CN116092890A - 磁控速动型断路器的二次控制模块及其断路器 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种磁控速动型断路器的二次控制模块及其断路器，包括二次壳体部分和控制板部分，其中，控制板部分安装于二次壳体部分，控制板部分包括控制板组件和电容，电容设置于控制板组件上，控制板组件用于与断路器中的磁控驱动机构通信连接，电容用于向磁控驱动机构提供分合闸动作所需的能量；其中，磁控驱动机构包括支撑板、静铁芯、线圈和动铁芯，静铁芯固定在支撑板，线圈安装在静铁芯的内部，动铁芯和静铁芯之间设置有压簧，支撑板、静铁芯和动铁芯穿设有导杆，导杆用于带动断路器的一次部分工作。本申请实施例设计有磁控驱动机构，能够驱动断路器快速的完成分闸、合闸操作，提高产品的分断性能。

Description

磁控速动型断路器的二次控制模块及其断路器

技术领域

本申请涉及电气设备技术领域，特别涉及一种磁控速动型断路器的二次控制模块及其断路器。

背景技术

目前，塑壳断路器被广泛应用于配电网、光伏、新能源域。现有的塑壳断路器的操作机构为弹簧式，零部件数量多，结构复杂，易磨损，使用寿命低，并且传统塑壳断路器智能化水平低，分合闸速度慢、费时费力、不能满足现在快速智能化控制的工况需求。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种磁控速动型断路器的二次控制模块及其断路器，能够驱动断路器快速地完成分闸和合闸操作，提高产品的分断性能。

第一方面，本申请实施例提供了一种磁控速动型断路器的二次控制模块，包括：二次壳体部分；控制板部分，安装于所述二次壳体部分，所述控制板部分包括控制板组件和电容，所述电容设置于所述控制板组件上，所述控制板组件用于与断路器中的磁控驱动机构通信连接，所述电容用于向所述磁控驱动机构提供分合闸动作所需的能量；其中，所述磁控驱动机构包括支撑板、静铁芯、线圈和动铁芯，所述静铁芯固定在所述支撑板，所述线圈安装在所述静铁芯的内部，所述动铁芯和所述静铁芯之间设置有压簧，所述支撑板、所述静铁芯和所述动铁芯穿设有导杆，所述导杆用于带动所述断路器的一次部分工作。

根据本申请的一些实施例，所述磁控驱动机构还包括导向座、拐臂、盖帽和手柄，所述导杆还穿设于所述导向座，所述拐臂的一端与所述导向座连接，另一端设置有所述盖帽，所述手柄用于插入所述盖帽中，所述二次壳体部分设置有孔槽，所述孔槽用于伸出所述盖帽。

根据本申请的一些实施例，所述二次壳体部分包括第二基座和上盖，所述第二基座和所述上盖相互固定，所述第二基座的四周设置有凹槽结构，所述凹槽结构用于放置密封圈。

根据本申请的一些实施例，所述上盖还设置有按键孔位、拨动开关孔位、外接插头孔位和指示灯孔位，其中，所述指示灯孔位处安装有导光柱；所述上盖设置有翻盖以及凹槽，所述翻盖设置于所述凹槽，所述凹槽用于放置载波模块，所述翻盖用于遮挡所述载波模块。

根据本申请的一些实施例，所述第二基座设置有多个空心圆柱，所述空心圆柱用于安装固定所述控制板组件。

根据本申请的一些实施例，所述控制板组件包括第一控制板，所述第一控制板设置有第一插头，所述第一插头用于与所述一次部分中的互感器的第一插座插接，所述第一控制板用于接收所述一次部分中的互感器所监测的数据。

根据本申请的一些实施例，所述控制板组件还包括第二控制板，所述第二控制板设置有第一外接插头，所述第一外接插头用于与外部硬件进行数据交互；所述载波模块插接在所述第二控制板，以实现所述断路器的软件通讯功能。

根据本申请的一些实施例，所述控制板组件还包括第三控制板，所述第三控制板上设置有人机交互零部件，所述人机交互零部件包括如下至少之一：拨动开关、第二外接插头、按键、液晶板、指示灯；其中，所述拨动开关用于调整所述断路的远程操作模式或者就地操作模式，所述液晶板用于显示所述断路器的运行状态和时间记录，所述按键用于实现对所述断路器的就地操作，所述第二外接插头用于实现对所述断路器的紧急供电，所述指示灯用于提供所述断路器的运行状态。

根据本申请的一些实施例，所述控制板组件还包括第四控制板和第五控制板，所述第四控制板设置有第二插头，所述第二插头用于与所述磁控驱动机构的第二插座插接；所述电容设置于所述第五控制板。

第二方面，本申请实施例提供了一种断路器，包括如上述第一方面的二次控制模块。

根据本申请实施例的技术方案，包括但不限于如下技术效果：本申请实施例的磁控速动型断路器的二次控制模块包括二次壳体部分和控制板部分，其中，控制板部分安装于二次壳体部分，控制板部分包括控制板组件和电容，电容设置于控制板组件上，控制板组件用于与断路器中的磁控驱动机构通信连接，电容用于向磁控驱动机构提供分合闸动作所需的能量；其中，磁控驱动机构包括支撑板、静铁芯、线圈和动铁芯，静铁芯固定在支撑板，线圈安装在静铁芯的内部，动铁芯和静铁芯之间设置有压簧，支撑板、静铁芯和动铁芯穿设有导杆，导杆用于带动断路器的一次部分工作。本申请实施例设计有磁控驱动机构，能够驱动断路器快速的完成分闸、合闸操作，提高产品的分断性能，相对于传统的弹簧式断路器，本申请的零部件更少，零部件的传动方式及零部件排布更合理，在提高使用寿命的同时还降低了产品的生产成本。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1是一种一二次分体式磁控速动型塑壳断路器的示意图；

