CN102568952B - 根据前端电压自动合分闸的智能操作装置及其微型断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置及包括该智能操作装置的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器，该智能操作装置包括：自动合闸动力装置、自动合闸动力轨迹转换组件、自动合闸屏蔽拨动开关组件、多功能逻辑控制电路板、异常电压脱扣装置(分励脱扣装置)、取电簧、取电针和辅助触点。该智能操作装置与标准MCB的N极和L极组合后形成的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器除具有普通MCB的手动分合闸、过载保护、过流保护等功能外，还具有过压保护、欠压保护功能，更具有异常电压保护自动分闸后，当系统电压恢复正常时的自复位-自动合闸功能，并且本自动合闸动作是符合安全逻辑规约的自动合闸动作；本发明结构简单紧凑，成本经济，功能可靠，适用电流范围广泛，能够彻底解决当前已有异常电压保护产品不能实现自动合闸或者可是现自动合闸多种产品组合方案成本高、结构复杂、体积大的瓶颈问题。

Description

根据前端电压自动合分闸的智能操作装置及其微型断路器

技术领域

本发明涉及低压电气设备技术领域，尤其涉及一种经济性、小体积、使用电流范围广泛的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置及包括该智能操作装置的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器。

背景技术

随着国家对电网及其设备等智能化升级与改造的展开，不仅需要断路器对后端故障(客户的原因)进行保护自动分闸，还需要对由于断路器前端的异常故障进行保护分闸，尤其是根据GB50096规范的要求，新建住宅被建议尽可能的安装过电压、欠电压保护装置，但是，在实际操作过程中，市场上的现有产品都存在如下缺陷：或者是由于过电压、欠电压动作的断电(属于用户前端故障)在前端电压恢复正常后不能实现自动合闸，会给用户造成一定的断电损失，从而引起供电方与用户的争议；或者是由于采用当前市场上的的自动合闸装置附件进行组合的方式源于体积较大、成本太高，使得供电方和设计院大面积采用时望而却步。

市场上也出现了微型断路器+带异常电压保护接触器的组合方案，但是其致命缺点是(1)适用额定电流小，(2)成本高；(3)断路器本身不具备自动合闸功能；(4)需要额外增加判断符合安全规程的模块来控制实现自动合闸。

综上所述，如何提供一种结构紧凑简单、体积较小、成本经济的带自复位功能的异常电压保护智能微型断路器，功能上，兼顾普通MCB的保护功能，不但具有异常(欠电压、过电压)电压保护功能外，而且还具有在前端电压恢复到正常电压范围后，能够自动搜索探测到，并实现自动合闸的功能，同时符合相关自动合闸的安全规约，成为本领域亟待解决的一项技术问题。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置以及包括该智能操作装置的异常电压保护智能微型断路器，结构简单紧凑，成本经济，工作可靠，不但实现了国家电网公司新一代智能用电计量对开关功能的需求，而且极大的为用电用户及供电部门提供了方便，为供电部门节省了人力资源成本，并减少了不必要的损失。

本发明的一个方面提供了一种探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，该智能操作装置包括：自动合闸动力装置、自动合闸动力轨迹转换组件、自动合闸屏蔽拨动开关组件、逻辑控制电路板、异常电压脱扣装置(如分励脱扣装电磁铁组件)、取电簧、取电针、辅助触点和壳体；

所述自动合闸动力装置包括执行器组件，所述执行器组件采用双腔密封结构，包括第一密封腔和第二密封腔，所述第一密封腔用于密封膨胀介质，所述第二密封腔用于密封油脂类液体；

所述自动合闸动力轨迹转换组件通过与运动部件接触的接触部将运动部件的线性运动转化为弧线运动，从而推动旋转侧板组件旋转实现挂合操作；以及在断电后，所述运动部件在所述自动合闸动力装置和扭簧的作用下回复到初始位置；

所述自动合闸动力轨迹转换组件包括：具有啮合轨迹的手柄、传递直线运动轨迹并具有啮合轨迹的推杆、外侧反力扭簧、内侧反力扭簧、内外侧导电镶块，所述推杆的啮合轨迹与所述手柄的啮合轨迹相互啮合。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，自动合闸动力装置用于在通电后对膨胀介质进行加热，利用膨胀介质相变产生的体积变化提供可控的动力，推动动力部件发生可控的位移；以及在断电后，膨胀介质冷却并恢复到相变前的状态，动力部件恢复到初始位置。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，自动合闸动力装置还包括：推杆组件、协助执行器复位提供反力的拉簧和动力推动装置取电针。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，推杆组件包括推杆和动力部件；其中所述动力部件嵌入所述推杆的安装孔中，当所述动力部件向上运动，可以平稳的推动所述推杆直线运动。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，执行器组件包括外壳、密封圈、密封衬套、油脂类液体、膨胀薄膜、加热元件、膨胀介质、底座。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，所述双腔密封结构为，第一密封腔由所述执行器组件的外壳、底座、膨胀薄膜构成；以及第二密封腔主要由所述膨胀薄膜、密封衬套、密封圈、活塞杆和外壳上端组成。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，执行器组件的外壳的下边缘经过旋压后，产生塑性变形，能够很好的贴紧在底座的倒锥面上，从而将膨胀介质密封在外壳的下部，形成第一密封腔的下端密封。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，膨胀薄膜受到第一密封腔内膨胀介质推动向上翻时，会挤压第二密封腔内油脂类液体，从而使得油脂类液体推动活塞杆向上运动。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，底座采用锥台形状的密封底座。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，加热元件为正温度系数的加热元件、丝状或片状加热电阻。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，加热元件采用内置式的加热方式。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，加热元件采用加热面积最大化的双平板型、环形、内接多边形、内接六角形的构造及电阻绕丝构造。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，膨胀介质为石蜡或石蜡混合物。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，石蜡混合物添加了绝缘并且具有良好导热性的颗粒。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，颗粒选自钻石、人造金刚石、三氧化二铝、氧化锆、氧化锌中的至少任意一种。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，所述自动合闸动力装置还包括动力推动装置取电针，所述动力推动装置取电针包括N线端和L线端，分别穿过所述底座与所述加热元件电连接。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，自动合闸动力装置还包括：反力簧，安装在所述动力部件的顶端和/或两侧，用于提供复原的反力使所述动力部件恢复到初始位置。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，在自动合闸屏蔽拨动开关组件处于ON状态时，导电滚珠弹簧组件与内/外侧导电镶块电接触，通过内侧导电镶块、内侧扭簧、外侧扭簧、外侧导电镶块、内外侧导电滚珠、导电弹簧形成电路导通回路，从而接通提供自动合闸动力的电源回路；在所述自动合闸屏蔽拨动开关组件处于OFF时，所述导电滚珠弹簧组件与所述内/外侧导电镶块非电接触，从而断开提供自动合闸动力的电源回路。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，自动合闸屏蔽拨动开关组件包括：限位支架、分合手柄、旋转轴、导电滚珠弹簧组件、绝缘滚珠弹簧组件或分合手柄绝缘凸起结构、导电镶块。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，取电簧包括L极取电压簧和N极取电压簧，分别深入两侧的微型断路器的进线端口附近，并紧压在进线端口某部位上，从进线端取电；以及所述逻辑控制电路板通过所述L极取电压簧和N极取电压簧探测前端电压是否异常。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，当前端系统电压处在正常范围时，通过L极取电压簧和N极取电压簧探测，逻辑控制电路板通过判断给出允许自动合闸信号，并提供动力装置一次自动合闸信号，从而实现自动合闸功能。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，取电针包括L极取电弯针和N极取电弯针，所述L极取电弯针和N极取电弯针的一端分别深入到所述逻辑控制电路板的两个取电铜套中；以及另一端分别深入到两侧微型断路器MCB后端取电孔中，当两侧MCB合闸时，从后端为电磁铁组件取电。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，一个取电铜套通过串联所述逻辑控制电路板的可控硅元件与实现分励脱扣功能的电磁铁组件一个针脚相连；另一个取电铜套直接连接在电磁铁组件的另一个针脚上，行程形成一个可控的回路。

