專利名稱：電路斷路器的過載/斷相跳閘裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安裝在電路斷路器，例如自動斷路器上的熱過載/斷相跳閘(tripping)裝置。
背景技術(shù)：
首先，以上述的自動斷路器為例，圖5(a)和5(b)展示了一種電路斷路器裝置(其頂蓋被移去)，在此斷路器上，安裝了一個熱(雙金屬型)過載/斷相跳閘裝置。此外，圖6還顯示了熱過載/斷相跳閘裝置的相關(guān)組件的結(jié)構(gòu)(例如，參見專利文件1)。
在圖5(a)和圖5(b)中，參考數(shù)字1指示的是電路斷路器的機箱，數(shù)字2指示的是電源側(cè)的接線端，數(shù)字3指示的是負載側(cè)的接線端，數(shù)字4指示的是開關(guān)操作手柄，數(shù)字5指示的是開關(guān)機構(gòu)，數(shù)字6指示的是電流切斷部分，它包括可移動的和固定的觸點以及滅弧室，數(shù)字7指示的是電磁瞬時跳閘裝置，和數(shù)字8指示的是熱過載/斷相跳閘裝置。
在此，如圖6所示，熱過載/斷相跳閘裝置8由三個主雙金屬元件9、一個差動移動機構(gòu)和一個跳閘杠桿13所組成。三個主雙金屬元件9對應(yīng)主電路的各自相位(R-，S-和T-相)，并在其彎曲和恢復(fù)方向的橫向中排列為一行。其中，差動移動機構(gòu)提供有推式移動器10、拉式移動器11和差動杠桿12，將這三者合起來以便同主雙金屬元件9接合。跳閘杠桿13具有補償雙金屬元件的功能，和把由差動移動機構(gòu)的操作所引起的力傳遞到結(jié)合于開關(guān)機構(gòu)5中的鎖閂接受器5a，來使開關(guān)機構(gòu)5跳閘的功能。
此外，排列差動移動機構(gòu)中的推式移動器10和拉式移動器11，使得該行主雙金屬元件9位于它們之間，由此移動器10和11在主雙金屬元件9彎曲和恢復(fù)的方向上可以在該行的方向中滑動。而且，推式移動器10具有3個臂部10a，每個臂部在對應(yīng)于每相中的雙金屬元件9的位置上形成，由此垂直地突出于該行主雙金屬元件9。拉式移動器11也具有三個臂部11a，每個臂部在對應(yīng)于每相中的雙金屬元件9的位置上形成，由此垂直地突出于該行主雙金屬元素9。在此排列中，在每個主雙金屬元件9的位置中，主雙金屬元件9在其彎曲和恢復(fù)方向上保持在臂部10a和臂部11a之間。此外，在推式移動器10和拉式移動器11的上面，差動杠桿12如下所述連接。
也就是說，差動杠桿12通過聯(lián)結(jié)銷14樞軸連接到拉式移動器11的上表面之上，聯(lián)結(jié)銷14的一端在拉式移動器11的一側(cè)上。然而，就推式移動器10來說，差動移動器12與配合到盤狀推式移動器10中所開的導(dǎo)向長孔(在與移動器的滑動方向垂直的方向中開口的長孔)10b中的聯(lián)接銷15連接。另外，在與聯(lián)結(jié)銷14相對的差動杠桿12的另外一端，作用端(action end)12a通過使差動杠桿12朝向跳閘杠桿13增大來形成，以便與它面對。此外，圖示的跳閘杠桿13被支撐，由此可繞著作為杠桿裝置的跳閘杠桿13的中線上的支點13a交替地轉(zhuǎn)動。當(dāng)采用這種支撐結(jié)構(gòu)時，跳閘杠桿13的一端面對差動杠桿12的作用端12a，其另一端面對開關(guān)機構(gòu)5的鎖閂接受器5a。