图2是一次部分的结构示意图；

图3是一次底座机构的正面外观示意图；

图4是一次底座机构的底侧外观示意图；

图5是一次底座机构的第一内部示意图；

图6是一次底座机构的第二内部示意图；

图7是静触头装置结构示意图；

图8是静触头装置爆炸图；

图9是灭弧罩装置结构示意图；

图10是灭弧罩装置爆炸图；

图11是转轴组合体示意图；

图12是转轴组合体固定示意图；

图13是转轴刀套的示意图；

图14是压板顶面示意图；

图15是压板底面示意图；

图16是导杆、转轴组合体与压板的连接示意图；

图17是磁后备保护装置结构示意图；

图18是磁后备保护装置内部示意图；

图19是磁后备保护装置爆炸图；

图20是第一底座底面端子走线图；

图21是一体式互感器结构示意图；

图22是一体式互感器内部示意图；

图23是一体式互感器爆炸图；

图24是电路板组件结构示意图；

图25是壳架结构示意图；

图26是顶盖结构示意图；

图27是一体式互感器及其连接组件；

图28是第一中盖结构示意图；

图29是磁控驱动机构安装及64位欧式插座漏出示意图；

图30是磁控驱动机构示意图；

图31是磁控驱动机构局部示意图；

图32是磁控驱动机构内部剖视图；

图33是手柄安装示意图；

图34是二次部分爆炸示意图；

图35是二次部分结构示意图；

图36是二次部分内部结构示意图；

图37是二次基座结构示意图；

图38是二次部分控制板示意图；

图39是上盖结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

在一些情形下，塑壳断路器被广泛应用于配电网、光伏、新能源域。现有的塑壳断路器的操作机构为弹簧式，零部件数量多，结构复杂，易磨损，使用寿命低，并且传统塑壳断路器智能化水平低，分合闸速度慢、费时费力、不能满足现在快速智能化控制的工况需求。

基于上述情况，本申请实施例提供了一种磁控速动型断路器的二次控制模块，包括：二次壳体部分；控制板部分，安装于二次壳体部分，控制板部分包括控制板组件和电容，电容设置于控制板组件上，控制板组件用于与断路器中的磁控驱动机构通信连接，电容用于向磁控驱动机构提供分合闸动作所需的能量；其中，磁控驱动机构包括支撑板、静铁芯、线圈和动铁芯，静铁芯固定在支撑板，线圈安装在静铁芯的内部，动铁芯和静铁芯之间设置有压簧，支撑板、静铁芯和动铁芯穿设有导杆，导杆用于带动断路器的一次部分工作。

在一实施例中，磁控驱动机构还包括导向座、拐臂、盖帽和手柄，导杆还穿设于导向座，拐臂的一端与导向座连接，另一端设置有盖帽，手柄用于插入盖帽中，二次壳体部分设置有孔槽，孔槽用于伸出盖帽。

在一实施例中，二次壳体部分包括第二基座和上盖，第二基座和上盖相互固定，第二基座的四周设置有凹槽结构，凹槽结构用于放置密封圈。

在一实施例中，上盖还设置有按键孔位、拨动开关孔位、外接插头孔位和指示灯孔位，其中，指示灯孔位处安装有导光柱；上盖设置有翻盖以及凹槽，翻盖设置于凹槽，凹槽用于放置载波模块，翻盖用于遮挡载波模块。

在一实施例中，第二基座设置有多个空心圆柱，空心圆柱用于安装固定控制板组件。

在一实施例中，控制板组件包括第一控制板，第一控制板设置有第一插头，第一插头用于与一次部分中的互感器的第一插座插接，第一控制板用于接收一次部分中的互感器所监测的数据。

在一实施例中，控制板组件还包括第二控制板，第二控制板设置有第一外接插头，第一外接插头用于与外部硬件进行数据交互；载波模块插接在第二控制板，以实现断路器的软件通讯功能。

在一实施例中，控制板组件还包括第三控制板，第三控制板上设置有人机交互零部件，人机交互零部件包括如下至少之一：拨动开关、第二外接插头、按键、液晶板、指示灯；其中，拨动开关用于调整断路的远程操作模式或者就地操作模式，液晶板用于显示断路器的运行状态和时间记录，按键用于实现对断路器的就地操作，第二外接插头用于实现对断路器的紧急供电，指示灯用于提供断路器的运行状态。

在一实施例中，控制板组件还包括第四控制板和第五控制板，第四控制板设置有第二插头，第二插头用于与磁控驱动机构的第二插座插接；电容设置于第五控制板。

下面结合附图，对本申请实施例作进一步阐述。

如图1所示，图1是一种一二次分体式磁控速动型塑壳断路器的示意图，其中，标号1部件为一次部分，标号2部件为二次部分。由图1可知，该磁控速动型塑壳断路器分为一次部分和二次部分。一次部分为断路器的主回路本体部分，二次部分为断路器的控制部分。

另外，如图2所示，图2是一次部分的结构示意图，其中，标号11部件为一次底座机构，标号12部件为磁控驱动机构，标号13部件为盖帽。由图2可知，一次部分分为一次底座机构、磁控驱动机构和盖帽三部分组成。

另外，如图3和图4所示，图3是一次底座机构的正面外观示意图，图4是一次底座机构的底侧外观示意图，其中，标号100部件为第一基座，标号101部件为第一中盖，标号103部件为第一底板。

在一实施例中，一次基座机构外壳部分包括第一基座、第一中盖和第一底板，第一中盖通过10枚螺钉安装在第一基座上，第一基座和第一中盖的材料为DMC材料，其阻燃性能为V0级。第一底板粘贴在第一基座的底侧，材料为环氧树脂。第一基座内部分为四个通道，分别为A/B/C/N相通道。第一基座的首端为电源侧，尾端为负荷侧。

另外，如图5所示，图5是一次底座机构的第一内部示意图，其中，标号104部件为灭弧罩装置，标号105部件为压板，标号106部件为第一挡板，标号107部件为导杆，标号108部件为磁后备保护装置，标号109部件为一体式互感器，标号110部件为第二挡板。