本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，当取电压簧从两侧MCB的前端探测到进线电压出现异常时，通过所述逻辑控制电路板打开可控硅，从而实现欠压、过压保护的分励脱扣；以及当取电压簧从两侧MCB的前端探测到进线电压正常时，通过所述逻辑控制电路板锁定可控硅元件，并控制自动合闸装置实现自动合闸。

本发明的另一个方面提供了一种具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器，该具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器包括前述任意一个实施例中的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置。

本发明提供的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器的一个实施例中，该具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器还包括：标准微型断路器L极、标准微型断路器N极、多极连接柄、脱扣连接件。

本发明提供的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器的一个实施例中，该具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器还包括：可装配到多极连接柄上的位置锁，用于限制手动合闸和/或手动分闸。

本发明提供的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器的一个实施例中，异常电压保护智能微型断路器除具有普通MCB的手动分合闸、过载保护、过流保护、隔离开关、等功能外，还具有过压保护、欠压保护、过压或欠压保护后系统电压恢复正常时的自动合闸等功能,并且本自动合闸功能是符合安全逻辑规约的自动合闸动作。

本发明提供的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器的一个实施例中，具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器除具有普通MCB的手动分合闸、过载保护、过流保护、等功能外，还具有过压保护、欠压保护，更具有过压或欠压保护后系统电压恢复正常时的自动合闸功能,并且本自动合闸动作是符合安全逻辑规约的自动合闸动作。

本发明提供的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器异常电压保护智能微型断路器的一个实施例中，具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器异常电压保护智能微型断路器在以下情况下实现自动分闸功能，包括：过载保护时，通过L极MCB的热脱扣保护装置实现保护自动分闸；短路保护时，通过L极MCB的磁脱扣保护装置实现保护自动分闸；过压保护时，所述智能操作装置会向伸入内侧MCB内的电磁铁发出过压分闸保护信号，实现自动分闸；欠压保护时，所述智能操作装置会向伸入内侧MCB内的电磁铁发出欠压分闸保护信号，实现自动分闸。

本发明提供的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器的一个实施例中，在任何情况下，具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器异常电压保护智能微型断路器的自由脱扣设计的自动分闸都不能被阻止；即使人为阻止分闸手柄分闸，异常电压保护智能微型断路器异常电压保护智能微型断路器内部的触头也会实现自动脱开。

本发明供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置及包括该智能操作装置的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器，结构简单紧凑，成本经济，工作可靠，能够具有探测并判断前端电压是否正常并根据判断结果来提供自动合闸功能、分闸功能，有效的起到了异常保护的功能，同时避免了电压恢复后不能及时合闸的损失，极大的为用电用户及供电部门提供了方便；此外，该异常电压保护微型断路器的自动复位功能为供电方有效的节省了人力资源成本和时间损失。

附图说明

图1示出本发明实施例提供的一种探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的装配示意图(其中，图1a示出该探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的正视图；图1b示出该探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的左视图)；

图2示出本发明实施例提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的取电方式示意图；

图3示出本发明实施例提供的一种探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器结构示意图(其中，图3a示出该具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器异常电压保护智能微型断路器的总装图；图3b示出该具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器的分解图)；

图4示出本发明一个实施例提供的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器的端口定义示意图；

图5示出本发明一个实施例提供的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器的3P+N结构的外观图；

发明图6示出本发明提供的自动合闸动力装置的一个实施例的结构示意图(其中，图6a为自动合闸动力装置的主视图；图6b为自动合闸动力装置的剖视图)；

图7示出本发明实施例提供的一种自动合闸屏蔽拨动开关组件的装配示意图；

图8示出本发明实施例提供的自动合闸屏蔽拨动开关组件的分解示意图；

图9示出本发明提供的自动合闸屏蔽拨动开关组件导通电路的结构示意图；

图10示出本发明一个实施例提供的自动合闸屏蔽拨动开关组件的开合手柄及滚珠弹簧组件的装配示意图；

图11示出本发明一个实施例提供的自动合闸屏蔽拨动开关组件的工作原理图；

图12示出本发明提供的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器上的自动合闸屏蔽拨动开关组件的装配结构示意图；

图13示出本发明实施例提供的一种自动合闸屏蔽拨动开关组件处于屏蔽自动合闸状态的结构示意图；

图14示出本发明实施例提供的一种自动合闸屏蔽拨动开关组件处于启动自动合闸状态的结构示意图；

图15示出本发明提供的一种具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器用开关锁紧装置的结构示意图(其中，图15a示出多极具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器用开关锁紧装置的总体装配图；图15b示出多极具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器用开关锁紧装置的分解图)；

图16示出本发明实施例提供的单极具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器用开关锁紧装置未处于锁定状态的结构示意图；

图17示出本发明图16实施例提供的单极具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器用开关锁紧装置处于锁定状态的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。

图1示出本发明实施例提供的一种探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的装配示意图(其中，图1a示出该探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的正视图；图1b示出该探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的左视图)。

如图1b所示，探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置100包括：自动合闸动力装置101、自动合闸动力轨迹转换组件102、自动合闸屏蔽拨动开关组件103、多功能逻辑控制电路PCB板104、异常电压脱扣装置(即分励脱扣装置，如电磁铁组件)105、取电簧106、取电针107和辅助触点。

其中，自动合闸动力装置101用于在通电后对膨胀介质进行加热，利用膨胀介质相变产生的体积变化提供可控的动力，推动动力部件发生可控的位移；以及在断电后，膨胀介质冷却并恢复到相变前的状态，动力部件恢复到初始位置。本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，自动合闸动力装置101包括：推杆组件218、执行器组件219、反力拉簧220和取电针(221，222)。稍后的实施例还将对自动合闸动力装置作进一步的详细介绍。

