專利名稱：電路中斷裝置和組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所述實(shí)施例大體上涉及電路保護(hù)裝置，且更具體而言，涉及電路中斷裝置。
背景技術(shù)：
至少一些已知的電路保護(hù)裝置包括固定接觸臂和一個(gè)或多個(gè)可動(dòng)接觸臂。在正常工作期間，固定接觸臂和可動(dòng)接觸臂保持接觸以使電流能流過電路保護(hù)裝置。然而，當(dāng)檢測(cè)到諸如短路或電流尖峰的電流狀態(tài)時(shí)，電路保護(hù)裝置促使可動(dòng)接觸臂運(yùn)動(dòng)離開固定接觸臂以防止電流流過兩者之間。此外，至少一些已知的可動(dòng)接觸臂成形為將電流從可動(dòng)接觸臂引導(dǎo)到固定接觸臂中。例如，至少一些已知的可動(dòng)接觸臂成形為使得可動(dòng)接觸臂和固定接觸臂之間的電流路徑為基本上直的路徑
發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)方面，電路中斷裝置包括導(dǎo)電元件，該導(dǎo)電元件構(gòu)造成聯(lián)接到電路；接觸臂，該接觸臂構(gòu)造成相對(duì)于導(dǎo)電元件在第一位置和第二位置之間運(yùn)動(dòng)；以及偏置元件(biasing element),該偏置元件構(gòu)造成當(dāng)接觸臂在第一位置中時(shí)在接觸臂上施加偏置力(biasing force),以保持在接觸臂和導(dǎo)電元件之間的接觸,其中，接觸臂構(gòu)造成使得流過接觸臂的電流引起電磁排斥力以在與第一方向相反的第二方向上作用于接觸臂。在另一方面，提供了與斷路器一起使用的脫扣機(jī)構(gòu)，其中，脫扣機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)電元件，該導(dǎo)電元件構(gòu)造成聯(lián)接到電路；以及接觸臂，該接觸臂構(gòu)造成相對(duì)于導(dǎo)電元件在第一位置和第二位置之間運(yùn)動(dòng)。接觸臂構(gòu)造成使得流過接觸臂的電流引起電磁排斥力以在第二方向上作用于接觸臂。在另一方面，一種組裝斷路器的方法包括將導(dǎo)電元件聯(lián)接到電路；將接觸臂相對(duì)于導(dǎo)電元件定位；以及將偏置元件聯(lián)接到接觸臂。偏置元件構(gòu)造成當(dāng)接觸臂在第一位置中時(shí)在第一方向上在接觸臂上施加偏置力，以保持在接觸臂和導(dǎo)電元件之間的接觸。接觸臂構(gòu)造成使得流過接觸臂的電流引起電磁排斥力以在與第一方向相反的第二方向上作用于接觸臂。


圖I是示例性電路中斷裝置的分解圖。圖2是可與圖I中所示電路中斷裝置一起使用的示例性脫扣機(jī)構(gòu)的分解圖。圖3是圖2中所示脫扣機(jī)構(gòu)的剖視圖。圖4是圖2中所示脫扣機(jī)構(gòu)的一部分的局部側(cè)視圖。圖5是圖2中所示脫扣機(jī)構(gòu)的一部分的局部透視圖。
具體實(shí)施例方式本文描述了用于與電路中斷裝置一起使用的設(shè)備和組裝電路中斷裝置的方法的示例性實(shí)施例。這些實(shí)施例有利于通過改變電流的方向來提高電路中斷裝置性能。改變電流的方向使得能夠更快速地響應(yīng)于異常電流狀態(tài)和更快速地減弱(mitigation)由電路中斷裝置內(nèi)的電觸頭的分離所引起的電弧。例如，通過在電觸頭之間提供更大的排斥力來克服使電觸頭之間保持接觸的偏置力，從而改善對(duì)異常電流狀態(tài)的響應(yīng)。這樣減少了電路中斷裝置完全斷開或脫扣的斷路時(shí)間(clearing time)。此外，由于使電弧的能量進(jìn)入由多個(gè)電弧減弱板(mitigation plate)構(gòu)成的滅弧室(arc chute)的附加的推進(jìn)力，電弧更快速地熄滅圖I是諸如斷路器的示例性電路中斷裝置100的分解圖。在示例性實(shí)施例中，電路中斷裝置100包括基座102和聯(lián)接到基座102的蓋104。例如，基座102包括頂部邊緣106，并且蓋104包括底部邊緣108，底部邊緣108尺寸設(shè)計(jì)成聯(lián)接到頂部邊緣106并形成殼體。電路中斷裝置100還包括一個(gè)或多個(gè)脫扣機(jī)構(gòu)200和繼電器(relay)llO。雖然圖I示出了在電路中斷裝置100內(nèi)的三個(gè)脫扣機(jī)構(gòu)200，但應(yīng)當(dāng)理解，更多或更少的脫扣機(jī)構(gòu)200可與電路中斷裝置100—起使用。在示例性實(shí)施例中，繼電器110通過將電源連接到負(fù)載的電路(未示出)檢測(cè)諸如過電流或短路狀態(tài)的異常電流狀態(tài)。