CN104851757A - 三重稳定挠曲机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三重稳定挠曲机构。描述了三重稳定挠曲机构的实施例，其中存在弹性构件，其用作机构的运动链系中的结构构件且用作机构的能量存储构件。当弹性构件的端部保持就位使得弹性构件具有高弹性应变能的状态时，弹性构件使可动臂和输入连杆保持处于第一稳定状态或第二稳定状态。在其中弹性构件处于较低弹性应变能的放松状态的第三稳定状态中，机构可处于与闭合和断开状态不同的跳脱状态。

Description

三重稳定挠曲机构

技术领域

本文提供的实施例大体涉及利用电路断路器的电路中断，并且更具体而言，涉及用于模制盒式电路断路器(MCCB)中的电路断路器机构，其构造成具有弹性构件的三重稳定平面挠曲机构。

背景技术

当出现电力故障状况时，MCCB用来中断DC或AC单相或多相电路，以保护电力基础结构。电力故障状况可包括在电路中的瞬间电流超过预先限定的瞬间电流极限(即，存在电力短路)或长期电流超过预先限定的长期电流极限(即，存在过载状况)。对于各个相，单断开MCCB典型地包括一对电力触头，各对由安装到固定电流环上的固定触头和安装到触头臂上的可动触头构成。对于每个相，双断开MCCB包括两对电触头。对于每个相，存在两个固定触头和具有两个可动触头的触头臂。电路断路器机构通过分开可动触头与固定触头来中断电流，从而从闭合状态过渡到跳脱状态。

在传统的方法中，通过从螺旋张力弹簧释放存储的弹性应变能且将其转化成机构连杆的动能，电路断路器机构从闭合状态移动到跳脱状态。弹性应变能的释放的开始是，使支架与闩锁组件脱开，闩锁组件帮助在电路断路器机构闭合时的正常运行中使弹簧保持紧张。闩锁组件可通过感测电力故障且对其作出响应的自动跳脱单元脱开，或通过操作员按动“按压以跳脱”按钮而手动地脱开。

分开可动触头和触头臂与固定触头的能量还可来自于在固定电流环和触头臂周围由于流过这些构件的短路电流而出现的电磁场。电磁场和短路电流之间的相互作用在固定电流环和触头臂之间产生排斥力，这使它们移动分开(即，“吹开”)。当触头开始分开时，排斥力的幅度随着电流和电磁场强度降低而减小。电路断路器机构必须能够阻止触头臂重新与固定触头闭合。

一旦跳脱，电路断路器机构就保持跳脱并且对操作员指示这个状态。电路断路器机构典型地在跳脱之后可通过将手柄从跳脱位置移动到断开(即，断开)位置来复位。这会增加弹簧的弹性应变能并且使支架接合闩锁组件。一旦复位，电路可通过使手柄从断开位置移动到闭合(即，接通)位置来闭合。在不存在电力故障的情况下，MCCB还可用来通过使手柄在闭合和断开位置之间移动来中断和闭合电路。

触头臂从闭合位置到跳脱位置的移动应当较快，以便最大程度地减少电弧的形成，电弧可使触头退化且从而增加电路断路器的总的电阻。类似地，当手柄用来使电路断路器机构在闭合状态和断开状态之间过渡时，触头必须快速地移动，即使手柄动作较慢。这个特性称为“快速断开”。电路断路器机构必须为适当的尺寸，以配合在预先限定的电路断路器壳体或电气面板中。电路断路器机构应当对于磨损、污染、长期疲劳、振动、温度和湿度不敏感，以便防止意外的麻烦的跳脱或不跳脱情况。

由于这些设计标准，传统的电路断路器机构具有各种活动构件。对应地，它们难以组装且具有较多的失效模式、摩擦源和影响它们的性能的其它不确定性。另外，传统的电路断路器机构可比期望的更大，并且仍然不满足关于可使它们跳脱的位移输入或力输入的断开速度或可重复性的所有设计标准。

因此，需要一种电路断路器机构，其没那么复杂，具有更多的可重复的性能特性，较容易组装，尺寸较小，具有较快的断开时间且具有可使它们跳脱的较可重复的位移或力输入。

发明内容

在第一实施例中，公开了一种促动系统。根据实施例，促动系统包括闩锁组件，其构造成可释放地接合支架。促动系统还包括可动臂以及弹性构件，弹性构件包括在支架上具有旋转接头的第一端和连接到可动臂上的第二端。当闩锁组件接合支架时，弹性构件在第一稳定状态或第二稳定状态中的一个中弹性地变形且存储弹性应变能。当闩锁组件不接合支架时，弹性构件处于基本不弹性地变形且基本不存储弹性应变能的第三稳定状态。促动系统还包括输入连杆，其在第一端和第二端之间接合弹性构件。当闩锁组件接合支架时输入连杆在第一位置和第二位置之间的移动使弹性构件在第一稳定状态和第二稳定状态之间过渡。

