CN116110751B - 可插拔模块式物联网断路器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种可插拔模块式物联网断路器，应用于低压断路器领域，其包括，断路器主体，包括用于控制电路通断的分合闸机构、致使分合闸机构产生分闸动作的脱扣机构；控制机构，至少用于控制脱扣机构动作，包括设置于断路器主体上的控制面板、处于控制面板内的线路板、插装于线路板上的控制模块；感应机构，用于反馈断路器主体的电流和/或电压信息至控制机构。额外增设的控制机构和感应机构能够对内部电路的实时情况作更细致的收集和处理；控制模块可以根据特定的需求快速替换，面对不同的需求可以额外烧录控制系统，断路器主体的功能能够获得拓展，能够热插拔来实现及时的更换，操作方便易用，对于不同场景适应性提升。

Description

可插拔模块式物联网断路器

技术领域

本申请涉及低压断路器的应用领域，尤其是涉及一种可插拔模块式物联网断路器。

背景技术

低压断路器主要承担配电线路和用电设备的过载、欠电压、短路保护的作用。

为了提高低压断路器的适用性，在保留基础结构的情况下进行智能化升级，相关技术中将在断路器内额外构建控制线路，可以实现额外的智能化控制，常见结构如内置PCB板。但预先烧录的系统集成在PCB板的MCU上，PCB板最终只能实现常规的控制逻辑，若出现故障或者需要修改、增加系统模块都较为不便，需要拆下整个PCB板，该问题亟需解决。

发明内容

为了断路器控制模块更易于调整，本申请提供一种可插拔模块式物联网断路器。

本申请提供一种可插拔模块式物联网断路器，采用如下的技术方案：

一种可插拔模块式物联网断路器，包括：

断路器主体，包括用于控制电路通断的分合闸机构、致使分合闸机构产生分闸动作的脱扣机构；

控制机构，至少用于控制脱扣机构动作，包括设置于断路器主体上的控制面板、处于控制面板内的线路板、插装于线路板上的控制模块；

感应机构，用于反馈断路器主体的电流和/或电压信息至控制机构。

通过采用上述技术方案，断路器主体结构的功能保持不变，依然承担电路分断的作用，而额外增设的控制机构和感应机构能够对内部电路的实时情况作更细致的收集和处理；其中感应机构收集数据，如电路中的电流和电压情况，其反馈至控制机构作统一处理，控制机构处理后能够利用脱扣机构使得断路器主体脱扣，实现分闸，该过程中控制机构根据获取的数据最终触发了分闸动作；前述系列结构中，控制面板以及线路板均与断路器主体保持固定，而控制模块与线路板可插拔，由此控制模块可以根据特定的需求快速替换，面对不同的需求可以额外烧录控制系统，断路器主体的功能能够获得拓展，同时控制模块即使出现故障了，也能够热插拔来实现及时的更换，操作方便易用，整体耐用性提升，对于不同场景适应性提升。

在一个具体的可实施方案中，所述控制机构还包括通讯模块，所述通讯模块插装于控制模块上。

通过采用上述技术方案，控制机构可以本地处理，也能够通过通讯模块将信号传输至外部终端，外部终端再通过物联网远程操作控制机构，从而实现在线操作，而且通过通讯模块也能够实时获取断路器主体的数据，对于使用者而言也更加直观，由于通讯模块式单独可插拔的结构，因此可以根据不同场景的使用需求来确认是否需要插装通讯模块，非必要的情况下可以免去通讯模块的安装，减少产品故障率。

在一个具体的可实施方案中，所述控制面板上设有供控制模块和通讯模块安装的安装槽，所述控制面板上铰接有遮盖安装槽的盖板；所述控制模块的一侧延伸有供通讯模块安装的安装板。

通过采用上述技术方案，控制面板属于盖设在断路器主体上的附属结构，控制面板在使用上不干扰断路器主体本身的使用，控制面板上延伸的安装槽便于控制模块和通讯模块的快速定位，且安装槽的槽体大小与控制模块加上通讯模块的大小基本一致，由此控制模块和通讯模块组装后的结构稳定性较高，在水平面上的晃动量较少，控制模块上延伸的安装板一方面形成通讯模块的安装位置，另一方面保证控制模块的正确安装，防呆式的设计保证插装准确性；盖板能够扣在安装槽上，对安装槽进行适当的封闭保护，为了便于观察，盖板为透明材质。

