CN219936962U - 智能断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能断路器，包括分合闸装置、具有手柄与脱扣的断路器本体，分合闸装置包括壳体、合闸机构与分闸机构；壳体固定安装于断路器本体的机身；合闸机构包括安装于壳体的合闸电机，合闸电机驱动手柄以实现合闸；分闸机构包括安装于壳体的电磁驱动件，电磁驱动件驱动脱扣以实现分闸。本发明实现了智能断路器的模块化组装、装配效率提高、装配难度降低、分合闸失效或出错的概率降低，手柄由合闸机构单独控制动作，脱扣由分闸机构单独控制动作，合闸机构与分闸机构互不影响。

Description

智能断路器

技术领域

本发明涉及电气技术领域，尤其涉及一种智能断路器。

背景技术

智能断路器可以在无人直接操作的情况下自动完成分合闸，包括传统断路器与一套分合闸传动机构，分合闸传动机构根据需求带动传统断路器中的手柄或脱扣实现合闸或分闸。现有的智能断路器存在装配不便的问题，长期以来没有实现传动断路器与分合闸传动机构的模块化组装。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种装配简便、能够进行模块化组装的智能断路器。

本发明提供的智能断路器包括分合闸装置、具有手柄与脱扣的断路器本体，分合闸装置包括壳体、合闸机构与分闸机构；壳体固定安装于断路器本体的机身；合闸机构包括安装于壳体的合闸电机，合闸电机驱动手柄以实现合闸；分闸机构包括安装于壳体的电磁驱动件，电磁驱动件驱动脱扣以实现分闸。

与现有技术相比，本发明的智能断路器至少具有以下有益效果：

1)实现了智能断路器的模块化组装，装配效率提高，在两条组装线上分别同时组装分合闸装置与断路器本体可以缩短组装工时；

2)智能断路器的装配难度降低，随着壳体与机身形成固定连接，合闸机构与手柄实现连接，分闸机构与脱扣实现连接；

3)分合闸失效或出错的概率降低，手柄由合闸机构单独控制动作，脱扣由分闸机构单独控制动作，合闸机构与分闸机构互不影响。

在其中一个实施方式中，机身包括安装侧板，壳体固定安装于安装侧板，其中：

合闸机构还包括连接合闸电机的合闸执行件，合闸执行件穿过安装侧板并且在机身内连接手柄；及/或，

分闸机构还包括连接于电磁驱动件的分闸执行件，脱扣穿过安装侧板并伸入壳体以连接分闸执行件。

如此设置，脱扣的一部分容置于壳体中，合闸执行件的一部分容置于机身中，提高了壳体和机身的空间利用率，有利于实现智能断路器的小型化和紧凑化，减少了智能断路器的体积和用料。

在其中一个实施方式中，电磁驱动件包括固设于壳体的固定铁芯、用于驱动脱扣的驱动铁芯以及绕设于驱动铁芯或固定铁芯的励磁线圈，驱动铁芯相对固定铁芯可活动，励磁线圈通电时，驱动铁芯与固定铁芯磁性相吸或相斥。

如此设置，分闸动作的灵敏度提升，实现了以非机械传动方式向驱动铁芯输出动力，装配定位、运动磨损等因素对电磁驱动件驱动脱扣的不利影响削弱，分闸动作时动力损失更少。

在其中一个实施方式中，分闸机构还包括转动连接于壳体的分闸执行件，分闸执行件包括用于连接脱扣的第一端和连接驱动铁芯的第二端，第一端到分闸执行件的转动中心的距离小于第二端到分闸执行件的转动中心的距离。

如此设置，分闸机构的运动误差等级减小，分闸机构由于自身装配原因所产生的运动误差、壳体与机身之间的装配误差，二者叠加后所形成的分闸机构与脱扣的传动误差被限制在更小的范围内；还降低了分闸机构的布置成本，实现了电磁驱动件的省力驱动。

在其中一个实施方式中，分闸机构还包括连接脱扣与驱动铁芯的分闸执行件，电磁驱动件还包括连接于驱动铁芯和固定铁芯的弹性件，弹性件具有带动驱动铁芯复位活动并使分闸执行件脱离脱扣的弹性势能。

如此设置，励磁线圈断电后，弹性件能够带动分闸执行件离开脱扣，防止因分闸执行件继续接触脱扣而阻碍断路器本体的合闸动作，因此断路器本体分闸之后再进行合闸时不会出现卡死不动作。

在其中一个实施方式中，断路器本体还包括能够电连接外部配电系统的输出接插件，分合闸装置还包括控制模块与输入接插件，控制模块电连接合闸电机与励磁线圈，输入接插件电连接输出接插件与控制模块。

