專(zhuān)利名稱(chēng)：剩余電流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有改進(jìn)的功能特性的剩余電流裝置，例如剩余電流電路斷路器。
一般地說(shuō)，剩余電流裝置是一種適用于在發(fā)生剩余電流時(shí)直接地或間接地切斷電路中的電流的裝置。剩余電流裝置的一種典型的例子是剩余電流電路斷路器，下面針對(duì)這個(gè)特定的例子進(jìn)行說(shuō)明，但這并不限制按照本發(fā)明的裝置的應(yīng)用范圍。
眾所周知，剩余電流電路斷路器是一種用于交流電路的自動(dòng)電路斷路器，其在電路導(dǎo)體中的電流的矢量和(在正常情況下是0)超過(guò)一個(gè)預(yù)定值時(shí)斷開(kāi)。所述電路斷路器的主要特性是能夠達(dá)到極短的斷開(kāi)和閉合時(shí)間。剩余電流電路斷路器一般用于阻止金屬部件，例如電氣設(shè)備的外殼以及和具有合適的接地電阻的接地系統(tǒng)相連的被保護(hù)區(qū)域的金屬物件帶電，因而實(shí)現(xiàn)間接的保護(hù)。此外，如果所述電路斷路器足夠靈敏和快速，在一些情況下它們也能提供保護(hù)而避免和通常帶電的部件接觸，因而提供直接保護(hù)。


圖1示意地表示一種剩余電流電路斷路器。所述電路斷路器包括用于檢測(cè)剩余電流的檢測(cè)器1，其一般由磁芯和二次繞組4構(gòu)成，在磁芯中穿過(guò)中線2和相線3，所述中線和相線和負(fù)載(未示出)相連，并且在存在故障電流時(shí)，在二次繞組4兩端便產(chǎn)生電壓。如果發(fā)生接地故障電流，在二次繞組兩端產(chǎn)生的電壓通過(guò)合適的電子耦聯(lián)系統(tǒng)5被提供給啟動(dòng)器6，耦聯(lián)系統(tǒng)5位于檢測(cè)器1和啟動(dòng)器6之間。接著，啟動(dòng)器啟動(dòng)釋放或跳閘機(jī)構(gòu)7，斷開(kāi)電路斷路器的觸點(diǎn)8和9，從而切斷電源。
常規(guī)的剩余電流電路斷路器的一個(gè)主要缺點(diǎn)在于，當(dāng)前使用的啟動(dòng)器是電磁型的，一般是去磁型的電磁繼電器。這些繼電器實(shí)際上對(duì)磁場(chǎng)是敏感的，這可以引起若干缺點(diǎn)，例如，磁場(chǎng)的存在可能引起啟動(dòng)器的誤啟動(dòng)，或者外部磁場(chǎng)可能改變電磁繼電器的磁化狀態(tài)，因而改變剩余電流電路斷路器的靈敏度，對(duì)其性能產(chǎn)生不利影響。
另一個(gè)缺點(diǎn)在于，電磁啟動(dòng)器具有對(duì)撞擊和振動(dòng)敏感的復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，這導(dǎo)致對(duì)電路斷路器的不適時(shí)的干擾，對(duì)其可靠性帶來(lái)不利影響。此外，電磁啟動(dòng)器的成本高。
本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種對(duì)外部磁場(chǎng)不敏感的剩余電流裝置，使得避免不適時(shí)的干擾。
在這一目標(biāo)的范圍內(nèi)，本發(fā)明的目的在于提供一種剩余電流裝置，其包括結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且對(duì)撞擊和振動(dòng)不敏感的啟動(dòng)器，從而改善電路斷路器的性能和總體可靠性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種剩余電流裝置，其可靠性高，容易制造，并且成本低。