過載/斷相跳閘裝置8的操作在專利文件1中進行詳細解釋。向負載供電時，主電路中過載電流的流動將導(dǎo)致主雙金屬元件9在其各相位上單向彎曲。如圖7所示，這使主雙金屬元件9在其各個相位上推動推式移動器10向著圖示的左向箭頭方向運動。接著，差動杠桿12，由聯(lián)接銷15在導(dǎo)向長孔中連接到推式移動器10，它跟隨推式移動器10的運動向著左向箭頭的方向運動。運動所導(dǎo)致的位移通過作用端12a傳遞到跳閘杠桿13。在操作的過程中，通過聯(lián)結(jié)銷14連接到差動杠桿12上的拉式移動器11在跟隨推式移動器10的運動中，以箭頭的方向運動。這使得差動杠桿12沿著同自身平行且對于移動器10和11的初始位置保持不變來移動，用推力f1向左推動跳閘杠桿13。隨著被推動的跳閘杠桿13繞支點13a順時針旋轉(zhuǎn)來擠壓接受器5a到達打開位置，開關(guān)機構(gòu)5(參見圖5)由此執(zhí)行一個跳閘操作。這使得電流切斷部分6的主電路觸點被打開，從而切斷了負載的電流。
下面，當(dāng)具有電源供應(yīng)負載的主電路(例如，在S-相中)中發(fā)生斷相時，執(zhí)行的操作將參考圖8來解釋。在S-相中的斷相會導(dǎo)致對應(yīng)于S-相的主雙金屬元件9的溫度恢復(fù)到室溫。這使主雙金屬元件9恢復(fù)到初始狀態(tài)(未通電)并不再彎曲，這樣，拉式移動器11沿著向右箭頭的方向被推回。然而，在剩下的R-相和T-相電路中連續(xù)地流動的電流使分別對應(yīng)R-相和T-相的主雙金屬元件9不斷在左向箭頭的方向中推動推式移動器10。這使差動杠桿12繞著聯(lián)結(jié)銷14順時針轉(zhuǎn)動，使得其作用端12a以推力f2向左推動跳閘杠桿13。結(jié)果，如同圖7所示的過載狀態(tài)下的操作，跳閘杠桿13驅(qū)動鎖閂接受器5a進入到打開狀態(tài)，使電路斷路器進入跳閘操作。
JP-A-2002-29872
發(fā)明內(nèi)容附帶一提，在其功能上，上述具有相關(guān)布置的過載/斷相跳閘裝置在功能上具有如下問題。
也就是，在圖7所示的過載操作下，主雙金屬元件9在R-，S-和T-相的操作結(jié)合來推動推式移動器10。這由差動杠桿12的運動跟隨，其用差動杠桿12的作用端12a以推力f1推動跳閘杠桿13。同其比較，在圖8所顯示的斷相工作下，主雙金屬元件9在R-和T-相推動推式移動器10，但在斷相狀態(tài)下的S-相除外。結(jié)果，這使得同過載工作下的力f1相比，差動杠桿12的作用端12a推動跳閘杠桿13的推力f2減少了約40％(f1＞f2)。
此外，在相關(guān)的設(shè)置中，差動杠桿12對跳閘杠桿13所施加的力的作用點在過載工作和斷相工作中都一樣。因此，假設(shè)支點13a和作用點(差動杠桿12的作用端12a)之間的長度是L1(參見圖6)，則在過載操作下施加在跳閘杠桿13上的力矩為L1×f1，在斷相工作下的力矩為L1×f2。這樣，過載工作下的力矩比斷相工作下的力矩要大。與此對比，用于使開關(guān)機構(gòu)5執(zhí)行跳閘工作的所需要施加到鎖閂接受器5a的負載沒有變化。附帶地，斷相工作下差動杠桿12的作用端12a的移動的量(一次動作)要比過載工作中的量大。
因此，如果不去考慮跳閘操作是由于斷相還是過載所引起的，為了保證使用有關(guān)設(shè)置的跳閘裝置的電路斷路器的穩(wěn)定跳閘操作，需要預(yù)先采用體積較大的主雙金屬元件9，以給予從差動移動機構(gòu)施加到跳閘杠桿13上的力以容差。除此之外，從制造的角度考慮，對差動移動機構(gòu)來說需要在零件的尺寸和零件的裝配中都具有高精度，且需仔細校準。
