CN101483121B - 用于断路器的电子跳闸装置及其壳体以及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于断路器的电子跳闸装置及其壳体以及装配方法。用于跳闸装置的电子模块被优化以便整合有已知功能，特别是阈值参数设置、电流测量、电压分接头(36、78)，读出显示和通讯(72)。在电子模块中还有电磁作动器(54)，用于优化相关联断路器的断路。遵循了对跳闸装置在现有开关单元中的位置的空间占用限制。

Description

用于断路器的电子跳闸装置及其壳体以及装配方法

技术领域

本发明涉及通过电子处理的开关设备的跳闸。更特别地，本方法涉及一种电子跳闸装置，能够整合在现有开关设备中并通过并入的电磁作动器作用在开关设备的触点上。此外，跳闸装置的电子模块还包括已知功能块，特别是阈值参数设置、电流测量、测试连接器、显示和通讯功能块。

本发明还涉及用于电子跳闸装置的壳体，其具有被优化为最大紧凑度的设计。本发明还涉及跳闸装置及其装配方法，尽管整合的功能块密集，该方法依然得以简化。

背景技术

如文献FR 2 696 275所述、并如图1示意性地显示，塑壳断路器1包括能以及时的方式促动开关单元3的触点的跳闸装置2。断路器1的整体尺寸或多或少被标准化，该断路器被开关装置3的范围限定，特别地，跳闸装置2安装在设置于所述单元3的壳体内的凹部4。

特别地随着电子跳闸装置2的开发，已知有各种跳闸单元，与磁或热磁跳闸装置相比，电子跳闸装置允许引起断路的电流阈值通过适当机构5调节，并且允许通过测试连接器6进行检验。典型的电子跳闸装置2包括由绝缘材料制成的壳体7，壳体中容纳有印刷电路板类型的处理单元，该处理单元接收代表配电电路的信号。当电流信号的值以预设时间段超过预设阈值时，处理单元向诸如螺线管这样的作动装置3发送信号，使得断路器1的触点对分开。

跳闸装置2通常是可移除，并且仅当进行断路器1的安装时，才适配在断路器1的壳体内。并且，为满足各种需要，跳闸装置2通常是可互换的，这些需求的范围是从基本保护到最高级保护，包括多设置点和/或不同的测量功能，如电压，功率和/或能量测量。此外，在失效的情况下或为了增加新功能，需要替换在已有开关单元1上的跳闸装置2。虽然跳闸装置2的功能和要被设置的参数5结果体现在数量上，跳闸单元2的尺寸因此遵守与它们的凹部4有关的严格标准。

微处理器的使用可以让所有保护功能都容纳在具有小尺寸的壳体7内。但是，这些功能所固有的空间需求不能被随意最小化，特别是考虑到由执行处理、测量、参数设定和促动的不同组成元件之间的连接所产生的限制。通常的导线、焊点或触头片在整合于跳闸装置2内的功能中妥协，其余的通过利用硬线连接(hard-wired connection)的外部辅助单元实现。特别地，触点作动系统不形成电子跳闸装置2的一部分。

尽管有如文献EP 0 991 095所述的各种设计，电子跳闸装置并未优化且要求辅助设备的连接，因此使得断路器的制造过程更加繁琐。

发明内容

除了上述优点，本发明的目的是减轻现有电子跳闸单元的缺点并且提出一种跳闸装置，该跳闸装置具有包含用于执行所需功能的不同组成部件的设计。特别地，根据本发明的跳闸装置符合空间占用上的限制，并且能够在现有断路器中替换跳闸单元的跳闸装置，该跳闸单元特别是磁或热跳闸单元。此外，根据本发明的跳闸装置包括断路器触点的电磁作动装置，以及代表在配电电路中流过的电流的不同值的测量和处理，还包括使得用户能够设置跳闸阈值参数值的机构。由此方便了其装配。此外，由于该机构体系对不同断路器都可用，而无论极的数量或极的断路大小(breaking intensity)，不同零件的装配和储存得以合理化。

根据一个特征，本发明涉及一种电子跳闸装置，其能通过连接条连接至开关单元。本发明还涉及这样的装置的电子模块，并还涉及该模块的壳体。

由此，该模块的壳体包括底部部件和覆盖件，该覆盖件优选地通过夹紧而安装到该底部部件上，并且围绕该底部部件以形成腔体，该腔体中容纳有印刷电路板。覆盖件包括用于操作辅助设备的孔和测试连接器，所述辅助设备诸如印刷电路板的拇指旋转控制器的延伸部分。覆盖件的外表面还包括用于安装读出显示设备的凹部。

在根据本发明的壳体的底部部件中，设置有护套用于以相对于腔体紧密的方式容纳并围绕作动器，该作动器具有非动作位置和动作位置，在该动作位置中，作动器从壳体与面对跳闸装置连接条的侧面板垂直地突出，以便促动断路器触点。护套经由用于作动器的连接的通道并经由使作动器到达其动作位置的孔而敞开到壳体的侧面板上，优选地，移动撞针牢固地固定至覆盖件，并在作动器从非动作位置移动至动作位置时而被作动器驱动。在根据本发明的模块和跳闸装置中，放置在护套中的作动器优选地是电磁作动装置，该电磁作动装置包括从护套滑出的推杆和通过连接通道的连接器。

电子模块还优选地在壳体的腔体中包括印刷电路板，作动器的连接器连接至该板，优选地经由该板的边缘并有利地通过底部部件和覆盖件的侧面板之间的局部连接。用于形成电子跳闸装置的与互感器单元的连接还优选地经由边缘以及在根据本发明的壳体的覆盖件和底部部件的壁之间实现。这种解决方案增加了装置的紧凑性，并且防止有可能导致连接线路不正确定位和/或损坏的任何动作。所述互感器单元和电子模块优选地通过夹紧紧固至彼此，以便消除任何螺钉或其它非束缚(non-captive)紧固机构。

根据本发明的优选实施例，电子模块除了通过使以下分析的电流断路实现的保护之外，还包括其它功能，并且用于启动这些功能的接口有利地在安装于模块壳体的腔体中的附加印刷电路板上实现。优选地，每个附加印刷电路板至少部分地叠置在主板上，数据传输通过非线型垂直连接器发生。板之间的连接器有利地具有弹簧触点或镀金活塞的形式，使得由共面堆叠产生的任何缺陷都能被补偿。模块特别地包括具有朝向外部的接口的板，壳体设置有适当的结构，例如是L形的。