另外，如图6所示，图6是一次底座机构的第二内部示意图，其中，标号111部件为静触头装置，标号112部件为转轴组合体装置，标号113部件为小铜排，标号114部件为第一铜排，标号115部件为第二铜排，标号116部件为第三铜排，标号117部件为内六角螺栓。

在一实施例中，一次基座机构包括灭弧罩装置、压板、第一挡板、导杆、磁后备保护装置、一体式互感器、第二挡板、静触头装置、转轴组合体装置、小铜排、第一铜排、第二铜排、第三铜排、内六角螺栓。

另外，如图7和图8所示，图7是静触头装置结构示意图，图8是静触头装置爆炸图，其中，标号118部件为静触铜排，标号119部件为静触点，标号120部件为第一保护罩，标号121部件为引弧铜排。

在一实施例中，静触头装置通过螺钉安装在第一基座的电源侧，包括静触铜排、静触点、第一保护罩、引弧铜排。静触铜排上焊接有静触点和引弧铜排，静触点材料为银碳钨合金，静触点为主要和动触头在分合操作时接触的零件，引弧铜排的作用为断路器在分闸时，引导分闸产生的电弧进入灭弧罩中。静触铜排形状为弯型，使电流在静触点的流向与断路器中电源侧流向负荷侧的电流方向相反，提高产品的灭弧能力。第一保护罩安装在静触铜排上，防止断路器分闸时产生的电流被静触铜排吸引，导致产生的电弧乱窜，提高产品的灭弧能力。断路器共有三个静触头装置，分别位于ABC三相上。静触铜排可以安装内六角螺栓，用于连接外部电缆。

另外，如图9和图10所示，图9是灭弧罩装置结构示意图，图10是灭弧罩装置爆炸图，其中，标号122部件为第二保护罩，标号123部件为灭弧罩，标号124部件为第三挡板，标号125部件为第四挡板。

在一实施例中，灭弧罩装置安装在静触头装置的上侧，包括灭弧罩、第二保护罩、第三挡板、第四挡板。灭弧罩为栅片型结构，两侧为环氧树脂板，中间为电工纯铁栅片，焊接在两侧的环氧树脂板上。第二挡板材料为环氧树脂，板上设置有多排小孔，第三挡板为玻璃纸板，具有较强的弹性和弯曲性能。断路器在分闸时，产生的电弧由静触头装置的引弧铜排吸引至灭弧罩中的栅片中，在灭弧罩中消弧，若产生的电弧过大，则电流经过灭弧罩的栅片到达第三挡板，从第三挡板中的小孔洞中吹出，吹至第四挡板时，第四挡板较软，发生弯曲，产生的空隙使电弧离开断路器。断路器共有完整的三个灭弧罩装置分别位于ABC三相上，由于N相不参与灭弧。N相上只有第二保护罩、第三挡板、第四挡板。

另外，如图11和图12所示，图11是转轴组合体示意图，图12是转轴组合体固定示意图，其中，标号126部件为动触刀，标号127部件为第一扭簧，标号128部件为转轴刀套，标号129部件为第一销轴。

在一实施例中，转轴组合体装置位于静触头装置的后侧，包括三个动触刀、三个第一扭簧、一个转轴刀套，转轴刀套的中间部位、两侧部位共有四个圆柱，被第一基座的半圆弧凹槽和压板的半圆弧凹槽同时卡主，转轴刀套可相对于第一基座做旋转运动。转轴刀套中有三个腔室，分别对应A相腔室，B相腔室，C相腔室，分别安装动触刀和第一扭簧，动触刀通过第一扭簧固定在转轴刀套中，三个腔室从左到右安装A/B/C三相动触刀。

另外，如图13所示，图13是转轴刀套的示意图。在一实施例中，在转轴刀套的三个腔室的前端，有可以穿过第一销轴的孔位，其中A相腔室与C相腔室的孔位为通孔，第一销轴可以通过最右侧或者最左侧腔室，通到B相腔室处，B相腔室为盲孔，第一销轴可以固定在B相腔室上。

另外，如图14和图15所示，图14是压板顶面示意图，图15是压板底面示意图。

在一实施例中，压板的材料具有较高的耐磨性及自润滑性能，压板的顶面设计有4个通孔，可以通过四个螺钉将压板固定在第一基座上，在四个通孔的外侧部位分别设计有四个盲孔，每个盲孔中镶嵌有圆柱形嵌件螺母，可以用于固定磁控驱动机构。在压板的底面设计有四个伸出的半圆柱型凹槽，用于限位固定转轴组合体。在压板中心位置设计有一个通孔，可以使导杆通过，并对导杆起限位作用，使导杆只能进行垂直于压板方向的直动运动。压板上设计有多条筋结构，可以在减小零件重量的同时，有效提高结构强度，防止压板弯曲，保证压板能够承受住转轴组合体和磁控驱动机构共同作用下的双重压力。

导杆的一端为分叉的拱形钣金件，一端为两个不同直径的圆柱杆，拱形钣金件与圆柱杆通过焊接固定在一起。拱形钣金件上开有矩形孔位，第一销轴从转轴刀套的最右侧或者最左侧腔室往中间通到B相腔室处，第一销轴的一端固定在B相腔室内，另一端位于拱形钣金的上的矩形孔位上，由于导杆被转轴刀套的B相腔室限位，因此导杆无法左右移动与转动。导杆的圆柱杆穿过压板的中心通孔，在大径部位被压板限位，经过压板与转轴组合体的双重限位，导杆只能发生竖直方向的运动。

传统的塑壳断路器的转轴组合体的固定需要用两个垂直的钣金件固定，并且钣金件只能从第一基座的底面打螺丝固定，安装非常不方便，并且受力面积少，在经历过几千次断路器的分合动作后，转轴刀套被钣金件的凹槽割裂，寿命较低。本申请实施例采用压板固定，从顶部打螺丝，方便安装，并且采用四个凹槽限位，转轴组合体的受力作用点由原来的两点受力变成四点受力，受力区域更加均匀，力学工况更加科学，受力面积是传统断路器的5倍，有效提高塑壳断路器的使用寿命。

