限动器设备、包括限动器的断路器及其使用方法
【专利摘要】公开了一种用于多极电接触组件的限动器设备。该限动器设备将相应接触组件的横杆互连，其中，一个或多个臂能够相对于每个横杆进行枢转。限动器设备被构造成在一个或多个接触臂的包含活动电触点的同一侧接合一个或多个接触臂。在一个或多个实施例中，所述限动器设备具有连接杆，连接杆具有限动器，带有被模制到连接杆的电弧屏蔽，其中，所述电弧屏蔽可以是相至相电弧屏蔽以及触点至部件电弧屏蔽。作为其他方面，公开了断路器和具有限动器设备的多极电接触组件以及操作多极电接触组件的方法。
【专利说明】限动器设备、包括限动器的断路器及其使用方法
[0001]相关申请
本申请要求2011年2月8日提交的、名称为“CIRCUIT BREAKER ELECTRICAL CONTACTASSEMBLY, AND SYSTEMS AND METHODS USING SAME” 的 PCT 申请序号 PCT/US2011/024016的优先权，其公开内容被整体地通过弓I用结合到本文中。
【技术领域】
[0002]本发明一般地涉及断路器，并且更特别地涉及适合于对断路器中使用的部件的旋转进行限制的设备。
【背景技术】
[0003]在断路器内，可以提供一个或活动电触点。通常，此类活动电触点被包括在相对于断路器外壳枢转的活动接触壁上。一般地，弹簧将活动触点偏压成闭合构造，使得在固定和活动电触点之间提供紧密接触。某些断路器可以包括多个互连接触组件。例如，可以将单个电相指引并耦合到多相断路器的单独并排电接触组件。三或四相断路器组件是普遍的。每个电接触组件可以通过交叉构件连接到邻近的一些，并且每个并排电接触组件适合于绕着公共枢转轴线进行枢转。
[0004]然而，现有枢转构造可能导致某些设计损害。因此，寻求适合于在并排电接触组件中使用的改进的枢转设备。
【发明内容】
[0005]在第一实施例中，提供了 一种限动器设备。所述限动器设备包括连接杆、被模制到连接杆中的电弧屏蔽，该电弧屏蔽包括相至相电弧屏蔽以及触点至部件电弧屏蔽。
[0006]在系统实施例中，提供了一种多极电接触组件。所述多极电接触组件包括多个电接触组件，每个电接触组件具有横杆(corssbar)和能够相对于横杆枢转的一个或多个接触臂、以及被联接到每个电接触组件的横杆的限动器设备，其中，所述限动器设备具有限动器，所述限动器被构造成且适合于在所述一个或多个接触壁的包含活动电触点的同一侧接合所述一个或多个接触臂。
[0007]在另一设备实施例中，提供了一种断路器。该断路器包括断路器外壳、多个电接触组件，每个电接触组件具有横杆和能够相对于横杆枢转的一个或多个接触臂、以及被联接到所述多个电接触组件中的每一个的横杆的限动器设备，其中，所述限动器设备具有限动器，所述限动器被构造成且适合于在所述一个或多个接触臂的包含活动电触点的同一侧接合所述一个或多个接触臂。
[0008]在方法方面，提供了一种操作多极电接触组件的方法。该方法包括提供多个电接触组件，每个电接触组件包括横杆和具有能够相对于横杆枢转的一个或多个活动电触点的一个或多个接触臂、以及具有限动器的限动器设备，所述限动器设备被联接到且互连到每个电接触组件的横杆，并且在所述一个或多个接触臂的包含一个或多个活动电触点的同一侧使所述一个或多个接触臂与限动器设备接合。
[0009]通过举例说明许多示例性实施例和实施方式、包括预期用于执行本发明的最佳模式，根据以下详细描述，本发明的其他方面、特征和优点可以容易地显而易见。本发明还可以能够有其他和不同实施例，并且可以在各种方面修改其多个细节，全部不脱离本发明的精神和范围。因此，还可以认为附图和描述本质上是说明性而非限制性的。本发明将覆盖落在本发明的范围内的所有修改、等同物以及替代。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1A示出根据实施例的适合于安装到多个电接触组件的限动器设备的正面等角视图。
