CN117882162A - 薄型断路器 - Google Patents

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CN117882162A CN202280031497.6A CN202280031497A CN117882162A CN 117882162 A CN117882162 A CN 117882162A CN 202280031497 A CN202280031497 A CN 202280031497A CN 117882162 A CN117882162 A CN 117882162A
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Abstract

一种断路器设计，其允许断路器具有比已知典型配置可实现的更薄的总高度(即，在断路器面板的典型取向上沿着断路器的暴露的面向外的表面竖直地测量)，同时仍然提供牢靠的电力(例如，电压)处理和电弧中断能力。例如，这是通过提供由聚合物材料(其通常比金属的导热性差)形成的各种部件来实现的，如果需要，所述部件在某些区域由金属构件加强，以及用于增强灭弧的永磁体的非常特殊的构造。

Description

薄型断路器
技术领域
本发明涉及断路器领域。更具体地，本发明涉及一种具有改进设计的断路器，与典型的断路器设计相比，该设计允许更紧凑的薄型断路器，同时仍然允许断路器处理相对高的电压。
背景技术
断路器是尤其众所周知的，并且已经广泛使用了几十年。它们通常用于监控和限制通过电线传送的电流量(安培数)的配电盘中。断路器设计用于保护电路免受过载或短路造成的损坏。如果电线中出现电涌，则断路器将跳闸。这将导致处于“接通”位置的断路器翻转到“断开”位置，并切断从该断路器引出的电力。当断路器跳闸时，它可以防止过载电路起火；它还可以防止正在汲取电力的装置的损坏。
标准断路器具有线路端子和负载端子。通常地，线路端子与输入电力的供应部(通常来自电力公司或发电机)进行电气通信。这有时可以被称为断路器的输入。负载端子(有时也称为输出)从断路器向外馈电并连接到从断路器馈电的电气部件。可能具有直接连接到断路器的单个部件，例如仅空调，或者断路器可以通过终止于电插座的电力线连接到多个部件。
断路器可以用来代替熔断器。与熔断器不同，该熔断器工作一次后就必须更换，断路器可以复位(手动或自动地)以恢复正常工作。熔断器执行与断路器大致相同的功能，但是，断路器比熔断器使用起来更安全，并且也更容易维修。如果熔断器烧断，人们通常不知道哪个熔断器控制哪个特定的电力区域。人们将必须检查熔断器以确定哪个熔断器似乎被烧断或耗尽。然后，必须从熔断器盒中取出熔断器，并安装新的熔断器。
断路器比熔断器更容易维修。当断路器跳闸时，人们可以很容易地查看配电盘，并看到哪个断路器致动器已经移动到跳闸位置。在许多情况下，断路器可以通过将致动器转到“关断”的位置，然后将致动器移动到“接通”的位置进行“复位”。
通常地，断路器具有两个位于壳体的内部的触点。第一触点通常是固定的，并且可以连接到线路端子或负载端子(通常是线路端子)。第二触点通常可相对于第一触点移动，使得当断路器处于“关断”或跳闸位置时，在第一和第二触点之间存在物理间隙。第二触点可以连接到第一触点未连接到的线路端子或负载端子中的任何一个(通常，第二触点连接到负载端子)。
为了使断路器跳闸以断开电路，可以提供过电流传感器(例如，液压磁过电流传感器(hydraulic magnetic overcurrent sensor)或热过电流传感器)，或者可以使用具有过电流传感器的螺线管型跳闸机构。当过电流传感器感测到高于阈值水平(该阈值水平可以是例如高于断路器的额定电流的一定百分比)的电流水平时，过电流传感器或螺线管可以被致动以机械地使第二触点移动远离第一触点，从而使断路器跳闸以断开电路。
然而，传统断路器的一个问题是，即使它可能处于断开位置，即断路器已经跳闸，从而中断连接，第一和第二触点之间的断开区域也允许在两个触点之间形成电弧，尤其是在触点断开时，或者就在该触点闭合之前。电弧可能具有高电压和/或安培数，因此可能是危险的；它们可能损坏断路器，特别是损坏电触点、连杆或其他可移动部件。电触点或其他部件的任何损坏都可能缩短断路器的寿命并影响其性能。
电弧的另一个影响来自电弧的极高温度(可能是数万摄氏度)，这可能影响周围的气体分子，产生臭氧、一氧化碳和其他危险化合物。电弧还可以电离周围的气体，潜在地产生替代的传导路径。
由于这些有害影响，已经认识到快速冷却和熄灭电弧以防止损坏断路器和/或限制上述危险情况是非常重要的。
已经提出了许多快速熄灭电弧的装置。这种常见装置中的一种包括具有或不具有电弧带(arc straps)的分弧器(arc splitter)叠堆，电弧被吸入该分弧器叠堆。虽然这种分弧器叠堆通常为断路器提供可接受的灭弧特性，但是这种优点伴随有若干成本，其中之一是所需空间的增加。就其本质而言(即，由一系列必须由气隙隔开的板限定)，分弧器叠堆在断路器壳体内需要相当大的空间。
