低剖面电子断路器、系统和方法

低剖面电子断路器、系统和方法
【专利摘要】本发明涉及低剖面电子断路器、系统和方法。低剖面电子断路器包括被联接到相应第一和第二负载端子的第一和第二电气支路。电子断路器也包括电子处理电路，其被设置成监测第一和第二电气支路内的电气情况。电子断电器被封装到外壳内，该外壳的尺寸适于占据标准单极断路器配电板位置。在一些实施例中，电子断路器不具有与第一和第二负载端子关联的负载中性端子。提供组装电子断路器的方法以及其他系统和方法。
【专利说明】低剖面电子断路器、系统和方法

【技术领域】
[0001]本发明总体涉及用于中断来自电力源的电流的断路器，并且更具体地，涉及包括两个内部电气支路的电子断路器。

【背景技术】
[0002]电子断路器可以被用于某些电气系统中以用于保护被联接到电力源的电路。电气断路器的一种类型是接地故障电路断路器(GFCI)。GFCI可以被用于防止电击危害，并且可以通常被包括在邻近水的电路内，例如住宅浴室和/或厨房内。电子断路器的另一类型是电弧故障电路断路器(AFCI )。当电路中探测到电弧情况时AFCI可以中断通向电路的电力。GFCI和AFCI也可以提供持续过电流和短路保护，并且可以提供手动断路器跳闸。GFCI和AFCI可以被称为“电子断路器”并且可以包括内部印刷电路板。印刷电路板以及一个或更多个板上传感器可以探测由断路器保护的电路中的电气情况的变化，并且作为响应，可以使得电子断路器的跳闸机构跳闸以便中断来自电力源的电流。
[0003]电子断路器通常包括诸如印刷电路板、传感器和电磁体的大量电子部件以及诸如接触臂、电触头、托架、弹簧、电枢、磁体、双金属元件、负载和中性端子、接线片、接线螺钉和内部配线的机械部件。可以具有被设置成保护两个相应电路的两个内部电气支路的双工电子断路器可以具有更多的电子和机械部件。常规双工电子断路器通常被封装在外壳内，该外壳被设置成占据断路器配电板内的两个标准单极断路器位置。例如，常规的双工电子断路器可以具有外壳，该外壳具有被设置成占据两个标准单极0.75英寸配电板位置的1.5英寸总横向宽度，或者具有被设置成占据两个标准单极I英寸配电板位置的2英寸总横向宽度。
[0004]然而，随着住宅和商业配电板内要保护的电路数量的增加，存在对较低剖面双工电子断路器(即，具有较窄的总横向宽度的双工电子断路器)的需求。


【发明内容】

[0005]在第一方面，提供一种电子断路器。电子断路器包括各自被设置成传导相应电流的第一支路和第二支路、电联接到第一支路的第一负载端子、电联接到第二支路的第二负载端子、电联接到第一支路和第二支路且被设置成监测和响应在第一支路或者第二支路内感测的电气情况的电子处理电路、以及具有横向宽度并且包含第一和第二支路、第一和第二负载端子和电子处理电路的外壳，其中外壳被设置成不具有与第一和第二负载端子关联的负载中性端子，并且外壳的横向宽度不宽于被设置成保护单个电路的单极断路器的横向览度。
[0006]在另一方面，提供一种电气面板系统。电气面板系统包括配电板和电子断路器，所述配电板包括多个标准断路器安装位置，所述电子断路器包括第一支路和第二支路，所述电子断路器不具有与外部负载关联的负载中性端子，所述电子断路器在配电板上占据被设置成接收单个电路单相断路器的单个安装位置。
[0007]在又一方面，提供一种组装电子断路器的方法。所述方法包括提供各自被设置成电联接到相应电气负载的第一和第二负载端子；提供被设置成接收单相电力的单个电力端子；在单个电力端子和第一负载端子之间联接第一传感器和第一跳闸机构以便形成第一支路，第一传感器被设置成感测电气情况；在单个电力端子和第二负载端子之间联接第二传感器和第二跳闸机构以便形成第二支路，第二支路并联于第一支路并且第二传感器被设置成感测电气情况；将电子处理电路联接到第一支路和第二支路，电子处理电路被设置成监测和响应在第一或者第二支路内感测的电气情况；以及将第一和第二负载端子、单个电力端子、第一和第二传感器、第一和第二跳闸机构以及电子处理电路保持在外壳内，其中外壳不保持与第一和第二负载端子关联的负载中性端子。
[0008]从下述具体描述中可以显而易见到本发明的其他方面、特征和优点，其中描述和示出了多个示例性实施例和实施方式，包括用于实现本发明的最佳模式。本发明也能够具有其他且不同的实施例，并且其多个细节可以在各方面进行修改，而均没有背离本发明的范围。因此，附图和说明实际上将被看作是示意性的并且不是限制性的。本发明涵盖了落入本发明范围内的所有改型、等价物和替代物。

【专利附图】

【附图说明】
[0009]下面描述的附图仅用于示意性目的并且不必要成比例绘制。附图不试图以任何方式限制本发明的范围。
[0010]图1是根据实施例的包括两个支路的低剖面电子断路器的透视图。
[0011]图2是根据实施例的包括电子断路器的电气系统的框图。
[0012]图3是示出根据实施例的电子断路器的第一支路的部件的一部分的透视图。
[0013]图4A是示出根据实施例的可以实施在诸如电子断路器的断路器内的跳闸机构的侧视图。
[0014]图4B是示出图4A的跳闸机构的跳闸单元的一部分的主视图。
[0015]图4C是示出图4B的跳闸单元的侧视图。
[0016]图4D是示出图4A的跳闸单元的电枢的主视图。
[0017]图4E是示出图4D的电枢的侧视图。
[0018]图5A是示出根据实施例的电子断路器的部件的一部分的子组件的透视图。
[0019]图5B是示出根据实施例的电子断路器的部件的一部分的第二子组件的透视图。
[0020]图6是示出根据实施例的电子断路器的各部件的分解立体图。
[0021]图7和图8是根据实施例的电子断路器的部件的一部分的子组件的相反侧面的透视图。
[0022]图9A和图9B是根据实施例的电子断路器的负载中性端子和其他电气束线部件的透视图。
[0023]图10是示出根据实施例的方法的流程图。
[0024]图1lA是根据实施例的包括配电板的配电箱的主视图，该配电板具有安装在其上的包括两个支路的电子断路器。
[0025]图1lB是根据实施例的包括安装在其上的电子断路器的配电板的透视图。
[0026]图12A和图12B是示出根据实施例的替代性跳闸单元的侧视图。
[0027]图13A是根据实施例的断路器中的另一跳闸组件的侧视图。
[0028]图13B是图13A的跳闸组件的跳闸单元的侧视图。
[0029]图13C是图13B的跳闸单元的电枢的主视图。
[0030]图14A是根据实施例的断路器中的另一跳闸组件的侧视图。
[0031]图14B是图14A的跳闸组件的跳闸单元的侧视图。
[0032]图14C是图14B的跳闸单元的电枢的主视图。
[0033]图15A是根据实施例的断路器中的另一跳闸组件的侧视图。
[0034]图15B是图15A的跳闸组件的跳闸单元的侧视图。
[0035]图15C是图15B的跳闸单元的电枢的侧视图。
[0036]图15D是图15C的电枢的主视图。
[0037]图16是根据实施例的包括跳闸组件的另一断路器的侧视图。
[0038]图17A和图17B共同是根据实施例的另一电子断路器的分解透视图。
[0039]图18是根据实施例的包括另一电子断路器的电气系统的框图。
[0040]图19A是根据实施例的包括两个支路的另一低剖面电子断路器的透视图。
[0041]图19B是示出图19A的电子断路器的部件的一部分的子组件的透视图。
[0042]图20是示出根据实施例的另一方法的流程图。

【具体实施方式】
[0043]现在将具体参考在附图中示出的本公开的示例性实施例。只要可能，则在所有附图中，相同附图标记将用于指代相同或同样的部件。
