CN101443874B - 单极断路器的壳体 - Google Patents

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Abstract

用于单极断路器的壳体，限定了一种壳体，该壳体包括两个电流通路区域，每个区域具有被配置成以容纳电磁保护装置的第一部分、被配置成容纳热保护装置的第二部分、被配置成以容纳灭弧装置的第三部分以及被配置成容纳机械功能装置的第四部分，其中，每个第一部分占据所述壳体相当大部分的可用内部宽度并被布置在各自的第三和第四部分之间，其中，每个第二部分占据所述壳体大约一半的可用内部宽度。

Description

单极断路器的壳体
技术领域
本公开的内容一般涉及开关装置，更具体地说，涉及断路器。
背景技术
广泛使用断路器已经促进了研发标准化的断路器壳体尺寸。例如，通常在欧洲出售的用于居民和/或照明的单极断路器容纳于18毫米宽的壳体内。同样地，通常在美国出售的用于居民和/或照明的单极断路器容纳于0.75英寸宽的壳体内。仔细分配内部空间，能够增加给定外壳尺寸的壳体内的电路保护装置的数量。例如，具有标准化的壳体尺寸以容纳单电极的许多模块现在另外包括对中间极的保护。而且，已经研发出了在用于单极断路器的标准外壳尺寸内容纳两个有功电极的模块。多段壳体可包括分隔表面，该分隔表面在所述壳体内提供横向分隔，优选在中部以提供等体积的分布。已经研发出了可提供体积不等分布的其他分配方法。所述壳体内的空间限制会对其中包含的装置的功能具有影响。因此，通过优化断路器内的空间布置会改进该技术。
发明内容
本发明的实施例包括用于单极断路器的壳体。所述壳体包括两个电流通路区域，每个区域具有被配置成以容纳电磁保护装置的第一部分、被配置成容纳热保护装置的第二部分、被配置成以容纳灭弧装置的第三部分、以及被配置成容纳操作机构装置的第四部分。每个第一部分占据所述壳体相当大部分的可用内部宽度并被布置在各自的第三和第四部分之间。每个第二部分占据所述壳体的大约一半的可用空间宽度。
本发明的另一实施例包括具有单极壳体的断路器。所述壳体包括两个电流通道区域，每个区域具有被配置成以容纳电磁保护装置的第一部分、被配置成容纳热保护装置的第二部分、被配置成以容纳灭弧装置的第三部分、以及被配置成容纳操作机构装置的第四部分。所述断路器还包括两个电磁保护装置，每一个都布置在每个电流通道区域的第一部分内；两个热保护装置，每一个都布置在每个电流通道区域的第二部分内；两个灭弧装置，每一个都布置在每个电流通道区域的第三部分内，每个装置限定了每个电流通道区域内的一部分电流通道。操作机构装置布置在每个电流通道区域的第四部分中，并被配置成以打开和关闭每个电流通道区域的电流通道。每个第一部分占有所述壳体的相当大部分的可用内部宽度并被布置在各自的第三和第四部分之间。每个第二部分占据所述壳体的大约一半的可用内部宽度。
附图说明
参照所述示例性附图，其中在所述附图中相同的元件附图标记相同。
图1是描述根据本发明的断路器的顶部透视分解视图；
图2是描述根据本发明的断路器的六视图正交配置图；
图3是描述根据本发明的实施例的断路器的侧部透视内部视图；
图4是描述根据本发明的实施例为了简洁而去除一些部件的图3的断路器的侧部透视图；
图5是描述根据本发明的实施例的断路器连接布置的示意性电路图；和
图6是描述根据本发明的实施例的断路器连接布置的示意性电路图。
具体实施方式
本发明的实施例提供了具有两个电流通道区域的单极断路器。在实施例中，所述断路器具有满足含有单极、均衡利用每个电流通道区域的内部空间的断路器标准的外壳尺寸，所述断路器内的每个电流通道区域包括热和电磁保护装置。在实施例中，所述断路器容纳两个线圈以提供电磁保护，每个电流通道区域一个线圈。在实施例中，每个线圈具有圆形的截面，该截面占用所述单极断路器壳体的所有或者几乎所有的可用内部宽度。本发明的实施例提供用于热保护的两个双金属条，每个电流通道区域一个双金属条；以及两个电弧室，每个电流通道区域一个电弧室以熄灭在启动断路器过程中产生的任何电弧。本发明的实施例被配置成以提供对单电路的双重保护。本发明的另一实施例被配置成以对三相电路或具有切换中线(switching netrul)的三相电路提供完全保护。
