CN102543601B - 自动合闸及延时分励功能的智能操作装置及其微型断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种经济型小体积的具有自动合闸及延时分励(TS)功能的智能操作装置以及包括该操作装置的具有自动合闸功能的TS(延时分励脱扣)类智能微型断路器，该智能操作装置包括：自动合闸动力装置、高效多功用自动合闸动力轨迹转换组件、自动合闸功能临时屏蔽拨动开关组件、多功能逻辑控制电路板、分励脱扣装置、取电簧、取电针，辅助触点，外壳。该经济型小体积智能操作装置与标准MCB的N极和L极组合后形成的具有自动合闸功能的TS智能微型断路器，除具有普通断路器的手动分/合闸、过载保护、过流保护等功能外，还具有电能表控自动分闸(欠费自动分闸)、电能表控自动合闸(续费成功后自动合闸)及符合安全规约逻辑智能保护等功能。

Description

自动合闸及延时分励功能的智能操作装置及其微型断路器

技术领域

本发明涉及低压电气设备技术领域，尤其涉及一种经济型小体积的具有自动合闸功能及延时分励(TS)功能的智能操作装置以及包括该操作装置的具有自动合闸功能的TS(延时分励脱扣)类智能微型断路器。

背景技术随着国家对电网及其设备等智能化升级与改造的展开，尤其是的当前国家电网公司(SGCC)关于智能电网中一户一表的发展战略——建立智能电网的用户信息系统，实现用户用电情况全采集、全覆盖、全费控。目标是在近几年内完成3亿块左右智能电表的采购和替换，从而对当前国内市场上的配套电表使用的TS类微型断路器的功能提出了新的要求，“首先智能电表配套断路器需要具有普通断路器的相关功能；其次，能实现欠电或接受电表分闸信号后的自动分闸功能，能够禁止后端用电；再次，在续费成功后，智能电表第一时间给出允许用电信号后，断路器能够自动的实现合闸功能，并且，自动合闸的动作应该符合安全规约条件下的智能选择自动合闸。同时需要确保如下国内市场的实际现状需求：(1)成本经济；(2)占用空间小；(3)安全可靠。

然而，目前国内市场上的表控TS类断路器初具备普通MCB相关功能外，只能实现欠费延时自动跳闸功能，已经不能满足配套智能电表的需求。若采用当前国内或国外市场上的自动合闸产品+现有TS类产品的方案，会遭遇组合方案产品体积大，成本较高，且不具备符合安全规约的智能选择自动合闸功能等缺点的瓶颈。综上所述，如何提供一种体积小、成本经济、结构灵巧、功能可靠的具有自动合闸功能的TS(延时分励脱扣)智能操作装置以及该类智能微型断路器成为本领域亟待解决的一项技术问题。本智能微型断路器在功能上，不但具有当前市场上已有TS类微型断路器的所有功能，而且具有在表控TS信号恢复后可实现自动合闸的功能，同时，表控实现的自动合闸的是符合安全规约的智能选择性自动合闸。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种结构简单，体积小，成本经济、功能可靠的具有自动合闸功能的TS类微型智能断路器，配套符合预付费智能电表的实际功能需求，极大的为用电用户及供电部门提供了方便，从而可以节省了人力资源成本。

进一步的，该智能操作装置及其TS类微型智能断路器成本经济，体积小，结构简单可靠，不但具备当前TS类MCB不具备的自动合闸功能，而且具备符合安全规约的智能逻辑保护功能。

本发明的一个方面提供了一种具有自动合闸功能的TS类智能操作装置，该具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置包括：自动合闸动力装置、自动合闸动力轨迹转换组件、自动合闸屏蔽拨动开关组件、逻辑控制电路板、分励脱扣装置(如电磁铁组件)、取电簧、取电针、辅助触点和壳体；

所述自动合闸动力装置包括执行器组件，所述执行器组件采用双腔密封结构，包括第一密封腔和第二密封腔，所述第一密封腔用于密封膨胀介质，所述第二密封腔用于密封油脂类液体；

在所述自动合闸屏蔽拨动开关组件处于ON状态时，导电滚珠弹簧组件与内/外侧导电镶块电接触，通过内侧导电镶块、内侧扭簧、外侧扭簧、外侧导电镶块、内外侧导电滚珠、导电弹簧形成电路导通回路，从而接通提供自动合闸动力的电源回路；在所述自动合闸屏蔽拨动开关组件处于OFF时，所述导电滚珠弹簧组件与所述内/外侧导电镶块非电接触，从而断开提供自动合闸动力的电源回路。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，自动合闸动力装置用于在通电后对膨胀介质进行加热，利用膨胀介质相变产生的体积变化提供可控的动力，推动动力部件发生可控的位移；以及在断电后，膨胀介质冷却并恢复到相变前的状态，动力部件恢复到初始位置。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，自动合闸动力装置还包括：推杆组件、协助执行器复位提供反力的拉簧。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，推杆组件包括推杆和动力部件；其中所述动力部件嵌入所述推杆的安装孔中，当所述动力部件向上运动，可以平稳的推动所述推杆直线运动。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，执行器组件包括外壳、密封圈、密封衬套、油脂类液体、膨胀薄膜、加热元件、膨胀介质、底座。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，所述双腔密封结构为，第一密封腔由所述执行器组件的外壳、底座、膨胀薄膜构成；以及第二密封腔主要由所述膨胀薄膜、密封衬套、密封圈、活塞杆和外壳上端组成。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，执行器组件的外壳的下边缘经过旋压后，产生塑性变形，能够很好的贴紧在底座的倒锥面上，从而将膨胀介质密封在外壳的下部，形成第一密封腔的下端密封。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，膨胀薄膜受到第一密封腔内膨胀介质推动向上翻时，会挤压第二密封腔内油脂类液体，从而使得油脂类液体推动活塞杆向上运动。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，底座采用锥台形状的密封底座。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，加热元件为正温度系数的加热元件、丝状或片状加热电阻。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，加热元件采用内置式的加热方式。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，加热元件采用加热面积最大化的双平板型、环形、内接多边形、内接六角形的构造以及电阻绕丝构造。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，膨胀介质为石蜡或石蜡混合物。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，石蜡混合物添加了绝缘并且具有良好导热性的颗粒。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，颗粒选自钻石、人造金刚石、三氧化二铝、氧化锆、氧化锌中的至少任意一种。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，所述自动合闸动力装置还包括动力推动装置取电针，所述动力推动装置取电针包括N线端和L线端，分别穿过所述底座与所述加热元件电连接。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，自动合闸动力装置还包括：反力簧，安装在所述动力部件的顶端和/或两侧，用于提供复原的反力使所述动力部件恢复到初始位置。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，自动合闸动力轨迹转换组件通过与运动部件接触的接触部将运动部件的线性运动转化为弧线运动，从而推动旋转侧板组件旋转实现挂合操作；以及在断电后，所述运动部件在所述自动合闸动力装置和扭簧的作用下回复到初始位置。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，自动合闸动力轨迹转换组件包括：具有啮合轨迹的手柄、传递直线运动轨迹并具有啮合轨迹的推杆、外侧反力扭簧、内侧反力扭簧、内外侧导电镶块，所述推杆的啮合轨迹与所述手柄的啮合轨迹相互啮合。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，自动合闸屏蔽拨动开关组件包括：限位支架、分合手柄、旋转轴、导电滚珠弹簧组件、绝缘滚珠弹簧组件或分合手柄绝缘凸起结构、导电镶块。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，取电簧包括L极取电压簧和N极取电压簧，分别深入两侧的微型断路器的进线端口附近，并紧压在进线端口某部位上，从进线端取电。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，当前端系统电压处在正常范围并且逻辑控制电路板内预存的控制逻辑允许自动合闸动力装置取电时，通过L极取电压簧和N极取电压簧为自动合闸动力装置提供电源，实现自动合闸功能。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，取电针包括L极取电弯针和N极取电弯针，所述L极取电弯针和N极取电弯针的一端分别深入到所述逻辑控制电路板的两个取电铜套中。优选的，一个取电铜套通过串联所述逻辑控制电路板的可控硅元件与实现分励脱扣功能的电磁铁组件一个针脚相连，另一个取电铜套直接连接在电磁铁组件的另一个针脚上，形成一个可控的回路，L极和N极取电弯针另一端分别深入到两侧微型断路器L极和N极的下端，与下端口某导电部位相连，从而实现MCB合闸状态的后端取电。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，逻辑控制电路板上装配的电磁铁组件深入安装到标准微型断路器N极的电磁脱扣线圈处；当用户欠费时，电能表通过TS控制端口触发信号，所述逻辑控制电路板内预存的控制逻辑电路将打开可控硅，从而使得阴极和阳极导通，最终触发线圈实现分励脱扣动作。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，该智能操作装置的输出端口包括TS控制端口和辅助触点端口；其中，所述TS控制端口实现表控自动分闸/自动合闸的端口，所述辅助触点端口即显示断路器分闸或合闸状态的端口。