所述的目標(biāo)、目的和下面將會(huì)看出的其它方面是通過(guò)一種剩余電流裝置實(shí)現(xiàn)的，所述剩余電流裝置包括一個(gè)啟動(dòng)器，其在操作上和運(yùn)動(dòng)裝置相連，用于在由檢測(cè)器檢測(cè)到接地故障電流時(shí)打開(kāi)觸點(diǎn)，其特征在于，所述啟動(dòng)器包括雙穩(wěn)態(tài)金屬元件，其在操作上和所述運(yùn)動(dòng)裝置相連，并且至少一個(gè)壓電元件和所述雙穩(wěn)態(tài)金屬元件耦聯(lián)，所述壓電元件被由于檢測(cè)到所述故障電流而產(chǎn)生的電信號(hào)激勵(lì)，并使金屬元件從第一個(gè)穩(wěn)定的平衡位置運(yùn)動(dòng)到第二個(gè)穩(wěn)定的平衡位置，借助于所述運(yùn)動(dòng)，雙穩(wěn)態(tài)金屬元件啟動(dòng)所述運(yùn)動(dòng)裝置；所述裝置還包括復(fù)位裝置，其適用于使雙穩(wěn)態(tài)金屬元件在觸點(diǎn)再次閉合之前返回第一穩(wěn)定的平衡位置。
用這種方式，通過(guò)使用壓電啟動(dòng)器，按照本發(fā)明的裝置成為對(duì)外部磁場(chǎng)不敏感的，因而避免了不適時(shí)的和不希望的跳閘。
按照本發(fā)明的裝置的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)非限制性的實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明將會(huì)更加清楚，其中圖1是剩余電流電路斷路器的方塊圖；圖2是可以應(yīng)用于按照本發(fā)明的剩余電流裝置中的啟動(dòng)器的第一實(shí)施例的示意圖；圖3是可以應(yīng)用于按照本發(fā)明的剩余電流裝置中的啟動(dòng)器的第二實(shí)施例的示意圖；圖4是可以應(yīng)用于按照本發(fā)明的剩余電流裝置中的啟動(dòng)器的第三實(shí)施例的示意圖；圖5是圖4的啟動(dòng)器的一個(gè)細(xì)節(jié)的圖；圖6是可以應(yīng)用于按照本發(fā)明的剩余電流裝置中的啟動(dòng)器的第四實(shí)施例的示意圖7是可以應(yīng)用于按照本發(fā)明的剩余電流裝置中的啟動(dòng)器的第五實(shí)施例的示意圖；圖8是可以應(yīng)用于按照本發(fā)明的剩余電流裝置中的啟動(dòng)器的第六實(shí)施例的示意圖；圖9是圖8的啟動(dòng)器的側(cè)視圖，其中雙穩(wěn)態(tài)金屬元件具有減少的橫截面；圖10是圖8的啟動(dòng)器的平面圖，其中雙穩(wěn)態(tài)金屬元件具有通過(guò)缺口而形成的較薄的橫截面；圖11是在按照本發(fā)明的裝置中使用的啟動(dòng)器的復(fù)位裝置的第二實(shí)施例；圖12是在按照本發(fā)明的裝置中使用的啟動(dòng)器的復(fù)位裝置的第三實(shí)施例。
參見(jiàn)圖1，剩余電流電路斷路器包括啟動(dòng)器6，其在操作上和運(yùn)動(dòng)裝置7相連，用于在由檢測(cè)器1檢測(cè)到接地故障電流時(shí)打開(kāi)電路斷路器的觸點(diǎn)8和9。
在按照本發(fā)明的裝置中，啟動(dòng)器6有利地包括雙穩(wěn)態(tài)金屬元件，其在操作上和運(yùn)動(dòng)裝置7相連，并且至少一個(gè)壓電元件在操作上和雙穩(wěn)態(tài)金屬元件相關(guān)。如果發(fā)生接地故障電流，在檢測(cè)器1的二次繞組4中產(chǎn)生的電壓或者直接地或者最好通過(guò)檢測(cè)器1和啟動(dòng)器6之間的電子耦聯(lián)系統(tǒng)5被加于壓電元件。因加電而致動(dòng)的壓電元件產(chǎn)生形變，引起雙穩(wěn)態(tài)金屬元件從第一個(gè)穩(wěn)定的平衡位置運(yùn)動(dòng)到第二個(gè)穩(wěn)定的平衡位置。通過(guò)這一運(yùn)動(dòng)，雙穩(wěn)態(tài)金屬元件把運(yùn)動(dòng)傳遞到運(yùn)動(dòng)裝置7，后者打開(kāi)觸點(diǎn)，因而切斷電源。