在某些情况下，这可能会带来潜在的问题。更具体地说，随着电气部件通常变得越来越小，十分之一英寸变得更加重要，因此，断路器的尺寸的任何缩小都是期望的。在某些情况下，断路器的深度(即断路器延伸到面板中的程度)是一个问题，并且已经提出了各种小外形设计来解决这些深度问题。在其他情况下，重要的可以是断路器的宽度(即，在断路器面板的典型取向中通常沿着断路器的暴露安装表面大致水平地测量)。
然而，作为替代或补充，重要的可以是断路器的高度(即，在断路器面板的典型取向中沿着断路器的暴露安装表面大致竖直地测量)。本发明特别旨在解决这种情况。特别地，希望将断路器的高度限制在半英寸(1.27cm)或更小。
虽然满足这种高度要求的断路器是已知的，但迄今为止，这些断路器通常限于相对较低的电压。这是事实，因为当部件做得更小以适应断路器的降低的总高度时，除非电压处理能力也降低，否则热可能成为问题。如果断路器被造得更紧凑，而又不降低断路器的功率处理能力，则另一个问题可能涉及电弧形成，特别是涉及灭弧。
因此，期望提供一种断路器设计，该断路器设计允许断路器具有比已知典型配置可实现的更薄的总高度(即，在断路器面板的典型取向中沿着断路器的暴露面向外的表面竖直地测量)，同时仍然提供牢靠的电力(例如，电压)处理和电弧中断能力。
发明内容
为此目的，根据本发明的一个方面，提供了一种断路器，其包括：壳体，断路器的部件被设置在壳体内；线路端子，其适于电气地连接到电力源；负载端子，其适于电气地连接到至少一个负载；固定触点，其被定位在壳体内；以及可移动接触臂组件，其具有大致纵向的轴线和在第一端部处定位其上的的可移动触点。可移动接触臂组件在第二端部处可枢转地安装在壳体内，并且可围绕第二端部在闭合位置和断开位置之间枢转，在所述闭合位置，可移动触点和固定触点物理接触并且线路端子和负载端子电气连通，并且在所述断开位置，可移动触点和固定触点脱离物理接触并且线路端子和负载端子脱离电气连通。过电流跳闸装置经由连杆组件可操作地联接到可移动接触臂组件并且适于在检测到过电流情况时将可移动接触臂组件移动到断开位置。还提供了复位机构，当可移动接触臂组件处于断开位置时，该复位机构的致动适于将可移动接触臂组件移动到闭合位置，复位机构从壳体的面向外的暴露表面延伸或者可通过所述面向外的暴露表面接近。分弧器适于在固定触点和可移动触点可彼此接触和/或脱离接触时熄灭在固定触点和可移动触点之间产生的电弧。复位机构包括：柄，该柄具有设置在其中的孔，形成在柄中的孔与销(柄可绕该销枢转)配合；以及加强插入件，其可操作地连接到柄并可与柄一起枢转，加强插入件具有设置在其中的孔，形成在加强插入件中的孔与销(柄可绕该销枢转)配合。永磁体被设置在可移动接触臂组件上，永磁体被设置成将固定触点和可移动触点之间产生的电弧推向分弧器。连杆组件包括：锁定元件，锁定元件的接合使得接触臂组件在通过复位机构移动到闭合位置时保持在闭合位置；以及可枢转的旋转体，其可操作地连接到过电流跳闸装置，使得在检测到过电流情况时，过电流跳闸装置引起旋转体枢转并因此使锁定元件脱离，使得接触臂组件移动到断开位置。
在一些实施例中，壳体具有面向外的暴露表面，该暴露表面具有宽度和高度，其中宽度大于高度，并且其中高度至多为二分之一英寸。
在一些实施例中，柄由聚合物材料形成，并且加强插入件由金属材料形成。在这些实施例中的某些实施例中，金属的加强插入件中的孔抑制形成在聚合物的柄中的孔的伸长。在某些实施例中，聚合物的柄和金属的加强插入件可围绕其枢转的销由金属材料形成，并且金属的加强插入件中的孔抑制了在聚合物的柄中形成的孔的伸长，由此抑制了由金属的销的高温引起的聚合物柄中的孔的可能的熔化。
在一些实施例中，可枢转的旋转体由聚合物材料形成。
在一些实施例中，永磁体在沿着大致纵向的轴线的处于可移动触点和可移动接触臂组件相对于壳体进行可枢转连接的点之间的位置处被设置在可移动接触臂组件上。
在一些实施例中，复位机构的致动还适于在闭合位置和第二断开位置之间手动地移动可移动接触臂组件。在这些实施例中的某些实施例中，柄具有从壳体延伸的适于由用户致动的部分。
在一些实施例中，分弧器包括设置在壳体内的多个间隔开的导电板。
