专利名称：电路断路器的过载/断相跳闸装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安装在电路断路器，例如自动断路器上的热过载/断相跳闸(tripping)装置。
背景技术：
首先，以上述的自动断路器为例，图5(a)和5(b)展示了一种电路断路器装置(其顶盖被移去)，在此断路器上，安装了一个热(双金属型)过载/断相跳闸装置。此外，图6还显示了热过载/断相跳闸装置的相关组件的结构(例如，参见专利文件1)。
在图5(a)和图5(b)中，参考数字1指示的是电路断路器的机箱，数字2指示的是电源侧的接线端，数字3指示的是负载侧的接线端，数字4指示的是开关操作手柄，数字5指示的是开关机构，数字6指示的是电流切断部分，它包括可移动的和固定的触点以及灭弧室，数字7指示的是电磁瞬时跳闸装置，和数字8指示的是热过载/断相跳闸装置。
在此，如图6所示，热过载/断相跳闸装置8由三个主双金属元件9、一个差动移动机构和一个跳闸杠杆13所组成。三个主双金属元件9对应主电路的各自相位(R-，S-和T-相)，并在其弯曲和恢复方向的横向中排列为一行。其中，差动移动机构提供有推式移动器10、拉式移动器11和差动杠杆12，将这三者合起来以便同主双金属元件9接合。跳闸杠杆13具有补偿双金属元件的功能，和把由差动移动机构的操作所引起的力传递到结合于开关机构5中的锁闩接受器5a，来使开关机构5跳闸的功能。
此外，排列差动移动机构中的推式移动器10和拉式移动器11，使得该行主双金属元件9位于它们之间，由此移动器10和11在主双金属元件9弯曲和恢复的方向上可以在该行的方向中滑动。而且，推式移动器10具有3个臂部10a，每个臂部在对应于每相中的双金属元件9的位置上形成，由此垂直地突出于该行主双金属元件9。拉式移动器11也具有三个臂部11a，每个臂部在对应于每相中的双金属元件9的位置上形成，由此垂直地突出于该行主双金属元素9。在此排列中，在每个主双金属元件9的位置中，主双金属元件9在其弯曲和恢复方向上保持在臂部10a和臂部11a之间。此外，在推式移动器10和拉式移动器11的上面，差动杠杆12如下所述连接。
也就是说，差动杠杆12通过联结销14枢轴连接到拉式移动器11的上表面之上，联结销14的一端在拉式移动器11的一侧上。然而，就推式移动器10来说，差动移动器12与配合到盘状推式移动器10中所开的导向长孔(在与移动器的滑动方向垂直的方向中开口的长孔)10b中的联接销15连接。另外，在与联结销14相对的差动杠杆12的另外一端，作用端(action end)12a通过使差动杠杆12朝向跳闸杠杆13增大来形成，以便与它面对。此外，图示的跳闸杠杆13被支撑，由此可绕着作为杠杆装置的跳闸杠杆13的中线上的支点13a交替地转动。当采用这种支撑结构时，跳闸杠杆13的一端面对差动杠杆12的作用端12a，其另一端面对开关机构5的锁闩接受器5a。
过载/断相跳闸装置8的操作在专利文件1中进行详细解释。向负载供电时，主电路中过载电流的流动将导致主双金属元件9在其各相位上单向弯曲。如图7所示，这使主双金属元件9在其各个相位上推动推式移动器10向着图示的左向箭头方向运动。接着，差动杠杆12，由联接销15在导向长孔中连接到推式移动器10，它跟随推式移动器10的运动向着左向箭头的方向运动。运动所导致的位移通过作用端12a传递到跳闸杠杆13。在操作的过程中，通过联结销14连接到差动杠杆12上的拉式移动器11在跟随推式移动器10的运动中，以箭头的方向运动。这使得差动杠杆12沿着同自身平行且对于移动器10和11的初始位置保持不变来移动，用推力f1向左推动跳闸杠杆13。随着被推动的跳闸杠杆13绕支点13a顺时针旋转来挤压接受器5a到达打开位置，开关机构5(参见图5)由此执行一个跳闸操作。这使得电流切断部分6的主电路触点被打开，从而切断了负载的电流。