[0044]鉴于其内具有第一和第二电气支路的常规电子断路器(例如占据两个标准断路器配电板安装位置的双工电子断路器)所呈现的大剖面，需要这种电子断路器具有显著更低的剖面宽度。具体地，需要一种其内具有第一和第二电气支路的电子断路器，其可以被容纳在断路器配电板上的标准(即单极或单电路、单相)断路器安装位置内。因此，提供一种低剖面/低轮廓(low profile)电子断路器，其包括第一和第二支路，其中电子断路器可以装配到尺寸适于常规单极电子断路器的空间内。在一些实施例中，具有第一和第二支路的电子断路器可以具有I英寸的总横向宽度，而在其他实施例中，具有第一和第二支路的电子断路器可以具有0.75英寸的总横向宽度。
[0045]有利地，在电子断路器配电板的固定空间内，根据一种或更多种实施例的电子断路器可以能够服务并(在必要时)中断更大数量的电路，包括在一些实施例中高达电路的两倍。例如，在具有12个标准I英寸断路器位置的标准断路器配电板中，可以通过使用根据一种或更多种实施例的电子断路器来保护12个以上的电路且高达24个电路。
[0046]在另一宽泛方面，提供包括改进跳闸机构的断路器。断路器可以包括外壳，其容纳可动电触头和被联接到可动电触头的跳闸机构。跳闸机构可以包括磁体、沿磁体侧面延伸的双金属构件和可在磁体上枢转的电枢。电枢可以具有可接合于双金属构件的接合部分。还可以提供具有低剖面构造的跳闸单元。在一些实施例中，电枢可以具有第一端部和第二端部以及位于第一端部和第二端部之间的电枢枢轴。致动器可以在第一端部处被联接到电枢，并且托架可以在第二端部处被联接到电枢。这种结构可以使得致动器能够非居中地被安装在电子断路器内，这可以产生用于其他电子断路器部件的内部空间和/或使其剖面宽度变窄。
[0047]本发明不限于在此针对具有两个电气支路的双工电子断路器所示和所述的示意性示例，而是可以应用于具有两个电气支路的其他类型的电子断路器。例如，一个或更多个实施例的低剖面方面可适用于双极电子断路器、诸如瞬态电压浪涌保护(TVSS)装置的电涌保护装置、计量断路器、电子跳闸单元断路器和远程可控断路器。具有两个电气支路的其他类型的断路器也可以是有益的。此外，虽然这里描述的跳闸机构和跳闸单元可以被用于电子断路器，不过它们也可以被用于非电子断路器和具有任意适当数量的极或支路的断路器。
[0048]在下文中将结合图1-20更具体描述与具有两个支路的电子断路器、具有一个或更多个这样的电子断路器的系统、改进的跳闸机构和跳闸单元以及组装和安设电子断路器的方法相关的这些和其他方面。
[0049]图1示出了根据一种或更多种实施例的具有两个电气支路的双工电子断路器100。双工电子断路器100包括外壳102，其可以由多个外壳部分形成。在一些实施例中，夕卜壳102可以包括三个外壳部分。如图1所不，左外壳部分104、中心外壳部分106和右外壳部分108可以经由多个铆钉110彼此互连，以便形成具有内部空间和表面的外壳102，从而容纳、安装和保持其他断路器部件(在下文中被描述)。外壳部分104、106、108可以由任意合适的刚性塑料制成，例如可从Chicago, Illinois的Bulk Molding Compounds, Inc.获得的热固性塑料材料(例如，聚酯)。可以使用其他非传导性材料。此外，可以使用将各部分紧固在一起的其他手段，例如螺钉、塑料焊接或者粘结剂。在其他实施例中，三个以上的外壳部分可以被用于形成外壳102。
[0050]双工电子断路器100可以包括一对手柄112A和112B,每个用于一个电气支路。每个手柄112A和112B可以被用于手动切换其双工电子断路器100的相应电气支路。在所示实施例中，双工电子断路器100的每个相应支路可以单独切换或跳闸(脱扣)。在其他实施例中，两个手柄112A和112B可以被横杆或其他捆扎构件(未示出)系在一起，以致一个电气支路的切换使得两个支路均切换。双工电子断路器100还可以包括测试按钮114。进一步，双工电子断路器100可以包括一个或更多个负载中性端子116A和116B，每一个关联于一个电气支路和相应的负载端子(见图2)。双工电子断路器100可以包括中性线引线117，其被设置成电联接到负载中性端子116A和116B并且电联接且固定到配电板(在下文进一步被描述)。
[0051]双工电子断路器100具有低剖面，其中横向宽度(Wt)在一些实施例中可以小于大约I英寸(小于大约25.4毫米)或者小于大约0.75英寸(小于大约19.1毫米)。双工电子断路器100可以因此被接收且安设在配电板中的单个标准断路器安装位置的宽度内。即，双工电子断路器100可以被接收且安设在配电板中被设置成接收单极断路器(例如被设置成接收单相电力并保护单个电路的断路器)的安装位置内。
[0052]图2示出了根据一种或更多种实施例的可包括双工电子断路器100的电气系统200。电子断路器100可以包括在电子断路器100的线路侧上的单个电力端子219。电力端子219可以通过电传导路径222被连接到电力总线221 (例如，单相电力总线)。电传导路径222可以被形成在断路器配电板224上，且电子断路器100被接收且安设在该配电板224上。电力端子219可以具有U形形式(见图3中的端子314)并且可以被设置成被联接到设置在断路器配电板224内的单个标准断路器位置处的针(见图11A)。任选地，可以使用包括接线片和接线片螺钉的标准组件。这里使用的术语“配电板”指代能够将电力分配到多个电路并且被设置成接收并安装一个或更多个断路器来保护那些电路的任意部件。在下文结合图1lA和图1lB示出和描述包括电子断路器100的配电板。
[0053]各自包括相应电负载(B卩，负载I和负载2)的两个单独的电路226和228可以在第一负载端子230A和第二负载端子230B (每个针对一个电气支路)被连接到双工电子断路器100。负载I和负载2可以是电阻性的、电感性的、电容性的或其任意组合。负载端子230A和230B可以集成于双工电子断路器100并且可以具有常规构造。受保护的电路226和228也可以连接到与负载端子230A和230B关联的一个或更多个负载中性端子。在所示实施例中，第一负载中性端子216A、第二负载中性端子216B和中性线引线217可以被设置在双工电子断路器100内。中性线引线217可以被内部连接到负载中性端子216A和216B以及电子处理电路240 (在下文描述)。中性线引线217也可以被连接到断路器配电板224的面板中性部249。然而，在一些实施例中，单个负载中性端子可以被使用并且每个负载中性连接可以被接收且固定于此。在其他实施例中，可以不提供负载中性端子(如结合图18-20在下文所述)。
[0054]在双工电子断路器100中，来自电力端子219的电流(例如单相电流)可以被分流到两个电气支路232A和232B内。每个电气支路232A和232B可以包括相应的负载端子230A和230B。电气支路232A可以包括一对电触头234A和236A，并且电气支路232B可以包括一对电触头234B和236B，其中每对中的至少一个电触头是可动电触头(例如，电触头236A和236B)。每个支路232A和232B也可以分别包括其自身的跳闸机构238A和238B，其可以包括机械的、机电的和材料部件以在各种电路情况下实现断路器跳闸，即相应的电触头234A和236A以及234B和236B彼此分离。跳闸机构238A和238B在一些实施例中可以各自包括托架、弹簧、电枢、致动器、磁体和双金属元件，如下文进一步所述。在一些实施例中，可以使用其他类型的电气开关。