在第一實(shí)施例中，如圖2所示，啟動(dòng)器6包括由金屬薄層11構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)元件，其中第一端被連接到支撐本體20，例如斷路器的殼體；適當(dāng)?shù)膲毫ρb置作用到金屬薄層11的第二端，其和第一端相對(duì)且基本上平行，使得金屬薄層被保持在第一穩(wěn)定平衡位置處于加載狀態(tài)。所述的壓力裝置例如包括被固定在金屬薄層的第二端的鄰接元件13和被設(shè)置在支撐元件20與鄰接元件13之間的加載彈簧12。至少一個(gè)壓電元件10被有利地設(shè)置和鄰接元件13接觸。在優(yōu)選實(shí)施例中，壓電元件10是雙壓電晶片元件，即其由兩個(gè)相互平行的壓電材料層構(gòu)成。用這種方式，當(dāng)施加電應(yīng)力時(shí)，一個(gè)壓電元件層由于收縮而變形，而另一個(gè)由于伸長(zhǎng)而變形。如圖2所示，作為一個(gè)電極的元件30被設(shè)置在兩個(gè)壓電層之間。
在接地故障的情況下，壓電元件10或者直接地或者最好通過(guò)電子耦聯(lián)系統(tǒng)5被加上由電流檢測(cè)器1的二次繞組產(chǎn)生的電壓。電源使構(gòu)成壓電元件10的兩層變形；這使得保持金屬元件11的負(fù)載力減少到其臨界門(mén)限以下，所述臨界門(mén)限是這樣一個(gè)門(mén)限，超過(guò)該門(mén)限時(shí)，金屬元件就從由實(shí)線所示的第一穩(wěn)定平衡位置運(yùn)動(dòng)到虛線所示的第二穩(wěn)定平衡位置。
從第一位置向第二位置的運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)啟動(dòng)元件14，例如銷(xiāo)釘，這意味著啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)裝置7，打開(kāi)由剩余電流裝置保護(hù)的電路的觸點(diǎn)。
如圖3所示，在按照本發(fā)明的裝置中使用的啟動(dòng)器的第二實(shí)施例中，由標(biāo)號(hào)111表示的雙穩(wěn)態(tài)金屬薄層基本上呈M形。具體地說(shuō)，薄層111具有兩個(gè)端部，其基本上是直的，并且相互平行，并被固定到支撐元件120上，以及一個(gè)弧形的中央部分，其實(shí)際上和圖1的薄層11的結(jié)構(gòu)相同。用這種方式，薄層111被設(shè)置在第一穩(wěn)定平衡位置，使得不需要使用彈簧12和鄰接元件13?；⌒蔚闹醒氩糠值囊粋€(gè)表面上具有兩個(gè)相互分開(kāi)的壓電元件100，每個(gè)元件由一個(gè)或幾個(gè)壓電材料層構(gòu)成。在這種情況下，當(dāng)由于故障電流而加上電壓時(shí)，壓電元件100就產(chǎn)生變形，把彎曲運(yùn)動(dòng)傳遞到金屬薄層111，其從初始的穩(wěn)定位置轉(zhuǎn)換到第二穩(wěn)定平衡位置，如虛線所示，因而啟動(dòng)啟動(dòng)元件14。此外，在這種情況下，也可以把壓電材料層設(shè)置成一個(gè)相互的雙壓電晶片結(jié)構(gòu)。
圖4是啟動(dòng)器6的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，其中由金屬材料制成的薄層由標(biāo)號(hào)211表示，其借助于被設(shè)置在外支撐體220的兩個(gè)L形元件之間的壓力彈簧212被保持在第一穩(wěn)定平衡位置。
