專利名稱：一種模塊化的多功能電器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電器，特別涉及一種模塊化的多功能開關電器，屬于低壓電器領 域。
背景技術：
一般的低壓電器構成的電氣系統主要有兩種方式一種是分別由實現保護作用 (配電電器，主要為斷路器)與控制作用(控制電器，主要為接觸器和熱繼電器或電動機保 護器)的分立式的開關電器構成，兩種電器分別獨立安裝固定，并通過連接件實現電氣連 接，在電源和負載之間進行控制與保護。圖1是上述實現方式的一個典型電路。圖中隔離 開關G是為確保檢修人員檢修電路時的安全；斷路器CB (或熔斷器R)作為線路的短路保 護；接觸器CJ為頻繁啟停電動機；熱繼電器JR用作電動機的過載保護，有時也兼作電動機 的斷相保護。這種分立元件組成的電路，接線復雜、耗材、耗力、安裝使用繁瑣，占用空間龐 大、可靠性差，而且要求設計人員對各種元器件特性掌握充分，才能設計出特性配合較為合 適的電路。另一種是由同時具有控制與保護作用的集成式的多功能電器即控制與保護開關 電器(簡稱CPS)。中國專利曾公開“一種集成化的控制與保護開關電器”(ZL01238478. X， CN2472341Y，公告日2002年1月16日)，其結構構成為模塊化的一體化安裝方式，同樣用在 電源和負載之間進行保護和控制，這種方式不但將兩種功能的分立式電器融為一體，而且 在內部實現了控制與保護的協調配合，體積較小，目前的應用已越來越廣泛。但是在一些低壓電器場合，如照明配電場合，特別是大型綜合功能的配電系統，他 不并不需要過載、斷相等一般故障保護，只需要控制與保護開關的短路保護、和控制功能， 特別是智能化、網絡化功能。在這種場合仍然使用采用雙金屬式熱磁保護的CPS已不能滿 足要求，但并不合理。隨著電子技術和數字化技術發展，低壓電器已經朝著智能化、多功能 化、網絡化的方向發展，采用雙金屬片熱磁保護方式的CPS，已經不能滿足現場要求。
發明內容
本發明的目的在于提供一種模塊化多功能電器，該電器具有短路保護功能、遠程 控制功能和就地控制功能；該電器還可以與熱磁脫扣器一起構成控制與保護開關；還可以 與數字化控制器一起構成數字化控制與保護開關。為達到上述目的，本發明的技術方案是模塊化多功能電器，包括底座1、驅殼2、 主電路接觸組3、操作機構4、電磁傳動機構5 ；還包括輔助模塊、熱磁脫扣器、數字化控制 器、隔離機構。所述的主電路接觸組3，裝有螺管電磁鐵14及雙斷點的動、靜主觸頭，螺管電磁鐵 14通過推桿與主觸頭相連接。所述的電磁傳動機構5，包括動靜鐵芯、線圈、支架、頂桿、導電夾，頂桿固定在鐵芯 上，導電夾內設有一與線圈串聯的斷點，并通過一撥桿由操作機構4控制。
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所述的操作機構4，包括火必· i次怠毖出推桿、推板、撥桿、拉桿分別與主電路接 觸組3、電磁傳動機構5關聯，并有手動操作的指示按鈕。所述的主電路接觸組3后端裝有接線端子，可以通過導線或導電排連接到負載; 所述的驅殼2后端內表面與主電路接觸組3后端的內表面相貼合。