[0055]可以是印刷电路板的电子处理电路240可以被设置在电子断路器100中。电子处理电路240可以被电联接到一个或更多个传感器248A和248B。每个电气支路可以包括传感器(例如，248A或者248B)。传感器248A和248B可以各自感测其相应电气支路232A和232B内的电气情况(例如，其中的电流)并且经由传导线244A和/或244B将指示支路232A和232B的且因此电路226和228的电气情况的信号提供给电子处理电路240。
[0056]电子处理电路240可以针对一个或更多个电气支路232A和232B处理从传感器248A和248B接收的信号。具体地，电子处理电路240可以执行算法来确定电路226和228中的一者或两者内是否存在不希望的电气情况。例如，电子处理电路240可以根据已知算法处理来自传感器248A和248B的输入以便确定电路226和228中的一者或两者内是否存在例如电弧故障或接地故障。在一些实施例中，电子处理电路240可以简单地监测电路情况。用于确定不希望电气情况的存在性的具体算法以及电子处理电路240的电子电路部件将不在此进一步被描述，因为它们是本领域公知的。
[0057]在确定电路226和/或228中的一者或两者内存在不希望的电气情况时，电子处理电路240可以导致跳闸机构238A和/或238B中的一个或两个使得可动电触头236A和/或236B中的一个或两个跳闸(如显示为延伸到可动电触头236A和/或236B的接触臂的箭头所示)。根据电气支路232A和/或232B中的一个或两个是否跳闸，这个动作可以导致:在可动电触头236A从静止触头234A分离并且/或者可动电触头236B从静止电触头234B分离时，电子断路器100的受影响电气支路232A和/或232B中的电流中断。
[0058]跳闸机构238A和238B可以进一步在每个电气支路232A和232B的电流路径内均包括双金属构件，其可以探测电路226和228中的过电流情况并且在超过预设计且预设定的阈值温度时使得电子断路器100跳闸。此外，在探测到短路时，跳闸机构238A和238B可以使得电子断路器100跳闸，如下文进一步所述。现在将参考图3描述根据本发明实施例的电子断路器100的第一支路的进一步细节。应该认识到，本发明需要两个电气支路。这两个电气支路可以是电子的或者可以一个是电子的而另一个是机械的。
[0059]图3示出了图1的双工电子断路器100的第一支路的实施例。在所示实施例中，示出了断路器100的右外壳部分108。右外壳部分108与中心外壳部分106 (图1)接口以形成电弧室302，其接收和熄灭在断路器中断事件期间产生的电弧。电弧室302的第一横向侧壁304由外壳部分108的内部表面形成。电弧室302的相对横向侧壁由与外壳部分108接口的外壳的中心部分106 (见图1和图8)形成。电弧室302在第一横向侧壁304和第二横向侧壁(见图8中的802)之间延伸。如这里所提及的，横向方向由方向箭头306示出。
[0060]根据本发明的一方面，电弧室302的横向侧壁304、802的横向间距可以被选择成提供大约2.0或更小的横向电弧压缩比(TACR)。TACR在此被定义成Ts/d，其中Ts是沿横向方向且沿可动电触头310的路径326测量的侧壁之间(即侧壁304和中央构件106的侧壁802 (图8)之间)的横向间距，并且d是沿横向方向306测量的横跨可动电触头310的接触面的最大横向接触面尺寸(例如直径)。根据TACR控制这些尺寸会改善电触头分离时的电弧熄灭。有利地，这可以使得电流路径中的所有断路器部件能够更小从而有助于提供低剖面宽度的能力。
[0061]所示的电子断路器100包括静止电触头308，其被示为虚线，因为其位于所示接触端子312的相反侧上。静止电触头308和可动电触头310被定位在且被包括在电弧室302的空间内。静止电触头308可以被固定(例如，焊接)到接触端子312，其通过适当电气导管连接到电力端子314，所述电气导管例如绝缘电线或者编织线(见图7的602)。图6中也示出了被提供在接触端子312上的静止触头308。电力端子314可以被接收在配电板(图11A)的针(图11A)上，并且可以提供电力到相应支路和由电子断路器100保护的电路。然而，应该理解的是本发明适用于具有两相或更多相电力进入的多极电子断路器，其中这样的多极电子断路器可以包括例如常规构造的两个或者更多个电力端子。
[0062]可以进一步在如箭头320所示的第一交叉尺寸上由端壁316、318且在如箭头325所示的第二交叉尺寸上由端壁322、324限定电弧室302。当电子断路器100跳闸时，可动电触头310沿行进路径326运动到最大分离情况(即，如所示处于跳闸位置)。电子断路器100的跳闸使得接触臂328并因此可动触头310沿行进路径326运动。因为提供给由电子断路器100的支路保护的电路的电流被断开，所以这种分离导致电弧，并且电弧室302会快速熄灭电弧。
[0063]再次参考图3，可以由人员将手柄112B从接通位置移动到断开位置的手动跳闸来实现该跳闸。拨动手柄112B导致手柄112B使弹簧334 (例如，卷簧)在接触臂328上施加力，从而导致接触臂328相对于手柄112B的下部枢转(见图8)并且使接触臂328沿行进路径326运动到最大分离情况，即跳闸位置(如图3所示)。
[0064]在其他情况下，当跳闸单元336经历持续过电流情况并且导致单元的一部分超过预定温度阈值时，跳闸机构331的跳闸单元336可以使电子断路器100跳闸。跳闸单元336可以包括磁体338、沿磁体338侧面接收的双金属构件339以及电枢342。双金属构件339可响应于例如由于持续过电流条件导致的双金属构件339的增加的电阻加热(和最终的温度增加)而朝向磁体338 (弯曲)移位。另外，如果经历短路情况，则通过双金属构件339的大电流将导致磁体338吸引电枢342并且因此使电子断路器100跳闸。在持续过电流情形下，导致双金属构件339接触电枢342，由此使得电枢342的闩锁表面344从托架330的触发表面330T断开。在短路情形下，电枢342向磁体338的磁吸引导致电枢342的闩锁表面344从托架330的触发表面330T断开。在每种情形下，这会使电子断路器100跳闸并且导致托架330绕托架枢轴332顺时针旋转并且通过弹簧334施加力来导致接触臂328的逆时针旋转而导致电触头308、310的分离。在跳闸时，通过前进至抵靠止动件345来限制托架330的旋转行程，其中该止动件345形成在电枢342上或外壳部分108上。
[0065]在又一情形下，当电子断路器100中的电子处理电路(图5A)确定在与其附接的被保护电路之一内存在不希望的电气情况时自动实现电子断路器100的跳闸。在处理由联接到电子处理电路的传感器346所提供的信号时，这可以针对一个或两个支路被确定。传感器346可以是用于确定电子断路器100中的电气情况的任意合适的传感器。例如，传感器346可以是线圈型传感器。传感器346可以被设置成邻近于在负载端子340和双金属构件339的第一端之间延伸且将负载端子340电连接到双金属构件339的第一端的电气带348。在所示实施例中，电气带348是金属带，其可以在沿其长度的各个位置处沿交叉方向320、325弯曲。电气带348可以具有例如矩形的横截面区域。可以提供其他形状。双金属构件339的端部可以通过例如焊接被固定到电气带348。电气带348也可以被焊接到负载端子340。在所示实施例中，电气带348可以延伸过双金属构件339并且包括悬臂部分348A。这个悬臂部分348A可以被校准螺钉362接触以便调节双金属构件339相对于电枢342的位置从而校准跳闸单元336。图3中也示出枢转元件349，其支撑磁体338并且允许其有限枢转。例如通过在外壳部分108中形成的止动件来设定枢转的极限。枢转元件349可以是单独的部件或者外壳部分108的一部分。校准螺钉362也可以被安装在枢转元件349的基底内。