本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，TS控制端口用于接收表控TS信号，当所述的TS信号端口悬空或表控电压消失时，TS智能断路器实现分励脱扣，不能实现任何形式的合闸动作；当所述TS信号端口的表控电压恢复正常时，并且导致断路器上次分闸原因仅仅是因为TS端口控制的跳闸原因，断路器实现自动合闸。

本发明的另一个方面提供了一种智能微型断路器，该自动合闸TS智能微型断路器包括前述任意一个实施例中的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置。

本发明提供的智能微型断路器的一个实施例中，该智能微型断路器还包括：标准微型断路器L极、标准微型断路器N极、多极连接柄、脱扣连接件。

本发明提供的智能微型断路器的一个实施例中，该智能微型断路器还包括：可装配到多极连接柄上的位置锁，用于限制手动合闸和/或手动分闸。

本发明提供的智能微型断路器的一个实施例中，标准微型断路器L极可以是一极或三极。

本发明提供的智能微型断路器的一个实施例中，智能微型断路器不但具有普通智能微型断路器的手动分合闸、过载保护、过流保护、隔离智能微型断路器功能，而且具有电能表控自动分闸、欠费自动分闸、电能表控自动合闸、续费后自动合闸的自动合闸功能。

本发明提供的智能微型断路器的一个实施例中，该智能断路器具有如下的符合安全规约的逻辑保护功能，包括：短路、过载、手动分闸后，断路器自动合闸功能被设定位故障模式而屏蔽，当断路器后端故障被解除，可以通过手动合闸一次解除故障设定，断路器自动合闸功能恢复。

本发明提供的智能微型断路器的一个实施例中，智能微型断路器在表控分闸后，表控信号发出合闸信号时可以实现自动合闸功能。

本发明提供的智能微型断路器的一个实施例中，在没有被位置机械锁锁定状态下，智能微型断路器在任何情况下都可以被分闸。

本发明提供的智能微型断路器的一个实施例中，智能微型断路器在以下情况下实现自动分闸功能，包括：过载保护时，通过L极MCB的热脱扣保护装置实现保护自动分闸；短路保护时，通过L极MCB的磁脱扣保护装置实现保护自动分闸；以及电表给出TS分闸信号时，通过中间模块智能操作装置的分励脱扣装置实现自动分闸。

本发明提供的智能微型断路器的一个实施例中，在任何情况下，智能微型断路器的自由脱扣设计的自动分闸都不能被阻止；即使人为阻止分闸手柄分闸，智能微型断路器内部的触头也会实现自动脱开。

本发明供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置及包括该具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的自动合闸TS智能微型断路器，结构简单紧凑，成本经济，工作可靠，不但实现了国家电网公司新一代智能用电计量对智能微型断路器功能的需求，而且极大的为用电用户及供电部门提供了方便；当用户通过手机或网路续费后，自家智能微型断路器随即实现自动合闸；当用户通过向供电部门申请，并得到许可后，可以在一段时间内的到持续用电；在供电电压恢复正常后，客户端可以第一时间实现自动合闸用电，为供电部门节省了人工合闸的成本。

附图说明

图1示出本发明实施例提供的一种具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的装配示意图(其中，图1a示出该具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的正视图；图1b示出该具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的左视图)；

图2示出本发明实施例提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的取电方式示意图；

图3示出本发明实施例提供的一种具有具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的自动合闸TS智能微型断路器结构示意图(其中，图3a示出该自动合闸TS智能微型断路器的总装图；图3b示出该自动合闸TS智能微型断路器的分解图)；

图4示出本发明一个实施例提供的自动合闸TS智能微型断路器的端口定义示意图；

图5示出本发明一个实施例提供的具有智能操作装置的3P+N结构的外观图；

发明图6示出本发明提供的自动合闸动力装置的一个实施例的结构示意图(其中，图6a为自动合闸动力装置的主视图；图6b为自动合闸动力装置的剖视图)；

图7示出本发明实施例提供的一种自动合闸屏蔽拨动开关组件的装配示意图；

图8示出本发明实施例提供的自动合闸屏蔽拨动开关组件的分解示意图；

图9示出本发明提供的自动合闸屏蔽拨动开关组件导通电路的结构示意图；

图10示出本发明一个实施例提供的自动合闸屏蔽拨动开关组件的开合手柄及滚珠弹簧组件的装配示意图；

图11示出本发明一个实施例提供的自动合闸屏蔽拨动开关组件的工作原理图；

图12示出本发明提供的智能微型断路器上的自动合闸屏蔽拨动开关组件的装配结构示意图；

图13示出本发明实施例提供的一种自动合闸屏蔽拨动开关组件处于屏蔽自动合闸状态的结构示意图；

图14示出本发明实施例提供的一种自动合闸屏蔽拨动开关组件处于启动自动合闸状态的结构示意图；

图15示出本发明提供的一种智能微型断路器用锁紧装置的结构示意图(其中，图15a示出多极智能微型断路器用锁紧装置的总体装配图；图15b示出多极智能微型断路器用锁紧装置的分解图；图15c示出单极智能微型断路器用锁紧装置的总体装配图；图15d示出单极智能微型断路器用锁紧装置的分解图)；

图16示出本发明实施例提供的单极智能微型断路器用锁紧装置未处于锁定状态的结构示意图；

图17示出本发明图16实施例提供的单极智能微型断路器用锁紧装置处于锁定状态的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。

图1示出本发明实施例提供的一种具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的装配示意图(其中，图1a示出该具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的正视图；图1b示出该具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的左视图)。

如图1b所示，具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置100包括：自动合闸动力装置101、自动合闸动力轨迹转换组件102、自动合闸屏蔽拨动开关组件103、多功能逻辑控制电路PCB板104、电磁铁组件105、取电簧106、取电针107。该智能操作装置及其TS类微型智能断路器成本经济，体积小，结构简单可靠，不但具备当前TS类MCB不具备的自动合闸功能，而且具备符合安全规约的逻辑保护功能。

