专利名称：正温度系数端子的制作方法
技术领域：
本发明涉及断路器的改善，尤其涉及用于保护断路器中的热跳闸装置组件免受过度热能影响的新的改进了的方法和结构。
应保护该热机构免受过热影响，以避免损坏热跳闸装置组件的双金属元件和/或其它元件。然而，这必须通过其它跳闸机构(包括电磁跳闸机构和再吹回功能(描述如下))以不干扰预期检测和对流经断路器的电流的反应的方式完成。
因此，将已有的一个或多个正温度系数电阻元件加到电流路径上。这些电阻元件在常规环境操作温度下阻值相对低，随给定电阻-温度曲线或曲线图(profile)而增大，这可在正温度系数(PTC)元件和/或材料的设计中指明。然而，给定这种类型断路器的狭小空间和成本，通常不易经济地设计、给定和再向电流路径添加其部件。另外，再添加注入附加PTC电阻元件的部件，更增加了断路器制造和组装的复杂性和花费。
附图中图1是按本发明的断路器在关闭位置的截面图；图2是本发明的断路器在打开位置的截面图；图3是本发明的断路器在冲开(blown-open)位置的截面图；图4是以本发明的断路器跳闸位置的截面图；图5是显示电流路径进一步细节的图1-3电路的等角投影图；图6是PTC线路端子的等角投影图；图7是PTC中间端子的等角投影图；图8是PTC负载端子的等角投影图；图9是非PTC负载端子的等角投影图；图10是非PTC线路端子的等角投影图；图11是非PTC中间端子的等角投影图；
更具体地说，当断路器1在关闭位置时，如图1所示，与叶片13(按顺序作为叶片机构7的一部分)接触的可移动接点11与固定接点15接触。可移动接点11和固定接点15之间的连接导致了与断路器1连接的电气系统正常操作。手柄17是手柄机构5的一部分，它伸过断路器的外壳，可以有一种或多种功能。例如，手柄17可以用于手动重置断路器1，也可以断路器1状态起视觉向导的作用。在“关闭”状态下，见图1，在手柄槽的关闭缘19显示手柄17，如图1所示，手柄在最大反时针位置。而且，作为跳闸机构3一部分的跳闸横梁21在其未断路位置，它有位于线路中的长表面指状物47(有水平平面)。
“打开”位置是手动控制位置，它允许断路器1的操作员通过使可移动接点11从固定接点15分开而切断电流。操作员将手柄17移动到手柄槽的打开缘，打开缘在图2所示的最大顺时针位置。在该位置，叶片13在顺时针方向恰好以消弧机构9中多个弧板18产生的一半假想弧来摆动。断路横梁21从其关闭位置保持不变。
在“冲开”位置，如图3所示，比预设可接受的阈值高出一定百分比的值的电流引起电磁力，它克服了叶片13上的预加力。这导致了叶片13经弧形板18限定的通路以顺时针方向摆动。然而，在该位置，叶片外壳22和断路横梁21在“关闭”和“打开”位置保持相同的位置。类似地，手柄17保持“关闭”位置中的相同位置。
在给定的时间期间存在比分配给断路器1的电流强度更高的电流强度，会导致“断路”位置。断路器1较长时间暴露于高电流强度会激活跳闸机构3，如图4所示，使叶片13和叶片外壳22以顺时针方向摆过弧通路，如图4所示，因而中断了电流。手柄17保持在“关闭”和“打开”位置之间的中间位置，其中，操作员必须通过在将手柄17压到其“关闭”位置之前先将手柄17压到“打开”位置来使电路复位。在该位置，断路横梁21显示为其激活状态。
参考图5，断路器的部分等角投影和部分剖视图说明了电流路径和固定及可移动接点部件的特点。从这一点看，从要保护的电路流入负载端子400的电流从第一软电缆402流经双或三金属元件404(包括断路器的热跳闸装置机构或组件的一部分)。到双金属元件404的电流在可旋转移动叶片构件13(在其另一端装到可移动接点11上)的一端流经中间端子元件406和第二软电缆连接器或电缆408。固定接点15装到线路端子410上，线路端子410也与要保护的电路接触，这样，用要保护的线路经串联断路器形成了串联电路。
为了利于断路器的冲开特点，线路端子410反向弯曲，以便反向电流的方向也反向固定接点15的区域中电磁场的方向。图6也显示了线路端子的这一构型特点，也要参考它。
按照本发明的一个特点，可以用正温度系数(PTC)材料构成一个或多个线路端子410、中间端子406和/或负载端子400。这样，呈现预期的电阻-温度曲线图，以保护双金属断路装置或元件404免受过热影响，而不干扰电流流经断路器，以这种方式，兼顾了其它断路特点(包括断路器的冲开特点和电磁断路特点)的操作。
从这一点看，图6、7、8显示了用相同PTC材料结构时线路端子、中间端子和负载端子的构型。在本发明的一组特殊应用中，PTC材料的线路和中间端子都用于15安培断路器，而20安培和25安培断路器中，中间端子只用PTC材料构成。在较低安培数时(即，显著低于15安培)，可以预期用PTC材料构成所有的三个端子400、406、410。
现在参考图6，线路端子410有反向弯曲构型，所以第一细长臂412在区域414翻转到第二细长臂416(它有一个或多个用于安装固定接点15的小孔418)。端子410中使用的材料量及其截面构型的长度帮助确定电阻性质。从这一点看，图5的端子构型410看起来在许多方面与图8所示的有有用端子构型不同。它们包括通常为U形或切除区域420、422和424，它们保持使端子410的截面区域基本总是与相对放大的连接器接头(tab)425分开。装到固定端子上的臂416也在其截面以某种程度放大。