具體地，電路的一部分聯(lián)接到一個(gè)或多個(gè)輸入端子112，每個(gè)輸入端子對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的脫扣機(jī)構(gòu)200。此外，電路的一部分聯(lián)接到一個(gè)或多個(gè)輸出端子114，每個(gè)輸出端子對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的脫扣機(jī)構(gòu)200。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，電路包括多個(gè)導(dǎo)體，例如線路導(dǎo)體、中性導(dǎo)體以及接地導(dǎo)體，其中每個(gè)導(dǎo)體在電路中斷裝置100的線路側(cè)聯(lián)接到相應(yīng)的輸入端子112，并在電路中斷裝置100的負(fù)載側(cè)聯(lián)接到相應(yīng)的輸出端子114。在示例性實(shí)施例中，電路中斷裝置100還包括手動(dòng)斷開每個(gè)脫扣機(jī)構(gòu)200內(nèi)的電觸頭的器件。例如，如圖I中所示，電路中斷裝置100包括斷開機(jī)構(gòu)116和柄部118。斷開機(jī)構(gòu)116聯(lián)接到脫扣機(jī)構(gòu)200中的一個(gè)或多個(gè)，并且定向?yàn)榻雍媳?18和接收使用者輸入。柄部118延伸穿過蓋104的頂部表面120以供使用者可在外部接近。圖2和3是用于與電路中斷裝置100(圖I中示出)一起使用的示例性脫扣機(jī)構(gòu)200的視圖。具體地，圖2是脫扣機(jī)構(gòu)200的分解圖，圖3是脫扣機(jī)構(gòu)200的剖視圖。如圖2中所不,脫扣機(jī)構(gòu)200包括具有第一殼體部分202和第二殼體部分204的殼體。殼體部分202和204分別包括第一內(nèi)邊緣206和第二內(nèi)邊緣208，并且殼體部分202和204沿著內(nèi)邊緣206和208聯(lián)接到一起。輸入端子112延伸穿過第一殼體部分202的前表面210。相似地，輸出端子114延伸穿過第一殼體部分202的后表面212。在示例性實(shí)施例中，脫扣機(jī)構(gòu)200包括聯(lián)接到諸如彈簧的偏置元件216的接觸臂214。脫扣機(jī)構(gòu)200也包括諸如線帶(line strap)的導(dǎo)電元件218。偏置元件216定位在偏置元件罩殼220內(nèi)，并促使接觸臂214圍繞軸222在諸如閉合位置的第一位置和諸如斷開位置的第二位置之間旋轉(zhuǎn)。如下文詳細(xì)描述的，當(dāng)接觸臂214在第一位置時(shí)，接觸臂214的一部分接觸導(dǎo)電元件218的一部分，以使電流能從接觸臂214流至導(dǎo)電元件218。此外，偏置元件216在第一方向(圖2和3中未示出)上向接觸臂214施加偏置力，以將接觸臂214保持在第一位置。當(dāng)接觸臂214在第二位置時(shí)，接觸臂214和導(dǎo)電元件218不接觸，從而防止電流經(jīng)接觸臂214流至導(dǎo)電元件218。當(dāng)出現(xiàn)諸如過電流的異常電流狀態(tài)時(shí)，由于在與第一方向相反的第二方向(圖2和3中未示出)上產(chǎn)生的電磁排斥力而將接觸臂214與導(dǎo)電元件218分開。如下文闡述的，排斥力基于流過接觸臂214的電流而在接觸臂214和導(dǎo)電元件218之間產(chǎn)生，使得當(dāng)電流導(dǎo)致排斥力超出偏置力時(shí)，接觸臂214與導(dǎo)電元件218分開。接觸臂214和導(dǎo)電元件218之間的電磁排斥力也產(chǎn)生電弧。在示例性實(shí)施例中，脫扣機(jī)構(gòu)200也包括定位在電弧罩殼226內(nèi)以形成滅弧室的多個(gè)電弧減弱板224。電弧減弱板224和電弧罩殼226定向在第一殼體部分202和第二殼體部分204內(nèi)，使得電弧的能量由電弧減弱板224吸收和/或耗散。圖4和5是脫扣機(jī)構(gòu)200的一部分的局部視圖。具體地，圖4是脫扣機(jī)構(gòu)200的一部分的局部側(cè)視圖，圖5是脫扣機(jī)構(gòu)200的一部分的局部透視圖。在不例性實(shí)施例中，導(dǎo)電元件218包括第一端部228和相對(duì)的第二端部230。第一電觸頭232沿著導(dǎo)電元件218的頂部表面234的一部分設(shè)置在第一端部228處。輸出端子114設(shè)置在第二端部230處。此外，在示例性實(shí)施例中，接觸臂214包括第一端部236和相對(duì)的第二端部238。第一端部236聯(lián)接到輸入端子112 (圖1-3中示出)。第二電觸頭240設(shè)置在第二端部238處。接觸臂214包括從第一端部236向第二端部238延伸的第一部分，例如主體部分242。