其中，自动合闸动力装置101用于在通电后对膨胀介质进行加热，利用膨胀介质相变产生的体积变化提供可控的动力，推动动力部件发生可控的位移；以及在断电后，膨胀介质冷却并恢复到相变前的状态，动力部件恢复到初始位置。本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，自动合闸动力装置101包括：推杆组件218、执行器组件219、协助执行器复位提供反力的反力拉簧220和取电针(221，222)。稍后的实施例还将对自动合闸动力装置作进一步的详细介绍。

自动合闸动力轨迹转换组件102具有与运动部件接触的接触部，其在运动部件的推动下将运动部件的线性运动转化为弧线运动，从而推动旋转侧板组件旋转实现挂合操作；以及在断电后，所述运动部件在所述自动合闸动力装置和扭簧的作用下回复到初始位置。本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，自动合闸动力轨迹转换组件包括：具有高效啮合轨迹的手柄、传递直线运动轨迹并具有高效啮合轨迹的推杆内侧扭簧247、外侧扭簧246和内外侧导电镶块；其中内侧扭簧247、外侧扭簧246绕在扭簧旋转轴253上。稍后的实施例还将对自动合闸动力轨迹转换组件作进一步的详细介绍。

在所述自动合闸屏蔽拨动开关组件103处于ON状态时，导电滚珠弹簧组件与内/外侧导电镶块电接触，通过内侧导电镶块、内侧扭簧、外侧扭簧、外侧导电镶块、内外侧导电滚珠、导电弹簧形成电路导通回路，从而接通提供自动合闸动力的电源回路；在所述自动合闸屏蔽拨动开关组件处于OFF时，所述导电滚珠弹簧组件与所述内/外侧导电镶块非电接触，从而断开提供自动合闸动力的电源回路。本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的一个实施例中，自动合闸屏蔽拨动开关组件103包括：限位支架、分合手柄、旋转轴、导电滚珠弹簧组件、绝缘滚珠弹簧组件、导电镶块。稍后的实施例还将对自动合闸屏蔽拨动开关组件作进一步的详细介绍。

多功能逻辑控制电路PCB板104内预存的控制逻辑用于实现电能表控自动分闸、欠费自动分闸、电能表控自动合闸、续费后自动合闸等至少一种自动合闸功能。

如图1a所示，取电簧106包括N极取电压簧106a和L极取电压簧106b，取电针107包括N极取电弯针107a和L极取电弯针107b。在图1a所示的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的壳体正面具有三个端口，从上向下依次为自动合闸状态输出信号端口和表控端口(即表控延时脱扣及自动合闸信号端口)，其它细长条开口为散热孔；其中自动合闸状态输出信号端口‐‐‐辅助触点，用于指示两侧MCB的内侧触头分闸/合闸状态；表控端口，用于接收表控TS信号，自动合闸分闸端口处在保持信号状态时，智能微型断路器实现自动合闸；当表控端口TS信号线的信号出现不正常(如发出欠费信号、遭到破坏或者其它原因导致远程供电方TS信号端口发出停电信号)时，智能微型断路器自动分闸，禁止断路器后端用电，随后若TS信号恢复正常(电能表发出付费合闸信号、信号线被修复等)，智能微型断路器即刻实现自动合闸。

图2示出本发明实施例提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的取电方式示意图。

如图2所示，该具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的取电簧106包括N极取电压簧106a和L极取电压簧106b，分别深入两侧的微型断路器MCB(N极MCB 210和L极MCB 209)进线端口附近的圆孔201和202中，并压紧在进线端口某部位上(可以是进线端子或者进线端子附近的电接触部)，从该进线端实现取电。当前端系统电压处在正常范围并且多功能逻辑控制电路PCB板内预存的控制逻辑允许自动合闸动力装置取电时，通过L极取电压簧和N极取电压簧为自动合闸动力装置提供电源，实现自动合闸功能。其中，圆孔201位于N极进线端机构205上，圆孔202位于L极进线端机构206上。

该具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的取电针107包括N极取电弯针107a和L极取电弯针107b，所述L极取电弯针和N极取电弯针的一端分别深入到所述多功能逻辑控制电路PCB板的两个取电铜套中。优选的，一个取电铜套通过串联所述多功能逻辑控制电路PCB板的可控硅元件与实现分励脱扣功能的电磁铁组件一个针脚相连，另一个取电铜套直接连接在电磁铁组件211的另一个针脚上，形成一个可控的回路，L极和N极取电弯针另一端分别深入到两侧微型断路器L极和N极的下端，与下端口某导电部位相连(例如MCB后端取电孔203和204，其中取电孔203位于N极出线端口207上，取电孔204位于L极出现端口208上)，从而实现MCB合闸状态的后端取电。多功能逻辑控制电路PCB板上装配的电磁铁组件深入安装到标准微型断路器N极的电磁脱扣线圈处，当用户欠费时，电能表通过TS控制端口触发信号，PCB板内预存的控制逻辑电路将打开可控硅，从而使得阴极和阳极导通，最终触发线圈实现分励脱扣动作。

图3示出本发明实施例提供的一种具有具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的自动合闸TS智能微型断路器结构示意图；其中，图3a示出该自动合闸TS智能微型断路器的总装图；图3b示出该自动合闸TS智能微型断路器的分解图。

如图3a和3b所示，2.5P(1P+N)自动合闸TS智能微型断路器包括：标准微型断路器L极209、标准微型断路器N极210、具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置100、多极连接柄212、脱扣连接件213和极间连接铆钉或其它极间连接方式。其中，具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置可以是前述任意一种实施例中描述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置。

图4示出本发明一个实施例提供的自动合闸TS智能微型断路器的端口定义示意图。

如图4所示，本发明提供的自动合闸TS智能微型断路器的一个实施例中，智能操作装置的输出端口包括TS控制端口和辅助触点端口；其中，辅助触点端口214即显示断路器分闸或合闸状态的端口，用于指示两侧MCB的内侧触头分闸/合闸状态；TS控制端口215即实现表控自动分闸/自动合闸的端口，，用于接收表控TS信号，当表控自动分闸/合闸端口TS信号线的信号出现不正常(如发出欠费信号或遭到破坏)时，所述的TS信号端口悬空或表控电压消失，TS智能断路器实现分励脱扣，两侧MCB不能实现任何形式的合闸动作；当所述TS信号端口的表控电压恢复正常时，并且导致断路器上次分闸原因仅仅是因为TS端口控制的跳闸原因，断路器实现自动合闸。自动合闸到位后，逻辑电路自动断开合闸动力装置电源，智能微型断路器出处在合闸保持状态。图中所示216为负载连接端口，217为上端电源连接端口。

图5示出本发明一个实施例提供的具有智能操作装置的3P+N结构的外观图。

自动合闸TS智能微型断路器的标准微型断路器L极可以是一极或三极，如图5所示，三相四线4.5P(3P+N)自动合闸TS智能微型断路器具有三个L极MCB 209，0.5P具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置100，自动合闸功能屏蔽开关组件103设置在该0.5P具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置100上。

首先对本发明所提及的自动合闸动力装置做进一步的详细介绍。

图6示出本发明提供的自动合闸动力装置的一个实施例的结构示意图；其中，图6a为自动合闸动力装置的主视图；图6b为自动合闸动力装置的剖视图。

如图6a所示，自动合闸动力装置用于在通电后对膨胀介质进行加热，利用膨胀介质相变产生的体积变化提供可控的动力，推动动力部件发生可控的位移；以及在断电后，膨胀介质冷却并恢复到相变前的状态，动力部件恢复到初始位置。具体来说，该自动合闸动力装置101主要由推杆组件218、执行器组件219、反力拉簧220、动力推动装置取电针(221，222)四部分组成。理想状态下，断电后，真空条件下封装的膨胀介质能够在冷却固化的过程中促使动力部件恢复到初始位置，但是为了确保复原的效果，并进一步提高恢复的效率，也可以采用外界附加力来促使动力部件复原，例如反力拉簧220。进一步的，本发明提供的实施例中，由扭簧产生的反作用力。