自动合闸动力轨迹转换组件102具有与运动部件接触的接触部，其在运动部件的推动下将运动部件的线性运动转化为弧线运动，从而推动旋转侧板组件旋转实现挂合操作；以及在断电后，所述运动部件在所述自动合闸动力装置和扭簧的作用下回复到初始位置。本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，自动合闸动力轨迹转换组件包括：旋转侧板组件、所述与运动部件接触的接触部、旋转轴、内侧扭簧247、外侧扭簧246和扭簧旋转轴253。稍后的实施例还将对自动合闸动力轨迹转换组件作进一步的详细介绍。

在所述自动合闸屏蔽拨动开关组件103处于ON状态时，导电滚珠弹簧组件与外侧导电镶块电接触，通过内侧导电镶块、外侧扭簧、内测扭簧从而形成电路导通回路；在所述自动合闸屏蔽拨动开关组件处于OFF时，所述导电滚珠弹簧组件与所述外侧导电镶块非电接触，从而断开回路。本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的一个实施例中，自动合闸屏蔽拨动开关组件103包括：限位支架、分合手柄、旋转轴、导电滚珠弹簧组件、绝缘滚珠弹簧组件、导电镶块。稍后的实施例还将对自动合闸屏蔽拨动开关组件作进一步的详细介绍。

多功能逻辑控制电路PCB板104内预存的控制逻辑用于实现电能表控自动分闸、欠费自动分闸、电能表控自动合闸、续费后自动合闸等至少一种自动合闸功能。

如图1a所示，取电簧106包括N极取电压簧106a和L极取电压簧106b，取电针107包括N极取电弯针107a和L极取电弯针107b。在图1a所示的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的壳体正面具有两个端口，均为自动合闸状态输出信号端口，其它细长条开口为散热孔；其中自动合闸状态输出信号端口——辅助触点，用于指示两侧MCB的内侧触头分闸/合闸状态。

图2示出本发明实施例提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的取电方式示意图。

如图2所示，该探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的取电簧106包括N极取电压簧106a和L极取电压簧106b，分别深入两侧的微型断路器MCB(N极MCB 210和L极MCB 209)进线端口附近的圆孔201和202中，并压紧在进线端口某部位上(可以是进线端子或者进线端子附近的电接触部)，从该进线端实现取电。当前端系统电压处在正常范围并且多功能逻辑控制电路PCB板内预存的控制逻辑允许自动合闸动力装置取电时，通过L极取电压簧和N极取电压簧为自动合闸动力装置提供电源，实现自动合闸功能。其中，圆孔201位于N极进线端机构205上，圆孔202位于L极进线端机构206上。

该探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的取电针107包括N极取电弯针107a和L极取电弯针107b，所述L极取电弯针和N极取电弯针的一端分别深入到所述多功能逻辑控制电路PCB板的两个取电铜套中；以及另一端分别深入到两侧微型断路器MCB后端取电孔中，从MCB后端为实现表控分励脱扣动作的电磁铁取电(例如MCB后端取电孔203和204，其中取电孔203位于N极出线端口207上，取电孔204位于L极出现端口208上)，从而实现MCB合闸状态的后端取电。优选的，一个取电铜套通过串联所述多功能逻辑控制电路PCB板的可控硅元件与实现分励脱扣功能的电磁铁组件211一个针脚相连；另一个取电铜套直接连接在电磁铁组件的另一个针脚上，行程形成一个可控的回路。

多功能逻辑控制电路PCB板上装配的电磁铁组件深入安装到标准微型断路器N极的电磁脱扣线圈处，用于对在欠压或者过压时实施表控分励脱扣动作。当PCB板上印刷的逻辑电路(简称为智能电路)通过L、N取电压簧探测到微断开关前端电压出现异常(例如过压或欠压)时，通过逻辑控制电路打开可控硅，驱动电磁铁组件动作，从而实现欠压、过压保护的分励脱扣，并且逻辑电路记录本次异常电压保护脱扣动作，作为电压恢复后自动合闸的一个判断条件；以及当取电压簧从两侧MCB的前端探测到进线电压正常时，通过所述多功能逻辑控制电路锁定可控硅元件，判断上次分闸原因，逻辑电路判断上次分闸原因为异常电压保护后，逻辑电路会延时循环扫描一个给定的时间(本领域技术人员可以基于具体的电路而设定该给定的时间)，在此延时周期内所探测到MCB前端电压都为正常电压范围后，智能电路会驱动自动合闸动力装置工作。

图3示出本发明实施例提供的一种具有自动复位功能的异常电压保护微型断路器探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置的具有自动复位功能的开关异常电压保护智能微型断路器异常电压保护智能微型断路器结构示意图；其中，图3a示出该具有自动复位功能的开关异常电压保护智能微型断路器异常电压保护智能微型断路器的总装图；图3b示出该具有自动复位功能的开关异常电压保护智能微型断路器异常电压保护智能微型断路器的分解图。

如图3a和3b所示，2.5P(1P+N)具有自动复位功能的开关异常电压保护智能微型断路器异常电压保护智能微型断路器包括：标准微型断路器L极209、标准微型断路器N极210、具有自动复位功能的异常电压保护微型断路器探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置100、多极连接柄212、脱扣连接件213和极间连接铆钉或其它极间连接方式。其中，具有自动复位功能的异常电压保护微型断路器探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置可以是前述任意一种实施例中描述的具有自动复位功能的异常电压保护微型断路器探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置。

图4示出本发明一个实施例提供的具有自动复位功能的开关异常电压保护智能微型断路器异常电压保护智能微型断路器的端口定义示意图。

如图4所示，本发明提供的异常电压保护智能微型断路器的一个实施例中，辅助触点端口214即显示断路器分闸或合闸状态的端口，用于指示两侧MCB的内侧触头分闸/合闸状态探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置；自动合闸动力装置图中所示216为负载连接端口，217为上端电源连接端口。

图5示出本发明另一个实施例提供的异常电压保护智能微型断路器异常电压保护智能微型断路器的3P+N结构的外观图。

异常电压保护智能微型断路器的标准微型断路器L极可以是一极或三极，如图5所示，三相四线4.5P(3P+N)异常电压保护智能微型断路器具有三个L极MCB 209，0.5P探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置100，自动合闸功能屏蔽开关103设置在该0.5P探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置100上。

首先对本发明所提及的自动合闸动力装置做进一步的详细介绍。

图6示出本发明提供的自动合闸动力装置的一个实施例的结构示意图；其中，图6a为自动合闸动力装置的主视图；图6b为自动合闸动力装置的剖视图。

如图6a所示，自动合闸动力装置用于在通电后对膨胀介质进行加热，利用膨胀介质相变产生的体积变化提供可控的动力，推动动力部件发生可控的位移；以及在断电后，膨胀介质冷却并恢复到相变前的状态，动力部件恢复到初始位置。具体来说，该自动合闸动力装置101主要由推杆组件218、执行器组件219、反力拉簧220、动力推动装置取电针(221，222)四部分组成。理想状态下，断电后，真空条件下封装的膨胀介质能够在冷却固化的过程中促使动力部件恢复到初始位置，但是为了确保复原的效果，并进一步提高恢复的效率，也可以采用外界附加力来促使动力部件复原，例如反力拉簧220。进一步的，本发明提供的实施例中，由扭簧产生的反作用力。