所述的輔助模塊包括接線端子55、觸頭支持56、微動開關54、推桿53、分勵脫扣器 52和頂桿51 ；所述的觸頭支持56、微動開關54、推桿53與操作機構4相關聯，并通過接線 端子將信號輸出；所述的輔助模塊可安裝在多功能電器的右側、左側，并可擴充。所述的熱磁脫扣器包括拍合式瞬動電磁鐵39及差動機構40，拍合式瞬動電磁鐵 39及差動機構40安裝在軀殼上，拍合式瞬動電磁鐵39的線圈串接在主電路中；所述的熱 磁脫扣器的三相的三個導電夾48插入多功能電器的端子15內，并通過螺釘固定；所述的熱 磁脫扣器的推動板42與操作機構內的推桿26接觸；熱磁脫扣器的掛鉤50與數字化控制器 的掛鉤49相連接。所述的數字化控制器包括微處理器模塊、電源模塊、數字量輸入輸出模塊、信號采 集模塊、人機接口模塊、通訊模塊、輸出執行模塊；所述的數字化控制器的三相的三個導電 夾48插入多功能電器的接觸組端子15內，并通過螺釘固定；數字化控制器的磁通變換器 57與操作機構內的推桿26接觸；數字化控制器的掛鉤與多功能控制器的掛鉤相連接。所述的隔離機構包括隔離刀觸頭35、支架33、旋轉架31、主電路導電板、指示件34 及關聯于操作機構的拉桿；所述的隔離的刀觸頭固定在支架上，能隨支架上下移動接通、斷 開主電路；所述的隔離機構的支架固定在電磁傳動機構5上，刀觸頭36、37放置在驅殼2 內。本發明的有益效果采用本發明的模塊化多功能電器，可廣泛用于低壓電控系統。 單獨使用時，與傳統的分立元器件構成的系統比，體積減少，節銀節材，省時省力，減少了連 接點，故障率大大降低，安裝使用方便，特別是產品內部實現了控制與保護的協調配合，大 大減少了產品的體積和安裝尺寸。該模塊化多功能電器，與熱磁脫扣器相結合，可以組成控 制與保護開關，與傳統的控制與保護開關具有同樣的功能，且體積更小；該模塊化多功能電 器，與數字化控制器相結合，可以組成數字化控制與保護開關電器，可以應用于各種電動機 控制中心、配電場合。實現對電動機的控制、保護、參數顯示、通訊等功能。該模塊化多功能 電器采用模塊化結構設計，選用不同的模塊可以組成不同種類的產品構成，且體積小，產品 內部實現控制與保護的協調配合，接線方便、可靠性較高、并且具有節能節材的特點，具有 較高的經濟效益和社會效益。下面結合附圖和實施例對本發明作比較詳細的說明。
圖1為由分立元器件構成的電控系統的典型電路；圖2為本發明的多功能電器的構成示意圖；圖3為本發明的多功能電器的接觸組示意圖；圖4為本發明的多功能電器的接觸組與蓋配合示意圖；圖5為本發明的多功能電器的電磁傳動機構示意圖；圖6、圖7為本發明的多功能電器的操作機構示意圖8為本發明的多功能電器的面板標簽示意圖；圖9、圖10、圖11為本發明的多功能電器的隔離機構示意圖；圖12為本發明的多功能電器與隔離機構構成示意圖；圖13為本發明的多功能電器的熱磁脫扣器示意圖。圖14為本發明的多功能電器的拍合式瞬動電磁鐵動作示意圖。圖15、圖16為本發明的多功能電器的熱磁脫扣器內差動機構示意圖。圖17、圖18為本發明的多功能電器與熱磁脫扣器構成的控制與保護開關結構示 意圖。圖19為本發明的多功能電器的輔助觸頭及分勵器示意圖；圖20為本發明的多功能電器與輔助模塊構成示意圖；圖21為本發明的多功能電器的數字化控制器構成示意圖；圖22為本發明的多功能電器與數字化控制器構成的數字化控制與保護開關示意 圖；以下結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
