一种可以自动分合闸的数字式微型断路器的制作方法

本发明涉及电气领域，特别地，涉及一种断路器。

背景技术：

断路器是一种用于控制和保护电路的电气设备，能够在电路出现故障时自动分闸切断电路。

在现有技术中，由于微型断路器自身无法实现自动合闸功能，必须依托额外的电操作模块来实现合闸功能，而无论是选择将电操作模块设在微型断路器外部，或是与微型断路器组合在一起，每一个微型断路器都需要一对一地配备相应的电操作模块，这从设备功耗和制作成本上看都是不经济的。

同时，目前市场上大部分加入电操作模块的微型断路器的尺寸都是大于18mm的，会占用额外的空间，即使有一部分加入了电操作模块的微型断路器可以使整个产品控制在18mm宽度内，其保护的额定电流也无法满足较大电流的应用，比如63a，而且其自身的分断能力也受到了限制，而且同样也会有功耗和成本的较大增加。

针对上述问题，就需要引入一种无电操作模块就能够实现自动合闸、分闸的微型断路器。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可以自动分合闸的数字式微型断路器，该微型断路器无需引入电操作模块就能够实现自动合闸、分闸功能，保持产品小型化的同时具有大电流量程。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可以自动分合闸的数字式微型断路器，包括主回路、检测单元、控制模块、分合闸线圈控制单元、动作单元、执行机构，所述主回路中接有负载；

所述动作单元包括分合闸线圈和动铁芯，所述分合闸线圈为单线圈，套设在所述动铁芯外部，所述分合闸线圈通过所述分合闸线圈控制单元接入电流，所述动铁芯与所述执行机构传动连接；

所述检测单元的输入端电性连接到所述主回路，所述检测单元的输出端电性连接到所述控制模块的输入端，所述控制模块的输出端电性连接所述分合闸线圈控制单元，所述分合闸线圈控制单元根据接收到的控制模块的控制信号改变流经所述分合闸线圈的电流流向，从而驱动动铁芯带动执行机构分闸或合闸。

1.上述方案中，所述检测单元为隧道磁阻传感器，所述隧道磁阻传感器用于检测所述主回路的实时电流值，其中包含两种实施方式：

1)所述主回路上设有短路电磁脱扣线圈，过载电流故障由隧道磁阻传感器检测并通知控制模块处理，短路电流故障由短路电磁脱扣线圈处理。

2)过载电流故障和短路电流故障皆由隧道磁阻传感器检测并通知控制模块处理。

2.上述方案中，所述检测单元包括电压测量模块，所述电压测量模块用于测量所述主回路的实时负载电压。

其中，所述控制模块中预设有第一阈值电压值和第二阈值电压值，当所述实时负载电压小于所述第一阈值电压值判定为欠压状态，当所述实时负载电压大于所述第二阈值电压值判定为过压状态；当判定处于欠压状态或过压状态时，所述控制模块向所述分合闸线圈控制单元发出脱扣信号，从而驱动动铁芯带动执行机构分闸，当欠压状态和过压状态解除后，所述控制模块向所述分合闸线圈控制单元发出合闸信号，从而驱动动铁芯带动执行机构合闸。

3.上述方案中，对分合闸线圈控制单元包含两种供电方式：

1)主回路供电：所述分合闸线圈控制单元与所述主回路电性连接，所述主回路向所述分合闸线圈控制单元供电；

2)外部供电：所述分合闸线圈控制单元电性连接一外部电源，所述外部电源向所述分合闸线圈控制单元供电。

4.上述方案中，所述分合闸线圈控制单元包括正反向脉冲电路。

5.上述方案中，所述执行机构包括设在所述主回路上的触点开关，所述触点开关包括动触头和静触头；所述执行机构还包括有动铁机械连接件，所述动铁机械连接件一端连接所述动铁芯，另一端连接所述动触头，构成所述动铁芯与所述动触头之间传动连接。

6.上述方案中，还包括有信息显示单元，所述信息显示单元的输入端电性连接所述控制模块的输出端。

7.上述方案中，还包括有通信模块，所述通信模块与所述控制模块电性连接。

本发明的有益效果在于：本微型断路器通过检测单元获取主回路的电流电压数据，根据控制模块判断后发出的不同信号，使分合闸线圈控制单元分别向分合闸线圈通以正向或反向电流，这两种情况下会产生方向相反的磁场，而所产生的两种磁场会驱使动铁芯分别向第一方向、第二方向运动，从而能够带动执行机构分别完成分闸动作、合闸动作；