具体来说，如图6b所示，该推杆组件218由推杆223和动力部件224(如活塞杆)组成；其中活塞杆224嵌入推杆223的安装孔中，推杆上沿为凸轮轨迹，当活塞杆224向上运动，可以平稳的推动推杆223运动，推杆利用凸轮轨迹推动开关手柄转动。

执行器组件219主要由执行器外壳225、密封圈226、密封衬套227、油脂类液体228、膨胀薄膜229、加热元件230、膨胀介质231、底座232组成。该执行器组件采用双腔密封结构，其中第一密封腔由执行器外壳225、底座232、膨胀薄膜229构成。该执行器外壳225，可以选用具有一定韧性和强度的金属材料；其下边缘经过旋压(即旋转挤压成型)后，产生塑性变形，能够很好的贴紧在底座232的倒锥面上，从而将膨胀介质231密封在外壳225的下部，形成第一密封腔的下端密封。该第一密封腔的上端(膨胀介质231的上部分)被膨胀薄膜229密封在外壳225内，当膨胀介质231由固体变为液体膨胀时，推动膨胀薄膜229向上翻转、膨胀。其中，底座232可以采用下部为逐渐收窄形状的锥台，从而提供良好的密封底座。加热元件230为正温度系数的加热元件，如本领域技术人员所熟知的PTC。

膨胀介质可以选用石蜡，由于石蜡在由固体转变为液体的相变过程中，体积会膨胀增大15％，将会产生一个强大的动力，推动动力部件快速向外顶出，移动一个可以计算的直线行程。在具体应用中，石蜡是在真空状态下以液体形态填充在腔体中、加热元件(如PTC)的四周，当PTC通电后，瞬间会释放一个非常大的热容量，从而将其四周的石蜡迅速融化变为液体，进而推动动力部件发生预定的直线位移。

需要说明的是：根据本发明的教导，本领域技术人员可以清楚的知晓，为了改善膨胀介质的某些特性，例如使其适用于更加宽广的温度范围或应用环境，可以对该膨胀介质进行添加某些杂质而进行性能改进，从而形成以石蜡为基质的混合物。

第二密封腔主要由膨胀薄膜229、密封衬套227、密封圈213和动力部件(如活塞杆)224和外壳225上端组成，当膨胀薄膜229受到第一密封腔内膨胀介质231推动向上翻时，会挤压第二密封腔内油脂类液体228，从而使得油脂类液体228推动活塞杆224向上运动。本发明中，动力部件可以是具有与所述密封圈中间孔隙匹配的柱状杆，如活塞杆，优选为圆柱状杆。本领域技术人员根据本发明的教导可以清楚的知晓，可以根据密封圈中预留的孔隙的形状来选取与之匹配的动力部件。

所述腔体的外形可以是中空的圆柱形、棱柱形或者锥台形，又或者是任意一种适于机械加工的腔体形状。确定所述腔体的形状及尺寸后，密封圈具有与该腔体匹配的形状和尺寸。动力推动装置取电针包括N线端221和L线端222，分别穿过底座与加热元件电连接。图6b所示的自动合闸动力装置中，加热元件(PTC)固定安装于密封底座上，并且该PTC两个侧电极分别通过镶嵌在底座上的取电针引出。

本发明的一个优选实施例中，在PTC四周布满的石蜡其最大臂厚不超过2mm；而且所有部件同在真空环境下封装于腔体内。腔体由导热良好的金属材料或合金材料制成，其底部采用锥形旋铆结构旋铆密封于底座上。

采用该双腔密封结构的优点包括但不限于：首先，可以更好的将膨胀介质231有效的密封在第一密封腔体内，从而不会造成膨胀介质被油脂、密封圈等有机物溶解而导致泄漏和膨胀体积衰减；其次，通过第一密封腔的膨胀薄膜229使得活塞杆224和加热元件230之间有效绝缘；第三，膨胀薄膜229在向上翻时还会产生一定的恢复力(反力)，从而能够辅助推动膨胀介质恢复倒初始状态；第四，第一密封腔内的膨胀介质可以采用成型固体方式装入，制造工艺简单便捷；第五，第二密封腔采用的液压径向轴密封的动密封方式，完全独立于第一密封腔，进一步有效保证了密封效果。

本发明的一个实施例中，该自动合闸动力装置的第二密封腔采用的是倒锥V型密封圈；当活塞杆224向外运动时，油脂类液体228可以被有效的密封在第二密封腔内；当活塞杆224复位时，由于采用倒锥V型密封圈，其反力比其它密封方式的会更小。本发明的其它实施例中，当然也可以采用O型、X型密封圈进行密封。

为了在有限的空间内有效地提高活塞杆224的运动速度，本发明的执行器组件219采用了三点创新性设计：第一，采用内置式的加热方式(如图6b所示的加热元件230)，从而能够有效地将加热元件的热量高效的提供给膨胀介质231；因此采用内置式的加热方式，在同样的加热效率下，能够大大缩小该自动合闸动力装置的体积，有利于装置的小型化设计；第二，该加热元件230采用双平板型结构的PTC，其有效地增加了加热面积，从而在有限的空间内加快了膨胀介质由固液相变的转变速度；第三、本发明采用的膨胀介质231(相变物质)可以是在石蜡中混入绝缘且具有高导热系数的颗粒(例如，钻石/人造金刚石颗粒，纳米三氧化二铝、氧化锆、氧化锌等类似颗粒)，从而大大提高热传导效率，使得膨胀介质快速相变，进而提高自动合闸动力装置的运动速度；第四，基于该高导热性的颗粒，在加热元件停止加热时，膨胀介质散热加快；因此，该相变物质由液体向固体的相变也得到加快，有利于执行器快速复位。

本发明提供的自动合闸动力装置的一个实施例中，加热元件230也可以采用丝状、片状加热电阻；形状上可以尽量使得加热面积最大化的设计，如环形，内接多边形、内六角形等蜂窝状结构以及电阻绕丝状等。

根据本发明的一个实施例，该执行器组件219采用的加热元件230直接通过注塑镶嵌的方式固定在底座上，从而保证了加热元件固定的牢靠性；两个L极221和N极222与加热元件230电连接(如镶嵌在加热元件230的两侧)，并穿过底座引出到该自动合闸动力装置的外侧，从而保证了良好的导电接触。

本发明提供的自动合闸动力装置，在加热元件230停止加热后，相变物质231会随着时间的推移，迅速向外散热并发生由液态向固态的相变，推杆组件218在真空吸力和反力拉簧220的作用下快速恢复到初始位置。