另外，如图16所示，图16是导杆、转轴组合体与压板的连接示意图。在一实施例中，三个动触刀尾部焊接有铜软线，软铜线尾部焊接有小铜排，小铜排中设有通孔。

N相负荷侧处通过螺栓安装有第三铜排，第三铜排上部安装有第二保护罩、第三挡板、第四挡板。在第二保护罩的后侧部位安装有第一挡板，卡位在第一基座上。

三个小铜排分别通过螺钉连接有第一铜排，第三铜排通过螺钉与第二铜排相连。ABC三相的第一铜排分别穿过磁后备保护装置、一体式互感器，通过螺钉固定在第一基座上。N相的第三铜排穿过一体式互感器，通过螺钉固定在第一基座上。第一铜排和第三铜排的尾端可以安装内六角螺栓，用于连接外部电缆。

另外，如图17至图19所示，图17是磁后备保护装置结构示意图，图18是磁后备保护装置内部示意图，图19是磁后备保护装置爆炸图。其中，标号133部件为第三保护罩，标号134部件为第四保护罩，标号135部件为动铁片，标号136部件为第二销轴，标号137部件为机架，标号138部件为静铁片，标号139部件为2P端子插头，标号140部件为第一微动开关，标号141部件为第二扭簧。

在一实施例中，磁后备保护装置包括第三保护罩、第四保护罩、动铁片、第二销轴、机架、静铁片、2P端子插头、第一微动开关。断路器共设计有三个磁后备保护装置，位于小铜排的后侧，通过螺钉固定在第一基座上，第三保护罩的上下两侧分别设计有两个伸出的卡扣，第四保护罩的上下两侧分别设计有两个凹槽，第三保护罩可以与第四保护罩相互卡紧。第三保护罩和第四保护罩的底部设计有针对静铁片的卡槽，可以将静铁片卡位固定。静铁片底部有带螺纹的通孔，第三保护罩与第四保护罩各有两个半圆通孔，可以通过螺钉将第一基座与静铁片固定。静铁片上铆接固定有机架，机架通过第二销轴与动铁片连接，动铁片可以自由摆动，动铁片上设计有伸出的拐臂结构。第二销轴上安装有第二扭簧，第二扭簧分别卡位动铁片和机架，使动铁片处于碰不到第一微动开关的原始状态。第四保护罩上设计有两个伸出的圆轴，可以安装第一微动开关，第一微动开关通过电线与2P端子插头相连，第三保护罩上设计有针对2P端子插头的卡槽，可以固定2P端子插头。2P端子插头可以与一体式互感器插接，实现数据传递。第三保护罩与第四保护罩均设计有可以穿铜排的矩形孔槽。一是让第一铜排能够从磁后备保护装置的机架部位穿过，二是为第一铜排的安装起导向作用，方便铜排快速穿过磁后备保护装置

当断路器内部通过高于断路器额定电流15倍的大电流时，机架附近产生较大的磁场，使动铁片与静铁片具有了磁性，由于静铁片固定，动铁片朝静铁片方向吸引，引发动铁片的摆动，继而使动铁片的拐臂结构碰触并压缩第一微动开关的弹片，触发第一微动开关，数据通过2P端子传递给一体式互感器，进而传输至二次部分，二次部分发出相关分闸指令，使断路器分闸。当大电流消失后，动铁片与静铁片均失去磁性，在第二扭簧的作用下，动铁片回到无法碰触第一微动开关的原始状态。

另外，如图20所示，图20是第一底座底面端子走线图。其中，标号130部件为电源侧电压取电端子，标号131部件为负荷侧电压采样端子，标号132部件为负荷侧温度采样端子。

在一实施例中，第一基座底面的一侧通过螺钉安装有电源侧电压取电端子，分别与第一基座另一侧ABC三相的静触铜排以及N相的第三铜排相通，另一侧通过螺钉安装有负荷侧电压采样端子和负荷侧温度采样端子，负荷侧电压采样端子分别与第一基座另一侧ABC三相的第一铜排相通，负荷侧温度采样端子分别与ABC三相的第一铜排和N相的第二铜排相通。三个取电及采样端子通过软线走线最终通过端子插头插接在一体式互感器上，由互感器传输至二次部分，实现对断路器的电压及温度的实时监控。

另外，对于本申请实施例的一体式互感器，具体方案如下：

传统塑壳断路器的电流互感器为几个圆圈形结构，安装互感器时非常不方便，第一种方法是将铜排折弯穿过互感器，该方法即浪费大量空间，又安装不变。第二种方法是将铜排裁切成几块，铜排穿过互感器后，再通过螺钉将铜排拼接起来，虽然安装方便，但空间仍然浪费很多，而且成本增加，螺钉连接处也会引起温升过高，影响互感器性能，第三针方法是穿互感器的部位采用软铜线，将互感器的线圈套入软铜线上后，再将软线和其他部位的铜排焊接在一起，虽然节约了空间，安装也较为方便，但当互感器发生故障时，无法将互感器从软铜线上取出，灵活性很低。且传统互感器仅可以实现电流采样，功能单一。基于此，本申请实施例设计了一种集成多种感知功能的一体式互感器。

一体式互感器安装在磁后备保护装置的后侧，通过螺钉固定在第一基座上。包括：顶盖、壳架、电路板组件和互感器组件。互感器组件包括测量电流互感器、保护电流互感器、漏电保护互感器。电路板组件包括第一电路板、64位欧式插座、排座、排针、电压采样端子座、温度采样端子座、第二电路板、电压取电端子座、磁后备采样端子座。

