專利名稱：用于電流斷路器的電流跳閘單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開大致涉及電流斷路器，更具體地說，本公開涉及一種用
于電流斷路器的電流跳閘單元(current trip unit)。
背景技術(shù)：
直流快速開關(guān)用來監(jiān)控通過引出線(leader)的電流流入，并且如 果超出電流閾值的話就促動開關(guān)，例如在短路電流時。通常會發(fā)出 警告或者中斷電路。
傳統(tǒng)的過電流斷路器或跳開單元具有圍繞著電流承載引出線 (current-carrying leader)的磁輒。'磁輒具有沿著軸線可動式固定器 (anchor),并且固定器能夠在靜;:ib位i由軸線上的彈簧而防止向下移 動。通過磁輒的磁通影響固￡器， 并迫使固定器克服彈簧的阻力。 如果流過引出線的電流超出了一定值，作用于固定器上的磁力大于 彈簧的彈簧力(springpower)。因此，固定器就被向著磁軛向下拉動， 并且相應(yīng)地觸發(fā)器能夠;陂促動以中斷電路。
傳統(tǒng)的跳開單元是雙向的，這意味著傳統(tǒng)單元并不敏感于電流 方向。跳開的這種傳統(tǒng)方式適用于線路饋電斷路器(lme feeder breaker)。但是在直流系統(tǒng)中，還需要具有整流器斷路器以保護(hù)整流 器。雙向的跳閘單元不能用于整流器斷路器以保護(hù)整流器。整流器 是電路的電流元件，其允許電流在一個方向通過，但是阻擋另一方 向的電流流動。它能夠被看作直流源。在整流器的故障狀態(tài)下，反 向電流能夠出現(xiàn)在與整流器的通常輸出相反的方向。整流器斷路器 是電路的電流元件，其能夠在所述整流器故障的情況下保護(hù)整流器。 出于這個原因，傳統(tǒng)的雙向單元不能用于整流器斷路器，單獨(dú)的反 向電流跳開裝置必須和雙向跳閘單元一起使用。
因此，需要一種用于電流斷路器的跳閘單元，其具有仍然能夠 提供電路保護(hù)和起整流器的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本公開提供了 一種跳閘單元，其具有電流引導(dǎo)元件(current leading element)、 具有上部位置和下部位置的固定器(anchor)和帶有 第 一位置和第二位置的振蕩器(oscillator)。振蕩器在第 一位置允許固 定器移動入下部位置，而振蕩器在第二位置則阻擋固定器移動入下 部位置。另外，磁軛圍繞著電流引導(dǎo)元件和固定器。流過磁軛的磁 通將固定器移動入下部位置。圍繞著電流引導(dǎo)元件和振蕩器的磁軛 提供了將振蕩器移動入第 一位置或第二位置內(nèi)的、流過磁軛的磁通。
本公開進(jìn)一步提供了具有可動式固定器的跳閘單元，該可動式 固定器具有跳閘位置和未跳閘位置。具有第一位置和第二位置的振 蕩器在振蕩器位于第二位置時防止固定器移動入跳閘位置，并在振 蕩器位于第一位置時允許固定器移動入跳閘位置內(nèi)。磁軛圍繞著可 動式固定器和振蕩器，并且磁軛提供了磁流以將可動式固定器移動 入跳閘位置內(nèi)，并且磁軛也提供了磁流以將振蕩器移動入第一位置
和第二位置。
通過下文的詳細(xì)描述、附圖和所附權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員 能夠明白和理解本公開的上述和其它的特征和優(yōu)點(diǎn)。


在下文結(jié)合附圖的公開的詳述中，將可以明顯地看出本公開的
這些和其它的目的，其中
圖1是本公開的跳閘單元的示例性實(shí)施例的透視圖2是圖1跳閘單元的局部剖面圖的透視圖3是沿著線2-2的、無電流的圖l跳閘單元的截面圖4是大致沿著線2-2的、帶有前向流動電流的圖1的跳閘單 元的截面圖；及
圖5是大致沿著線2-2的、帶有反向流動電流的圖1的跳閘單 元的剖視圖。
元件列表
跳閘單元10
電流引導(dǎo)元件12