[0066]再次参考本发明的受控跳闸方面，在确定被保护电路中存在不希望情况(例如，电弧故障或者接地故障等等)时，电子处理电路540 (图6)可以导致致动器350移动电枢342。例如，电枢可以在其第一端处移动，并且导致闩锁表面344从托架330的触发表面330T断开。以前面讨论的方式，这将电触头308、310彼此分离并且断开被连接到该支路的被保护电路。这些由于过电流、短路或被保护电路中经历不希望电气情况的跳闸事件可导致电弧，该电弧会在电弧室302内被快速熄灭。
[0067]在所示实施例中，致动器350可以是电磁体，其可以包括磁极，当给致动器350充能时其磁吸引并移动电枢342。在这种实施例中，电枢342由铁磁性材料(例如钢)制成。然而，可以使用任何合适的导磁材料。在任选实施例中，致动器350可以是螺线管或者其他类型的致动器，其适于在从电子处理电路540 (图5A)接收到命令时移动电枢342。在目前所示实施例中，致动器350位于邻近于壁316形成的穴内。在操作中，在第一端接合电枢342使得致动器350能够与手柄侧相反地沿断路器100的后侧定位，并且定位在由第一外壳部分108和中心外壳部分106 (图1)的相互作用所形成的空间内。这使得触发机构331 (例如，托架)的部件能够被制造得相对较小，并且释放居中位于断路器100内的空间以便紧凑地装纳其他跳闸部件和电子处理电路540 (图5A)，从而有助于实现低剖面。
[0068]再次参考图3，并且根据另一方面，电弧室302可以包括被形成(例如模制)到第一横向侧壁304内的一个或更多个凹槽352。也可以任选地或额外地在第二侧壁808 (图8)内提供这样的凹槽352。这些凹槽352可以接收由于电触头308、310的分离而产生的电弧的一部分，并且有助于电子断路器100内的快速电弧熄灭。在所示实施例中，提供包括在横向侧壁304内形成(例如模制)的穴或孔的多个凹槽352，其中其开口位于侧壁上。
[0069]具体地，凹槽352可以沿行进路径326的侧面提供，并且在一些实施例中，沿第一交叉方向320在行进路径326的两侧上。而且，快速电弧熄灭可以有助于能够减小载流部件的尺寸，并且因此使得能够降低电子断路器100的横向剖面。在与本申请同时提交的名称为“Circuit Breaker Arc Chamber And Method For Operating Same”的共同转让美国专利申请中可以看到关于电弧室的进一步描述，其公开内容在此全部并入本文以供参考。
[0070]参考图4A-4E，描述了根据本发明另一宽泛方面的跳闸机构400的实施例，描述了其部件。跳闸机构400可以包括托架430，其具有触发表面430T，当(例如由于过电流、短路或受控致动)跳闸时，该触发表面430T从位于电枢442的第二端443B处的闩锁表面444分开并且绕托架枢轴432顺时针旋转。在图4A中示出了托架枢轴432，而为了清晰没有示出除了外壳延长部455和外壳部分408上的外壳凸起458之外的外壳部分的剩余部分。如上所述，这种旋转导致弹簧434 (例如，卷簧)施加力来使接触臂428沿行进路径426 (虚线所示)运动到最大分离情况，即跳闸位置。最大分离位置可以由诸如端壁324 (见图3)的止动件确定。可以使用其他类型的止动件。
[0071]跳闸机构400也可以包括低剖面跳闸单元436，其也被示于图4B和图4C，其适于在各种情况下使断路器跳闸。例如，当跳闸单元436经历持续过电流情况或者经历短路情况或者在致动器350的主动致动时，跳闸单元436可以使断路器跳闸。跳闸单元436可以包括磁体438、沿磁体438侧面接收的双金属构件439以及电枢432。在所示实施例中，如图4B最佳示出，双金属构件439被接收在磁体438的侧壁之间。双金属构件439可以是大体矩形形状并且可以包括具有不同热膨胀系数的两种金属，使得双金属构件439的端部439B可响应于持续过电流暴露而朝向磁体438移位(弯曲)，其中该持续过电流暴露由于双金属构件439的电阻加热而导致超过阈值温度。这导致双金属构件439的第二端439B在电枢442的第二端443B处接触电枢442的接合部分(例如，弯曲凸舌442C)，从而使得托架430的触发表面430T在第二端443B处从电枢442的闩锁表面444分开。继而，这导致托架430的旋转、断路器的跳闸以及接触臂428和可动电触头410沿着行进路径426的运动，从而使得可动电触头410脱离静止触头(在图4A中未示出)。
[0072]在被保护电路中经历短路(例如，非常大的电流)的情况下，大电流流过双金属构件439。这诱发磁体438内的磁场，这导致电枢442被吸引到磁体438的侧壁并且在磁体438上枢转。这种运动使得电枢342的闩锁表面444从托架430的触发表面430T分开并且使得包括跳闸机构400的断路器跳闸。
[0073]在所示实施例中，电气带448可以被提供并连接到跳闸单元436的部件。在一些实施例中，电气带448可以在负载端子440和双金属构件439之间延伸并且将负载端子440在双金属构件439的第一端439A处电连接到双金属构件439。电气带448可以如前述实施例中所述，并且可以被牢固地紧固到双金属构件439的第一端439A (例如，通过焊接)。电气带448也可以延伸穿过负载端子440并且可以也与其焊接。凸舌445可以延伸穿过负载端子440并且可以是弯曲的。凸舌445可以被用于将电气带448和负载端子440定位到例如在外壳部分(例如，夕卜壳部分108)内形成的穴或槽内。在一些实施例中，电气带448可以延伸超出双金属构件439从而形成超出双金属构件439和电气带448之间的连接的悬臂端448A。通过抵靠外壳部分408的螺纹校准螺钉462在悬臂端448上施加力会导致悬臂端448A弯曲。在弯曲时，电气带448 (例如，悬臂端448A)可以接触凸起458。这继而使得电气带448弹性地弯曲并且导致双金属元件439的第二端439B调节其相对于电枢442的接合部分442c的部位的位置。因此，这个特征可以被用于实现跳闸单元436的校准。
[0074]在电子断路器的情况下，跳闸机构400也可以包括致动器450(例如，电磁致动器)，其可以具有适于吸引电枢442的可磁化极451。致动器450可以被定位成在与手柄112B的位置相反的断路器侧面上邻近可动触头410的行进路径426。
[0075]在所示实施例中，在从电子处理电路540 (图5A)接收到命令时致动器450可以在第一端443处接合电枢442，并且致动器450朝向可磁化极451 (例如，沿箭头454的方向)磁吸引并拉动电枢442。这导致电枢442绕枢转位置452枢转。在这种实施例中，电枢442上的枢转位置452被设置在电枢442的第一端443和第二端443B之间。根据一些实施例，电枢442可以在磁体438上的一位置处枢转。具体地，电枢442可以在磁体438的一部分上枢转。如图4B和图4C所示，可以由设置在磁体438的第一端438B的任一侧上的凸舌438A来形成磁体438上的枢转位置452。在电枢442上形成的凸舌442D可以被接收在由凸舌438A (也见图4B-4E)形成的槽内。凸舌442D可以小于(薄于)由凸舌438A形成的槽，并且因此可以提供在枢转位置452处的枢转以使得电枢442可以相对于磁体438枢转。电枢442的这种运动导致被安装在弹簧接收器442E上的邻接外壳延长部455的弹簧456(例如，卷簧)的压缩，由此闩锁表面444a从托架330的触发表面430T脱离。以上面讨论的方式，这导致托架430顺时针旋转、移动接触臂428并且使得可动电触头410脱离静止触头(图4A中未示出)。如图4A和图4C中所示，电气导管457 (例如，编织线)可以将双金属构件439的第二端439B连接到接触臂428。