在另一个实施例中，公开一种促动可动臂的方法。方法包括：使处于弹性应变能的状态的弹性构件保持在第一稳定状态中；在弹性构件处于第一稳定状态的同时使可动臂保持处于第一稳定位置；响应于位移输入或力输入，从弹性构件释放弹性应变能，使得弹性构件处于对应于放松状态的第三稳定状态；响应于释放的弹性应变能，使可动臂旋转，使得其不再处于第一稳定位置；以及响应于释放的弹性应变能，使输入连杆移动到跳脱位置。

在另一个实施例中，公开了一种电路断路器组件。根据实施例，机构包括闩锁组件，其构造成可释放地接合支架。机构还包括可动臂，其构造成在闭合电路位置和断开电路位置之间移动。机构还包括片式挠曲件，其包括在支架上具有旋转接头的第一端和连接到可动臂上的第二端。

技术方案1：一种促动系统，包括：

闩锁组件，其构造成可释放地接合支架；

可动臂；

弹性构件，其包括在所述支架上具有旋转接头的第一端和连接到所述可动臂上的第二端，其中当所述闩锁组件接合所述支架时，所述弹性构件在第一状态或第二状态中的一个中弹性地变形且存储弹性应变能，并且其中，当所述闩锁组件不接合所述支架时，所述弹性构件处于基本不弹性地变形且基本不存储弹性应变能的第三状态；以及

在所述第一端和所述第二端之间接合所述弹性构件的输入连杆，其中当所述闩锁组件接合所述支架时所述输入连杆在第一位置和第二位置之间的移动使所述弹性构件在所述第一状态和所述第二状态之间过渡。

技术方案2：根据技术方案1所述的促动系统，其中，所述输入连杆包括与轭跟随器连通的轭凸轮，以及其中，所述输入连杆从第三位置到所述第二位置的移动使所述机构过渡到所述第二状态，其中，所述弹性构件处于紧张状态且所述闩锁组件被接合。

技术方案3：根据技术方案1所述的促动系统，其中，所述输入连杆包括槽口，并且所述弹性构件包括突起，通过所述槽口和突起，在所述弹性构件和所述输入连杆之间形成互补的接合结构。

技术方案4：根据技术方案1所述的促动系统，其中，所述输入连杆包括成对的横杆，其接触所述弹性构件，并且所述弹性构件构造成移动通过所述成对的横杆。

技术方案5：根据技术方案1所述的促动系统，其中，所述弹性构件刚性地附连到相应的可动臂上。

技术方案6：根据技术方案1所述的促动系统，其中，所述弹性构件通过偏移的旋转接头而附连到相应的可动臂上。

技术方案7：根据技术方案1所述的促动系统，其中，相应的可动臂为构造成在接触固定触头和不接触固定触头之间移动的触头臂。

技术方案8：根据技术方案1所述的促动系统，其中，相应的可动臂为包括下者的触头臂组件：触头臂、曲柄、触头臂枢轴、扭力弹簧和触头臂硬止挡，所述触头臂组件构造成在接触固定触头和不接触固定触头之间移动。

技术方案9：根据技术方案1所述的促动系统，其中，相应的可动臂为包括下者的触头臂组件：曲柄转子、两个触头臂、两个触头臂旋转接头和触头臂扭力弹簧，所述触头臂组件构造成在接触固定触头和不接触固定触头之间移动。

技术方案10：根据技术方案1所述的促动系统，其中，所述至少一个可动臂包括安装在连接到所述机构上的公共扭力杆上的两个或更多个可动臂。

技术方案11：根据技术方案1所述的促动系统，其中，所述第一状态包括闭合状态，其中，相应的可动臂接触固定触头，而所述第二状态包括断开状态，其中，相应的可动臂不接触所述固定触头。