根据本发明的另一个实施例，加热元件230，如PTC，可以不是内置在膨胀介质中的一个整体部件，而是两个或多个部件的组合，又或者是外置式的构造。具体来说，多个加热元件构成组合型的加热部件沿着腔体的轴向排列；根据本发明的教导，本领域技术人员可以清楚的知晓：还可以在轴向排列两个的加热元件构成的加热部件沿着腔体的轴向排列，或者在径向排列的多组加热元件以获得更加高效、更加均匀的加热效果。

根据本发明的另一个实施例，加热元件分布于导热型的底座下部，PTC通过导热底座的传到作用对膨胀介质进行加热；或者加热元件被包覆于腔体的外壁上，通过该导热性的外壁对内部的膨胀介质进行加热。这两种实施方式中的加热元件可以是一整体构造，也可以是多个子部件的组合构造。根据本发明的教导，本领域技术人员可以清楚的知晓，将加热元件设置于底部或者外壁有利于增加腔体容纳膨胀介质的空间，从而在提供相同行程的动力推动时，降低自动合闸动力装置的高度，节约空间。

需要说明的，本领域技术人员根据本发明的教导可以清楚的知晓：还可以同时在轴向和径向方向上设置加热元件，其各种排布的组合方式均可以实现对石蜡等膨胀介质高效加热效果。

图7示出本发明实施例提供的一种自动合闸屏蔽拨动开关组件的装配示意图。

如图7所示，对于该自动合闸屏蔽拨动开关组件，在其处于ON状态时，导电滚珠弹簧组件与导电镶块电接触，从而形成电路导通回路；在自动合闸屏蔽拨动开关组件处于OFF时，导电滚珠弹簧组件与导电镶块电不接触，从而断开电路。当断开电路时，绝缘滚珠弹簧与导电镶块接触。

图8示出本发明实施例提供的自动合闸屏蔽拨动开关组件的分解示意图。

如图8所示，该自动合闸屏蔽拨动开关组件103包括：限位支架236、分合手柄235、旋转轴234、导电滚珠弹簧组件、绝缘滚珠弹簧组件、导电镶块233。

其中，分合手柄235通过旋转轴装配于限位支架236内腔，分合手柄内设置的安装孔对称地分布于旋转轴234的四周。

导电镶块233包括左右导电镶块，分别镶嵌在限位支架236内腔底部的左右两侧。

导电滚珠弹簧组件包括导电滚珠239和导电弹簧237，所述绝缘滚珠弹簧组件包括绝缘滚珠238和弹簧237(该弹簧可以采用与导电弹簧相同或类似的导电材料)。导电滚珠弹簧组件和绝缘滚珠弹簧组件安装于安装孔内；其中，导电滚珠弹簧组件安装于分合手柄最下方的安装孔内，以便拨动分合手柄时使得其与左右导电镶块接触，从而导通电路。

图9示出本发明提供的自动合闸屏蔽拨动开关组件导通电路的结构示意图。

如图9所示，左右导电镶块233分别镶嵌在限位支架内腔的左右侧，分合手柄235最下方的安装孔内安放导电滚珠弹簧组件238，用于与导电滚珠弹簧组件构成一个导通的回路。

图10示出本发明一个实施例提供的自动合闸屏蔽拨动开关组件的开合手柄及滚珠弹簧组件的装配示意图。

如图10所示，本发明提供的自动合闸屏蔽拨动开关组件的一个实施例中，其开合手柄内设置了对称分布的四个安装孔，其中最下部的安装孔用于装配导电滚珠弹簧组件，其余三个安装孔内安放绝缘滚珠弹簧组件240(如绝缘滚珠238和弹簧237)，用于切断电流回路。采用滚珠弹簧的构造主要是为了保证滚珠能够始终与导电镶块紧密接触，具体来说：分合手柄235的安装孔的两端采用图示的球凹型结构(其中一端特征在在制作零件时直接形成，另一端的特征在组装弹簧滚珠组件后，采用超声波焊接加工形成)，使得两侧滚珠不会从分合手柄孔中脱落，同时在弹簧力的作用下，保证滚珠始终与镶块紧贴。而多个滚珠弹簧组件对称设置则有利于保证旋转手柄的平稳旋转。

根据本发明的教导，本领域技术人员可以清楚的知晓：可以根据实际应用需要增加或减少绝缘滚珠弹簧组件，甚至于在所述开合手柄中只设置一个导电滚珠弹簧组件，通过旋转该导电滚珠弹簧组件使其与左右两侧的导电镶块接触或不接触来实现导通或断开电路回路。

图11示出本发明一个实施例提供的自动合闸屏蔽拨动开关组件的工作原理图。

如图11所示，拨动该微型机械开关的开合手柄235，使其处于ON的位置，此时由于导电滚珠弹簧组件241(位于图11示导电镶块233的内测)被接入左右导电镶块233两侧，形成一个导通回路；当希望断开电路时，将开合手柄拨动到OFF的位置，导电滚珠弹簧组件脱离左右两侧的导电镶块，此时与导电镶块紧密接触的是绝缘滚珠弹簧组件240，导电回路被断开。由于有四组滚珠弹簧组件安装于开合手柄内，当然三组绝缘滚珠弹簧组件可以由设置在分合手柄对应位置处的绝缘突起或凸台来替代以达到结构更加简洁的目的，保证了开合手柄旋转时的平稳性及良好接触性能。

图12示出本发明提供的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器上的自动合闸屏蔽拨动开关组件的装配结构示意图。

如图12所示，具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器上的自动合闸屏蔽拨动开关组件103两侧是旋转侧板242，固定在旋转轴244上，导电镶嵌233与钙旋转轴244电接触，手动/自动拨动开关组件243(或称为转换开关组件)上设置有凸起的分合手柄、导电滚珠弹簧组件和绝缘滚珠弹簧组件。当该自动合闸屏蔽拨动开关组件用于多极开关时，该多极开关设置有多极连接手柄213，用以与所述自动合闸屏蔽拨动开关组件等部分。当拨动转换开关组件到自动状态，该拨动开关组件导通电路，并将执行自动合闸功能的自动合闸动力装置接入电源电路，此时该具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器实现自动合闸功能。例如由于用户欠费、TS信号线遭到破坏或者其它原因导致远程控制的供电方TS信号端子发出停电信号时，都功能逻辑控制电路在接到此信号后，会给电磁组件(线圈)分配一个较大电流，从而使得电磁组件的脱扣杆动作，推动N极内侧机构脱扣跳闸，最终驱动整个具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器跳闸脱扣，实现智能开关的功能。

图13示出本发明实施例提供的一种自动合闸屏蔽拨动开关组件处于屏蔽自动合闸状态的结构示意图。

如图13所示，当拨动该自动合闸屏蔽拨动开关组件(转换开关组件)103到手动状态，自动合闸功能的自动合闸动力装置被断开电源，整套开合手柄只用于人工手动实现合闸；此时，本开关不具备自动合闸功能(自动合闸功能被屏蔽)，而仅作为普通TS开关使用，可以有效保护开关后端客户安全；并且自动合闸动力轨迹转换组件中的扭簧不但起到导通和断开电路回路，屏蔽自动合闸的功能，还对自动合闸动力轨迹转换组件中的开关凸轮手柄产生一定的复位力，可以有效的防止开关出现中端故障，并且对自动合闸动力装置复位起到辅助作用。