在一个具体的可实施方案中，所述感应机构包括内置在断路器主体的电流互感器、计量互感器和漏电互感器。。

通过采用上述技术方案，电流互感器与断路器主体的固有线路形成互感关系，从而能够较大范围的获取当前的电流值以及电流的变化，计量互感器同样能够与断路器主体的固有线路形成互感关系，计量互感器侧重于电流精度方面的检测，在小范围内捕获电流的变化；综上，电流互感器和计量互感器配合，在大范围和小范围上均能够捕获电流变化的情况，在控制模块上数据呈现则更丰富，布置的控制逻辑能够更细化；漏电互感器检测的数据为其两侧接入的电流，判断两侧电流矢量相加是否为零即可获知是否漏电，因此额外增设的漏电互感器相当于故障测量的方式进行再一次的补充，结合多方判断逻辑，提升断路器主体的漏电判断准确性，漏电互感器主要提升了断路器主体的使用安全性。

在一个具体的可实施方案中，还包括外置的操作机构，操作机构包括：

基板，与断路器主体相对固定；

驱动组件，包括设置于基板上的驱动电机、由驱动电机带动的若干齿轮结构、由齿轮结构带动的致动件；

联动组件，包括连接致动件的凸轮、由凸轮推动的联动座，联动座与基板滑动连接，联动座上设有联动槽，联动槽供手柄内置并用于带动手柄转动；

所述驱动电机由控制机构控制启停。

通过采用上述技术方案，控制机构还额外能控制断路器分合闸，从而实现智能化的控制，操作更加多元化，该控制逻辑能够与既有的感应机构的数据形成联动，在断路器主体需要分闸或合闸时作出对应的动作，该操作机构动作的优先级能够低于感应机构带来的动作优先级，从而在控制上更加安全可靠；操作机构中，驱动组件提供动力，联动组件产生动作带动手柄转动，具体的，驱动电机的输出轴转动带动若干齿轮结构转动，齿轮结构的转动最终实现致动件的转动，致动件的转动将带动凸轮转动，凸轮推动联动座滑动，联动座带动手柄转动，由此实现了智能化分合闸，无需操作人员手动操作手柄。

在一个具体的可实施方案中，所述致动件上设有一字槽，所述控制面板靠近致动件处设有与内部结构相通的外通槽，所述控制面板上插装有用于转动致动件的一字扳手，一字扳手与一字槽的结构互补。

通过采用上述技术方案，致动件上的一字槽可作为施力点进行手动操作，具体的控制面板上的外通槽为开放状态，一字板手能够穿过外通槽插入至一字槽内，由此可转动该致动件，致动件依然能够带动联动座移动，最终实现手柄的转动。

在一个具体的可实施方案中，所述控制面板内滑动连接有外挡板，所述外挡板上设有穿出控制面板的外挂耳，所述控制面板上设有用于配合外挂耳的外锁环，所述外挡板用于遮挡或显现致动件的一字槽；当所述外挂耳与外锁环对齐时，外挡板遮挡致动于致动件上，当外挂耳与外锁环错开时，致动件显露于外通槽。

通过采用上述技术方案，外挡板有外挂耳，通过外挂耳可以滑动外挡板，外挂耳与外锁环对齐时能够上挂锁，实现锁定，此时外挡板遮挡于致动件上，致动件被遮挡而无法手动操作，在特殊的合闸或分闸状态限定下避免误操作。

在一个具体的可实施方案中，所述外挡板上设有翻边，基板上设有由外挡板拨动的外锁开关，当所述外挂耳与外锁环对齐时，外锁开关被外挡板拨动，当所述外挂耳与外锁环错开时，外锁开关与外挡板分离。

通过采用上述技术方案，外挡板上的翻边能够同步移动，基于翻边对外锁开关的拨动可获知当前是否封闭外通槽，控制机构对于该信息能够以指定的方式呈现和处理。

在一个具体的可实施方案中，所述基板上设有合闸指示开关和分闸指示开关，所述联动座上设有用于拨动合闸指示开关或分闸指示开关的数控板。

通过采用上述技术方案，合闸指示开关和分闸指示开关都基于联动座上数控板的物理位置而触发信号，该信息将同步至控制机构中，从而能够以指定的方式呈现和处理，进一步增加了采用数据的丰富性。

在一个具体的可实施方案中，所述联动座上设有与其同步滑动的指示板，指示板上设有三段指示结构且分别具有不同标识，所述控制面板上设有供指示板的其中一段指示结构呈现的指示口。

