开关42产生动作并判断短路保护机构3被触发，进而判断断路器的分闸原因为短路故障。
38.具体的，在所述微动开关42设置有转轴43，在未发生短路故障时，动铁心31的尾端
与转轴43相抵靠，使微动开关42处于闭合状态，在发生短路故障时，动铁心31的尾端与转轴43分离，控制单元获取微动开关42被触发的信号，由此判断短路保护机构3被触发，例如，微动开关42用于控制设置在线路板41上的反馈电路，在微动开关42处于闭合状态时，反馈电路能够向控制单元反馈作为微动开关42未动作的电流信号，在微动开关42被触发断开后，反馈电流不能向控制单元反馈电流信号，控制单元据此判断微动开关42已被动铁心31触发，由此判断短路保护机构3已做出动作，断路器的分闸是由短路故障引起的。如此，设置在线路板41上的检测元件也可以是弹性件，所述弹性件的一端连接在线路板41上，另一端用于与动铁心31配合，实现对线路板41与控制单元之间的信号通路控制，所述弹性件优选为弹簧片或双弹簧，所述双弹簧采用两个靠近但不接触的塔型弹簧焊接在线路板41上，动铁心31的尾端能够与双弹簧接触。
39.在本实施例中，断路器为多极断路器，所述壳体包括上盖1和底座2，优选壳体还包括至少一个隔板5，所述隔板5设置在上盖1与底座2之间，用于将上盖1与底座2之间的壳体内部分隔为至少两个相极安装空间，在每个相极安装空间内装配有一对接线端子8、手柄、操作机构7、触头机构、灭弧室、短路保护机构3以及过载保护机构，在隔板5对应动铁心31的尾端的区域设有连通相邻两个相极安装空间的连通孔51，所述线路板41贯穿安装在连通孔51内，优选在连通孔51上设有限位凸起52，所述限位凸起52用于将线路板41限位安装在连通孔51内，设置在每个连通孔51内的限位凸起52至少为两个，两个限位凸起52分别位于线路板41的两侧，使线路板41不会产生多余的晃动，当然，两个限位凸起52也可以设置在同一侧，通过限位凸起52与连通孔51边缘共同配合限位线路板41。在所述线路板41上设置有至少两个微动开关42，每个微动开关42分别对应一个相极安装空间内的短路保护机构3，在本实施例中，在线路板41的同一面装配有三个微动开关42，三个微动开关42分别对应三个短路保护机构3的动铁心31。当然，在断路器为单相断路器时，在单相断路器中不设置隔板5，直接将短路故障检测结构4设置在上盖1与底座2之间的壳体内。
40.在所述上盖1设有贯通正反两面的凹槽11(参见图2)，所述凹槽11优选与连通孔51相对，均在与动铁心31的尾端相对应的区域，在所述凹槽11的边缘设置有第一卡挡部12，图2中第一卡挡部12由凹槽11上边缘凸出形成，在线路板41的一端端部设有凸出部411，所述凸出部411与第一卡挡部12相抵靠。如图4所示，在所述底座2上对应动铁心31的尾端的内侧壁上凸出设有第二卡挡部21，图4中第二卡挡部21为l形的凸起结构，在第一卡挡部12、第二卡挡部21与线路板41两端的配合下，使短路故障检测结构4被限位安装在壳体内，如此结构安装及拆卸较为方便，并且不会占用过多的空间。
41.需要说明的是，作为本实施例的另一种结构，所述断路器为多极断路器，但每极断路器单独具有独立的相壳体，所述相壳体由盖体和基座合围而成，每个相壳体内部的空间作为一个相极安装空间至少装配有短路保护机构3、操作机构7以及触头机构，在相壳体对应动铁心31的尾端的区域设有连通孔51，即在盖体和基座上均设置连通孔51，线路板41依次穿过盖体、基座上的连通孔51装配，设置在线路板41上的多个检测元件分别与多个相壳体内的短路保护机构3对应，另外，位于最边侧的两个相壳体，其中一个相壳体的盖体可以作为上盖1，设有凹槽11和第一卡挡部12，另一个相壳体的基座可以作为底座2，在其内侧壁上设有的第二卡挡部21，这也属于本技术的保护范围。
42.结合图1、3详细介绍本实施例中的一个相极安装空间内的结构，其中接线端子8分
别设置在相极安装空间的两端，其中一个接线端子8作为进线端子，另一个接线端子8作为出线端子，在本技术中，以图1中左端接线端子8为出线端子，图1中右端接线端子8为进线端子，当然两者也可以互换。所述手柄设置在每个相极安装空间的上部，操作机构7设置在手柄的一侧并且与手柄联动连接，触头机构的动触头连接在操作机构7上，动触头固定在相极安装空间的中部，用于与动触头配合实现分合闸，灭弧室设置在静触头与出线端子之间；所述短路保护机构3设置在操作机构7的一侧并且位于手柄与灭弧室之间，短路保护机构3包括线圈以及能够被线圈驱动的动铁心31，所述动铁心31的首端与操作机构7相对，在断路器发生短路故障时，动铁心31动作触发操作机构7动作进而实现断路器分闸断电。短路故障检测结构4设置在对应动铁心31尾端的区域，在本实施例中，设置有三个相极安装空间，因此具有三个短路保护机构3，在所述线路板41上设有三个与短路保护机构3一一对应的微动开关42，且三个微动开关42均位于与动铁心31尾端相对的一面。