下面，当具有电源供应负载的主电路(例如，在S-相中)中发生断相时，执行的操作将参考图8来解释。在S-相中的断相会导致对应于S-相的主双金属元件9的温度恢复到室温。这使主双金属元件9恢复到初始状态(未通电)并不再弯曲，这样，拉式移动器11沿着向右箭头的方向被推回。然而，在剩下的R-相和T-相电路中连续地流动的电流使分别对应R-相和T-相的主双金属元件9不断在左向箭头的方向中推动推式移动器10。这使差动杠杆12绕着联结销14顺时针转动，使得其作用端12a以推力f2向左推动跳闸杠杆13。结果，如同图7所示的过载状态下的操作，跳闸杠杆13驱动锁闩接受器5a进入到打开状态，使电路断路器进入跳闸操作。
JP-A-2002-29872
发明内容附带一提，在其功能上，上述具有相关布置的过载/断相跳闸装置在功能上具有如下问题。
也就是，在图7所示的过载操作下，主双金属元件9在R-，S-和T-相的操作结合来推动推式移动器10。这由差动杠杆12的运动跟随，其用差动杠杆12的作用端12a以推力f1推动跳闸杠杆13。同其比较，在图8所显示的断相工作下，主双金属元件9在R-和T-相推动推式移动器10，但在断相状态下的S-相除外。结果，这使得同过载工作下的力f1相比，差动杠杆12的作用端12a推动跳闸杠杆13的推力f2减少了约40％(f1＞f2)。
此外，在相关的设置中，差动杠杆12对跳闸杠杆13所施加的力的作用点在过载工作和断相工作中都一样。因此，假设支点13a和作用点(差动杠杆12的作用端12a)之间的长度是L1(参见图6)，则在过载操作下施加在跳闸杠杆13上的力矩为L1×f1，在断相工作下的力矩为L1×f2。这样，过载工作下的力矩比断相工作下的力矩要大。与此对比，用于使开关机构5执行跳闸工作的所需要施加到锁闩接受器5a的负载没有变化。附带地，断相工作下差动杠杆12的作用端12a的移动的量(一次动作)要比过载工作中的量大。
因此，如果不去考虑跳闸操作是由于断相还是过载所引起的，为了保证使用有关设置的跳闸装置的电路断路器的稳定跳闸操作，需要预先采用体积较大的主双金属元件9，以给予从差动移动机构施加到跳闸杠杆13上的力以容差。除此之外，从制造的角度考虑，对差动移动机构来说需要在零件的尺寸和零件的装配中都具有高精度，且需仔细校准。
然而，在断路器机箱中装配大尺寸的主双金属元件会导致很难为紧密而减小电路断路器的尺寸。此外，在零件尺寸和零件装配中确保高精度的差动移动机构会增加工作成本进而导致较高成本的产品。
这项发明考虑了上述内容，其目的是为改进的电路断路器提供一种过载/断相跳闸装置，以便通过仔细调整由过载和断相状态下差动移动机构的操作所传导的力(和力的传导效率)获得一种稳定的跳闸方式。