壳架为一体式互感器的主体结构，整体为薄壳体结构，用于安装其余零部件，壳架顶面尾端设计有三个通孔，可以通过螺钉连接将一体式互感器固定在第一基座上。壳架内部空腔中设计有四根环形通道，环形通道内侧穿过ABC三相的第一铜排和N相的第二铜排。外侧依次套有四个测量电流互感器，三个保护电流互感器，一个漏电保护互感器。测量电流互感器安装在ABCN四相上，用于精确测量各相的电流，实时监控断路器的运行工况。保护电流互感器安装在ABC三相上，用于监测三相通过的大电流情况，当通过电流超过标定的阈值，如5倍至15倍的额定电流时，数据通过电路板组件传输至二次部分，二次部分发出相关分闸指令，使断路器分闸。漏电保护互感器为跑道式环形结构，内环可以穿过ABCN四相铜排，并且铜排可以不用折弯，可以直插穿过互感器。用于监测断路器中产生的漏电流的实时数据。当产生的漏电流超过预定的阈值时，引发断路器分闸。

另外，如图21至图27所示，图21是一体式互感器结构示意图，图22是一体式互感器内部示意图，图23是一体式互感器爆炸图，图24是电路板组件结构示意图，图25是壳架结构示意图，图26是顶盖结构示意图，图27是一体式互感器及其连接组件。其中，标号142部件为顶盖，标号143部件为壳架，标号144部件为电路板组件，标号145部件为互感器组件，标号146部件为测量电流互感器，标号147部件为保护电流互感器，标号148部件为漏电保护互感器，标号149部件为第一电路板，标号150部件为64位欧式插座，标号151部件为排座，标号152部件为排针，标号153部件为电压采样端子座，标号154部件为温度采样端子座，标号155部件为第二电路板，标号156部件为电压取电端子座，标号157部件为磁后备采样端子座。

在一实施例中，电路板组件位于壳架上方，负责互感器数据的传输工作。顶盖位于电路板组件的上方，顶盖的底面设计有多个正方形凸起，可以实现对电路板的卡位固定，采用沉头螺钉将顶盖固定在壳架上，可以最大限度的节约空间，用于扩充壳架的内腔体积，提高互感器的检测精度。

壳架顶部有较大的空槽，三种互感器的数据线穿过该空槽焊接在第一电路板上，且采用贴片焊接。壳架在N相部位的底侧设计有一根伸出的长矩形块，用于承载第二电路板。第二电路板底侧焊接有电压取电端子座、电压采样端子座、温度采样端子座，分别与电源侧电压取电端子、负荷侧电压采样端子、负荷侧温度采样端子相互插接。上侧焊接有三个排座，排座上安装有排针，排针的另一端与焊接在第一电路板上的排座连接。64位欧式插座焊接在第一电路板的上侧，作为与二次部分的数据传输接口，所有的电流、电压、温度及磁后备采样信息均汇聚于此。在第一电路板的前方，焊接有三个磁后备采样端子座，与三个磁后备保护装置相互插接。

一体式互感器内部，及壳架安装电流互感器的腔体，灌封有环氧树脂。

采样一体式互感器，安装时只需将互感器放入一次基座中，然后从互感器尾端直插穿过铜排即可，既节约了空间，又提高了装配效率。并且实现了电流互感器的灌封，有效保护了各电流互感器，防止其受外部因素扰动导致误动作，有效提高了互感器的可靠性。

使用一体式互感器，可以实时获取断路器的电压、电流、温度信息，实现了对断路器的全面动态监控，提高了产品的智能化。并集成了磁后备保护信息，当通过的电流过大使电流互感器饱和失效时仍然可以传输分闸信号，提高了产品的可靠性。

另外，第二挡板安装在第一铜排和第二铜排末端的上部，通过第一基座的卡槽卡位，用于防止外界异物进入断路器本体内部。

另外，如图28所示，图28是第一中盖结构示意图。在一实施例中，第一中盖的两端各有十个通孔，可以通过螺钉将其安装在第一基座上。第一中盖前端设计有两层阶梯装的向下凹的矩形结构，在第一阶梯上有六个通孔，其中边角四个用于通过螺钉将磁控驱动机构固定在压板上，另外两个用于通过螺钉将磁控驱动机构固定在第一基座上，双重固定，提高磁控驱动机构的安装可靠性。在第二阶梯上有四个小通孔和一个大圆形通孔，四个小通孔避免磁控驱动机构与第一中盖干涉，大圆形通孔用于通过导杆，在大圆形通孔的四周设计有凸起的筋结构，提高该部位的结构强度。在第一中盖的后端设计有长矩形通孔，一体式互感器中的64位欧式插座从通孔处露出，连接二次部分。

另外，如图29和图30所示，图29是磁控驱动机构安装及64位欧式插座漏出示意图，图30是磁控驱动机构示意图。其中，标号158部件为支撑板，标号159部件为第五保护罩，标号160部件为顶板，标号161部件为第三电路板，标号162部件为12P欧式插座，标号163部件为拐臂，标号164部件为第三销轴，标号165部件为小支架，标号166部件为第二微动开关，标号167部件为导向座。

对于磁控驱动机构的结构，具体如下：

磁控驱动机构位于一次底座机构的上部，是断路器进行分合闸运动的驱动机构。

支撑板位于磁控驱动机构的最下方，外围设计有六个圆通孔，可以通过螺钉将磁控驱动机构固定在一次底座机构上。支撑板一侧设计为翻起的折边钣金结构，可以通过螺钉固定第三电路板，第三电路板用于将磁控驱动机构的数据传输至二次部分。第三电路板上焊接有12P欧式插座，可以实现与二次部分的对插。

四根导柱通过铆接安装在支撑板和顶板上。四根导柱被第五保护罩包裹。

第五保护罩安装在底板与顶板中间，被四根导柱限位，用于保护磁控驱动机构的内部零部件，保护罩内部设计有可以引导第二微动开关数据线的走线通道，可以将第二微动开关的数据线从磁控驱动机构内部走线传输至第三电路板上。