如此设置，控制模块和配电系统实现了电连接，控制模块能够根据配电系统中出现的电流异常状况控制合闸机构或分闸机构发生相应的动作。

在其中一个实施方式中，机身包括安装侧板，壳体固定安装于安装侧板，其中：

输出接插件设置于机身内，输入接插件穿过安装侧板并伸入机身内以电连接输出接插件；或者，

输入接插件设置于壳体内，输出接插件穿过安装侧板并且伸入壳体内以电连接输入接插件。

如此设置，提高了壳体和机身的空间利用率，有利于实现智能断路器的小型化和紧凑化，减少了智能断路器的体积和用料。

在其中一个实施方式中，分合闸装置还包括电连接合闸电机与电磁驱动件的控制模块、与控制模块和终端设备通信连接的通信模块，控制模块根据终端设备的发射信号控制合闸机构或分闸机构动作。

如此设置，可以操纵终端设备以实现智能断路器合闸或分闸的远程控制。

在其中一个实施方式中，智能断路器还包括电压互感器和电流互感器，电压互感器的原边绕组连接断路器本体的零线接线端和火线接线端，电流互感器的原边绕组连接于断路器本体的通电线路。

如此设置，可以根据电压互感器的二次电压、电流互感器的二次电流、电压互感器的倍率以及电流互感器的倍率计算出配电系统的实际用电量，使得智能断路器具备了针对配电系统进行电量计量的功能，可以更加及时、准确地获取配电系统的功耗情况。

在其中一个实施方式中，机身与壳体沿机身的厚度方向叠设，机身与壳体均平行于公共平面，公共平面垂直于机身的厚度方向。

如此设置，智能断路器的外形结构趋近于传统断路器的外形结构，因此配电柜能够兼容智能断路器与其它断路器，允许其它断路器与智能断路器邻接安装在同一配电柜内，其它断路器既可以邻接于机身背离壳体的一侧，也可以邻接于壳体背离机身的一侧。

在其中一个实施方式中，机身相对远离壳体的一侧到壳体相对远离机身的一侧的距离为18㎜。

如此设置，智能断路器的厚度尺寸和传统单极断路器的厚度尺寸相当，智能断路器安装在配电柜内仅占据一个断路器安装位，不会额外占用更多安装位，因而将单极断路器替换为智能断路器不会降低配电柜的容量。

在其中一个实施方式中，壳体包括第一卡接部，机身包括第二卡接部，第一卡接部正投影于公共平面的图形与第二卡接部正投影于公共平面的图形相重合。

如此设置，壳体和机身均能够固定卡接于配电柜中的断路器支架，分合闸装置和断路器本体的相对位置更加稳固，且二者的连接强度提高，机身和壳体在智能断路器的使用期内不容易产生新的装配定位误差，分闸机构与脱扣的传动误差、合闸机构与手柄的传动误差始终被限制在更小范围内。

附图说明

图1为本发明一个实施例的智能断路器的立体结构示意图；

图2为图1所示的智能断路器拆分为分合闸装置与断路器本体的示意图；

图3为本发明一个实施例的分合闸装置在其朝向断路器本体的一侧的示意图；

图4为本发明一个实施例的分合闸装置的内部构成示意图；

图5为本发明一个实施例的分闸执行件的立体结构示意图；

图6为本发明一个实施例的电磁驱动件的立体结构示意图；

图7为本发明一个实施例的电磁驱动件的剖切示意图；

图8为本发明一个实施例的合闸机构在其背离断路器本体的一侧的示意图；

图9为本发明一个实施例的线路固定板单元的立体结构示意图。

附图标记说明：

100、分合闸装置；10、合闸机构；11、合闸执行件；12、合闸电机；121、电机本体；122、蜗杆；13、齿轮组；131、动力输入齿轮；132、手柄联动齿轮；20、分闸机构；21、分闸执行件；211、输入拨杆；212、分闸拨杆；2121、搭接部；2122、防脱离凹槽；213、环套部；22、电磁驱动件；221、励磁线圈；222、固定铁芯；223、驱动铁芯；224、弹性件；30、壳体；31、贴合壁；311、避让孔；312、接插开口；32、第一卡接部；40、线路单元；41、线路固定板；421、电压互感器；422、电流互感器；43、零线接线弹片；44、输入接插件；45、第一感测件；46、第二感测件；47、第三感测件；48、第一标记件；49、第二标记件；200、断路器本体；201、手柄；202、脱扣；203、机身；2031、合闸联动通孔；2032、脱扣活动槽；2033、安装侧板；2034、第二卡接部；204、输出接插件；300、智能断路器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种具有自动分合闸功能的智能断路器300，包括断路器本体200以及用于切换断路器本体200分合闸状态的分合闸装置100。智能断路器300可以对工业自动化控制系统、智能楼宇配电系统等提供短路保护、过载保护。配电系统出现短路或过载时，分合闸装置100能够代替人类对断路器本体200进行合闸操纵或分闸操纵，无需人员手动操纵。