電流引導(dǎo)元件14
磁扼16
磁輒18
阻擋閂鎖20
笫二阻擋閂鎖20-l
振蕩器殼體22
振蕩器23
板24
凹部26
彈簧27
壁28
阻尼器(bumper) 30 鉛棒32 固定元件34 固定元件36 可動式固定器40 彈簧42 磁體44 磁通48 磁通49
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在來參看附圖，尤其是圖1-5,所顯示的是根椐本公開的、用 于電流斷路器的電流跳閘單元的示例性實(shí)施例，其一般以參考標(biāo)號10 來表示。流過跳閘單元10的電流通常為直流。跳閘單元10最好包 括阻擋閂鎖(blockade latch)20,在電流在預(yù)定的前向方向流過電流？ 1導(dǎo) 元件12和14時，該阻擋閂鎖能夠旋轉(zhuǎn)以防止跳閘單元10跳開。在 電流在預(yù)定的反向方向流過電流引導(dǎo)元件12和14時，或在沒有電 流流過電流引導(dǎo)元件12和14時，跳閘單元10中的阻擋閂鎖20則 能夠旋轉(zhuǎn)以允許跳開。
電流引導(dǎo)元件12, 14由兩個磁軛16， 18圍繞。也可以使用單 個的電流引導(dǎo)元件，或使用多于兩個的電流引導(dǎo)元件。通過電流引 導(dǎo)元件12， 14的電流產(chǎn)生被引導(dǎo)通過磁軛16, 18的磁通或磁流。 流過電流引導(dǎo)元件12, 14的電流越強(qiáng)，流過磁軛16， 18的磁通就 越強(qiáng)。
當(dāng)磁通被引導(dǎo)通過振蕩器殼體22和遮蓋于其內(nèi)的振蕩器23時， 流過磁輒16的磁通改變阻擋閂鎖20的位置。在示例性實(shí)施例中， 當(dāng)磁通流過磁軛16和振蕩器23時，發(fā)射出磁場的振蕩器23就旋轉(zhuǎn)。
振蕩器23的旋轉(zhuǎn)引起阻擋閂鎖20的旋轉(zhuǎn)，因?yàn)閮蓚€組件是相 連接的。由振蕩器23引起的阻擋閂鎖20的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致阻擋閂鎖20在 板24下轉(zhuǎn)動入阻擋位置或未阻擋位置。在阻擋閂鎖位于凹部26下 時，阻擋閂鎖20就位于未阻擋位置。由于來自彈簧27的阻力，阻 擋閂鎖20保持于未阻擋位置，直至有足夠的磁通作用于電樞 23(armature)上而引起其到達(dá)偏移位置。在阻擋閂鎖20位于阻尼器30 之下時，阻擋閂鎖20被認(rèn)為位于阻擋位置中。
來參見圖2,鉛棒32安裝于跳閘單元10內(nèi)。鉛棒32是線性棒， 其設(shè)置成垂直于板24并通過固定元件34和36(也可以使用任何已知 的附接機(jī)構(gòu))附接到板24上。鉛棒32還能夠借助于已知的附接機(jī)構(gòu)而附接到跳閘單元10的底部。因此，鉛棒32安裝于跳閘單元10的內(nèi)部，附接成接近跳閘單元10的頂部(接近板24),并且附接成接近 跳閘單元10的底部。
可動式固定器40可滑動地附接到鉛棒32。鉛棒32插入通過接近固定器40中心的孔，并且在其由磁軛18作用時，固定器40在由 鉛棒32提供的軸線上向上或向下滑動。因此，固定器40能夠在由鉛棒32產(chǎn)生的中心軸線上滑動。
在固定器40的底部設(shè)有彈簧42，其阻擋固定器40的向下移動。必須克服由彈簧42施加的特定力以允許固定器40向下移動。在電 流流過電流引導(dǎo)元件12,14時，就會產(chǎn)生吸引固定器40克服彈簧42的作用力而向下的磁通。由流過磁軛18的磁通向下吸引固定器40, 從而引起跳閘單元10的跳開。流過電流引導(dǎo)元件12, 14的電流強(qiáng) 度決定了流過磁軛18的磁通強(qiáng)度和用于跳開跳閘單元10的潛力。 另外，跳閘單元10跳閘的性能依賴于振蕩器23和阻擋閂鎖20的定 位。
