CN104835694B - 智能断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能断路器，包括壳体，以及设于壳体内的触头系统、电动操作机构和用于控制电动操作机构动作的线路板，所述触头系统包括相互配合的动触头和静触头，所述动触头具有与静触头接通的接通位置和与静触头分离的分离位置，电动操作机构用于驱动动触头动作，所述线路板在断路器的主回路断电时驱动电动操作机构动作以带动动触头运动至分离位置，所述线路板在主回路重新通电时驱动电动操作机构反向动作以带动所述动触头运动至接通位置，所述线路板在主回路通电期间还可以接收外部信号以驱动电动操作机构动作，进而带动所述动触头运动至分离位置或接通位置。

Description

智能断路器

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，特别涉及一种智能断路器。

背景技术

目前，断路器的种类多种多样，工作原理也各不相同。其中一类断路器，内部采用短路电流继电器、双金属片等电路保护机构和与这些保护机构配合动作的脱扣机构，并将动触点设于脱扣机构上，通过电路保护机构对电路中出现过载、过流、短路等情况的相应动作，来驱动脱扣机构动作进而驱使动触点与静触点分离，实现电路的断开保护。

本申请人在先申请的中国专利文献(授权公告号：CN203760401U)公开了一种改进的断路器，包括壳体、灭弧装置、动触头、静触头、扣件机构以及控制机构，所述控制机构包括控制所述扣件机构一体转动，使所述动触头朝与所述静触头方向转动的接通控制机构以及控制所述扣件脱扣，使所述动触头朝所述静触头分离方向转动的断开控制机构，所述断开控制机构包括手动控制所述扣件脱扣的手控断开机构和电路故障时控制所述扣件机构自动脱扣的电控断开机构，所述电控断开机构包括驱动所述扣件机构脱扣的电路保护动作机构，以及驱动所述电路保护动作机构动作的线路板。线路板在断路器出现故障电流(例如过载、过流、短路等)时向电路保护动作机构发送信号，以驱动电路保护机构动作，进而驱动断路器脱扣，实现对断路器的保护。

然而，该现有技术在实际使用中存在以下问题：1、处于工作状态的断路器(即动静触头接通)遇到主回路突然断电的情况时，动静触头依然处于接通状态，此时若主回路又突然来电，处于接通状态的动静触头瞬间会有电流经过，一般动静触头中通电的时间大概在几毫秒，而众所周知，断路器中线路板用于判断断路器中是否存在故障电流的时间大概在几十甚至上百毫秒，这就导致在动静触头中有电流经过至线路板判断到断路器中是否存在故障电流这一期间为断路器控制的空白期，如果此时动静触头间经过的电流为故障电流，那么该故障电流可能很快地对断路器内部器件产生损坏，甚至会发生严重的安全问题，因此，该现有技术断路器存在极大的安全隐患；2、现有技术的断路器只能现场手动操作，应用受限，不能满足目前市场对断路器的要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种主回路断电时动静触头自动分离，主回路重新来电时动静触头能够自动接通并且在主回路通电期间还能接收外部控制信号使动静触头自动分离或接通的智能断路器。

本发明提供的一种智能断路器，包括壳体，以及设于壳体内的触头系统、电动操作机构和用于控制电动操作机构动作的线路板，所述触头系统包括相互配合的动触头和静触头，所述动触头具有与静触头接通的接通位置和与静触头分离的分离位置，电动操作机构用于驱动动触头动作，所述线路板在断路器的主回路断电时驱动电动操作机构动作以带动动触头运动至分离位置，所述线路板在主回路重新通电时驱动电动操作机构反向动作以带动所述动触头运动至接通位置，所述线路板在主回路通电期间还可以接收外部信号以驱动电动操作机构动作，进而带动所述动触头运动至分离位置或接通位置。

所述外部信号包括远程信号。

所述电动操作机构为双稳态电磁机构，双稳态电磁机构与线路板电连接，所述双稳态电磁机构具有合闸状态和分闸状态，所述线路板在主回路断电时向所述双稳态电磁机构提供第一电流以驱动所述双稳态电磁机构切换到分闸状态，所述双稳态电磁机构带动所述动触头运动至分离位置，所述线路板在主回路重新通电时向所述双稳态电磁机构提供第二电流以驱动所述双稳态电磁机构切换至合闸状态，所述双稳态电磁机构带动所述动触头运动至接通位置，所述线路板在主回路通电期间还可接收所述外部信号，输出第一电流或第二电流，以驱动所述双稳态电磁机构切换至合闸状态或分闸状态。

所述双稳态电磁机构包括间隔设置的第一线圈和第二线圈、设于两线圈之间的永磁体、设于两线圈内并可沿线圈轴向往复运动的动铁芯以及设于所述动铁芯轴向上下两端的第一静铁芯和第二静铁芯，所述动铁芯具有与所述第一静铁芯吸合并与其合闸状态对应的第一吸合位置和与所述第二静铁芯吸合并与其分闸状态对应的第二吸合位置；所述线路板在所述主回路断电时，向所述第一线圈提供所述第一电流以产生磁场力驱动所述动铁芯运动至其第二吸合位置；所述线路板在所述主回路重新通电时，向所述第二线圈提供所述第二电流以产生反向磁场力驱动所述动铁芯运动至其第一吸合位置；所述线路板在所述主回路通电期间，接收第一外部信号，向所述第一线圈提供所述第一电流以产生磁场力驱动所述动铁芯运动至其第二吸合位置；所述线路板在所述主回路通电期间，接收第二外部信号，向所述第二线圈提供所述第二电流以产生反向磁场力驱动所述动铁芯运动至其第一吸合位置；所述第一电流与所述第二电流为方向相同的电流。