现有一类能够自动分合闸的断路器，包括断路器本体和一套齿轮组，断路器本体包括手柄和脱扣，齿轮组由一个电机驱动，包括连接手柄的合闸齿轮和连接脱扣的分闸齿轮，合闸与分闸均由电机驱动齿轮组实现，合闸齿轮能够随着电机输出动力带动手柄转动，分闸齿轮能够随着电机输出动力撞击脱扣。

齿轮组在电机驱动下进行合闸和进行分闸，这对于齿轮组的运动精度要求极高。如果以电机和齿轮组形成的整体作为一个独立的控制模块，则控制模块既连接断路器本体机身，同时齿轮组与手柄建立合闸连接、齿轮组与脱扣建立分闸连接。在控制模块与断路器本体机身之间存在装配误差、且电机与齿轮组存在传动误差的情况下，难以同时控制合闸齿轮与手柄的配合误差、分闸齿轮与脱扣的配合误差。

故现有的断路器无法实现模块化装配，分合闸方式决定了这类断路器的装配方式：首先安装电机于断路器本体，然后按照动力在齿轮组中的传递顺序，将齿轮逐个安装于断路器本体并连接于电机，装配难度大且效率低，需要仔细核验齿轮的位置状态，特别是合闸齿轮与分闸齿轮的相位，否则可能造成齿轮组在错误的时刻下带动手柄或撞击脱扣，或者出现卡死不动作。

本发明的智能断路器300实现了模块化装配。分合闸装置100与断路器本体200分别单独组装，然后二者再组装为一体形成智能断路器300。即使将分合闸装置100与断路器本体200拆分，分合闸装置100与断路器本体200各自的结构仍保持不变，各自内部的元件装配不受影响。从整体外形来看，智能断路器300的结构轮廓类似于传统的单极断路器，能够像传统断路器那样的方式安装在配电柜中。

参阅图1-图2，断路器本体200为1P断路器，1P断路器具备过载保护功能和短路保护功能，也称为单极断路器。断路器本体200包括呈中空扁盒状的机身203，分合闸装置100作为一个整体固定安装于机身203的一侧，固定安装之后，分合闸装置100与断路器本体200沿机身203的厚度方向并排设置。

具体地，分合闸装置100包括呈中空扁盒状的壳体30，壳体30与机身203分体成型，二者具有基本相同的外形轮廓。壳体30固定安装于机身203一侧的外部，固定安装后，机身203和壳体30沿机身203的厚度方向叠设。

可选地，机身203与壳体30贴合固定，机身203包括用于和壳体30形成平面贴合的安装侧板2033，机身203相对远离壳体30的一侧与安装侧板2033相平行，机身203的厚度方向即为机身203相对远离壳体30的一侧与安装侧板2033的间隔方向。

可选地，壳体30包括用于和安装侧板2033形成平面贴合的的贴合壁31，壳体30相对远离机身203的一侧与贴合壁31相平行，壳体30相对远离机身203的一侧与贴合壁31的间隔方向为壳体30的厚度方向。

断路器本体200还包括手柄201，手柄201转动安装于机身203且有一部分外露于机身203，以便于人员手动操纵进行合闸。手柄201相对于机身203转动的轴线沿机身203的厚度方向延伸。

断路器本体200还包括提供触电和漏电保护的脱扣202。脱扣202穿过安装侧板2033并伸出从机身203。脱扣202也能够相对机身203转动，脱扣202的转动轴线沿机身203的厚度方向延伸。具体地，安装侧板2033开设有弧形的脱扣活动槽2032，脱扣202穿过脱扣活动槽2032后又穿过贴合壁31从而伸入壳体30内。脱扣202转动时沿脱扣活动槽2032滑动，脱扣活动槽2032的弧长即为脱扣202的转动行程。

可选地，机身203和壳体30沿机身203的厚度方向层叠并固定安装后，机身203相对远离壳体30的一侧到壳体30相对远离机身203的一侧的距离为18㎜，因而本发明的智能断路器300的总厚度为18㎜，目前的单极断路器的厚度也是18㎜，可见，以智能断路器300替换目前的单极断路器不会在配电柜中额外增加占位。