[0011]图1B示出根据实施例的限动器设备的后面等角视图。
[0012]图1C示出根据实施例的限动器的连接杆的正面等角视图。
[0013]图1D示出根据实施例的沿着图1B的剖面线1D-1D截取的限动器设备的剖面侧视图。
[0014]图2示出根据实施例的电接触组件的等角视图。
[0015]图3示出根据实施例的包括被图1A-1B的限动器设备互连的图2的多个电接触组件的多极接触组件的等角视图。
[0016]图4A和4B示出根据实施例的可以在电接触组件中使用的各种弹簧组件的局部剖切的局部侧视图。
[0017]图5A示出根据实施例的安装在接触臂与电接触组件的公共横杆插入件之间的弹簧组件的等角视图。
[0018]图5B示出根据实施例的适合于将电接触组件安装到断路器外壳的支架的等角视图。
[0019]图6A示出根据实施例的以闭合(ON)构造示出的电接触组件的局部剖切侧视图。
[0020]图6B示出根据实施例的以打开(OFF)构造示出的电接触组件的局部剖切侧视图。
[0021]图6C示出根据实施例的以吹开构造示出的电接触组件的局部剖切侧视图。
[0022]图6D示出根据实施例的以示出内部构造的吹开构造示出的电接触组件的局部剖切侧视图。
[0023]图7示出了根据实施例的可以包括多极电接触组件的断路器的等角视图。
[0024]图8示出了根据实施例的包括多极电接触组件的上外壳部分被去除的断路器外壳的等角视图。
[0025]图9示出根据实施例的具有安装在其中的多极电接触组件的断路器外壳的局部首1J切侧视图。
[0026]图10示出根据实施例的具有安装在其中的多极电接触组件的断路器外壳的局部首1J切侧视图。
[0027]图11是示出根据实施例的操作电接触组件的方法的流程图。
[0028]图12-13是示出根据实施例的操作电接触组件的其他方法的流程图。
【具体实施方式】[0029]鉴于前述困难，提供了一种改进限动器设备以及包括该限动器设备的电接触组件。在另一方面，提供了一种包括改进限动器设备和多极电接触组件的断路器。还提供了一种操作包括限动器设备的多极电接触组件的方法。
[0030]如根据各种实施例将变得显而易见的，该限动器设备具有限动器，该限动器有利地限制单独接触组件的一个或多个接触臂的运动。该限动器用于将单独电接触组件联系在一起，使得其横杆联合地移动，诸如当断路器手柄被致动时。此外，该限动器设备可以包括电弧屏蔽，该电弧屏蔽用于在遭遇中断事件时(例如，在断路器跳闸之后)限制内部接触组件部件暴露于电弧放电和电弧碎片。
[0031]下面参考图1A-1B来描述限动器设备、多极电接触组件、包括多极电接触组件的断路器和操作多极电接触组件的方法的这些及其他实施例。附图不一定按比例描绘。相同的参考标号自始至终用来表示相同的元件。
[0032]现在特别详细地参考图1A-1B，示出了限动器设备100。限动器设备100是可以安装在断路器700的断路器外壳660中的多极接触组件300(图3)的一部分，例如，如图7_10中所示。限动器设备100可以在断路器700内执行多个功能，并且在功能上被联接到单独的接触组件200 (图2)并将其彼此互连。为了理解限动器设备100的功能，将首先描述电接触组件200。
[0033]现在特别详细地参考图2至图5B，示出了电接触组件200的实施例及其部件。电接触组件200在本文中将被称为“电接触组件”、“接触组件”或仅仅“组件”。可以将接触组件200安装在电路器700的断路器外壳660中，例如，如图6A-10中所示。如所描绘的，断路器700可以包括多个单独接触组件200 (例如，每个电相一个)。例如，多极电接触组件300可以被包括在三极断路器(参见图3和8)中且可以包括以并排构造取向的三个电接触组件200。
