断路器的操作机构的二级锁扣机构的制作方法

本发明涉及低压电器领域，更具体地说，涉及开关电器的操作机构中的锁扣机构。

背景技术：

断路器是低压配电网中主要的起到保护作用的开关电器，断路器为线路提供过载和短路保护。塑料外壳式断路器是其中的一种，而大容量塑壳断路器是指额定电流达到或超过800A的断路器，该断路器通常为三极和四极结构，即该断路器具有三组或者四组触头，对应三相或者四相电路。为了满足电力系统中一定的选择性保护要求，断路器必须有一定的短时耐受能力。因此，大容量塑壳断路器的触头组件，尤其是多极的传动组件必须有较高的强度与刚度，满足多极的触头压力、超程等参数的均一性。另一方面，考虑到成本和应用市场，大容量塑壳断路器的操作机构绝大部分为手动操作型式，在满足人力操作力的要求下，操作机构的输出功率往往有限，因此断路器手动操作机构往往要求输出功率尽可能高，又能够保证多极触头参数的均一性。

操作机构的锁扣机构用于将操作机构锁定在合闸位置或者分闸位置，以及在需要脱扣时及时将操作机构放松进行脱扣，因此锁扣机构的稳定性和响应速度对于操作机构的性能来说有着重要的作用。对于手动操作机构来说，一般采用三极锁扣机构，通过三极机构的杠杆放大效应来降低对于人力操作力的要求，但三极锁扣机构由于是三极联锁，因此反应速度较慢，使得操作机构的整体脱扣速度较慢。

技术实现要素：

本发明旨在提出一种具有较小的人力操作力要求的二级锁扣机构。

根据本发明的一实施例，提出一种断路器的操作机构的二级锁扣机构，其中操作机构包括：跳扣组件、左侧板组件、右侧板组件、锁扣组件、半轴组件、杠杆组件和主轴组件。跳扣组件、锁扣组件和杠杆组件安装在左侧板组件和右侧板组件之间，半轴组件和主轴组件贯穿左侧板组件和右侧板组件并且延伸到左侧板组件和右侧板组件之外。跳扣组件、锁扣组件、半轴组件、杠杆组件和主轴组件联动。跳扣组件包括跳扣，跳扣的第二端具有锁扣面；锁扣组件包括绕转轴转动的钣金件和安装在钣金件上的轴承；所述轴承与锁扣面接触，锁扣组件限制跳扣组件；半轴组件包括半轴，所述钣金件与半轴接触，半轴组件限制锁扣组件；所述跳扣组件、锁扣组件和半轴组件构成二级锁扣机构。

在一个实施例中，跳扣组件包括跳扣、上连杆和下连杆，上连杆铆接在跳扣上，下连杆铆接在上连杆上。跳扣的第二端呈钩形，钩形的外侧形成第二斜面，该第二斜面是锁扣面。

在一个实施例中，第二斜面包括圆弧面。

在一个实施例中，锁扣组件包括钣金件、轴承、锁扣组件弹簧和转轴；钣金件安装在转轴上，锁扣组件弹簧套在转轴上，锁扣组件弹簧对钣金件施加弹簧力，轴承安装在钣金件上，轴承与第二斜面接触，锁扣组件限制跳扣组件。

在一个实施例中，半轴组件包括半轴，半轴的两端分别安装在左侧板组件和右侧板组件上，钣金件与半轴组件接触。

在一个实施例中，跳扣的第二斜面被轴承顶住而锁定时，存在力臂，锁扣组件弹簧利用该力臂产生力矩驱使钣金件绕转轴转动，使得钣金件的端部压紧半轴。

在一个实施例中，在再扣的过程中，轴承压紧跳扣上的第二斜面以及第二斜面的相邻面，并且轴承与第二斜面以及相邻面相切。

本发明的断路器的操作机构的二级锁扣机构为二级锁扣，与三极锁扣相比较具有更快的响应速度，轴承能够有效降低锁扣位置的切向摩擦力，有利于降低人力操作力要求。此外，在锁扣位置采用圆弧面能降低出现“死扣”的风险。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了采用本发明的二级锁扣机构的断路器的操作机构的结构图。