技术方案12：根据技术方案1所述的促动系统，其中，所述第三状态包括跳脱状态，其中，相应的可动臂不接触所述固定触头。

技术方案13：根据技术方案1所述的促动系统，其中，所述促动系统包括电路断路器。

技术方案14：根据技术方案1所述的促动系统，其中，所述输入连杆为手柄轭。

技术方案15：根据技术方案1所述的促动系统，其中，所述弹性构件包括片式挠曲元件、涡旋弹簧、卷曲挠曲件或螺旋压缩弹簧中的一个。

技术方案16：一种用于促动可动臂的方法，所述方法包括：

使处于弹性应变能的状态的弹性构件保持在第一状态中；

在所述弹性构件处于所述第一状态的同时，使可动臂保持处于第一位置；

响应于位移输入或力输入，从所述弹性构件释放弹性应变能，使得所述弹性构件处于对应于放松状态的第三状态；

响应于释放的弹性应变能，使所述可动臂旋转，使得其不再处于所述第一位置；以及

响应于释放的弹性应变能，使输入连杆移动到跳脱位置。

技术方案17：根据技术方案16所述的方法，其中，包括：

响应于所述输入连杆从第一位置移动到第二位置，在使所述弹性构件保持弹性地变形使得所述弹性构件存储弹性应变能的同时，使所述弹性构件过渡到第二状态；以及

响应于所述弹性构件进入所述第二状态，使所述可动臂旋转，使得其不再处于所述第一位置。

技术方案18：根据技术方案16所述的方法，其中，包括：

响应于所述输入连杆从所述跳脱位置移动到第二位置，使所述弹性构件从基本不存储弹性应变能的所述第三状态过渡到存储弹性应变能的第二状态。

技术方案19：根据技术方案16所述的方法，其中，从所述弹性构件释放弹性应变能包括脱开支架与闩锁组件，使得所述支架围绕支架旋转接头旋转。

技术方案20：根据技术方案16所述的方法，其中，响应于排斥性电磁力，所述可动臂在所述弹性构件保持处于所述弹性应变能的状态的同时断开与固定触头的接触。

技术方案21：一种电路断路器组件，包括：

闩锁组件，其构造成可释放地接合支架；

可动臂，其构造成在闭合电路位置和断开电路位置之间移动；

片式挠曲件，其包括在所述支架上具有旋转接头的第一端和连接到所述可动臂上的第二端。

技术方案22：根据技术方案21所述的电路断路器，其中，当所述闩锁组件接合所述支架时，所述片式挠曲件处于对应于所述闭合电路位置的第一状态或对应于所述断开电路位置的第二状态中的一个，并且其中，当所述闩锁组件不接合所述支架时，所述片式挠曲件处于对应于跳脱位置的第三状态。

附图说明

当参照附图来阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，相同标号在所有图中表示相同部件，其中：

图1描绘根据本公开的各方面的单相单断开MCCB机构的示意图，其具有片式挠曲元件和处于闭合状态的触头臂组件；

图2描绘根据本公开的各方面的单相单断开MCCB机构的示意图，其具有片式挠曲元件和处于断开状态的触头臂组件；

图3描绘根据本公开的各方面的单相单断开MCCB机构的示意图，其处于从闭合过渡到断开时的片式挠曲元件的分叉点；

图4描绘根据本公开的各方面的单相单断开MCCB机构的示意图，其处于从断开过渡到闭合时的片式挠曲元件的分叉点；

图5描绘根据本公开的各方面的单相单断开MCCB机构的示意图，其具有片式挠曲元件和处于跳脱状态的触头臂组件；

图6描绘根据本公开的各方面的单相单断开MCCB机构的示意图，其处于闭合状态且具有通过偏移的旋转接头连接到触头臂组件上的片式挠曲元件；

图7描绘根据本公开的各方面的单相单断开MCCB机构的示意图，其处于闭合状态且具有通过偏移的旋转接头连接到触头臂组件上的涡旋弹簧；

图8描绘根据本公开的各方面的单相双断开MCCB机构的示意图，其处于闭合状态且具有卷曲挠曲元件；

图9描绘根据本公开的各方面的单相单断开MCCB机构的示意图，其具有收缩而形成闭合状态的压缩螺旋弹簧；

图10描绘根据本公开的各方面的单相单断开MCCB机构的示意图，其具有收缩而形成断开状态的压缩螺旋弹簧；

图11描绘根据本公开的各方面的单相单断开MCCB机构的示意图，其具有扩张而形成跳脱状态的压缩螺旋弹簧；以及

图12描绘根据本公开的各方面的单断开三相电路断路器的透视图，其处于闭合状态。

具体实施方式

本文提供的实施例大体涉及电路中断，并且更具体而言，涉及使用三重稳定平面挠曲机构，其使用弹性构件。在一个实施例中，本文提供的机构用于MCCB中。在某些这样的实施例中，本文提供的机构设计成使单相断路器中的电触头臂组件移动或使多相断路器中的多个触头臂组件移动，以便实现电路中断。MCCB可构造成单断开式，每个相具有一个固定触头和一个可动触头，或构造成双断开式，每个相具有两个固定触头和两个可动触头。

如本文所论述，电接触的分开可通过释放存储在弹性构件中的弹性应变能且将其转化成机构连杆的动能来实现。弹性构件可设置成片式挠曲元件或其它适当的构件，其具有在支架上具有旋转接头的第一端和连接到触头臂组件上的第二端。弹性应变能的释放可通过脱开支架与闩锁组件来开始，闩锁组件帮助在没有电力故障时的正常运行中限制弹性构件。闩锁组件可通过来自感测电力故障且对其作出响应的跳脱单元的位移或力输入或通过操作员按动“按压以跳脱”按钮而脱开。在本文论述的某些实施例中，跳脱单元可使用在过电流状况下变热且变形的双金属条带，以及在存在电磁场(在存在短路电流的情况下产生的电磁场)的情况下偏转的磁性舌门。