所述双稳态电磁机构包括第三线圈、设于所述第三线圈内并可沿所述第三线圈轴向往复运动的第二动铁芯、分别设于所述第二动铁芯轴向两端的第三静铁芯和第四静铁芯，以及位于所述第三线圈径向两侧的第二永磁体，所述第二动铁芯具有与所述第三静铁芯吸合的第一吸合位置和与所述第四静铁芯吸合的第二吸合位置；所述线路板在所述主回路断电时，向所述第三线圈提供第三电流以产生磁场力驱动所述第二动铁芯运动至所述第二吸合位置，所述第二动铁芯带动所述动触头运动至分离位置，所述线路板在所述主回路重新通电时，向所述第三线圈提供第四电流以产生反向磁场力驱动所述第二动铁芯运动至第一吸合位置，所述第二动铁芯带动所述动触头运动至接通位置；所述线路板在所述主回路通电期间，接收第一外部信号，向所述第三线圈提供所述第三电流以产生磁场力驱动所述第二动铁芯运动至其第二吸合位置；所述线路板在所述主回路通电期间，接收第二外部信号，向所述第三线圈提供所述第四电流以产生反向磁场力驱动所述第二动铁芯运动至其第一吸合位置；所述第三电流与所述第四电流为方向相同的电流。

还包括用于手动驱动动触头动作至接通位置或分离位置的手动操作机构，所述手动操作机构具有分闸状态和合闸状态；所述手动操作机构和/或所述电动操作机构处于其分闸状态时，所述动触头被锁定在其分离位置上；所述手动操作机构和所述电动操作机构均处于合闸状态时，所述动触头运动至接通位置；所述手动操作机构和所述电动操作机构其中之一处于合闸状态时，另一操作机构可操纵动触头在分离位置和接通位置间切换。

所述手动操作机构和所述电动操作机构通过一联动装置驱动所述动触头在其分离位置和接通位置切换。

所述手动操作机构和所述电动操作机构安装于所述壳体内的上部，所述触头系统安装于所述壳体内的下部，所述联动装置位于所述手动操作机构和电动操作机构两者与触头系统之间，所述电动操作机构的动铁芯被设置为可沿竖直方向往复运动；所述触头系统还包括用于安装动触头并可沿竖直方向往复运动的动触架，所述静触头设置于动触头上方的对应位置处，所述动触架的下方设有反力弹簧，在反力弹簧的反作用力下，所述动触架上的动触头紧贴所述静触头。

所述联动装置包括用于传递手动操作机构驱动力的第一联动架和用于传递所述电动操作机构的动铁芯的驱动力的第二联动架，手动操作机构在切换至分闸状态时，手动操作机构下端的驱动部向下运动并通过第一联动架驱动下方的动触架朝下方运动，直至动触头运动至分离位置，手动操作机构在切换至合闸状态时，其下端的驱动部向上运动，解除对第一联动架和动触架的限制，动触架在下方反力弹簧的反作用力下朝上方运动，直至动触头运动至接通位置；电动操作机构切换至分闸状态时，即动铁芯向第二吸合位置运动时，动铁芯通过第二联动架驱动第一联动架、动触架与所述第二联动架一体向下运动，直至动触头运动至分离位置，电动操作机构切换至合闸状态时，即动铁芯向第一吸合位置运动时，动铁芯带动第二联动架向上运动，解除对第一联动架和动触架的限制，动触架在下方反力弹簧的反作用力下朝上方运动，直至动触头运动至接通位置。

所述第一联动架通过第一固定枢轴可转动设置，所述第一联动架上侧设有与所述手动操作机构下端的驱动部配合的第一受压部，所述手动操作机构切换至其分闸状态时，其驱动部推动第一受压部，以使所述第一联动架绕枢轴向下方转动，进而所述第一联动架克服所述动触架下方反力弹簧的反作用力推动所述动触架朝下方远离静触头的方向运动，直至动触头运动至其分离位置。

所述第二联动架通过第二固定枢轴可转动地设置在所述第一联动架的上方，所述第二联动架与第一联动架对应的一端的下侧设有施压部，所述第一联动架上侧的对应位置设有第二受压部，所述第二联动架的另一端铰接于所述电动操作机构的动铁芯下端固定设置的驱动杆上；所述双稳态电磁机构的动铁芯沿竖直方向往复运动，所述第二静铁芯位于所述动铁芯的上方，所述第一静铁芯位于所述动铁芯的下方，所述动铁芯向上方的第二吸合位置运动时，通过驱动杆带动第二联动架的施压部绕枢轴向下方转动，第二联动架的施压部推动第一联动架的第二受压部，使得第一联动架与第二联动架一体绕枢轴向下方转动，进而所述第一联动架克服所述动触架下方反力弹簧的反作用力推动所述动触架朝下方远离静触头的方向运动，直至动触头运动至其分离位置；所述动铁芯向下方的第一吸合位置运动时，通过所述驱动杆带动所述第二联动架的施压部绕所述枢轴向上方转动，所述施压部解除对第一联动架的第二受压部施压，所述动触架在反力弹簧的反作用力下推动所述第一联动架向上运动，直至动触架上的动触头运动至其接通位置。

所述第一固定枢轴和所述第二固定枢轴为同一固定枢轴。

所述第一联动架包括两对应的侧板和连接于两侧板下端之间的连接板，所述两侧板沿长度延伸方向的一端与所述动触架相对应，另一端成型有一对第一枢孔，所述一对第一枢孔中设有所述固定枢轴，所述第二联动架成型有枢接所述固定枢轴的第二枢孔并通过所述第二枢孔可转动地设于所述连接板与其上方的两侧板形成的安装空间内，所述两侧板的上侧边为所述第一受压部，所述连接板为所述第二受压部，所述第二联动架一端的下侧边为与所述第二受压部对应的所述施压部，另一端铰接于所述驱动杆。