有利地，根据本发明的电子模块包括电压值的直接处理单元，并且可能的是中性的，该数据被传输到主印刷电路板。专用于这种处理的板优选地以介质护套安装在壳体的腔体中，该护套是模制的或由铸件模制，使得该板与其余电子零件绝缘。壳体此外还被设置为直接分接(tap)电压。特别地，壳体的底部部件制成为两部分，即优选地通过焊接彼此连结的底部和第二底部以形成绝缘空间，在其中机构可以被定位为实现电压值和中性值分接。特别地，过道类型的结构可限定放置导体的路径，所述导体包括例如与互感器单元的连接条连接的第一条以及腔体内的第二条。在底部中位于这些第二条的水平高度处的孔使得优选地为镀金活塞的触点向与该孔相对定位的隔绝处理印刷电路传输数据。

根据本发明的壳体和电子模块包括其它功能块。例如可在壳体的底部和第二底部之间安装滑动装置以传递外部推力。还可以通过布置在壳体中的光学通道来设置无接触的连接机构，该光学通道优选地布置在用于与其它单元紧固的机构的水平高度处，该其它单元也设置有光学通讯机构。当所述单元被例如通过夹紧在轨道上而被紧固时，通讯机构可经由所述光学通道传输它们的数据。

根据本发明的壳体和电子模块适用于任何级别、任何极数的跳闸装置，特别是三极或四极。跳闸装置可安装在也作为本发明目的的开关单元的壳体中以便触发其触点的分离。为此，根据本发明优选实施例的跳闸装置与梳连接器类型的可断螺钉的对齐布置相关联，以使得通过将每个梳连接器螺钉连接在连接条上以及螺钉的拧紧和截断(section)而实现在断路器结构中的安装，螺钉的其余部分保持连接至最终尺寸的组件。这实现装配的容易度并保证拧紧扭矩的一致性。

根据另一特征，本发明涉及用于装配电子跳闸装置的方法，该跳闸装置的几何结构被优化以便包含所有功能，特别是促动。电子模块的底部部件包括定位有护套的腔体，该护套敞开至两个相对侧面板上的孔。在优选实施例中，底部构件通过将底部焊接至第二底部、并通过将导体或甚至推动器类型的其它元件定位在该底部和第二底部之间而实现，其中将导体定位在该底部和第二底部之间实现电压和/或中性分接头。优选的电磁作动器安装在底部部件的护套中，其连接器穿过其中一个孔并且作动器的滑动部件能够经由另一孔突出。

根据本发明的方法，优选地通过夹紧而将底部部件紧固到跳闸装置的互感器单元上而继续。然后，印刷电路板安装在腔体中，通过有利地作为弹簧的垂直触点而部分地堆叠和直接连接。作动器和互感器单元的连接器优选地在边缘上通过钎焊而紧固至主电路板。腔体优选地通过夹紧而用覆盖件封闭，该覆盖件平行于主印刷电路板安装，板的作动装置联接至覆盖件，优选地通过覆盖件封闭腔体之后而夹紧。诸如读出显示设备这样的其它元件也被装配。由此装配的跳闸装置被安装在开关单元中。

附图说明

从下文本发明具体实施例的描述，其它优势和特征将会更加明显。附图中所示的实施例仅用来说明，但决非限制发明的用途。

图1显示了开关单元，根据本发明的跳闸装置安装在该开关单元中。

图2A至2H显示了根据本发明优选实施例的电子跳闸装置的相继装配步骤。

图3A、3B和3C显示了在本发明优选实施例中的电压分接头板的安装。

图4示出了根据本发明的跳闸装置的另一实施例以及通过分隔梳(separation comb)的装配方法。

具体实施方式

下文将根据包括跳闸装置200的选择的优选实施例来描述本发明，如果需要这些可选项可以被省略。替换例对于本领域的技术人员是显而易见的，所列举的不同零件不应被视为是寻求保护的目的所必需的。为简化图例，对本发明目的是可选的一些元件并未包含在所有图示中。

此外，根据本发明的跳闸装置能够安装在不同的已有“塑壳(mouldedcase)”开关单元上，尤其在16至630A之间工作的，而与极的数量无关，即使所示实施例涉及用于如图1所示的三极断路器1的电子跳闸装置，即包含三对触点来中断三相电中各相的电流。

最后，为简化说明本发明的优选实施例，将相对于装配/安装位置来描述跳闸装置200，在该位置中，断路器1平放，壳体的凹部4面向上，即，用户可触及的、配有设置调整机构的跳闸装置200的表面在顶部并大致水平。诸如“侧向”、“顶部”、“底部”等这样的相对位置术语的使用不应被视为限制性因素。

通常，跳闸装置200限定了插置在断路器1壳体的凹部4中的外部封壳，其(外)顶表面设置有用户可触及的设置和显示元件。根据本发明，跳闸装置200的封壳通过电子处理模块与电流互感器单元10的组件限定，这是传统的设计。特别地，如图2E所示，互感器单元10包括壳体12，壳体12具有适合开关单元3和/或断路器1的凹部4并安装在其中的形状。互感器单元10的壳体12容纳有用于关联于混合电流传感器的配电电路各相的导体，如文献FR 2 870 350的图10所示。传感器所获得的数据以及供电电流通过适当的连接器14传输到电子处理模块。优选地，根据本发明，考虑到跳闸装置的紧凑性，连接器14是柔性的且与非常短的线型连接机构15相关联。有利地，连接器14适用于印刷电路板的侧面(edge-wise)连接，如文献FR 2 913143所述。特别地，根据本发明的跳闸装置的互感器单元10如法国专利申请FR 08 00131所述。

三极互感器单元10的三个导体经由三个连接条16₁、16₂、16₃伸出到壳体12的侧面板上，这些连接条大致地形成平面并且设置有连接孔，这些孔将连接至断路器1的开关装置3的三个电流输入接线条。在与壳体12相对的横向面上，每个导体经由接线条18伸出，该接线条实现向外部电路的连接。互感器单元10的测量和供电互感器的存在对该单元产生了较大的尺度限制。该元件由此占用了断路器1的壳体的凹部4的大部分，而这部分是不可压缩的。