支撑板中心部位的下侧焊接有导圆环，导圆环可以在安装磁控驱动机构时，卡位在第一中盖的大圆孔上，起限位左右。

支撑板中心部位的上次通过螺钉固定有静铁芯。线圈安装在静铁芯内部，通过螺钉连接穿过静铁芯固定在支撑板上。

动铁芯位于静铁芯的上方，铆接固定在过渡板上。在动铁芯与静铁芯内部安装有压簧，被动铁芯与静铁芯限位。过渡板上部被顶板限位，四周被第五保护罩限位。

过渡板上通过螺钉固定有导向座。安装在一次底座机构上的导杆伸出依次穿过支撑板、静铁芯、动铁芯、过渡板、导向座。导杆上的大小径交替的位置卡位在动铁芯，导杆的小径上套有螺母，将导杆、导向座、过渡板、动铁芯紧紧固定。

导向座上的两侧设计有两个滑槽，用于限位拐臂，顶部设计有圆形凹槽，用于放置螺母。

过渡板上通过螺纹连接固定有第一导向杆和第二导向杆。在顶板上设计有对应的导向孔，可以使第一导向杆和第二导向杆只能发生竖直运动。进而使磁控驱动机构在分合闸时，不会发生旋转运动，只能竖直移动。

顶板上的前端通过螺钉固定有两个小支架，小支架上通过螺钉安装有两个第二微动开关，两个第二微动开关中间通过空心圆柱隔开，并防止第二微动开关发生水平位移，防止微动开关失效。分闸状态时，第二微动开关的弹片被导向座压倒，在合闸状态时，第二微动开关的弹片处于放松状态。两个微动开关的数据线依次穿过顶板、第五保护罩、支撑板到达磁控驱动机构的左下侧，之后再穿过支撑板焊接在第三电路板上，相关零部件均设计有穿通导线的通孔。

顶板的后端焊接有第一支座，拐臂与第一支座通过第三销轴连接。拐臂的前端铆接有两个伸出的销钉，可以卡位在导向座的滑槽中。顶端设计有带螺纹孔的圆柱，可以安装盖帽，并且顶端还设计有两个通孔，盖帽对应的位置也设计有两个通孔。手柄插进盖帽后，可以进一步插至拐臂上，从而为盖帽分担作用力，防止在使用手柄进行手动分合闸时，盖帽发生变形破坏。

整个一次部分作为断路器的本体结构形成了一个独立的模块，其内部零件也设计为一个个独立的小模块，包括灭弧罩装置、静触头装置、磁后备保护装置、转轴组合体装置、一体式互感器、磁控驱动机构等均采用模块化设计。各个模块相对独立，受其他零部件干扰的影响很小，提高了产品的可靠性，在组装时可以实现模块化组装，各个模块装配时不受其他零部件影响，提高了产品的灵活性，并且可以实现自动化装配，提高了装配效率，降低了生产成本。

另外，如图31至图33所示，图31是磁控驱动机构局部示意图，图32是磁控驱动机构内部剖视图，图33是手柄安装示意图。其中，标号168部件为第一导向杆，标号169部件为第一支座，标号170部件为空心圆柱，标号171部件为第二导向杆，标号172部件为导圆环，标号173部件为静铁芯，标号174部件为线圈，标号175部件为动铁芯，标号176部件为压簧，标号177部件为导柱，标号178部件为过渡板，标号179部件为手柄。

另外，对于本申请实施例的二次部分，具体方案如下：

二次部分为一种磁控速动型塑壳断路器的二次控制模块。主要由外部的二次壳体部分和内部的控制板部分构成，是整个磁控塑壳断路器的大脑部分，实时控制着断路器的运行。

另外，如图34至图35所示，图34是二次部分爆炸示意图，图35是二次部分结构示意图。其中，标号21部件为二次壳体部分，标号22部件为控制板部分，标号201部件为第二基座，标号202部件为上盖，标号203部件为翻盖，标号204部件为胶塞。

在一实施例中，二次壳体部分包括第二基座、上盖、翻盖、胶塞和导光柱。

第二基座位于二次部分的左下侧，可以通过螺钉与上盖紧紧固定。第二基座可以卡位进第一中盖内。第二基座的四周设计有长凹槽结构，可以放置密封圈，在上盖安装在第二基座上时提高二次部分内部的密封性。

上盖是断路器的人机交互部件，成薄壳装结构，在上盖的前端设计有大的矩形孔槽，可以使安装在磁控驱动机构上的盖帽伸出。方便从外部使用手柄插入盖帽从而控制断路器手动分合闸。

上盖的矩形孔槽右侧设计有多个圆弧形加强筋，可以提高该部位的强度。防止盖帽在分合过程中由于惯性力碰到上盖，引发上盖破碎。上盖的左下侧设计有可以漏出多个按键的孔位、拨动开关孔位、2P外接插头的孔位以及指示灯孔位，可以使工作人员实现对断路器的操作控制。

上盖的指示灯孔位处安装有导光柱，在保证电磁兼容的同时将控制板上指示灯的光束传输至上盖处。上盖右下侧设计有矩形凹槽，用于放置载波模块。上盖存放载波模块处安装有翻盖，可以用于保护载波模块。

在第二基座上设计有多个空心圆柱，可以安装控制板部分。控制板部分的各个控制板协同工作，共同完成对断路器的运行控制。

在第二基座的下端通过螺钉连接安装有第一控制板，第一控制板上焊接有64位欧式插头，可以与一次部分中一体式互感器的64位欧式插座对插，将一次部分中互感器所监测的数据传输至控制板。

