真空断路器的制作方法

1.本实用新型涉及电气设备的控制和保护技术领域，尤其涉及真空断路器。


背景技术：

2.在新能源风电行业，低压断路器的产品需求已经升级到 ac1150v/1500v的工作电压，同时还要求断路器具备高寿命的性能。此外，在煤矿、油气等高污染行业，还希望断路器产品能做到零飞弧，确保在易燃易爆的环境中能保护作业人员、电路和用电设备的安全。
3.因此，行业内对高寿命、零飞弧的断路器产品存在需求，同时希望这种断路器产品具有尽量小的占地面积。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在提供一种至少能解决上述部分技术问题的真空断路器。
5.根据本实用新型的一个方面，提供了一种真空断路器，包括操作机构，所述真空断路器还包括多个真空灭弧模块，所述操作机构驱动连接至各真空灭弧模块，所述真空灭弧模块包括：外壳；真空灭弧室，其容纳在所述外壳中并具有相对设置的静触头和动触头；触头支撑组件，容纳在所述外壳中并连接至所述真空灭弧室的所述动触头，其中所述操作机构驱动连接所述触头支撑组件；所述外壳的内壁适配于所述真空灭弧室和所述触头支撑组件而形成有凹凸结构，并对应于所述静触头、动触头和触头支撑组件而形成有连接开口。
6.在一些实施例中，各真空灭弧模块具有连接至触头支撑组件的连杆机构，所述操作机构驱动连接至各真空灭弧模块的连杆机构，所述外壳的所述连接开口包括供所述连杆机构穿过的第一连接开口。
7.在一些实施例中，所述真空灭弧室的所述静触头连接有第一接线端子，所述外壳的所述连接开口包括对准所述第一接线端子的第二连接开口。
8.在一些实施例中，所述第一接线端子处布置有线圈，所述外壳的内壁具有容纳所述线圈的凹槽，所述第二连接开口形成在所述凹槽的槽底。
9.在一些实施例中，所述真空灭弧室的所述动触头通过软连接连接有第二接线端子，所述外壳的所述连接开口包括对准所述第二接线端子的第三连接开口。
10.在一些实施例中，所述外壳的内壁形成有沿所述外壳的周向延伸的环圈，所述真空灭弧室由所述环圈包围。
11.在一些实施例中，所述外壳包括可拆卸连接的至少两个壳部分，所述凹凸结构由所述至少两个壳部分围设而成。
12.在一些实施例中，所述真空灭弧模块是预制的。
13.在一些实施例中，所述触头支撑组件包括：支架；触头弹簧，其由所述支架支撑；活动件，其随动接合至所述触头弹簧并具有磨损指示部；连杆，其连接至所述活动件并在端部连接至所述真空灭弧室的所述动触头；
14.所述活动件相对于所述连杆的位置布置成在所述动触头与所述静触头合闸期间
当所述动触头和/或所述静触头达到磨损厚度预定值时所述磨损指示部的位置变化能被识别。
15.在一些实施例中，所述活动件还具有安装指示部，所述安装指示部相对于所述磨损指示部远离所述支架。
16.本实用新型的其它特征和优点的一部分将会是本领域技术人员在阅读本技术后显见的，另一部分将在下文的具体实施方式中结合附图描述。
附图说明
17.以下，结合附图来详细说明本实用新型的实施例，其中：
18.图1是根据本实用新型的真空断路器的示意图；
19.图2是根据本实用新型的真空断路器的侧视图；
20.图3是根据本实用新型的真空断路器的分解示意图；
21.图4是根据本实用新型的真空灭弧模块的示意图；
22.图5是根据本实用新型的真空灭弧模块的侧视图；
23.图6是根据本实用新型的真空灭弧模块的分解示意图；
24.图7是根据本实用新型的触头支撑组件的分解示意图。
25.附图标记说明
26.1、真空断路器；2、操作机构；21、主轴；22、拐臂；3、真空灭弧模块；4、外壳；41、第一壳部分；411、第一连接开口；412、组装孔；42、第二壳部分；421、第二连接开口；422、第三连接开口；423、环圈；424、组装孔；425、凹槽；426、凸部；5、线圈；6、真空灭弧室；61、第一接线端子；62、软连接；7、触头支撑组件；71、连接轴；72、支架；73、连杆；731、端部；732、凸缘；74、第一绝缘垫；75、活动件；751、安装指示部；752、磨损指示部；76、第二绝缘垫；77、套筒；78、触头弹簧；79、绝缘套；8、连杆机构；81、第一杆；82、第二杆；83、第三杆。
具体实施方式
27.现参考附图，详细说明本实用新型所公开的真空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。