具體實施例方式參照圖2，這是本發明多功能電器的構成示意圖。如圖所示所述的多功能電器包括底座(1)、驅殼(2)、電磁傳動機構(5)、操作機 構(4)、接觸組(3)。參照圖3，這是本發明的多功能電器的接觸組示意圖。如圖所示14為螺管電磁鐵，其線圈直接串入主電路，桿13固定在螺管電磁鐵14 的動鐵心上，推桿6位于桿13的下方，并關聯于固定觸橋11的觸頭支持7，雙動觸點9焊接 在觸橋11兩端，雙靜觸點8焊接在兩接觸板12及16上，當線路中出現短路電流時，螺管電 磁鐵14吸合，動鐵心帶動桿13瞬動沖擊推桿6，且短路電流越大，沖擊速度越快，推桿6作 用于觸頭支持7，帶動雙動觸點9與雙靜觸點8分離。觸橋11和接觸板12、16內流過的電 流方向相反，在觸橋周圍產生自紙面向外的磁場，觸橋在磁場作用下產生的電動磁力使觸 頭分開。15為端子，與主電路相連，可通過導線或導電排連接到負載。參照圖4，這是本發明的多功能電器的接觸組與蓋配合示意圖。如圖所示，三相接觸組(3)安裝在驅殼(2)內，接觸組的出線端裝有端子15。接觸 組3的后端的那表面與驅殼2后端的內表面相貼合。參照圖5，這是本發明的多功能電器的電磁傳動機構示意圖。如圖所示，電磁傳動機構(5)通過與操作機構⑷的配合能實現對電路的遠程及 就地的自動控制。途中斷點K串接在控制線圈回路中，19為靜觸點，動觸點固定在簧片17 上，18為由操作機構控制的一撥桿，A1、A2外接控制電源，頂桿20固定在動鐵心22上，其下 端通過三螺桿21緊靠在觸頭支持7上，23為靜鐵芯，控制線圈不通電時，頂桿20正好將觸 頭支持7壓下，接觸組內的動靜觸頭8、9分離，主電路斷開。僅當控制線圈回路通電，鐵芯 吸合，動鐵芯帶動頂桿20抬起，觸頭支持7在彈簧力作用下上移，動靜觸頭8、9接觸，主觸 頭才能閉合。 由于斷點K串接在控制線圈回路中受操作機構4的控制，因此通過操作機構上的旋鈕操動撥桿18，使斷點K合分，從而使控制線圈通斷，能就地實現主觸頭的合分，即近程 自動控制；同時對接入Al、A2上的遠距離的控制電源上串接合分按鈕，同樣能使控制線圈 通斷，實現遠程自動控制的目的。圖6及其俯視圖7是本發明的多功能電器的電磁傳動機構示意圖。如圖所示，圖6中撥桿18與所述的電磁傳動機構5關聯，所述的撥桿18直接控制 電磁傳動機構5內的斷點K，實現控制線圈的通斷。拉桿24與隔離機構相關聯，作用于所 述操作機構上旋鈕25的力能帶動撥桿24，從而使隔離機構處于隔離位置，最終實現隔離功 能；圖6中的推桿26受熱磁脫扣器或數字化控制器的作用，在操作機構的傳動下能使撥桿 18分斷控制線圈回路；圖7中的推板27與所述的接觸組3相聯系，當主電路出現短路電流 時，它也能使控制線圈回路斷開，從而保證主觸頭在短路沖擊后的分斷。參照圖8，這是本發明的多功能電器的面板標簽示意圖。如圖所示面板標簽29及操作機構上的旋鈕25，30與28分別為通斷及短路故障 指示器旋鈕能給出電器多種不同的工作狀態。當旋鈕指示AUTO位置時，電器處于自動控 制狀態，此狀態下接通控制線圈電源，主觸頭閉合指示件30呈紅色；手動操作使旋鈕指向 OFF位置，電器將處于自動控制的斷開狀態，此時主觸頭將始終不能接通；在正常接通的電 路中，如出現過載、斷相、短路、欠壓等故障時，開關體內對應的功能模塊動作，此時機構的 動作使旋鈕處于TRIP位置，即脫扣位置，特別當出現短路故障時，指示器28將呈紅色；如要 實現隔離，必須首先將旋鈕置于G位置，操作隔離指示件來實現；圖中RESET為一過渡位置， 操作旋鈕通過此位置能實現脫扣后的機構的再扣。