[0034]再次参考图2-5B，可以经由一个或多个柔性电导体501 (图5A)将每个电接触组件200互连到相应负载端子(例如，单个相)。在某些实施例中，柔性电导体501可以是一个或多个编织或层压导电金属线。可以诸如通过铜焊、焊接、软焊等将柔性电导体501连接到每个接触臂206 (下面描述)。可以采用用于连接的其他手段。接触组件200可以包括一个或多个接触臂206。
[0035]参考图2和4A-4B，电接触组件200可以包括诸如横杆202的主体结构、安装在横杆202中的枢销204、以及枢轴地安装在枢销204上并可绕着沿着枢销204的一定长度延伸的第一枢转轴线207旋转的一个或多个接触臂206。枢销204可以由诸如钢的刚性材料制成。可以使用其他刚性材料。在某些实施例中，枢销204可以是铆钉。在所描绘的实施例中，如图9和10中所示的接触组件200到断路器700的断路器外壳600的枢轴附接可以是绕着第二枢转轴线208。横杆202还可以充当主体以使得能够实现接触组件200相对于断路器外壳660的枢轴附接，诸如图6A-6D以及图9和10中所示。接触组件200绕着第二枢转轴线208的枢轴旋转可以由引导器(pilot)213提供，引导器213从横杆202的任一侧横向地延伸并被旋转地接收在支架315 (图3和5B)中的孔570A、570B内。
[0036]横杆202可以由适当刚性材料制成，诸如填充塑料或金属(例如钢)片材，并且可以包括大体上平行的第一和第二侧壁202A、202B及凹穴202C。在所描绘的实施例中，枢销204可以在第一和第二侧壁202A、202B之间延伸。此外，在所描绘的实施例中，多个接触臂206被以并排取向枢轴地安装在销204上，其中，销204穿过小孔215。适当的隔离物(例如，每个臂206上的凸饰)可以保持相应接触臂206之间的适当间距，使得其可以在其上面自由地旋转。安装在每个接触臂206上、诸如在其第一臂部分上的是活动电触点209M。活动电触点209M与第一臂部分上的第一枢转轴线207间隔开第一距离。该第一距离可以在约40mm与60 mm之间且例如在某些实施例中约为54 mm。可以使用其他第一距离。
[0037]被枢轴地联接到每个接触臂206的第二臂部分的是弹簧组件210。弹簧组件210通过在与第一枢转轴线207间隔开第二距离的连接位置处的枢转连接器被枢轴地连接到第二臂部分。第二距离可以在约15和25mm之间且例如在某些实施例中约为19 mm。可以使用其他距离。一般地，第二距离小于第一距离。此外，接触臂206的第二臂部分可以位于与接触臂206的第一臂部分相对的枢转轴线207的一侧。
[0038]在某些实施例中，弹簧组件210可以包括支柱。弹簧组件210被联接在横杆202与接触臂206的第二臂部分之间。如图4A-4B中所示，弹簧组件210可以包括U形夹销212以及被接收到U形夹销212上的弹簧214。U形夹销212可以是筒形销，其包括被构造成且适合于被接收且相对于横杆202枢转的端部212A。
[0039]在某些实施例中，横杆202包括横杆插入件216 (图4A_4B、5A和6D)。在所描绘的实施例中，每个弹簧组件210经由横杆插入件216联接到横杆202。横杆插入件216可以被接收在横杆202的凹穴202C中或被保持以便在其中旋转。在某些实施例中，横杆216可以被螺钉紧固在凹穴202C中。横杆插入件216可以是铸造金属，例如，诸如钢。在图4A-4B中用剖面示出了典型横杆插入件216。在图5A中示出了另一横杆插入件。横杆插入件216适合于接收弹簧组件210的U形夹销212的端部212A。如应理解的，可以提供在其中具有任何数目的弹簧组件的电接触组件200，诸如一个、两个、三个、四个、五个或更多。每个相应的弹簧组件210接合横杆插入件216。