具体地，图1～图2所示的智能断路器300中，机身203相对远离壳体30的一侧到安装侧板2033的距离为9㎜，壳体30相对远离机身203的一侧到贴合壁31的距离为9㎜。

参阅图2，壳体30的还包括第一卡接部32，机身203还包括第二卡接部2034，第一卡接部32的外形轮廓和第二卡接部2034的外形轮廓一致。壳体30固定安装于机身203后，第一卡接部32的外缘和第二卡接部2034的外缘对齐。假设存在公共平面，机身203和壳体30的厚度方向均垂直于该公共平面，且安装侧板2033和贴合壁31在该平面内贴合，则第一卡接部32正投影于该公共平面的图形与第二卡接部2034正投影于该公共平面的图形相重合。

第一卡接部32和第二卡接部2034均能够固定卡接于配电柜中的断路器支架上，第一卡接部32和第二卡接部2034均固定卡接于断路器支架时，壳体30和机身203保持相对固定，因而可以显著提高分合闸装置100与断路器本体200的安装稳定性和定位精度，进一步消除二者间的装配误差，防止智能断路器300在使用期间出现装配定位误差。

参阅图2～图3，智能断路器300还包括电压互感器421以及电流互感器422，电压互感器421的原边绕组连接断路器本体200的零线接线端以及火线接线端，电流互感器422的原边绕组连接至断路器本体200的通电线路。

电压互感器421的倍率以及电流互感器422的倍率均已给定，求得电压互感器421的二次电压与电流互感器422的二次电流之积，再连续乘以电压互感器421的倍率和电流互感器422的倍率，即可得出配电系统实际用电量。

参阅图4、图9。图4为图3所示的分合闸装置100被移除贴合壁31之后的结构示意图，图9所示的线路单元40安装于壳体30内部，线路单元40包括固定连接于壳体30的线路固定板41。

分合闸装置100还包括固定安装于线路固定板41的零线接线弹片43，零线接线弹片43与零线连接，零线接线弹片43用于实现电压互感器421与断路器的零线接线端之间的通电连接。

分合闸装置100包括合闸机构10、分闸机构20以及控制模块(图未示)。合闸机构10设置于壳体30中，包括合闸执行件11与合闸电机12，合闸执行件11连接手柄201与合闸电机12，合闸电机12能够驱动合闸执行件11活动，并通过合闸执行件11驱动手柄201，从而将断路器本体200切换为合闸状态。

分闸机构20设置于壳体30中，包括分闸执行件21与电磁驱动件22，分闸执行件21连接电磁驱动件22，并且能够连接于脱扣202，电磁驱动件22能够驱动分闸执行件21活动，并通过分闸执行件21驱动脱扣202，从而将断路器本体200切换至分闸状态。

控制模块电性连接合闸电机12与电磁驱动件22，用于产生指示合闸电机12作动的自动合闸指令和指示电磁驱动件22作动的自动分闸指令。合闸电机12或电磁驱动件22响应于控制模块所发出的指令，驱动与之相连接的合闸执行件11或分闸执行件21完成合闸或分闸。

在分合闸装置100安装于断路器本体200之前，合闸机构10、分闸机构20与控制模块均已集成于壳体30，且控制模块也已电性连接于合闸电机12和电磁驱动件22。因此，分合闸装置100与断路器本体200能够分别独立组装。

当壳体30固定安装于机身203的安装侧板2033后，合闸执行件11随即连接至手柄201，且分闸执行件21随即连接至脱扣202。即使拆卸壳体30与机身203以使分合闸装置100与断路器本体200重新分开，合闸机构10与分闸机构20仍保持集成于壳体30的状态。

控制模块与断路器本体200当中的通电线路电性连接，断路器本体200的通电线路与配电系统电连接，配电系统的异常电流会使断路器本体200的通电线路出现电流异常，此时控制模块感知这一电流异常状况作出响应，从而产生合闸指令或者分闸指令。

电流异常包括配电系统短路时的短路电流和过载时的过载电流，可以根据异常电流的最大峰值以及持续时间判定异常状况究竟是短路电流还是过载电流。因此，分合闸装置100能够通过控制模块监控断路器通电线路的情况，并自动执行合闸或分闸动作。

此外，分合闸装置100还具有能够被人员通过终端设备远程操控以执行合闸或分闸动作的功能，分合闸动作的执行基于人员的主观要求。具体而言，分合闸装置100还包括与控制模块和终端设备通信连接的通信模块，终端设备可以是工控处理器，还可以是手机、遥控器等便携式电子设备。