所述手动操作机构包括旋钮、连杆、转轮和转轮偏压件，所述连杆的上端与所述旋钮铰接，所述连杆的下端设有半轴，所述转轮的上端设于与半轴配合的卡槽，所述转轮在转轮偏压件作用下与所述半轴形成卡接结构，所述旋钮具有分闸位置和合闸位置，所述旋钮在其分闸位置和合闸位置间切换时带动连杆和转轮一体向下和向上转动，所述转轮的下端设有用于驱动动触头动作的驱动部。

还包括脱扣机构，所述脱扣机构包括脱扣架和脱扣部件，所述脱扣架成型有卡扣，所述脱扣架通过一偏压件使其卡扣与所述连杆的半轴形成卡接结构并使得所述脱扣架、所述连杆和所述转轮形成互锁结构，所述脱扣部件动作可打破所述互锁结构并驱动脱扣架复位。

本发明相对于现有技术具有的优点：

1、本发明提供的智能断路器，包括用于驱动动触头动作的电动操作机构和用于驱动电动操作机构动作的线路板，线路板在主回路断电时驱动电动操作机构正向动作，电动操作机构带动所述动触头动作以分离静触头，实现断路器的断电保护；线路板在主回路重新通电时驱动电动操作机构反向动作，以带动所述动触头反向动作以重新接通静触头，主回路重新来电时，线路板控制电动操作机构动作以实现动静触头接通的时间大于线路板检测故障电流的时间，从而避免了现有技术的智能断路器遇到主回路断电又重新来电时，线路板来不及检测断路器中是否存在故障电流时断路器的动静触头就接通导致的安全隐患问题的发生；另外，所述线路板在主回路通电期间还可接收外部信号以驱动电动操作机构动作，进而带动所述动触头运动至分离位置或接通位置。

2、本发明提供的智能断路器，其外部信号包括远程信号，所述线路板在主回路通电期间可以接收远程信号以驱动电动操作机构动作，从而实现断路器自动分合闸，实现断路器的远程控制。

3、本发明提供的智能断路器，其电动操作机构优选为双稳态电磁机构，通过线路板输出信号激活双稳态电磁机构动作来带动动触头动作以使触头系统分合，双稳态电磁机构工作稳定可靠，本发明中将双稳态电磁机构与线路板配合用于实现断路器断电时触头系统自动断开，来电时又自动闭合，构思巧妙。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的智能断路器的整体结构示意图，其中手动操作机构和电动操作机构均处于分闸状态；

图2为手动操作机构处于分闸状态、电动操作机构处于合闸状态图；

图3为手动操作机构处于合闸状态、电动操作机构处于分闸状态图；

图4为手动操作机构和电动操作机构均处于合闸状态图；

图5为断路器处于脱扣状态图；

图6为手动操作机构的结构示意图；

图7为手动操作机构的分解图；

图8为第一联动架的结构示意图；

图9为实施例1的双线圈电磁机构的分解图；

图10为实施例1的双线圈电磁机构的第一动铁芯处于第二吸合位置的状态图；

图11为实施例1的双线圈电磁机构的第一动铁芯处于第一吸合位置的状态图；

图12为实施例2的单线圈电磁机构的分解图；

图13为实施例2的单线圈电磁机构的第二动铁芯处于第二吸合位置的状态图；

图14为实施例2的单线圈电磁机构的第二动铁芯处于第二吸合位置和第一吸合位置之间的状态图；

图15为实施例2的单线圈电磁机构的第二动铁芯处于第一吸合位置的状态图。

附图标记：1-壳体；

201-动触头；202-静触头；203-动触架；204-反力弹簧；3-双线圈电磁机构；

301-第一线圈；302-第二线圈；303-永磁体；304-第一动铁芯；305-第一静铁芯；306-第二静铁芯；307-驱动杆；308-第一线圈骨架；309-第二线圈骨架；310-第一导磁片；

401-第三线圈；402-第二动铁芯；403-第三静铁芯；404-第四静铁芯；405-第二永磁体；406-线圈骨架；407-第二导磁片；

5-联动装置；501-第一联动架；5011-第一受压部；5012-第二受压部；5013-侧板；5014-连接板；502-第二联动架；5021-施压部；503-枢轴；

601-旋钮；602-连杆；6021-半轴；603-转轮；6031-卡槽；6032-驱动部；604-转轮偏压件；

701-脱扣架；702-脱扣部件；

8-灭弧装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1-5所示，本实施例提供一种智能断路器，主要包括壳体1、设于壳体1内的触头系统、灭弧装置8、电动操作机构和线路板。

其中，触头系统包括相互配合的动触头201和静触头202，动触头201具有与静触头202接通的接通位置和与静触头202分离的分离位置。电动操作机构用于驱动触头系统的动触头动作，线路板用于控制电动操作机构动作。

在主回路断电时，线路板响应主回路断电，自动驱动电动操作机构正向动作，电动操作机构带动动触头201由其接通位置运动至分离位置，实现断路器自动分闸；在主回路重新通电时，线路板响应主回路的通电，自动驱动电动操作机构反向动作，电动操作机构带动动触头201由其分离位置运动至其接通位置，实现断路器的自动合闸。

线路板还用于检测断路器中是否存在故障电流，当线路板检测到故障电流时会自动驱动电动操作机构动作，以使动触头201处于其分离位置。

在主回路重新通电时，如果断路器中出现故障电流，例如短路大电流，由于线路板检测故障电流的时间(几毫秒)远小于线路板驱动电动操作机构动作的时间(几十甚至上百毫秒)，因此，线路板再检测完是否有故障电流后才确定是否驱动电动操作机构动作，以实现断路器自动合闸。通过该种设置，避免了主回路断电又重新通电时，断路器中出现的故障电流对断路器甚至人身安全造成伤害。