图2a和图2b揭示了图1所示的断路器的操作机构中跳扣组件的结构图。

图3a揭示了图1所示的断路器的操作机构中左侧板组件和锁扣组件的结构图。

图3b从另一个角度揭示了左侧板组件和锁扣组件的结构图。

图4a揭示了锁扣组件的第一实施例的结构图。

图4b揭示了锁扣组件的第二实施例的结构图。

图5揭示了图1所示的断路器的操作机构中右侧板组件的结构图。

图6a和图6b揭示了图1所示的断路器的操作机构中杠杆组件的结构图。

图7a和图7b揭示了图1所示的断路器的操作机构中主轴组件的结构图。

图8揭示了图1所示的断路器的操作机构与断路器的装配结构图。

图9揭示了图1所示的断路器的操作机构与断路器的装配结构图。

图10a和图10b揭示了图1所示的操作机构带动动触头进行合闸的过程。

图11a和图11b揭示了图1所示的操作机构带动动触头进行分闸的过程。

图12a和图12b揭示了二级锁扣机构的工作原理。

具体实施方式

参考图1所示，图1揭示了采用本发明的二级锁扣机构的断路器的操作机构的结构图。操作机构107包括跳扣组件100、左侧板组件101、锁扣组件102、半轴组件103、右侧板组件104、杠杆组件105和主轴组件106。

图2a和图2b揭示了跳扣组件的结构图。参考图2a和图2b所示，跳扣组件100包括跳扣204。跳扣204的第一端具有第一孔207，转轴208铆接在第一孔207中。跳扣204的中部具有销轴孔，销轴203穿过销轴孔，将上连杆201铆接在跳扣204上。在靠近销轴孔的位置具有限位孔，限位销钉205铆接在限位孔中。由于图2a所示的是铆接了限位销钉205后的状态，因此限位孔被阻挡，限位孔的位置即限位销钉205所在的位置。跳扣204的第二端呈钩形，钩形的内侧形成第一斜面256、钩形的外侧形成第二斜面253。需要说明的是，虽然253被成为第二斜面，但该“斜面”实际上是圆弧形，或者至少包括一部分的圆弧面。上连杆201的上端铆接在跳扣204上，上连杆201的中部具有销轴孔，销轴203穿过销轴孔，将下连杆202铆接在上连杆201上。上连杆201的下端具有连接孔236。如图2b所示，下连杆202的上端具有连接孔283，轴销穿过连接孔283将下连杆202铆接在上连杆201上，下连杆202的下端具有连接孔282。

侧板组件包括左侧板组件101和右侧板组件104。左侧板组件101和右侧板组件104具有对称的结构。参考图1所示，跳扣组件100、锁扣组件102、半轴组件103、杠杆组件105和主轴组件106的均位于左侧板组件101和右侧板组件104之间。并且，锁扣组件102、半轴组件103、杠杆组件105和主轴组件106的两端分别安装在左侧板组件101和右侧板组 件104上。图3a和图3b揭示了左侧板组件的结构，其中图3a和图3b分别从不同的角度揭示了左侧板组件的结构。如图所示，左侧板组件101包括左侧板209。左侧板209在底部靠近两端的位置形成折弯孔210，折弯孔210包括与侧板209垂直的延伸板，以及开设在延伸板上的孔。在折弯孔210上铆接有螺母211。折弯孔210和螺母211用于将操作机构107安装到断路器上。左侧板209在中部靠近底部的位置具有安装孔212，安装孔212用于安装转轴213，转轴213是杠杆组件105的转轴，杠杆组件105绕转轴213转动。如图3b所示，转轴213是一个短轴，转轴213在朝向左侧板209内侧的端部具有端盖。左侧板209在第二端靠近顶部的位置具有安装孔215，锁扣组件102的转轴217安装在安装孔215中，从而将锁扣组件102安装到左侧板组件101上。左侧板209在第二端靠近底部的位置具有半轴孔226，半轴孔226用于装配半轴组件103。左侧板209在靠近第一端的底部的位置具有一半圆形的缺口299，该缺口299用于容纳主轴组件106，在缺口299的上方有一安装孔290，安装孔290用于供主轴组件106的螺钉固定。左侧板209在靠近第一端的顶部的位置具有跳扣安装孔280，跳扣安装孔280用于容纳跳扣组件100的转轴208。

图5揭示了右侧板组件的结构图。右侧板组件104与左侧板组件101具有对称的结构，右侧板309具有与左侧板209对称的折弯孔310、螺母311、用于安装转轴213的安装孔312、用于安装锁扣组件102的转轴217的安装孔315、用于装配半轴组件103的半轴孔227、用于容纳主轴组件106的半圆形的缺口399、用于供主轴组件106的螺钉固定的安装孔291、用于容纳跳扣组件100的转轴208的跳扣安装孔281。