[0076]现在参考图5A和图5B，提供了进一步的子组件视图。在图5A中，前文所述图3的断路器100的部分被提供作为子组件500，其进一步包括被安装成接触并邻接右外壳部分108的电子处理电路540。电子处理电路540可以被提供成例如印刷电路板的形式。电子处理电路540可以被安装在外壳部分108的穴内或者在电子处理电路540内形成的特征(例如，孔)上并且被夹在部分108、106之间。进一步，子组件500可以包括一个或更多个负载中性端子116AU16B，其中至少一个被部分保持且接收在右外壳部分108的穴内。中性端子116A、116B可以通过电线560、561互连到电子处理电路540并且被提供作为具有电子处理电路540的电气子组件。进一步，中性线引线117可以互连于电子处理电路540并且延伸出外壳部分108的底部。传感器346可以经由电线和电连接(未示出)被连接到电子处理电路540。电气导管562A、562B和563被示为连接到负载中性端子116A、116B和负载端子340。这样的导管562A、562B、563不形成当前电子断路器100的一部分，而是被保护电路的一部分并且被包含以便示出与被保护电路的连接。导管562A、562B、563可以是电路所需的任意合适的规格，例如AWG 8,AffG 10,AffG 12或者AWG 14。跳闸机构531被显示在多个位置以便示出接触臂528的运动。
[0077]在图5B中，前述子组件500进一步与附加断路器部件组装以便形成第二子组件565。具体地，中心外壳部分106被提供成与右外壳部分108呈邻接关系，并且提供手柄112A。负载中性端子116A可以被接收在中心外壳部分106的穴567内。外壳部分106内形成的孔568提供经另一支路到电子处理电路540的可通达性(在此将被进一步描述)。电力端子314被接收在中心外壳部分106内形成的穴569内。右外壳部分108和中心外壳部分106 —起对接以提供可以接收配电板的针(图11B)的槽570。
[0078]图6是根据本发明实施例的双工电子断路器100的各部件的分解图。示出了左外壳部分104、中心外壳部分106和右外壳部分108。也示出了被夹在右和中心外壳部分108、106之间的电子处理电路540。应显而易见到，中心外壳部分106内的第二支路内所包括的断路器部件可以与如图3所述的被包括在右外壳部分108内的第一支路相同。例如，它们可以包括相同的手柄112A、112B、接触臂328、328A、托架330、330A、弹簧334、334A、磁体338、338A和电枢342、342A。中心外壳部分106可以包括被接收在其中的穴内的负载端子340A，其与负载端子340被接收在右外壳部分108内的方式相似。中心外壳部分106可以包括被接收在其中的穴内的负载中性端子116A，其与负载中性端子116B被接收在右外壳部分108内的方式相似。如所示，这两个外壳部分106、108彼此邻接并接合并且将端子116B和340保持在电子断路器100内。类似地，所述部分104、106可以彼此可以邻接并接合并且将端子116A和340A保持在电子断路器100内。
[0079]电力端子314可以包括电连接到接触端子312的电气导管602。接触端子312可以通过中心外壳部分106被接收并且可以针对每个极包括静止电触头308、308A(在接触端子312的任一侧上)。任选地，电力端子314可以被连接到单独的接触端子，每个均包括静止电触头308、308A。在所示实施例中，电子处理电路540具有在其相反侧面上安装在其上的第一致动器350和第二致动器350A，其中该第一致动器350被接收在右外壳部分108中所形成的穴604内，该第二致动器350A被接收在中心外壳部分106中的通孔605内。致动器350、350A可以是相同的电磁致动器，并且可以各自包括可磁化极451 (在图6中仅示出一个)，所述可磁化极451被定位在与电枢442、442A的第一端443、443A相邻的位置处。虽然未示出，不过传感器346、346A可以被初步组装并且作为整体单元由导管(未示出)连接到电子处理电路540，并且传感器346A可以被接收穿过在中心外壳部分106内的孔568并且被接收在中心外壳部分106的另一侧上。
[0080]图7和图8从两个不同侧面不出中心外壳部分106的视图以不出电子断路器100的两个支路的断路器部件的定位和取向。例如，在图7中，包括静止电触头308A的接触端子312被不为被安装穿过中心外壳部分106。也不出导管602在接触端子312和电力端子314之间的连接和定位。电气导管560可以如所示通过穿过中心外壳部分106中的孔704被连接到负载中性端子116A。导管560可以被固定(例如，通过钎焊)到连接器706，该连接器706可以被接收穿过或者以其他方式连接(例如，通过焊接)到负载中性端子116A。
[0081]在图8中，包括静止电触头308的接触端子312被示为被安装穿过中心外壳部分106。也不出电力端子314在中心外壳部分106内形成的穴内的定位。在这一侧上，电气导管561可以如所示被连接到负载中性端子116B。电气导管561可以被固定(例如，通过钎焊)到连接器806，该连接器806可以被接收穿过或者以其他方式连接(例如，通过焊接)到负载中性端子116B。中性线引线117被示为接收在中心外壳部分106内形成的凹槽内。如所示，中心外壳部分106和右外壳部分108 (图1)可以彼此接合以便将中性线引线117定位且固定在其位置。电导体808可以附接到电子处理电路540并且可以连接到导体561。也示出测试按钮在电子处理电路540上的连接。在一些实施例中，电子处理电路540可以包括从其延伸的导体810，其可以被适当地定位成使得在安装电气带348时产生与电气带348的接触接合。这可以提供电力到电子处理电路540。在另一侧上可以形成与电气带348A的类似连接。
[0082]图7和图8中也清楚地示出，电气带348、348A与负载端子340、340A和与双金属构件339、339A的第一端以及枢转元件349、349A的连接。类似地，电气导管712、712A (例如，编织线)被示为将双金属构件339、339A电连接到接触臂328、328A。在图8中，示出印刷电路板形式的电子处理电路540被接收于中心外壳部分106内形成的穴内。因此，印刷电路板可通达中心外壳构件106的任一侧上的电气部件(例如,传感器346、346A)。另外，如从这两幅图中能够看到的，在安装印刷电路板之后，致动器350、350A被定位成接合电枢342、342A。应该理解的是，印刷电路板可以被分成多件并且被提供在电子断路器中的不同部位，其中在每个板件上可以提供不同功能。
[0083]图9A和图9B是电气束线组件900的透视图。束线组件900可以包括具有第一端117A和第二端117B的中性线引线117。第一端可以被固定(例如，通过钎焊)到中性线引线117的柄脚902，而第二端117B可以适于被附接到配电板中性部。如上所述，电气导管560、561借助于连接器706、806被附接到负载中性端子116A、116B。电气导管560、561的另一端可以附接(例如，通过钎焊)到柄脚902。导体808可以被附接到电子处理电路540。