图14示出本发明实施例提供的一种自动合闸屏蔽拨动开关组件处于启动自动合闸状态的结构示意图。

如图14所示，当自动合闸屏蔽拨动开关组件处于启动自动状态位置时，由于自动合闸屏蔽拨动开关组件的导电滚珠弹簧组件将旋转侧板242两侧镶嵌的导电镶块233短接，两侧导电镶块通过固定在扭簧旋转轴253上的外侧扭簧246和内侧扭簧247将PCB板上的自动合闸功能信号导通，从而使得该具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器具备自动合闸功能。

当微断开关的前端电压出现异常(如过压或欠压)时，通过中间极(探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置)的L和N极取电压簧探测到异常电压，并将相应的信号传给PCB板上的智能逻辑电路；该逻辑电路会瞬间给电磁线圈组件分配一个较大电流，并驱动电磁线圈组件工作；电磁线圈组件中的脱扣顶杆驱动MCB内机构实现跳闸脱扣，从而起到异常电压保护功能；逻辑电路中集成的寄存器记录本次异常电压导致脱扣的工作状态。

当微断开关的前端电压恢复到正常工作范围时，逻辑电路通过L和N极取电压簧探测电压并得到该信号，并通过读取寄存器来判断上次跳闸的记录是否为异常电压保护跳闸。如果是，则延时循环扫描一个给定的周期时间，以此来判断在此周期时间内开关前端正常电压并非脉冲信号；若整个周期内电压正常，探测周期结束后，会立即驱动自动合闸动力装置工作一个时间T1(可以定义T1为自动合闸动力装置开始工作计时，到开关内部触点接触瞬间结束的时间段)，该自动合闸动力装置的活塞杆推动推杆向外顶出，并且通过自动合闸动力轨迹转换组件(推杆与旋转凸轮手柄的凸轮曲线轨迹啮合)将直线运动平稳高效的转化为手柄的旋转运动。凸轮手柄通过连接柄驱动两侧MCB手柄实现合闸旋转，当MCB内机构动触头与静触座产生接触的一瞬间，两侧MCB的前后端口导通，中间极的L、N极取电针会将瞬间导通电流传回给智能电路，智能电路再给驱动装置一个短延时供电时间T2(可以定义T2为开关手柄从内部机构触点接触的瞬间计时起，到手柄完全旋转到位结束的时间),确保MCB手柄能够被自动合闸动力装置推动完全挂合到位。T2短延时后，智能电路切断自动合闸动力装置供电。随后，自动合闸动力装置会逐渐带动推杆在反力拉簧的辅助作用下回复到起始位置，准备下次自动合闸的工作，开关此时被动实现了电压恢复后的自动合闸工作，保持在合闸位置。

为保证安全规程条件工作，当MCB是非异常电压保护脱扣分闸(如手动分闸、过载跳闸、短路跳闸等状态时)，智能电路都将其分闸状态记录为自动合闸的故障状态，即不能在随后的操作中实现自动合闸，仅仅通过一次通电正常的手动合闸后，此自动合闸故障记录才会被取消，可以进入下一个异常电压保护及电压恢复后可以实现自动合闸的工作循环。也就是说，由于任何自动合闸装置的合闸条件都是在符合安全规程的条件下实现，故本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置及其开关当且仅当在异常电压保护跳闸后，才能实现电压正常后的自动合闸功能。

多功能逻辑控制电路PCB板内预存的控制逻辑用于实现过流保护、过载保护、电能表控自动分闸、欠费自动分闸、电能表控自动合闸、续费后自动合闸等自动合闸功能外，还突出地具有过压保护、欠压保护以及过压或欠压保护后洗桶电压恢复正常时的自动合闸功能。本发明提供的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器具有以下逻辑功能：

1、可接通/分断电路功能：

1)合闸功能：分为手动合闸、自动合闸两种；

①手动合闸功能：

通常在分闸开关非机械锁定状态下，都可以通过人工操作实现手动合闸。实现手动合闸的方式与普通MCB一样通过两侧操作机构实现。

考虑到实际状况中人身安全的保护，本具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器通过中间极的逻辑电路设计，在以下情况下，不能进行自动合闸操作，必须进行手动合闸操作。

必须进行手动合闸的条件包括：

手动分闸后，必须手动合闸。通常情况下，在维修开关后端负载电路时，会手动分闸，为确保后端负载处人身安全，开关此时不支持自动合闸功能。

过载保护后，开关再次投入使用，必须手动合闸。由于过载保护后，开管后端负载电路可能还处于不正常状况，为了避免财产损失和保证人身安全，开关此时不支持自动合闸功能，需要手动合闸一次后，开关自动合闸功能才得到支持。

过流保护后，开关再次投入使用，必须手动合闸。原因同过载保护情况。

拨动自动合闸屏蔽开关到手动状态，解除了自动合闸功能后，必须手动合闸。用户在特殊情况下，为确保安全，需要暂时解除自动合闸功能，此时仅需手动拨动具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器顶部屏蔽自动合闸功能的微型开关到手动状态，自动合闸功能被解除，开关合闸必须手动合闸。

②自动合闸功能：

开关的自动合闸功能是通过中间的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置内具有膨胀活塞原理的自动合闸动力装置提供的动力，推动自动合闸动力轨迹转换组件的旋转侧板绕着中心轴旋转，由于旋转侧板绕着中心轴旋转会带动连接柄一起绕着中心轴旋转，最终通过多极连接柄带动两侧MCB实现自动合闸动作。

确保自动合闸屏蔽开关处在自动－启动的位置后，该自动合闸功能的实现条件包括：

微断开关前端电压异常(如欠压或过压)而跳闸后，当开关前端的系统电压又恢复正常时，开关实现自动合闸。自动合闸到位后，逻辑电路自动断开合闸动力装置电源，开关处于合闸保持状态。

2)分闸功能：分为手动分闸、自动分闸等；

①手动分闸：开关在没有被位置机械锁定的状态下，任何情况下，都应该可以被手动分闸断开。实现手动闸原理同普通MCB开关。

②自动分闸：(自动分闸条件及实现方式)

过载保护时，开关会通过L极MCB的脱扣保护装置实现保护自动分闸；

短路保护时，开关会通过L极MCB的脱扣保护装置实现保护自动分闸；

开关前端电压出现异常(如欠压或过压)时，实现自动分闸。具体来说，过压保护时，开关中间极的多功能模块会向伸入内侧MCB内的电磁铁发出过压分闸保护信号，实现自动分闸；欠压保护时，开关中间极的多功能模块会向伸入内侧MCB内的电磁铁发出欠压分闸保护信号，实现自动分闸；