具体来说，如图6b所示，该推杆组件218由推杆223和动力部件224(如活塞杆)组成；其中活塞杆224嵌入推杆223的安装孔中，推杆上沿为凸轮轨迹，当活塞杆224向上运动，可以平稳的推动推杆223运动，推杆利用凸轮轨迹推动智能微型断路器手柄转动。

执行器组件219主要由执行器外壳225、密封圈226、密封衬套227、油脂类液体228、膨胀薄膜229、加热元件230、膨胀介质231、底座232组成。该执行器组件采用双腔密封结构，其中第一密封腔由执行器外壳225、底座232、膨胀薄膜229构成。该执行器外壳225，可以选用具有一定韧性和强度的金属材料；其下边缘经过旋压(即旋转挤压成型)后，产生塑性变形，能够很好的贴紧在底座232的倒锥面上，从而将膨胀介质231密封在外壳225的下部，形成第一密封腔的下端密封。该第一密封腔的上端(膨胀介质231的上部分)被膨胀薄膜229密封在外壳225内，当膨胀介质231由固体变为液体膨胀时，推动膨胀薄膜229向上翻转、膨胀。其中，底座232可以采用下部为逐渐收窄形状的锥台，从而提供良好的密封底座。加热元件230为正温度系数的加热元件，如本领域技术人员所熟知的PTC。

膨胀介质可以选用石蜡，由于石蜡在由固体转变为液体的相变过程中，体积会膨胀增大15％，将会产生一个强大的动力，推动动力部件快速向外顶出，移动一个可以计算的直线行程。在具体应用中，石蜡是在真空状态下以液体形态填充在腔体中、加热元件(如PTC)的四周，当PTC通电后，瞬间会释放一个非常大的热容量，从而将其四周的石蜡迅速融化变为液体，进而推动动力部件发生预定的直线位移。

需要说明的是：根据本发明的教导，本领域技术人员可以清楚的知晓，为了改善膨胀介质的某些特性，例如使其适用于更加宽广的温度范围或应用环境，可以对该膨胀介质进行添加某些杂质而进行性能改进，从而形成以石蜡为基质的混合物。

第二密封腔主要由膨胀薄膜229、密封衬套227、密封圈213和动力部件(如活塞杆)224和外壳225上端组成，当膨胀薄膜229受到第一密封腔内膨胀介质231推动向上翻时，会挤压第二密封腔内油脂类液体228，从而使得油脂类液体228推动活塞杆224向上运动。本发明中，动力部件可以是具有与所述密封圈中间孔隙匹配的柱状杆，如活塞杆，优选为圆柱状杆。本领域技术人员根据本发明的教导可以清楚的知晓，可以根据密封圈中预留的孔隙的形状来选取与之匹配的动力部件。

所述腔体的外形可以是中空的圆柱形、棱柱形或者锥台形，又或者是任意一种适于机械加工的腔体形状。确定所述腔体的形状及尺寸后，密封圈具有与该腔体匹配的形状和尺寸。动力推动装置取电针包括N线端221和L线端222，分别穿过底座与加热元件电连接。图6b所示的自动合闸动力装置中，加热元件(PTC)固定安装于密封底座上，并且该PTC两个侧电极分别通过镶嵌在底座上的取电针引出。

本发明的一个优选实施例中，在PTC四周布满的石蜡其最大臂厚不超过2mm；而且所有部件同在真空环境下封装于腔体内。腔体由导热良好的金属材料或合金材料制成，其底部采用锥形旋铆结构旋铆密封于底座上。

采用该双腔密封结构的优点包括但不限于：首先，可以更好的将膨胀介质231有效的密封在第一密封腔体内，从而不会造成膨胀介质被油脂、密封圈等有机物溶解而导致泄漏和膨胀体积衰减；其次，通过第一密封腔的膨胀薄膜229使得活塞杆224和加热元件230之间有效绝缘；第三，膨胀薄膜229在向上翻时还会产生一定的恢复力(反力)，从而能够辅助推动膨胀介质恢复倒初始状态；第四，第一密封腔内的膨胀介质可以采用成型固体方式装入，制造工艺简单便捷；第五，第二密封腔采用的液压径向轴密封的动密封方式，完全独立于第一密封腔，进一步有效保证了密封效果。

本发明的一个实施例中，该自动合闸动力装置的第二密封腔采用的是倒锥V型密封圈；当活塞杆224向外运动时，油脂类液体228可以被有效的密封在第二密封腔内；当活塞杆224复位时，由于采用倒锥V型密封圈，其反力比其它密封方式的会更小。本发明的其它实施例中，当然也可以采用O型、X型密封圈进行密封。

为了在有限的空间内有效地提高活塞杆224的运动速度，本发明的执行器组件219采用了三点创新性设计：第一，采用内置式的加热方式(如图6b所示的加热元件230)，从而能够有效地将加热元件的热量高效的提供给膨胀介质231；因此采用内置式的加热方式，在同样的加热效率下，能够大大缩小该自动合闸动力装置的体积，有利于装置的小型化设计；第二，该加热元件230采用双平板型结构的PTC，其有效地增加了加热面积，从而在有限的空间内加快了膨胀介质由固液相变的转变速度；第三、本发明采用的膨胀介质231(相变物质)可以是在石蜡中混入绝缘且具有高导热系数的颗粒(例如，钻石/人造金刚石颗粒，纳米三氧化二铝、氧化锆、氧化锌等类似颗粒)，从而大大提高热传导效率，使得膨胀介质快速相变，进而提高自动合闸动力装置的运动速度；第四，基于该高导热性的颗粒，在加热元件停止加热时，膨胀介质散热加快；因此，该相变物质由液体向固体的相变也得到加快，有利于执行器快速复位。

本发明提供的自动合闸动力装置的一个实施例中，加热元件230也可以采用丝状、片状加热电阻；形状上可以尽量使得加热面积最大化的设计，如环形，内接多边形、内六角形等蜂窝状结构。

根据本发明的一个实施例，该执行器组件219采用的加热元件230直接通过注塑镶嵌的方式固定在底座上，从而保证了加热元件固定的牢靠性；两个L极221和N极222与加热元件230电连接(如镶嵌在加热元件230的两侧)，并穿过底座引出到该自动合闸动力装置的外侧，从而保证了良好的导电接触。

本发明提供的自动合闸动力装置，在加热元件230停止加热后，相变物质231会随着时间的推移，迅速向外散热并发生由液态向固态的相变，推杆组件218在真空吸力和反力拉簧220的作用下快速恢复到初始位置。

根据本发明的另一个实施例，加热元件230，如PTC，可以不是内置在膨胀介质中的一个整体部件，而是两个或多个部件的组合，又或者是外置式的构造。具体来说，多个加热元件构成组合型的加热部件沿着腔体的轴向排列；根据本发明的教导，本领域技术人员可以清楚的知晓：还可以在轴向排列两个的加热元件构成的加热部件沿着腔体的轴向排列，或者在径向排列的多组加热元件以获得更加高效、更加均匀的加热效果。