根据本发明的跳闸装置200的电子处理模块由此必须包含在断路器的凹部4的其余空间中。特别地，对于分别为100A、630A的三极断路器1，跳闸装置200的尺寸(在断路器1的装配好的位置中的长度×宽度×深度)大约为分别100×25×48mm³、130×45×65mm³。对于四极断路器，一般只有一个尺寸需要被增加，长度分别为135和175mm。互感器单元10通常占用深度的60％，仅为电子处理模块壳体20留下不到20或者30mm。

跳闸装置200的电子模块包括根据本发明的壳体20，该壳体容纳有处理跳闸信息所需的不同元件。壳体的形状与要被放入的凹部4相匹配，且其底表面能并置在互感器单元10的壳体12的大致矩形的顶表面上。电子模块的壳体20通过适配在互感器单元10上的第一底部部件22和形成覆盖件24的第二部件形成，其中，构成模块的不同元件定位在该第一底部部件上，覆盖件保护模块的不同零件(图2G)。优选地，为简化装配，底部部件22包括侧面板26，该侧面板与适配在互感器单元10上的壳体20的第一表面大致正交，从而限定了腔体28，该腔体中安装有不同的零件(图2D)，覆盖件24还包括侧面板26’，该侧面板26’限定的腔体28’尺寸大于底部部件22。覆盖件24因此可以重叠在底部部件22上。

根据本发明优选实施例并如图2所示，除了延伸互感器单元10和实现由互感器单元10提供的数据的处理的部件之外，电子模块的壳体20还包括附加的隔间，特别地用于与外界通讯和用于附加的连接。优选地，附加隔间相对于互感器单元10的伸出主要部分有偏移，以使得电子模块包括大致L形的壳体20。附加隔间以与壳体的其余部分、底部部件22连续的方式形成，如覆盖件24那样形成L形，具有近似矩形的主腔体28A，延伸出垂直的腔体28B，两者之间仅通过狭窄的通道彼此相连。

在本发明优选实施例中，作为对由互感器单元10的连接器14传达的电流值的补充，电子跳闸装置200利用电路各相中流动的电压值。此类相电压的测量意味着所使用机构30的绝缘限制，根据本发明，该机构由此被包含在电子模块中，或者更确切地说位于其壳体20的底部部件22中。为此，底部部件22包括第二底部(double bottom)32和底部34，这两个底部固定至彼此且在这两者之间定位有与电压测量功能相关联的导体30(图2C)。

电压分接头导体30₁、30₂、30₃具有第一端部36₁、36₂、36₃和第二端部条38₁、38₂、38₃，其中，第一端部36₁、36₂、36₃被设计为与开关单元3的连接条和/或与互感器单元10的连接条16₁、16₂、16₃协同工作，在装配位置上，第一端部与连接条接触或直接位于连接条上方；第二端部38₁、38₂、38₃用于电压测量机构的连接。

如图2A所示，由模制塑料制成且具有由电子模块底部部件22确定的形状的第二底部32，在其顶表面上包括结构32_i，i＝1至3，这些结构为电压分接头导体30_i划定出通道。这些过道(chicane)32_i形成了每个导体30的防错机构，用来阻止任何装配错误，同时，保证了不同电压分接头彼此的电绝缘。第二底部32进一步被设置为，一旦装配好，使得连接条36_i位于底部部件22外部，而连接条38i从底部部件22的主腔体28A内可触及。优选地，过道32_i被设置为使得，连接条38_i沿第二底部32的宽度方向排列，以便于数据处理。两个端部36_i、38_i之间的优选为柔性的导体30_i的形状，由第二底部32的过道32_i限定。

优选地，第二底部32的结构32_i形成有效的绝缘沟槽，这些沟槽容纳粗切削导体30_i使得成本降低。导体30可由不锈钢制成，在第二端部38的水平高度(level)处具有由像弹簧那样作用的镀金触点形成的电压分接头(图3)。这些选择保证了用于所传输信号的低电平电压和电流的接触连续性，同时，消除了触电风险并且保证了电路和/或互感器单元10的导体16的电化学兼容性。此外，小厚度的不锈钢薄片条30的使用不需要任何特殊的衬层来防止腐蚀，所述不锈钢薄片条的与在第二底部32表面上的特别设计的支撑部相关联的机械特性，允许用推荐的扭矩将连接条36拧到互感器单元10上而进行的多个装配和拆卸操作，从功能的角度看，没有部件会退化，从美学的角度看，第一端部36在壳体20外部保持可见。

电压分接头导体30由此被容纳在由装配两个壁32、34形成的底部部件22的整合空间内。该空间还用来容纳电子模块壳体20中的其它功能元件，如用于辅助模块的控制机构40。如果设想从跳闸装置200到除断路器1的开关装置3外的其它单元的机械传动，可以从跳闸装置200的当前组件中获取用于这种类型操作的必要机构。特别地，第二底部32的结构可用于将推力传递至安全模块的部件40，该安全模块位于电子跳闸装置外侧，特别地是如文献FR 2 701 335所述的差动保护单元。有利地，推动作动器40由带电(charged)热塑性材料制成，且其形状保证了获得优化的力传递的刚度。优选地，为推动作动器40设置的外壳的形状引导推动作动器不受任何阻碍地滑动，并且保证了高品质的精确承载点。作动机构40的安装是快捷的，没有任何错误的风险，并且不需要任何特殊的工具。优选地，为所有跳闸装置200安装这种任选机构，还包括不能确定可行的机械作动机构40被使用的时侯。

在电子模块中，导电金属部件与印刷电路板之间的连接质量部分地取决于紧密程度。根据本发明的优选实施例，第二底部32通过超声焊接被固定至壳体20的第一部件22的底部34上。这种方法进一步保证了电压分接头导体30的机械强度。附加的作动机构40具有针对污染环境和后断射出(post-breaking projection)进行保护的优势。

为了实现准确的电压测量以及开关装置1的功率和能量平衡的可靠确定，推荐引入电子学中的中性电压的真实值。由此，在三极断路器1中，在底部部件22中并入附加的导体42是有利的，该导体在其一端处包括连接器46，以便连接至安装装置1的中性线路。中性导体42是另一端处卷曲到如不锈钢片等的连接条48的热缩护套内的电线，。有利地，如图2B所示，这种中性线42安装在电子模块底部34的底部表面上的适当结构中。由此辅助了中性线42的装配，所有一切使得当底部34“转动”用来装配在第二底部32上时，可以把线固定在过道中以用于保持住它。