为确保设备和人身安全，在任何情况下，本具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器的上述自由脱扣设计自动分闸都不能被阻止(即使人为阻止分闸手柄，开关内部触头都会实现自动脱开，以便进行保护)。

上述产品保护自动分闸功能可以根据客户实际需求在多功能模块中被增减。

3)自动合闸功能可以被屏蔽。手动拨动具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器顶部屏蔽自动合闸功能的微型开关到手动状态，自动合闸功能被屏蔽。

2、异常电压保护智能微型断路器位置锁功能。具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器与普通MCB开关一样具有位置锁功能，位置锁可限制手动合闸及手动分闸。

对后端设备或负载进行维修时，通常需要断开开关以保证维修人员安全；为了进一步保证后端维修人员的安全，防止该断开的开关被误操作(被合闸)可能带来的损害，需要提供锁紧装置来避免危险发生。而对于需要保持合闸状态(如紧急情况下对照明等的强制供电)，同样希望能够进行状态锁定，从而防止该合闸的开关被误断开而断电。此外，为适应矿山井下等特殊场景的应用，尤其是加装更大线径挂锁的应用需要，本发明进一步提供了具有开关锁紧装置的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置和具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器。

图15示出本发明提供的一种具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器用开关锁紧装置的结构示意图；其中，图15a示出具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器用开关锁紧装置的总体装配图；图15b示出具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器用开关锁紧装置的分解图；如图15a所示，该开关锁紧装置108通过放下锁紧滑板248，打开防动旋转门249，提供容纳锁具的锁闭的孔(由于采用金属门框结构，因此，可以提供更大容纳空间，钢丝门框251可以镶嵌在高手柄支架250上，也可以采用螺纹结构，翻边结构、过盈配合或者卡销等方式固定在高手柄支架上)，从而在锁具锁闭孔后阻止开关动作；如开关合闸并被锁定后，该开关锁紧装置能够防止该开关被人为分闸；同样的，当开关分闸并被锁定后，该开关锁紧装置能够防止该开关被人为合闸，从而避免例如维修操作时发生意外事故。

具体来说，图15b示出该开关锁紧装置的分解图；其中开关锁紧装置108包括：高手柄锁紧支架250、锁紧滑板248、防动旋转门249、金属门框251(可以采用符合一定强度要求的材质，如钢丝材质来制造该金属门框)。该钢丝门框镶嵌于高手柄支架上，在没有穿挂锁的状况下，防动旋转门可以绕钢丝门框左侧立轴旋转90度，钢丝门框上侧横轴限制门框上下串动。

图16出本发明图16实施例提供的L极或N极用开关锁紧装置处于锁定状态的结构示意图。

如图17所示，放下锁紧滑板后，锁紧滑板顶住开关颈部的V型槽。此时，打开防动旋转门(暴露出金属门框提供的孔)，防动旋转门的底部紧压锁紧滑板，从而防止锁紧滑板滑动。在所述开关锁紧装置处于锁定状态下，将大线径的U型锁具穿过金属门框提供的孔，从而有效地防止开关被动作，达到防止他人改变锁紧装置的工作状态(即合闸后锁定防止被分闸，分闸后锁定防止被合闸)。

根据本发明的教导，本领域技术人员可以清楚的知晓：本发明所提供的自动合闸动力装置、自动合闸动力轨迹转换组件、自动合闸屏蔽拨动开关组件、多功能逻辑控制电路PCB板、电磁铁组件、取电簧、取电针、开关锁紧装置等相关部件的各种实施方式仅为示例性的说明，为了适用于具体的应用场景或客户需求可以对相关部件进行不脱离本发明创意和主旨的改进或变形，以期与其它组件相互匹配或更加灵巧实用。

参考前述本发明示例性的描述，本领域技术人员可以清楚的知晓本发明具有以下优点：

1、本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置以及包括该异常电压保护微型断路器的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器，结构简单紧凑，成本经济，工作可靠，能够在前端电压恢复到正常电压范围后随即实现自动合闸功能，从而有效地防范前端电压异常问题，极大的方便了用电用户及供电部门。

2、本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置以及包括该异常电压保护微型断路器的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器，除了具有普通异常电压保护微型断路器具有手动分闸(合闸)、过载保护、短路保护等功能外，而且具有欠压保护、过压保护、异常电压恢复正常时的开关自恢复(自动合闸)功能，进一步扩大了客户和供电方对本产品的使用范围。

3、本发明提供的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置以及包括该异常电压保护微型断路器的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器，当供电系统电压出现不正常，用户端开关出现保护跳闸，在供电电压恢复正常后，客户端可以第一时间实现自动合闸用电，为供电部门节省了人工合闸的成本。

4、本发明提供的开关锁紧装置以及具有该开关锁紧装置的具有自动复位功能的异常电压保护智能微型断路器，在不需要锁定开关时，开关锁紧装置可以作为开关的高手柄使用，从而使得对开关的操作更加方便顺利，对于需要带手套操作开关的行业，例如矿山行业等尤为适用；在非锁定状态下，固定安装在开关上，并且并影响开关的任何功能，避免了以往锁紧装置非锁定时，必须卸下容易丢失的缺点。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (32)

1.一种探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述智能操作装置包括：自动合闸动力装置、自动合闸动力轨迹转换组件、自动合闸屏蔽拨动开关组件、逻辑控制电路板、异常电压脱扣装置、取电簧、取电针和辅助触点；

所述自动合闸动力装置包括执行器组件，所述执行器组件采用双腔密封结构，包括第一密封腔和第二密封腔，所述第一密封腔用于密封膨胀介质，所述第二密封腔用于密封油脂类液体；

所述自动合闸动力轨迹转换组件通过与运动部件接触的接触部将运动部件的线性运动转化为弧线运动，从而推动旋转侧板组件旋转实现挂合操作；以及在断电后，所述运动部件在所述自动合闸动力装置和扭簧的作用下回复到初始位置；

所述自动合闸动力轨迹转换组件包括：具有啮合轨迹的手柄、传递直线运动轨迹并具有啮合轨迹的推杆、外侧反力扭簧、内侧反力扭簧、内外侧导电镶块，所述推杆的啮合轨迹与所述手柄的啮合轨迹相互啮合。

2.根据权利要求1所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述自动合闸动力装置用于在通电后对膨胀介质进行加热，利用所述膨胀介质相变产生的体积变化提供可控的动力，推动动力部件发生可控的位移；以及在断电后，所述膨胀介质冷却并恢复到相变前的状态，所述动力部件恢复到初始位置。

3.根据权利要求1或2所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述自动合闸动力装置还包括：推杆组件、协助执行器复位提供反力的拉簧。

4.根据权利要求3所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述推杆组件包括推杆和动力部件；其中所述动力部件嵌入所述推杆的安装孔中，当所述动力部件向上运动，可以平稳的推动所述推杆直线运动。

5.根据权利要求3所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述执行器组件包括外壳、密封圈、密封衬套、油脂类液体、膨胀薄膜、加热元件、膨胀介质、底座。