[0084]图10是示出根据一个或更多个实施例的安装电子断路器的方法的流程图。在1002，方法包括提供配电板，该配电板包括多个标准断路器安装位置。每个标准断路器安装位置可以包括单个针。方法1000在1004进一步提供:安装包括两个支路的电子断路器以占据配电板内的单个标准断路器安装位置。在一些实施例中，电子断路器的电力端子可以被联接到每个标准断路器安装位置处的单个针。配电板上的标准断路器安装位置是配电板内的适于接收单个标准宽度的单极断路器的空间。例如，配电板可以被设计成具有6、8、12、16、32或者54个标准断路器位置。配电板被设计成满足国家电气规程、NEMA (国家电气制造业协会)和美国联邦规范。如应该意识到的，因为包括两个支路的当前电子断路器100的剖面宽度与常规单极断路器相同，所以现在可以在配电板内提供In个以上的负载端子，其中η是配电板内的标准断路器安装位置的数量。
[0085]图1IA和IIB示出了包括配电板1124的电气配电板系统1100，其可以包括具有安装在其内的两个支路的一个或更多个电子断路器100(仅示出一个断路器)。配电板1124可以被接收在配电箱1100Α内(在图1lB中仅示出一部分)。配电箱1100Α可以包括罩、闩锁门和其他的配电箱部件(所有均未示出)。配电板1124包括位于其上的多个标准断路器安装位置1101-1112 (例如，I英寸标准断路器位置)。在所示实施例中，示出了十二个标准安装位置。然而，可以提供包括更多或更少标准安装位置的配电板，例如4、8、16、32或者54个标准安装位置。每个标准断路器安装位置1101-1112可以包括单个针1127或者以端对端构造横跨配电箱IlOOA设置的断路器所共用的针1127。在所示实施例中，提供六个针1127，并且每个针由两个断路器共用，从而用于总共十二个标准断路器位置。电子断路器100被安装到针1127中的单独一个针并且可以从其接收单相电力。
[0086]根据本发明的所述一个或更多个电子断路器100中的每个均呈现沿横向方向306具有最大横向宽度(Wt)的低剖面。具体地，Wt可以小于大约I英寸(小于大约25.4毫米)以使得电子断路器100可以装配到并占据多个标准配电板安装位置1101-1112中的单独一个(该电子断路器100被安装在标准安装位置1109)。如能够看到的，在安装有电子断路器100的每个标准断路器位置内，可以容纳两个负载端子340、340A。此外，每个电子断路器100可以包括两个负载中性端子(见图1)。本发明的双工电子断路器100可以被安装成以与例如标准I英寸单极机械断路器可被安装的方式相同的方式占据配电板内的单个标准断路器安装位置。将电子断路器100安装到针1127会将电子断路器100的电力端子314(图3)联接到单相电力总线，以使得每个支路均接收电力。如上面讨论的，可以使用接线片组件而不是针。在这样的情况下，电子断路器可以包括一个或更多个电力端子接线片组件。
[0087]现在应该显而易见的是，在配电板内使用电子断路器100可以在配电板内提供In个以上的负载端子，其中η是配电板内的标准断路器位置的数量。在一些实施例中，可以提供2η个负载端子。例如，对于标准12断路器配电板(在图11中示出)，可以提供24个负载端子。根据安装在配电板内的断路器的组合，可以提供在13到24之间的其他数量的负载端子。例如，可以沿任何常规断路器的侧面安装本发明的包括两个支路的电子断路器100。
[0088]图12Α示出了断路器的跳闸单元1200的另一实施例。跳闸单元1200类似于参考图4Α所述的跳闸单元436，但是不同之处在于致动器1250被形成为磁体438的一部分，使得致动器1250的可磁化极1251可以磁吸引电枢1242。在所示实施例中，致动器1250是电磁体并且被形成在磁体1238的端部上。然而，应该显而易见的是，致动器1250可以以任意方式定位，只要其连接到磁体1238，并且使得可以产生适当吸引力来吸引电枢1242并且从而使断路器跳闸。任选地，如图12Β所示，线圈1250Β可以在电枢1242Β的第二端上被安装在电枢1242Β的弯曲凸舌上，并且被充能以便吸引磁体1238Β，其中弯曲凸舌面向磁体1238Β并且用作极。
[0089]在这种实施例中，致动器1250是包括由磁体1238的一部分形成的可磁化极1251的电磁体。具体地,可以由磁体1238的端部上的弯曲凸舌来形成可磁化极1251。一系列电线绕组可以绕可磁化极1251缠绕以形式线圈1252。在一些实施例中，线圈1252可以被单独地形成并且滑过极1251且例如通过粘结剂与其固定。提供的电线绕组的数量将被选择成提供适当的力来使电枢1242移位足够距离以便导致断路器跳闸并且确保与跳闸单元的其他部件的间隙。来自线圈1252的任一端的电引线可以被附接到电子处理电路(图12Α中未示出)。
[0090]在图12Α的所示实施例中，从电子处理电路(在图12Α中未示出)至致动器1250的命令可以在磁体1238内感生磁场并且在磁体1238和电枢1242之间产生吸引力。这导致电枢1242在枢转位置1252处运动(例如，绕磁体1238枢转)足够的距离以便导致电枢1242的闩锁表面444从托架430 (仅示出托架430的一部分)的触发表面430Τ脱离。在这种实施例中，可以移除电枢1242上超出弹簧456的尾部。
[0091]图13A-13C—起示出了断路器的跳闸机构1300的另一实施例。这种实施例类似于图4A实施例，只不过被设计成用于单极电子断路器。在这种实施例中，以类似于图4A的方式，跳闸机构1300包括跳闸单元1336，其具有磁体1338、沿磁体1338的侧面接收的双金属构件1339以及电枢1342。电枢1342可在磁体1338上在枢转位置1352处枢转。在这种实施例中，以与图4B和图4C中所示相同的方式，通过在磁体1338的任一侧上形成的凸舌1338A在磁体1338上形成枢转位置1352。在这种实施例中，电枢1342包括凸舌1342D，其可以是在电枢1342上形成的肩部(见图13C)且其可以安放在由凸舌1338A形成的槽内。此外，电枢1342可以包括接合部分1342C，其可在双金属构件的可动端1339C处接合于双金属构件1339。可以在电枢1342的弹簧接收器1342E上提供弹簧1356以便偏压电枢1342离开磁体1338。
[0092]在一些实施例中，凸舌1342F可以被提供在电枢1342的侧面上并且当跳闸单元1336被用于电磁断路器内时适于由这里所述类型的致动器(未示出)接触。
[0093]电枢1342也可以包括在从电枢1342的主体延伸的凸舌上形成的闩锁表面1344，其适于接合托架1330上的跳闸表面1330T。在操作中，当遇到持续过电流情况时，随着运动靠近磁体1338，接合部分1342C将被双金属构件1339的可动端1339C接合并接触。这使得闩锁表面1344从托架1330 (图13B中仅示出一部分)的跳闸表面1330T脱离并且因而跳闸机构1300通过导致托架1330顺时针旋转且移动接触臂1328和可动触头1310离开静止触头1308从而使得断路器跳闸。如所示，接触臂1328上的凸舌1360可以在手柄1312的背侧内的孔1361内旋转。如所示，电气带1348可以连接在负载端子1340和双金属构件1339的第一端1339B之间，并且可以被牢固地与其固定(例如，通过焊接)。校准螺钉1362接合电气带1348并且用于校准跳闸单元1336的响应。外壳部分1365将各种部件(例如，手柄1312、磁体1338、负载端子1340)保持在由外壳部分1365和常规罩部分(未不出)的交互所形成的穴内。