如图2C所示，优选地，底部34和第二底部32由热塑材料模制而成，除了通向电流分接头导体30和中性导体42的接线条38、48的入口(access)49之外，底部34和第二底部32的外表面在关键的绝缘路径上不包括任何开口。底部34和第二底部32随后被彼此焊接，以便将包含在其中的元件30、40、42固定，并针对外部污染保护这些元件。介质的绝缘因而也得以保证，以使得断路器1的干扰(spurious)跳闸风险被最小化，并保证跳闸装置的功能反应性(reactivity)。

电子模块的壳体20的底部部件22由此是具有腔体28的L形，该腔体包括大致矩形的主要部分28A和大体垂直的延伸部分28B。仅有端部36、38、46、48可触及的作动机构40(在此未示出，见图2A)、电压分接头导体30和中性线42被包含在底部部件22的底面中，这些元件的每个都以可靠和简单的方式安装，不需要任何特殊工具。此外，这些中的一些元件30、40对于断路器1的不同范围是通用的，因而可合理地进行零件的管理。

但是，需要指出的是，图2A到2C所示的底部部件22的这些装配步骤不是必须的。特别地，对于四极断路器和跳闸装置，不存在中性线42。附加的辅助推动器40和/或电流分接头导体30也可以省略。底部部件22可以是整体的。特别地，如果不要求被整合的元件周围的紧密度，底部部件22可通过任意其它机构(夹紧件、螺钉等)将两个壁32、34简单地连结并紧固到一起。

根据本发明，开关装置3的触点的作动器50被包含在跳闸装置200内，更具体地包含在电子模块中，以便增加电子模块的反应性。有利地，即使诸如压电跳闸装置这样的其它替换例是可行的，可以使用如文献FR 2 893 445所述的小型电磁跳闸装置50。如图2D所示的这种类型作动装置50包括围绕移动电枢的磁轭52，该电枢被推动器54延伸，该推动器具有被弹簧保持靠近磁轭52的休息位置(图2E)以及该推动器凸伸的作动位置。移动机构的移动由磁轭52内的磁力引起，该磁力由来自连接器56的电流信号产生。

接触作动器50必须与模块中的电子零件电绝缘。因此，该作动器可以在第一底部部件22中安装在护套58内，该护套与被设计用来容纳电子处理单元的腔体28气密封。替换地，这样的护套58同样能在腔体28上包括开孔，这些孔与作动装置50协同工作(例如经由在磁轭52和护套58的壁上的一组销，未示出)，以使得由作动器50/护套58形成的安装组件与所述腔体28密封。此外，特别对电磁作动器50，对可靠性而言十分重要的沿移动部件54的轴线的定位和运动，是由牢固附连至壁26的护套58的合适的形状和尺寸保证的。有利地，考虑到根据本发明的电子模块的紧凑性和腔体28中可用的少量空间，护套58整体地模制在底部部件22内，该护套的其中一个壁由壳体20的底部表面形成。当制造底部部件22时，护套58被置于预定参照系统的中心，轴向定位的准确度也因此被保证。由于没有中间部件，进一步导致了短而优化的尺寸链。

护套58大致为平行六面体，其的与腔体28A底部相对且平行的顶面优选地使侧面板26延伸到顶面之上，以便在该表面上定位和导向印刷电路板。护套58在底部部件22侧面板26上包括孔60，用于装置50的安装，有利地，该孔60作为作动机构54的通道。优选地，作动器50在两个连接条36_i、36_i+1之间动作。护套58还包括用于所述作动器50的连接器56通过的机构，优选该机构是在与组件和作动孔60相对的壁上的第二孔62。当作动装置的连接器56传输用于跳闸的必要信息时，作动装置50位于休息位置并从护套58凸伸。由于板64在作动器50上方的位置，连接器56的连接可以是柔性的且短，优选地，连接器56经由边缘与板64联接，特别地如专利申请FR 0608921所述。

调整护套58的尺寸，以便提供机械强度和支撑并引导护套的可移动机构54。还可以安装防错机构以避免装配错误和相关部件的损坏，该防错机构例如是非对称地放置在护套58内并与作动器50协同操作的隆起障碍物。优选地，为了改进装置50功能上的夹紧，并改善该改进装置50对由于互感器单元10产生以及由跳闸引起的冲击和振动的抵抗，护套58的内部面板包括夹紧件，从而无需使用附加元件。当模块已经被装配好并且在该模块安装在断路器1的壳体之前，为了防止电磁装置50的任意意外损失，这种优势特别有用。这种方案使得作动器50的装配和拆卸特别简单，而不需要任何特殊的工具，尽管在外壳上有小间隙的限制。

装备有作动器50(装配在第二底部32上之前，该作动器本身先被安装在底部34内)的底部部件22可以被装配在互感器单元10上，如图2E所示。这种装配可以在前期完成，但会损害电磁作动装置50装入的容易度，也可在后期完成，但会受到由于空间28内存在印刷电路板64导致的限制。有利地，通过互感器单元10的壳体12和电子模块的底部部件22的合适形状而将这两个元件12、22彼此夹紧从而实现紧固，尽管如螺钉紧固这样的其它方法也是可行的。这种方法可以实现快速且直接的装配，同时允许用适当的工具拆卸。此外，夹紧件沿垂直轴线工作的紧固机构的几何优化，使得组件对应力的抵抗得到保证。进一步，能够导向和防错的形状互补性被设计用来确保连接条16_i和电压分接头30_i的连接条36_i之间的对准。

根据一种选择，为了限制可到达跳闸单元200的污染，可以在开关单元10和跳闸装置200之间安装隔膜。实际上，特别对于三相和四相断路(breaking)装置，一些高压的断路操作可产生从断路装置3的盒体脱离的颗粒，并且这些颗粒可沉积在第二底部32下方的电压分接头30的水平高度上。安装与开关单元10的形状紧密贴合的部件(未示出)，防止污物进入跳闸装置200的连接区域，同时，在冲击和振动期间分担了跳闸装置的强度。比如，模制硅护罩的柔性材料能够实现互感器单元10的调整固定，并且由于模制硅护罩还能增加活动部件之间的介质强度，因此特别适合。