人员可以视实际需要操作终端设备，终端设备发出指示合闸或分闸的信号，该指示信号被控制模块接收到后，控制模块生成对应合闸信号的合闸指令，或者生成对应分闸信号的分闸指令。

本发明的智能断路器300采用合闸机构10与分闸机构20这两套独立的控制机构分别实现自动合闸和自动分闸，合闸电机12与电磁驱动件22是两个独立的驱动件，合闸执行件11与分闸执行件21是两个独立的执行件，合闸机构10的动力传递路径与分闸机构20的动力传递路径没有发生交汇，合闸机构10与分闸机构20任意一者活动均不改变另一者的位姿和状态。

合闸机构10不受分闸机构20的影响而产生或增大动作误差，分闸机构20不受合闸机构10的影响而产生或增大动作误差。合闸机构10的运动精度与合闸机构20与手柄201的连接配合有关，而与分闸机构20无关；分闸机构20的运动精度与分闸机构20与脱扣202的连接配合有关，而与合闸机构10无关。合闸机构10和分闸机构20各自的装配精度更容易精准控制，各自的装配误差更容易减小。

再次参阅图2，安装侧板2033还开设有合闸联动通孔2031，合闸执行件11伸出贴合壁31后通过合闸联动通孔2031伸入机身203，进而在机身203内部连接于手柄201；参阅图3和图4，壳体30的贴合壁31开设有弧形的避让孔311，脱扣202通过避让孔311伸入壳体30内以连接分闸执行件21。因此，拆卸分合闸装置100与断路器本体200时仅需拆分机身203和壳体30，手柄201与合闸执行件11、脱扣202与分闸执行件21随着壳体30脱离机身203而分离。

进一步地，参阅图2～图3，分合闸装置100还包括电连接于控制模块的输入接插件44，断路器本体200还包括与输入接插件44相适配的输出接插件204，输入接插件44与输出接插件204可以是一组相适配的排针和排母，二者建立起断路器本体200与分合闸装置100之间的电性连接，输出接插件204能够电连接于外部配电系统。

参阅图2～图3、图9，贴合壁31还开设有接插开口312；输出接插件204设置于机身203，具体是一种排母；沿着机身203的厚度方向，安装侧板2033上正对输出接插件204的位置开设有敞开口；设置于壳体30的输入接插件44具体是一种排针，输入接插件44通过接插开口312伸出壳体30，然后通过安装侧板2033的敞开口伸入机身203内，从而电连接于输出接插件204。

可以理解，在其他实施方式中，输出接插件204还可以通过安装侧板2033的敞开口伸出机身203，然后伸入壳体30以电连接于输入接插件44。

参阅图2～图3、图9，贴合壁31与安装侧板2033均开设有镂空孔，电压互感器421伸出贴合壁31后通过安装侧板2033上的镂空孔伸入机身203，电流互感器422伸出安装侧板2033后通过机身203上的镂空孔伸入壳体30。可见，镂空孔的设置提高了壳体30内部和机身203内部的空间利用率，有利于缩减壳体30的厚度和机身203的厚度。

参阅图4-图5，分闸执行件21可转动地安装于壳体30，电磁驱动件22固定安装于壳体30，电磁驱动件22能够驱动分闸执行件21相对于壳体30转动，以使分闸执行件21带动脱扣202沿脱扣活动槽2032滑动从而完成分闸。

具体地，分闸执行件21包括固定连接的分闸拨杆212、输入拨杆211与环套部213，分闸拨杆212能够连接并带动脱扣202，输入拨杆211连接电磁驱动件22，分闸拨杆212相对远离脱扣202的一端、输入拨杆211相对远离电磁驱动件22的一端均固定连接于环套部213。壳体30固设有安装枢轴，环套部213与安装枢轴形成转动配合。电磁驱动件22能够驱动分闸执行件21以安装枢轴和环套部213的转动中心为支点转动，从而带动脱扣202转动。

可选地，分闸拨杆212用于连接脱扣202的一端到环套部213的转动中心的距离为D1，输入拨杆211连接电磁驱动件22的一端到环套部213的转动中心的距离为D2，D1＜D2。因此，作为阻力臂的分闸拨杆212的力臂长度小于作为动力臂的输入拨杆211的力臂长度，实现了电磁驱动件22的省力驱动。为方便叙述，分闸拨杆212用于连接脱扣的一端称为分闸执行件21的第一端，输入拨杆211连接电磁驱动件22的一端称为分闸执行件21的第二端。