那么线路板会检测到该短路大电流，而不再自动驱动电动操作机构动作，保持断路器处于分闸状态。

此外，所述线路板在主回路通电期间还可以接收外部信号以驱动电动操作机构动作，进而带动所述动触头运动至其分离位置或接通位置。实现自动化操作。

进一步地，所述外部信号包括远程信号。所述线路板在主回路通电期间可以接收远程信号以驱动电动操作机构动作，实现断路器分闸或合闸。实现了远程控制。

具体地，本实施例的所述电动操作机构为双稳态电磁机构，双稳态电磁机构与线路板电连接，双稳态电磁机构具有两个稳定的状态，应用于本实施例的断路器中的双稳态电磁机构具有稳定的分闸状态和合闸状态。当主回路断电时，线路板向双稳态电磁机构提供第一电流以驱动双稳态电磁机构切换到分闸状态，双稳态电磁机构在切换到分闸状态过程中带动动触头201运动至其分离位置，具体地，线路板在主回路断电时能够为双稳态电磁机构提供第一电流是这样实现的：线路板上设有电容，当线路板通电时电容会存储电量，当主回路断电时，线路板也会相应断电，但是电容中存储的电量可以释放给双稳态电磁机构，即第一电流，用于驱动双稳态电磁机构由合闸状态动作至分闸状态；当主回路又重新来电时，线路板向双稳态电磁机构提供第二电流以驱动双稳态电磁机构切换到合闸状态，双稳态电磁机构在切换到合闸状态过程中带动动触头201反向运动至其接通位置。所述线路板在主回路通电期间还可以接收所述外部信号，输出第一电流或第二电流，以驱动所述双稳态电磁机构切换至合闸状态或分闸状态。

采用双稳态电磁机构作为电动操作机构，工作稳定可靠，而且双稳态电磁机构易于通过线路板控制，可以简化结构，使断路器更紧凑。

进一步具体地，如图1-5和图9-11所示，本实施例的双稳态电磁机构为双线圈电磁机构3，其具体结构为：包括第一线圈301、第二线圈302、第一线圈骨架308、第二线圈骨架309、第一动铁芯304、第一永磁体303、第一导磁片310、第一静铁芯305和第二静铁芯306，所述第一线圈301和第二线圈302上下间隔设置，所述第一动铁芯304设于两线圈骨架内并可沿两线圈骨架轴向往复运动，所述第一永磁体303设于两线圈骨架之间，第一静铁芯305和第二静铁芯306分别设于第一动铁芯304轴向的上下两端，所述第一动铁芯304具有与所述第一静铁芯305吸合并与其合闸状态对应的第一吸合位置和与所述第二静铁芯306吸合并与其分闸状态对应的第二吸合位置。也就是说，当第一动铁芯304运动至第一吸合位置时带动动触头201运动至接通位置，当第一动铁芯304运动至第二吸合位置时带动动触头201运动至其分离位置。

所述线路板在所述主回路断电时，向所述第一线圈301提供所述第一电流以产生磁场力驱动所述动铁芯304运动至其第二吸合位置；所述线路板在所述主回路重新通电时，向所述第二线圈302提供所述第二电流以产生反向磁场力驱动所述动铁芯304运动至其第一吸合位置；所述线路板在所述主回路通电期间，接收第一外部信号，向所述第一线圈301提供所述第一电流以产生磁场力驱动所述动铁芯304运动至其第二吸合位置；所述线路板在所述主回路通电期间，接收第二外部信号，向所述第二线圈302提供所述第二电流以产生反向磁场力驱动所述动铁芯304运动至其第一吸合位置；所述第一电流与所述第二电流为方向相同的电流。

如图9所示，所述第一静铁芯305为支架的两侧壁之间的连接壁，所述第二静铁芯306为连接于支架开口处的固定板，固定板和支架均采用导磁性材料制成，例如铁，固定板和支架共同形成双稳态电磁机构的外壳结构，动铁芯304面向固定板的一端固定设置有从固定板中伸出的驱动杆307，该驱动杆307用于连接动触头201并驱动动触头201。

第一动铁芯304与第一静铁芯305之间的空隙为第一工作气隙，动铁芯304与第二静铁芯之间的空隙为第二工作气隙。

本实施例的双稳态电磁机构工作原理如下：如图9和图10所示，当双稳态电磁机构的第一动铁芯304处于其第二吸合位置时，第一永磁体303利用第一动铁芯304、第二静铁芯及第二工作气隙提供的低磁阻抗通道将动铁芯304保持在第二吸合位置处；此时，对第二线圈302通以第二电流，所述第二线圈302在第二工作气隙中产生的磁感应强度方向与第一永磁体303产生的磁感应强度方向相反并且用于抵消第一永磁体303在第二工作气隙中产生的磁感应强度。同时第二线圈302在第一工作气隙中产生的磁感应强度与第一永磁体303在第一工作气隙中产生的磁感应强度方向相同。当通以第二线圈302中的第二电流达到某一值时，第二工作气隙中的磁感应强度之和小于第一工作气隙中的磁感应强度之和，第一动铁芯304将向上运动，并且随着位移的增加，第一工作气隙的磁阻逐渐减小，磁感应强度越来越大，而第二工作气隙的磁阻逐渐变大，磁感应强度越来越小，因此第一动铁芯304的运动越来越快，直至第一吸合位置。同理，当第一动铁芯304处于第一吸合位置时，对第一线圈301通以第一电流，使第一线圈301在第一工作气隙中产生的磁感应强度与第一永磁体303在第一气隙中产生的磁感应强度方向相反，第一动铁芯304将向第二吸合位置运动。