根据本发明的另一个方面，断路器包括：壳体，断路器的部件被设置在该壳体内；线路端子，其适于电气地连接到电力源；负载端子，其适于电气地连接到至少一个负载，被定位在壳体内的固定触点；以及可移动接触臂组件，其具有大致纵向的轴线和在第一端部处被定位在其上的可移动触点。可移动接触臂组件在第二端部处可枢转地安装在壳体内，并且可围绕第二端部在闭合位置和断开位置之间枢转，在所述闭合位置，可移动触点和固定触点物理接触并且线路端子和负载端子电气连通，并且在所述断开位置，可移动触点和固定触点脱离物理接触并且线路端子和负载端子脱离电气连通。过电流跳闸装置经由连杆组件可操作地联接到可移动接触臂组件并且适于在检测到过电流情况时将可移动接触臂组件移动到断开位置。还提供了复位机构，当可移动接触臂组件处于断开位置时，该复位机构的致动适于将可移动接触臂组件移动到闭合位置，复位机构从壳体的面向外的暴露表面延伸或者可通过所述暴露表面接近。分弧器适于在固定触点和可移动触点可彼此接触和/或脱离接触时熄灭在固定触点和可移动触点之间产生的电弧。复位机构包括：柄，其具有设置在其中的孔，形成在柄中的孔与销(柄可绕该销枢转)配合；以及加强插入件，其可操作地连接到柄并可与该柄枢转，加强插入件具有设置在其中的孔，形成在加强插入件中的孔与销(柄可绕该销枢转)配合。
在一些实施例中，壳体具有面向外的暴露表面，该暴露表面具有宽度和高度，其中宽度大于高度，并且其中高度至多为二分之一英寸。
在一些实施例中，柄由聚合物材料形成，并且加强插入件由金属材料形成。在这些实施例中的某些实施例中，金属的加强插入件中的孔抑制形成在聚合物的柄中的孔的伸长。在某些实施例中，销(聚合物的柄和金属的加强插入件可围绕该销枢转)由金属材料形成，并且金属的加强插入件中的孔抑制了形成在聚合物的柄中的孔的伸长，由此抑制了由金属的销的高温引起的聚合物的柄中的孔的可能的熔化。
在一些实施例中，断路器还包括设置在可移动接触臂组件上的永磁体，该永磁体被设置成将在固定触点和可移动触点之间产生的电弧推向分弧器。
在一些实施例中，连杆组件包括：锁定元件，该锁定元件的接合使得接触臂组件在通过复位机构移动到闭合位置时保持在闭合位置；以及可枢转的旋转体，其可操作地连接到过电流跳闸装置，使得在检测到过电流情况时，过电流跳闸装置引起旋转体枢转并因此使锁定元件脱离，使得接触臂组件移动到断开位置。
根据本发明的另一方面，断路器包括：壳体，断路器的部件被设置在该壳体内；线路端子，其适于电气地连接到电力源；负载端子，其适于电气地连接到至少一个负载；固定触点，其被定位在壳体内；以及可移动接触臂组件，其具有大致纵向的轴线和在第一端部处定位在其上的可移动触点，可移动接触臂组件在第二端部处可枢转地安装在壳体内并且可围绕第二端部在闭合位置和断开位置之间枢转，在所述闭合位置，可移动触点和固定触点物理接触并且线路端子和负载端子电气连通，并且在所述断开位置，可移动触点和固定触点脱离物理接触并且线路端子和负载端子脱离电气连通；过电流跳闸装置经由连杆组件可操作地联接到可移动接触臂组件并且适于在检测到过电流情况时将可移动接触臂组件移动到断开位置。提供了复位机构，当可移动接触臂组件处于断开位置时，该复位机构的致动适于将可移动接触臂组件移动到闭合位置，复位机构从壳体的面向外的暴露表面延伸或者可通过所述暴露表面接近。分弧器适于在固定触点和可移动触点可彼此接触和/或脱离接触时熄灭在固定触点和可移动触点之间产生的电弧。永磁体被设置在可移动接触臂组件上，永磁体被设置成将固定触点和可移动触点之间产生的电弧推向分弧器。永磁体在沿着大致纵向的轴线的处于可移动触点和可移动接触臂组件相对于壳体进行可枢转连接的点之间的位置处被设置在可移动接触臂组件上。
在一些实施例中，壳体具有面向外的暴露表面，该暴露表面具有宽度和高度，其中宽度大于高度，并且其中高度至多为二分之一英寸。
在一些实施例中，复位机构包括：柄，其具有设置在其中的孔，形成在柄中的孔与销(柄可绕该销枢转)配合；以及加强插入件，其可操作地连接到柄并可与该柄枢转，加强插入件具有设置在其中的孔，形成在加强插入件中的孔与销(柄可绕该销枢转)配合。
在一些实施例中，连杆组件包括：锁定元件，该锁定元件的接合使得接触臂组件在通过复位机构移动到闭合位置时保持在闭合位置；以及可枢转的旋转体，其可操作地连接到过电流跳闸装置，使得在检测到过电流情况时，过电流跳闸装置引起旋转体枢转并因此使锁定元件脱离，使得接触臂组件移动到断开位置。
根据本发明的另一个方面，断路器包括：壳体，断路器的部件被设置在壳体内；线路端子，其适于电气地连接到电力源；负载端子，其适于电气地连接到至少一个负载；固定触点，其被定位在壳体内；以及可移动接触臂组件，其具有大致纵向的轴线和在第一端部处定位在其上的可移动触点，可移动接触臂组件在第二端部处可枢转地安装在壳体内并且可围绕第二端部在闭合位置和断开位置之间枢转，在所述闭合位置，可移动触点和固定触点物理接触并且线路端子和负载端子电气连通，在所述断开位置，可移动触点和固定触点脱离物理接触并且线路端子和负载端子脱离电气连通。过电流跳闸装置经由连杆组件可操作地联接到可移动接触臂组件并且适于在检测到过电流情况时将可移动接触臂组件移动到断开位置。提供了复位机构，当可移动接触臂组件处于断开位置时，该复位机构的致动适于将可移动接触臂组件移动到闭合位置，复位机构从壳体的面向外的暴露表面延伸或者可通过所述暴露表面接近。分弧器适于在固定触点和可移动触点可彼此接触和/或脱离接触时熄灭在固定触点和可移动触点之间产生的电弧。连杆组件包括：锁定元件，该锁定元件的接合使得接触臂组件在通过复位机构移动到闭合位置时保持在闭合位置；以及可枢转的旋转体，其可操作地连接到过电流跳闸装置，使得在检测到过电流情况时，过电流跳闸装置引起旋转体枢转并因此使锁定元件脱离，使得接触臂组件移动到断开位置。可枢转的旋转体由聚合物材料形成。