分开可动触头与固定触头的能量还可来自电磁场，电磁场在固定电路环和触头臂周围由于流过这些构件的短路电流而形成。结果是在固定电流环和触头臂之间有排斥力，排斥力使它们移动分开(即，“吹开”)。当电触头开始分开时，排斥力的幅度将随着电流水平的下降而快速减小。如本文所论述，因为被跳脱单元跳脱且释放弹性应变能来使触头臂组件旋转而使得其可不再接触固定触头，公开的机构能够防止可动触头臂在排斥力消失之后与固定触头重新闭合。

考虑到前述内容，如本文所论述，平面挠曲机构可适于用于工作电压高达1kV DC或1kV AC(处于50或60Hz)且工作电流在5A和2kA之间的民用、商用或工业用途MCCB。额定短路中断电流可为额定工作电流的十倍以上。如本文论述，MCCB机构可适于触头臂组件的在1毫秒和100毫秒之间的断开时间，以及在固定和可动触头之间的0.1牛顿至100牛顿的接触力。如本文所论述，描述了机构的各种实施例，其中使用弹性构件，弹性构件可用作可存储弹性应变能和释放弹性应变能的装置，以及作用机构的运动链系(即，联接件)中的结构构件(即，连结件)。如本文所论述，这样的弹性构件可为片式挠曲元件、可收缩的压缩螺旋弹簧、涡旋弹簧或卷曲挠曲元件，它们用来在它们具有高弹性应变能时将触头臂组件和手柄轭保持在第一稳定闭合位置或第二稳定断开位置。在其中支架与闩锁组件脱开且弹性构件处于具有较低弹性应变能的放松状态的第三状态，电路断路器机构可处于跳脱状态，其不同于闭合和断开状态。本文论述的弹性构件可允许减少电路断路器组件中的构件的数量，并且因此，降低电路断路器的复杂性，改进设计的可靠性和可缩放性，并且比具有传统的构件的结构提供更小的质量和质量惯性力矩，从而实现更高的操作速度。

如本文使用，弹性构件结合在机构中，使得这些构件具有较高弹性应变能的模式且使得机构具有第一稳定状态和第二稳定状态，同时支架保持接合闩锁组件。在本文提供的实施例中，当机构处于第一稳定状态，弹性构件的反作用力和反作用力矩产生围绕触头臂组件的旋转接头的力矩，使得可动触头接触固定触头且使得手柄轭保持处于闭合位置。当机构处于其第二稳定状态时，弹性构件的反作用力和反作用力矩产生围绕触头臂组件的旋转接头的力矩，以脱开可动触头与固定触头，并且使手柄轭保持处于断开位置。机构在第一稳定状态和第二稳定状态之间的过渡可借助于手柄轭实现，手柄轭机械地联接到弹性构件上。一旦弹性构件过渡通过不稳定分叉点，固定触头和可动触头的闭合和断开是快速进行的，并且几乎不依赖于手柄轭速度。这个行为称为“机构快速穿过”，并且提供“快速断开”特性。此外，在其中弹性构件具有较低弹性应变能的模式的第三稳定状态时，支架与闩锁组件脱开，并且机构处于跳脱状态。机构可借助于从闩锁组件释放支架来从第一稳定状态过渡到第三稳定状态，以及通过使手柄轭从跳脱位置移动到闭合位置来从第三稳定状态过渡到第二稳定状态。

以示例的方式，并且如下面更详细地论述的那样，在第一实施例中，弹性构件是片式挠曲元件，其安装在两个端部之间，其中一个端部刚性地固定到曲柄上，曲柄是触头臂组件的一部分，并且与机构框架形成旋转接头。片式挠曲元件和曲柄之间的刚性连接部位于曲柄的旋转接头处。片式挠曲元件的另一个端部在支架上具有旋转接头。在机构框架上具有旋转接头的手柄轭通过槽口和挠曲件上的突起(槽口和突起形成旋转接头)以及在手柄轭和片式挠曲元件之间的棱柱副，来连接到片式挠曲元件上。在这个示例中，在正常运行中，支架由与其接合的闩锁组件保持固定。当手柄轭从闭合位置移动到断开位置时，片式挠曲元件最终到达分叉点，并且从第一稳定位置过渡到第二稳定位置。“机构快速穿过”快速发生，并且几乎不依赖于手柄轭的速度。类似地，当手柄轭从断开位置移动到闭合位置时，存在“机构快速穿过”行为。另外，当与闩锁组件脱开时，支架由于片式挠曲元件对其施加的反作用力而围绕机构框架上的旋转接头旋转。支架旋转使支架和片式挠曲元件之间的旋转接头相对于机构框架重新定位，并且片式挠曲元件到达其具有低弹性应变能含量的无应力形状。由于片式挠曲元件从高弹性应变能的模式过渡到低弹性应变能的模式，曲柄和触头臂组件以及手柄轭从闭合位置加速到达跳脱位置。

