半导体断路器的制作方法

1.本发明涉及半导体断路器，更详细地，涉及具有装卸式接口模块的半导体断路器。


背景技术：

2.一般来说，半导体断路器是利用如mosfet、igbt等电力半导体元件，为阻断电路而设计的断路器。半导体断路器利用电力半导体元件的电流阻断特性来执行电路阻断，因此在阻断时不会产生电弧而无需电弧去除功能。因此，具有去除电弧灭弧部而能够减小体积的优点。另外，具有电弧阻断时间短的优点。相反，由于使用电力半导体元件，因而在低容量断路器中还具有制作费用增加的缺点。
3.半导体断路器在需要迅速阻断的系统中被广泛使用。在一般的机械式断路器的情况下，阻断速度为数ms～数百ms左右，与此相比，半导体断路器的阻断速度为数十μs左右，可以在显著更短的时间内阻断电流。
4.因此，在电流容量大的配电盘，或事故电流的增加速度快的直流系统，或需要稳定地供应及阻断电流的ess(energy storage system，储能系统)系统等中，半导体断路器具有积极使用的趋势。最近，考虑到ess系统中起火等因素，为了在考虑发热的同时稳定地供应电流，断路器的重要性变得更加迫切。
5.虽然这种断路器也有单独使用的情况，但通常设置在配电盘或系统等电力设备中使用。在此情况下，用户可能难以接近断路器进行操作。例如，在配电盘的情况下，为了从配电盘的外部接近断路器进行操作，必须打开配电盘门，在配电盘内的距离较远的情况下，难以接近。
6.在现有技术中，为了接近远距离的断路器，使用了外部操作手柄等远程操作工具(tool)。
7.在图1中示出了现有技术的具有外部操作手柄装置的断路器。在断路器1的外部设置有驱动组件2，另外设置有具有手柄3的手柄组件4，以通过轴5操作断路器1。
8.这种外部操作手柄装置伴有不便和操作的不稳定性。另外，由于是基于机械连接的方式，因此与断路器的操作距离也具有局限性。在此基础上，由于单独配备了操作工具，因此存在丢失的危险。更何况，也难以进行识别断路器的内部信息的作业。


技术实现要素：

9.发明所要解决的问题
10.本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种半导体断路器，所述半导体断路器具有与断路器分离并可以从外部操作断路器的接口模块。
11.解决问题的技术方案
12.本发明一实施例的半导体断路器的特征在于，包括：断路器主体，其与主电路连接；以及接口模块，其独立于所述断路器主体，所述断路器主体包括：第一容纳部，其设置于所述断路器主体的外部面；以及阻断部，其包括与所述主电路连接以在发生过电流时阻断
所述主电路的电力半导体元件，所述接口模块包括控制所述阻断部的操作部，所述接口模块与所述第一容纳部可装卸地结合。
13.在所述接口模块或所述第一容纳部设置有包括磁石的结合部，所述断路器主体和所述接口模块通过磁力(magnetic force)来结合。
14.所述电力半导体元件为mosfet或igbt。
15.在所述断路器主体设置有向所述阻断部供应电流的电源部，
16.在所述接口模块设置有模块电源部，所述模块电源部通过以有线或无线与所述电源部连接以接收电源。
17.所述电源部包括具有产生磁场的第一线圈的感应电流发送部，所述模块电源部包括感应电流接收部，所述感应电流接收部具有流过由所述磁场产生的感应电流的第二线圈。
18.在所述断路器主体设置有能够进行有线或无线收发的通信部，在所述接口模块设置有以有线或无线与所述通信部连接的模块通信部。
19.在所述断路器主体设置有允许或限制与所述接口模块的电连接的接入部，在所述接口模块设置有向所述接入部请求电连接的模块接入部。
20.所述操作部包括操作所述阻断部以使电路断开或通电的通断(on/off)按钮。
21.所述接口模块包括显示所述断路器主体的信息的显示部。
22.设置有外部装置，所述断路器主体安装于所述外部装置，所述外部装置在外部面形成有第二容纳部，所述接口模块在所述第二容纳部装卸。
23.在所述外部装置设置有连接部，所述连接部以有线或无线与所述断路器主体连接，从而作为所述接口模块和断路器主体的电连接的媒介发挥作用。
24.本发明另一侧面的半导体断路器包括：外部装置，设置有主电路；断路器主体，与所述主电路连接，并且安装于所述外部装置；以及接口模块，独立于所述断路器主体和外部装置，所述断路器主体包括：第一容纳部，设置于所述断路器主体的外部面；以及阻断部，包括与所述主电路连接以在发生过电流时阻断所述主电路的电力半导体元件，所述外部装置包括设置于外部面的第二容纳部，所述接口模块包括控制所述阻断部的操作部，所述接口模块可装卸地与所述第一容纳部或所述第二容纳部结合。
25.在所述接口模块或所述第一容纳部或所述第二容纳部设置有包括磁石的结合部，使得所述断路器主体和所述接口模块通过磁力结合，或者所述外部装置和所述接口模块通过磁力(magnetic force)结合。