进一步地，脱扣202为向外伸出安装侧板2033的脱扣轴，分闸执行件21的第一端形成搭接部2121，搭接部2121搭接于脱扣轴的外周壁。参阅图5，搭接部2121开设有防脱离凹槽2122，脱扣轴至少一部分位于防脱离凹槽2122内，防脱离凹槽2122的槽壁大致呈弧形曲面，其允许脱扣轴沿弧形曲面槽壁滑动或滚动。因此在分闸执行件21转动的过程中，脱扣轴始终有一部分位于防脱离凹槽2122内，确保搭接部2121持续有效地抵接并推动脱扣轴运动。

电磁驱动件22能够响应于控制模块的分闸指令发生伸长或收缩，从而推动分闸执行件21的第二端。参阅图5，为确保分闸时电磁驱动件22始终能够有效施加驱动力于分闸执行件21，分闸执行件21的第二端形成板状的驱动加载部，用于接触电磁驱动件22的动力输出部并承受电磁驱动件22的驱动力。

电磁驱动件22可以是一种能够输出直线位移的直流电磁铁组件。参阅图6-图7，电磁驱动件22包括相对壳体30固定设置的固定铁芯222、用于连接分闸执行件21第二端从而驱动脱扣202的驱动铁芯223、呈螺旋状绕设于驱动铁芯223的励磁线圈221。驱动铁芯223相对于固定铁芯222可活动设置，作为电磁驱动件22的动力输出部，驱动铁芯223抵接于驱动加载部。

电磁驱动件22通过电磁感应原理作动，励磁线圈221通电时形成感应磁场，驱动铁芯223被磁化，此时驱动铁芯223和固定铁芯222之间产生磁力作用。励磁线圈221通电的一瞬间，驱动铁芯223和固定铁芯222之间立即产生磁力从而使驱动铁芯223迅速相对于固定铁芯222活动，由此电磁驱动件22的长度发生改变，使得驱动铁芯223向分闸执行件21的第二端输出动力。

励磁线圈221通电时，驱动铁芯223和固定铁芯222之间既可以形成磁性吸力，也可以形成磁性斥力。励磁线圈221通电的一瞬间完成分闸，分闸机构20的动力传递路径为：驱动铁芯223—分闸执行件21—脱扣202。驱动铁芯223在励磁线圈221通电瞬间直线位移运动并迅速推动分闸执行件21，分闸执行件21在驱动铁芯223的驱动下迅速转动从而迅速带动脱扣202。

励磁线圈221两端所接电压为直流电压，通电时励磁线圈221内形成直流电流，在通电期间，励磁线圈221的磁场磁极不发生转换，磁场方向固定。

可选地，电磁驱动件22还包括连接于驱动铁芯223和固定铁芯222的弹性件224，弹性件224处于被压缩状态。励磁线圈221通电时，弹性件224积蓄的弹性势能达到最大，此时的弹性件224具有带动驱动铁芯223克服磁力并复位活动的形变趋势；励磁线圈221断电后，弹性件224驱动驱动铁芯223复位活动从而带动分闸执行件21脱离脱扣202，防止因分闸执行件21接触脱扣202从而阻碍断路器本体200的合闸动作。

可选的，固定铁芯222包括滑槽，驱动铁芯223包括滑销，滑销伸入滑槽内并形成直线滑动配合，励磁线圈221通电后，驱动铁芯223沿滑销和滑槽的滑动配合方向相对固定铁芯222直线移动。滑销和滑槽之间的滑动配合可以提高驱动铁芯223相对于壳体30直线运动的精度，确保驱动铁芯223每次作用于分闸执行件21的动力相当，有利于减小分闸机构20的传动误差。

当然，励磁线圈221还可以螺旋绕设于固定铁芯222，当励磁线圈221通电时，固定铁芯222被励磁线圈221感应出的磁场磁化，也可以使固定铁芯222和驱动铁芯223之间产生磁性吸力或磁性斥力。

参阅图4与图8，合闸电机12包括固定安装于壳体30的电机本体121、同轴固定连接于电机本体121的动力输出轴的蜗杆122。合闸机构10还包括具有多个齿轮的齿轮组13，齿轮组13包括啮合连接于蜗杆122的动力输入齿轮131、与合闸执行件11固定连接的手柄联动齿轮132。动力输入齿轮131包括同轴固定的蜗轮部以及齿轮部，蜗轮部与蜗杆122啮合，齿轮部与齿轮组13中的其它齿轮啮合，手柄联动齿轮132是一个部分齿轮。

合闸执行件11为一根棱柱状的传动轴，合闸执行件11的一端插接于手柄联动齿轮132，并与手柄联动齿轮132固定配合，合闸执行件11的另一端伸入手柄201，并与手柄201固定配合。手柄联动齿轮132的转动中心与手柄201的转动中心共线，合闸电机12启动并向齿轮组输出动力以使手柄联动齿轮132转动，合闸执行件11能够跟随手柄联动齿轮132同步转动，并同步带动手柄201转动以完成合闸动作。