考虑到前述且转到图1，描绘根据本公开的MCCB机构100的实施例的某些构件的示意图。在这个实施例中且如描绘的那样，机构100处于闭合状态，如可通过可动触头108和固定触头106之间的接触所看到的那样。此外，在固定电流环104、固定触头106、可动触头108、触头臂110、柔性导体191和固定端子190之间可存在导电电流路径。触头臂组件154包括在机构框架102上具有曲柄旋转接头117的曲柄118、在曲柄118上具有触头臂旋转接头155的触头臂110，以及连接到曲柄118和触头臂110两者上的扭力弹簧156。片式挠曲元件150对曲柄118施加力矩，力矩通过扭力弹簧156传递到触头臂110，从而产生垂直于可动触头108和固定触头106之间的接触界面的接触力。

在描绘的示例中，片式挠曲元件150处于第一稳定闭合位置，被紧固到闩锁组件186上的支架116保持在高弹性应变能的受应力和变形状态中。片式挠曲元件150的一端在支架116上具有挠曲旋转接头152(即，在支架和片式挠曲元件之间仍然可存在相对旋转运动)。片式挠曲元件150的另一端与曲柄118形成刚性挠曲连接部151(即，在曲柄和片式挠曲元件之间不可能有相对运动)。曲柄旋转接头117紧挨着刚性挠曲连接部151。在一个实施例中，片式挠曲元件150由65mm×15mm×1mm的单向玻璃纤维复合物构成，该单向玻璃纤维复合物与曲柄118具有刚性挠曲连接部151。刚性挠曲连接部151位于远离曲柄旋转接头117不到10mm的地方。

在描绘的实施例中，机构100包括呈手柄轭114的形式的连杆，手柄轭114连接到手柄开关112上，并且在机构框架102上具有手柄轭旋转接头113。手柄轭114具有手柄轭槽口122，手柄轭槽口122与挠曲突起153接合，因而在手柄轭114和片式挠曲元件150之间形成相应的棱柱副和旋转接头(即，形成可相对于手柄轭线性地运动的枢轴)。照这样，闩锁组件186、触头臂组件154、支架116或手柄轭114的操作对片式挠曲元件150的状态产生的变化可传到其它互连的部件，以改变那些互连的部件的位置。

在描绘的示例中，还显示了闩锁组件186，当接合时，闩锁组件186使机构保持处于闭合或断开状态。描绘的闩锁组件包括可在一级闩锁对接部172处与支架116接合的一级闩锁182，且具有可在二级闩锁对接部174处与一级闩锁182接合的二级闩锁178。在描绘的示例中，在一级闩锁182和二级闩锁178之间提供闩锁偏压弹簧180，使得当彼此脱开时，闩锁偏压弹簧180可使一级闩锁182和二级闩锁178被朝彼此偏压，使得在机构已经跳脱之后，可通过移动手柄轭114来重新接合支架116。如将理解的那样，描绘的闩锁组件186是双闩锁组件(即，存在两个接合部，介于一级闩锁182和二级闩锁178之间的第一接合部和存在于一级闩锁182和支架116之间的第二接合部)。在其它实施例中，闩锁组件可有所不同，诸如闩锁组件是介于一级闩锁和支架之间的单闩锁组件，或者具有超过两个闩锁的三闩锁组件或更多闩锁组件。

触头臂组件154包括触头臂110，触头臂110具有位于曲柄118上的触头臂旋转接头155。触头臂扭力弹簧156在曲柄118和可动触头臂110之间产生力矩。在MCCB机构100的描绘的闭合状态中，曲柄118定向成使得触头臂110旋转远离触头臂硬止挡162，这会在可动触头108和固定触头106之间产生接触力。触头臂110相对于触头臂硬止挡162偏转被称为“触头臂下压”。在本文论述的其它实施例中，可没有扭力弹簧156、触头臂旋转接头155和触头臂硬止挡162，并且弹性构件可直接附连到触头臂110上。在这种情况下，弹性构件直接产生在可动触头108和固定触头106之间实现接触力所需的力矩。也是在这种情况下，片式挠曲元件150可直接提供发生“吹开”事件的必要柔度。

在图2中，显示了机构100处于第二稳定状态或“断开”位置。触头臂组件154由触头臂110、可动触头108、触头臂旋转接头155、曲柄118、触头臂扭力弹簧156和触头臂硬止挡162组成。由于触头臂扭力弹簧156所施加的力矩，触头臂110围绕触头臂旋转接头117相对于曲柄118以逆时针旋转，使得触头臂110接触触头臂硬止挡162。在触头臂组件不接触固定触头106的任何时候，触头臂组件的这个定向是典型的。