锁扣组件102包括钣金件219、定位轴220、轴承221、锁扣组件弹簧222和转轴217。参考图3a和图3b所示，主要参考图3b，需要说明的是，为了更清楚地表达锁扣组件102的安装结构，图3b与图3a使用两个不同的角度揭示了侧板组件101与锁扣组件102，图3b更加清楚地揭示了锁扣组件的安装结构。图4a揭示了锁扣组件中钣金件219、定位轴220 和轴承221的结构。钣金件219包括两片形状一致的钣金片，两片钣金片以一定间隔设置，两根定位轴220固定两个钣金片形成钣金件219。轴承221夹在两个钣金片之间，轴承221的两端分别安装在一个钣金片上。轴承221位于两根定位轴220之间。钣金件219的上端具有轴孔，通过该轴孔，钣金件219安装在转轴217上，并且钣金件219能够绕转轴217转动。转轴217上还套有锁扣组件弹簧222，锁扣组件弹簧222同样夹在两个钣金片之间。轴承221与跳扣组件100的第二斜面253配合，使得锁扣组件102能够对跳扣组件100进行限位。图4b揭示了锁扣组件的另一个实施例的结构图，在图4b所示的结构中，钣金件219A包括两片形状不一致的钣金片，其中一片钣金片上具有弯折脚，而另一片钣金片上没有弯折脚，两片钣金片上同样具有共转轴217穿过的孔。两片钣金片以一定间隔设置，并且通过一片状部分相连，不再使用定位轴。或者说，钣金件219A是一个单一的部件，包括片状部分以及由片状部分连接的两片钣金片。轴承221A夹在两个钣金片之间。

参考图1所示，半轴组件103包括半轴223。半轴223的两端分别安装在左侧板组件101的侧板209上的半轴孔226，以及右侧板组件104的侧板209上的半轴孔227中。半轴组件103上具有两个故障接收件，第一故障接收件224和第二故障接收件225。第一故障接收件224和第二故障接收件225均位于左侧板组件101和右侧板组件104之间，其中第一故障接收件224靠近左侧板组件101的侧板内侧设置，第二故障接收件225靠近右侧板组件104的侧板内侧设置。半轴组件103和锁扣组件102共同形成操作机构的二级锁扣。

图6a和图6b揭示了杠杆组件的结构图。杠杆组件105包括钣金折弯件228，钣金折弯件228折弯形成顶壁和两个侧壁，顶壁和两个侧壁形成一半包围的结构。钣金折弯件228的顶壁上铆接安装轴229，安装轴229用于安装操作手柄230。钣金折弯件228在顶壁与两个侧壁的交界处各自开有一个安装槽233。在两个安装槽233之间装有弹簧安装轴232。杠杆 组件弹簧231的上端连接在弹簧安装轴232上。在图示的实施例中，有两根杠杆组件弹簧231并列设置。杠杆组件弹簧231被钣金折弯件228所包围。杠杆组件弹簧231的下端具有连接孔234，连接孔234与上连杆201下端的连接孔236对齐。连接轴235穿过连接孔234和连接孔236，使得杠杆组件弹簧231与跳扣组件100的上连杆201连接，从而杠杆组件105与跳扣组件101联动。钣金折弯件228在两个侧壁的底部的第一端形成浅钩形的延伸部258，该浅钩形的延伸部258具有类似“靴子”的造型。该浅钩形的延伸部258起到对杠杆组件105的转动进行限位的作用。钣金折弯件228在两个侧壁的底部靠近第二端的位置形成有半圆形的缺口241，该半圆形的缺口241用于容纳转轴213。杠杆组件105绕转轴213转动。