28.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。
29.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。
30.图1至图3示出了根据本实用新型的真空断路器1的示意图。如图所示，真空断路器1包括操作机构2和由操作机构2驱动实现分合闸的多个真空灭弧模块3。图中示出了3个真空灭弧模块3，但本领域技术人员将理解，真空灭弧模块3是预制的，并可以在真空断路器的
工作环境中现场安装时，根据需要而将希望数量的预制真空灭弧模块3并联至操作机构2，数量可以是2个或更多，例如4个、5个、6个或更多。
31.参考图1和图3，操作机构2的主轴21可被操作绕自身中心轴线转动，从而驱动连接至主轴21的各真空灭弧模块3的连杆机构8，以带动各真空灭弧室3的动、静触头闭合或分离。在所示出的实施例中，操作机构2的主轴21上套设有拐臂22，主轴21的转动可带动拐臂22同步转动。拐臂22枢转连接连杆机构8的第一杆81，该第一杆81枢转连接第二杆82，第二杆82枢转连接第三杆83，而第三杆83从下部枢转连接真空灭弧室6的触头支撑组件7(将在下面详细描述)，从而实现对真空灭弧室6内动、静触头分离或闭合的操控。操作机构2的结构及其对主轴21的控制可参考现有的技术，在此不做赘述。
32.图4至图6示意性示出了根据本实用新型的一个真空灭弧模块3的示例。如图所示，真空灭弧模块3中，真空灭弧室6和触头支撑组件7被封装在外壳4中，外壳4的内壁为了适配所容纳的部件而形成有凹凸结构。为了便于安装真空灭弧室和触头支撑组件7，外壳4由两个或更多个壳部分组装而成。在所示出的实施例中，以由两个壳部分，即第一壳部分41 和第二壳部分42组成的外壳4为例进行描述。按照如图1和图3所示真空断路器1和真空灭弧模块正常放置的方向为基准，第一壳部分41和第二壳部分42可以也可以被视为前壳部分和后壳部分。如图5所示，第一壳部分41和第二壳部分42为了便于组装而各自形成对应的组装孔412、 424。将第一壳部分41和第二壳部分42拼接在一起之后，通过将连接件例如螺栓或销插接在对齐的组装孔412、424中而将第一壳部分41与第二壳部分42组装在一起。
33.第一壳部分41和第二壳部分42各自可选用塑料材质一体成型。为了便于将第一壳部分41和第二壳部分42正确组装，第一壳部分与第二壳部分可以形成有适配的凹凸定位结构，例如在第一壳部分上形成突出部，而第二壳部分形成能容纳该突出部的凹部。反之，突出部也可以形成在第二壳部分上，并将凹部形成在第一壳部分上。
34.真空灭弧室6和触头支撑组件7容纳在外壳4中。真空灭弧室6包括壳体和容纳在壳体中的动触头、静触头(图中未示出)。触头支撑组件7连接至动触头，而操作机构2通过连杆机构8可操作触头支撑组件7，进而驱动动触头靠近或远离静触头。外壳4的例如第一壳部分41在对应于触头支撑组件7的位置形成有第一连接开口411，以供连杆机构8的第三杆 83穿过并连接触头支撑组件7。
35.图7示出了触头支撑组件7的一个示例。如图所示，触头支撑组件7 中，连接轴71安装在支架72上。连接轴71枢转连接连杆机构8的第三杆83。套筒77支撑在支架72上，在套筒77内布置有触头弹簧78。触头弹簧78支撑着活动件75，并向活动件75提供背向支架72方向(即指向真空灭弧室内的动触头的方向)的推力。连杆73穿过支架72、触头弹簧78 和活动件75，并且连杆73与活动件75连接。在组装后，连杆73与活动件75不可相对于运动，或者至少活动件75不能沿连杆73的轴向运动，使得活动件75(在触头弹簧78的推力作用下)的运动带动连杆73同步运动。
36.连杆73的一端伸出支架72的背向套筒77的一侧，并在该端设有凸缘732。凸缘732的尺寸大于支架72的供连杆73穿过的开孔，可以防止连杆73运动过程中从支架72脱出。连杆73的另一端从活动件75的背向支架72的一侧伸出，作为用于连接至真空灭弧室6内的动触头的端部731。
37.在一个实施例中，连杆73选用螺杆，而凸缘732选用螺纹接合在连杆73上的螺母。
活动件75适应性地具有与螺杆的外螺纹配合的内螺纹，这样组装过程中，活动件可以沿连杆73的轴向调整位置，而且这种调整是连续的，并可在调整到合适位置后相对于连杆73定位。在又一个实施例中，活动件可以是紧配合地套设在连杆上。