为了实现上述的目标，根据本发明，电路断路器中的过载/断相跳闸装置由一个组件构成，该组件包括对应于一个多相系统的主电路的各个相位的多个主双金属元件，双金属元件排列在一行中；一个差动移动机构与双金属元件接合，由此通过将双金属元件弯曲和恢复来操作该机构；以及一个可绕一支点转动，并把由差动移动机构的操作所施加的力传递到开关机构而提供的跳闸杠杆，其中，在该装置中差动移动机构是组合体，包括设置在该行主双金属元件的一侧的一个推式移动器，以便在其弯曲和恢复的方向上可移动，并且具有多个操作端，每个操作端分别与每个主双金属元件接合，由此朝着其弯曲方向移动；设置在该行主双金属元件的另一侧的一个拉式移动器，以便在其弯曲和恢复的方向上可移动，并且具有多个操作端，每个操作端与每个主双金属元件接合，由此朝着其恢复方向移动；以及跨接在推式移动器和拉式相动器的差动杠杆，并面向跳闸杠杆排列，用于把由于差动移动器的操作所产生的力施加到跳闸杠杆，并且差动杠杆通过联接销连接到拉式移动器，由此可交替地环绕销转动，并通过设置在差动杠杆和推式移动器的其中一个之上的销和另一个之上设置的导孔连接到推式移动器，其中，差动杠杆设有两个作用端，过载用作用端将由于过载时的操作所引起的力施加到跳闸杠杆，并且断相用作用端将由于断相时的操作所引起的力施加到跳闸杠杆，它们面对跳闸杠杆形成，和断相用作用端比过载用作用端距离跳闸杠杆的支点更远放置。特别地，过载用作用端通过在差动杠杆的一端将差动杠杆枢轴连接到拉式移动器的联结销的一侧形成，断相用作用端在推式移动器上延伸的另一端上形成。
而且，在上面的设计中，为提高差动移动机构施加到跳闸杠杆的力的传动效率，在差动杠杆上形成了断相用作用端，联结销将差动杠杆枢轴连接到拉式移动器，并且连接差动杠杆和推式移动器的销和导孔在与跳闸杠杆平行的直线上排列。
根据上面的设置，主双金属元件通过差动移动机构的作用端，将力作用到跳闸杠杆。根据杠杆原理，在断相操作下用于断相的通过作用端作用到跳闸杠杆的力对跳闸杠杆的支点的力矩可以比通过在过载操作下用于过载的由作用端作用到跳闸杠杆的力对跳闸杠杆的支点的力矩要大。这样就可以为从主双金属元件通过差动移动机构传输到跳闸杠杆的力提供一个容差，从而稳定电路断路器的跳闸过程，而不用考虑跳闸动作是由于断相还是过载所致。
此外，对比有关的差动移动机构，它们在过载和断相状态下以提供于一个位置的作用端进行工作，该主双金属元件能被制造得更小，用于制造减小体积的电路断路器，使其更紧凑。除此以外，也从制造的角度考虑，在产品的成本的降低上可以减轻对差动移动机构尺寸精度和装配精度的要求。
进一步，差动杠杆的断相用作用端、用于连接拉式移动器和差动杠杆的联结销、以及连接推式移动器和差动杠杆的联接销在一条与跳闸杠杆平行的直线上排列。因此，由差动移动机构给出的力可以在几乎与跳闸杠杆垂直的方向上作用于跳闸杠杆，从而可能获得很高的力的传输效率。
图1是显示与本发明的实施例1对应的过载/断相跳闸装置的设置。
图2是显示以图1所示的设置在过载下操作的说明图。
图3是显示以图1所示的设置在断相下操作的说明图。
图4是显示与本发明的实施例2对应的过载/断相跳闸装置的设置图。
图5是显示用于执行本项发明的电路断路器的设置图，包括分别为平面图和侧视图的(a)和(b)，显示了移除顶盖后的内部结构。
图6是显示将有关的过载/断相跳闸装置安装到图5所示的电路断路器上的设置图。
图7是显示用图6所示的设置在过载下操作的说明图。
图8是显示用图6所示的设置在断相下操作的说明图。
具体实施例方式
下面，根据图1到图3以及图4的实施例，来解释实施本发明的各种模式。在这些实施例的附图中，与图6所示的那些相对应并相同的组件将用同样的参考数字和符号来表示，在此省略其解释。
首先，与权利要求1或权利要求2中要求的发明相对应的实施例如图1到图3所示。实施例中的差动移动机构基本上与图6所示相同。然而，在差动杠杆12中，用于过载操作的作用端和用于断相操作的作用端彼此被分离地形成在不同的位置上。
