CN102623265A - 电路中断装置和组装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电路中断装置和组装方法。更具体而言，一种电路中断装置(100)包括：导电元件(218)，其构造成联接到电路；接触臂(214)，其构造成相对于导电元件(218)在第一位置和第二位置之间运动；以及偏置元件(216)，其构造成当接触臂(214)在第一位置中时在接触臂(214)上施加偏置力，以保持在接触臂(214)和导电元件(218)之间的接触，其中接触臂(214)构造成使得流过接触臂(214)的电流引起电磁排斥力以在与第一方向相反的第二方向上作用于接触臂(214)。

Description

电路中断装置和组装方法
技术领域
本文所述实施例大体上涉及电路保护装置，且更具体而言，涉及电路中断装置。
背景技术
至少一些已知的电路保护装置包括固定接触臂和一个或多个可动接触臂。在正常工作期间，固定接触臂和可动接触臂保持接触以使电流能流过电路保护装置。然而，当检测到诸如短路或电流尖峰的电流状态时，电路保护装置促使可动接触臂运动离开固定接触臂以防止电流流过两者之间。此外，至少一些已知的可动接触臂成形为将电流从可动接触臂引导到固定接触臂中。例如，至少一些已知的可动接触臂成形为使得可动接触臂和固定接触臂之间的电流路径为基本上直的路径。
发明内容
在一个方面，电路中断装置包括：导电元件，该导电元件构造成联接到电路；接触臂，该接触臂构造成相对于导电元件在第一位置和第二位置之间运动；以及偏置元件(biasing element)，该偏置元件构造成当接触臂在第一位置中时在接触臂上施加偏置力(biasing force)，以保持在接触臂和导电元件之间的接触，其中，接触臂构造成使得流过接触臂的电流引起电磁排斥力以在与第一方向相反的第二方向上作用于接触臂。
在另一方面，提供了与断路器一起使用的脱扣机构，其中，脱扣机构包括：导电元件，该导电元件构造成联接到电路；以及接触臂，该接触臂构造成相对于导电元件在第一位置和第二位置之间运动。接触臂构造成使得流过接触臂的电流引起电磁排斥力以在第二方向上作用于接触臂。
在另一方面，一种组装断路器的方法包括：将导电元件联接到电路；将接触臂相对于导电元件定位；以及将偏置元件联接到接触臂。偏置元件构造成当接触臂在第一位置中时在第一方向上在接触臂上施加偏置力，以保持在接触臂和导电元件之间的接触。接触臂构造成使得流过接触臂的电流引起电磁排斥力以在与第一方向相反的第二方向上作用于接触臂。
附图说明
图1是示例性电路中断装置的分解图。
图2是可与图1中所示电路中断装置一起使用的示例性脱扣机构的分解图。
图3是图2中所示脱扣机构的剖视图。
图4是图2中所示脱扣机构的一部分的局部侧视图。
图5是图2中所示脱扣机构的一部分的局部透视图。
具体实施方式
本文描述了用于与电路中断装置一起使用的设备和组装电路中断装置的方法的示例性实施例。这些实施例有利于通过改变电流的方向来提高电路中断装置性能。改变电流的方向使得能够更快速地响应于异常电流状态和更快速地减弱(mitigation)由电路中断装置内的电触头的分离所引起的电弧。例如，通过在电触头之间提供更大的排斥力来克服使电触头之间保持接触的偏置力，从而改善对异常电流状态的响应。这样减少了电路中断装置完全断开或脱扣的断路时间(clearingtime)。此外，由于使电弧的能量进入由多个电弧减弱板(mitigation plate)构成的灭弧室(arc chute)的附加的推进力，电弧更快速地熄灭。
图1是诸如断路器的示例性电路中断装置100的分解图。在示例性实施例中，电路中断装置100包括基座102和联接到基座102的盖104。例如，基座102包括顶部边缘106，并且盖104包括底部边缘108，底部边缘108尺寸设计成联接到顶部边缘106并形成壳体。电路中断装置100还包括一个或多个脱扣机构200和继电器(relay)110。虽然图1示出了在电路中断装置100内的三个脱扣机构200，但应当理解，更多或更少的脱扣机构200可与电路中断装置100一起使用。在示例性实施例中，继电器110通过将电源连接到负载的电路(未示出)检测诸如过电流或短路状态的异常电流状态。具体地，电路的一部分联接到一个或多个输入端子112，每个输入端子对应于相应的脱扣机构200。此外，电路的一部分联接到一个或多个输出端子114，每个输出端子对应于相应的脱扣机构200。例如，在一个实施例中，电路包括多个导体，例如线路导体、中性导体以及接地导体，其中每个导体在电路中断装置100的线路侧联接到相应的输入端子112，并在电路中断装置100的负载侧联接到相应的输出端子114。在示例性实施例中，电路中断装置100还包括手动断开每个脱扣机构200内的电触头的器件。例如，如图1中所示，电路中断装置100包括断开机构116和柄部118。断开机构116联接到脱扣机构200中的一个或多个，并且定向为接合柄部118和接收使用者输入。柄部118延伸穿过盖104的顶部表面120以供使用者可在外部接近。