进一步地，所述智能断路器还包括手动操作机构，用于手动驱动动触头201动作，所述手动操作机构具有分闸状态和合闸状态。本实施例中，所述手动操作机构和所述电动操作机构联合工作，两者被设置为：当所述手动操作机构和/或所述电动操作机构处于其分闸状态时，所述动触头201被锁定在其分离位置上；当所述手动操作机构和所述电动操作机构均处于合闸状态时，所述动触头201运动至接通位置；当所述手动操作机构和所述电动操作机构其中之一处于合闸状态时，另一操作机构可自由操纵动触头201在分离位置和接通位置间切换。

具体地，本实施例的手动操作机构和电动操作机构是通过一联动装置5来实现上述联合工作的。

如图1-5所示，所述手动操作机构和所述电动操作机构位于所述壳体1内部的上部位置，所述手动操作机构在左，所述电动操作机构在右，所述触头系统位于所述手动操作机构和所述电动操作机构的下方，所述联动装置5位于所述手动操作机构和电动操作机构两者与触头系统之间。所述电动操作机构的第一动铁芯304沿图1-5中竖直方向布置，即第一动铁芯304可沿所述竖直方向往复运动，所述手动操作机构也设置为以上下运动方式驱动动触头201动作的结构。

相应的，本实施例的所述触头系统还包括用于安装动触头201并可沿所述竖直方向往复运动的动触架203，所述静触头202设置于所述动触头201上方的对应位置处，所述动触架203的下方设有反力弹簧204，在所述反力弹簧204的反作用力下，所述动触架203紧贴所述静触头202。

所述联动装置5包括用于传递手动操作机构驱动力的第一联动架501和用于传递所述电动操作机构的第一动铁芯304的驱动力的第二联动架502，手动操作机构在切换至分闸状态时，手动操作机构下端的驱动部6032向下运动并通过第一联动架501驱动下方的动触架朝下方运动，直至动触头201运动至分离位置；手动操作机构在切换至合闸状态时，其下端的驱动部6032向上运动，解除对第一联动架501和动触架203的限制，动触架在下方反力弹簧204的反作用力下朝上方运动，直至动触头201运动至接通位置；电动操作机构切换至分闸状态时，即第一动铁芯304向第二吸合位置运动时，第一动铁芯304通过第二联动架502驱动第一联动架501、动触架与所述第二联动架502一体向下运动，直至动触头201运动至分离位置；电动操作机构切换至合闸状态时，即第一动铁芯304向第一吸合位置运动时，第一动铁芯304带动第二联动架502向上运动，解除对第一联动架501和动触架的限制，动触架在下方反力弹簧204的反作用力下朝上方运动，直至动触头201运动至接通位置。

进一步地，如图6-8所示，所述第一联动架501和第二联动架502为可转动设置并枢接于同一个固定设置的枢轴503上，所述第一联动架501上侧设有与所述手动操作机构下端的驱动部6032配合的第一受压部5011，所述手动操作机构切换至其分闸状态时，其驱动部6032推动所述第一联动架501绕枢轴503向下方转动，进而所述第一联动架501克服所述动触架203下方反力弹簧204的反作用力推动所述动触架203朝下方远离静触头202的方向运动，直至动触头201运动至其分离位置；所述第二联动架502设置为可在所述第一联动架501的上方转动，所述第二联动架502与第一联动架501对应的一端的下侧设有施压部5021，所述第一联动架501上侧的对应位置设有第二受压部5012，所述第二联动架502的另一端铰接于所述电动操作机构的第一动铁芯304下端固定设置的驱动杆307上，第一动铁芯304向上方的第二吸合位置运动时通过驱动杆307带动第二联动架502绕枢轴503向下方转动，进而第二联动架502通过其施压部5021推动第一联动架501的第二受压部5012，使得第一联动架501与第二联动架502一体绕枢轴503向下方转动，进而所述第一联动架501克服所述动触架203下方反力弹簧204的反作用力推动所述动触架203朝下方远离静触头202的方向运动，直至动触头201运动至其分离位置；所述动铁芯304向下方的第一吸合位置运动时，通过所述驱动杆307带动所述第二联动架502的施压部5021绕所述枢轴503向上方转动，所述施压部5021解除对第一联动架的第二受压部5012施压，所述动触架203在反力弹簧204的反作用力下推动所述第一联动架501向上运动，直至动触架203上的动触头201运动至其接通位置。

本发明中所述第一联动架501和所述第二联动架502不限于枢接到同一固定枢轴503上，还可以枢接到不同的固定枢轴上，只要第一联动架和第二联动架能够实现上述配合即可。固定枢轴是指固定在断路器内的枢轴。

具体地，本实施例的第一联动架501包括两对应的侧板5013和连接于两侧板5013下端之间的连接板5014，所述两侧板5013沿长度延伸方向的一端与所述动触架203相对应，另一端成型有一对第一枢孔，所述一对第一枢孔中设有所述固定枢轴503，所述第二联动架203成型有枢接所述固定枢轴503的第二枢孔并通过所述第二枢孔可转动地设于所述连接板与其上方的两侧板5013形成的安装空间内，所述两侧板5013的上侧边为所述第一受压部5011，所述连接板5014为所述第二受压部5012，所述第二联动架502一端的下侧边为与所述第二受压部5012对应的所述施压部5021，另一端铰接于所述驱动杆307。

此外，所述手动操作机构包括旋钮601、连杆602、转轮603和转轮偏压件604，所述连杆602的上端与所述旋钮601铰接，所述连杆602的下端设有半轴6021，所述转轮603的上端设于与半轴6021配合的卡槽6031，所述转轮603在转轮偏压件604作用下与所述半轴6021形成卡接结构，所述旋钮601具有分闸位置和合闸位置，所述旋钮601在其分闸位置和合闸位置间切换时带动连杆602和转轮603一体向下和向上转动，所述转轮603的下端设有用于驱动动触头201动作的驱动部。