接觸臂214也包括在第二端部238處的第二部分，例如頭部部分244。第二電觸頭240沿著頭部部分244的底部表面246設(shè)置以允許接觸臂214和導(dǎo)電元件218之間的電接觸。此外，頭部部分244有利于促使電流流過接觸臂214，以在頭部部分244內(nèi)和流至導(dǎo)電元件218之前改變方向。此外，接觸臂214包括設(shè)置在主體部分242和頭部部分244之間的第三部分，例如頸部部分248。在一個(gè)實(shí)施例中，頸部部分248限定凹口 250。在一個(gè)實(shí)施例中，通過從頸部部分248移除材料而形成凹口 250。在另一個(gè)實(shí)施例中，凹口 250由絕緣材料(未示出)構(gòu)成，并且頸部部分248的其余部分由導(dǎo)電材料構(gòu)成。在示例性實(shí)施例中，頸部部分248成形為有利于使電流流過頭部部分244以改變方向，這在電流的幅度大于或等于閾值時(shí)可導(dǎo)致接觸臂214與導(dǎo)電元件218分開。在示例性實(shí)施例中，接觸臂214和導(dǎo)電元件218限定電流的電路徑252。電路徑252包括第一部分254，其中電流流過主體部分242和頸部部分248。電路徑252還包括第二部分256，其中電流在頭部部分244內(nèi)改變方向。電路徑252還包括第三部分258，其中電流再次改變方向。具體地，電流流過第二電觸頭240并流入第一電觸頭232，在此電流方向改變以產(chǎn)生排斥力。例如，電流方向的改變?cè)诘谝浑娪|頭232和第二電觸頭240之間產(chǎn)生電磁排斥力。在示例性實(shí)施例中，偏置力在第一方向260上施加，并且當(dāng)電流低于閾值水平時(shí)，偏置力保持在接觸臂214和導(dǎo)電元件218之間的接觸。然而，當(dāng)電流大于或等于閾值水平時(shí)，排斥力克服偏置力。具體地，電流方向的改變?cè)谂c第一方向260大致相反的第二方向262上產(chǎn)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，當(dāng)?shù)诙较?62上的排斥力大于第一方向260上的偏置力時(shí)，接觸臂214在第二方向262上運(yùn)動(dòng)以斷開與導(dǎo)電元件218的電接觸。例如，排斥力的第一分量大致出現(xiàn)在與第一方向260相反的第二方向262上，并且排斥力的第二分量大致出現(xiàn)在大致正交于第一方向260和第二方向262的第三方向264上。當(dāng)電流的幅度或水平大于閾值幅度或水平時(shí)，排斥力的第一分量變得大于由偏置機(jī)構(gòu)216(圖3中示出)施加到接觸臂214上的偏置力。排斥力的第一分量導(dǎo)致接觸臂214與導(dǎo)電元件218分開，從而防止電流流過而進(jìn)入導(dǎo)電元件218。更具體而言，排斥力的第一分量導(dǎo)致第二電觸頭240在第二方向262上運(yùn)動(dòng)以與第一電觸頭232分開。此外，排斥力的第一分量導(dǎo)致在第一電觸頭232和第二電觸頭240之間產(chǎn)生電弧。排斥力的第二分量在第三方向264上朝滅弧室推動(dòng)電弧，在滅弧室處，電弧的能量由電弧減弱板224耗散。 一種組裝諸如斷路器的電路中斷裝置100的方法包括將導(dǎo)電元件218聯(lián)接到電路以及將接觸臂214相對(duì)于導(dǎo)電元件218定位。在示例性實(shí)施例中，接觸臂214相對(duì)于導(dǎo)電元件218在第一位置和第二位置之間運(yùn)動(dòng)。該方法還包括將至少一個(gè)電弧減弱板224定位在導(dǎo)電元件218的至少一部分上方，使得當(dāng)接觸臂214從第一位置運(yùn)動(dòng)至第二位置時(shí)，電弧減弱板224熄滅由接觸臂214與導(dǎo)電元件218分開所產(chǎn)生的電弧。該方法還包括提供接觸臂214，接觸臂214包括主體部分242、頭部部分244以及定位在主體部分242和頭部部分244之間的頸部部分248。頭部部分244構(gòu)造成有利于改變流過頭部部分244的電流的方向以引起在第二方向262上作用于接觸臂214的電磁力。在一些實(shí)施例中，當(dāng)接觸臂214在第一位置時(shí)，限定了電路徑252。電路徑252包括其中電流流過主體部分242和頸部部分248的第一部分254、以及其中電流改變方向的第二部分256。電路徑252還包括第三部分258，其中電流流入導(dǎo)電元件218，然后改變以產(chǎn)生排斥力。此外，在一些實(shí)施例中，組裝方法還包括將偏置元件216聯(lián)接到接觸臂214。當(dāng)接觸臂214在第一位置時(shí),偏置兀件216在第一方向260上在接觸臂214上施加偏置力，以保持在接觸臂214和導(dǎo)電元件218之間的接觸。