图2和3是用于与电路中断装置100(图1中示出)一起使用的示例性脱扣机构200的视图。具体地，图2是脱扣机构200的分解图，图3是脱扣机构200的剖视图。如图2中所示，脱扣机构200包括具有第一壳体部分202和第二壳体部分204的壳体。壳体部分202和204分别包括第一内边缘206和第二内边缘208，并且壳体部分202和204沿着内边缘206和208联接到一起。输入端子112延伸穿过第一壳体部分202的前表面210。相似地，输出端子114延伸穿过第一壳体部分202的后表面212。
在示例性实施例中，脱扣机构200包括联接到诸如弹簧的偏置元件216的接触臂214。脱扣机构200也包括诸如线带(line strap)的导电元件218。偏置元件216定位在偏置元件罩壳220内，并促使接触臂214围绕轴222在诸如闭合位置的第一位置和诸如断开位置的第二位置之间旋转。如下文详细描述的，当接触臂214在第一位置时，接触臂214的一部分接触导电元件218的一部分，以使电流能从接触臂214流至导电元件218。此外，偏置元件216在第一方向(图2和3中未示出)上向接触臂214施加偏置力，以将接触臂214保持在第一位置。当接触臂214在第二位置时，接触臂214和导电元件218不接触，从而防止电流经接触臂214流至导电元件218。
当出现诸如过电流的异常电流状态时，由于在与第一方向相反的第二方向(图2和3中未示出)上产生的电磁排斥力而将接触臂214与导电元件218分开。如下文阐述的，排斥力基于流过接触臂214的电流而在接触臂214和导电元件218之间产生，使得当电流导致排斥力超出偏置力时，接触臂214与导电元件218分开。接触臂214和导电元件218之间的电磁排斥力也产生电弧。在示例性实施例中，脱扣机构200也包括定位在电弧罩壳226内以形成灭弧室的多个电弧减弱板224。电弧减弱板224和电弧罩壳226定向在第一壳体部分202和第二壳体部分204内，使得电弧的能量由电弧减弱板224吸收和/或耗散。
图4和5是脱扣机构200的一部分的局部视图。具体地，图4是脱扣机构200的一部分的局部侧视图，图5是脱扣机构200的一部分的局部透视图。在示例性实施例中，导电元件218包括第一端部228和相对的第二端部230。第一电触头232沿着导电元件218的顶部表面234的一部分设置在第一端部228处。输出端子114设置在第二端部230处。
此外，在示例性实施例中，接触臂214包括第一端部236和相对的第二端部238。第一端部236联接到输入端子112(图1-3中示出)。第二电触头240设置在第二端部238处。接触臂214包括从第一端部236向第二端部238延伸的第一部分，例如主体部分242。接触臂214也包括在第二端部238处的第二部分，例如头部部分244。第二电触头240沿着头部部分244的底部表面246设置以允许接触臂214和导电元件218之间的电接触。此外，头部部分244有利于促使电流流过接触臂214，以在头部部分244内和流至导电元件218之前改变方向。此外，接触臂214包括设置在主体部分242和头部部分244之间的第三部分，例如颈部部分248。在一个实施例中，颈部部分248限定凹口250。在一个实施例中，通过从颈部部分248移除材料而形成凹口250。在另一个实施例中，凹口250由绝缘材料(未示出)构成，并且颈部部分248的其余部分由导电材料构成。在示例性实施例中，颈部部分248成形为有利于使电流流过头部部分244以改变方向，这在电流的幅度大于或等于阈值时可导致接触臂214与导电元件218分开。
在示例性实施例中，接触臂214和导电元件218限定电流的电路径252。电路径252包括第一部分254，其中电流流过主体部分242和颈部部分248。电路径252还包括第二部分256，其中电流在头部部分244内改变方向。电路径252还包括第三部分258，其中电流再次改变方向。具体地，电流流过第二电触头240并流入第一电触头232，在此电流方向改变以产生排斥力。