本实施例的断路器还包括脱扣机构，所述脱扣机构包括脱扣架701和脱扣部件702，所述脱扣架701成型有卡扣，所述脱扣架701通过一偏压件703使其卡扣与所述连杆602的半轴6021形成卡接结构并使得所述脱扣架701、所述连杆602和所述转轮603形成互锁结构，所述脱扣部件702动作可打破所述互锁结构并驱动脱扣架701复位。

以下根据附图说明本实施例的智能断路器的工作过程：

如图1所示，当断路器的手动操作机构和电动操作机构均处于分闸状态时，所述转轮603下端的驱动部6032按压在所述第一联动架501上侧的第一受压部5011上，所述第二联动架502的施压部5021按压在第一联动架501的第二受压部5012上，动触头201处于其分离位置，动触架203下方的反力弹簧204处于压缩状态。

在手动操作机构和电动操作机构均处于分闸状态时，将电动操作机构由分闸状态切换至合闸状态，如图2所示，动铁芯由上方的第二吸合位置运动至下方的第一吸合位置，所述动铁芯下端的驱动杆307带动所述第二联动架502绕着所述枢轴503顺时针转动，所述第二联动架502的施压部5021脱离所述第一联动架501的第二受压部5012。但是，由于所述转轮603下端的驱动部6032依然按压所述第一联动架501的第一受压部5011上，因此动触头依然处于其分离位置。

在手动操作机构和电动操作机构均处于分闸状态时，将手动操作机构由分闸状态切换到合闸状态时，如图3所示，将旋钮601由左侧的分闸位置旋转到右侧的合闸位置，由于连杆602、转轮603、脱扣架701通过互锁结构锁定为一体，因此旋钮从左侧旋转到右侧时会带动连杆、转轮和脱扣架三者一体转动，所述转轮603克服转轮偏压件604的偏压力逆时针转动，转轮603下端的驱动部6032脱离所述第一联动架501的第一受压部5011。但是，由于所述第二联动架502的施压部5021在动铁芯的作用下依然按压第一联动架501的第二受压部5012，因此动触头依然处于其分离位置。

如图4所示，当所述手动操作机构和电动操作机构均处于其合闸状态时，所述动触架203在其反力弹簧204的反向作用力下推动上方的第一联动架501向上方运动，直至动触头201运动至接通位置。

如图5所示，当断路器在工作过程中出现故障电流时，脱扣部件702旋转带动脱扣架旋转，使脱扣架和连杆的卡接结构脱开，并打破连杆、脱扣架以及转轮形成的互锁结构，使转轮603和连杆不在卡接，转轮603在转轮偏压件604的偏压力下顺时针转动，转轮下端的驱动部6032推动第一联动架向下转动，进而驱动所述动触架203向下方运动，直至动触头运动至分离位置。

实施例2

作为实施例1智能短路器的一种可替换实施方式，本实施例提供一种智能断路器，其双稳态电磁机构为单线圈电磁机构，如图12所示包括：第三线圈401、设于所述第三线圈401内并可沿所述第三线圈401轴向往复运动的第二动铁芯402、分别设于所述第二动铁芯402轴向两端的第三静铁芯403和第四静铁芯404，以及位于所述第三线圈401径向两侧的第二永磁体405，所述第二动铁芯402具有与所述第三静铁芯403吸合的第一吸合位置和与所述第四静铁芯404吸合的第二吸合位置；所述线路板在所述主回路断电时，向所述第三线圈401提供第三电流以产生磁场力驱动所述第二动铁芯402运动至所述第二吸合位置，所述第二动铁芯402带动所述动触头201运动至分离位置，所述线路板在所述主回路重新通电时，向所述第三线圈401提供第四电流以产生反向磁场力驱动所述第二动铁芯402运动至第一吸合位置，所述第二动铁芯402带动所述动触头201运动至接通位置；所述线路板在所述主回路通电期间，接收第一外部信号，向所述第三线圈401提供所述第三电流以产生磁场力驱动所述第二动铁芯402运动至其第二吸合位置；所述线路板在所述主回路通电期间，接收第二外部信号，向所述第三线圈401提供所述第四电流以产生反向磁场力驱动所述第二动铁芯402运动至其第一吸合位置；所述第三电流与所述第四电流为方向相同的电流。

图13-15示出了单线圈电磁机构的工作过程图：

如图15所示，第二永磁体405利用第二动铁芯402、第四静铁芯404及第二工作气隙提供的低磁阻抗通道将第二动铁芯304保持在第二吸合位置；当对第三线圈401通以一定方向的第二电流时，第三线圈401在第一工作气隙中产生的磁感应强度方向与第二永磁体405产生的磁感应强度的方向相反并且用于抵消第二永磁体405在第一工作气隙中产生的磁感应强度，同时第三线圈401在第二工作气隙中产生的磁感应强度与第二永磁体405在第二工作气隙中产生的磁感应强度方向相同，当第三线圈401中的第二电流达到某一值时，第一工作气隙中的磁感应强度之和小于第二工作气隙中的磁感应强度之和，第二动铁芯402将向上运动，如图14所示；并且随着位移的增加，第一工作气隙的磁阻逐渐减小，磁感应强度越来越大，而第二工作气隙的磁阻逐渐变大，磁感应强度越来越小，因此第二动铁芯402的运动将越来越快，直到第一吸合位置，如图13所示。同理，当第二动铁芯402处于第一吸合位置时，对线圈通以第一电流，使其在第二气隙中产生的磁感应强度与第二永磁体405在第二气隙产生的磁感应强度相反，第二动铁芯402将向第二吸合位置运动。所述第一电流和第二电流为方向相反的电流。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种智能断路器，其特征在于，包括壳体(1)，以及设于壳体(1)内的触头系统、电动操作机构和用于控制电动操作机构动作的线路板，所述触头系统包括相互配合的动触头(201)和静触头(202)，所述动触头(201)具有与静触头(202)接通的接通位置和与静触头(202)分离的分离位置，电动操作机构用于驱动动触头(201)动作，所述线路板在断路器的主回路断电时驱动电动操作机构动作以带动动触头(201)运动至分离位置，所述线路板在主回路重新通电时驱动电动操作机构反向动作以带动所述动触头(201)运动至接通位置，所述线路板在主回路通电期间还可接收外部信号以驱动电动操作机构动作，进而带动所述动触头(201)运动至分离位置或接通位置；所述电动操作机构为双稳态电磁机构，双稳态电磁机构与线路板电连接，所述双稳态电磁机构具有合闸状态和分闸状态，所述线路板在主回路断电时向所述双稳态电磁机构提供第一电流以驱动所述双稳态电磁机构切换到分闸状态，所述双稳态电磁机构带动所述动触头(201)运动至分离位置，所述线路板在主回路重新通电时向所述双稳态电磁机构提供第二电流以驱动所述双稳态电磁机构切换至合闸状态，所述双稳态电磁机构带动所述动触头(201)运动至接通位置，所述线路板在主回路通电期间还可接收所述外部信号，输出第一电流或第二电流，以驱动所述双稳态电磁机构切换至合闸状态或分闸状态。