阻尼器30設(shè)置于固定器40上，并且如上所述，在阻擋閂鎖20位于阻擋位置時，阻尼器30就是接觸阻擋閂鎖20的元件。由固定 器40引起的向下移動的趨勢將被固定器40上的阻尼器30阻止，阻尼器30與處于阻擋位置(即在阻尼器30下面)的阻擋閂鎖20相互 作用。
跳閘單元10可包括第二對稱設(shè)置的阻擋閂鎖20-1，其設(shè)置于跳閘單元10與阻擋閂鎖20相對的另一側(cè)。包括位于阻擋閂鎖20相對 側(cè)的第二阻擋閂鎖20-1允許固定器40更好的阻擋。第二阻尼器(未 示出)類似于阻尼器30，設(shè)置于阻尼器30的相對側(cè)，并且允許阻擋閂鎖20-1幫助阻擋固定器40向下移動。阻擋閂鎖20-1同樣結(jié)合到 振蕩器23,并且當(dāng)阻擋閂鎖20和振蕩器23兩者旋轉(zhuǎn)時，阻擋閂鎖 20-1與它們同時響應(yīng)。
磁軛16能夠影響阻擋閂鎖20和振蕩器23在振蕩器殼體22內(nèi)的定位。更具體地說，由流過電流引導(dǎo)元件12, 14的電流所產(chǎn)生的磁通影響振蕩器23和阻擋閂鎖20的位置，即流過電流引導(dǎo)元件12, 14的電流產(chǎn)生能夠改變振蕩器23位置的磁通。
阻擋閂鎖20結(jié)合到振蕩器23上，振蕩器23依賴于流過磁軛16 和振蕩器23的磁通方向而在阻擋位置和未阻擋位置之間振蕩。流過 電流引導(dǎo)元件12, 14的電流的方向和強(qiáng)度決定了流過磁軛16和振 蕩器23的磁通方向。在由振蕩器23產(chǎn)生的磁場面臨流過磁軛16的 磁通時，通過在振蕩器殼體22內(nèi)圍繞軸線23旋轉(zhuǎn)，振蕩器23從阻 擋位置改變到未阻擋位置。響應(yīng)于垂直于從振蕩器23發(fā)射的磁場而 流過磁扼16的磁通，振蕩器23依賴于流過磁輒16的磁通方向而略 微旋轉(zhuǎn)進(jìn)入阻擋位置或未阻擋位置。
振蕩器23內(nèi)部上的磁體44能夠設(shè)置于振蕩器23的兩端，以允 許振蕩器23發(fā)射磁場。在其它實(shí)施例中，單一磁體能夠設(shè)置于振蕩 器23內(nèi)或振蕩器23能夠被磁化。在某些實(shí)施例，磁體44是永磁體 或電磁磁體(electromagnetic magnet)。
磁體44由流過磁輒16和振蕩器23的磁通48作用。當(dāng)磁通48 流過振蕩器23時，磁通48和源自磁體44的磁流相互作用，流過磁 輒16的磁通的方向引起振蕩器23旋轉(zhuǎn)入阻擋位置或未阻擋位置。 流過振蕩器23的磁通48的方向決定了振蕩器23轉(zhuǎn)動的方向。如果 沒有電流流過電流引導(dǎo)元件12， 14，那么就沒有磁通產(chǎn)生，并且振 蕩器23和阻擋閂鎖20就會保持在如圖3所示的靜止位置。
振蕩器23和阻擋閂鎖20由彈簧27固定于靜止位置。彈簧27 的一側(cè)固定于在位于阻擋閂鎖20側(cè)部的槽口內(nèi)，并且彈簧27的另 一端固定于壁28上。在沒有足夠大的磁通克服彈簧27的勢能的情 況下，彈簧27的勢能防止阻擋閂鎖20移動入阻擋位置。
圖3-5是跳閘單元10的剖^L圖，其顯示了當(dāng)磁通48流過磁軛16 時振蕩器23和阻擋閂鎖20的不同位置。如前面提到的，阻擋閂鎖20 連接到振蕩器23，并且振蕩器23的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致阻擋閂鎖20的旋轉(zhuǎn)。
流過電流引導(dǎo)元件12, 14的電流產(chǎn)生流過磁軛16并引起振蕩器23 旋轉(zhuǎn)的磁通48。
所示振蕩器23具有大致為橢圓形的輪廓，但是此示例性實(shí)施例 只是振蕩器23的一個可能形狀。振蕩器23能夠是作為磁力作用的 結(jié)果而允許振蕩器移動的任何形狀。例如，振蕩器23可以是圓形的 或圓形末梢端的以允許旋轉(zhuǎn)。
在其它實(shí)施例中，振蕩器23能夠是非圓形形狀的，諸如矩形。 如果振蕩器23是非圓形狀的，振蕩器就不能旋轉(zhuǎn)，并且振蕩器23 就需要以備選方法工作。作為旋轉(zhuǎn)振蕩器23的替代，其可以線性地 移動，將阻擋閂鎖20滑動入和滑動出阻擋位置。在振蕩器23影響 磁通時，振蕩器23將阻擋閂鎖20滑動入阻尼器30下的阻擋位置， 或凹部26下的未阻擋位置。