在一些实施例中，壳体具有面向外的暴露表面，该暴露表面具有宽度和高度，其中宽度大于高度，并且其中高度至多为二分之一英寸。
在一些实施例中，复位机构包括：柄，其具有设置在其中的孔，形成在柄中的孔与销(柄可绕该销枢转)配合；以及加强插入件，其可操作地连接到柄并可与该柄枢转，加强插入件具有设置在其中的孔，形成在加强插入件中的孔与销(柄可绕该销枢转)配合。
在一些实施例中，断路器还包括设置在可移动接触臂组件上的永磁体，该永磁体被设置成将在固定触点和可移动触点之间产生的电弧推向分弧器。
因此，本发明提供了一种断路器设计，该断路器设计允许断路器具有比已知典型配置可实现的更薄的总高度(即，在断路器面板的典型取向中沿着断路器的暴露面向外的表面竖直地测量)，同时仍然提供牢靠的功率(例如，电压)处理和电弧中断能力。
本发明的其他目的及其特定特征和优点通过考虑以下的附图和详细描述将变得更加清楚。
附图说明
图1是示出了根据本发明的构造的示例性断路器的壳体的侧视立体图。
图2是如图1所示的根据本发明来构造的示例性断路器的局部剖开的侧视图，其中示出了触点处于闭合位置，使得断路器处于接通状态。
图3是根据如图1和图2所示的根据本发明来构造的示例性断路器的局部剖开的侧视图，其中示出了触点处于断开位置，使得断路器处于关断状态。
图4是根据如图1-3所示的根据本发明来构造的示例性断路器的部分的局部剖开的侧视立体图，其中更详细地示出了本发明的某些方面，包括连杆机构及其可移动接触臂组件。
图5是根据如图1-4所示的根据本发明来构造的示例性断路器的一部分的侧视平面视图，其中更详细地示出了本发明的某些方面，包括其柄的加强插入件。
具体实施方式
现在参考附图，其中在所有视图中，相同的附图标记表示相应的结构。
图1示出了示例性断路器(100)的外部，其具有允许断路器(100)具有薄型外形的改进设计。
更具体地，断路器(100)设置有壳体(102)，该壳体在其中包含装置的工作元件。壳体(102)具有暴露的面向外的表面(104)，当断路器(100)以公知的方式安装在断路器面板中时，该表面将对用户保持可见。壳体(102)限定了断路器(100)的深度(D)(即，断路器延伸到面板中的程度)、断路器(100)的宽度(W)(即，在断路器面板的典型取向中沿着断路器的暴露安装表面大致水平地测量)、以及断路器(100)的高度(H)(即，在断路器面板的典型取向中沿着断路器的暴露安装表面大致竖直地测量)。
如上所述，本发明特别涉及提供一种薄型设计，其中特别地考虑断路器(100)的高度(H)。特别地，期望将断路器(100)的高度(H)限制到半英寸(1.27cm)或更小，同时仍然提供牢靠的电力(例如电压)处理和电弧中断能力。
现在参照图2和图3，断路器(100)还设置有一组触点，其包括固定触点(106)和可移动触点(108)。可移动触点(108)被定位在可移动接触臂组件(110)上，并且可移动触点(108)被配置为相对于固定触点(106)在断开和闭合位置之间移动。图2示出了处于闭合位置的触点(106，108)，其中电流在它们之间流动，而图3示出了处于断开位置的触点(106，108)，其中没有电流在它们之间流动。
图1中还示出了“线路”端子(112)，其被设计为连接到电力源(未示出)。固定触点(106)安装在第一导电元件(114)上，该第一导电元件又电气地连接到线路端子(112)。
还提供了“负载”端子(116)，其被设计为连接到从断路器馈电的电气部件(未示出)，比如直接连接到断路器的单个部件(例如，空调单元)，或者通过终止于电插座的电力线连接到多个部件。
安装在可移动接触臂组件(110)上的可移动触点(108)与负载端子(116)间接地电气连通。更具体地，导电的可移动接触臂组件(110)通过导电连接器(120)经由未示出的柔性导电元件(比如编织线材)与过电流跳闸装置(118)的输入侧电气连通，该柔性导电元件在一端连接到可移动接触臂组件(110)，并且在另一端连接到导电连接器(120)(如常规的)。过电流跳闸装置(118)的输出侧通过导电连接器(124)与第二导电元件(122)电气连通，其中负载端子(116)与第二导电元件(122)电气连通。
在操作中，并且当断路器(100)处于“接通”状态时(即，当固定触点(106)和可移动触点(108)闭合并且由此处于电气连通时)，电力经由线路端子(112)输入到断路器(100)中，并且经由负载端子(116)离开断路器(100)。现在将讨论通过断路器的电流。