由此可知，本方案的微型断路器通过单线圈就能够实现自动合闸、分闸的功能，无需再引入电操作模块，能够在保持产品小型化的同时具有较大的电流量程，降低了成本，且在18mm宽度内首次实现自动分合闸控制，支持全量程1-128a，并能够实现远程操控，具有极大的实用价值。

附图说明

图1为本发明实施例一的工作流程图；

图2为本发明实施例一分合闸线圈控制单元、动作单元的示意图；

图3为本发明实施例二的工作流程图。

符号说明：1.主回路；2.检测单元；21.隧道磁阻传感器；22.电压测量模块；3.控制模块；4.分合闸线圈控制单元；5.动作单元；51.分合闸线圈；52.动铁芯；6.执行机构；61.触点开关；62.动铁机械连接件；7.短路电磁脱扣线圈；8.信息显示单元；9.通信模块。

具体实施方式

以下针对本发明的较佳实施例加以详细说明：

以下将以图式及详细叙述对本案进行说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。

本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本案，其仅为了区别以相同技术用语描述的组件或操作。

关于本文中所使用的“连接”或“定位”，均可指二或多个组件或装置相互直接作实体接触，或是相互间接作实体接触，亦可指二或多个组件或装置相互操作或动作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案之描述上额外的引导。

关于本文中所使用的“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等，均为方向性用词，在本案中仅为说明各结构之间位置关系，并非用以限定本案保护反应及实际实施时的具体方向。

实施例一：

如图1、图2所示，提供一种可以自动分合闸的数字式微型断路器，包括主回路1、检测单元2、控制模块3、分合闸线圈控制单元4、动作单元5、执行机构6，所述主回路1中接有负载；

其中所述动作单元5包括分合闸线圈51和动铁芯52，所述分合闸线圈51即磁通阀线圈，且为单线圈，所述动铁芯52为一种磁体，如图2所示，所述分合闸线圈51套设在所述动铁芯52外部，所述分合闸线圈51通过所述分合闸线圈控制单元4接入电流，所述动铁芯52与所述执行机构6传动连接；当所述分合闸线圈51中通有电流时，分合闸线圈51会产生磁场驱动所述动铁芯52运动，进而带动执行机构6。

所述检测单元2的输入端电性连接到所述主回路1，所述检测单元2的输出端电性连接到所述控制模块3的输入端，所述控制模块3的输出端电性连接所述分合闸线圈控制单元4，所述分合闸线圈控制单元4根据接收到的控制模块3的控制信号改变流经所述分合闸线圈51的电流流向，从而驱动动铁芯52带动执行机构6分闸或合闸。

将所述分合闸线圈51中的电流流向分为正向和反向，当所述分合闸线圈51中通有正向电流时，所述动铁芯52在磁场作用下向第一方向运动并带动所述执行机构6完成分闸动作，当所述分合闸线圈51中通有反向电流时，所述动铁芯52在磁场作用下向第二方向运动并带动所述执行机构6完成合闸动作；其中上述第一方向和第二方向为方向相反的两个方向

本实施例中，所述检测单元2包括隧道磁阻传感器21，所述隧道磁阻传感器21即tmr(tunnelmagneticresistance)，是磁阻传感器的一种，此处用于测量所述主回路1的实时电流值；当该隧道磁阻传感器21检测到过载电流或短路电流时，所述控制模块3向所述分合闸线圈控制单元4发出脱扣信号，使分合闸线圈51中通有正向电流，从而驱动动铁芯52带动执行机构6分闸；由此，本实施例能够在电路短路或过载时自动分闸断路，保护电路。

判断电路过载或短路可以采取如下手段，所述控制模块3内预设有第一阈值电流值和第二阈值电流值，其中所述第一阈值电流值为电路额定电流值的1.4倍，所述第二阈值电流值为电路额定电流值的10倍，当所述主回路1的实时电流值达到第一阈值电流值而未达到第二阈值电流值时，判定为处于电路过载状态，当所述主回路1的实时电流值达到第二阈值电流值时，判定为处于电路短路状态。

另外，此处采用隧道磁阻传感器21作为电流检测设备，是由于隧道磁阻传感器21具有精度高、便于小型化、反应快等优点，兼顾了本实施例微型断路器需要小型化、测量要求高的需求，十分适合本方案的用途。