也就是说，在图6中，作用端12a形成在相关的差动移动机构的差动杠杆12上，在本发明的图解的实施例中，该作用端12a设为断相作用端12b。除此以外，在联结销14的一侧，附加地形成了一个过载作用端12c，以面对跳闸杠杆13。联结销14将差动杠杆12枢轴地连接到拉式移动器11。此外，跳闸杠杆13的支点13a的位置根据过载用作用端12c的形成从图6所示的位置移动到更接近于锁闩接受器5a这一侧的位置上。这种移动使得与图6中所示的长度L1相等的长度L1设置在支点13a和过载用作用端12c之间，长度比L1长(L2＞L1)的长度L2设置在支点13a和断相用作用端12b之间。
下面，过载和断相下的差动移动机构的操作将参考图2和图3说明。也就是说，当过载电流流过R-，S-和T-相的各个电路时，同对图7所解释的操作一样，通过跟随在R-，S-和T-相中各个主双金属元素9的弯曲，推式移动器10、拉式移动器11和差动杠杆12会沿着图示的左向箭头方向移动，它们初始相对位置关系保持不变(参见图2)。这使过载用作用端12c用力f1推动跳闸杠杆13，以将由差动杠杆给出的力传递给开关机构的锁闩接受器5a，从而使电路断路器跳闸。这种情况下，假定跳闸杠杆13的支点13a与过载用作用端12c的作用点A(如图1)之间的长度为L1，则作用在跳闸杠杆13的力矩为L1×f1。
当断相发生时(例如，S-相的断相)，如图3中所示，通过在S-相的主双金属元件9的形态的恢复，拉式移动器11被向右推回到初始位置(见图1)。与此相对，通过在R-和T-相上(被通电)主双金属元件9的作用，推式移动器10在左向箭头的方向被推动。这样，差动杠杆12将绕着联结销14顺时针转动，从而通过作用端12b用推力f2推动跳闸杠杆13。在这种情况下，假设跳闸杠杆13的支点13a与断相用作用端12b推动跳闸杠杆13的作用点B(参见图1)之间的距离为L2，则作用于跳闸杠杆13上的力矩为L2×f2。
这里，通过差动移动机构作用于跳闸杠杆13上的力(和由这些力引起的力矩)如下。如图7、图8所示对操作的解释一样，过载状态下，差动杠杆12的作用端12a推动跳闸杠杆13的力f1，比断相状态下作用端12a推动跳闸杠杆13的力f2要大(f1＞f2)。同时，如图示实施例所示，设计差动杠杆12使得在其中断相用作用端12b和过载用作用端12c分离地形成在彼此不同的位置上，这样，跳闸杠杆13的支点13a和力f1的作用点A之间的长度L1与支点13a和力f2的作用点B之间的长度L2的关系由L1＜L2给出，这与对应的力的关系正好相反。因此，通过恰当地决定L1和L2的长度，可以使得力矩L2×f2大于L1×f1。于是，尽管在断相状态，具有同过载下相等的条件时，开关机构中的锁闩接受器5a也可通过将跳闸杠杆13被驱动到打开位置，以将电路断路器跳闸。
接下来，图4所示对应权利要求3中所要求的本发明的另一实施例，在其中对上述实施例1进行了进一步改进。在此实施例中，差动移动机构的基本结构与图1所示相同。然而，更具体地，在差动杠杆12上形成的断相用作用端12b、连接差动杠杆12与拉式移动器11的联结销14、以及连接差动杠杆12和推式移动器10的联接销15如下设置。也就是说，断相作用端12b的一端(推动跳闸杠杆13的作用点B)、联结销14的中心、联接销15与推式移动器10中开口的导向长孔10的接触点(推动差动杠杆12的推式移动器10的作用点C)位于一条直线P上。这样，设置直线P使它在初始位置中平行于跳闸杠杆13。