26.在所述断路器主体设置有向所述阻断部供应电流的电源部，在所述外部装置设置有向所述断路器主体或所述接口模块供应电源的第二电源部，在所述接口模块设置有模块电源部，所述模块电源部以有线或无线与所述电源部或所述第二电源部连接以接收电源。
27.所述电源部或第二电源部包括具有产生磁场的第一线圈或第二线圈的感应电流发送部，所述模块电源部包括感应电流接收部，所述感应电流接收部具有流过由所述磁场产生的感应电流的第二线圈。
28.在所述断路器主体设置有允许或限制与所述接口模块的电连接的接入部，在所述接口模块设置有向所述接入部请求电连接的模块接入部。
29.而且，在所述外部装置设置有连接部，所述连接部作为所述断路器主体和所述接
口模块的电连接的媒介发挥作用。
30.发明效果
31.根据本发明一实施例的半导体断路器，操作阻断部的接口模块与断路器主体分离而单独设置，因此能够容易地操作远距离配置的断路器。
32.接口模块以磁力结合方式附着于断路器主体，从而便于结合和拆卸。
33.所述接口模块以有线或无线通信方式与断路器主体连接，因此可作用距离得以扩大。
34.断路器主体设置有允许或限制与接口模块的接入的接入部，因此能够按用户来管制其访问。
35.接口模块显示断路器主体的内部信息，不仅可以进行操作阻断部等机械连接，而且可以进行电接续。
附图说明
36.图1是现有技术的具有外部手柄装置的断路器的立体图。
37.图2是本发明一实施例的半导体断路器设置于配电盘的立体图。
38.图3是本发明一实施例的半导体断路器的断路器主体和接口模块的分离立体图。
39.图4是本发明一实施例的半导体断路器的框图。
40.图5是本发明一实施例的半导体断路器的电源部。
具体实施方式
41.以下，参照附图说明本发明的优选实施例，这是为了以本发明所属技术领域的普通技术人员能够容易地实施发明的程度来进行详细说明，并不意指，因此而限定本发明的技术思想和范围。
42.图2是本发明一实施例的半导体断路器设置于配电盘的立体图，图3是本发明一实施例的半导体断路器的断路器主体和接口模块的分离立体图，图4是本发明一实施例的半导体断路器的框图，图5是示出本发明一实施例的半导体断路器的电源部的图。将参照附图，详细说明本发明各实施例的半导体断路器。
43.本发明一实施例的半导体断路器包括：断路器主体100，其与主电路400连接；以及接口模块200，其独立于所述断路器主体100，所述断路器主体100包括：第一容纳部110，其设置于所述断路器主体100的外部面；以及阻断部120，其具有与所述主电路400连接，以在发生过电流时阻断所述主电路400的电力半导体元件，所述接口模块200包括控制所述阻断部120的操作部220，所述接口模块200可装卸地结合于所述第一容纳部110。
44.断路器主体100与主电路400和负载300连接。在主电路400和负载300之间发生过电流或接地等事故电流的情况下，断路器主体100断开以阻断主电路400，从而保护负载300及相关装置和设施。
45.断路器主体100可以独立设置，并连接在主电路400和负载300之间。另外，断路器主体100可以内置于外部装置10，并作为附属装置使用。
46.外部装置10作为电力装置，例如，可以为配电盘或储能装置(ess；energy storage system)等。图2中示出了由复数个面板11构成的配电盘，作为外部装置10的例子。各面板11
可以是例如划分为高压设备室、低压设备室、断路器室、电缆室等的面板。
47.在面板11内可以设置有各种电力设备装置。
48.主电路400与各面板11和负载300连接以供应电力。主电路400的一部分可以由汇流排(busbar)等的母线构成，一部分可以由从所述母线分支的电缆构成。例如，在如配电盘的多个电力设备密集而集中连接电力的部分，设置有由导体构成的母线，在由单个装置连接的部分，可以用电缆连接。
49.面板11内的电力元件可以直接与主电路400连接，或者可以通过其他电力元件间接地连接。
50.为了阻断在面板11内的电路流动的过电流或事故电流，设置有断路器。作为适用于这里的断路器，尤其可以应用半导体断路器。半导体断路器与机械式断路器相比，阻断速度更快，且在阻断时不产生电弧而稳定。
51.本实施例的半导体断路器划分为断路器主体100和接口模块200来构成(分离构成)。
52.接口模块200与断路器主体100装卸式结合。即，接口模块200独立构成，且可以与断路器主体100结合或分离。其中，断路器主体100可以自行执行阻断功能(操作)，还可以通过接口模块200追加执行阻断功能。另外，接口模块200除了断路器主体100的阻断功能之外，还可以执行附加功能。
53.在断路器主体100，形成有第一容纳部110。第一容纳部110设置于断路器主体100的外部面。第一容纳部110如图3所示可以形成为具有规定的深度的槽。但是，不限于此，第一容纳部110也可以由平板或凸起部构成。
54.在第一容纳部110可以沿周缘部形成有复数个定位槽111，以供接口模块200容易且稳定地插入设置。