根据本发明的另一个实施例，加热元件分布于导热型的底座下部，PTC通过导热底座的传到作用对膨胀介质进行加热；或者加热元件被包覆于腔体的外壁上，通过该导热性的外壁对内部的膨胀介质进行加热。这两种实施方式中的加热元件可以是一整体构造，也可以是多个子部件的组合构造。根据本发明的教导，本领域技术人员可以清楚的知晓，将加热元件设置于底部或者外壁有利于增加腔体容纳膨胀介质的空间，从而在提供相同行程的动力推动时，降低自动合闸动力装置的高度，节约空间。

需要说明的，本领域技术人员根据本发明的教导可以清楚的知晓：还可以同时在轴向和径向方向上设置加热元件，其各种排布的组合方式均可以实现对石蜡等膨胀介质高效加热效果。

图7示出本发明实施例提供的一种自动合闸屏蔽拨动开关组件的装配示意图。

如图7所示，对于该自动合闸屏蔽拨动开关组件，在其处于ON状态时，导电滚珠弹簧组件与导电镶块电接触，从而形成电路导通回路；在自动合闸屏蔽拨动开关组件处于OFF时，导电滚珠弹簧组件与导电镶块电不接触，从而断开电路。当断开电路时，绝缘滚珠弹簧与导电镶块接触。

图8示出本发明实施例提供的自动合闸屏蔽拨动开关组件的分解示意图。

如图8所示，该自动合闸屏蔽拨动开关组件103包括：限位支架236、分合手柄235、旋转轴234、导电滚珠弹簧组件、绝缘滚珠弹簧组件、导电镶块233。

其中，分合手柄235通过旋转轴装配于限位支架236内腔，分合手柄内设置的安装孔对称地分布于旋转轴234的四周。

导电镶块233包括左右导电镶块，分别镶嵌在限位支架236内腔底部的左右两侧。

导电滚珠弹簧组件包括导电滚珠239和导电弹簧237，所述绝缘滚珠弹簧组件包括绝缘滚珠238和弹簧237(该弹簧可以采用与导电弹簧相同或类似的导电材料)；优选的，也可以直接采用设置在分合手柄对应位置处的绝缘突起或凸台来替代绝缘滚珠弹簧组件，已达到结构更加简洁的目的。导电滚珠弹簧组件和绝缘滚珠弹簧组件安装于安装孔内；其中，导电滚珠弹簧组件安装于分合手柄最下方的安装孔内，以便拨动分合手柄时使得其与左右导电镶块接触，从而导通电路。

图9示出本发明提供的自动合闸屏蔽拨动开关组件导通电路的结构示意图。

如图9所示，左右导电镶块233分别镶嵌在限位支架内腔的左右侧，分合手柄235最下方的安装孔内安放导电滚珠弹簧组件238，用于与导电滚珠弹簧组件构成一个导通的回路。

图10示出本发明一个实施例提供的自动合闸屏蔽拨动开关组件的开合手柄及滚珠弹簧组件的装配示意图。

如图10所示，本发明提供的自动合闸屏蔽拨动开关组件的一个实施例中，其开合手柄内设置了对称分布的四个安装孔，其中最下部的安装孔用于装配导电滚珠弹簧组件，其余三个安装孔内安放绝缘滚珠弹簧组件240(如绝缘滚珠238和弹簧237)，用于切断电流回路。采用滚珠弹簧的构造主要是为了保证滚珠能够始终与导电镶块紧密接触，具体来说：分合手柄235的安装孔的两端采用图示的球凹型结构(其中一端特征在在制作零件时直接形成，另一端的特征在组装弹簧滚珠组件后，采用超声波焊接加工形成)，使得两侧滚珠不会从分合手柄孔中脱落，同时在弹簧力的作用下，保证滚珠始终与镶块紧贴。而多个滚珠弹簧组件对称设置则有利于保证旋转手柄的平稳旋转。

根据本发明的教导，本领域技术人员可以清楚的知晓：可以根据实际应用需要增加或减少绝缘滚珠弹簧组件，甚至于在所述开合手柄中只设置一个导电滚珠弹簧组件，通过旋转该导电滚珠弹簧组件使其与左右两侧的导电镶块接触或不接触来实现导通或断开电路回路。

图11示出本发明一个实施例提供的自动合闸屏蔽拨动开关组件的工作原理图。

如图11所示，拨动该微型机械开关的开合手柄235，使其处于ON的位置，此时由于导电滚珠弹簧组件241(位于图11示导电镶块233的内测)被接入左右导电镶块233两侧，形成一个导通回路；当希望断开电路时，将开合手柄拨动到OFF的位置，导电滚珠弹簧组件脱离左右两侧的导电镶块，此时与导电镶块紧密接触的是绝缘滚珠弹簧组件240，导电回路被断开。由于有四组滚珠弹簧组件安装于开合手柄内，当然三组绝缘滚珠弹簧组件可以由设置在分合手柄对应位置处的绝缘突起或凸台来替代，已达到结构更加简洁的目的，保证了开合手柄旋转时的平稳性及良好接触性能。

图12示出本发明提供的自动合闸TS智能微型断路器上的自动合闸屏蔽拨动开关组件的装配结构示意图。

如图12所示，自动合闸TS智能微型断路器上的自动合闸屏蔽拨动开关组件103两侧是旋转侧板242，固定在旋转轴244上，导电镶嵌233与钙旋转轴244电接触，手动/自动拨动开关组件243(或称为转换开关组件)上设置有凸起的分合手柄、导电滚珠弹簧组件和绝缘滚珠弹簧组件。当该自动合闸屏蔽拨动开关组件用于多极智能微型断路器时，该多极智能微型断路器设置有多极连接手柄213，用以与所述自动合闸屏蔽拨动智能微型断路器组件等部分。当拨动转换开关组件到自动状态，该拨动开关组件导通电路，并将执行自动合闸功能的动力装置接入电源电路，此时该自动合闸TS智能微型断路器实现自动合闸功能。例如由于用户欠费、TS信号线遭到破坏或者其它原因导致远程控制的供电方TS信号端口发出停电信号时，多功能逻辑控制电路在接到此信号后，会打开分励脱扣装置串联的可控硅元件，，从而驱动电磁组件的脱扣杆动作，推动N极内侧机构脱扣跳闸，最终驱动整个自动合闸TS智能微型断路器跳闸脱扣，禁止后端用电，实现智能微型断路器的表控分励脱扣功能。

图13示出本发明实施例提供的一种自动合闸屏蔽拨动开关组件处于屏蔽自动合闸状态的结构示意图。

如图13所示，当拨动该自动合闸屏蔽拨动开关组件(转换开关组件)103到手动状态，自动合闸功能的动力装置被断开电源，整套开合手柄只用于人工手动实现合闸；此时，本智能微型断路器不具备自动合闸功能(自动合闸功能被屏蔽)，而仅作为普通TS智能微型断路器使用，可以有效保护智能微型断路器后端客户安全；并且自动合闸动力轨迹转换组件中的扭簧不但起到导通和断开电路回路，屏蔽自动合闸的功能，还对自动合闸动力轨迹转换组件中的开关凸轮手柄产生一定的复位力，可以有效的防止智能微型断路器出现中端故障，并且对自动合闸动力装置复位起到辅助作用。

图14示出本发明实施例提供的一种自动合闸屏蔽拨动开关组件处于启动自动合闸状态的结构示意图。

如图14所示，当自动合闸屏蔽拨动开关组件处于启动自动状态位置时，由于自动合闸屏蔽拨动开关组件的导电滚珠弹簧组件将旋转侧板242两侧镶嵌的导电镶块233短接，两侧导电镶块通过固定在扭簧旋转轴253上的外侧扭簧246和内侧扭簧247将PCB板上的自动合闸功能信号导通，从而使得该自动合闸TS智能微型断路器具备自动合闸功能。