然而，在斷路器機箱中裝配大尺寸的主雙金屬元件會導(dǎo)致很難為緊密而減小電路斷路器的尺寸。此外，在零件尺寸和零件裝配中確保高精度的差動移動機構(gòu)會增加工作成本進而導(dǎo)致較高成本的產(chǎn)品。
這項發(fā)明考慮了上述內(nèi)容，其目的是為改進的電路斷路器提供一種過載/斷相跳閘裝置，以便通過仔細調(diào)整由過載和斷相狀態(tài)下差動移動機構(gòu)的操作所傳導(dǎo)的力(和力的傳導(dǎo)效率)獲得一種穩(wěn)定的跳閘方式。
為了實現(xiàn)上述的目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明，電路斷路器中的過載/斷相跳閘裝置由一個組件構(gòu)成，該組件包括對應(yīng)于一個多相系統(tǒng)的主電路的各個相位的多個主雙金屬元件，雙金屬元件排列在一行中；一個差動移動機構(gòu)與雙金屬元件接合，由此通過將雙金屬元件彎曲和恢復(fù)來操作該機構(gòu)；以及一個可繞一支點轉(zhuǎn)動，并把由差動移動機構(gòu)的操作所施加的力傳遞到開關(guān)機構(gòu)而提供的跳閘杠桿，其中，在該裝置中差動移動機構(gòu)是組合體，包括設(shè)置在該行主雙金屬元件的一側(cè)的一個推式移動器，以便在其彎曲和恢復(fù)的方向上可移動，并且具有多個操作端，每個操作端分別與每個主雙金屬元件接合，由此朝著其彎曲方向移動；設(shè)置在該行主雙金屬元件的另一側(cè)的一個拉式移動器，以便在其彎曲和恢復(fù)的方向上可移動，并且具有多個操作端，每個操作端與每個主雙金屬元件接合，由此朝著其恢復(fù)方向移動；以及跨接在推式移動器和拉式相動器的差動杠桿，并面向跳閘杠桿排列，用于把由于差動移動器的操作所產(chǎn)生的力施加到跳閘杠桿，并且差動杠桿通過聯(lián)接銷連接到拉式移動器，由此可交替地環(huán)繞銷轉(zhuǎn)動，并通過設(shè)置在差動杠桿和推式移動器的其中一個之上的銷和另一個之上設(shè)置的導(dǎo)孔連接到推式移動器，其中，差動杠桿設(shè)有兩個作用端，過載用作用端將由于過載時的操作所引起的力施加到跳閘杠桿，并且斷相用作用端將由于斷相時的操作所引起的力施加到跳閘杠桿，它們面對跳閘杠桿形成，和斷相用作用端比過載用作用端距離跳閘杠桿的支點更遠放置。特別地，過載用作用端通過在差動杠桿的一端將差動杠桿樞軸連接到拉式移動器的聯(lián)結(jié)銷的一側(cè)形成，斷相用作用端在推式移動器上延伸的另一端上形成。
而且，在上面的設(shè)計中，為提高差動移動機構(gòu)施加到跳閘杠桿的力的傳動效率，在差動杠桿上形成了斷相用作用端，聯(lián)結(jié)銷將差動杠桿樞軸連接到拉式移動器，并且連接差動杠桿和推式移動器的銷和導(dǎo)孔在與跳閘杠桿平行的直線上排列。
根據(jù)上面的設(shè)置，主雙金屬元件通過差動移動機構(gòu)的作用端，將力作用到跳閘杠桿。根據(jù)杠桿原理，在斷相操作下用于斷相的通過作用端作用到跳閘杠桿的力對跳閘杠桿的支點的力矩可以比通過在過載操作下用于過載的由作用端作用到跳閘杠桿的力對跳閘杠桿的支點的力矩要大。這樣就可以為從主雙金屬元件通過差動移動機構(gòu)傳輸?shù)教l杠桿的力提供一個容差，從而穩(wěn)定電路斷路器的跳閘過程，而不用考慮跳閘動作是由于斷相還是過載所致。