例如，电流方向的改变在第一电触头232和第二电触头240之间产生电磁排斥力。在示例性实施例中，偏置力在第一方向260上施加，并且当电流低于阈值水平时，偏置力保持在接触臂214和导电元件218之间的接触。然而，当电流大于或等于阈值水平时，排斥力克服偏置力。具体地，电流方向的改变在与第一方向260大致相反的第二方向262上产生排斥力，并且其在第二方向262上具有比在第一方向260上的偏置力的幅度更大的幅度。因此，当第二方向262上的排斥力大于第一方向260上的偏置力时，接触臂214在第二方向262上运动以断开与导电元件218的电接触。例如，排斥力的第一分量大致出现在与第一方向260相反的第二方向262上，并且排斥力的第二分量大致出现在大致正交于第一方向260和第二方向262的第三方向264上。当电流的幅度或水平大于阈值幅度或水平时，排斥力的第一分量变得大于由偏置机构216(图3中示出)施加到接触臂214上的偏置力。排斥力的第一分量导致接触臂214与导电元件218分开，从而防止电流流过而进入导电元件218。更具体而言，排斥力的第一分量导致第二电触头240在第二方向262上运动以与第一电触头232分开。此外，排斥力的第一分量导致在第一电触头232和第二电触头240之间产生电弧。排斥力的第二分量在第三方向264上朝灭弧室推动电弧，在灭弧室处，电弧的能量由电弧减弱板224耗散。
一种组装诸如断路器的电路中断装置100的方法包括将导电元件218联接到电路以及将接触臂214相对于导电元件218定位。在示例性实施例中，接触臂214相对于导电元件218在第一位置和第二位置之间运动。该方法还包括将至少一个电弧减弱板224定位在导电元件218的至少一部分上方，使得当接触臂214从第一位置运动至第二位置时，电弧减弱板224熄灭由接触臂214与导电元件218分开所产生的电弧。
该方法还包括提供接触臂214，接触臂214包括主体部分242、头部部分244以及定位在主体部分242和头部部分244之间的颈部部分248。头部部分244构造成有利于改变流过头部部分244的电流的方向以引起在第二方向262上作用于接触臂214的电磁力。在一些实施例中，当接触臂214在第一位置时，限定了电路径252。电路径252包括其中电流流过主体部分242和颈部部分248的第一部分254、以及其中电流改变方向的第二部分256。电路径252还包括第三部分258，其中电流流入导电元件218，然后改变以产生排斥力。
此外，在一些实施例中，组装方法还包括将偏置元件216联接到接触臂214。当接触臂214在第一位置时，偏置元件216在第一方向260上在接触臂214上施加偏置力，以保持在接触臂214和导电元件218之间的接触。
以上详细描述了组装用于在电路保护中使用的设备的方法和设备的示例性实施例。设备和方法不限于本文所述的特定实施例，相反，方法的操作和/或设备的部件可与本文所述其它操作和/或部件独立地且分开地使用。此外，所描述的操作和/或部件也可限定在其它系统、方法和/或设备中或与其组合使用，并且不限于仅与如本文所述的系统、方法以及存储介质一起实践。
虽然本发明结合示例性电气设备保护环境进行描述，但本发明的实施例可与许多其它通用或专用设备保护环境或构造一起使用。设备保护环境并非意图暗示有关本发明的任何方面的使用或功能性的范围的任何限制。另外，本文所述环境不应解释为具有与示例性操作环境中所示的部件中的任何一个或其组合有关的任何相关性或要求。
除非另外指明，本文中所示和所述的本发明的实施例中操作的执行或实行的顺序不是必需的。也就是说，除非另外指明，操作可以任何顺序实行，并且本发明的实施例可包括相比本文中公开的那些操作的另外操作或更少操作。例如，可构想，在另一操作之前、同时或之后执行或实行特定操作在本发明的方面的范围内。
在介绍本发明的方面或其实施例的元素时，冠词“一”、“一个”、“该”以及“所述”意图表示这些元素中的一个或多个。术语“包含”、“包括”以及“具有”意图为包括性的并且意味着可能有除了所列元素之外的额外的元素。
该书面描述用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能实施本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可授予专利的范围由权利要求所限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这种其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元素，或者如果这种其它示例包括与权利要求的字面语言无实质差别的等同结构元素，则这种其它示例意图在权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种电路中断装置(100)，包括：