参照图1，描述了断路器100的示例性实施例的分解组装视图。两个侧部106、107和中心部分108共同形成断路器壳体105。断路器壳体105包括两个电流通道区域106、170以对两个电路保护装置161、171提供空间和支撑，这将在下面进行更详细地描述。在实施例中，断路器壳体105具有与标准化的单极断路器100相同的尺寸，例如在欧洲是18毫米宽，在美国是0.75英寸宽。根据本发明的实施例，为了下面更详细地论述，两个电流通道区域160、170容纳在一个断路器壳体105内。
现在参照图2，在六个视图的正交投影中描述了图示示例性断路器壳体105的内部空间布局。每个视图分成几个部分，这些部分被配置成以容纳断路器100的装置161、171的一些部分。断路器壳体105的第一侧视图101、俯视图110、第二侧视图115、左视图120、右视图130和底视图140利用第三角投影绘制。断路器壳体105的长度、宽度和高度是分别通过附图标记201、211和221标识的。另外，断路器100可被分成顶部区域200、中间区域210和底部区域220，它们将帮助描述断路器100内的空间分配。顶部视图110和底部视图140基本指示了中间区域210内的空间划分。关于每个部分内的具体装置161、171的细节将在下面进行描述。
现在参照图3，描述断路器100的示例性实施例，其中一些装置161、171可以从电流通道区域160、170可见。激励器400与操作机构装置(在此还被称为机构)401机械连通以控制可移动接触臂405位置。如在此所使用的，附图标记401可指代与每个单独电路保护装置161、171关联的机构401的第一部分402或第二部分403(还通过参照图4最佳看出)。在实施例中，操作机构401被配置成和布置成经由第一和第二部分402、403以便提供“共同脱扣”功能，以允许两个电路保护装置161、171响应电路保护装置161、171之一中的脱扣事件一起脱扣。在实施例中，激励器400被配置成以允许一起手动打开和关闭第一和第二电流通道区域中的电流通道。
可移动接触臂405会占有掉断路器壳体105的大约一半的内部宽度211。布置在接触臂405上的是可电连接到固定触头416、421的两个可移动触头415、420。灭弧装置(在此还被称为消弧栅)450可以熄灭在断路器100的脱扣事件过程中会产生的电弧。将认识到虽然在图3的透视图中不可见，但是断路器100将利用第二接触臂405和消弧栅450用于其他电流通道区域170，该电流通道区域170位于图3中描述的平面后(进入纸中)。每个电路保护装置161、171内的电磁保护装置(在此还被称为线圈)435会，以及允许，消耗掉断路器100的相当大部分的整个内部宽度211，并通过电磁脱扣动作提供电路保护。热保护装置(在此还被称为双金属条)445会占用掉大约一半的断路器100内部宽度211，并经由热脱扣动作提供电路保护。
现在参照图4，通过电路保护装置161的示例性实施例描述了布置在断路器壳体105的电流通道区域中的电流通道460。电流是通过与第一电路连接件465电连接的导线供应，第一电路连接件465与线圈435关联并经由导线466被连接到线圈435。线圈435与其上布置有固定触头416的触头固定器436电连接。图4中的接触臂405被描述成处于OPEN位置以防止电流流过电流通道460。将认识到响应在被升高到CLOSED位置的接触臂405，可移动触头415、420将与固定触头416、421进入机械和电连接。电流然后将从固定触头416流动到可移动触头415，并流过接触臂405和可移动触头420流动固定触头421(图4中没有描述，但参照图3可看到)。电流将从固定触头421流过触头固定器425流到双金属连接件445。所述电流然后将继续流过编织导线427流到与双金属条445有关的第二电路连接件430，以及流到导线431。