[0040]具体地，每个U形夹销212可以被接收在例如形成于横杆插入件216中的枢轴凹陷218中。可以使枢轴凹陷218与端部212A处的U形夹销212的外部尺寸相比尺寸过大(例如，在尺度方面较大)。例如，U形夹销212可以包括约3mm和8mm之间或者甚至约3mm和5_之间的圆筒形部分的直径，并且在某些实施例中可以为约4_。可以使用其他直径。在某些实施例中，枢轴凹陷218可以在一个方向上细长，诸如沿着横杆插入件216中的U形夹销212的枢轴的方向。该细长提供和与之垂直的维度相比沿着枢转方向的比U形夹销212的端部更大的维度，其可以仅仅略大于U形夹销212的端部212A。枢转由接触组件200从闭合(ON)构造(图6A)至打开(OFF)构造的跳闸引起(参见图6B)。
[0041]为了使随着弹簧组件210从闭合(图6A)枢转至打开构造(图6B)由于弹簧组件210相对于横杆插入件216的枢转阻力而引起的限制(例如，摩擦)最小化，可以在被弹簧214 (参见图6D)接触的横杆插入件216的一部分上包括弯曲或尖角表面216A。横杆插入件216的表面还可以在其上面包括润滑或其他低摩擦表面处理。在某些实施例中，横杆插入件216的结构可以与横杆202成一整体。在尖角脊状物的情况下，脊状物沿着横杆插入件216的横向宽度延伸。尖角脊状物可以由在横杆插入件216的前表面的上和下侧上形成的两个平面的交叉点形成。可以在脊状物上提供小桡骨。
[0042]如图4A-4B中最好地所示，弹簧组件210可以包括与弹簧214的第一端部接触的弹簧保持器219。弹簧保持器219可以是单独部件或弹簧组件210的枢转连接器的一部分，诸如U形夹220 (图4B)或杆端228 (图4A)的一部分。在所描绘的实施例中，弹簧214可以是螺旋形盘簧。弹簧214可以具有例如在约8和75 N/mm之间的弹簧常数(K)。弹簧214可以具有例如在约30mm和50mm之间的长度。螺旋形盘簧214的外径可以例如在约6mm和14mm之间。弹簧214的线丝直径可以在约Imm和3mm之间。可以使用其他弹簧刚度、长度、外径以及线丝直径。
[0043]可以使用且在U形夹销112上接收其他类型的弹簧214，诸如锥形弹簧、贝氏垫圈、涡形弹簧、波状弹簧、内盖簧等。下面的表I概括了可以用于多个设计的各种盘簧。然而，在某些实施例中，可以使用不同的弹簧常数。如下面将描述的，杆端228到接触臂206的第二臂部分的某些附接可以允许使用略大的弹簧直径。在某些实施例中，较大弹簧的使用可以改善断路器700的耐受额定值(断路器在不打开触点的情况下能够耐受的最大短时间电流)。
[0044]表I—弹簧示例
【权利要求】
1.一种限动器设备，包括: 连接杆；以及 被模制到所述连接杆的电弧屏蔽，所述电弧屏蔽包括相至相电弧屏蔽以及触点至部件电弧屏蔽。
2.权利要求1的限动器设备，其中，所述连接杆包括非铁材料。
3.权利要求1的限动器设备，其中，所述电弧屏蔽包括玻璃纤维填充聚酯。
4.权利要求1的限动器设备，包括安装特征，所述安装特征被构造成且适合于联接到多个电接触组件的横杆并将所述横杆互连。
5.权利要求1的限动器设备，其中，所述触点至部件电弧屏蔽，每个具有弯曲前表面，所述弯曲前表面被构造成且适合于与断路器外壳的表面对接以操作性地使离开相应电弧室的电弧碎片最小化。
6.—种多极电接触组件，包括: 多个电接触组件，每个电接触组件具有横杆和能够相对于所述横杆枢转的一个或多个接触臂；以及 限动器设备，所述限动器设备被联接到每个电接触组件的横杆，其中，所述限动器设备具有限动器，所述限 动器被构造成且适合于在所述一个或多个接触臂的包含活动电触点的同一侧接合所述一个或多个接触臂。