在這種情況下，壓電元件由兩對(duì)壓電材料層構(gòu)成，分別由標(biāo)號(hào)200a，200b表示，它們彼此面對(duì)，并具有被設(shè)置在其間的薄層211，如圖5的詳細(xì)圖所示。
圖6說(shuō)明啟動(dòng)器6的第四實(shí)施例，其和圖4的實(shí)施例的區(qū)別在于，在由標(biāo)號(hào)311表示的由金屬材料制成的薄層的同一個(gè)表面上，設(shè)置有由標(biāo)號(hào)300表示的第一壓電元件和第二壓電元件，它們?cè)谒霰拥谋砻嫔舷嗷シ珠_(kāi)。
圖7是啟動(dòng)器6的第五實(shí)施例，其和圖3的實(shí)施例的區(qū)別在于，其具有被設(shè)置在M形的薄層411的基本上直的部分上的兩個(gè)壓電元件400。
圖8說(shuō)明在本發(fā)明的剩余電流裝置中使用的啟動(dòng)器6的第六個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例。在這種情況下，薄層511具有兩個(gè)基本上平行的端部，它們最好通過(guò)互鎖連接被固定到支撐元件520上，例如斷路器的殼體，兩個(gè)壓電元件500被固定在一個(gè)所述平行端部的兩個(gè)相對(duì)的表面上，并被設(shè)置成互為雙壓電晶片的結(jié)構(gòu)，也至少部分地被固定在所述支撐上。用這種方式，薄層被保持在第一穩(wěn)定位置，如圖8的實(shí)線所示；當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，壓電元件500被前述的電源電壓激勵(lì)，通過(guò)產(chǎn)生變形使薄層從第一穩(wěn)定平衡位置轉(zhuǎn)換到第二穩(wěn)定平衡位置，如圖8的虛線所示。由于壓電元件也至少部分地被固定在支撐上，所以實(shí)際上發(fā)生壓電元件和薄層的剛性的相互耦合，其中壓電元件作為一個(gè)樞軸，使得彎曲運(yùn)動(dòng)只被最佳地傳遞到自由的薄層的有用部分。
在由第一穩(wěn)定平衡位置轉(zhuǎn)換到第二穩(wěn)定平衡位置時(shí)，薄層啟動(dòng)一個(gè)啟動(dòng)元件，例如銷(xiāo)釘14，這意味著啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)裝置7，打開(kāi)被剩余電流裝置保護(hù)的電路的觸點(diǎn)。
如圖9和10所示，薄層511在其結(jié)構(gòu)中有利地包括一個(gè)或幾個(gè)工作鉸鏈(functional hinge)530，其借助于局部減少其橫截面積被獲得。具體地說(shuō)，所述鉸鏈或者通過(guò)具有合適形狀的缺口被提供，所述缺口通過(guò)除去合適形狀的材料而被獲得，如圖10所示，或者通過(guò)減少薄層的厚度被提供，例如通過(guò)層壓加工或放電加工，如圖9所示。鉸鏈530可以被形成在接近和壓電元件500相連的薄層部分、接近和支撐剛性連接的薄層511的相對(duì)端的位置，或者在上述兩個(gè)所述區(qū)域形成，并且具有兩種功能在不和壓電元件500相連的一端附近，其有助于薄層從第一平衡位置向第二平衡位置的最佳的運(yùn)動(dòng)；接近壓電元件處，具有使薄層穩(wěn)定在兩個(gè)選擇的平衡位置的功能。此外，在兩個(gè)區(qū)域同時(shí)具有鉸鏈?zhǔn)沟脙蓚€(gè)鉸鏈可以相互協(xié)同操作，從而完成上述功能。
顯然，本實(shí)施例的鉸鏈以及薄層和壓電元件的固定，可以用于上述所有的實(shí)施例中。
本發(fā)明的另一個(gè)有利的方面在于，薄層的兩端以?xún)蓚€(gè)位置被固定在支撐520上，所述兩個(gè)位置相對(duì)于薄層在未變形狀態(tài)下的中平面550被相互錯(cuò)開(kāi)。這種方法能夠使得薄層從第一平衡位置轉(zhuǎn)換到第二平衡位置所需的能量最小，并且能夠以最佳的方式利用可以由故障獲得的有限的能量。