在其它實(shí)施例中，振蕩器23和阻擋閂鎖20的軸線和位置能夠 變化到與此公開中介紹的設(shè)置有所不同，并且這種改變也被認(rèn)為落 入本公開的精神與范圍內(nèi)。例如，振蕩器23能夠在垂直于軸線23 的軸線上旋轉(zhuǎn)。
圖3所示的是阻尼器30,振蕩器23和阻擋閂鎖20的位置，這 時跳閘單元10沒有電流流過電流引導(dǎo)元件12， 14。在這種狀態(tài)，振 蕩器23和阻擋閂鎖20位于未阻擋位置，并且固定器40和阻尼器30 能夠自由向下移動，即跳閘單元10準(zhǔn)備跳開。由于電流沒有流過電 流引導(dǎo)部件12， 14,就沒有產(chǎn)生磁通，并且振蕩器23也沒有從其靜 止位置轉(zhuǎn)開。
圖4顯示的也是阻尼器30，振蕩器23和阻擋閂鎖20的位置， 這時跳閘單元10具有流過電流引導(dǎo)元件12， 14的前向電流。在這 種狀態(tài)中，振蕩器23和阻擋閂鎖20位于阻擋位置，并且固定器40 和阻尼器30被阻擋向下移動，即跳閘單元10不能跳開。因此，在 預(yù)定的前向方向流過跳閘單元10的電流不能切斷，這是由于阻擋閂 鎖20阻止固定器40移動入跳閘位置內(nèi)。這是因?yàn)榇磐?8將振蕩器
23和阻擋閂鎖20移動入了阻擋位置。阻尼器30和阻擋閂鎖20之間 的接觸阻止固定器40向下移動和跳開。
圖5顯示的還是阻尼器30，振蕩器23和阻擋閂鎖20的位置， 這時跳閘單元10具有流過電流引導(dǎo)元件12, 14的反向電流。在這 種狀態(tài)中，振蕩器23和阻擋閂鎖20位于未阻擋位置，并且固定器40 和阻尼器30已經(jīng)向下移動，即跳閘單元10已經(jīng)跳開。因此，在預(yù) 定的反向方向流過跳閘單元10的電流不能被切斷，這是由于阻擋閂鎖20在凹部下的位置，其允許固定器移動入跳閘位置內(nèi)。這是因?yàn)?磁通48將振蕩器23和阻擋閂鎖20移動入未阻擋位置內(nèi)。阻擋閂鎖 20位于位置凹部26下，并且固定器40能夠自由向下移動和跳開。 跳閘單元10允許電流在一個方向流過和阻止電流在另一方向流過的 能力允許跳閘單元10作為整流器斷路器的跳閘單元而起到保護(hù)整流 器的作用。
已經(jīng)介紹的跳閘單元10具有磁軛16以引導(dǎo)磁通48流過振蕩器 23從而改變阻擋閂鎖20的位置，并且跳閘單元10還具有磁軛18以 引導(dǎo)磁通49(磁輒18中的磁通需要獨(dú)立數(shù)字，例如49)流過固定器40 從而引起跳開。在其它實(shí)施例中，磁軛16， 18的任務(wù)能夠合并入單 一磁扼內(nèi)(未示出)。單一磁扼能夠與雙磁軛實(shí)施例類似地起作用，改 變固定器40的定位，和改變帶磁通的振蕩器23的定位。
所利用的跳閘單元10的各種組件的特殊類型，包括材料，尺寸 大小和形狀能夠根據(jù)跳閘單元10的特殊需求而改變。
還應(yīng)該注意到，可以在本文中使用的用語"第一"，"第二"，"第 三"，"上部"，"下部"及其類似用語來限定不同的元件。這些修飾語 并不意味著所限定元件的空間、順序或等級次序，除非另有特殊說 明。
雖然參考 一個或多個示例性實(shí)施例已經(jīng)介紹了本公開，本領(lǐng)域
技術(shù)人員可以明白，在不背離其范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變， 并且等價物可以用來代替其中的元件。另外，在不背離其范圍的情