7.权利要求6的多极电接触组件，其中，所述限动器设备包括一个或多个电弧屏蔽。
8.权利要求7的多极电接触组件，其中，所述一个或多个电弧屏蔽包括用于所述多个电接触组件的每个电接触组件的触点至部件电弧屏蔽。
9.权利要求7的多极电接触组件，其中，所述一个或多个电弧屏蔽包括用于所述多个电接触组件的每个电接触组件的相至相电弧屏蔽。
10.权利要求6的多极电接触组件，其中，所述限动器设备包括: 连接杆；以及 被模制到所述连接杆的一个或多个电弧屏蔽。
11.权利要求10的多极电接触组件，其中，所述一个或多个电弧屏蔽包括相至相电弧屏蔽以及触点至部件电弧屏蔽。
12.权利要求6的多极电接触组件，其中，所述限动器设备包括用于所述多个电接触组件的每个电接触组件的触点至部件电弧屏蔽，并且每个触点至部件电弧屏蔽具有适合于被接收在断路器外壳的表面附近的弯曲表面，所述弯曲表面能够相对于所述断路器外壳的表面活动以操作性地使离开断路器外壳的电弧室的电弧碎片最小化。
13.权利要求6的多极电接触组件，其中，所述限动器设备被安装到形成于每个横杆的侧面上的突片。
14.权利要求6的多极电接触组件，其中，所述限动器设备包括: 非铁连接杆；以及 相至相电弧屏蔽以及触点至部件电弧屏蔽，其被模制到所述非铁连接杆。
15.一种断路器，包括: 断路器外壳； 多个电接触组件，每个电接触组件具有横杆以及能够相对于所述横杆移动的一个或多个接触臂；以及 限动器设备，所述限动器设备被联接到所述多个电接触组件中的每一个的横杆，其中，所述限动器设备具有限动器，所述限动器被构造成且适合于在所述一个或多个接触臂的包含活动电触点的同一侧接合所述一个或多个接触臂。
16.权利要求15的断路器，其中，所述限动器设备包括； 触点至部件电弧屏蔽，其能够相对于所述断路器外壳的表面移动以操作性地使离开断路器外壳的相应电弧室的电弧碎片最小化；以及 相至相电弧屏蔽，其能够相对于将所述断路器的相应相分离的相分离壁移动以操作性地使离开相应电弧室和进入邻近相的电弧碎片最小化。
17.权利要求15的断路器，其中，所述限动器设备包括； 非铁连接杆； 触点至部件电弧屏蔽，其被模制到所述非铁连接杆且能够相对于所述断路器外壳的表面移动以操作性地使离开断路器外壳的相应电弧室的电弧碎片最小化；以及 相至相电弧屏蔽，其被模制到所述非铁连接杆且能够相对于将所述断路器的相应相分离的相分离壁移动以操作性地使离开相应电弧室和进入邻近相的电弧碎片最小化。
18.一种操作多极电接触组件的方法，包括: 提供多个电接触组件，每个电接触组件具有横杆和能够相对于所述横杆枢转的一个或多个接触臂，所述一个或多个接触臂具有一个或多个电触点，以及提供具有限动器的限动器设备，所述限动器设备被联接到且互连到每个电接触组件的横杆；以及 在所述一个或多个接触臂的包含一个或多个活动电触点的同一侧使一个或多个接触臂与所述限动器设备接合。
19.权利要求18的方法，包括: 在断路器外壳中邻近于每个相应电接触组件的一个或多个活动电触点提供电弧室；以及 通过用所述限动器设备上的触点至部件电弧屏蔽来屏蔽电弧碎片而使离开所述断路器外壳的相应电弧室的电弧碎片最小化。
20.权利要求18的方法，包括: 在断路器外壳中邻近于每个相应电接触组件的一个或多个活动电触点提供电弧室；以及 通过用能够相对于将所述断路器的相应相分离的断路器外壳的壁移动的所述限动器设备上的相至相电弧屏蔽进行屏蔽来使所述断路器外壳的邻近相之间的电弧放电最小化。
【文档编号】H01H71/10GK103443893SQ201280008179
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年2月8日 优先权日:2011年2月8日
【发明者】S.S.方, F.C.马尔盖因佩雷茨 申请人:西门子公司