圖9、圖10、圖11為本發明的多功能電器的隔離機構示意圖。如圖所示隔離的刀觸頭35固定在支架33上，并串接在主電路中，36與37為固定 的主電路導電板。在拉桿24拉力作用下，旋轉架31能繞支點32轉動，同時，旋轉架31的轉 動又能帶動支架35的上下移動，當支架35在旋轉架31的作用下向上移動時，隔離刀觸頭 35將脫離36與37而使主電路斷開。圖10為旋鈕處于隔離位置G時，主電路分斷的狀態， 從圖10可以看出，支架的上下移動是旋轉架作用于支架的面N及面M的結果，在這一狀態 下，用外力拉動指示件34向右移動，指示件將帶動支架連同刀觸頭脫離旋轉架31，如圖11 所示，面M及面N和旋轉架31已經不接觸，此時旋轉架的轉動不能使主電路接通，從而達到 隔離的目的；如再次接通主電路，必須先使旋鈕回到隔離位置G，外力推動指示件，由圖11 所示位置回到圖10所示位置，然后手操作旋鈕，使刀觸頭與主電路導電板36與37接觸，才 能接通電路。參照圖12，為本發明專利的多功能電器與隔離機構構成示意圖.如圖所示隔離機構的支架31固定在電磁傳動機構5上，刀觸頭36、37放置在驅 殼2內。參照圖13，為本發明的多功能電器的熱磁脫扣器示意圖。如圖所示，熱磁脫扣器包括拍合式瞬動電磁鐵39及差動機構40，拍合式瞬動電磁 鐵39及差動機構40安裝在軀殼上，拍合式瞬動電磁鐵39的線圈串接在主電路中。參照圖14，為本發明的多功能電器的拍合式瞬動電磁鐵動作示意圖。如圖所示，42為過電流脫扣器內一推動板，它和操作機構推桿26接觸，當電路中 的承載電流大于設定的一定倍數的額定電流時，拍合式瞬動電磁鐵39瞬動吸合，其位移通過機構35傳動，42向右移動，推動操作機構內的推桿26，從而最終分斷電路，實現了短延時瞬動。參照圖15和圖16，這是本發明的多功能電器的熱磁脫扣器內差動機構示意圖。如圖所示，在三相過載的情況下，雙金屬片43受熱元件44加熱，推動上導板46向 左彎曲，推動推板45使傳動機構40動作，實現過載脫扣；在線路斷相時，斷相雙金屬片將 冷卻而向右彎曲，推動下導板47右移，而另外兩相雙金屬片在電流加熱下仍使上導板45左 移，結果使推板在上下導板推動下逆時針旋轉，迅速使傳動機構40動作，實現差動的斷相 脫扣。參照圖17、圖18，這是本發明的多功能電器與熱磁脫扣器構成的控制與保護開關 結構示意圖。如圖17所示，熱磁脫扣器的三相的三個導電夾48插入多功能電器的端子15內， 并通過螺釘固定。熱磁脫扣器的推動板42與操作機構內的推桿26接觸，當熱磁脫扣器檢測 到故障或感受故障信號，推動板42推動推桿26，從而最終分斷電路，實現了短延時瞬動。圖 18所示為多功能電器與熱磁脫扣器構成的控制與保護開關結構的仰視圖，途中熱磁脫扣器 的掛鉤50與多功能控制器的掛鉤49相連接，從而使得多功能電器與熱磁脫扣器構成一個 完整的產品，可以通過卡槽裝配。參照圖19，為本發明的多功能電器的輔助觸頭及分勵器示意圖；如圖所示所述的輔助模塊包括接線端子55、觸頭支持56、微動開關54、推桿53、 分勵脫扣器52、頂桿51。