第二控制板位于第一控制板的上侧，通过螺钉固定在第二基座上，上面焊接有10P外接插头，可以实现与外部数据的硬件交互。

载波模块也可以插接在第二控制板上，实现断路器的软件通讯功能。

第三控制板位于第二控制板上侧，通过螺钉连接安装在第二控制板上，第二控制板和第三控制板之间有多个空心圆柱，用于支撑第三控制板。第三控制板上焊接有拨动开关、2P外接插头、按键、液晶板、指示灯等人机交互零部件。波动开关可以将断路器调整为“远程”或者“就地”两种操作模式。液晶板可以实时显示断路器的运行状态及时间记录。通过按键可以实现对断路器的就地操作，2P外接插头可以实现断路器与外界的紧急能源传输，可以实现对断路器的紧急供电。指示灯可以实时提供断路器的运行状态。第三控制板的人机交互零件均可以透过上盖，方便工作人员操作。

第四控制板位于第二基座的左上侧，通过螺钉固定在第二基座上，上面焊接有12P欧式插头，可以实现与磁控驱动模块中的12P欧式插座对插，将磁控驱动机构的数据传输至控制板。

第五控制板位于第二基座的右上侧，通过螺钉固定在第二基座上，上面焊接有多个电容，用于提供磁控驱动模块分合闸动作所需的能量。

各个控制板通过数据线、插排等实现数据互通。在不同型号下，除提供能源的第五控制板不同外，其他控制板均相同，实现了控制板的通用化、模块化设计。可以有效降低成本，也便于断路器的运行维护和后期迭代升级。

在上盖的两端设计有四个方形凸块，各凸块内部均设计有圆形通孔，可以使第二上盖通过螺钉连接固定在第一中盖上。在上盖的两端设计有凸出的把手结构，可以使二次部分在一次部分上插拔操作时有很好的受力点，便于工作人员使用。

整个二次部分设计为一个独立的模块，可以实现断路器运行中的热插拔操作。将断路器的整个控制部分集成为一个部件，在维护及后期迭代升级时，只需更换一个二次部分即可，既降低了更换成本，提高了整个断路器的使用寿命。一二次相互独立，提高了断路器的可靠性。整个二次部分内部的控制板也设计为一个个独立的小模块，各个小模块之间相互独立，若某一个控制板发生损坏，可以最小成本的更换，不同型号断路器的各个小模块可以通用，降低了零件成本，提高了产品间的通用性，方便对所有断路器的运行维护。

另外，如图36至图39所示，图36是二次部分内部结构示意图，图37是二次基座结构示意图，图38是二次部分控制板示意图，图39是上盖结构示意图。其中，标号205部件为第一控制板，标号206部件为第二控制板，标号207部件为第三控制板，标号208部件为第四控制板，标号209部件为第五控制板，标号210部件为载波模块，标号211部件为64位欧式插头，标号212部件为10P外接插头，标号213部件为12P欧式插头，标号214部件为拨动开关，标号215部件为2P外接插头，标号216部件为按键，标号217部件为液晶板，标号218部件为电容，标号219部件为指示灯，，标号220部件为导光柱。

本申请实施例的工作方法，具体如下：

电动合闸:当开关需要电动合闸时，此时磁控驱动机构处于分位状态，需要实现静铁芯与动铁芯的闭合。断路器中的控制板发出合闸指令，电容放电，能量信息传输至磁控驱动机构的12P欧式插座上，进而传输至到线圈部位，线圈得到正向电，从而使静铁芯与动铁芯产生磁力，动铁芯向下移动，继而带动过渡板、导向座、导杆向下移动，并且动铁芯向下压缩压簧，当静铁芯与动铁芯闭合时，压簧处于极限压缩状态，导杆运动带动转轴组合体装置发生向下的转动，带动动触刀合闸，动触刀紧紧压在静触头装置上，断路器主回路接通，开关处于合闸状态。导向座不再挤压第二微动开关的弹片，微动开关释放合闸信号，信号传递回开关中的控制板，开关获取此时已在合位状态的信息。此时即便去掉电源供电，静铁芯与动铁芯仍能保持磁力，磁控驱动机构仍能保持在合位状态。

电动分闸：当开关需要电动分闸时，此时磁控驱动机构处于合位状态，需要实现静铁芯与动铁芯的分开断路器中的控制板发出合闸指令，电容放电，能量信息传输至磁控驱动机构的12P欧式插座上，进而传输至到线圈部位，线圈得到反向电，从而扰乱静铁芯与动铁芯的内部磁场，使静铁芯与动铁芯失去磁性。处于极限压缩状态的压簧解除铁芯磁力的束缚，压簧开始回弹，从而使动铁芯向上移动，依次带动过渡板、导向座、导杆向上移动，直到过渡板碰触到顶板，从而限位住压簧，压簧不再向上回弹，磁控驱动机构的两个铁芯处于分位状态，导杆运动带动转轴组合体装置发生向上的转动，带动动触刀分闸，动触刀离开静触头装置，并且拉弧，电弧被吸入灭弧罩装置中，断路器主回路断开，开关处于分闸状态。导向座挤压第二微动开的弹片，触发微动开关的分闸信号，信号传递回开关中的控制板，开关获取此时已在分位状态的信息。

手动分闸：手动分闸时磁控驱动机构处于合位状态，盖帽的方向指向靠近断路器电源侧的一侧。将手柄套在盖帽上，用手拉动手柄，当拉力克服两个铁芯的保持磁力时，拐臂相对于第一支座摆动，使拐臂上的两个销钉朝远离断路器电源侧的方向摆动。由于拐臂上的销钉在导向座的滑槽上滑动，从而带动导向座往上动，依次带动过渡板、动铁芯向上移动，并且压簧解除磁力的压制，压簧也快速回弹，加速动铁芯远离静铁芯，最终使过渡板碰触到顶板，转轴组合体装置也被导杆带动快速远离静触头装置，断路器主回路断开，实现快速手动分闸。