导电元件(218)，所述导电元件(218)构造成联接到电路；
接触臂(216)，所述接触臂(216)构造成相对于所述导电元件(218)在第一位置和第二位置之间运动；以及
偏置元件(216)，所述偏置元件(216)构造成当所述接触臂(214)在所述第一位置中时在所述接触臂(214)上施加偏置力，以保持在所述接触臂(214)和所述导电元件(218)之间的接触，所述接触臂(214)构造成使得流过所述接触臂(214)的电流引起电磁排斥力以在与所述第一方向相反的第二方向上作用于所述接触臂(214)。
2.根据权利要求1所述的电路中断装置(100)，其特征在于，所述接触臂(214)包括第一部分(242)、第二部分(244)以及第三部分(248)，所述第三部分(248)在所述第一部分(242)和所述第二部分(244)之间。
3.根据权利要求2所述的电路中断装置(100)，其特征在于，当所述电流离开所述第二部分(244)并进入所述导电元件(218)时，流过所述第二部分(244)的电流引起排斥力。
4.根据权利要求2所述的电路中断装置(100)，其特征在于，所述第三部分(248)具有比所述第一部分(242)的宽度和所述第二部分(244)的宽度小的宽度。
5.根据权利要求2所述的电路中断装置(100)，其特征在于，所述第三部分(248)的至少一部分包括不导电材料。
6.根据权利要求1所述的电路中断装置(100)，其特征在于，当所述电流具有预定幅度时，由所述电流引起的所述排斥力克服所述偏置力以促使所述接触臂(214)在所述第二方向上从所述第一位置运动至所述第二位置。
7.根据权利要求1所述的电路中断装置(100)，其特征在于，所述导电元件(218)包括第一电触头(232)，并且所述接触臂(214)包括第二电触头(240)，所述偏置元件(216)构造成当所述接触臂(214)在第一位置中时在所述第一方向上向所述接触臂(214)施加所述偏置力，以保持在所述第一电触头(232)和所述第二电触头(240)之间的接触。
8.根据权利要求7所述的电路中断装置(100)，其特征在于，当所述电流离开所述第二电触头(240)并进入所述第一电触头(232)时，流过所述接触臂(214)的电流在所述第二方向上引起所述排斥力。
9.根据权利要求1所述的电路中断装置(100)，其特征在于，所述电路中断装置(100)还包括定位在所述导电元件(218)的至少一部分上方的至少一个电弧减弱板(224)，所述至少一个电弧减弱板(224)构造成熄灭由所述排斥力导致的所述接触臂(214)与所述导电元件(218)的分开所产生的电弧。
10.一种用于与断路器一起使用的脱扣机构(200)，所述脱扣机构(200)包括：
导电元件(218)，所述导电元件(218)构造成联接到电路；以及
接触臂(214)，所述接触臂(214)构造成相对于所述导电元件(218)在第一方向和与所述第一方向相反的第二方向上运动，所述接触臂(214)构造成使得流过所述接触臂(214)的电流引起电磁排斥力以在所述第二方向上作用于所述接触臂(214)。
11.根据权利要求10所述的脱扣机构(200)，其特征在于，所述接触臂(214)包括第一部分(242)、第二部分(244)以及第三部分(248)，所述第三部分(248)在所述第一部分(242)和所述第二部分(244)之间。
12.根据权利要求11所述的脱扣机构(200)，其特征在于，当所述电流离开所述第二部分(244)并进入所述导电元件(218)时，流过所述第二部分(244)的电流引起排斥力。
13.根据权利要求11所述的脱扣机构(200)，其特征在于，所述第三部分(248)具有比所述第一部分(242)的宽度和所述第二部分(244)的宽度小的宽度。
14.根据权利要求11所述的脱扣机构(200)，其特征在于，所述第三部分(248)的至少一部分包括不导电材料。
15.根据权利要求11所述的脱扣机构(200)，其特征在于，当所述电流具有预定幅度时，由所述电流引起的所述排斥力克服所述偏置力以促使所述接触臂(214)在所述第二方向上从所述第一位置运动至所述第二位置。
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