此外，在這種情況下，金屬薄層511的運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)銷(xiāo)釘14，以便把運(yùn)動(dòng)和力傳遞到運(yùn)動(dòng)裝置7，用于打開(kāi)觸點(diǎn)。按照本發(fā)明的剩余電流裝置有利地包括復(fù)位裝置，其能夠使啟動(dòng)器復(fù)位，因此，在觸點(diǎn)被再次閉合之前使所述裝置為新的干預(yù)作好準(zhǔn)備。
所述復(fù)位裝置可以通過(guò)使用銷(xiāo)釘14被獲得，具有一定形狀的頭15和銷(xiāo)釘14相連，所述的頭具有適用于使所述啟動(dòng)器進(jìn)行正確復(fù)位所需的形狀。在這種情況下，伴隨所述銷(xiāo)釘通過(guò)例如被杠桿控制的返回彈簧16被彈回，復(fù)位可以在啟動(dòng)之后立即實(shí)現(xiàn)，從而恢復(fù)繼續(xù)供電，所述杠桿例如可以是用于再次閉合電路斷路器觸點(diǎn)的杠桿。當(dāng)電路斷路器斷開(kāi)時(shí)，杠桿和彈簧16脫離，彈簧16將其能量直接地或者通過(guò)插入為此目的而設(shè)置的傳遞機(jī)構(gòu)傳遞給銷(xiāo)釘14。由于銷(xiāo)釘14的運(yùn)動(dòng)，以及頭15的幾何形狀和薄層的表面相匹配，因而使薄層準(zhǔn)確地運(yùn)動(dòng)到第一穩(wěn)定平衡位置。在此位置，啟動(dòng)器為新的干預(yù)作好準(zhǔn)備。
如圖11示意地表示的，在啟動(dòng)器復(fù)位裝置的另一個(gè)實(shí)施例中，銷(xiāo)釘14只用于把運(yùn)動(dòng)和力傳遞給用于打開(kāi)觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。在這種情況下，復(fù)位功能由其樞軸在啟動(dòng)器的支撐520上的凸輪521完成。實(shí)際上，例如通過(guò)在用于使電路斷路器的主觸點(diǎn)閉合的杠桿上施加力而使裝置復(fù)位時(shí)，杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)例如通過(guò)未示出的兩個(gè)劃輪傳遞給凸輪521，一個(gè)劃輪被設(shè)置在閉合杠桿的軸上，另一個(gè)劃輪被設(shè)置在凸輪的轉(zhuǎn)軸上。借助于使凸輪521繞其本身的軸沿箭頭522的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使其和薄層511接觸，迫使壓電元件500的端部向下彎曲，所述彎曲足以超過(guò)為恢復(fù)用于脫扣的操作條件所需的值。與此同時(shí)，凸輪的頭部沿著薄層運(yùn)動(dòng)，借助于由此施加的推力的正切分量，幫助實(shí)現(xiàn)再加載作用，不會(huì)對(duì)壓電元件的截面施加過(guò)大的力，因此避免可能的斷裂。當(dāng)凸輪仍然向薄層施加推力，從而把壓電元件的端部保持超過(guò)正確復(fù)位所需的彎曲程度，這樣便可以實(shí)現(xiàn)薄層的速動(dòng)作用。一旦發(fā)生使薄層復(fù)位的速動(dòng)作用，凸輪便運(yùn)動(dòng)而和薄層脫離接觸，因而使壓電元件返回其操作狀態(tài)，為下一次干預(yù)作好準(zhǔn)備。在復(fù)位操作結(jié)束時(shí)，凸輪已經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)360度，從而準(zhǔn)備好薄層的下一次復(fù)位，并使其處于一個(gè)這樣的位置，在此位置，其不干擾所述啟動(dòng)器的下一次速動(dòng)作用。所述的轉(zhuǎn)動(dòng)可以通過(guò)正確地選擇用于把來(lái)自電路斷路器閉合杠桿的運(yùn)動(dòng)傳遞給所述凸輪的機(jī)構(gòu)的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種解決方案確保再加載作用對(duì)于時(shí)間的重復(fù)性。此外，借助于凸輪頭的合適的形狀，可以使凸輪施加到薄層的力的分量達(dá)到一個(gè)最佳值，從而避免撞擊壓電元件，對(duì)壓電元件的撞擊可能破壞啟動(dòng)器或者縮短其操作壽命。