況下，還可以對本公開的教導(dǎo)j故許多調(diào)整以適應(yīng)特殊情況或材料。 因此，本公開并不旨在限制于作為此公開的元件的最佳實(shí)施構(gòu)思的 特定實(shí)施例，相反，本公開包括落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種跳閘單元(10)，包括電流引導(dǎo)元件(12)；固定器(40)，其具有上部位置和下部位置；振蕩器(23)，其具有第一位置和第二位置，其中，當(dāng)所述振蕩器位于所述第一位置時，則允許所述固定器移動到所述下部位置，而當(dāng)所述振蕩器位于所述第二位置時，則阻擋所述固定器移動到所述下部位置；第一磁軛(18)，其圍繞著所述電流引導(dǎo)元件和所述固定器，其中，流過所述第一磁軛的第一磁通將所述固定器移動到所述下部位置；及第二磁軛(16)，其圍繞著所述電流引導(dǎo)元件和所述振蕩器，其中，流過所述第二磁軛的第二磁通將所述振蕩器移動到所述第一位置，或?qū)⑵湟苿拥剿龅诙恢谩?br> 2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的跳閘單元，其特征在于，所述振蕩器 旋轉(zhuǎn)到所述第 一位置和所述第二位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的跳閘單元，其特征在于，進(jìn)一步包括 連接到所述振蕩器的阻擋閂鎖(20)，其中，所述阻擋閂鎖與所述固定 器相互作用以阻止所述固定器的向下移動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的跳閘單元，其特征在于，進(jìn)一步包括 阻尼器(30)，其中，所述阻尼器設(shè)置成圍繞所述固定器并與所述阻擋 閂鎖接觸，以阻止所述固定器的向下移動。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的跳閘單元，其特征在于，進(jìn)一步包括 定位成能夠阻擋所述固定器向下移動的彈簧(27)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的跳閘單元，其特征在于，所述振蕩器 發(fā)射出磁場(48),并且所述第二石茲通通過與所述磁場的相互作用而將 所述振蕩器移動入所述第一位置或所述第二位置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的跳閘單元，其特征在于，所述振蕩器 進(jìn)一步包括發(fā)射所述磁場的磁體(44)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的跳閘單元，其特征在于，電流被傳導(dǎo) 通過所述電流引導(dǎo)元件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的跳閘單元，其特征在于，所述電流產(chǎn) 生所述第 一磁通和所述第二石茲通。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的跳閘單元，其特征在于，在前向方 向上的電流產(chǎn)生了將所述振蕩器移動到所述第二位置的第二磁通 (49)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種跳閘單元(10)，該跳閘單元(10)具有電流引導(dǎo)元件(12)、帶有上部位置和下部位置的固定器(40)和帶有第一位置和第二位置的振蕩器(23)。振蕩器在第一位置中允許固定器移動到下部位置，振蕩器位于第二位置中則阻擋固定器移動到下部位置。另外，磁軛(18)圍繞著電流引導(dǎo)元件和固定器。流過該磁軛的磁通將固定器移動到下部位置。圍繞著電流引導(dǎo)元件和振蕩器的磁軛(16)則提供了將振蕩器移動入第一位置或第二位置內(nèi)的、流過磁軛的磁通。
文檔編號H01H71/24GK101206975SQ20071016117
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日
發(fā)明者D·巴納什茨奇克, J·姆羅維克, P·拉扎奇克 申請人:通用電氣公司