电力通过线路端子(112)流入断路器(100)中，并且然后穿过第一导电元件(114)到达固定触点(106)。触点闭合时，电力流经可移动触点(108)，流经导电触点臂组件(110)，流经导电连接器(120)并流到过电流跳闸装置(118)的输入侧。电力然后流出过电流跳闸装置(118)的输出侧，通过导电连接器(124)、通过第二导电元件(122)，从而通过负载端子(116)离开断路器。
如果电流超过阈值水平，过电流跳闸装置(118)将通过断开电路来使断路器(100)“跳闸”，借助于跳闸机构(126)(即，电枢)和连杆组件(128)使触点相对于彼此断开，使得通过触点(106，108)的电流停止。在电流没有超过由过电流跳闸装置(118)设置的阈值水平的情况下，电力被允许穿过负载端子(116)，该负载端子又向连接的电路和/或设备提供电力。
断路器(100)还包括复位机构(130)，该复位机构适于复位断路器(100)并通过可移动接触臂组件(110)的移动将可移动触点(108)移动成与固定触点(106)物理接触。复位机构(130)连接到连杆组件(128)，为此目的，连杆组件又连接到可移动接触臂组件(110)。复位机构(130)也可以用于手动地断开和闭合触点(106，108)，即接通和关断断路器(100)，如本领域已知的。在所示的示例性实施例中，复位机构(130)采取柄型致动器的形式，这将在下文进一步详细讨论。
再次具体参照图2，断路器(100)被示出为处于“接通”位置，其中触点(106，108)闭合。众所周知，当断路器(100)被手动断开或者当感测到过电流情况时，将导致触点(106，108)断开，从而停止通过断路器(100)的电力到流动。然而，同样众所周知的是，尽管可移动触点(108)已经与固定触点(106)分离，但是在一段时间内，电弧(未示出)形式的电流仍然可以从电触点(106)流到电触点(108)。电弧能够通过空气在电触点之间跳跃，并且能够对两个触点(106，108)造成严重损坏。
在最坏的情况下，单个电弧可以严重损坏触点，使其在正常工作期间无法操作。然而，即使不是这种情况，电弧也可能产生热量(特别是在本发明的情况下，希望提供比通常情况更薄的设计，需要零件的紧凑布置)，这可能随着时间的推移而损坏各种部件。为了保护电触点(106，108)和整个断路器(100)，任何产生的电弧都必须尽可能快地熄灭。这可以通过将电弧推入设置在电弧室(134)内的分弧器(132)来实现。
分弧器(132)可以采用多个间隔开的通常为金属的板的形式，这些板将电弧引入，并冷却和熄灭电弧。每个板可以以相同的距离间隔开，或者每个板之间的距离可以根据断路器的应用而变化。例如，每个板可以与下一个板间隔大约0.8英寸，或者每个板之间的距离可以变化。例如，朝向壳体的一侧的板可以比朝向壳体的另一侧的板更靠近在一起，反之亦然。
此外，可以提供一个或更多个电弧带(136)，以便在电弧完全熄灭之前为电弧跳跃提供安全的位置。在所示的示例中，电弧带(136)与负载端子(116)电气连通，然而代替所示的电弧带(136)或除了所示的电弧带之外，可以提供与线路端子连通的电弧带。
如上文简要提到的，断路器(100)的壳体(102)包括面向外的暴露表面(104)，复位机构(130)穿过该暴露表面延伸和/或可由用户接触。如本领域技术人员将理解的，本文讨论的类型的断路器被配置为插入到具有多个其他断路器(其中至少一些断路器通常与其他断路器相同)的面板中。例如，一个通常的家庭至少有一个，可能有两个、三个或者甚至更多个此类面板，每个面板可以包括10个、20个或者甚至更多个断路器。同样如本领域技术人员所理解的，通常每个断路器只有一个表面(即承载复位机构的表面)被暴露。该面向外的暴露表面(如图1中的104所示)通常限定至少一个平面。通常地，设置在每个面板中的所有断路器的面向外的暴露表面都位于同一平面中。
如上所述，本发明的一个目的是提供一种具有高度(H)的断路器设计，该高度比所公开类型的断路器通常可达到的高度更窄。本文使用术语“高度”的原因是因为断路器通常设置在面板中，使得线路端子(112)和负载端子(116)大致水平地设置，多个断路器一个堆叠在另一个之上，使得堆叠的断路器的线路端子(112)大致竖直地对齐，并且堆叠的断路器的负载端子(116)大致竖直地对齐。关于图1-3所示的实施例，这将意味着柄型致动器复位机构(130)在面向断路器的面板时可水平地从左到右和从右到左移动。通常地，住宅用的面板包括两个断路器的堆叠。
优选地，包括面向外的暴露表面(104)的断路器(100)的高度(H)至多为半英寸(1.27cm)。虽然满足这种高度限制的断路器是已知的，但迄今为止，这些断路器通常限于相对较低的电压。这是事实，因为当部件做得更小以适应断路器的降低的总高度时，除非电压处理能力也降低，否则热可能成为问题。如果断路器制做得更紧凑，而又不降低断路器的电力处理能力，则另一个问题可能涉及电弧形成，特别是涉及灭弧。现在将讨论根据本发明可以实现断路器(100)的减小的高度(H)，同时仍然能够结合相对较高的电压使用这种断路器的方法。