进一步地，分合闸装置100还包括第一标记件48、第二标记件49、第一感测件45、第二感测件46和第三感测件47，感测件可以是检测开关，与之相适应地，标记件是能够被检测开关感应识别的元件，标记件与感测件配套使用。

其中，第一标记件48安装于合闸机构10或壳体30中的一者，第一感测件45以及第二感测件46安装于合闸机构10或壳体30中的另一者。第一感测件45在即将合闸时感测第一标记件48相对于第一感测件45和第二感测件46的位置；第二感测件46在即将分闸时感测第一标记件48相对于第一感测件45和第二感测件46的位置。

第二标记件49安装于合闸机构10或壳体30中的一者，第三感测件47安装于合闸机构10或壳体30中的另一者，第三感测件47在合闸动作结束时感测第二标记件49相对于第三感测件47的位置。

参阅图8和图9，图8是从合闸机构10相对远离贴合壁31的一侧观察到的合闸机构10示意图，图9是从线路板单元相对靠近贴合壁31的一侧观察到的线路板单元示意图。第一感测件45、第二感测件46与第三感测件47均固定安装于线路固定板41朝向齿轮组13的一侧，第一标记件48和第二标记件49安装于齿轮组13，且二者分别安装于齿轮组13中两个不同的齿轮上，第一标记件48跟随其所在齿轮转动时形成第一圆弧形轨迹，第一圆弧形轨迹在线路固定板41上的正投影经过第一感测件45和第二感测件46，第二标记件49跟随其所在齿轮转动时形成第二圆弧形轨迹，第二圆弧形轨迹在线路固定板41上的正投影经过第三感测件47。具体地，第一标记件48固定安装于手柄联动齿轮132，第二标记件49固定安装于一直接啮合手柄联动齿轮132的齿轮。

第一感测件45在将要合闸时检测第一标记件48是否位于自身上方，第二感测件46在将要分闸时检测第一标记件48是否位于自身上方。当第一标记件48位于第一感测件45的上方时，第一标记件48在垂直于线路固定板41的方向上与第一感测件45相对设置，第一标记件48位于第二感测件46上方时，第一标记件48在垂直于线路固定板41的方向上与第二感测件46相对设置；第三感测件47在合闸结束时检测第二标记件49是否位于自身上方，当第二标记件49位于第三感测件47的上方时，第二标记件49在垂直于线路固定板41的方向上与第三感测件47相对设置。

在将要开始合闸时，如果第一感测件45检测到第一标记件48位于自身上方，则表明此时手柄联动齿轮132的角度状态正确，能够进行合闸动作，不会造成合闸完成时齿轮组13中各齿轮的角度状态出现误差；在将要开始分闸时，如果第二感测件46检测到第一标记件48位于自身上方，则表明此时手柄联动齿轮132的角度状态正确，能够进行分闸动作，不会造成分闸完成时齿轮组13中各齿轮的角度状态出现误差。在合闸完成时，如果第三感测件47检测到第二标记件49位于自身上方，则表明此时手柄联动齿轮132的角度状态正确，且手柄联动齿轮132与其他齿轮脱离啮合状态，如图8所示，在此之后徒手转动手柄201进行手动分合闸，手柄联动齿轮132都不会啮合其他齿轮，因此不会出现手动分合闸卡死不动作的问题。

本发明的智能断路器将合闸机构与分闸机构集成于壳体，从而使分合闸装置作为一个独立的安装单元，不仅实现了智能断路器的模块化组装，而且实现了合闸机构与分闸机构分别独立控制合闸动作和分闸动作。驱动脱扣分闸的电机和齿轮组被独立于合闸电机的电磁驱动件所取代，排除了齿轮安装误差、齿轮相位误差以及电机轴相位误差对分闸动作的影响，减少了分闸机构和合闸机构的传动误差。分闸机构和合闸机构的传动误差减少，使得分闸机构的传动误差对分闸机构与脱扣之间的配合误差的影响程度降低，且合闸机构的传动误差对合闸机构与手柄之间的配合误差的影响程度降低。分闸机构与脱扣之间的配合误差、合闸机构与手柄之间的配合误差更多地取决于壳体与机身的配合误差，智能断路器的模块化组装因此实现。

以上所述实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种智能断路器，其特征在于，包括分合闸装置(100)、具有手柄(201)与脱扣(202)的断路器本体(200)，所述分合闸装置(100)包括：