大体上，使电路断路器机构100在图1中的描绘闭合位置和图2中描绘的断开位置之间移动而不使其跳脱，可为合乎需要的。也就是说，允许操作者以与使电路断路器机构跳脱不同的方式断开电路可为合乎需要的。例如，描绘了图2的MCCB机构100处于断开位置，如与固定触头106分开的触头臂组件154所显示的那样。用户或操作者可照这样通过将手柄轭114从手柄轭114的图1中显示的位置移动到图2中显示的位置来断开MCCB机构100。允许操作者通过将手柄轭114从图2中显示的位置移动到图1中显示的位置来闭合电路也可为合乎需要的。

转到图3，显示了当手柄轭114和手柄开关112从闭合移动到断开时，MCCB机构100处于介于第一和第二稳定状态之间的模式。由于闩锁组件186不变、未移动且保持接合，所以通过挠曲旋转接头152连接到支架116上的片式挠曲元件150的端部相对于机构框架102保持固定和不动。手柄轭114的移动使手柄轭槽口122对挠曲突起153施加力。由于该力的原因，片式挠曲元件150开始朝其第一和第二稳定状态之间的分叉点而偏转远离其第一稳定闭合位置。通过朝图2中显示的位置甚至进一步移动手柄轭114，到达片式挠曲元件150的分叉点，并且实现朝图2中显示的机构的状态的过渡。这个过渡发生得突然且迅速，而且几乎不依赖于操作者移动手柄轭的速度，从而使电路“快速断开”，以及产生最小电弧。棱柱副和旋转副处的运动可呈片式挠曲元件150相对于手柄轭114滑动和旋转的形式。转到图4，显示了当手柄轭114从断开位置移动到闭合位置时，MCCB机构100处于第一和第二稳定状态之间的模式。这个情形是与上面描述的相反的操作，并且朝图1中显示的机构状态的过渡使得电路“快速形成”。

如图5中显示的那样，除了断开状态和闭合状态之外，MCCB机构100还可处于第三稳定状态(即，跳脱状态)，其中，在可动触头108和固定触头106之间没有接触，而且片式挠曲元件150具有低弹性应变能。这个状态可从闭合位置达到，在闭合位置上，片式挠曲元件150具有高弹性应变能，并且使得在支架116上有反作用力，反作用力使支架116围绕支架旋转接头158有逆时针力矩。当跳脱单元或由操作者按压的“按压以跳脱”按钮启动二级闩锁178围绕二级闩锁旋转接头176沿顺时针方向的旋转移位时，跳脱事件开始。这使二级闩锁对接部174与二级闩锁178失去接触，并且支架116和一级闩锁182之间的一级闩锁对接部172处的反作用力使一级闩锁以顺时针旋转。这使一级闩锁116与一级闩锁对接部172失去接触，使支架116能够围绕支架旋转接头158以逆时针自由旋转。

为了使图1中的MCCB机构100从闭合状态(其中，片式挠曲元件150具有高弹性应变能的状态)移动到图5中的MCCB机构100的跳脱状态(其中，片式挠曲元件150具有低弹性应变能的状态)，要求应变能转换成机构的在过渡期间移动的各种构件的动能，并且该各种构件包括例如手柄轭114、触头臂组件154、闩锁组件186、片式挠曲元件150和支架116。片式挠曲元件150放松会产生力矩，力矩使曲柄118从静止加速，从而允许触头臂组件154旋转远离固定触头106，因而断开电路。一旦片式挠曲元件150已经将其弹性应变能转变成移动构件的动能，以及一旦这个动能已经由于摩擦或例如轭凸轮120和轭跟随器160之间的各种硬止挡处的非弹性碰撞而再次被吸收，MCCB机构100就停在跳脱构造。应当注意，扭力弹簧156也可在跳脱事件中贡献弹性应变能。

在MCCB机构100的跳脱状态中，以及如图5中显示的那样，手柄轭114处于闭合位置和断开位置之间的跳脱位置，这向操作者指出MCCB机构100已经跳脱。在跳脱状态中，显示了片式挠曲元件150处于未变形形状，因为支架116不再使挠曲旋转接头152相对于机构框架102保持固定。大体上，为了使触头臂组件154在跳脱事件之后再次接触固定触头108，MCCB机构100必须在移动到闭合构造之前移动到断开构造(即，复位)。也就是说，由于当机构100跳脱时，闩锁组件186脱开，所以使手柄轭114从图5中显示的跳脱位置移动到图2中显示的断开位置的动作会使轭凸轮120对轭跟随器160施加力，这使支架116以顺时针朝一级闩锁182旋转。同时，手柄轭槽口122对挠曲突起153施加力，以使片式挠曲元件150从具有低弹性应变能的跳脱状态朝图2中显示的具有较高弹性应变能的断开状态变形。当达到MCCB机构100的断开状态时，一级闩锁对接部172接触支架116，并且二级闩锁对接部174接触二级闩锁178。