手动合闸：手动合闸时磁控驱动机构处于分位状态，盖帽的方向指向靠近断路器负荷侧的一侧。用手拉动手柄，当拉力克服弹簧的压缩力时，手柄带动盖帽、拐臂相对于第一支座摆动。使拐臂上的两个销钉朝远离开关负荷侧的方向摆动。由于拐臂上的销钉在导向座的滑槽上滑动，从而带动导向座往下动，依次带动过渡板、动铁芯向下移动，直到动铁芯与静铁芯相互接触，弹簧被压缩到极限位置。第二微动开关发出合闸位置信号。断路器接收到位置信号信息后，电容发出能量信号，传输至12P欧式端座处，进而传输至线圈部位，使闭合的两个磁控铁芯瞬间带磁，从而使两个铁芯保持住闭合，进而使转轴组合体的动触刀紧紧压紧在静触铜排上，断路器主回路接通，实现手动合闸。

二次部分带电更换：当断路器正常运行一定年限后，二次部分的电子硬件发生老化，需要更换，而一次部分零部件还可以正常使用，将上盖两端的连接一二次部分的螺钉卸掉，带电拔出需要更换的二次部分，64位欧式插头和插座、12P欧式插头和插座相互分开，断开二次部分与一体式互感器和磁控驱动机构的数据传输，之后换上新的二次部分，通过64位欧式插座和插座、12P欧式插头和插座相互插接上，实现数据的接通，并且通过螺钉固定新的二次部分和旧的一次部分，完成二次部分的带电更换。

本申请实施例的技术效果，包括但不限于如下：

一、该一二次分体式磁控速动型断路器，一二次部分采用模块化设计，二次部分整体可插拔更换，提高了产品的使用寿命，一二次模块相互独立，提高了产品的可靠性。

二、一次部分内部的多个零部件采用模块化设计，各模块相对独立，受干扰因素小，装配方便，可以实现自动化装配，产品灵活性高。

三、设计有独立的二次控制部分，且二次部分的多个控制板采用通用化设计，不同型号均可以通用，提高产品的灵活性，方便产品的运行维护，降低成本。

四、设计有集成多种感知功能的一体式互感器，可以实时获取断路器的电压、温度、电流信息，实现对产品的全面动态监控。可以采用直铜排安装，提高装配效率，同时节约产品的内部空间。

五、设计有磁控驱动机构，能够驱动断路器快速的完成分闸、合闸操作，提高产品的分断性能。磁控驱动机构上设计了手动分合装置，满足断路器的手动分闸和手动合闸需求，使开关在一些残酷场景下仍然能够使用，拓宽了断路器的使用范围。

六、相对于传统的弹簧式断路器，磁控速动型断路器的本体零部件更少，零部件的传动方式及零部件排布更合理，在提高使用寿命的同时还降低了产品的生产成本。

以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明，但本申请并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的共享条件下还可作出种种等同的变形或替换，这些等同的变形或替换均包括在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种磁控速动型断路器的二次控制模块，其特征在于，包括：

二次壳体部分；

控制板部分，安装于所述二次壳体部分，所述控制板部分包括控制板组件和电容，所述电容设置于所述控制板组件上，所述控制板组件用于与断路器中的磁控驱动机构通信连接，所述电容用于向所述磁控驱动机构提供分合闸动作所需的能量；

其中，所述磁控驱动机构包括支撑板、静铁芯、线圈和动铁芯，所述静铁芯固定在所述支撑板，所述线圈安装在所述静铁芯的内部，所述动铁芯和所述静铁芯之间设置有压簧，所述支撑板、所述静铁芯和所述动铁芯穿设有导杆，所述导杆用于带动所述断路器的一次部分工作。

2.根据权利要求1所述的二次控制模块，其特征在于，所述磁控驱动机构还包括导向座、拐臂、盖帽和手柄，所述导杆还穿设于所述导向座，所述拐臂的一端与所述导向座连接，另一端设置有所述盖帽，所述手柄用于插入所述盖帽中，所述二次壳体部分设置有孔槽，所述孔槽用于伸出所述盖帽。

3.根据权利要求1所述的二次控制模块，其特征在于，所述二次壳体部分包括第二基座和上盖，所述第二基座和所述上盖相互固定，所述第二基座的四周设置有凹槽结构，所述凹槽结构用于放置密封圈。

4.根据权利要求3所述的二次控制模块，其特征在于，所述上盖还设置有按键孔位、拨动开关孔位、外接插头孔位和指示灯孔位，其中，所述指示灯孔位处安装有导光柱；所述上盖设置有翻盖以及凹槽，所述翻盖设置于所述凹槽，所述凹槽用于放置载波模块，所述翻盖用于遮挡所述载波模块。

5.根据权利要求3所述的二次控制模块，其特征在于，所述第二基座设置有多个空心圆柱，所述空心圆柱用于安装固定所述控制板组件。

6.根据权利要求1所述的二次控制模块，其特征在于，所述控制板组件包括第一控制板，所述第一控制板设置有第一插头，所述第一插头用于与所述一次部分中的互感器的第一插座插接，所述第一控制板用于接收所述一次部分中的互感器所监测的数据。

7.根据权利要求4所述的二次控制模块，其特征在于，所述控制板组件还包括第二控制板，所述第二控制板设置有第一外接插头，所述第一外接插头用于与外部硬件进行数据交互；所述载波模块插接在所述第二控制板，以实现所述断路器的软件通讯功能。

8.根据权利要求1所述的二次控制模块，其特征在于，所述控制板组件还包括第三控制板，所述第三控制板上设置有人机交互零部件，所述人机交互零部件包括如下至少之一：拨动开关、第二外接插头、按键、液晶板、指示灯；其中，所述拨动开关用于调整所述断路的远程操作模式或者就地操作模式，所述液晶板用于显示所述断路器的运行状态和时间记录，所述按键用于实现对所述断路器的就地操作，所述第二外接插头用于实现对所述断路器的紧急供电，所述指示灯用于提供所述断路器的运行状态。

9.根据权利要求1所述的二次控制模块，其特征在于，所述控制板组件还包括第四控制板和第五控制板，所述第四控制板设置有第二插头，所述第二插头用于与所述磁控驱动机构的第二插座插接；所述电容设置于所述第五控制板。

10.一种断路器，其特征在于：包括如权利要求1至9中任意一项所述的二次控制模块。

Images