图7是显示PTC中间端子406的等大图。该端子有放大了的连接部分435，否则，如参考数字430所示有通常恒定而受控制的截面尺寸。类似地，中间端子406有放大了的连接器部分445，否则，有如参考数字440所示的恒定截面。在一个具体实施例中，每条线路、中间和负载端子的恒定截面部分的截面是2mm乘4mm。
在有这种截面的实施例中，中间端子406为50mm长，盲端(blind terminal)410为100mm长，负载端子400为40mm长。每种情况下，有效长度指个端子的恒定截面部分。
也按照本发明的一个实施例，当线路、负载和中间端子均由PTC材料形成时，可以使用例如可从Carpenter specialty Alloys获得的诸如1JR号合金的材料。该合金有优越电阻性能的抗氧化钢，包括特殊的大电阻(high specific electricresistance)和电阻低温度系数。可通过改变铝的成分来改变该合金以提供不同的电阻率。
已说明和描述了本发明的具体实施例和应用，本行业的技术人员应理解，本发明不限于本文公开的具体结构和组成，在不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围可以对上述描述进行多种修改、改变和变化。
权利要求
1.一种断路器，包括一固定接点；一可移动接点，它可移动到与所述固定接点导电啮合和跳闸与所述固定接点断开；一线路端子，可操作地将所述固定接点耦联到要用所述断路器保护的电路；一中间端子，可操作地将所述可移动接点耦联到要保护的所述电路，其与所述线路端子、所述固定接点和所述可移动接点串联；和一负载端子，与所述中间端子串联且可操作地将所述断路器耦联到负载；一跳闸机构，至少响应一热跳闸元件，响应电流从要保护的电路经过断路器电流路径时引起的给定量的热能而使可移动接点跳出与固定接点的啮合，断路器电流路径包括所述固定接点、所述可移动接点、所述线路端子、所述中间端子、所述热跳闸元件和所述负载端子；其特征在于，所述线路端子、所述负载端子和所述中间端子中的至少一个由正温度系数材料构成，且构型成将预定电阻导入所述断路器中的电流路径，以便限制随温度升高到达双金属断路装置元件的电流，以便保护所述双金属断路装置元件免受过度热能影响，所述预定电阻随温度升高而增大。
2.根据权利要求1的断路器，其特征在于，所述线路端子、所述负载端子和所述中间端子中的至少一个构型和配置成有预定长度和截面构型，以表现预定温度/电阻特征。
3.根据权利要求1的断路器，其特征在于，所述线路端子构型为向所述可移动接点呈现反向电流路径，以响应电磁力来促进所述固定接点相对于所述可移动接点的冲开操作，所述电磁力是由响应流经所述断路器的所述电流路径的预定幅度的浪涌电流产生。
4.根据权利要求2的断路器，其特征在于，所述线路端子构型为向所述可移动接点呈现反向电流路径，以响应电磁力来促进所述固定接点相对于所述可移动接点的冲开操作，所述电磁力是由响应流经所述断路器的所述电流路径的预定幅度的浪涌电流产生。
5.根据权利要求1的断路器，其特征在于，所述热跳闸元件包括双金属断路装置。
6.一种控制断路器中热能的方法，断路器有一固定接点；它可移动到与所述固定接点导电啮合和跳闸与所述固定接点断开；一线路端子，可操作地将所述固定接点耦联到要用所述断路器保护的电路；一中间端子，可操作地将所述可移动接点耦联到要保护的所述电路，其与所述线路端子、所述固定接点和所述可移动接点串联；和一跳闸机构，至少响应热跳闸机构元件，响应电流从要保护的电路经过断路器电流路径时引起的给定量的热能而使可移动接点跳出与固定接点的啮合，断路器电流路径包括所述固定接点、所述可移动接点、所述线路端子、所述中间端子、所述热跳闸元件和所述负载端子；所述方法包括用正温度系数材料构成所述线路端子、所述负载端子和所述中间端子中的至少一个，并构型为将预定电阻导入所述断路器中的电流路径，以便限制随温度升高到达双金属断路装置元件的电流，以便保护所述双金属断路装置元件免受过度热能影响；所述预定电阻随温度升高而增大。
7.根据权利要求6的方法，包括以预定长度和截面构型来构型所述线路端子、所述负载端子和所述中间端子中的至少一个，以表现预定的温度/电阻特征。
8.根据权利要求6的断路器，包括将所述线路端子构型为将所述反向电流路径置于所述可移动接点，以响应电磁力来促进所述固定接点相对于所述可移动接点的冲开操作，所述电磁力是由响应流经所述断路器的所述电流路径的预定幅度的浪涌电流产生。
9.根据权利要求7的断路器，包括将所述线路端子构型为将所述反向电流路径置于所述可移动接点，以响应电磁力来促进所述固定接点相对于所述可移动接点的冲开操作，所述电磁力是由响应流经所述断路器的所述电流路径的预定幅度的浪涌电流产生。
10.根据权利要求6的断路器，其特征在于，所述热跳闸元件包括一双金属断路装置。
全文摘要
一种断路器，其包括一固定接点、一移动接点、一线路端子、一中间端子、一跳闸机构，其中，所述线路端子、所述负载端子和所述中间端子中的至少一个由正温度系数材料构成，且构型成将预定电阻导入所述断路器中的电流路径，以便限制随温度升高到达一双金属断路装置元件的电流，以便保护所述双金属断路装置元件免受过度热能影响，所述预定电阻随温度升高而增大。
文档编号H01H77/10GK1421889SQ02147280
公开日2003年6月4日 申请日期2002年9月14日 优先权日2001年9月14日
发明者R·拉贝, S·E·罗杰斯 申请人:斯夸尔·D公司