壳体(30)，所述壳体(30)固定安装于所述断路器本体(200)的机身(203)；

合闸机构(10)，所述合闸机构(10)包括安装于所述壳体(30)的合闸电机(12)，所述合闸电机(12)驱动所述手柄(201)以实现合闸；以及

分闸机构(20)，所述分闸机构(20)包括安装于所述壳体(30)的电磁驱动件(22)，所述电磁驱动件(22)驱动所述脱扣(202)以实现分闸。

2.根据权利要求1所述的智能断路器，其特征在于，所述机身(203)包括安装侧板(2033)，所述壳体(30)固定安装于所述安装侧板(2033)，其中：

所述合闸机构(10)还包括连接所述合闸电机(12)的合闸执行件(11)，所述合闸执行件(11)穿过所述安装侧板(2033)，并且在所述机身(203)内连接所述手柄(201)；及/或，

所述分闸机构(20)还包括连接于所述电磁驱动件(22)的分闸执行件(21)，所述脱扣(202)穿过所述安装侧板(2033)，并伸入所述壳体(30)以连接所述分闸执行件(21)。

3.根据权利要求1所述的智能断路器，其特征在于，所述电磁驱动件(22)包括固设于所述壳体(30)的固定铁芯(222)、用于驱动所述脱扣(202)的驱动铁芯(223)以及绕设于所述驱动铁芯(223)或所述固定铁芯(222)的励磁线圈(221)，所述驱动铁芯(223)相对所述固定铁芯(222)可活动，所述励磁线圈(221)通电时，所述驱动铁芯(223)与所述固定铁芯(222)磁性相吸或相斥。

4.根据权利要求3所述的智能断路器，其特征在于，所述分闸机构(20)还包括转动连接于所述壳体(30)的分闸执行件(21)，所述分闸执行件(21)包括用于连接所述脱扣(202)的第一端和连接所述驱动铁芯(223)的第二端，所述第一端到所述分闸执行件(21)的转动中心的距离小于所述第二端到所述分闸执行件(21)的转动中心的距离。

5.根据权利要求3所述的智能断路器，其特征在于，所述分闸机构(20)还包括连接所述脱扣(202)与所述驱动铁芯(223)的分闸执行件(21)，所述电磁驱动件(22)还包括连接于所述驱动铁芯(223)和所述固定铁芯(222)的弹性件(224)，所述弹性件(224)具有带动所述驱动铁芯(223)复位以使所述分闸执行件(21)脱离所述脱扣(202)的弹性势能。

6.根据权利要求3所述的智能断路器，其特征在于，所述断路器本体(200)还包括能够电连接外部配电系统的输出接插件(204)，所述分合闸装置(100)还包括控制模块与输入接插件(44)，所述控制模块电连接所述合闸电机(12)与所述励磁线圈(221)，所述输入接插件(44)电连接所述输出接插件(204)与所述控制模块。

7.根据权利要求6所述的智能断路器，其特征在于，所述机身(203)包括安装侧板(2033)，所述壳体(30)固定安装于所述安装侧板(2033)，所述输出接插件(204)设置于所述机身(203)内，所述输入接插件(44)穿过所述安装侧板(2033)并伸入所述机身(203)内以电连接所述输出接插件(204)。

8.根据权利要求1所述的智能断路器，其特征在于，所述分合闸装置(100)还包括电连接所述合闸电机(12)与所述电磁驱动件(22)的控制模块、与所述控制模块和终端设备通信连接的通信模块，所述控制模块根据终端设备的发射信号控制所述合闸机构(10)或所述分闸机构(20)动作；及/或，

所述智能断路器还包括电压互感器(421)和电流互感器(422)，所述电压互感器(421)的原边绕组连接所述断路器本体(200)的零线接线端和火线接线端，所述电流互感器(422)的原边绕组连接于所述断路器本体(200)的通电线路。

9.根据权利要求1所述的智能断路器，其特征在于，所述机身(203)与所述壳体(30)沿所述机身(203)的厚度方向叠设，所述机身(203)与所述壳体(30)均平行于公共平面，所述公共平面垂直于所述机身(203)的厚度方向。

10.根据权利要求9所述的智能断路器，其特征在于，所述机身(203)相对远离所述壳体(30)的一侧到所述壳体(30)相对远离所述机身(203)的一侧的距离为18㎜；及/或，

所述壳体(30)包括第一卡接部(32)，所述机身(203)包括第二卡接部(2034)，所述第一卡接部(32)正投影于所述公共平面的图形与所述第二卡接部(2034)正投影于所述公共平面的图形相重合。