在示例性的实施例中，激励器400与机构401机械连接，其中所述机构401以本领域内已知的方式控制接触臂405的位置。响应正在移动到ON位置的激励器，机构401将升高接触臂405，提供固定触头416、421和可移动触头415、420之间的机械和电连接，以及产生CLOSED电流通道460。另外，响应正在移动到OFF位置的激励器，机构401将降低接触臂405，分离固定触头416、421和可移动触头415、420之间的机械和电连接，因此防止了电流通道460内的电流流动。
尽管已经描述的电路保护装置的示例性实施例中描述了一种双触头布置，该双触头布置利用具有两个可移动触头的接触臂以通过线性运动中断电流，但是将认识到，本发明的范围不限于此，以及认识到本发明还可应用到其他方法中以断开电流，例如会利用旋转运动的接触臂，或者其他触头布置，例如单触头。而且，尽管已经描述的示例性实施例描述了具有两个消弧栅的灭弧装置，但是将认识到本发明的范围不限于此，本发明还可应用到其他的灭弧装置，例如具有单个消弧栅的灭弧装置。另外，尽管描述的示例性实施例描述了单个激励器以接合多个机构，每个机构与各自的电路保护装置可操作的连通，将认识到本发明的范围不限于此，本发明还可应用到断路器，该断路器可使用其他装置，例如单个激励器以接合与多个电路保护装置连通的单个激励器，或者多个电路保护装置，例如每个具有单独的机构和激励器。
在实施例中，断路器100通过线圈435提供电磁电路保护。响应电流大量增加(如由短路引起)，线圈435被配置成以激励机构401，其将依次打开接触臂405，因此断开电流通道460以防止任何随后的电流。断路器100通过双金属条445提供热保护。当电流流过双金属条445时，由于材料的电阻将会发生加热。如果所述电流(和加热)超过规定的限值，双金属条445的位移将激发机构401以降低接触臂405，因此断开电流通道460。在本领域中，经由由于过流条件的所述线圈或者双金属条的打开动作被称为脱扣动作。
在图4的示例性实施例中描述的双金属条445描述了导线427被布置成以允许所述电流流过所述双金属条445的长度，其在本领域内被称为“直接加热”布置。本领域内技术人员将认识到可使用导线427连接的其他方法，例如“间接加热”，由此导线427都被连接到所述相对端以使电流流动长度相对较短，最终的热量经由热传导在双金属条445内传递。
尽管已经描述了电流在第一方向流过电路保护装置161的示例性的实施例，但是将认识到本发明的范围不限于此，本发明还可应用到电流通过其会在相反方向流动的电路保护装置。尽管已经描述了一个电路保护装置161的电流通道，但是将认识到本发明的示例性实施例使用了两个相似的电路保护装置161、171，例如如图1所述。
现在参照图5，描述了利用断路器100的示例性实施例的示意性电路。在图5的示例性电路中，断路器100被配置成以当连接到电源550时给负载500提供双重电路保护。
现在参照图6，描述了利用断路器100的示例性实施例的示意性电路。在图6的示例性电路中，两个断路器100被配置成以当连接到三相电源560时给三相负载510提供全面的电路保护，并在图6中被描述成具有切换中线。可选择的激励带(actuator tie)410可被用来以使供给所述电路的电源的施加和去除同步。