2.根据权利要求1所述的智能断路器，其特征在于，所述外部信号包括远程信号。

3.根据权利要求1所述的智能断路器，其特征在于，所述双稳态电磁机构包括间隔设置的第一线圈(301)和第二线圈(302)、设于两线圈之间的永磁体(303)、设于两线圈内并可沿线圈轴向往复运动的动铁芯(304)以及设于所述动铁芯(304)轴向上下两端的第一静铁芯(305)和第二静铁芯(306)，所述动铁芯(304)具有与所述第一静铁芯(305)吸合并与其合闸状态对应的第一吸合位置和与所述第二静铁芯(306)吸合并与其分闸状态对应的第二吸合位置；所述线路板在所述主回路断电时，向所述第一线圈(301)提供所述第一电流以产生磁场力驱动所述动铁芯(304)运动至其第二吸合位置；所述线路板在所述主回路重新通电时，向所述第二线圈(302)提供所述第二电流以产生反向磁场力驱动所述动铁芯(304)运动至其第一吸合位置；所述线路板在所述主回路通电期间，接收第一外部信号，向所述第一线圈(301)提供所述第一电流以产生磁场力驱动所述动铁芯(304)运动至其第二吸合位置；所述线路板在所述主回路通电期间，接收第二外部信号，向所述第二线圈(302)提供所述第二电流以产生反向磁场力驱动所述动铁芯(304)运动至其第一吸合位置；所述第一电流与所述第二电流为方向相同的电流。

4.根据权利要求1所述的智能断路器，其特征在于，所述双稳态电磁机构包括第三线圈(401)、设于所述第三线圈(401)内并可沿所述第三线圈(401)轴向往复运动的第二动铁芯(402)、分别设于所述第二动铁芯(402)轴向两端的第三静铁芯(403)和第四静铁芯(404)，以及位于所述第三线圈(401)径向两侧的第二永磁体(405)，所述第二动铁芯(402)具有与所述第三静铁芯(403)吸合的第一吸合位置和与所述第四静铁芯(404)吸合的第二吸合位置；所述线路板在所述主回路断电时，向所述第三线圈(401)提供第三电流以产生磁场力驱动所述第二动铁芯(402)运动至所述第二吸合位置，所述第二动铁芯(402)带动所述动触头(201)运动至分离位置，所述线路板在所述主回路重新通电时，向所述第三线圈(401)提供第四电流以产生反向磁场力驱动所述第二动铁芯(402)运动至第一吸合位置，所述第二动铁芯(402)带动所述动触头(201)运动至接通位置；所述线路板在所述主回路通电期间，接收第一外部信号，向所述第三线圈(401)提供所述第三电流以产生磁场力驱动所述第二动铁芯(402)运动至其第二吸合位置；所述线路板在所述主回路通电期间，接收第二外部信号，向所述第三线圈(401)提供所述第四电流以产生反向磁场力驱动所述第二动铁芯(402)运动至其第一吸合位置；所述第三电流与所述第四电流为方向相同的电流。

5.根据权利要求3所述的智能断路器，其特征在于，还包括用于手动驱动动触头(201)动作至接通位置或分离位置的手动操作机构，所述手动操作机构具有分闸状态和合闸状态；所述手动操作机构和/或所述电动操作机构处于其分闸状态时，所述动触头(201)被锁定在其分离位置上；所述手动操作机构和所述电动操作机构均处于合闸状态时，所述动触头(201)运动至接通位置；所述手动操作机构和所述电动操作机构其中之一处于合闸状态时，另一操作机构可操纵动触头(201)在分离位置和接通位置间切换。

6.根据权利要求5所述的智能断路器，其特征在于，所述手动操作机构和所述电动操作机构通过一联动装置(5)驱动所述动触头(201)在其分离位置和接通位置切换。

7.根据权利要求6所述的智能断路器，其特征在于，所述手动操作机构和所述电动操作机构安装于所述壳体(1)内的上部，所述触头系统安装于所述壳体(1)内的下部，所述联动装置(5)位于所述手动操作机构和电动操作机构两者与触头系统之间，所述电动操作机构的动铁芯(304)被设置为可沿竖直方向往复运动；所述触头系统还包括用于安装动触头(201)并可沿竖直方向往复运动的动触架(203)，所述静触头(202)设置于动触头(201)上方的对应位置处，所述动触架(203)的下方设有反力弹簧(204)，在反力弹簧(204)的反作用力下，所述动触架(203)上的动触头(201)紧贴所述静触头(202)。