以上詳細(xì)描述了組裝用于在電路保護(hù)中使用的設(shè)備的方法和設(shè)備的示例性實(shí)施例。設(shè)備和方法不限于本文所述的特定實(shí)施例，相反，方法的操作和/或設(shè)備的部件可與本文所述其它操作和/或部件獨(dú)立地且分開地使用。此外，所描述的操作和/或部件也可限定在其它系統(tǒng)、方法和/或設(shè)備中或與其組合使用，并且不限于僅與如本文所述的系統(tǒng)、方法以及存儲(chǔ)介質(zhì)一起實(shí)踐。雖然本發(fā)明結(jié)合示例性電氣設(shè)備保護(hù)環(huán)境進(jìn)行描述，但本發(fā)明的實(shí)施例可與許多其它通用或?qū)Ｓ迷O(shè)備保護(hù)環(huán)境或構(gòu)造一起使用。設(shè)備保護(hù)環(huán)境并非意圖暗示有關(guān)本發(fā)明的任何方面的使用或功能性的范圍的任何限制。另外，本文所述環(huán)境不應(yīng)解釋為具有與示例性操作環(huán)境中所示的部件中的任何一個(gè)或其組合有關(guān)的任何相關(guān)性或要求。除非另外指明，本文中所示和所述的本發(fā)明的實(shí)施例中操作的執(zhí)行或?qū)嵭械捻樞虿皇潜匦璧?。也就是說，除非另外指明，操作可以任何順序?qū)嵭?，并且本發(fā)明的實(shí)施例可包括相比本文中公開的那些操作的另外操作或更少操作。例如，可構(gòu)想，在另一操作之前、同時(shí)或之后執(zhí)行或?qū)嵭刑囟ú僮髟诒景l(fā)明的方面的范圍內(nèi)。在介紹本發(fā)明的方面或其實(shí)施例的元素時(shí)，冠詞“一”、“一個(gè)”、“該”以及“所述”意圖表示這些元素中的一個(gè)或多個(gè)。術(shù)語“包含”、“包括”以及“具有”意圖為包括性的并且意味著可能有除了所列元素之外的額外的元素。該書面描述用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實(shí)施本發(fā)明，包括制造和使用任何設(shè)備或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可授予專利的范圍由權(quán)利要求所限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這種其它示例具有與權(quán)利要求的字面語言沒有不同的結(jié)構(gòu)元素，或者如果這種其它示例包括與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)差別的等同結(jié)構(gòu)元素，則這種其它示例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電路中斷裝置(100)，包括 導(dǎo)電元件(218)，所述導(dǎo)電元件(218)構(gòu)造成聯(lián)接到電路； 接觸臂(216)，所述接觸臂(216)構(gòu)造成相對(duì)于所述導(dǎo)電元件(218)在第一位置和第二位置之間運(yùn)動(dòng)；以及 偏置元件(216)，所述偏置元件(216)構(gòu)造成當(dāng)所述接觸臂(214)在所述第一位置中時(shí)在所述接觸臂(214)上施加偏置力，以保持在所述接觸臂(214)和所述導(dǎo)電元件(218)之間的接觸，所述接觸臂(214)構(gòu)造成使得流過所述接觸臂(214)的電流引起電磁排斥カ以在與所述第一方向相反的第二方向上作用于所述接觸臂(214)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路中斷裝置(100)，其特征在于，所述接觸臂(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)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路中斷裝置(100)，其特征在于，當(dāng)所述電流離開所述第二部分(244)并進(jìn)入所述導(dǎo)電元件(218)時(shí)，流過所述第二部分(244)的電流引起排斥力。