55.接口模块200可以形成为具有规定的厚度的板状或盒状。
56.在接口模块200沿周缘可以形成有复数个插入凸起201，以容易地插入定位槽111且在设置后不会晃动。
57.在接口模块200可以设置有盖部203。盖部203保护接口模块200，防止任意接近，在与断路器主体100进行装卸时能够供手把持。
58.在盖部203设置有手柄205。盖部203可以通过手柄205以铰链式开闭。
59.在接口模块200的背面设置有结合部210。结合部210提供结合力，使得接口模块200附着于断路器主体100而无法自然分离。接口模块200接受结合部210的力，因此即使在以竖立状态结合的情况下，也不会自由坠落，在规定的力范围内不会与断路器主体100分离。
60.作为接口模块200和断路器主体100间结合方式的例子，可以应用嵌合等机械结合方式。另外，可以应用尼龙扣或魔术贴等附着结合方式。
61.在图3中，作为接口模块200和断路器主体100的结合方式的另一例子，示出了通过磁力(magnetic force)的结合方式。在接口模块200的结合部210可以设置有磁石(未图示，magnet)。另外，在断路器主体100的第一容纳部110设置有结合容纳部113。结合容纳部113可以由磁体构成，以通过结合部210的磁力结合。例如，结合容纳部113可以由金属材料构成。
62.另外，结合部210和结合容纳部113可以与此相反地构成。在此基础上，结合部210和结合容纳部113都可以由包括磁石的构成形成。
63.将进一步说明断路器主体100的构成。
64.断路器主体100设置有端子部102、103，所述端子部102、103由与外部电源99连接的电源侧端子部103和与负载300连接的负载侧端子部102构成。在各端子部102、103设置有端子(terminal)。即，设置成在负载侧端子部102露出负载侧端子，在电源侧端子部103露出电源侧端子。
65.在断路器主体100设置有用于通过用户的操作来手动执行阻断动作的手柄105。用户可以手动操作断路器主体100。
66.在手柄105的一侧设置有复位按钮106，用于在由于事故电流而发生断路器的跳闸之后再次接通。复位按钮106在跳闸操作后提供用于再次接通的复位操作。
67.在断路器主体100设置有用于表示跳闸状态的跳闸显示部108。
68.断路器主体100在外部如上所述设置有用于执行阻断操作和再次接通操作的构成，从而可以独立设置使用。即，即使没有与接口模块200连接，也能够独立地执行功能。这样的功能可以选择性地设置。在仅将断路器主体100作为被动终端操作机应用的情况下，能够构成为去除如上所述的机械操作构成，并且只能通过接口模块200进行操作。在此情况下，断路器主体100的制作成本将减少。
69.在图4中，用框图示出了外部装置10、断路器主体100、接口模块200以及负载300的连接关系和各装置的基本构成。
70.首先，说明断路器主体100。
71.在断路器主体100设置有电源部130。电源部130向阻断部120等断路器主体100内的各构成供应电力。
72.电源部130可以与外部电源99连接或自行接受独立电源。电源部130可以包括ac/dc转换器或dc/dc转换器。
73.在断路器主体100设置有阻断部120。
74.阻断部120是阻断或接通主电路400的电连接的主触点部。阻断部120是半导体断路器的核心元件，设置有电力半导体元件(未图示)。作为这种电力半导体元件，可以应用mosfet(metal oxide semiconductor field-effect transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)或igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极晶体管)等。
75.阻断部120可以包括与所述电力半导体元件并联的保护电路(未图示)，以保护所述电力半导体元件免受在开关时产生的剧烈电压的影响。作为这种保护电路的例子，可以应用缓冲器(snubber)电路或mov(metal oxide varistor，金属氧化物可变电阻)。关于阻断部和保护电路的细节构成或作用，可以参照本技术人的申请"双向半导体断路器(kr10-2019-0042659)"等。
76.电源部130与外部电源99连接，以向断路器主体100供应电力。另外，电源部130可以向接口模块200供应电力。在接口模块200设置有模块电源部230。
77.电源部130可以与接口模块200的模块电源部230以有线或无线方式连接而供应电力。
78.图5示出了以无线充电方式从电源部130向模块电源部230供电的例子。
79.在断路器主体100的电源部130设置有感应电流发送部135。在感应电流发送部135设置有产生磁场的第一线圈137。
80.在接口模块200的模块电源部230设置有感应电流接收部235，所述感应电流接收部235包括流过由第一线圈137产生的磁场所产生的感应电流的第二线圈237。