38.活动件75的外周形成有安装指示部751和磨损指示部752。在所示出的实施例中，安装指示部751和磨损指示部752各自被构造成沿活动件75 周向延伸的指示线。安装指示部751相比于磨损指示部752更靠近连杆73 的用于连接动触头的端部731。在其他实施例中，安装指示部751和磨损指示部752可以有其他形态，例如图案标识、文字标识、刻度标识、颜色标识或这些形态中至少两者的组合等。
39.在连杆73上还套设有绝缘套79。在所示出的实施例中，绝缘套79可选用热缩管套设在连杆73上，并穿过支架72和触头弹簧78。在其他的实施例中，绝缘套可以套设在连杆73上并在靠近一端的位置形成有径向延伸的凸缘，该绝缘套穿过支架72和触头弹簧78，并以径向延伸的凸缘落置在支架上，使得支架支撑该绝缘套。在支架72的背向套筒77的一侧与连杆73上的凸缘732之间还可以设有第一绝缘垫74，该第一绝缘垫74套设在连杆73上。另外，在活动件75的朝向连杆73的触头连接端421的侧面上可以布置有第二绝缘垫76，该第二绝缘垫76套设在连杆73上。
40.在初始正常装配的情况下(真空灭弧室内的动、静触头未磨损)，真空灭弧室内的动触头与静触头闭合时，活动件75的安装指示部751露出在套筒77外，操作人员基于可看到或检测到安装指示部751而判断触头支撑组件7正确安装，进而确定了触头弹簧的运动行程。此时，磨损指示部 752因位于套筒77内而不能被操作人员看到或检测到。
41.而一旦动、静触头出现磨损，真空灭弧室6内的动触头与静触头闭合时，活动件75因连杆73的更大的行程而使得安装指示部751远离套筒77 的上边缘，同时磨损指示部752露出在套筒77外，操作人员基于磨损指示部752能够被看到或检测到而识别出磨损指示部(相对于套筒)的位置改变，从而可以判断动、静触头的磨损厚度已经达到预定值。
42.如上所述，真空灭弧室6的动触头由触头支撑组件7连接并驱动，而静触头连接至第一接线端子61，并在第一接线端子61处布置有线圈5。如图6所示，线圈5围绕第一接线端子61的一部分，并且第一接线端子 61的该部分靠近外壳4的第二壳部分42的内壁。外壳4例如在第二壳部分42上在对应于第一接线端子61的位置形成有第二连接开口421，以供线缆穿过并连接至第一接线端子61。
43.如图6所示，适配于围绕第一接线端子61的线圈5，外壳4的第二壳部分42在内壁形成有凹槽425，以容纳该线圈。该凹槽的形状可以与线圈 5的形状相适应，以使线圈5更为稳固地装配在外壳4内。第二连接开口 421对应地形成在凹槽425的槽底。
44.除了以静触头连接至第一接线端子，真空灭弧室6还以动触头通过软连接62与第二接线端子(图中未示出)连接。软连接62可以套在触头支撑组件7的连杆73上。外壳4例如在第二壳部分42上在对应于软连接的位置形成有第三连接开口422，以供第二接线端子或线缆穿过并连接至软连接62。在所示出的实施例中，第二壳部分42在对应于第三连接开口422 的位置可以形成有朝向软连接63突出的凸部426，第三连接开口422贯穿该凸部426，而第二接线端子可以安置于该第三连接开口422中并与软连接62相连接。
45.为了将真空灭弧室6稳定保持在外壳4内，外壳4的内壁还一体形成凸起的环圈423，该环圈沿外壳4的周向延伸。环圈423的朝向真空灭弧室6的侧面为与真空灭弧室的外
周面适配的凹弧面。真空灭弧室被环圈包围并夹持，以被限制沿横向的运动。根据所示出的实施例，环圈可以是外壳4的多个壳部分组装在一起之后围成的。例如，如图6所示，第一壳部分41和第二壳部分42各自一体形成有半圈，并在将它们组装后围成一整个环圈。
46.本实用新型通过将真空灭弧室连同支撑组件等一系列部预封装在框架式的外壳中，以预制出单个的小体积真空灭弧模块单元，同时保留了真空灭弧室零飞弧的特点。每个模块单元的体积较小且外形较为整洁。将所需数量的真空灭弧模块单元并联至一个操作机构之后，真空断路器的整体结构紧凑且占用空间很小，而且由于真空灭弧模块单元是预制单元，所以现场与操作机构的组装也省时省力，安全性能也很好。
47.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。
48.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。