上面描述的构件的机械运动由被设置为组件的一部分的各种动力副确定。例如，某些动力副可为旋转接头(即，枢轴)、棱柱副(即，滑动器)或者凸轮跟随器(即，表面-表面接触)。参照图1，动力副可或可不相对于机构框架102固定就位。固定的动力副包括基于机构框架102、电路断路器壳壁或表面的延伸部或孔特征的旋转接头。例如，支架116围绕其旋转的支架旋转接头158相对于机构框架102固定，曲柄118围绕其旋转的曲柄旋转接头117相对于机构框架102固定，二级闩锁178围绕其旋转的二级闩锁旋转接头176相对于机构框架102固定，并且手柄轭114围绕其旋转的手柄轭旋转接头113相对于机构框架102固定。一级闩锁槽口181和一级闩锁销184形成棱柱副和旋转接头，它们允许一级闩锁178相对于机构框架102平移和旋转。这用来在闩锁组件186跳脱之后使其复位。

相反，各种动力副相对于机构框架102移动，并且由图1中描绘的结构限定，包括由片式挠曲元件150和支架116之间的相互作用限定的挠曲旋转接头152。另一个移动的动力副是触头臂旋转接头155，其由触头臂110和曲柄118之间的相互作用限定(通过扭力弹簧156进行调节)。手柄轭槽口122和挠曲突起153形成棱柱副和旋转接头，这允许片式挠曲元件150相对于手柄轭114旋转和平移。在描绘的示例中，各种描绘的动力副响应于从内部和外部施加的力和位移来限定描绘的构件的可用运动和范围。如上面提到的那样，图1中描绘的MCCB机构100还包含高阶运动副，其形成于描绘的构件的可彼此接触的表面之间。例如，当支架116和手柄轭114处于跳脱位置时，轭凸轮120可与轭跟随器160接合，以便将机构从跳脱构造复位为断开构造。

以示例的方式，在图6中显示的MCCB机构100的实施例中，机构的弹性构件由片式挠曲元件150组成，片式挠曲元件150安装成使得第一端在支架116上具有挠曲旋转接头152，以及使得第二端在触头臂110上具有二级挠曲旋转接头170。二级挠曲旋转接头170相对于曲柄旋转接头117偏移2mm至100mm。当机构在闭合、断开和跳脱状态之间移动时，片式挠曲元件150的曲率可或可不保持偏转到一侧(即，片式挠曲元件的曲率可或可不从正变成负，反之亦然)。

以另一个示例的方式，在图7中显示的机构100的实施例中，机构的弹性构件由涡旋弹簧组成，涡旋弹簧安装成使得第一端在支架116上具有旋转接头152，并且第二端在触头臂110上具有二级旋转接头170。二级旋转接头170相对于曲柄旋转接头117偏移。当机构在闭合、断开和跳脱状态之间移动时，涡旋弹簧接触，并且主要沿其轴向方向扩张(即，涡旋弹簧的曲率保持较小)。

另外，在图7中显示的实施例中，手柄轭114具有两个单独的彼此平行的结构，涡旋弹簧138定位在这些单独的结构之间。显示了涡旋弹簧138和手柄轭114之间的对接部呈连接手柄轭114的单独构件的一对横杆136的形式，涡旋弹簧138穿过该对横杆136。

在额外的示例中，在图8中显示的MCCB机构100的实施例中，机构的弹性构件由卷曲挠曲件139组成，卷曲挠曲件139在一端处通过挠曲旋转接头152连接到支架116上，并且在另一端处通过刚性挠曲连接部151连接到曲柄转子130上。机构100显示为双断开单相机构，触头臂组件由曲柄转子130、两个触头臂硬止挡162、两个触头臂110、两个可动触头108、两个扭力弹簧156和两个触头臂旋转接头155组成。电流流过第一固定电流环104、第一固定触头106、触头臂组件、第二固定触头106和第二固定电流环104。

以示例的方式，在图9中显示的处于第一稳定闭合状态的MCCB机构100的实施例中，机构的弹性构件由可收缩的压缩弹簧140(以横截面显示)组成，压缩弹簧140收缩且压缩，第一端刚性地连接到支架跟随器144上，支架跟随器144在支架凸轮142处接触支架116。这允许可收缩的压缩弹簧140相对于支架116在面内旋转。弹簧140的第二端刚性地连接到触头臂110上。

另外，在这个实施例中，手柄轭114具有两个彼此平行的单独的结构，可收缩的压缩弹簧140定位在这些单独的结构之间。显示了可收缩的压缩弹簧140和手柄轭114之间的对接部呈连接手柄轭114的单独的构件的一对横杆136的形式，可收缩的压缩弹簧140穿过该对横杆136。

转到图10，显示了MCCB机构100处于第二稳定断开状态，其中，压缩弹簧140压缩和收缩，并且由触头臂110、可动触头108和曲柄旋转接头117组成的触头臂组件不接触固定触头106。