當多功能電器主體吸合和斷開時，通過電磁傳動機構帶動觸頭支 持56上下運動，從而使相應的常開、常閉端子55發生狀態轉換，發出輔助信號；當多功能 電器發生故障(過載、過流、短路、分勵等)時候，通過操作機構帶動推桿53，使得故障報警 信號端子由常開轉換為常閉，發出報警信號；當多功能電器發生短路故障時，還直接通過操 作機構推動微動開關54動作，使得短路報警信號端子由常開轉換為常閉，發出短路報警信 號；當手柄25處于AUTO位置時，通過操作機構推動微動開關54動作，使得手柄狀態指示端 子由常開轉換為常閉，發出備妥信號；當外界通過端子將分勵脫扣器52的控制端接入相應 控制電壓時，分勵脫扣器動作，帶動頂桿51動作，進一步推動操作機構的推桿26動作，最終 分斷主回路，實現分勵功能。輔助模塊內，可通過增加或取消相應的功能模塊，對輔助信號端子、報警信號端 子、狀態信號端子、分勵控制端子進行靈活組合。同時可通過觸頭支持56，進一步的擴充輔 助信號端子數量。所有的輔助信號端子均可通過改變結構，配置為常開或常閉觸點。參照圖20，這是本發明的多功能電器與輔助模塊構成示意圖。如圖所示，51為輔助模塊的分勵脫扣器52的頂桿，26為操作機構的推桿，當分勵 脫扣器線圈通電時，由頂桿51，推動推桿26動作，由操作機構通過電磁系統最終分斷主回 路，并由操作機構通過輔助模塊發出相應信號。由圖20可以看出，輔助模塊固定在多功能控制器的右側，其體積與多功能控制器 的主體外形相配合。但根據需要，也可改變輔助模塊的體積和外形尺寸，如將輔助模塊的面 積擴大到熱磁脫扣器或數字化控制器。也可改變輔助模塊的安裝位置，如將輔助模塊固定 在多功能電器的左側，或在圖中輔助模塊的右側再裝配一輔助模塊。參照圖21，這是本發明的多功能電器的數字化控制器構成示意圖。
如圖所示數字化控制器包括微處理器模塊、電源模塊、數字量輸入輸出模塊、 信號采集模塊、人機接口模塊、通訊模塊、輸出執行模塊等。通過對模塊的組合、以及各個模 塊實現方式的不同，可以構成不同的數字化控制器。參照圖22，這是本發明的多功能電器與數字化控制器構成的數字化控制與保護開 關示意圖。如圖所示數字化控制器與多功能電器的連接方式和圖16中，熱磁脫扣器與多功 能電器的連接方式相同。15為接觸組3的出線端子；48為數字化控制器的三相的三個導電 夾，與熱磁脫扣器中的導電夾相同；57為數字化控制器的磁通變換器，其功能與熱磁脫扣 器中的推動板42相當；26為操作機構的推桿。數字化控制器的三相的三個導電夾48插入 多功能電器的接觸組端子15內，并通過螺釘固定。數字化控制器的磁通變換器57與操作 機構內的推桿26接觸，當數字化控制器微處理器模塊發出脫扣指令時，驅動磁通變換器57 動作，磁通變換器57的頂桿推動推桿26，從而最終分斷電路，實現了保護分斷，并通過操作 機構發出相應的故障信號。數字化控制器與多功能電器的底部連接與圖17相同。雖然本發明已參照上述的實施例來描述，但是本技術領域中的普通技術人員，應 當認識到以上的實施例僅是用來說明本發明，應理解其中可作各種變化和修改而在廣義上 沒有脫離本發明，所以并非作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神范圍內，對以上 所述的實施例的變化、變形都將落入本發明權利要求的保護范圍。