应该指出的是，由于已经安装在底部部件22中的零件(电压和中性分接头连接器30、42，作动机构40、50等)的整合，并由于向上延伸的连接机构14、56很小，不用担心掐紧导体的风险。此外，在图2E所示的步骤完成时，在组件中所述的所有元件都存在是可能的，无论用户选择的跳闸装置的最终任选装置。一些元件保持未用。还可以省略一些装配步骤，特别是去除一些多余元件。

通过安装包括一个或多个执行所需不同功能的印刷电路板的电子处理单元(图2F)，而继续根据本发明的跳闸装置的装配。在优选且详细的实施例中，安装有三个板，但必须清楚的是，不同功能可被分成较多数量或者较少数量的板，或者可以仅存在处理单元的主板64。为了合理制造跳闸装置，优选的是，用于每种可选功能的界面对应一块板，并且与不同功能的处理相对应的电路传输到处理单元的主板64。

根据本发明，尽管电子模块非常紧凑并且整合有作动装置50，但电子模块能够执行很多功能。为满足密集性需求，相应于不同功能的电子板被堆叠在模块的壳体20内，并且通过间隔柱类型的非线型(non-wired)触点66直接通讯，所述触点优选地具有弹簧功能，以便补偿共面板堆叠的静态不确定性，用于数据在所有情况下都能可靠地传输。根据本发明的优选实施例，柔性非线型通讯机构66是具有适当行程的活塞类型的，以便吸收冲击和振动，而不在板上产生任何应力。此类连接的行程以及弹簧的整合的优化，进一步使得不同水平的尺寸变化被吸收，保证了持久的接触。为了传输与电子跳闸装置中的接近0V的电压相关联的弱电流信号(大约5mA)，触点66在其表面上涂有适当的材料，特别是金。

为了使数据传输更加直接，优选的是，每个附加板被放置为至少部分地面对执行跳闸功能的主处理板64。优选地，中央板的尺寸与腔体28的主要部件28A对应，即，中央板具有与互感器单元10的壳体12大致相同的尺寸。为了简化制造并且使采购和存储合理化，壳体12不要制成完全的L形。优选地，主要板64包括执行跳闸功能的印刷电路板，该板包括根据本发明的跳闸装置200的所有选项，特别地具有参数设置机构，如拇指旋转控制器(thumb-wheel)以及优选地设置在侧部上的连接条，用于互感器单元10和壳体20的底部部件的连接器14、56。用于在处理单元内部传输的触点66形成在与该处理单元背对背设置的其它板上。

处理单元板的装配可在紧固的组件安装在腔体28之前进行，比如通过适当的机构夹紧。如图2F所示的另一选择包括，在壳体的腔体28内一个接一个地对板进行叠置。柱和孔类型的对齐机构可被设置在板和底部部件22上，如夹紧件紧固堆叠物那样。无论如何选择，电子单元的装配可以以简单且可逆的方式进行，而不需要任何特殊工具，且拆卸不会损坏连接结构。

特别地，如上所述，优选实施例在L形的基部28B的水平高度处包括用户接口，例如为了使用户能够与外部机构通讯和/或连接线路。接口板70安装在壳体20的该部分28B中，特别地重叠在中心部分28A上，连接至主板64的触点66和用户接口机构72设置在接口板顶表面上。

在本发明的优选实施例中，并如上所述，电路的电压通过导体30测量，且电压的值被处理。为了保证用户安全，必须进行调节(regulatory)绝缘，特别的，当被测电压被传输到主电路板64之前必须被降低。为此，安装被称作电压板的特殊板74，优选地安装在与作动器50的护套58靠近并面对电压30(和中性42)分接头导体的接线条38(和48)的其余空间内。电路的降压电阻可使初始电压在数据传输到处理单元64之前减小大约一千的因数，这确保了模块前面板的调节电阻并保证用户安全。如前所述并如图3A所示，在电压分接头导体的第二端38的水平高度处经由适当的孔49进行从电压分接头导体30向板74的数据传输，优选地，孔通过镀金销76相对于底部大致垂直。有利地，为了补偿任何间隙并增加制造容差，触点76还可具有活塞的形式，有利地安装在电压板74上。

电压板74安装有绝缘热塑护罩78，护罩可被并入在壳体20的腔体28内，而无需任何特殊的工具，护罩的强度和精确定位可以通过形状上的细节和夹紧件保证。实际上，以与电压分接头导体30的绝缘相同的方式，除了触点66与主板64之外，电压板74严格的电隔离，保证了跳闸装置200的正确操作。如图3B和3C所示，绝缘护罩78优选地被制造为使得，板74被插入壳体20的腔体28之前与护罩形成牢固的装配，为使印刷电路74容易地安装在护罩78中，可以具有能够防错的引导槽。有利地，为了检查电压板74及其护罩78的存在，甚至在根据本发明的跳闸装置200的装配后期，护罩也能包括在前面板可见的销80，该销能被任何机构检测，所述机构包括照相机类型的自动机构。

通过将处理板64在腔体28的主要部分中安装在其它元件70、74和电磁作动器50的护套58之上而继续电子模块的装配。主处理板64：

-处理通过互感器单元10的连接器14从配电电路接收的电流数据，以确定工作条件是否需要跳闸；

-经由非线型触点66接收从电压板74处理的电压测量数据，该电压板经由电压30(和中性42，如果可以的话)分接头导体30从电流输入导体16获得该电压测量数据；

-通过其接口56向作动器50发送数据；

-向用户接口板70发送数据。

一旦板64、70、74被安装在壳体20的底部部件22的腔体28内，从互感器单元10到作动装置50的连接就被建立，特别地通过将连接器14、56钎焊到板64上，优选地，钎焊到板64的边缘。

由于选择柔性直接触点66，受限的空间不妨碍数据传输机构的数量。此外，连接器14、56被容纳在可利用空间内。减少连接器14、56的线长15是有利的，特别是限定长度相同，以使得连接时柔性部件沿壳体20的底部部件22的侧面板26压紧。