本实施例中，所述检测单元2包括电压测量模块22，所述电压测量模块22用于测量所述主回路1的实时负载电压。

其中，所述控制模块3中预设有第一阈值电压值和第二阈值电压值，当所述实时负载电压小于所述第一阈值电压值判定为欠压状态，当所述实时负载电压大于所述第二阈值电压值判定为过压状态；当判定处于欠压状态或过压状态时，所述控制模块3向所述分合闸线圈控制单元4发出脱扣信号，使分合闸线圈51中通有正向电流，当欠压状态和过压状态解除后，所述控制模块3向所述分合闸线圈控制单元4发出合闸信号，使分合闸线圈51中通有反向电流；由于现有技术中没有集成了自恢复过欠压功能的微型断路器，目前通常采用外置独立的自恢复过欠压模块来实现这一功能，而本实施例的微型断路器集成了自恢复过欠压功能，与现有技术相比具有体积小、成本低、使用维护方便等优点，填补了业内空白。

具体的，所述主回路1的负载设备具有额定电压值，所述第一阈值电压值可以设为该额定电压值的0.5倍，所述第二阈值电压值可以设为该额定电压值的1.5倍。

本实施例中，所述分合闸线圈控制单元4与所述主回路1电性连接，所述主回路1向所述分合闸线圈控制单元4供电，即所述分合闸线圈控制单元4向所述分合闸线圈51中通以的正向电流和反向电流均来源于所述主回路1；值得一提的是，在实际实施中，也可以由外部电源向所述分合闸线圈控制单元4供电。

本实施例中，所述分合闸线圈控制单元4包括正反向脉冲电路，所述分合闸线圈控制单元4通过该正反向脉冲电路实现向分合闸线圈51中通以正向电流和反向电流的功能。

本实施例中，所述执行机构6包括设在所述主回路1上的触点开关61，所述触点开关61包括动触头和静触头，当所述分合闸线圈51中通有正向电流时，所述动触头被带动远离所述静触头，构成所述触点开关61断开，当所述分合闸线圈51中通有反向电流时，所述动触头被带动靠近并接触所述静触头，构成所述触点开关61闭合。

其中，所述执行机构6还包括有动铁机械连接件62，所述动铁机械连接件62一端连接所述动铁芯52，另一端连接所述动触头，构成所述动铁芯52与所述动触头之间传动连接。

本实施例中，还包括有信息显示单元8，所述信息显示单元8的输入端电性连接所述控制模块3的输出端，所述控制模块3在发出脱扣信号或合闸信号后，将所述主回路1的实时电性参数通过所述信息显示单元8进行显示；由此可以将故障信息显示给工作人员，便于后续维修，其中故障信息可以包括故障电流、电压值和控制单元根据电性参数判断得到的故障原因如过载、短路、过压或欠压。

本实施例中，还包括有通信模块9，所述通信模块9与所述控制模块3电性连接；通过该通信模块9可以远程连接并控制所述控制模块3，从而可以远程控制分闸、合闸，实现远程操控。

本微型断路器通过检测单元2获取主回路1的电流电压数据，根据控制模块3判断后发出的不同信号，使分合闸线圈控制单元4分别向分合闸线圈51通以正向或反向电流，这两种情况下会产生方向相反的磁场，而所产生的两种磁场会驱使动铁芯52分别向第一方向、第二方向运动，从而能够带动执行机构6分别完成分闸动作、合闸动作。

由此可知，本方案的微型断路器通过单线圈就能够实现自动合闸、分闸的功能，无需再引入电操作模块，能够在保持产品小型化的同时具有较大的电流量程，降低了成本，且在18mm宽度内首次实现自动分合闸控制，支持全量程1-128a，并能够实现远程操控，具有极大的实用价值。

此外，本方案不局限于单相断路器，也可适用于2相2p、3相3p以及1p+n、3p+n等多种断路器和漏电保护器。

实施例二：

如图3所示的实施例二，其与实施例一的区别在于，所述主回路1上设有短路电磁脱扣线圈7，当电路过载时，所述隧道磁阻传感器21检测到过载电流，所述控制模块3向所述分合闸线圈控制单元4发出脱扣信号实现分闸，而当有短路电流产生时，所述短路电磁脱扣线圈7产生磁力带动所述执行机构6完成分闸动作；即本实施例通过短路电磁脱扣线圈7和分合闸线圈51双线圈结构分别实现了短路和过载两种情况下的应对。

所述短路电磁脱扣线圈7上直接通有主回路1上的电流，当有短路电流产生时，短路电磁脱扣线圈7上的电流会急剧增大，从而产生足够强大的磁场，带动所述执行机构6完成分闸动作。

本实施例中，由于短路电磁脱扣线圈7的短路脱扣设计直接由主回路1电流驱动，中间过渡设备少，具有反应灵敏、故障率低的特点，同时也便于老产品更新换代，成本较低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。