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路中斷裝置(100)，其特征在于，所述第三部分(248)具有比所述第一部分(242)的寬度和所述第二部分(244)的寬度小的寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路中斷裝置(100)，其特征在于，所述第三部分(248)的至少一部分包括不導(dǎo)電材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路中斷裝置(100)，其特征在于，當(dāng)所述電流具有預(yù)定幅度時(shí)，由所述電流引起的所述排斥力克服所述偏置カ以促使所述接觸臂(214)在所述第二方向上從所述第一位置運(yùn)動(dòng)至所述第二位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路中斷裝置(100)，其特征在于，所述導(dǎo)電元件(218)包括第一電觸頭(232)，并且所述接觸臂(214)包括第二電觸頭(240)，所述偏置元件(216)構(gòu)造成當(dāng)所述接觸臂(214)在第一位置中時(shí)在所述第一方向上向所述接觸臂(214)施加所述偏置力，以保持在所述第一電觸頭(232)和所述第二電觸頭(240)之間的接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路中斷裝置(100)，其特征在于，當(dāng)所述電流離開所述第二電觸頭(240)并進(jìn)入所述第一電觸頭(232)時(shí)，流過所述接觸臂(214)的電流在所述第二方向上引起所述排斥力。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路中斷裝置(100)，其特征在于，所述電路中斷裝置(100)還包括定位在所述導(dǎo)電元件(218)的至少一部分上方的至少ー個(gè)電弧減弱板(224)，所述至少ー個(gè)電弧減弱板(224)構(gòu)造成熄滅由所述排斥カ導(dǎo)致的所述接觸臂(214)與所述導(dǎo)電元件(218)的分開所產(chǎn)生的電弧。
10.一種用于與斷路器一起使用的脫扣機(jī)構(gòu)(200)，所述脫扣機(jī)構(gòu)(200)包括 導(dǎo)電元件(218)，所述導(dǎo)電元件(218)構(gòu)造成聯(lián)接到電路；以及 接觸臂(214)，所述接觸臂(214)構(gòu)造成相對(duì)于所述導(dǎo)電元件(218)在第一方向和與所述第一方向相反的第二方向上運(yùn)動(dòng)，所述接觸臂(214)構(gòu)造成使得流過所述接觸臂(214)的電流引起電磁排斥カ以在所述第二方向上作用于所述接觸臂(214)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的脫扣機(jī)構(gòu)(200)，其特征在于，所述接觸臂(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)之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的脫扣機(jī)構(gòu)(200)，其特征在于，當(dāng)所述電流離開所述第二部分(244)并進(jìn)入所述導(dǎo)電元件(218)時(shí)，流過所述第二部分(244)的電流引起排斥力。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的脫扣機(jī)構(gòu)(200)，其特征在于，所述第三部分(248)具有比所述第一部分(242)的寬度和所述第二部分(244)的寬度小的寬度。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的脫扣機(jī)構(gòu)(200)，其特征在于，所述第三部分(248)的至少一部分包括不導(dǎo)電材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的脫扣機(jī)構(gòu)(200)，其特征在于，當(dāng)所述電流具有預(yù)定幅度時(shí)，由所述電流引起的所述排斥力克服所述偏置カ以促使所述接觸臂(214)在所述第二方向上從所述第一位置運(yùn)動(dòng)至所述第二位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電路中斷裝置和組裝方法。更具體而言，一種電路中斷裝置(100)包括導(dǎo)電元件(218)，其構(gòu)造成聯(lián)接到電路；接觸臂(214)，其構(gòu)造成相對(duì)于導(dǎo)電元件(218)在第一位置和第二位置之間運(yùn)動(dòng)；以及偏置元件(216)，其構(gòu)造成當(dāng)接觸臂(214)在第一位置中時(shí)在接觸臂(214)上施加偏置力，以保持在接觸臂(214)和導(dǎo)電元件(218)之間的接觸，其中接觸臂(214)構(gòu)造成使得流過接觸臂(214)的電流引起電磁排斥力以在與第一方向相反的第二方向上作用于接觸臂(214)。
文檔編號(hào)H01H71/12GK102623265SQ201210011889
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
發(fā)明者P·K·馬達(dá)姆謝蒂 申請(qǐng)人:通用電氣公司