在通过覆盖件24封闭底部部件22而完成壳体20的装配之前，撞针84定位为面向作动器50的移动推杆54的出口孔60，以形成作动器50与开关装置3之间的接口。除了这两个元件54、84之间的不同机械特性确定撞针84的存在之外，实际上经常通过电磁作动装置50在电磁模块200内的整合来指示能够偏离跳闸力轴线的中间元件84的存在。构思上，传动部件54和接收部件的轴线不能彼此对齐。撞针84因而设计有使推力轴线被传输的形式。此外，撞针84的设计是为快速安装优化的，并具有通过不对称的形状实现的防错功能。特别地，撞针84安装在壳体20的底部部件22的侧面板26的引导件86上，引导件的间隙被优化以保证精确的承载点。为避免撞针84在安装步骤期间遗失的任何风险，仅当覆盖件24使底部部件22封闭时，才完成该撞针的轴向定位是有利的。例如，鉴于撞针84在其引导件86上配合在“垂直”位置中，然后在关闭覆盖件24之前向下弯折撞针，覆盖件24的柔性突出部88随着偏置到操作位置。

组件可通过形成覆盖件的电子模块壳体20的第二部件24封闭，该覆盖件与底部部件22协同操作并包括面向护套58的孔60的通道，使得作动器50和撞针84朝外侧运动。如上所述，为了紧密的原因，覆盖件24优选地设置有形成腔体28’的侧面板26’，除了被覆盖件24保持在位的撞针84以及连接条16、36之外，底部部件22和前期安装的组件全部装在该腔体28’内。与主印刷电路板64连接的连接器14、56针对环境而被保护，位于壳体20的两部件的侧面板26、26’之间(图2G)。

此外，还可以留出光学通道90，有利地将其设置为通过匹配形状来保持腔体28的紧密性。除上述机械作动部件40之外，根据本发明的电子模块实际上还优选地包括用于与远程辅助设备通讯的附加机构，比如接地故障检测装置。考虑到有限的空间和该类型的附加功能的可选方面，包含在根据本发明的跳闸装置中的通讯机构不包括线型连接器，而是基于在根据本发明的电子模块的处理单元64上实现的光学连接结构90。这种类型的连接是可靠的并对污染不敏感，连接点之间不具有物理接触，这排除了由于振动导致的摩擦引起的磨损风险。

由此，壳体20设计有用于辅助模块的附加装配机构，特别是覆盖件24的侧面板26’上的安装轨道92，例如是燕尾类型，以使得连接到那里的辅助模块(未示出)的装配和拆卸操作方便，同时在间隙优化后可保持机械强度抵抗冲击和振动。辅助模块在跳闸装置上的紧固可通过夹紧件类型的元件执行。此外，辅助模块安装轨道92被设计为实现主印刷电路板64和安装在轨道92上的模块之间的光学连接结构90，比如，在壳体20的面板26、26’上的轨道92中的孔与安装在板64下方的二极管协同工作，优选地保证腔体28A的紧密性，即使没有安装辅助模块。辅助模块在其安装位置还设置有面向跳闸装置200的二极管。这两种机构可通过设置在壁26、26’和辅助模块壳体的壁中的光学路径90、90’交换它们的数据。光学连接机构优选包括红色的发送/接收光发射二极管，波长表现出功能和成本之间最好的权衡。

有利地，当不使用该光学连接结构90选项时，保护元件94(图2H)被安装在装配机构92上，以保护围绕该主板64的紧密性并封锁该光学连接结构。这类型的封锁闸门94还能实现对这样的光学连接结构90的存在进行立刻识别，比如通过选择适当的颜色。此外，材料的选择，比如采用透明(但优选为有色的)的保护元件94，还能使保护元件保持在位，用来在没有辅助单元时测试光学连接结构的可靠性。特别地，如FR 2 910 174所述的装置能够通过一个这样的混合连接结构90、92而与根据本发明的跳闸装置相关联，获得这样的关联时，能够使电子模块为通电状态，即，断路器处于工作状态。

优选地，包含模块的电子单元的腔体28的紧密度通过将覆盖件24夹紧在底部22上实现，这种操作简单快捷且保持可逆(图2G)。覆盖件24的顶表面包括跳闸装置200的操作和参数设置所需的孔96、96’、96”。形成覆盖件24的部件以整体的方式在模制塑料中制造是有利的。优选的是，跳闸装置装配以及电子模块20被保护之后，安装大部分与跳闸装置的操作相关的接口。用于外部辅助设备的装配的插入物可在覆盖件夹紧到电子模块200的壳体20的第一部件22上之前整合在单块覆盖件24中，该插入物比如用于安装读出显示设备或键区锁定按钮98’的机构98。

一旦壳体20封闭，用于设置跳闸阈值参数的按钮100能被安装在适当的孔96内，用以与处理板64的拇指旋转控制器协同工作，该按钮的优选实施例在FR 2 913 143中已描述。其它替换例也是可行的，特别地，在覆盖件24安装在位之前，将控制装置100安装在板64上。信息标签102以及优选地为透明遮护物的保护板104被定位在参数设置机构100和测试连接器96’的水平高度处，以便针对外部侵入物而保护参数设置机构和测试连接器。有利地，保护光学连接结构的装置94还例如通过掐紧在轨道92上而被安装。

此外，来自电路的数据能通过指示灯类型的元件显示在壳体20的顶表面上。特别地，可以使用其它的显示装置，特别是使用双稳态胆甾型液晶技术(bistable cholesteric technology)。由此，即使在电力供应中断的情况下，依然可通过感受状态的两种颜色、比如红色和绿色的几mm²的指示灯的一个(或多个)像素的颜色变化而表示所述数据。

根据优选实施例，壳体20的一部分顶表面专用于安装平的显示模块106，该显示模块106经由垂直触点穿过设置在形成覆盖件24的部件中的凹部96”而与下面的处理板64的条108直接通讯。有利地，为了补偿静态不确定性，再次使用活塞式触点108。优选地，比如为下拉菜单类型的显示设备106通过两个连接点而被简单且可逆地安装，例如，固定的闩销/孔110、110’在一侧配合，螺钉112与覆盖件24的插入物98配合并固定地束缚在相对侧的显示模块106上。然而特别地，如果插入物98用如适合超声处理的黄铜之类的金属制造，机械强度可满足标准要求。为了保证IP4类型的功能紧密度并保护电子模块106免受介电击穿，凹部114形成在覆盖件24的顶面上，使得显示设备106与覆盖件24/板104的其它部分形成平面，同时与电路绝缘。印刷电路板64实际上除了触点108之外都是很难触及的，因此可保护本发明的跳闸装置的电子器件，包括如果需要的话可使电子模块处于通电状态下在显示模块106上执行动作。