81.因此，如果接口模块200与断路器主体100结合，则可以通过无线充电方式向接口模块200内部供应电力，而无需单独的线连接。
82.在接口模块200的感应电流接收部235可以设置有电池以存储基于所述感应电流的电。
83.在断路器主体100设置有通信部140，以能够进行有线或无线收发。
84.在接口模块200设置有以有线或无线方式与断路器主体100的通信部140连接的模块通信部240。其中，作为无线通信方式，可以应用无线保真(wifi)、或蓝牙(bluetooth)、或紫蜂(zigbee)等近距离无线通信技术。
85.另外，通信部140和模块通信部240可以与以太网等的通信网接续来与网络连接。
86.通信部140和模块通信部240可以相互接入，以传达允许及限制访问、断路器主体100的阻断功能、断路器主体100的内部信息等。
87.在断路器主体100设置有控制部150。控制部150可以由用于电控制的电路基板(pcb；printed circuit board，印刷电路板)构成。
88.控制部150可以与设置于断路器主体100的外部的复位按钮106或跳闸显示部108等的机械操作手段连接。
89.控制部150可以与阻断部120连接以控制阻断和通电。
90.控制部150可以通过通信部140和模块通信部240向接口模块200提供断路器主体100的信息。
91.在断路器主体100设置有接入部160，以能够允许或限制与接口模块200的电连接。
92.在接口模块200设置有向所述接入部160请求连接的模块接入部260。
93.模块接入部260可以通过通信部140和模块通信部240与接入部160通讯。这种通讯可以分别由控制部150和模块控制部250控制。
94.接入部160可以根据从模块接入部260请求或提供的信息来允许或阻断或限制对断路器主体100的访问。
95.接入部160确认模块接入部260所提供的接口模块200的id，并根据其来允许或阻断或限制对断路器主体100的访问。
96.在模块接入部260可以包含接口模块200的权限信息。或者，在模块接入部260可以接受或提供访问接口模块200的每个用户的不同权限信息。
97.在模块接入部260可以包括用于区分并识别访问接口模块200的用户的识别部。作为这种识别部，可以由指纹传感器或虹膜传感器等传感器构成。
98.模块接入部260可以根据用户而不同地设定各自的权限信息。
99.接口模块200的操作部220可以执行操作断路器主体100的功能。接口模块200的操作部220包括操作阻断部120以使主电路400断开或通电的通断(on/off)按钮。接口模块200的操作部220可以执行输入输出功能。接口模块200的操作部220可以执行断路器主体100的信息显示、访问权限显示及设定、阻断部120的操作等功能。
100.接口模块200设置有显示部270。显示部270显示断路器主体100的状态信息、访问权限信息、阻断操作与否、电源部的充电与否等。
101.参照图2和图4，外部装置10在外部面形成有第二容纳部20。接口模块200可以装卸结合于第二容纳部20。虽然没有单独显示附图标记，但在第二容纳部20也可以与第一容纳部110一样设置有结合容纳部和电源部(感应电流发送部)。因此，接口模块200即使是在与外部装置10结合的状态下也可以接受电源。作为一例，在外部装置10的连接部30可以设置有第二电源部40，在第二电源部40可以设置有第三线圈(未图示)。
102.第二电源部40可以向接口模块200或断路器主体100供应电源。
103.在外部装置10设置有连接部30，所述连接部30与所述断路器主体100以有线或无线连接，以作为所述接口模块200和断路器主体100的电连接的媒介。这种连接功能可以选择性地设定。例如，接口模块200只能机械连接到外部装置10，在电气上，可以直接无线连接到断路器主体100。
104.根据本发明一实施例的半导体断路器，由于操作阻断部的接口模块与断路器主体分离并另外独立设置，因此能够容易地操作隔开配置的断路器。
105.接口模块以磁力结合方式附着在断路器主体上，以便于结合和拆卸。
106.所述接口模块以有线或无线通信方式与断路器主体连接，因此可作用距离得到扩大。
107.断路器主体设置有允许或限制与接口模块的接入的接入部，因此能够管制每个用户的访问。
108.接口模块显示断路器主体的内部信息，不仅可以进行操作阻断部等机械连接，而且可以进行电连接。
109.以上说明的实施例是实现本发明的实施例，只要是本发明所属领域的普通技术人员就能够在不脱离本发明的本质特征的范围内进行多种修改和变形。因此，本发明公开的实施例不是为了限定本发明的技术思想，而是为了说明，并且本发明的技术思想的范围不受这种实施例的限定。即，本发明的保护范围应根据以下的权利要求书来解释，并且应解释为与其等同的范围内的所有技术思想都包含在本发明的权利范围内。