此外，對比有關(guān)的差動移動機構(gòu)，它們在過載和斷相狀態(tài)下以提供于一個位置的作用端進行工作，該主雙金屬元件能被制造得更小，用于制造減小體積的電路斷路器，使其更緊湊。除此以外，也從制造的角度考慮，在產(chǎn)品的成本的降低上可以減輕對差動移動機構(gòu)尺寸精度和裝配精度的要求。
進一步，差動杠桿的斷相用作用端、用于連接拉式移動器和差動杠桿的聯(lián)結(jié)銷、以及連接推式移動器和差動杠桿的聯(lián)接銷在一條與跳閘杠桿平行的直線上排列。因此，由差動移動機構(gòu)給出的力可以在幾乎與跳閘杠桿垂直的方向上作用于跳閘杠桿，從而可能獲得很高的力的傳輸效率。


圖1是顯示與本發(fā)明的實施例1對應(yīng)的過載/斷相跳閘裝置的設(shè)置。
圖2是顯示以圖1所示的設(shè)置在過載下操作的說明圖。
圖3是顯示以圖1所示的設(shè)置在斷相下操作的說明圖。
圖4是顯示與本發(fā)明的實施例2對應(yīng)的過載/斷相跳閘裝置的設(shè)置圖。
圖5是顯示用于執(zhí)行本項發(fā)明的電路斷路器的設(shè)置圖，包括分別為平面圖和側(cè)視圖的(a)和(b)，顯示了移除頂蓋后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
圖6是顯示將有關(guān)的過載/斷相跳閘裝置安裝到圖5所示的電路斷路器上的設(shè)置圖。
圖7是顯示用圖6所示的設(shè)置在過載下操作的說明圖。
圖8是顯示用圖6所示的設(shè)置在斷相下操作的說明圖。
具體實施例方式
下面，根據(jù)圖1到圖3以及圖4的實施例，來解釋實施本發(fā)明的各種模式。在這些實施例的附圖中，與圖6所示的那些相對應(yīng)并相同的組件將用同樣的參考數(shù)字和符號來表示，在此省略其解釋。
首先，與權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中要求的發(fā)明相對應(yīng)的實施例如圖1到圖3所示。實施例中的差動移動機構(gòu)基本上與圖6所示相同。然而，在差動杠桿12中，用于過載操作的作用端和用于斷相操作的作用端彼此被分離地形成在不同的位置上。
也就是說，在圖6中，作用端12a形成在相關(guān)的差動移動機構(gòu)的差動杠桿12上，在本發(fā)明的圖解的實施例中，該作用端12a設(shè)為斷相作用端12b。除此以外，在聯(lián)結(jié)銷14的一側(cè)，附加地形成了一個過載作用端12c，以面對跳閘杠桿13。聯(lián)結(jié)銷14將差動杠桿12樞軸地連接到拉式移動器11。此外，跳閘杠桿13的支點13a的位置根據(jù)過載用作用端12c的形成從圖6所示的位置移動到更接近于鎖閂接受器5a這一側(cè)的位置上。這種移動使得與圖6中所示的長度L1相等的長度L1設(shè)置在支點13a和過載用作用端12c之間，長度比L1長(L2＞L1)的長度L2設(shè)置在支點13a和斷相用作用端12b之間。
下面，過載和斷相下的差動移動機構(gòu)的操作將參考圖2和圖3說明。也就是說，當(dāng)過載電流流過R-，S-和T-相的各個電路時，同對圖7所解釋的操作一樣，通過跟隨在R-，S-和T-相中各個主雙金屬元素9的彎曲，推式移動器10、拉式移動器11和差動杠桿12會沿著圖示的左向箭頭方向移動，它們初始相對位置關(guān)系保持不變(參見圖2)。這使過載用作用端12c用力f1推動跳閘杠桿13，以將由差動杠桿給出的力傳遞給開關(guān)機構(gòu)的鎖閂接受器5a，從而使電路斷路器跳閘。這種情況下，假定跳閘杠桿13的支點13a與過載用作用端12c的作用點A(如圖1)之間的長度為L1，則作用在跳閘杠桿13的力矩為L1×f1。