现在回头参照图1，将描述断路器壳体105的示例性实施例内的空间分配。电路断开装置161、171已被配置成以允许配置断路器壳体105从而提供占有相同量的内部体积的电流通道区域160、170。在每个电流通道区域160、170内，六个部分被配置成以容纳每个电路断开装置161、171的每个单独部件。现在参照2并与图4相结合，在实施例中，每个电流通道区域160、170的第一部分300、500被分别配置成以容纳电路断开装置161、171的线圈435。第二部分310、360被配置成以容纳双金属条445。第三部分315、365被配置成以容纳消弧栅450。第四部分375、376被配置成以容纳机构410。第五部分305、355被配置成以容纳第一电路连接件465，以及第六部分306、356被配置成以容纳第二电路连接件430。将认识到由于壳体105内的装置161、171的镜像布置，每个第五部分305、355对角相对(相对于壳体105的长度201和宽度211布置在壳体105的相对端部)。同样地，每个第六部分306、356对角相对。
在实施例中，每个第一部分300、350将占据相当大部分的断路器壳体105宽度211，并被布置在各自的第三部分315、365和第四部分375、376之间。而且，每个第一部分300、350将相对于断路器壳体105的长度201中心布置，并将彼此并排。如在此所使用的，所述术语“相当大”表示考虑线圈435的尺寸和几何尺寸的所有功能上有用的内部宽度。
在实施例中，每个第二部分310、360将占据断路器壳体105的大约半个宽度211，并被布置在各自的第一部分300、350和第六部分306、356之间。每个第三部分315、365将占据断路器壳体105的宽度211的大约一半，并被布置在相对于各自的第五部分305、355和第六部分306、356之间的断路器105长度201的相对侧。如在此所使用的，所述术语“大约”表示最小偏差，例如该偏差可由制造和材料公差产生。
如所公开的，本发明的一些实施例可包括如下一些优点：在紧凑的壳体中的双重热和电磁电路保护；利用环形截面的两个线圈的能力，每个线圈被配置成以适合整个内部壳体宽度；以及，均分壳体内的内部体积的能力。
尽管参照示例性的实施例已经描述了本发明，但是本领域内的技术人员将理解到在不背离本发明的范围内可进行各种改变和其中的元件可替换为等同物。另外，在不背离其基本的范围内可进行许多改变以使具体情形或材料适合本发明的教导。因此，意图是本发明不限于公开为最好的具体实施例或不限于仅视为实现该发明的模式，而是本发明将包括落入所属权利要求范围内的所有实施例。而且，在所述附图和描述中，已经公开了本发明的示例性实施例，虽然或许已经使用了特定术语，但是除非另作说明它们只是用于一般和描述意义而不是为了限制，因此本发明的范围不限于此。并且，使用术语第一、第二等不是表示任何次序和重要性，而是这些术语第一、第二等被用来一个元件和另一个元件。而且，使用术语一个等不是表示限制数量，而是表示存在至少一个参考项。

Claims (17)

1.一种单极断路器，包括一壳体(105)，该壳体具有一定长度(201)、宽度(211)和高度(221)，该壳体包含：
两个电流通道区域(160，170)，每个区域包含被配置成以容纳电磁保护装置(435)的第一部分(300，350)、被配置成容纳热保护装置(445)的第二部分(315，365)、被配置成以容纳灭弧装置(450)的第三部分(315，365)以及被配置成容纳操作机构装置(401)的第四部分(375，376)；
其中，每个第一部分(300，350)相对于壳体的长度居中地并排布置在各自的第三(315，365)和第四部分(375，376)之间；
其中，每个第一部分(300，350)占据所述壳体相当大部分的可用内部宽度；和
其中，每个第二部分(310，360)占据所述壳体(105)一半的可用内部宽度，并且每个第二部分(310，360)被布置在另一个第一部分(350，300)的相对远侧上。
2.如权利要求1的单极断路器，其中，
所述两个电流通道区域的每个还包含被配置成以容纳第一电路连接件的第五部分，以及被配置成以容纳第二电路连接件的第六部分；