8.根据权利要求7所述的智能断路器，其特征在于，所述联动装置(5)包括用于传递手动操作机构驱动力的第一联动架(501)和用于传递所述电动操作机构的动铁芯(304)的驱动力的第二联动架(502)，手动操作机构在切换至分闸状态时，手动操作机构下端的驱动部(6032)向下运动并通过第一联动架(501)驱动下方的动触架(203)朝下方运动，直至动触头(201)运动至分离位置，手动操作机构在切换至合闸状态时，其下端的驱动部(6032)向上运动，解除对第一联动架(501)和动触架(203)的限制，动触架(203)在下方反力弹簧(204)的反作用力下朝上方运动，直至动触头(201)运动至接通位置；电动操作机构切换至分闸状态时，即动铁芯(304)向第二吸合位置运动时，动铁芯(304)通过第二联动架(502)驱动第一联动架(501)、动触架(203)与所述第二联动架(502)一体向下运动，直至动触头(201)运动至分离位置，电动操作机构切换至合闸状态时，即动铁芯(304)向第一吸合位置运动时，动铁芯(304)带动第二联动架(502)向上运动，解除对第一联动架(501)和动触架(203)的限制，动触架(203)在下方反力弹簧(204)的反作用力下朝上方运动，直至动触头(201)运动至接通位置。

9.根据权利要求8所述的智能断路器，其特征在于，所述第一联动架(501)通过第一固定枢轴可转动设置，所述第一联动架(501)上侧设有与所述手动操作机构下端的驱动部(6032)配合的第一受压部(5011)，所述手动操作机构切换至其分闸状态时，其驱动部(6032)推动第一受压部(5011)，以使所述第一联动架(501)绕枢轴(503)向下方转动，进而所述第一联动架(501)克服所述动触架(203)下方反力弹簧(204)的反作用力推动所述动触架(203)朝下方远离静触头(202)的方向运动，直至动触头(201)运动至其分离位置。

10.根据权利要求9所述的智能断路器，其特征在于，所述第二联动架(502)通过第二固定枢轴可转动地设置在所述第一联动架的上方，所述第二联动架(502)与第一联动架(501)对应的一端的下侧设有施压部(5021)，所述第一联动架(501)上侧的对应位置设有第二受压部(5012)，所述第二联动架(502)的另一端铰接于所述电动操作机构的动铁芯(304)下端固定设置的驱动杆(307)上；

所述双稳态电磁机构的动铁芯(304)沿竖直方向往复运动，所述第二静铁芯(306)位于所述动铁芯(304)的上方，所述第一静铁芯(305)位于所述动铁芯(304)的下方，所述动铁芯(304)向上方的第二吸合位置运动时，通过驱动杆(307)带动第二联动架(502)的施压部(5021)绕枢轴(503)向下方转动，第二联动架(502)的施压部(5021)推动第一联动架(501)的第二受压部(5012)，使得第一联动架(501)与第二联动架(502)一体绕枢轴(503)向下方转动，进而所述第一联动架(501)克服所述动触架(203)下方反力弹簧(204)的反作用力推动所述动触架(203)朝下方远离静触头(202)的方向运动，直至动触头(201)运动至其分离位置；所述动铁芯(304)向下方的第一吸合位置运动时，通过所述驱动杆(307)带动所述第二联动架(502)的施压部(5021)绕所述枢轴(503)向上方转动，所述施压部(5021)解除对第一联动架的第二受压部(5012)施压，所述动触架(203)在反力弹簧(204)的反作用力下推动所述第一联动架(501)向上运动，直至动触架(203)上的动触头(201)运动至其接通位置。

11.根据权利要求10所述的智能断路器，其特征在于，所述第一固定枢轴和所述第二固定枢轴为同一固定枢轴(503)。

12.根据权利要求11所述的智能断路器，其特征在于，所述第一联动架(501)包括两对应的侧板(5013)和连接于两侧板(5013)下端之间的连接板(5014)，所述两侧板(5013)沿长度延伸方向的一端与所述动触架(203)相对应，另一端成型有一对第一枢孔，所述一对第一枢孔中设有所述固定枢轴(503)，所述第二联动架(502)成型有枢接所述固定枢轴(503)的第二枢孔并通过所述第二枢孔可转动地设于所述连接板与其上方的两侧板(5013)形成的安装空间内，所述两侧板(5013)的上侧边为所述第一受压部(5011)，所述连接板(5014)为所述第二受压部(5012)，所述第二联动架(502)一端的下侧边为与所述第二受压部(5012)对应的所述施压部(5021)，另一端铰接于所述驱动杆(307)。

13.根据权利要求5-9中任一项所述的智能断路器，其特征在于，所述手动操作机构包括旋钮(601)、连杆(602)、转轮(603)和转轮偏压件(604)，所述连杆(602)的上端与所述旋钮(601)铰接，所述连杆(602)的下端设有半轴(6021)，所述转轮(603)的上端设于与半轴(6021)配合的卡槽(6031)(图中没有指出)，所述转轮(603)在转轮偏压件(604)作用下与所述半轴(6021)形成卡接结构，所述旋钮(601)具有分闸位置和合闸位置，所述旋钮(601)在其分闸位置和合闸位置间切换时带动连杆(602)和转轮(603)一体向下和向上转动，所述转轮(603)的下端设有用于驱动动触头(201)动作的驱动部(6032)。

14.根据权利要求13所述的智能断路器，其特征在于，还包括脱扣机构，所述脱扣机构包括脱扣架(701)和脱扣部件(702)，所述脱扣架(701)成型有卡扣，所述脱扣架(701)通过一偏压件使其卡扣与所述连杆(602)的半轴(6021)形成卡接结构并使得所述脱扣架(701)、所述连杆(602)和所述转轮(603)形成互锁结构，所述脱扣部件(702)动作可打破所述互锁结构并驱动脱扣架(701)复位。