通过采用上述技术方案，指示口可以直接观察到联动座的具体物理位置，指示板的三段位置具有不同的标识，通过指示口体现标识信息，从而判断当前断路器主体的分合闸状态，获得的信息直观可靠。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.控制机构中控制模块、通讯模块均能够根据场景需求作功能性的设计，在控制模块需要额外烧录其他控制功能时，只需要单独拔出控制模块即可，无需对整体断路器主体做拆卸，实现了控制模块的快速热插拔，同时控制模块或通讯模块出现故障时，也能够单独更换控制模块或通讯模块；

2.控制机构联动了多个结构件，感应机构相当于采集了数据反馈至控制机构，控制机构可以通过操作机构对断路器主体的手柄进行控制，控制机构也可以通过断路器主体的牵引杆完成跳闸动作，控制方式的多样化，提升了操作的便利性和安全性；

3.操作机构能够收集一定量的信息同时也能够通过控制机构完成一定量的操作，控制方式进一步多样化。

附图说明

图1是实施例1的整体结构示意图。

图2是实施例1体现感应机构的结构示意图。

图3是实施例1体现感应机构的内部结构示意图。

图4是实施例1体现脱扣机构的内部结构示意图。

图5是实施例1体现操作机构的内部结构示意图。

图6是实施例1体现操作机构的爆炸视图。

图7是实施例2的整体结构示意图。

图8是实施例2的操作机构的内部结构示意图。

图9是实施例2体现联动组件的结构示意图。

图10是实施例2体现外挡板的结构示意图。

图11是实施例2体现指示板的结构示意图。

图12是实施例2体现合闸指示开关和分闸指示开关的结构示意图。

附图标记说明：1、断路器主体；11、分合闸机构；111、手柄；12、脱扣机构；121、脱扣架；122、电磁件；123、电磁线圈；124、动铁芯；125、脱扣板；126、弯钩；13、牵引杆；14、双金属片；15、跳闸键；2、控制机构；21、控制面板；211、安装槽；212、盖板；213、外通槽；214、外锁环；215、指示口；22、线路板；23、控制模块；231、安装板；24、通讯模块；3、感应机构；31、电流互感器；32、计量互感器；33、漏电互感器；4、操作机构；40、跳闸杆；41、基板；42、驱动组件；421、驱动电机；422、齿轮结构；423、致动件；4231、一字槽；43、联动组件；431、凸轮；432、联动座；4321、联动槽；433、数控板；44、一字扳手；45、外挡板；451、外挂耳；452、翻边；46、外锁开关；47、合闸指示开关；48、分闸指示开关；49、指示板。

具体实施方式

以下结合全部附图，对本申请作进一步详细说明。

实施例1：参照图1，一种可插拔模块式物联网断路器，包括断路器主体1和控制机构2，控制机构2外置于断路器主体1上，能够对断路器主体1进行多方位的控制。

参考图1和图2，断路器主体1内部包括分合闸机构11和脱扣机构12，分合闸机构11能够通过手柄111的转动而实现分合闸，而脱扣机构12能够通过分合闸机构11中的牵引杆13的转动额外触发跳闸机制。

参考图3和图4，脱扣机构12包括脱扣架121、处于脱扣架121内的电磁件122，电磁件122包括电磁线圈123和动铁芯124，动铁芯124连接脱扣板125，脱扣板125的其中一端具有弯钩126，脱扣板125通过弯钩126拉动牵引杆13，牵引杆13转动即可使得断路器主体1跳闸。该脱扣机构12受控制机构2（见图1）的控制。

参考图3，断路器主体1内设有感应机构3，感应机构3包括电流互感器31、计量互感器32和漏电互感器33，电流互感器31、计量互感器32和漏电互感器33均用于与断路器主体1的现有线路形成互感关系，其中电流互感器31能够较大范围的获取当前的电流值以及电流的变化，计量互感器32同样能够与断路器主体1的线路形成互感关系，但计量互感器32侧重于电流精度方面的检测，在小范围内捕获电流的变化，两者结合达到范围互补。漏电互感器33检测同一线路内的两条相向电流的矢量情况，判断是否为零来推断是否有漏电分支，以提升整体线路的安全性。

参考图3，断路器主体1内设有与内部电路相连的双金属片14，在感应机构3多个结构件均出现故障时，额外还有双金属片14能够捕捉所产生的故障，即电流异常升高带来的温升将使得双金属片14弯曲，双金属片14弯曲则将拨动断路器主体1内的牵引杆13转动，由此实现跳闸，从而保证断路器主体1在电路异常状态下及时分断，避免引发后续的严重事故。