覆盖件24的顶部部件的锁定与最后的装配步骤相关联，比如防止程序被修改以保证电子模块防干扰的开关116。特别地，在编程完成后，通过向下折遮护物来保护键区，该遮护物经由结构98’诱发开关116，然后组件被密封。如果需要存取，开关116必须被谨慎地作动。

因此，根据本发明的三极跳闸装置200是紧凑的，如图4所示的四极版本200q也是这样，优选装置顶部是L形而其底部是平行六面体。跳闸装置200、200q的底部部件(互感器单元)10、10q的侧面板具有三或四个接触条18、18q，所述接触条面向电子模块壳体20、20q的凹部118、118q并被设计用于断路器1的连接。整合在断路器1的壳体内的相对侧面板还包括三或四个电流输入端16、16q，有利地，所述电流输入端与电流输入条36、36q相关联并被设计用于与断路器1的开关单元3连接。

当进行装配时，跳闸装置200、200q和开关单元3的连接条16、16q的孔放置为彼此面对并通过棒状元件130彼此固定。为了简化并加速这两个零件的安装，根据本发明的跳闸装置200q有利地设置有连接梳132。如图4所示，四个连接棒形成可断螺钉134的部分，如文献FR 2 881 485或FR 2 840373所述的类型，其顶端136联接至纵向杆138。以此方式形成的梳132包括成排的螺钉134，这些螺钉能直接定位在连接孔内。每个螺钉134被拧紧，当拧紧扭矩足够大时，螺钉134的特定段发生剪切。螺钉134的底部部分130执行连接和绝缘，然而端部136保持联接在杆138上。一旦跳闸装置200q在断路器中的装配完成，必须简便地回收残余的梳132。这种选择进一步防止小部件遗失在配电柜中。螺钉134的对准杆138能被整合在跳闸装置覆盖件24中，连接棒130分离后，附加的部件136、138可以被回收或不回收。

因此，本发明提出了一种用于电子跳闸装置200的优化结构，它能代替现有跳闸装置，同时具有很多功能，本发明还提出了这种跳闸装置的简化装配方法。由于本发明所选的解决方案，紧凑的电子控制和通讯的跳闸装置200能够包含在预定的小体积4内，而同时能够满足以下具体要求：

-相同机构体系可用于所有范围的跳闸装置200，即，特别用于工作在16至630A范围的断路器1上；

-印刷电路板64、70、74和它们的电连接66的接口，允许在一套环境空间内包含多个功能；

-通过将壳体20分成电子子组件而在现有体积内进行电压测量；

-将电压和电流值从电子组件外部传送到内部；通过互感器和板74的整合而减小这些值的大小，电压和电流值被用户完全安全地处理；

-对于三极单元，包含有中性电压分接头42，允许装置的真实值为中性地被测量；

-电磁跳闸功能块(function)50通过密封护套58和其它功能块的密集而被包含在电子设备专用的空间20内，以便增加其反应性；

-远程读出显示模块106被包含在现有环境空间内，使得在开关面板里实现的轮廓没有凸出的形式；

-连接器和用户连接结构72被包含在跳闸装置200内，即使对于低级别也是如此；

-包含用于安全功能类型的辅助设备的控制装置40；

-具有远程模块的远程通讯机构90被设置用于所有级别；

-在组成跳闸装置200的不同组成元件之间提供方便的装配，装配中的一些步骤是可逆的，优选地不需要可能丢失和/或未完全拧紧的螺钉；

-设置有为用户支撑连接螺钉134的系统132，以保证跳闸装置200在断路器1中的精确的拧紧扭矩，同时使可断部件被回收。

此外，即使根据本发明的跳闸装置200一旦安装，也能100％的测试其所有功能，一直到包括所关注的焊接质量(检验连接的建立)。电子模块的每相18上的例如通过夹持触点的电压和电流输入，能够通过前面板上的测试连接器96’被检测。尽管组件紧凑，与通常用户可触及的7个点相比，这种分接头连接器96’能包括14个测试点。在装配线的末端，可进行不同的测试和校准，所有与测试机构的连接都在跳闸装置200的壳体20外部以保留组件的内部紧密度。此外，还能检查光学连接结构90。

虽然已经参考电气开关单元的电子跳闸系统描述了本发明，但本发明并不局限于此。本发明还涉及其它元件。特别地，根据本发明的在多层之间以及在不同电压和电流水平处的电气连接可用于任何类型的设备中。

Claims (28)

1.一种用于开关单元(1)的跳闸装置(200)的电子模块的壳体(20)，所述跳闸装置(200)包括被设计用于与所述开关单元(1)协同工作的连接条(16)，所述壳体(20)包括：

-底部部件(22)，包括第一表面和侧面板(26)；和

-覆盖件(24)，包括设置有通孔(96)的第二表面和侧面板(26’)，所述通孔用于所述电子模块的工作，所述覆盖件的侧面板形成容纳有所述底部部件(22)的覆盖件腔体(28’)；

-所述底部部件(22)和覆盖件(24)协作以形成底部部件腔体(28)，所述底部部件腔体(28)能够紧密地容纳沿与所述第二表面平行的方向的主印刷电路板(64)；

其特征在于，所述底部部件腔体(28)包括护套(58)，以使得：

-所述护套(58)经由在所述底部部件(22)的侧面板(26)上的连接通道(62)和经由面对所述跳闸装置(200)的连接条(16)的底部部件(22)的侧面板(26)上的作动孔(60)敞开，所述覆盖件(24)是中空的以便留有面向所述作动孔(60)的通道；并且

-所述护套(58)被设计相对于所述底部部件腔体(28)紧密地容纳作动器(50)，所述作动器能处于在所述壳体(20)中的第一休息位置以及经由所述作动孔(60)和所述覆盖件(24)的第一凹部而从所述壳体(20)突出的第二动作位置。

2.如权利要求1所述的壳体，进一步包括移动撞针(84)，所述移动撞针牢固地固定至所述底部部件(22)的侧面板(26)且面对所述作动孔(60)，并且能够移动以将所述作动器(50)的位置传至所述壳体(20)的外部。