当由于用户欠费、TS信号线遭到破坏或者其它原因导致远程供电方TS信号端口发出停电信号时，多功能逻辑控制电路PCB板上印刷的电路(简称智能电路)在接到此信号后，会打开分励脱扣装置串联的可控硅元件，驱动电磁线圈组件动作，电磁线圈组件中的脱扣杆推动N极内侧机构脱扣跳闸，从而最终驱动整个自动合闸TS智能微型断路器跳闸脱扣，此时该自动合闸TS的智能电路中的寄存器会记忆本次由于TS信号导致智能微型断路器的脱扣状态，作为智能微型断路器能够实现自动合闸的必要条件(其它形式如：过载、短路、手动分闸等导致的智能微型断路器分闸被作为自动合闸的故障处理，即设定为不能实现自动合闸的故障模式)。

当TS信号被给出一个合闸信号时，智能电路会通过提取寄存器中记录的智能微型断路器上次跳闸原因信号，判断为由于TS信号端口发出停电信号导致的脱口原因时，并且此时自动合闸功能已经通过自动合闸屏蔽拨动开关组件(导电镶块和扭簧)接通智能电路，智能电路会触发一个自动合闸信号给自动合闸动力装置的执行器，供电一个T1的时间(T1为开关手柄开始运动算起，到内部触头接触的时间)，此时执行器活塞杆向外顶出，推动推杆线性运动，并且通过自动合闸动力轨迹转换组件(推杆与旋转凸轮手柄的凸轮曲线轨迹啮合)将直线运动平稳高效的转化为手柄的旋转运动，最终通过多极连接柄推动两侧MCB进行合闸动作；当两侧MCB内部机构的动触头与静触座接触的一瞬间，MCB后侧端口感应到电流，会通过L/N极取电针将MCB动触头与静触座导通的信号传输给智能电路；智能电路会由此停止T1供电时间，再给出驱动装置一个短延时供电时间T2(开关手柄从内部机构触点接触的瞬间计时起，到手柄完全旋转到位结束的时间)。可以根据具体的智能微型断路器来设置该延时时长，确保MCB手柄能够被动力装置推动完全挂合到位。T2短延时后，智能电路切断动力装置供电，随后，动力装置会逐渐带动推杆在反力拉簧的辅助作用下回复到起始位置，准备下次自动合闸的工作，智能微型断路器此时实现了自动合闸工作，并保持在合闸位置。

由于任何自动合闸装置的合闸条件都是在符合安全规程的条件下实现，故本发明智能微型断路器当且仅当在TS控制的电磁线圈脱扣后的条件下，并且手柄上屏蔽开关处在自动位置时，逻辑电路才允许在TS信号端口受到触发自动合闸触发信号时，成功实现智能微型断路器自动合闸动作。所以当智能微型断路器由于手动、过载保护、短路保护等原因分闸，立即被判断为故障模式，不能随即在TS信号受到自动合闸触发信号时实现自动合闸，仅在智能微型断路器前端通电正常，后端没有故障，并且进行一次手动合闸时，才能解除本故障模式，进入下一轮TS分闸和自动合闸循环工作。

多功能逻辑控制电路PCB板内预存的控制逻辑用于实现过流保护、过载保护、电能表控自动分闸、欠费自动分闸、电能表控自动合闸、续费后自动合闸等自动合闸功能。本发明提供的自动合闸TS智能微型断路器具有以下逻辑功能：

1、可接通/分断电路功能：

1)合闸功能：分为手动合闸、自动合闸两种；

①手动合闸功能：

通常在分闸智能微型断路器未被机械锁定状态(安全规程允许的条件)下，都可以通过人工操作实现手动合闸。实现手动合闸的方式与普通MCB一样通过两侧操作机构实现。

考虑到实际状况中人身安全的保护，本自动合闸TS智能微型断路器通过中间模块的逻辑电路设计，在以下情况下，不能进行自动合闸操作，必须进行手动合闸操作。

必须进行手动合闸的条件包括：

手动分闸后，必须手动合闸。通常情况下，在维修智能微型断路器后端负载电路时，会手动分闸，为确保后端负载处人身安全，智能微型断路器此时不支持自动合闸功能。

过载保护后，智能微型断路器再次投入使用，必须手动合闸。由于过载保护后，开管后端负载电路可能还处于不正常状况，为了避免财产损失和保证人身安全，智能微型断路器此时不支持自动合闸功能，需要手动合闸一次后，智能微型断路器自动合闸功能才得到支持。

过流保护后，智能微型断路器再次投入使用，必须手动合闸。原因同过载保护情况。

拨动自动合闸屏蔽开关组件到手动状态，解除了自动合闸功能后，必须手动合闸。用户在特殊情况下，为确保安全，需要暂时解除自动合闸功能，此时仅需手动拨动自动合闸TS智能微型断路器顶部屏蔽自动合闸功能的微型智能微型断路器到手动状态，自动合闸功能被解除，智能微型断路器合闸必须手动合闸。

②自动合闸功能：

智能微型断路器的自动合闸功能是通过中间的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置内具有膨胀活塞原理的自动合闸动力装置提供的动力，推动自动合闸动力轨迹转换组件的旋转侧板绕着中心轴旋转，由于旋转侧板绕着中心轴旋转会带动连接柄一起绕着中心轴旋转，最终带动两侧MCB实现自动合闸动作。

具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置从自动合闸TS智能微型断路器两侧进线端的取电的方式及逻辑电路的设计，将在以下条件实现自动合闸功能。

确保自动合闸屏蔽拨动开关处在自动－启动的位置后，该自动合闸功能的实现条件包括：

表控分闸后，表控TS信号(自动合闸分闸端口)处在保持信号状态时，智能微型断路器实现自动合闸。当表控分闸/合闸端口(TS)信号线的信号出现不正常(发出欠费信号或遭到破坏)时，智能微型断路器自动分闸，随后若TS信号恢复正常(电能表发出付费合闸信号或者信号线被修复)，智能微型断路器即刻实现自动合闸，自动合闸到位后，逻辑电路自动断开合闸动力装置电源，智能微型断路器出处在合闸保持状态。

2)分闸功能：分为手动分闸、自动分闸等；

①手动分闸：智能微型断路器在没有被位置机械锁定的状态下，任何情况下，都应该可以被手动分闸断开。实现手动分闸原理同普通MCB智能微型断路器。

②自动分闸：(自动分闸条件及实现方式)

过载保护时，智能微型断路器会通过L极MCB的脱扣保护装置实现保护自动分闸；

短路保护时，智能微型断路器会通过L极MCB的脱扣保护装置实现保护自动分闸；

电表给出TS分闸信号(如欠费或TS信号线遭到破坏时)，通过智能微型断路器具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置的分励脱扣装置实现自动分闸；

为确保设备和人身安全，在任何情况下，本自动合闸TS智能微型断路器的上述自由脱扣设计自动分闸都不能被阻止(即使人为阻止分闸手柄，智能微型断路器内部触头都会实现自动脱开，以便进行保护)。

上述产品保护自动分闸功能可以根据客户实际需求在多功能模块中被增减。

3)自动合闸功能可以被屏蔽。手动拨动自动合闸TS智能微型断路器顶部屏蔽自动合闸功能的微型智能微型断路器到手动状态，自动合闸功能被屏蔽。

2、位置锁功能。自动合闸TS智能微型断路器与普通MCB智能微型断路器一样具有位置锁功能，位置锁可限制手动合闸及手动分闸。

对后端设备或负载进行维修时，通常需要断开智能微型断路器以保证维修人员安全；为了进一步保证后端维修人员的安全，防止该断开的智能微型断路器被误操作(被合闸)可能带来的损害，需要提供锁紧装置来避免危险发生。而对于需要保持合闸状态(如紧急情况下对照明等的强制供电)，同样希望能够进行状态锁定，从而防止该合闸的智能微型断路器被误断开而断电。此外，为适应矿山井下等特殊场景的应用，尤其是加装更大线径挂锁的应用需要，本发明进一步提供了具有智能微型断路器锁紧装置的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置和自动合闸TS智能微型断路器。