现在具体参照图4，更详细地示出了断路器(100)的部分，其包括可移动接触臂(110)和连杆组件(128)的部分，为了清楚起见，各个部分被移除。
如图所示，连杆组件(128)包括许多本领域公知的传统部件，因此将不再详细讨论其构造和操作。然而，与本发明相关的是，连杆组件(128)包括锁定元件(200)，当通过复位机构(130)移动到闭合位置时，该锁定元件的接合使得接触臂组件(110)保持在闭合位置。连杆组件还包括可操作地连接到过电流跳闸装置(118)的可枢转的旋转体(202)，使得在检测到过电流情况时，过电流跳闸装置(118)使得旋转体(202)枢转并因此使锁定元件(200)脱离，使得接触臂组件(110)移动到断开位置。
更具体地，旋转体(202)在其一端(204)可枢转地连接到过电流跳闸装置(118)的跳闸机构部分(126)，而旋转体(202)的另一端设置有钩状构件(206)。在检测到过电流情况时，过电流跳闸装置(118)使得跳闸机构(126)枢转，从而经由其与端部(204)的配合导致旋转体(202)的相应枢转，使得钩状构件(206)使锁定元件(200)脱离，使得接触臂组件(110)移动到断开位置。
为了至少部分地使断路器的各个部件彼此绝缘，并且特别是为了抑制热量自由地穿过整个连杆组件(128)，至少旋转体(202)由聚合物材料形成，比如聚丙烯。已经发现，旋转体(202)是用作连杆组件(128)内的绝缘元件的良好候选者，因为旋转体(202)不承受高应力，其中该旋转体主要在过电流情况下操作以使锁定元件(200)脱离，这涉及相对低的力传递。
同样由聚合物材料形成的是复位机构(130)，其相对于壳体围绕销(138)可枢转地安装(见图2和图3)，该销通常是金属的，以便抑制磨损并提供复位机构(130)所需的结构支撑。然而，已经发现，当结合相对较高的电压提供期望的薄特征时，由于熔化和/或热失控，传递到销(138)的热量可能导致设置在复位机构(130)中的销接收孔(140)(见图4)的伸长。
为了减轻这些问题，复位机构(130)设置有至少一个加强插入件(142)，如图2和图5所示。可操作地连接到复位机构(130)并可与该复位机构一起枢转的加强插入件(142)包括设置在其中的孔(300)。加强插入件(142)中的孔(300)与设置在复位机构(130)中的销接收孔(140)对齐，并且尺寸被设置成可枢转地接合销(138)，复位机构(130)以已知的方式可围绕该销枢转。加强插入件(142)由金属材料形成，使得由金属的销(138)的升高的温度引起的形成在聚合物的复位机构(130)中的孔(140)的潜在熔化被抑制。
通过帮助尽可能快地熄灭任何产生的电弧来进一步减轻热量的产生。根据本发明，这是通过提供永磁体(144)来帮助将电弧推向分弧器(132)而实现的。尽管为此目的使用永磁体是众所周知的(因此在此不详细讨论其使用背后的操作原理)，但是本发明通过将永磁体(144)定位在可移动接触臂组件(110)上而将其与迄今已知的设计区别开来。具体而言，永磁体(144)在沿着接触臂组件(110)的大致纵向的轴线的处于可移动触点(108)和可移动接触臂组件(110)相对于所述壳体(102)进行可枢转连接的点(146)之间的位置处被设置在可移动接触臂组件(110)上。
因此，通过永磁体(144)的这种放置，当可移动接触臂组件(110)朝向分弧器(132)断开，任何产生的电弧也因此朝向分弧器(132)移动，可移动永磁体(144)也与电弧一起朝向分弧器(132)移动。永磁体(144)在与电弧相同的方向上的这种运动意味着，与永磁体对于电弧的整个行程都静止的情况相比，永磁体(144)和电弧之间的相对距离保持更小，从而导致更大的力将电弧推向分弧器(132)，因为磁体作用在电弧上的力的大小与磁体和电弧之间的距离直接相关。因此，灭弧得到增强。
尽管已经参考部件、特征等的特定布置描述了本发明，但是这些并不旨在穷尽所有可能的布置或特征，并且实际上许多其他修改和变化对于本领域技术人员来说是能够确定的。

Claims (25)

1.一种断路器，其包括：
壳体，所述断路器的部件被设置在所述壳体内；
适于电气地连接到电力源的线路端子；
适于电气地连接到至少一个负载的负载端子；
被定位在所述壳体内的固定触点；
可移动接触臂组件，其具有大致纵向的轴线以及在第一端部处定位在其上的可移动触点，所述可移动接触臂组件在第二端部处可枢转地安装在所述壳体内并且能够围绕第二端部在闭合位置和断开位置之间枢转，在所述闭合位置，可移动触点和固定触点物理接触并且线路端子和负载端子电气连通，在所述断开位置，可移动触点和固定触点脱离物理接触并且线路端子和负载端子脱离电气连通；
过电流跳闸装置，其经由连杆组件可操作地联接到可移动接触臂组件并且适于在检测到过电流情况时将可移动接触臂组件移动到断开位置；