復(fù)位裝置的另一個(gè)實(shí)施例如圖12所示。在這種情況下，在主觸點(diǎn)打開(kāi)期間，銷(xiāo)釘14沿在支撐結(jié)構(gòu)520中形成的軌道701運(yùn)動(dòng)，并把運(yùn)動(dòng)傳遞給用于打開(kāi)觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)裝置7，與此同時(shí)，和銷(xiāo)釘相關(guān)的合適的導(dǎo)向件702運(yùn)動(dòng)到用于阻止銷(xiāo)釘沿著軌道701的同一部分落回的第一單向彈簧710之外。借助于對(duì)主觸點(diǎn)的閉合杠桿施加的作用，杠桿的運(yùn)動(dòng)通過(guò)合適的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)被傳遞到導(dǎo)向件702，導(dǎo)向件702沿著軌道703滑動(dòng)，直到銷(xiāo)釘位于接近壓電元件的位置為止。在此位置，銷(xiāo)釘頭部開(kāi)始對(duì)薄層施加推力。隨著杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，銷(xiāo)釘在軌道703中運(yùn)動(dòng)，并且其頭部同時(shí)沿著所述薄層滑動(dòng)。因而達(dá)到這樣一個(gè)位置，在此位置，薄層的構(gòu)型不穩(wěn)定，因而發(fā)生速動(dòng)作用，返回其初始的穩(wěn)定平衡位置。一旦復(fù)位完成，銷(xiāo)釘繼續(xù)沿著軌道703滑動(dòng)，并且不再和薄層接觸，從而避免在下一次速動(dòng)作用期間的任何干擾。在運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，銷(xiāo)釘處于準(zhǔn)備脫扣的操作位置，同時(shí)導(dǎo)向件702運(yùn)動(dòng)到第二單向彈簧711之外，使得在脫扣期間不能沿著軌道703返回。顯然，按照特定的要求，軌道的形狀可以不同。
顯然，用于使啟動(dòng)器復(fù)位的復(fù)位裝置可以等效的方式用于前述的所有實(shí)施例中。
實(shí)際上，已經(jīng)觀察到，按照本發(fā)明的裝置完全實(shí)現(xiàn)了所期望的目標(biāo)和目的，因?yàn)槠渚哂幸粋€(gè)對(duì)外磁場(chǎng)完全不敏感的啟動(dòng)器，因而避免了不適時(shí)的干擾。此外，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并能夠大大增加裝置的可靠性，尤其是具有打開(kāi)操作和復(fù)位操作的高的重復(fù)性。此外，所述裝置可以由剩余電流電路斷路器構(gòu)成，如前所述，或者由一般和熱磁電路斷路器相連的剩余電流組件構(gòu)成。
還注意到這樣的事實(shí)，即本裝置的所有的一般功能和本發(fā)明的所有方面都可以通過(guò)使用以極低的成本從市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)的元件和材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。