43.优选的，在所述壳体内还设置有电流互感器6，所述电流互感器6设置在靠近出线端子的一侧，在电流互感器6与短路保护机构3之间设置有短路故障检测结构4。所述电流互感器6与控制单元连接，电流互感器6用于采集断路器中各相线路中的电流信号，并将采集到的电流信号传递至控制单元，当控制单元在由电流互感器6反馈的电流信号中检测到过电流信号，控制单元通过过载保护机构驱动断路器分闸。
44.如此，短路故障检测结构4的工作原理大致为，当人为断开断路器手柄时，动铁心31未动作，微动开关42一直处于闭合位置，此时电流互感器6未采集到线路中出线过电流信号，可以判断为人为脱扣；当线路中出现过电流时，动铁心31未动作，微动开关42一直处于闭合位置，此时电流互感器6采集到过电流信号给控制单元，控制单元发送脱扣指令使断路器分闸，可以判断为过电流脱扣；当线路中出现短路电流(短路电流值远大于过电流值)时，动铁心31运动(动铁心31运动使断路器分闸时间≤10ms)推动操作机构7的锁扣与跳扣解锁，断路器分闸，此时微动开关42的转轴43运动，控制单元检测到动铁心31运动信号，此时电流互感器6也采集到过电流信号发送给控制单元(过电流信号使断路器分闸时间≥1s)，通过控制单元中的程序分析是由于动铁心31运动导致断路器分闸，可以判断为短路电流脱扣。
45.结合图5
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7、11提供第二种实施例，与第一实施例相同，本实施例的断路器优选也为多极断路器，在壳体内形成多个相极安装空间的分隔结构，在每个相极安装空间内也设有与第一实施例相同的接线端子8、手柄、操作机构7、触头机构、灭弧室以及电流互感器6，在手柄与灭弧室之间设置短路保护机构3，与第一实施例所不同的是，在短路保护机构3的一侧设有短路故障检测结构4，图5中将短路故障检测结构4设置在短路保护机构3的上侧，即短路保护机构3与手柄之间，设置在线路板41上的检测元件42位于面向短路保护机构3的一面，此时用于装配线路板41的连通孔51也对应的设置在图5中短路保护机构3上侧的分隔结构上，并且在连通孔51上设有与第一实施例功能相同的限位凸起52，另外，在本实施例的壳体上也包括上盖1和底座2，并分别设有第一卡挡部12、第二卡挡部21，但第一卡挡部12、第二卡挡部21对应于短路保护机构3的一侧，另外，短路保护机构3、短路故障检测结构4以及控制单元相互配合的工作原理与第一实施例相同，因此在本实施例中不再详细介绍。
46.在本实施例中，短路保护机构3的动铁心31上设有用于触发检测元件42的触发件，所述触发件优选设置在动铁心31的端部，如图5、6所示，在本实施例中，所述触发件为设置
在动铁心31尾端的第二连杆312，所述第二连杆312的末端朝向短路故障检测结构4的方向延伸，所述检测元件为微动开关42，在未发生短路故障时，微动开关42保持断开状态，即第二连杆312与微动开关42分离，在发生短路故障时，动铁心31带动第二连杆312运动，使第二连杆312的末端触发微动开关42闭合。
47.结合图6、7提供一种第二连杆的具体结构，所述第二连杆整体呈l形，其一端作为连接端沿动铁心31尾端的端面设置，优选在动铁心31的端面设有连接槽，在连接端的一侧凸出设有与连接槽配合的连接部，第二连杆的另一端沿动铁心31的轴向延伸，优选其末端向检测元件的方向发生弯折，图中为向上发生弯折，利于在发生短路故障时，第二连杆312的末端能够与检测元件配合。
48.结合图8
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11提供第三种实施例，与第二实施例相同的将短路故障检测结构4设置在手柄与短路保护机构3之间，与第二实施例所不同的是，在动铁心31的首端设置有作为触发件的第一连杆311，所述第一连杆311的末端朝向短路故障检测结构4的方向延伸，所述检测元件为微动开关42，在未发生短路故障时，第一连杆311的末端与微动开关42相抵靠使微动开关42保持闭合状态，在发生短路故障时，动铁心31带动第一连杆311运动，使第一连杆311的末端与微动开关42分离。
49.结合图9、10提供一种第一连杆的具体结构，所述第一连杆311包括连接板，所述连接板的一侧设有插针结构，优选在动铁心31的首端设有与插针结构配合的连接孔，或者在所述插针结构的端部设置凹槽，在动铁心31的首端设置能够插入凹槽内的凸起结构，由连接板的另一侧触发操作机构7，在连接板的一侧边缘向外延伸并弯折形成杆体结构，所述杆体结构位于插针结构的上方并与插针结构相平行，所述杆体结构用于与微动开关42配合。
50.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。