图15示出本发明提供的一种自动合闸TS智能微型断路器用锁紧装置的结构示意图；其中，图15a示出多极自动合闸TS智能微型断路器用锁紧装置的总体装配图；图15b示出多极自动合闸TS智能微型断路器用锁紧装置的分解图；图15c示出单极自动合闸TS智能微型断路器用锁紧装置的总体装配图；图15d示出单极自动合闸TS智能微型断路器用锁紧装置的分解图。

如图15a所示，该智能微型断路器锁紧装置108通过放下锁紧滑板248，打开防动旋转门249，提供容纳锁具的锁闭的孔(由于采用金属门框结构，因此，可以提供更大容纳空间，钢丝门框251可以镶嵌在高手柄支架250上，也可以采用螺纹结构，翻边结构、过盈配合或者卡销等方式固定在高手柄支架上)，从而在锁具锁闭孔后阻止智能微型断路器动作；如智能微型断路器合闸并被锁定后，该智能微型断路器锁紧装置能够防止该智能微型断路器被人为分闸；同样的，当智能微型断路器分闸并被锁定后，该智能微型断路器锁紧装置能够防止该智能微型断路器被人为合闸，从而避免例如维修操作时发生意外事故。

具体来说，图15b示出该智能微型断路器锁紧装置的分解图；其中智能微型断路器锁紧装置108包括：高手柄锁紧支架250、锁紧滑板248、防动旋转门249、金属门框251(可以采用符合一定强度要求的材质，如钢丝材质来制造该金属门框)。该钢丝门框镶嵌于高手柄支架上，在没有穿挂锁的状况下，防动旋转门可以绕钢丝门框左侧立轴旋转90度，钢丝门框上侧横轴限制门框上下串动。

图15c和15d分别示出了与图15a和15b类似的结构，但是由于其作为单极自动合闸TS智能微型断路器用锁紧装置，因此，除了具有与多级用智能微型断路器锁紧装置类似的智能微型断路器锁紧装置108的所有部件外，其还具有贯穿于高手柄锁紧支架的单个模数连接手柄252(单极连接柄)，用于将该智能微型断路器锁紧装置固定在单极MCB上。

图16示出本发明实施例提供的单极自动合闸TS智能微型断路器用锁紧装置未处于锁定状态的结构示意图。

以单极智能微型断路器上使用的智能微型断路器锁紧装置为例，如图16所示，该智能微型断路器锁紧装置通过增加单个模数连接手柄装配到该单极智能微型断路器上，其防动旋转门被关上，锁紧滑板处于回收位置的状态；因此，该智能微型断路器锁紧装置可以作为智能微型断路器的高手柄使用。

图17示出本发明图16实施例提供的单极自动合闸TS智能微型断路器用锁紧装置处于锁定状态的结构示意图。

如图17所示，放下锁紧滑板后，锁紧滑板顶住智能微型断路器颈部的V型槽。此时，打开防动旋转门(暴露出金属门框提供的孔)，防动旋转门的底部紧压锁紧滑板，从而防止锁紧滑板滑动。在所述智能微型断路器锁紧装置处于锁定状态下，将大线径的U型锁具穿过金属门框提供的孔，从而有效地防止智能微型断路器被动作，达到防止他人改变锁紧装置的工作状态(即合闸后锁定防止被分闸，分闸后锁定防止被合闸)。本领域技术人员根据本发明的教导可以清楚的知晓：该智能微型断路器锁紧装置同样适用于多极智能微型断路器结构中，此时由于多极智能微型断路器具有适于安装智能微型断路器锁紧装置的多极连接柄，因此可以省去安装单个模数的连接手柄。

根据本发明的教导，本领域技术人员可以清楚的知晓：本发明所提供的自动合闸动力装置、自动合闸动力轨迹转换组件、自动合闸屏蔽拨动开关组件、多功能逻辑控制电路PCB板、电磁铁组件、取电簧、取电针、智能微型断路器锁紧装置等相关部件的各种实施方式仅为示例性的说明，为了适用于具体的应用场景或客户需求可以对相关部件进行不脱离本发明创意和主旨的改进或变形，以期与其它组件相互匹配或更加灵巧实用。

参考前述本发明示例性的描述，本领域技术人员可以清楚的知晓本发明具有以下优点：

1、本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置以及包括该智能操作装置的自动合闸TS智能微型断路器，结构简单紧凑，成本经济，工作可靠，不但实现了国家电网公司新一代智能用电计量对智能微型断路器功能的需求，而且极大的为用电用户及供电部门提供了方便。

2、本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置以及包括该的自动合闸TS智能微型断路器，当用户通过手机或网路续费后，自家智能微型断路器随即实现自动合闸；当用户通过向供电部门申请，并得到许可后，可以在一段时间内的到持续用电。

3、本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置以及包括该智能操作装置的自动合闸TS智能微型断路器，当供电系统电压出现不正常，用户端智能微型断路器出现保护跳闸，在供电电压恢复正常后，客户端可以第一时间实现自动合闸用电，为供电部门节省了人工合闸的成本。

4、本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置以及包括该的智能操作装置的自动合闸TS智能微型断路器，可以根据客户的实际需求进行功能增减，真正意义上实现经济适用的目的。

5、本发明提供的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置以及包括该的智能操作装置的自动合闸TS智能微型断路器，在自动合闸原理上采用ABB最新发明的膨胀动力执行器结构，有别于当前市面上的电动机原理结构，具有很大的成本优势，并且有一个广泛的市场前景，如新一代TS智能微型断路器市场，电动汽车充电站用智能微型断路器市场等。

6、本发明提供的智能微型断路器锁紧装置以及具有该智能微型断路器锁紧装置的自动合闸TS智能微型断路器，在不需要锁定智能微型断路器时，智能微型断路器锁紧装置可以作为智能微型断路器的高手柄使用，从而使得对智能微型断路器的操作更加方便顺利，对于需要带手套操作智能微型断路器的行业，例如矿山行业等尤为适用；在非锁定状态下，固定安装在智能微型断路器上，并且并影响智能微型断路器的任何功能，避免了以往锁紧装置非锁定时，必须卸下容易丢失的缺点。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (34)

1.一种具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于所述智能操作装置模块包括：自动合闸动力装置、自动合闸动力轨迹转换组件、自动合闸屏蔽拨动开关组件、逻辑控制电路板、分励脱扣装置、取电簧、取电针和辅助触点；

所述自动合闸动力装置包括执行器组件，所述执行器组件采用双腔密封结构，包括第一密封腔和第二密封腔，所述第一密封腔用于密封膨胀介质，所述第二密封腔用于密封油脂类液体；

在所述自动合闸屏蔽拨动开关组件处于ON状态时，导电滚珠弹簧组件与内/外侧导电镶块电接触，通过内侧导电镶块、内侧扭簧、外侧扭簧、外侧导电镶块、内外侧导电滚珠、导电弹簧形成电路导通回路，从而接通提供自动合闸动力的电源回路；在所述自动合闸屏蔽拨动开关组件处于OFF时，所述导电滚珠弹簧组件与所述内/外侧导电镶块非电接触，从而断开提供自动合闸动力的电源回路。