當(dāng)斷相發(fā)生時(例如，S-相的斷相)，如圖3中所示，通過在S-相的主雙金屬元件9的形態(tài)的恢復(fù)，拉式移動器11被向右推回到初始位置(見圖1)。與此相對，通過在R-和T-相上(被通電)主雙金屬元件9的作用，推式移動器10在左向箭頭的方向被推動。這樣，差動杠桿12將繞著聯(lián)結(jié)銷14順時針轉(zhuǎn)動，從而通過作用端12b用推力f2推動跳閘杠桿13。在這種情況下，假設(shè)跳閘杠桿13的支點13a與斷相用作用端12b推動跳閘杠桿13的作用點B(參見圖1)之間的距離為L2，則作用于跳閘杠桿13上的力矩為L2×f2。
這里，通過差動移動機構(gòu)作用于跳閘杠桿13上的力(和由這些力引起的力矩)如下。如圖7、圖8所示對操作的解釋一樣，過載狀態(tài)下，差動杠桿12的作用端12a推動跳閘杠桿13的力f1，比斷相狀態(tài)下作用端12a推動跳閘杠桿13的力f2要大(f1＞f2)。同時，如圖示實施例所示，設(shè)計差動杠桿12使得在其中斷相用作用端12b和過載用作用端12c分離地形成在彼此不同的位置上，這樣，跳閘杠桿13的支點13a和力f1的作用點A之間的長度L1與支點13a和力f2的作用點B之間的長度L2的關(guān)系由L1＜L2給出，這與對應(yīng)的力的關(guān)系正好相反。因此，通過恰當(dāng)?shù)貨Q定L1和L2的長度，可以使得力矩L2×f2大于L1×f1。于是，盡管在斷相狀態(tài)，具有同過載下相等的條件時，開關(guān)機構(gòu)中的鎖閂接受器5a也可通過將跳閘杠桿13被驅(qū)動到打開位置，以將電路斷路器跳閘。
接下來，圖4所示對應(yīng)權(quán)利要求3中所要求的本發(fā)明的另一實施例，在其中對上述實施例1進行了進一步改進。在此實施例中，差動移動機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)與圖1所示相同。然而，更具體地，在差動杠桿12上形成的斷相用作用端12b、連接差動杠桿12與拉式移動器11的聯(lián)結(jié)銷14、以及連接差動杠桿12和推式移動器10的聯(lián)接銷15如下設(shè)置。也就是說，斷相作用端12b的一端(推動跳閘杠桿13的作用點B)、聯(lián)結(jié)銷14的中心、聯(lián)接銷15與推式移動器10中開口的導(dǎo)向長孔10的接觸點(推動差動杠桿12的推式移動器10的作用點C)位于一條直線P上。這樣，設(shè)置直線P使它在初始位置中平行于跳閘杠桿13。
這樣使得由差動移動機構(gòu)給出的對跳閘杠桿13施加的力在方向上幾乎與其垂直。所以，大大減少了那些非垂直方向上的部件所造成的力的損失，從而提高了力的傳輸效率。
權(quán)利要求