每个区域的第五部分对角相对；和
每个区域的第六部分对角相对。
3.如权利要求2的单极断路器，其中，
每个第五和第六部分占据所述壳体大约一半的可用内部宽度。
4.如权利要求1的单极断路器，其中，
所述壳体被配置成以允许每个区域内的容积相同。
5.如权利要求2的单极断路器，其中，
其中每个第二部分被布置在各自的第一和第六部分之间。
6.如权利要求1的单极断路器，其中，
每个第三部分相对于所述壳体宽度被布置在所述壳体的相对侧，且其中每个第三部分被布置在第一部分和第二部分下方且大致占据壳体的全部长度。
7.如权利要求6的单极断路器，其中，
每个第三部分占据所述壳体的可用内部宽度的大约一半；和
每个第三部分被布置在各自的第五和第六部分之间。
8.如权利要求1的单极断路器，其中，
在第四部分中的操作机构控制可移动臂的位置，该可移动臂被配置为连接或断开每个电流通道区域中的电流通道，该可移动臂位于第一部分下方且位于第三部分的相对端之间。
9.一种断路器，包含：
单极壳体，该壳体具有一定长度、宽度和高度；
所述壳体包含两个电流通道区域，每个区域包含被配置成以容纳电磁保护装置的第一部分、被配置成容纳热保护装置的第二部分、被配置成以容纳灭弧装置的第三部分以及被配置成容纳操作机构装置的第四部分；
两个电磁保护装置，每一个都布置在每个电流通道区域的第一部分内，每个都限定了每个电流通道区域内的一部分电流通道；
两个热保护装置，每一个都布置在每个电流通道区域的第二部分内，每个都限定了每个电流通道区域内的另一部分的电流通道；
两个灭弧装置，每一个都布置在每个电流通道区域的第三部分内，每个都限定了每个电流通道区域内的另外一部分电流通道；和
所述操作机构装置布置在每个电流通道区域的第四部分中，该操作机构装置被配置成以打开和关闭每个电流通道区域的电流通道；
其中，每个第一部分相对于壳体的长度居中地并排布置在各自的第三和第四部分之间；
其中每个第一部分占有所述壳体的相当大部分的可用内部宽度；和
其中，每个第二部分占据所述壳体一半的可用内部宽度，并且每个第二部分被布置在另一个第一部分的相对远侧上。
10.如权利要求9的断路器，其中，
所述两个电流通道区域的每个还包含被配置成以容纳第一电路连接件的第五部分，以及被配置成以容纳第二电路连接件的第六部分；
每个区域的第五部分对角相对；和
每个区域的第六部分对角相对。
11.如权利要求10的断路器，其中，
每个第五和第六部分占据所述壳体大约一半的可用内部宽度。
12.如权利要求9的断路器，其中，
所述两个电流通道区域的每个都被配置成以占据所述壳体内相同量的体积。
13.如权利要求10的断路器，其中，
每个第二部分被布置在各自的第一和第六部分之间。
14.如权利要求9的断路器，其中，
每个第三部分相对于所述壳体的宽度被布置在所述壳体的相对侧，且其中每个第三部分被布置在第一部分和第二部分下方且大致占据壳体的全部长度。
15.如权利要求10的断路器，其中，
每个第三部分占据所述壳体的可用内部宽度的大约一半；和
每个第三部分被布置在各自的第五和第六部分之间。
16.如权利要求9的断路器，其中，
操作机构装置包含第一部分和第二部分，所述操作机构装置的第一部分被布置在所述两个电流通道区域中一个的第四部分内，所述操作机构装置的第二部分被布置在所述两个电流通道区域中另一个的第四部分内，所述操作机构装置的第一和第二部分被配置成以允许所述两个电流通道区域中的电流通道一起脱扣，所述操作机构装置的第一和第二部分被配置成以允许一起手动打开和关闭所述两个电流通道区域中的电流通道。
17.如权利要求9的断路器，其中，
在第四部分中的操作机构控制可移动臂的位置，该可移动臂被配置为连接或断开每个电流通道区域中的电流通道，该可移动臂位于第一部分下方且位于第三部分的相对端之间。
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