因而，本裝置容易作出多種改變和改型，所有這些，都落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。所有的細(xì)節(jié)都可以利用在技術(shù)上等效的元件代替。
實(shí)際上，按照需要以及本領(lǐng)域的技術(shù)狀態(tài)，所使用的材料和尺寸可以改變，只要符合特定的應(yīng)用即可。
權(quán)利要求
1.一種剩余電流裝置包括一個(gè)啟動(dòng)器，其在操作上和運(yùn)動(dòng)裝置相連，用于在由檢測(cè)器檢測(cè)到接地故障電流時(shí)打開(kāi)觸點(diǎn)，其特征在于，所述啟動(dòng)器包括雙穩(wěn)態(tài)金屬元件，其在操作上和所述運(yùn)動(dòng)裝置相連，并且至少一個(gè)壓電元件和所述雙穩(wěn)態(tài)金屬元件耦聯(lián)，所述壓電元件被由于檢測(cè)到所述故障電流而產(chǎn)生的電信號(hào)激勵(lì)，并使金屬元件從第一個(gè)穩(wěn)定的平衡位置運(yùn)動(dòng)到第二個(gè)穩(wěn)定的平衡位置，借助于所述運(yùn)動(dòng)，雙穩(wěn)態(tài)金屬元件啟動(dòng)所述運(yùn)動(dòng)裝置；所述裝置還包括復(fù)位裝置，其適用于使雙穩(wěn)態(tài)金屬元件在觸點(diǎn)再次閉合之前返回第一穩(wěn)定的平衡位置。
2.如權(quán)利要求1所述的剩余電流裝置，其特征在于，所述雙穩(wěn)態(tài)金屬元件包括一個(gè)金屬薄層，其具有被固定到一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)上的兩個(gè)相對(duì)端，使得其處于所述第一個(gè)穩(wěn)定的平衡位置，還包括兩個(gè)壓電元件，其被設(shè)置為互為雙壓電晶片結(jié)構(gòu)，被相應(yīng)地固定在所述相對(duì)端的一個(gè)的兩個(gè)相對(duì)面上。
3.如權(quán)利要求2所述的剩余電流裝置，其特征在于，所述兩個(gè)相對(duì)端被固定在相對(duì)于在未變形的狀態(tài)下薄層的中心平面為相互交錯(cuò)的位置。
4.如權(quán)利要求1所述的剩余電流裝置，其特征在于，所述雙穩(wěn)態(tài)金屬元件包括一個(gè)金屬薄層，其具有被固定在支撐結(jié)構(gòu)上的第一端和與第一端相反并在其上作用有壓力裝置的第二端，所述壓力裝置適用于對(duì)薄層施加軸向應(yīng)力，并使薄層保持在所述第一個(gè)穩(wěn)定的平衡位置。
5.如權(quán)利要求4所述的剩余電流裝置，其特征在于，所述壓力裝置包括一個(gè)鄰接元件，其被固定在所述薄層的第二端，并在其上作用有一個(gè)加載彈簧，兩個(gè)以互為雙壓電晶片結(jié)構(gòu)設(shè)置的壓電元件也作用在所述鄰接元件上。
6.如權(quán)利要求1所述的剩余電流裝置，其特征在于，所述雙穩(wěn)態(tài)金屬元件包括一個(gè)金屬薄層，其具有被固定在一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)上的兩個(gè)相對(duì)端，所述支撐結(jié)構(gòu)包括兩部分，它們通過(guò)在其間設(shè)置的加載彈簧相互連接，所述加載彈簧適用于對(duì)金屬薄層施加軸向應(yīng)力，以便使其保持在所述第一個(gè)穩(wěn)定的平衡位置。
7.如權(quán)利要求6所述的剩余電流裝置，其特征在于，一個(gè)第一壓電元件和一個(gè)第二壓電元件被相互隔開(kāi)地設(shè)置在所述金屬薄層的同一個(gè)表上。
8.如權(quán)利要求6所述的剩余電流裝置，其特征在于，兩對(duì)壓電元件被固定在所述金屬薄層上，所述兩對(duì)中的每對(duì)由至少兩個(gè)由壓電材料制成的相互面對(duì)并相互平行的薄層構(gòu)成，所述金屬薄層被設(shè)置在它們之間。