權利要求
一種模塊化多功能電器，包括底座1、驅殼2、電磁傳動機構5、操作機構4、主電路接觸組3，所述的主電路接觸組5裝有螺管電磁鐵14及雙斷點的動、靜主觸頭，螺管電磁鐵14通過推桿與主觸頭相連接；所述的電磁傳動機構5主要由動靜鐵芯、線圈、支架、頂桿、導電夾組成，頂桿固定在鐵芯上，導電夾內設有一與線圈串聯的斷點，并通過一推桿由操作機構4控制；所述的操作機構4裝有推桿、推板、撥桿、拉桿分別與主電路接觸組3、電磁傳動機構4關聯，并有手動操作的指示按鈕；其特征在于所述的主電路接觸組3后端裝有接線端子，可以通過導線或導電排連接到負載；所述的驅殼2后端內表面與主電路接觸組后3端的內表面相貼合；還可包括輔助模塊、熱磁脫扣器、數字化控制器、隔離機構。
2.如權利要求1所述的模塊化多功能電器，其特征在于所述的輔助模塊，包括接線端 子55、觸頭支持56、微動開關54、推桿53、分勵脫扣器52和頂桿51 ；所述的觸頭支持56、微 動開關54、推桿53與操作機構4相關聯，并通過接線端子將信號輸出；所述的輔助模塊可 安裝在多功能電器的右側、左側，并可擴充。
3.如權利要求1所述的模塊化多功能電器，其特征在于，所述的熱磁脫扣器，包括拍合 式瞬動電磁鐵39及差動機構40，拍合式瞬動電磁鐵39及差動機構40安裝在軀殼上，拍合 式瞬動電磁鐵39的線圈串接在主電路中；所述的熱磁脫扣器的三相的三個導電夾48插入 多功能電器的端子15內，并通過螺釘固定；所述的熱磁脫扣器的推動板42與操作機構內的 推桿26接觸；熱磁脫扣器的掛鉤50與多功能控制器的掛鉤49相連接。
4.如權利1所述的模塊化多功能電器，其特征在于所述的數字化控制器，包括微處理 器模塊、電源模塊、數字量輸入輸出模塊、信號采集模塊、人機接口模塊、通訊模塊、輸出執 行模塊；所述的數字化控制器的三相的三個導電夾48插入多功能電器的接觸組端子15內， 并通過螺釘固定；數字化控制器的磁通變換器57與操作機構內的推桿26接觸；數字化控 制器的掛鉤與多功能控制器的掛鉤相連接。
5.如權利要求1所述的模塊化多功能電器，其特征在于所述的隔離機構，包括隔離刀 觸頭35、支架33、旋轉架31、主電路導電板、指示件34及關聯于操作機構的拉桿；所述的隔 離的刀觸頭固定在支架上，能隨支架上下移動接通、斷開主電路；所述的隔離機構的支架固 定在電磁傳動機構5上，刀觸頭36、37放置在驅殼2內。
全文摘要
本發明涉及一種模塊化的多功能開關電器，包括底座1、驅殼2、電磁傳動機構5、操作機構4、主電路接觸組3。主電路接觸組3后端裝有接線端子，可以通過導線或導電排連接到負載；驅殼2后端內表面與主電路接觸組后3端的內表面相貼合。還可包括輔助模塊、熱磁脫扣器、數字化控制器、隔離機構。該模塊化多功能電器采用模塊化結構設計，選用不同的模塊可以組成不同種類的產品構成，且體積小，產品內部實現控制與保護的協調配合，接線方便、可靠性較高、并且具有節能節材的特點，具有較高的經濟效益和社會效益。
文檔編號H01H71/40GK101923988SQ20091025221
公開日2010年12月22日 申請日期2009年11月24日 優先權日2009年11月24日
發明者屠瑜權, 李華民, 王文均, 郭其一, 黃世澤 申請人:浙江中凱科技股份有限公司