[0094]图14A、图14B和图14C示出了断路器的跳闸机构1400的另一实施例。这种实施例类似于图13A-13C实施例，不过不同之处在于闩锁表面1444和校准螺钉1462的位置。在这种实施例中，以类似于图13A-13C的方式，跳闸机构1400包括跳闸单元1436，其具有磁体1438、沿磁体1438的侧面接收的双金属构件1439以及电枢1442。电枢1442也可在磁体1438上枢转，并且该枢转以与图13A-13C中所述相同的方式形成。以与前述实施例相同的方式，电枢1442可以包括接合部分1442C，其可在双金属构件的可动端1439C处接合于双金属构件1439。
[0095]在一些实施例中，例如在电子断路器中，可以在电枢1442的一侧上提供凸舌1442F以便被致动器接触，如上文所讨论的。在所示实施例中，电枢1442可以包括在终端处从电枢1442的主体延伸的凸舌上形成的闩锁表面1444，其中该终端距枢转位置1452最远。如上所述，当由于持续过电流而达到温度阈值时闩锁表面1444从托架1430(图14B中仅示出一部分)的跳闸表面1430T脱离。如前所述，接合部分1442C被双金属构件1439的可动端1439C接触。如上所述，这使得断路器跳闸。
[0096]如图14A所示，电气导管1468可以连接在负载端子1440和电气带1448之间，该电气带1448被牢固地固定到双金属构件1439的固定端1439B (例如，通过焊接)。校准螺钉1462接合电气带1448并且螺钉1462的头部接合外壳部分1465。当电气带1448在弯曲中挠曲时，这使得双金属构件1439的可动端1439C运动并且用于校准跳闸单元1436的响应。可以提供传感器1446来感测电气导管1468内的电气情况(例如电流)并且传感器1446可以被联接到电子处理电路(未示出)。
[0097]图15A-1?示出了断路器的跳闸机构1500的又一实施例。在这种例子中，所示跳闸机构1500适于用在电子断路器中。这种实施例类似于图14A-14C实施例，不过不同之处在于接合部分1542C的构造、校准螺钉1562的位置和致动器1550的位置。在这种实施例中，以类似于图14A-14C的方式，跳闸机构1500包括跳闸单元1536，其具有磁体1538、沿磁体1538的侧面接收的双金属构件1539以及电枢1542。电枢1542可在磁体1538上枢转，并且该枢转以与图13A-13C和图14A-14C中所述相同的方式形成。此外，电枢1542可以包括在第二端1543B处的接合部分1542C，其可在双金属构件的可动端1539C处接合于双金属构件1539。在这种实施例中，枢转兀件1449被形成为外壳1565的一部分并且允许磁体1538在此绕其且朝向电枢1542枢转。在任选实施例中，枢转构件1538可以被插入到外壳1565内形成的穴内并且可以由更刚性的材料(例如钢)形成。枢转可以通过在所需枢转极限(未示出)处接合磁体1538的止动件或穴限制。
[0098]在这种适用于电子断路器(例如这里描述的包括两个支路的电子断路器)的实施例中，第一端1543可以在电枢1542上枢转以便被致动器1550 (例如电磁致动器)接合。在所示实施例中，电枢1542可以包括在第二端1543B处从电枢1542的主体延伸的凸舌上形成的闩锁表面1544。如上所述，当由于持续过电流而达到温度阈值时闩锁表面1544接合托架1530 (图15B中仅示出一部分)上的跳闸表面1530T，接合部分1542C被双金属构件1539的可动端1539C接合并接触。如上所述，这使得电枢1542绕凸舌1542D (图1?中仅示出二个中的一个)枢转且绕枢转位置1552枢转并且使得断路器跳闸。
[0099]在感测到电弧故障、接地故障或者其他不希望电气情况的情形下，致动器1550可以借助于与极1551的磁吸引而致动电枢1542，其中该磁吸引使得电枢1542绕枢转位置1552枢转且因而使闩锁表面1544从跳闸表面1530T脱离。如前述实施例中所述，电气带1548可以被提供并联接到负载端子1540和双金属构件1539。校准螺钉1562可以接触电气带1548的延伸超出双金属构件1539的悬臂端1548A，并且可以被调整成校准该跳闸单元1536。另外，可以提供传感器1546来感测电气带1548内的电气情况。电气带1548可以被传感器1546环绕。可以使用任何合适的传感器。
[0100]图16示出了断路器的跳闸机构1600的又一实施例。在这种例子中，所示跳闸机构1600适于用在双工电子断路器中。这种实施例类似于图3实施例，不过不同之处在于电气带1648的构造、校准螺钉1662的位置和电弧室1602的构造。在这种实施例中，以类似于图3的方式，跳闸机构1600包括跳闸单元1636，其具有磁体1638、沿磁体1638的侧面接收的双金属构件1639以及电枢1642。电枢1642可在磁体1638上枢转，并且该枢转以与图4A和图15A-1?中所述相同的方式形成。如前所述，电枢1642可以包括在第二端1643B处的接合部分1642C，其可在双金属构件的可动端1639C处接合于双金属构件1639。
[0101]在这种实施例中，第一端1643可以被提供在电枢1642上以便被致动器1650 (例如电磁致动器)接合。在所示实施例中，电枢1542可以包括在第二端1643B处从电枢1642的主体延伸的凸舌上形成的闩锁表面1644。在未跳闸情况下，闩锁表面1644接合托架1630上的跳闸表面1630T。当由于持续过电流情况而达到温度阈值时，接合部分1642C被双金属构件1639的可动端1639C接合并接触。这使得电枢1642绕磁体1638上的位置1652枢转并且使得断路器跳闸。在短路情况下，经过双金属元件1639的电流可以在磁体1638中感生磁场从而导致电枢1642被吸引到磁体1638的侧壁。这使得电枢1642绕枢转位置1652枢转，这继而使得闩锁表面1644从托架1630上的跳闸表面1630T脱离。
[0102]在由电子处理电路(未示出)感测到的电弧故障、接地故障或者其他不希望电气情况下，可以命令致动器1650借助于与极1651的磁吸引来致动电枢1642。如上所述，这使得电枢1642绕枢转位置1652枢转并且使得闩锁表面1544从跳闸表面1530T脱离。如前述实施例中所述，电气带1648可以被提供并联接到负载端子1640和双金属构件1539的第一端 1639B。
[0103]如所示，电气带1638可以靠近地沿磁体1638的侧面延伸并且之后朝向负载端子1640延伸，在此电气带1638可以被保持在外壳部分1608的一个或更多个保持部分1663之间。校准螺钉1662可以接触电气带1648的延伸超出双金属构件1639的悬臂端1648A。这个悬臂端1648A可以被调整成校准跳闸单元1636。另外，可以提供传感器1546来感测电气带1548内的电气情况。电气带1548可以被传感器1546环绕。可以使用任何合适的传感器。跳闸单元1636和电气带1648的这种构造可以允许产生可用于电子部件的大空间1665，并且可以有助于断路器的低剖面。
[0104]图17A-17B示出了根据本发明实施例的包括两个电气支路的另一示例性电子断路器1700的各部件。这种实施例类似于图6实施例，并且包括用于图16中所述类型的每个支路的跳闸机构1701、1701A。电子断路器1700也相应地包括左、中心和右外壳部分1704、1706和1708。这种实施例的差别在于每个支路的电子处理电路被提供在单独的印刷电路板1240、1240A上。在这种实施例中，每个支路的致动器1750、1750A被安装在各自印刷电路板1740、1740A上。因此，如应该显而易见的，一旦组装好，则每个电路板1740、1740A可以被夹在相应接合外壳部分1704、1706和1706、1708之间。因此，这种构造也导致总体的低剖面宽度，其中总横向宽度(Wt)是大约I英寸(大约25.4毫米)，使得包括两个电气支路的电子断路器1700可以被安装在配电板内的标准I英寸板安装位置内。这种设计也适用于包括大约0.75英寸(大约19.1毫米)的总横向宽度(Wt)的电子断路器。