9.如權(quán)利要求1所述的剩余電流裝置，其特征在于，所述雙穩(wěn)態(tài)金屬元件包括一個(gè)金屬薄層，其基本上呈M形，并具有兩個(gè)基本上直的且相互平行的端部，它們被固定到支撐結(jié)構(gòu)上，還具有一個(gè)彎曲的中央部分，在其一個(gè)面上固定有兩個(gè)壓電元件，每個(gè)壓電元件由一個(gè)或幾個(gè)由壓電材料制成的薄層構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求1所述的剩余電流裝置，其特征在于，所述雙穩(wěn)態(tài)金屬元件包括基本上呈M形的金屬薄層，其具有一個(gè)中央彎曲的部分，和兩個(gè)基本上直的且相互平行的端部，這些端部被固定在支撐結(jié)構(gòu)上，至少一個(gè)壓電元件和每個(gè)所述直的端部相連。
11.如權(quán)利要求2-10的一個(gè)或幾個(gè)所述的剩余電流裝置，其特征在于，在雙穩(wěn)態(tài)金屬元件的表面上提供有鉸鏈。
12.如權(quán)利要求11所述的剩余電流裝置，其特征在于，所述鉸鏈包括被形成一定形狀的缺口，它們被提供在雙穩(wěn)態(tài)金屬薄層的表面上。
13.如權(quán)利要求11所述的剩余電流裝置，其特征在于，雙穩(wěn)態(tài)金屬元件具有厚度沿縱向而改變的橫截面，以便提供所述鉸鏈。
14.如權(quán)利要求1所述的剩余電流裝置，其特征在于，復(fù)位裝置包括一個(gè)銷(xiāo)釘，其在操作上和返回彈簧相連，所述銷(xiāo)釘具有呈一定形狀的頭部，其在幾何上適用于和所述雙穩(wěn)態(tài)金屬元件的表面相互作用。
15.如權(quán)利要求1所述的剩余電流裝置，其特征在于，復(fù)位裝置包括一個(gè)凸輪，其樞軸被設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)上，并在操作上和觸點(diǎn)閉合杠桿相連。
16.如權(quán)利要求1所述的剩余電流裝置，其特征在于，復(fù)位裝置包括一個(gè)銷(xiāo)釘，其可以在啟動(dòng)器的支撐部件中形成的軌道中滑動(dòng)，并具有一定形狀的頭部，適用于和雙穩(wěn)態(tài)金屬元件的表面相互作用，所述軌道含有單向彈簧，用于在雙穩(wěn)態(tài)金屬元件的重新定位期間引導(dǎo)所述銷(xiāo)釘處于第一個(gè)穩(wěn)定的平衡位置。
17.如前面一個(gè)或幾個(gè)權(quán)利要求所述的剩余電流裝置，其特征在于，其由剩余電流電路斷路器構(gòu)成或者由剩余電流組件構(gòu)成。
全文摘要
一種剩余電流裝置包括啟動(dòng)器,其在操作上和運(yùn)動(dòng)裝置相連,用于在由檢測(cè)器檢測(cè)到接地故障時(shí)打開(kāi)觸點(diǎn)。啟動(dòng)器包括雙穩(wěn)態(tài)金屬元件,其在操作上和運(yùn)動(dòng)裝置相連,并且至少一個(gè)壓電元件和雙穩(wěn)態(tài)金屬元件耦聯(lián),壓電元件被由于檢測(cè)到所述故障電流而產(chǎn)生的電信號(hào)激勵(lì),并使金屬元件從第一個(gè)穩(wěn)定的平衡位置運(yùn)動(dòng)到第二個(gè)穩(wěn)定的平衡位置。所述裝置還包括復(fù)位裝置,其適用于使雙穩(wěn)態(tài)金屬元件在觸點(diǎn)再次閉合之前返回第一穩(wěn)定的平衡位置。
文檔編號(hào)H01H83/02GK1258124SQ99127070
公開(kāi)日2000年6月28日 申請(qǐng)日期1999年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月24日
發(fā)明者P·曼杜里諾, A·夏卡, D·科隆納, S·沃爾波尼, G·B·比安尼 申請(qǐng)人:Abb里切爾卡有限公司