转到图11，描绘了MCCB机构100处于其第三稳定跳脱状态。在这个状态中，可收缩的压缩弹簧140未收缩，并且不像在第一和第二状态中那样压缩得那么厉害，从而具有较低弹性应变能的状态。在这个示例中，闩锁组件186已经脱开，如由支架116与一级闩锁182的分开或脱开所显示的那样。响应于闩锁组件186的脱开，支架116可相对于支架旋转接头158旋转。这个旋转允许可收缩的压缩弹簧140释放应变能，并且由于扩张和从收缩状态恢复而朝放松状态移动。

为了简洁和有利于解释，示例描绘了可在单相单断开实施例中使用的MCCB的平坦的和其它挠曲机构。但应当理解的是，前面提到的任何方法都可应用于其它构造，诸如多相(例如三相)或双断开布置和AC或DC电路。例如以及转到图12，描绘了三相单断开MCCB机构100，其包括将三触头臂组件连接到电路断路器机构上的扭力杆135。同样，除了描述的那些的闩锁组件、外部跳脱单元和触头臂组件的各种布置可与促进从MCCB机构的断开、闭合和跳脱状态的过渡的弹性构件结合起来使用。

本发明的技术效果包括结合了将支架连结到触头臂组件上的弹性构件的MCCB机构的构造和使用。在第一实施例中，弹性构件是刚性地连接到触头臂组件上的片式挠曲元件。在第二实施例中，片式挠曲元件在触头臂组件上具有相对于曲柄旋转接头偏移的旋转接头。在第三实施例中，弹性构件是涡旋弹簧。在第四实施例中，弹性构件是卷曲挠曲件，而在第五实施例中，弹性构件是可收缩的压缩弹簧。手柄轭也可与弹性构件对接，以在支架保持固定时，使机构从第一稳定闭合状态过渡到第二稳定断开状态。当机构跳脱，以过渡到第三稳定跳脱状态时，弹性构件使手柄轭移动到跳脱位置。手柄轭可用来通过使支架与闩锁组件重新接合来使机构复位，从而对弹性构件添加弹性应变能，以及使机构过渡到断开状态。机构的构件可提供低质量和质量惯性力矩，从而允许触头臂组件有高的角加速度。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。

Claims (10)

1. 一种促动系统，包括：

闩锁组件，其构造成可释放地接合支架；

可动臂；

弹性构件，其包括在所述支架上具有旋转接头的第一端和连接到所述可动臂上的第二端，其中当所述闩锁组件接合所述支架时，所述弹性构件在第一状态或第二状态中的一个中弹性地变形且存储弹性应变能，并且其中，当所述闩锁组件不接合所述支架时，所述弹性构件处于基本不弹性地变形且基本不存储弹性应变能的第三状态；以及

在所述第一端和所述第二端之间接合所述弹性构件的输入连杆，其中当所述闩锁组件接合所述支架时所述输入连杆在第一位置和第二位置之间的移动使所述弹性构件在所述第一状态和所述第二状态之间过渡。

2. 根据权利要求1所述的促动系统，其特征在于，所述输入连杆包括与轭跟随器连通的轭凸轮，以及其中，所述输入连杆从第三位置到所述第二位置的移动使所述机构过渡到所述第二状态，其中，所述弹性构件处于紧张状态且所述闩锁组件被接合。

3. 根据权利要求1所述的促动系统，其特征在于，所述输入连杆包括槽口，并且所述弹性构件包括突起，通过所述槽口和突起，在所述弹性构件和所述输入连杆之间形成互补的接合结构。

4. 根据权利要求1所述的促动系统，其特征在于，所述输入连杆包括成对的横杆，其接触所述弹性构件，并且所述弹性构件构造成移动通过所述成对的横杆。

5. 根据权利要求1所述的促动系统，其特征在于，所述弹性构件刚性地附连到相应的可动臂上。

6. 根据权利要求1所述的促动系统，其特征在于，所述弹性构件通过偏移的旋转接头而附连到相应的可动臂上。

7. 根据权利要求1所述的促动系统，其特征在于，相应的可动臂为构造成在接触固定触头和不接触固定触头之间移动的触头臂。

8. 根据权利要求1所述的促动系统，其特征在于，相应的可动臂为包括下者的触头臂组件：触头臂、曲柄、触头臂枢轴、扭力弹簧和触头臂硬止挡，所述触头臂组件构造成在接触固定触头和不接触固定触头之间移动。

9. 根据权利要求1所述的促动系统，其特征在于，相应的可动臂为包括下者的触头臂组件：曲柄转子、两个触头臂、两个触头臂旋转接头和触头臂扭力弹簧，所述触头臂组件构造成在接触固定触头和不接触固定触头之间移动。

10. 根据权利要求1所述的促动系统，其特征在于，所述至少一个可动臂包括安装在连接到所述机构上的公共扭力杆上的两个或更多个可动臂。