复位机构，当可移动接触臂组件处于断开位置时，所述复位机构的致动适于将可移动接触臂组件移动到闭合位置，所述复位机构从壳体的面向外的暴露表面延伸或者能够通过所述暴露表面接近；以及
分弧器，其适于在固定触点和可移动触点能够彼此接触和/或脱离接触时熄灭在固定触点和可移动触点之间产生的电弧；
其中所述复位机构包括：
柄，其具有设置在其中的孔，形成在所述柄中的孔与该柄能够绕着枢转的销配合；以及
加强插入件，其可操作地连接到所述柄并能够与该柄一起枢转，所述加强插入件具有设置在其中的孔，形成在所述加强插入件中的孔与柄能够绕着枢转的销配合；
永磁体，其设置在可移动接触臂组件上，所述永磁体被设置成将在所述固定触点和所述可移动触点之间产生的电弧推向所述分弧器；并且
其中，所述连杆组件包括：
锁定元件，当通过所述复位机构移动到闭合位置时，所述锁定元件的接合使得所述接触臂组件保持在闭合位置；以及
可枢转的旋转体，其可操作地连接到过电流跳闸装置，使得在检测到过电流情况时，所述过电流跳闸装置使所述旋转体枢转并因此使所述锁定元件脱离，使得所述接触臂组件移动到断开位置。
2.根据权利要求1所述的断路器，其中，所述壳体具有面向外的暴露表面，其具有宽度和高度，其中所述宽度大于所述高度，并且其中所述高度至多为二分之一英寸。
3.根据权利要求1所述的断路器，其中，所述柄由聚合物材料形成，并且其中所述加强插入件由金属材料形成。
4.根据权利要求3所述的断路器，其中，金属的加强插入件中的孔抑制形成在聚合物的柄中的孔的伸长。
5.根据权利要求4所述的断路器，其中，所述聚合物的柄和金属的加强插入件能够绕着枢转的销由金属材料形成，并且其中所述金属的加强插入件中的孔抑制形成在聚合物的柄中的孔的伸长，由此抑制了由金属的销的升高温度引起的聚合物的柄中的孔的可能的熔化。
6.根据权利要求1所述的断路器，其中，所述可枢转的旋转体由聚合物材料形成。
7.根据权利要求1所述的断路器，其中，所述永磁体在沿着大致纵向的轴线的处于可移动触点与所述可移动接触臂组件相对于所述壳体进行可枢转连接的点之间的位置处被设置在所述可移动接触臂组件上。
8.根据权利要求1所述的断路器，其中，所述复位机构的致动还适于在闭合位置和第二断开位置之间手动地移动可移动接触臂组件。
9.根据权利要求8所述的断路器，其中，所述柄具有从壳体延伸的适于由用户致动的部分。
10.根据权利要求1所述的断路器，其中，所述分弧器包括设置在壳体内的多个间隔开的导电板。
11.一种断路器，其包括：
壳体，所述断路器的部件被设置在所述壳体内；
适于电气连接到电力源的线路端子；
适于电气地连接到至少一个负载的负载端子；
被定位在所述壳体内的固定触点；
可移动接触臂组件，其具有大致纵向的轴线和在第一端部处定位在其上的可移动触点，所述可移动接触臂组件在第二端部处可枢转地安装在所述壳体内并且能够围绕第二端部在闭合位置和断开位置之间枢转，在所述闭合位置，可移动触点和固定触点物理接触并且线路端子和负载端子电气连通，在所述断开位置，可移动触点和固定触点脱离物理接触并且线路端子和负载端子脱离电气连通；
过电流跳闸装置，其经由连杆组件可操作地联接到可移动接触臂组件并且适于在检测到过电流情况时将可移动接触臂组件移动到断开位置；
复位机构，当可移动接触臂组件处于断开位置时，所述复位机构的致动适于将可移动接触臂组件移动到闭合位置，所述复位机构从壳体的面向外的暴露表面延伸或者能够通过所述面向外的暴露表面接近；以及
分弧器，其适于在固定触点和可移动触点能够彼此接触和/或脱离接触时熄灭在固定触点和可移动触点之间产生的电弧；并且
其中所述复位机构包括：
柄，其具有设置在其中的孔，形成在所述柄中的孔与柄能够绕着枢转的销配合；以及
加强插入件，其可操作地连接到所述柄并能够与该柄一起枢转，所述加强插入件具有设置在其中的孔，形成在所述加强插入件中的孔与柄能够绕着枢转的销配合。
12.根据权利要求11所述的断路器，其中，所述壳体具有面向外的暴露表面，其具有宽度和高度，其中所述宽度大于所述高度，并且其中所述高度至多为二分之一英寸。
13.根据权利要求11所述的断路器，其中，所述柄由聚合物材料形成，并且其中所述加强插入件由金属材料形成。
14.根据权利要求13所述的断路器，其中，金属的加强插入件中的孔抑制形成在聚合物的柄中的孔的伸长。
15.根据权利要求14所述的断路器，其中，所述聚合物的柄和金属的加强插入件能够绕着枢转的销由金属材料形成，并且其中金属的加强插入件中的孔抑制形成在聚合物的柄中的孔的伸长，由此抑制由金属的销的升高温度引起的聚合物的柄中的孔的可能的熔化。
16.根据权利要求11所述的断路器，进一步包括设置在可移动接触臂组件上的永磁体，所述永磁体被设置成将在所述固定触点和所述可移动触点之间产生的电弧推向所述分弧器。
17.根据权利要求11所述的断路器，其中，所述连杆组件包括：
锁定元件，当通过所述复位机构移动到闭合位置时，所述锁定元件的接合使得所述接触臂组件保持在闭合位置；以及