这样使得由差动移动机构给出的对跳闸杠杆13施加的力在方向上几乎与其垂直。所以，大大减少了那些非垂直方向上的部件所造成的力的损失，从而提高了力的传输效率。
权利要求
1.一种通过检测主电路的过载和断相使电路断路器跳闸的电路断路器的过载/断相跳闸装置，所述装置由一个组件构成，该组件包括对应于一个多相系统的主电路的各个相位的多个主双金属元件，所述双金属元件排列为一行；一个与双金属元件接合的差动移动机构，由此通过将双金属元件弯曲和恢复来操作该机构；以及可绕一支点转动并把由所述差动移动机构的操作所施加的力传递到开关机构的一个跳闸杠杆，所述差动移动机构是组合体，包括位于所述主双金属元件的所述行的一侧的一个推式移动器，以便在其弯曲和恢复的方向上可被移动，并且具有多个操作端，每个操作端与每个所述主双金属元件接合，由此朝着其弯曲方向被移动；位于所述主双金属元件的所述一行的另一侧的一个拉式移动器，以便在其弯曲和恢复的方向上可被移动，并且具有多个操作端，每个操作端与每个主双金属元件接合，由此朝着其恢复方向被移动；以及跨接在所述推式移动器和所述拉式移动器的差动杠杆，并面向所述跳闸杠杆排列，用于把由所述差动移动器的操作所产生的力施加到所述跳闸杠杆，并且所述差动杠杆通过一个联结销连接到所述拉式移动器，由此可交替地环绕所述销转动，并通过设置在所述差动杠杆和所述推式移动器的其中一个之上的销和另一个之上设置的导孔连接到所述推式移动器，其中，所述装置的特征在于所述差动杠杆设有两个作用端，过载用作用端将由于过载下的操作所引起的力施加到所述跳闸杠杆，并且断相用作用端将由于断相下的操作所引起的力施加到所述跳闸杠杆，它们面对所述跳闸杠杆形成，和所述断相用作用端比所述过载用作用端距离所述跳闸杠杆的所述支点更远放置。
2.根据权利要求1所要求的电路断路器的过载/断相跳闸装置，其特征在于所述过载用作用端通过由在所述差动杠杆的一端将所述差动杠杆枢轴连接到所述拉式移动器上的所述联结销的所述侧形成，和所述断相用作用端在所述推式移动器上延伸的另一端上形成。
3.根据权利要求2所要求的电路断路器的过载/断相跳闸装置，其特征在于在所述差动杠杆上形成了所述断相用作用端，所述联结销将所述差动杠杆枢轴连接到所述拉式移动器，并且连接所述差动杠杆和所述推式移动器的所述销和所述导孔在与所述跳闸杠杆平行的直线上排列。
全文摘要
本发明提供一种电路断路器的过载/断相跳闸装置。该装置包括在R－、S－和T－相中各个电路中与主双金属元件9接合的差动移动机构，和将通过差动移动机构的操作施加的力传送到开关机构的跳闸杠杆13，其中，差动移动机构是包括推式移动器10、拉式移动器11和差动杠杆12的组合体，并且差动杠杆通过联结销14与拉式移动器连接，以便可交替地绕销转动，并通过联接销15和导向长孔10b与推式移动器连接，其中，断相用作用端12b和过载用作用端12c在差动杠杆上的两个位置上分离形成，断相用作用端12b到跳闸杠杆的支点13a的长度L2设计得比过载用作用端12c到跳闸杠杆的支点13a之间的距离L1大(L2＞L1)，由此使在跳闸杠杆上的各个作用端上作用的力矩L2×f2比力矩L1×f1要大。
文档编号H01H73/00GK1652279SQ200510001858
公开日2005年8月10日 申请日期2005年1月18日 优先权日2004年2月3日
发明者永广勇, 久保山胜典 申请人:富士电机机器制御株式会社