2.根据权利要求1所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述自动合闸动力装置用于在通电后对膨胀介质进行加热，利用所述膨胀介质相变产生的体积变化提供可控的动力，推动动力部件发生可控的位移；以及在断电后，所述膨胀介质冷却并恢复到相变前的状态，所述动力部件恢复到初始位置。

3.根据权利要求1或2所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述自动合闸动力装置还包括：推杆组件、协助执行器复位提供反力的拉簧。

4.根据权利要求3所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述推杆组件包括推杆和动力部件；其中所述动力 部件嵌入所述推杆的安装孔中，当所述动力部件向上运动，可以平稳的推动所述推杆直线运动。

5.根据权利要求3所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述执行器组件包括外壳、密封圈、密封衬套、油脂类液体、膨胀薄膜、加热元件、膨胀介质、底座、引电针。

6.根据权利要求5所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述双腔密封结构为，第一密封腔由所述执行器组件的外壳、底座、膨胀薄膜构成；以及第二密封腔主要由所述膨胀薄膜、密封衬套、密封圈、活塞杆和外壳上端组成。

7.根据权利要求5所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述执行器组件的外壳的下边缘经过旋压后，产生塑性变形，能够很好的贴紧在底座的倒锥面上，从而将膨胀介质密封在外壳的下部，形成第一密封腔的下端密封。

8.根据权利要求5所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述膨胀薄膜受到第一密封腔内膨胀介质推动向上翻时，会挤压第二密封腔内油脂类液体，从而使得油脂类液体推动活塞杆向上运动。

9.根据权利要求5所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述底座采用锥台形状的密封底座。

10.根据权利要求5所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述加热元件为正温度系数的加热元件、丝状或片状加热电阻。

11.根据权利要求5所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述加热元件采用内置式的加热方式。

12.根据权利要求10或11所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述加热元件采用加热面积最大化的双平板型、环形、内接多边形、内接六角形的构造以及绕丝电阻的构造。

13.根据权利要求5所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述膨胀介质为石蜡或石蜡混合物。

14.根据权利要求13所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述石蜡混合物添加了绝缘并且具有良好导热性的颗粒。

15.根据权利要求14所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述颗粒选自钻石、人造金刚石、三氧化二铝、氧化锆、氧化锌中的至少任意一种。

16.根据权利要求5所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述自动合闸动力装置还包括动力推动装置取电针，所述动力推动装置取电针包括N线端和L线端，分别穿过所述底座与所述加热元件电连接。

17.根据权利要求2所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述自动合闸动力装置还包括：反力簧，安装在所述动力部件的顶端和/或两侧，用于提供复原的反力使所述动力部件恢复到初始位置。

18.根据权利要求1所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述自动合闸动力轨迹转换组件通过与运动部件接触的接触部将运动部件的线性运动转化为弧线运动，从而推动旋转侧板组件旋转实现挂合操作；以及在断电后，所述运动部件在所述自动合闸动力装置和扭簧的作用下回复到初始位置。

19.根据权利要求18所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述自动合闸动力轨迹转换组件包括：具有啮合 轨迹的手柄、传递直线运动轨迹并具有啮合轨迹的推杆、外侧反力扭簧、内侧反力扭簧、内外侧导电镶块，所述推杆的啮合轨迹与所述手柄的啮合轨迹相互啮合。

20.根据权利要求1所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述自动合闸屏蔽拨动开关组件包括：限位支架、分合手柄、旋转轴、所述导电滚珠弹簧组件、绝缘滚珠弹簧组件或分合手柄绝缘凸起结构、所述导电镶块。

21.根据权利要求1所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述取电簧包括L极取电压簧和N极取电压簧，分别深入两侧的微型断路器的进线端口附近，并紧压在进线端口某部位上，从进线端取电。

22.根据权利要求21所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，当前端系统电压处在正常范围并且逻辑控制电路板内预存的控制逻辑允许所述自动合闸动力装置取电时，通过所述L极取电压簧和N极取电压簧为所述自动合闸动力装置提供电源，实现自动合闸功能。

23.根据权利要求1所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述取电针包括L极取电弯针和N极取电弯针，所述L极取电弯针和N极取电弯针的一端分别深入到逻辑控制电路板的两个取电铜套中。

24.根据权利要求23所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，一个取电铜套通过串联所述逻辑控制电路板的可控硅元件与实现分励脱扣功能的电磁铁组件一个针脚相连，另一个取电铜套直接连接在电磁铁组件的另一个针脚上，形成一个可控的回路，L极和N极取电弯针另一端分别深入到两侧微型断路器L极和N极的下端，与下端口某导电部位相连，从而实现MCB合闸状态的后端取电。

25.根据权利要求23所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述逻辑控制电路板上装配的电磁铁组件深入安装到标准微型断路器N极的电磁脱扣线圈处；当用户欠费时，电能表通过TS控制端口触发信号，所述逻辑控制电路板内预存的控制逻辑电路将打开可控硅，从而使得阴极和阳极导通，最终触发线圈实现分励脱扣动作。

26.根据权利要求1所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述智能操作装置的输出端口包括TS控制端口和辅助触点端口；其中，所述TS控制端口即实现表控自动分闸/自动合闸的端口，所述辅助触点端口即显示断路器分闸或合闸状态的端口。

27.根据权利要求26所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置，其特征在于，所述TS控制端口用于接收表控TS信号，当所述的TS信号端口悬空或表控电压消失时，TS智能断路器实现分励脱扣，不能实现任何形式的合闸动作；当所述TS信号端口的表控电压恢复正常时，并且导致断路器上次分闸原因仅仅是因为TS端口控制的跳闸原因，断路器实现自动合闸。

28.一种智能微型断路器，其特征在于，所述智能微型断路器包括：根据前述任意一项权利要求所述的具有自动合闸及延时分励功能的智能操作装置。

29.根据权利要求28所述的智能微型断路器，其特征在于，所述智能微型断路器还包括：标准微型断路器L极、标准微型断路器N极、多极连接柄、脱扣连接件、极间连接铆钉。

30.根据权利要求28所述的智能微型断路器，其特征在于，所述智能微型断路器不但具有普通智能微型断路器的手动分合闸、过载保护、过流保护功能，而且具有电能表控自动分闸、欠费自动分闸、电能表控自动合闸、续费后自动合闸的自动合闸功能。

31.根据权利要求28所述的智能微型断路器，其特征在于，所述智能断路器具有如下的符合安全规约的逻辑保护功能，包括：短路、过 载、手动分闸后，断路器自动合闸功能被设定位故障模式而屏蔽，当断路器后端故障被解除，可以通过手动合闸一次解除故障设定，断路器自动合闸功能恢复。

32.根据权利要求28所述的智能微型断路器，其特征在于，所述智能微型断路器在表控分闸后，表控信号发出合闸信号时可以实现自动合闸功能。

33.根据权利要求28所述的智能微型断路器，其特征在于，所述智能微型断路器在以下情况下实现自动分闸功能，包括：

过载保护时，通过L极MCB的热脱扣保护装置实现保护自动分闸；

短路保护时，通过L极MCB的磁脱扣保护装置实现保护自动分闸；以及

电表给出TS分闸信号时，通过中间模块智能操作装置的分励脱扣装置实现自动分闸。

34.根据权利要求28所述的智能微型断路器，其特征在于，在任何情况下，智能微型断路器的自由脱扣设计的自动分闸都不能被阻止；即使人为阻止分闸手柄分闸，智能微型断路器内部的触头也会实现自动脱开。