可枢转的旋转体，其可操作地连接到过电流跳闸装置，使得在检测到过电流情况时，所述过电流跳闸装置使所述旋转体枢转并因此使所述锁定元件脱离，使得所述接触臂组件移动到断开位置。
18.一种断路器，其包括：
壳体，所述断路器的部件被设置在所述壳体内；
适于电气地连接到电力源的线路端子；
适于电气地连接到至少一个负载的负载端子；
被定位在所述壳体内的固定触点；
可移动接触臂组件，其具有大致纵向的轴线和在第一端部处定位在其上的可移动触点，所述可移动接触臂组件在第二端部处可枢转地安装在所述壳体内并且能够围绕第二端部在闭合位置和断开位置之间枢转，在所述闭合位置，可移动触点和固定触点物理接触并且线路端子和负载端子电气连通，在所述断开位置，可移动触点和固定触点脱离物理接触并且线路端子和负载端子脱离电气连通；
过电流跳闸装置，其经由连杆组件可操作地联接到可移动接触臂组件并且适于在检测到过电流情况时将可移动接触臂组件移动到断开位置；
复位机构，当可移动接触臂组件处于断开位置时，所述复位机构的致动适于将可移动接触臂组件移动到闭合位置，所述复位机构从壳体的面向外的暴露表面延伸或者能够通过所述暴露表面接近；以及
分弧器，其适于在固定触点和可移动触点可彼此接触和/或脱离接触时熄灭在固定触点和可移动触点之间产生的电弧；以及
设置在可移动接触臂组件上的永磁体，所述永磁体被设置成将在所述固定触点和所述可移动触点之间产生的电弧推向所述分弧器；
其中，所述永磁体在沿着大致纵向的轴线的处于可移动触点与可移动接触臂组件相对于所述壳体进行可枢转连接的点之间的位置处被设置在所述可移动接触臂组件上。
19.根据权利要求18所述的断路器，其中，所述壳体具有面向外的暴露表面，其具有宽度和高度，其中所述宽度大于所述高度，并且其中所述高度至多为二分之一英寸。
20.根据权利要求18所述的断路器，其中，所述复位机构包括：
柄，其具有设置在其中的孔，形成在所述柄中的孔与柄能够绕着枢转的销配合；以及
加强插入件，其可操作地连接到所述柄并能够与该柄一起枢转，所述加强插入件具有设置在其中的孔，形成在所述加强插入件中的孔与柄能够绕着枢转的销配合。
21.根据权利要求18所述的断路器，其中，所述连杆组件包括：
锁定元件，当通过所述复位机构移动到闭合位置时，所述锁定元件的接合使所述接触臂组件保持在闭合位置；以及
可枢转的旋转体，其可操作地连接到过电流跳闸装置，使得在检测到过电流情况时，所述过电流跳闸装置使所述旋转体枢转并因此使所述锁定元件脱离，使得所述接触臂组件移动到断开位置。
22.一种断路器，其包括：
壳体，所述断路器的部件被设置在所述壳体内；
适于电气地连接到电力源的线路端子；
适于电气地连接到至少一个负载的负载端子；
被定位在所述壳体内的固定触点；
可移动接触臂组件，其具有大致纵向的轴线和在第一端部处定位在其上的可移动触点，所述可移动接触臂组件在第二端部处可枢转地安装在所述壳体内并且能够围绕第二端部在闭合位置和断开位置之间枢转，在所述闭合位置，可移动触点和固定触点物理接触并且线路端子和负载端子电气连通，在所述断开位置可移动触点和固定触点脱离物理接触并且线路端子和负载端子脱离电气连通；
过电流跳闸装置，其经由连杆组件可操作地联接到可移动接触臂组件并且适于在检测到过电流情况时将可移动接触臂组件移动到断开位置；
复位机构，当可移动接触臂组件处于断开位置时，所述复位机构的致动适于将可移动接触臂组件移动到闭合位置，所述复位机构从壳体的面向外的暴露表面延伸或者能够通过所述暴露表面接近；以及
分弧器，其适于在固定触点和可移动触点能够彼此接触和/或脱离接触时熄灭在固定触点和可移动触点之间产生的电弧；
其中，所述连杆组件包括：
锁定元件，当通过所述复位机构移动到闭合位置时，所述锁定元件的接合使所述接触臂组件保持在闭合位置；以及
可枢转的旋转体，其可操作地连接到过电流跳闸装置，使得在检测到过电流情况时，所述过电流跳闸装置使所述旋转体枢转并因此使所述锁定元件脱离，使得所述接触臂组件移动到断开位置；
其中，所述可枢转的旋转体由聚合物材料形成。
23.根据权利要求22所述的断路器，其中，所述壳体具有面向外的暴露表面，所述暴露表面具有宽度和高度，其中所述宽度大于所述高度，并且其中所述高度至多为二分之一英寸。
24.根据权利要求22所述的断路器，其中所述复位机构包括：
柄，其具有设置在其中的孔，形成在所述柄中的孔与柄能够绕着枢转的销配合；以及
加强插入件，其可操作地连接到所述柄并能够与该柄一起枢转，所述加强插入件具有设置在其中的孔，形成在所述加强插入件中的孔与柄能够绕着枢转的销配合。
25.根据权利要求22所述的断路器，进一步包括设置在所述可移动触点臂组件上的永磁体，所述永磁体被设置成将在所述固定触点和所述可移动触点之间产生的电弧推向所述分弧器。
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