3.如权利要求1或2中的一项所述的壳体，其中，所述覆盖件(24)通过夹紧牢固地固定至所述底部部件(22)。

4.如权利要求1或2所述的壳体，其中，所述底部部件(22)包括底部(34)和第二底部(32)，所述底部和第二底部牢固地固定至彼此并限定一空间。

5.如权利要求4所述的壳体，其中，所述底部(34)和第二底部(32)之间的空间包括能够在其中滑动的推动器装置(40)。

6.如权利要求4所述的壳体，其中，所述底部(34)和第二底部(32)之间的空间包括在第一连接条(36)和第二连接条(38)之间延伸的导体(30)，所述第一连接条从所述空间延伸出来以能够叠置在所述跳闸装置(200)的连接条(16)上，所述第二连接条定位在所述底部(34)和第二底部(32)之间的空间中，所述底部(34)包括用于触及所述导体(30)的第二连接条(38)的机构(49)。

7.如权利要求6所述的壳体，其中，所述导体(30)通过设置在所述第二底部(32)中的过道(32_i)而彼此绝缘。

8.如权利要求6所述的壳体，被设计用于三相开关单元的跳闸装置，其中，所述底部(34)和第二底部(32)之间的空间包括三个导体(30)，该空间中的第一连接条(36)能够叠置在所述跳闸装置(200)的三个连接条(16)的每个上，所述壳体还包括经由连接机构(46)从所述空间引出的中性导体(42)，所述底部(34)包括用于触及所述中性导体(42)的第二连接条(48)的机构(49)。

9.如权利要求4所述的壳体，其中，所述底部(34)和第二底部(32)被焊接。

10.如权利要求1或2所述的壳体，还包括与所述第二表面的通孔(96)协同工作的调节机构(100)以及所述覆盖件(24)的第二表面上的测试连接器(96’)。

11.如权利要求1或2所述的壳体，还包括安装在所述覆盖件(24)的第二表面的第二凹部(114)中的显示机构(106)。

12.一种开关单元(1)的跳闸装置(200)的电子模块，包括如权利要求1至11中的一项所述的壳体以及安装在护套(58)中的作动器(50)，所述作动器(50)与穿过所述护套(58)的通道(62)的连接器(56)相关联。

13.如权利要求12所述的模块，其中，所述作动器是包括推杆(54)的电磁作动装置(50)，所述推杆经由作动孔(60)滑动并从所述护套(58)突出。

14.如权利要求12或13中的一项所述的模块，还包括主印刷电路板(64)，该主印刷电路板位于所述底部部件(22)的底部部件腔体(28)中并通过所述连接器(56)连接至所述作动器(50)。

15.如权利要求14所述的模块，其中，所述作动器(50)和主印刷电路板(64)之间的连接在所述主印刷电路板(64)的边缘上进行，所述连接器(56)定位在所述底部部件(22)和所述覆盖件(24)的侧面板(26、26’)之间。

16.如权利要求14所述的模块，还包括至少第二印刷电路板，每个第二印刷电路板(70、74)位于所述底部部件(22)的第一表面和主印刷电路板(64)之间，每个第二印刷电路板(70、74)经由至少一个触点(66)与所述主印刷电路板通讯。

17.如权利要求16所述的模块，其中，所述壳体(20)根据权利要求6至8中的一项而被限定，并且其中，第二印刷电路板(74)设置有触点(76)用于与所述导体(30)的第二连接条(38)连接。

18.如权利要求17所述的模块，其中，连接至所述导体(30)的第二印刷电路板(74)通过所述第二印刷电路板和主印刷电路板(64)之间的护套(78)安装在所述底部部件腔体(28)中。

19.如权利要求16所述的模块，其中，所述板(64、70、74)之间的接触通过至少一个镀金活塞(66)实现。

20.如权利要求14所述的模块，其中，所述主印刷电路板(64)设置有光学通讯机构，所述壳体(20)设置有定位为面对所述光学通讯机构的通道(90)以实现与其它相关联装置的光学连接。

21.如权利要求20所述的模块，其中，所述壳体(20)包括面对所述光学通道(90)的支撑轨道(92)以紧固装备有其它光学通讯机构的装置。

22.一种开关单元(1)的跳闸装置(200)，包括如权利要求12至21中的一项所述的电子模块以及包括壳体(12)的互感器单元(10)，所述互感器单元的壳体容纳至少一个可经由跳闸装置(200)的连接条(16)和第二接线条(18)触及的导体，所述电子模块的壳体(20)通过夹紧紧固至所述互感器单元(10)的壳体(12)。

23.如权利要求22所述的跳闸装置，与由杆(138)形成的连接梳(132)相关联，在该杆上安装有可断连接螺钉(134)，螺钉的数量与所述互感器单元(10)的跳闸装置(200)的连接条(16)的数量相对应。

24.一种开关单元(1)，包括设置有凹部(4)的壳体，在该凹部中适配有如权利要求22所述的跳闸装置(200)，所述跳闸装置(200)能够促动所述开关单元(1)的至少两个触点的分离，所述触点通过其作动器(50)可相对于彼此移动。

25.一种电子跳闸装置(200)的装配方法，所述电子跳闸装置包括电子模块和互感器单元(10)，所述方法包括以下相继步骤：

a.设置包括底部部件腔体(28)的电子模块的壳体的底部部件(22)，所述底部部件腔体由侧面板(26)限定，护套(58)定位在所述底部部件腔体中并经由两个相对侧面板上的孔(60、62)敞开；

b.经由所述孔中的一个(60)将作动器(50)安装在所述护套(58)中，所述作动器(50)的连接器(56)穿过另一孔(62)；

c.将所述底部部件(22)固定在所述互感器单元(10)的壳体上；

d.将主印刷电路板(64)定位在所述电子模块的壳体的底部部件腔体(28)中；

e.将所述作动器(50)和互感器单元(10)的连接器(56、14)连接在主印刷电路板(64)上；

f.通过覆盖件(24)封闭所述底部部件腔体。

26.如权利要求25所述的方法，随后包括将所述主印刷电路板的旋转零件的作动机构(100)安装在所述覆盖件(24)的孔(96)中的步骤。

27.如权利要求25或26中的一项所述的方法，之前包括通过焊接在底部(34)和第二底部(32)之间形成所述电子模块的壳体的底部部件(22)，所述底部和第二底部限定安装有零件(30、40、42)的空间。

28.如权利要求25或26所述的方法，其中，将所述底部部件(22)安装在所述互感器单元(10)上和/或通过所述覆盖件(24)封闭所述底部部件腔体(28)和/或安装旋转零件的作动机构(100)通过夹紧实现。

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