6.根据权利要求5所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述双腔密封结构为，第一密封腔由所述执行器组件的外壳、底座、膨胀薄膜构成；以及第二密封腔主要由所述膨胀薄膜、密封衬套、密封圈、活塞杆和外壳上端组成。

7.根据权利要求5所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述执行器组件的外壳的下边缘经过旋压后，产生塑性变形，能够很好的贴紧在底座的倒锥面上，从而将膨胀介质密封在外壳的下部，形成第一密封腔的下端密封。

8.根据权利要求5所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述膨胀薄膜受到第一密封腔内膨胀介质推动向上翻时，会挤压第二密封腔内油脂类液体，从而使得油脂类液体推动活塞杆向上运动。

9.根据权利要求5所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述底座采用锥台形状的密封底座。

10.根据权利要求5所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述加热元件为正温度系数的加热元件、丝状或片状加热电阻。

11.根据权利要求5所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述加热元件采用内置式的加热方式。

12.根据权利要求10或11所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述加热元件采用加热面积最大化的双平板型、环形、内接多边形、内接六角形的构造以及绕丝电阻的构造。

13.根据权利要求5所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述膨胀介质为石蜡或石蜡混合物。

14.根据权利要求13所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述石蜡混合物添加了绝缘并且具有良好导热性的颗粒。

15.根据权利要求14所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述颗粒选自钻石、人造金刚石、三氧化二铝、氧化锆、氧化锌中的至少任意一种。

16.根据权利要求5所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述自动合闸动力装置还包括动力推动装置取电针，所述动力推动装置取电针包括N线端和L线端，分别穿过所述底座与所述加热元件电连接。

17.根据权利要求2所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述自动合闸动力装置还包括：反力簧，安装在所述动力部件的顶端和/或两侧，用于提供复原的反力使所述动力部件恢复到初始位置。

18.根据权利要求1所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，在所述自动合闸屏蔽拨动开关组件处于ON状态时，导电滚珠弹簧组件与内/外侧导电镶块电接触，通过内侧导电镶块、内侧扭簧、外侧扭簧、外侧导电镶块、内外侧导电滚珠、导电弹簧形成电路导通回路，从而接通提供自动合闸动力的电源回路；在所述自动合闸屏蔽拨动开关组件处于OFF时，所述导电滚珠弹簧组件与所述内/外侧导电镶块非电接触，从而断开提供自动合闸动力的电源回路。

19.根据权利要求18所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述自动合闸屏蔽拨动开关组件包括：限位支架、分合手柄、旋转轴、所述导电滚珠弹簧组件、绝缘滚珠弹簧组件或分合手柄绝缘凸起结构、所述导电镶块。

20.根据权利要求1所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述取电簧包括L极取电压簧和N极取电压簧，分别深入两侧的微型断路器的进线端口附近，并紧压在进线端口某部位上，从进线端取电；以及所述逻辑控制电路板通过所述L极取电压簧和N极取电压簧探测前端电压是否异常。

21.根据权利要求20所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，当前端系统电压处在正常范围时，通过L极取电压簧和N极取电压簧探测，逻辑控制电路板通过判断给出允许自动合闸信号，并提供动力装置自动合闸信号，从而实现自动合闸功能。

22.根据权利要求1所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，所述取电针包括L极取电弯针和N极取电弯针，所述L极取电弯针和N极取电弯针的一端分别深入到所述逻辑控制电路板的两个取电铜套中；以及另一端分别深入到两侧微型断路器MCB后端取电孔中，当两侧MCB合闸时，从MCB后端取电。

23.根据权利要求22所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，一个取电铜套通过串联所述逻辑控制电路板的可控硅元件与实现分励脱扣功能的电磁铁组件一个针脚相连；另一个取电铜套直接连接在电磁铁组件的另一个针脚上，行程形成一个可控的回路。

24.根据权利要求23所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置，其特征在于，当取电压簧从两侧MCB的前端探测到进线电压出现异常时，通过所述逻辑控制电路板打开可控硅，驱动电磁铁组件动作，从而实现欠压、过压保护的分励脱扣，并且逻辑电路记录本次异常电压保护脱扣动作，作为电压恢复后自动合闸的一个判断条件；以及当取电压簧从两侧MCB的前端探测到进线电压正常时，通过所述逻辑控制电路板锁定可控硅元件，判断上次分闸原因，逻辑电路判断上次分闸原因为异常电压保护后，控制自动合闸装置进行自动合闸动作。

25.一种具有自复位功能异常电压保护智能微型断路器，其特征在于，所述异常电压保护智能微型断路器包括：根据前述任意一项权利要求所述的探测前端电压并据此自动分合闸的智能操作装置。

26.根据权利要求25所述的具有自复位功能异常电压保护智能微型断路器，其特征在于，所述异常电压保护智能微型断路器还包括：标准微型断路器L极、标准微型断路器N极、多极连接柄、脱扣连接件。

27.根据权利要求26所述的具有自复位功能异常电压保护智能微型断路器，其特征在于，所述异常电压保护智能微型断路器还包括：可装配到多极连接柄上的位置锁，用于限制手动合闸和/或手动分闸。

28.根据权利要求27所述的具有自复位功能异常电压保护智能微型断路器，其特征在于，所述异常电压保护智能微型断路器除具有普通MCB的手动分合闸、过载保护、过流保护、隔离开关的功能外，还具有过压保护和欠压保护的功能。

29.根据权利要求28所述的具有自复位功能异常电压保护智能微型断路器，其特征在于，所述异常电压保护智能微型断路器还具有在过压或欠压保护后，当系统电压恢复正常时的自动合闸的功能，并且本自动合闸动作是符合安全逻辑规约的自动合闸动作。

30.根据权利要求27所述的具有自复位功能异常电压保护智能微型断路器，其特征在于，所述异常电压保护智能微型断路器在以下情况下必须手动合闸，包括：在手动分闸后或者过载保护后，开关再次投入使用；或者过流保护后，开关再次投入使用；以及通过临时屏蔽拨动开关解除自动合闸功能后。

31.根据权利要求25所述的具有自复位功能异常电压保护智能微型断路器，其特征在于，所述异常电压保护智能微型断路器在以下情况下实现自动分闸功能，包括：

过载保护时，通过L极MCB的热脱扣保护装置实现保护自动分闸；

短路保护时，通过L极MCB的磁脱扣保护装置实现保护自动分闸；

过压保护时，所述智能操作装置会向伸入内侧MCB内的电磁铁发出过压分闸保护信号，实现自动分闸；以及

欠压保护时，所述智能操作装置会向伸入内侧MCB内的电磁铁发出欠压分闸保护信号，实现自动分闸。

32.根据权利要求27所述的具有自复位功能异常电压保护智能微型断路器，其特征在于，在任何情况下，异常电压保护智能微型断路器的自由脱扣设计的自动分闸都不能被阻止；即使人为阻止分闸手柄分闸，所述异常电压保护智能微型断路器内部的触头也会实现自动脱开。