1.一種通過檢測主電路的過載和斷相使電路斷路器跳閘的電路斷路器的過載/斷相跳閘裝置，所述裝置由一個組件構(gòu)成，該組件包括對應(yīng)于一個多相系統(tǒng)的主電路的各個相位的多個主雙金屬元件，所述雙金屬元件排列為一行；一個與雙金屬元件接合的差動移動機構(gòu)，由此通過將雙金屬元件彎曲和恢復(fù)來操作該機構(gòu)；以及可繞一支點轉(zhuǎn)動并把由所述差動移動機構(gòu)的操作所施加的力傳遞到開關(guān)機構(gòu)的一個跳閘杠桿，所述差動移動機構(gòu)是組合體，包括位于所述主雙金屬元件的所述行的一側(cè)的一個推式移動器，以便在其彎曲和恢復(fù)的方向上可被移動，并且具有多個操作端，每個操作端與每個所述主雙金屬元件接合，由此朝著其彎曲方向被移動；位于所述主雙金屬元件的所述一行的另一側(cè)的一個拉式移動器，以便在其彎曲和恢復(fù)的方向上可被移動，并且具有多個操作端，每個操作端與每個主雙金屬元件接合，由此朝著其恢復(fù)方向被移動；以及跨接在所述推式移動器和所述拉式移動器的差動杠桿，并面向所述跳閘杠桿排列，用于把由所述差動移動器的操作所產(chǎn)生的力施加到所述跳閘杠桿，并且所述差動杠桿通過一個聯(lián)結(jié)銷連接到所述拉式移動器，由此可交替地環(huán)繞所述銷轉(zhuǎn)動，并通過設(shè)置在所述差動杠桿和所述推式移動器的其中一個之上的銷和另一個之上設(shè)置的導(dǎo)孔連接到所述推式移動器，其中，所述裝置的特征在于所述差動杠桿設(shè)有兩個作用端，過載用作用端將由于過載下的操作所引起的力施加到所述跳閘杠桿，并且斷相用作用端將由于斷相下的操作所引起的力施加到所述跳閘杠桿，它們面對所述跳閘杠桿形成，和所述斷相用作用端比所述過載用作用端距離所述跳閘杠桿的所述支點更遠放置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的電路斷路器的過載/斷相跳閘裝置，其特征在于所述過載用作用端通過由在所述差動杠桿的一端將所述差動杠桿樞軸連接到所述拉式移動器上的所述聯(lián)結(jié)銷的所述側(cè)形成，和所述斷相用作用端在所述推式移動器上延伸的另一端上形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所要求的電路斷路器的過載/斷相跳閘裝置，其特征在于在所述差動杠桿上形成了所述斷相用作用端，所述聯(lián)結(jié)銷將所述差動杠桿樞軸連接到所述拉式移動器，并且連接所述差動杠桿和所述推式移動器的所述銷和所述導(dǎo)孔在與所述跳閘杠桿平行的直線上排列。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電路斷路器的過載/斷相跳閘裝置。該裝置包括在R－、S－和T－相中各個電路中與主雙金屬元件9接合的差動移動機構(gòu)，和將通過差動移動機構(gòu)的操作施加的力傳送到開關(guān)機構(gòu)的跳閘杠桿13，其中，差動移動機構(gòu)是包括推式移動器10、拉式移動器11和差動杠桿12的組合體，并且差動杠桿通過聯(lián)結(jié)銷14與拉式移動器連接，以便可交替地繞銷轉(zhuǎn)動，并通過聯(lián)接銷15和導(dǎo)向長孔10b與推式移動器連接，其中，斷相用作用端12b和過載用作用端12c在差動杠桿上的兩個位置上分離形成，斷相用作用端12b到跳閘杠桿的支點13a的長度L2設(shè)計得比過載用作用端12c到跳閘杠桿的支點13a之間的距離L1大(L2＞L1)，由此使在跳閘杠桿上的各個作用端上作用的力矩L2×f2比力矩L1×f1要大。
文檔編號H01H73/00GK1652279SQ200510001858
公開日2005年8月10日 申請日期2005年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月3日
發(fā)明者永廣勇, 久保山勝典 申請人:富士電機機器制御株式會社