图7a和图7b揭示了主轴组件的结构图。主轴组件106包括主轴237。在主轴237上具有多个悬臂238，在一个实施例中，多个悬臂238焊接在主轴237上。多个悬臂238分别对应多个极的动触头组件，或者说对应于多相电路。每一个悬臂238上具有连接孔。主轴237上还具有一对主轴限位件239和240。该一对主轴限位件239和240设置在多个悬臂238的其中一个的两侧，并且，该对主轴限位件239和240在主轴237上的位置相对于该悬臂238对称。主轴限位件239和240对应于其中一相电路。主轴限位件239和240的端部具有弯折的限位块259，该弯折的限位块259能与钣金折弯件228上“靴子”造型的浅钩形的延伸部258配合，利用主轴组件106来对杠杆组件105的转动范围进行限位。图7b揭示了主轴组件的安装配件。安装配件包括两个部分：第一部分242和第二部分243。第一部分242和第二部分243是一个整体。第一部分242形成一个圆形的孔，该孔的直径与主轴237匹配，主轴237从该孔中穿过。第二部分243位于第一部分242的上方，第二部分243上具有螺孔。在左侧板组件101和右侧板组件104上分别安装一个安装配件。第一部分242上的孔分别于半圆形的缺口299或者399对齐，以用于容纳主轴237。第二部分243上的螺孔分别对准安装孔290或者安装孔291，螺钉穿过安装孔和螺孔，将安装 配件连同主轴一起安装到左侧板组件和右侧板组件上。

结合图1、图2a、图2b、图3a、图3b、图4a、图4b、图5、图6a、图6b、图7a和图7b，跳扣组件100、左侧板组件101、锁扣组件102、半轴组件103、右侧板组件104、杠杆组件105和主轴组件106以如下的方式组装成操作机构107。跳扣组件100的转轴208的两端分别安装在左侧板组件101的跳扣安装孔280(位于左侧板209上)和右侧板组件104的跳扣安装孔281(位于右侧板309上)。杠杆组件105的钣金折弯件228的两侧侧壁底部的半圆形的缺口241分别架设在左侧板组件101和右侧板组件104的转轴213上。如前面所述的，转轴213是短轴，两个转轴213分别安装在左侧板209和右侧板309上，转轴213朝向内侧的端部具有端盖，端盖的直径大于转轴，端盖对钣金折弯件228的侧壁进行横向的限位。杠杆组件105中的杠杆组件弹簧231底部的连接孔234与上连杆201下端的连接孔236对齐，连接轴235穿过连接孔234和连接孔236，将杠杆组件弹簧231与上连杆201连接。主轴组件106的主轴237穿过两个安装配件的第一部分242上的孔，使得主轴237被连接到两个安装配件上。主轴237被放置到左侧板组件101的半圆形缺口299(位于左侧板209上)和右侧板组件104的半圆形缺口399(位于右侧板309上)中，两个安装配件的第二部分243上的螺孔分别对准左侧板组件101上的安装孔290(位于左侧板209上)和右侧板组件104上的安装孔291(位于右侧板309上)。螺钉穿过两个安装配件的第二部分243上的螺孔以及安装孔290、291，将安装配件固定在左侧板组件和右侧板组件上，也完成主轴组件106与左侧板组件101和右侧板组件104的装配。主轴组件106的其中一个悬臂238与跳扣组件100的下连杆202连接，悬臂238上的连接孔与下连杆202下端的连接孔282由销轴246连接(销轴246在图11中揭示)，形成连杆结构，主轴组件106与跳扣组件100实现连接。对于具有多极结构的多相电路来说，主轴组件106上具有多个悬臂238，每个悬臂238对应一极，操作机构107安装在其中某一极的结构上。对应该极的悬臂238与 操作机构的跳扣组件中的下连杆连接。对于左侧板组件101和右侧板组件104来说，除了借助于锁扣组件102的转轴217进行固定之外，在相对于锁扣组件102的另一端还具有另一个固定轴247。固定轴247同样穿过位于左侧板组件和右侧板组件上的孔并由螺钉固定，固定轴247和转轴217一起将左侧板组件101和右侧板组件104固定在一起。

参考图8和图9，揭示了操作机构107与断路器108的装配结构图。图8和图9是去除断路器的顶盖后的结构图。参考图8和图9所示，断路器108包括基座109和中盖159。在图示的实施例中，断路器108是一个多极断路器，具有对应多相电路的多极动触头110。操作机构107安装在其中一极的动触头上。螺钉249与操作机构的左侧板组件101和右侧板组件104上的螺母211配合，将左侧板组件101和右侧板组件104固定在中盖159上，从而将操作机构107安装到其中一极的动触头上。多极动触头110通过销轴250分别连接到主轴组件106的对应的悬臂238上，每一极的动触头110连接到与之对应的悬臂238。销轴250固定在悬臂238上的连接孔中。参考图7a，每一个悬臂238上具有两个连接孔，其中上方的连接孔用于与跳扣组件连接，下方的连接孔用于与动触头连接。操作手柄230安装在杠杆组件105上，更加具体地说，操作手柄230安装在安装轴229上。