参考图5和图6，控制机构2包括安装在断路器主体1上的控制面板21，控制面板21内置有线路板22，线路板22的线路接入断路器主体1，控制面板21上开设有安装槽211，安装槽211内插装有控制模块23和通讯模块24，控制模块23和通讯模块24组装后的大小与安装槽211基本一致，控制模块23可以通过热插拔的形式与线路板22连接，控制模块23的一侧延伸有安装板231，安装板231可承托通讯模块24，为通讯模块24的安装提供合适空间，解决定位问题。安装槽211的槽口边缘处铰接有盖板212，盖板212可扣在安装槽211的槽口上实现密封，盖板212为透明材质，可查看控制模块23或通讯模块24上的显示屏展示的数据，以及组装情况。额外增设的控制模块23能够对内部电路的实时情况作更细致处理，控制模块23控制断路器主体1，实现分闸，该过程中控制模块23能够根据感应机构3获取的数据触发分闸动作；前述系列结构中，控制面板21以及线路板22均与断路器主体1保持固定，而控制模块23与线路板22可热插拔，由此控制模块23可以根据特定的需求快速替换，面对不同的需求可以额外烧录控制系统至控制模块23内，即控制模块23能够呈现不同的控制逻辑，断路器主体1的功能能够获得拓展，同时控制模块23即使出现故障了，也能够热插拔来实现及时的更换，适用于不同场景。前述的控制系统至少包括对感应机构3的数据进行显示、处理、分闸的策略，以及涉及跳闸灵敏度的阈值调整。

通讯模块24接入控制模块23，使得外部终端能够通过物联网的形式对断路器主体1进行数据采集或处理，拔下通讯模块24则由控制模块23本地处理，可根据需求确实使用通讯模块24。

实施例2：与实施例1的不同之处在于，参考图7，断路器主体1外置有操作机构4，该操作机构4主要用于转动断路器主体1中的手柄111，进行分合闸动作。

图8和图9，操作机构4包括基板41、驱动组件42和联动组件43，基板41与断路器主体1的外壳相对固定连接，基板41承载驱动组件42和联动组件43的零部件。驱动组件42包括处于基板41上的驱动电机421、由驱动组件42带动的若干齿轮结构422、由齿轮结构422带动的致动件423，致动件423可以是传动链最后一个齿轮也可以是传动链最后一个轴体。联动组件43包括连接致动件423的凸轮431、由凸轮431推动的联动座432，联动座432与基板41滑动连接，联动座432上设有联动槽4321，联动槽4321供手柄111内置并用于带动手柄111转动。控制机构2能够控制驱动电机421启停，由此最终转动手柄111。

参考图8和图9，致动件423上开设有一字槽4231，若取一字螺丝刀插入一字槽4231可以转动致动件423，致动件423依然能够将动作传动至联动组件43，此时相当于“手动合闸”，在控制机构2断电情况下依然能够通过致动件423直接带动手柄111运动。控制面板21上插装有一字扳手44，自带的一字扳手44方便取放进行操作。

参考图7，控制面板21上开设有位置与致动件423相对的外通槽213，一字螺丝刀可穿过该外通槽213转动致动件423。

参考图7和图10，控制面板21内滑动连接有外挡板45，外挡板45能够通过滑动遮挡或露出致动件423，外挡板45上设有穿出控制面板21的外挂耳451，控制面板21上设有外锁环214，外挂耳451与外锁环214对齐时，外通槽213被遮挡，反之，外通槽213不被遮挡，致动件423显露于外通槽213内。由于外挂耳451和外锁环214均有环结构，外挂耳451与外锁环214对齐时可上挂锁。

参考图10，基板41上设有外锁开关46，当外挡板45遮挡致动件423的同时，外挡板45向基板46延伸的翻边452将拨动外锁开关46，外锁开关46属于微动开关，外锁开关46被拨动后可将该信号传递至控制机构2，完成数显。

参考图11和图12，联动座432具有向基板41翻折的数控板433和指示板49，基板41上设有合闸指示开关47、分闸指示开关48，随着联动座432的滑动，数控板433将拨动合闸指示开关47或分闸指示开关48，并可将该信息传递至控制机构2。另外为了物理上更加直观得显示当前状态，指示板49上分为三段指示结构，分别通过不同的颜色来体现分闸、合闸、中间过渡状态，控制面板21上开有一指示口215（见图7）以呈现该信息，指示口215的口径小于或等于指示板49上任意一段指示结构的宽度。