图10a和图10b揭示了前述的操作机构带动动触头进行合闸的过程。图10a主要揭示了操作机构的合闸过程，图10b揭示了操作机构带动动触头合闸的过程。在进行合闸时，跳扣组件100中的跳扣204的尾端，钩形的外侧所形成第二斜面253被轴承221顶住并被轴承221所限制。锁扣组件102的钣金件219被半轴组件103的半轴223所限制。杠杆组件105在人力作用下绕转轴213逆时针运动，比如，人力推动操作手柄230来带动杠杆组件转动。在图10a和图10b所示的实施例中，图示的合闸方向如箭头所指，是使得杠杆组件逆时针转动。在推动杠杆组件105逆时针转动后，杠杆组件弹簧231驱动上连杆201以销轴203为转轴转动，上连杆 201绕销轴203顺时针转动。上连杆201带动下连杆202运动。下连杆202通过销轴246带动主轴组件106的悬臂238(该悬臂238于跳扣组件100连接)，悬臂238进一步带动主轴237围绕主轴的轴心106A转动，主轴237围绕轴心106A顺时针转动。主轴237的转动带动其他的悬臂238联动，各个悬臂238通过销轴250带动各个动触头110完成合闸。各个动触头110围绕各自的转动中心255逆时针转动。回到图2a，上连杆201顺时针转动的极限位置被限位销钉205所限制，当上连杆201转动至与限位销钉205接触时，上连杆201不再转动。于是，合闸完成后，上连杆201由限位销钉205进行限位。

图11a和图11b揭示了前述的操作机构带动动触头进行分闸的过程。图11a主要揭示了操作机构的分闸过程，图11b揭示了操作机构带动动触头分闸的过程。在进行分闸时，杠杆组件105在人力作用下绕转轴213顺时针运动，比如，人力推动操作手柄230来带动杠杆组件转动。在图11a和图11b所示的实施例中，图示的分闸方向如箭头所指，是使得杠杆组件顺时针转动。在推动杠杆组件105顺时针转动后，杠杆组件弹簧231驱动上连杆201以销轴203为转轴转动，上连杆201绕销轴203逆时针转动。上连杆201带动下连杆202运动。下连杆202通过销轴246带动主轴组件106的悬臂238(该悬臂238与跳扣组件100连接)，悬臂238进一步带动主轴237围绕主轴的轴心106A转动，主轴237围绕轴心106A逆时针转动。主轴237的转动带动其他的悬臂238联动，各个悬臂238通过销轴250带动各个动触头110完成分闸。各个动触头110围绕各自的转动中心255顺时针转动。结合参考图7a，主轴237逆时针转动的极限位置由主轴限位件239、240和固定轴247所决定。参考图11a和图11b，当主轴限位件239、240与固定轴247接触时，主轴部件不再转动。

如前面所述的，跳扣组件100、锁扣组件102和半轴组件103构成二级锁扣机构。图12a和图12b揭示了二级锁扣机构的工作原理。如图所示，当跳扣204的第二斜面253被轴承221顶住而锁定时，存在力臂L5，锁 扣组件弹簧222利用该力臂L5产生力矩驱使钣金件219绕转轴217逆时针转动，钣金件219的端部219A压紧半轴223。套在转轴217上的锁扣组件弹簧222利用力臂L5产生力矩。当进行再扣(复位)时，为保证轴承能够可靠地进入到第二斜面253并与之锁定，必须使得跳扣204存在过行程，在再扣的过程中，轴承221会压紧跳扣204上的面204A以及第二斜面253，并且与面204A和第二斜面253相切。前面提到，第二斜面253是一个圆弧面或者至少包括一部分的圆弧面，因此，圆弧形的面253能够保证力臂L5保持基本不变，以防止自锁(也称为“死扣”)现象的发生。

本发明的断路器的操作机构的二级锁扣机构为二级锁扣，与三极锁扣相比较具有更快的响应速度，轴承能够有效降低锁扣位置的切向摩擦力，有利于降低人力操作力要求。此外，在锁扣位置采用圆弧面能降低出现“死扣”的风险。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。