参考图3，断路器主体1内有跳闸键15，按压该跳闸键15可实现跳闸，参考图7，控制面板21上穿设有跳闸杆40，跳闸杆40与跳闸键15相抵触，直接按压跳闸杆40同样可以实现跳闸。

本申请实施例的实施原理为：感应机构3可获取断路器主体1内的电路数据情况，并反馈至控制机构2，控制机构2能够对感应机构3所输出的数据进行处理和呈现，控制机构2中的控制模块23和通讯模块24均能够单独更换，外置的操作机构4与控制机构2存在反馈和控制关系，控制机构2可以控制操作机构4对手柄111合分闸，操作机构4能够将数据传输给控制机构2；控制机构2作为中枢，起到汇总数据和处理数据的功能，且能够根据场景的不同进行快捷的组装调整。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可插拔模块式物联网断路器，其特征在于，包括：

断路器主体(1)，包括用于控制电路通断的分合闸机构(11)、致使分合闸机构(11)产生分闸动作的脱扣机构(12)；

控制机构(2)，至少用于控制脱扣机构(12)动作，包括设置于断路器主体(1)上的控制面板(21)、处于控制面板(21)内的线路板(22)、插装于线路板(22)上的控制模块(23)；

感应机构(3)，用于反馈断路器主体(1)的电流和/或电压信息至控制机构(2)；所述控制机构(2)还包括通讯模块(24)，所述通讯模块(24)插装于控制模块(23)上；所述控制面板(21)上设有供控制模块(23)和通讯模块(24)安装的安装槽(211)，所述控制面板(21)上铰接有遮盖安装槽(211)的盖板(212)；所述控制模块(23)的一侧延伸有供通讯模块(24)安装的安装板(231)；所述感应机构(3)包括内置在断路器主体(1)的电流互感器(31)、计量互感器(32)和漏电互感器(33)；还包括外置的操作机构(4)，操作机构(4)包括：

基板(41)，与断路器主体(1)相对固定；

驱动组件(42)，包括设置于基板(41)上的驱动电机(421)、由驱动电机(421)带动的若干齿轮结构(422)、由齿轮结构(422)带动的致动件(423)；

联动组件(43)，包括连接致动件(423)的凸轮(431)、由凸轮(431)推动的联动座(432)，联动座(432)与基板(41)滑动连接，联动座(432)上设有联动槽(4321)，联动槽(4321)供手柄(111)内置并用于带动手柄(111)转动；

所述驱动电机(421)由控制机构(2)控制启停；所述致动件(423)上设有一字槽(4231)，所述控制面板(21)靠近致动件(423)处设有与内部结构相通的外通槽(213)，所述控制面板(21)上插装有用于转动致动件(423)的一字扳手(44)，一字扳手(44)与一字槽(4231)的结构互补；所述控制面板(21)内滑动连接有外挡板(45)，所述外挡板(45)上设有穿出控制面板(21)的外挂耳(451)，所述控制面板(21)上设有用于配合外挂耳(451)的外锁环(214)，所述外挡板(45)用于遮挡或显现致动件(423)的一字槽(4231)；当所述外挂耳(451)与外锁环(214)对齐时，外挡板(45)遮挡致动于致动件(423)上，当外挂耳(451)与外锁环(214)错开时，致动件(423)显露于外通槽(213)。

2.根据权利要求1所述的可插拔模块式物联网断路器，其特征在于，所述外挡板(45)上设有翻边(452)，基板(41)上设有由外挡板(45)拨动的外锁开关(46)，当所述外挂耳(451)与外锁环(214)对齐时，外锁开关(46)被外挡板(45)拨动，当所述外挂耳(451)与外锁环(214)错开时，外锁开关(46)与外挡板(45)分离。

3.根据权利要求1所述的可插拔模块式物联网断路器，其特征在于，所述基板(41)上设有合闸指示开关(47)和分闸指示开关(48)，所述联动座(432)上设有用于拨动合闸指示开关(47)或分闸指示开关(48)的数控板(433)。

4.根据权利要求1所述的可插拔模块式物联网断路器，其特征在于，所述联动座(432)上设有与其同步滑动的指示板(49)，指示板(49)上设有三段指示结构且分别具有不同标识，所述控制面板(21)上设有供指示板(49)的其中一段指示结构呈现的指示口(215)。