[0105]图18示出了根据一种或更多种实施例的双工电子断路器1801的电气系统1800。电子断路器1801可以包括在电子断路器1801的线路侧上的单个电力端子1819。单个电力端子1819可以经由电传导路径1822被连接到电力总线1821。电力总线1821可以例如是单相电力总线。电传导路径1822可以被形成在断路器配电板1824中，电子断路器1801被接收且安设在该配电板1824上。在一些实施例中，电力端子1819可以具有U形形式(例如见图3的端子314)并且可以被设置成电联接到设置在断路器配电板1824内的单个标准断路器安装位置处的针(见图11A)。任选地，可以使用包括接线片和接线片螺钉的标准组件。在一些实施例中，断路器配电板1824、电力总线1821和电传导路径1822可以相同于或者基本类似于图2的配电板224、电力总线221和电传导路径222和/或图1lA和图1lB的配电板 1124。
[0106]包括相应的电气负载(B卩，负载A和负载B)的两个单独的电路1826和1828可以分别在第一负载端子1830A和第二负载端子1830B被连接到电子断路器1801。负载A和负载B可以是电阻性的、电感性的、电容性的或其任意组合。负载端子1830A和1830B可以集成于电子断路器1801并且可以具有常规构造。电子断路器1801没有与负载端子1830A和1830B相关联的负载中性端子。即，在电子断路器1801内没有来自电路1826和1828的返回中性线可以连接的负载中性端子。例如如图18所示，电路1826和1828的相应返回中性线1827和1829可以被直接连接到配电板1824的面板中性部1849。在没有负载中性端子的情况下，电子断路器1801可以成本更少、尺寸更小(例如，宽度更窄)和/或有更大空间用于其他部件和/或电子器件。
[0107]在双工电子断路器1801中，从电力端子1819接收的电流(例如单相电流)可以被分流到两个并联电气支路1832A和1832B内。负载端子1830A可以被电联接到电气支路1832A，并且负载端子1830B可以被电联接到电气支路1832B。电气支路1832A和1832B中的每个可以相应地包括其自身的一对电触头1834A和1836A以及1834B和1836B，其中每对中的至少一个电触头可以是可动电触头(例如，电触头1836A和1836B)。每个支路1832A和1832B也可以相应地包括其自身的跳闸机构1838A和1838B，其可以包括机械的、机电的和材料部件以在各种电路情况下实现断路器跳闸，即相应的电触头1834A和1836A以及1834B和1836B彼此分离。跳闸机构1838A和1838B在一些实施例中可以各自包括托架、弹簧、电枢、致动器、磁体和双金属元件，如上文所述。在一些实施例中，可以使用其他类型的电气开关。
[0108]可以是印刷电路板的电子处理电路1840可以被设置在电子断路器1801中。如本领域已知的，电子处理电路1840可以经由中性线导体1817被联接到断路器配电板1824的面板中性部1849，该中性线导体可以是引线。电子处理电路1840可以被电联接到一个或更多个传感器1848A和1848B。每个电气支路可以包括传感器(例如，传感器1848A或者1848B)。传感器1848A和1848B可以感测电气支路1832A和1832B中的一个或更多个内的电气情况(例如，其内的电流)并且经由传导线1844A和/或1844B将指示电气支路1832A和/或1832B的且因此电路1826和1828的电气情况的信号提供给电子处理电路1840。
[0109]电子处理电路1840可以针对一个或更多个电气支路1832A和/或1832B处理从传感器1848A和/或1848B接收的信号。具体地，电子处理电路1840可以执行算法来确定电路1826和/或1828中的一者或两者内是否存在不希望的电气情况。例如，电子处理电路1840可以根据已知算法处理来自传感器1848A和/或1848B的输入以便确定电路1826和1828中的一者或两者内是否存在例如电弧故障或接地故障。在一些实施例中，电子处理电路1840可以简单地监测电路情况。用于确定不希望电气情况的存在性的具体算法和/或电子处理电路1840的电子电路部件在一些实施例中可以是本领域公知的。
[0110]在确定电路1826和/或1828中的一者或两者内存在不希望的电气情况时，例如电弧故障，电子处理电路1840可以仅导致跳闸机构1838A和/或1838B中的一个或两个使得可动电触头1836A和/或1836B中的一个或更多个跳闸(如显示为延伸到可动电触头1836A和1836B的接触臂的箭头所示)。取决于电气支路1832A和/或1832B中的一个或两个是否跳闸，这个动作可以导致在可动电触头1836A从静止触头1834A分离并且/或者可动电触头1836B从静止电触头1834B分离时，电子断路器1801的受影响电气支路1832A和/或1832B中的电流中断。在一些实施例中，电气支路1832A和1832B可以独立于彼此跳闸(即，可以仅中断一个支路内的电流)，而在其他实施例中，一个电气支路跳闸可以也导致另一电气支路跳闸。
[0111]跳闸机构1838A和1838B可以进一步各自在每个电气支路1832A和1832B的电流路径内包括双金属构件，其可以探测被保护电路1826和1828中的过电流情况并且在超过预设计且预设定的阈值温度时使得电子断路器1801跳闸。此外，在探测到短路时，跳闸机构1838A和1838B可以使得电子断路器1801跳闸，如上文结合电子断路器100所述。在一些实施例中，支路1832A和/或1832B中的任一者可以替代性地是机械的而不是电子的。除了没有负载中性端子之外，双工电子断路器1801和/或其每个部件可以以其他方式在结构上和/或功能上相同于或者基本相似于电子断路器100和/或其部件。
[0112]图19A和图19B分别示出了根据一种或更多种实施例的可以具有两个电气支路的双工电子断路器1901及其部分。双工电子断路器1901包括外壳1902，其可以由多个外壳部分形成。在一些实施例中，夕卜壳1902可以包括三个外壳部分。如所不,左外壳部分1904、中心外壳部分1906和右外壳部分1908可以经由多个铆钉1910彼此互连，以便形成具有内部空间和表面的外壳1902，从而容纳、安装和保持其他断路器部件(例如在上文中结合双工电子断路器1801所描述的)。外壳部分1904、1906、1908可以由任意合适的刚性塑料制成，例如可从Chicago, Illinois的Bulk Molding Compounds, Inc.获得的热固性塑料材料(例如，聚酯)。可以使用其他非传导性材料。此外，可以使用将各部分紧固在一起的其他手段，例如螺钉、塑料焊接或者粘结剂。在其他实施例中，三个以上的外壳部分可以被用于形成外壳1902。
[0113]双工电子断路器1901可以包括一对手柄1912A和1912B，每个用于一个电气支路。每个手柄1912A和1912B可以被用于手动切换其双工电子断路器1901的相应电气支路。在所示实施例中，双工电子断路器1901的每个相应电气支路可以被单独切换或跳闸。在其他实施例中，两个手柄1912A和1912B可以被横杆或其他捆扎构件(未示出)系在一起，使得一个电气支路的切换将导致切换两个支路。双工电子断路器1901也可以包括被设置成测试双工电子断路器1901的功能性的测试按钮1914。
[0114]此外，双工电子断路器1901可以包括负载端子1930A和1930B，每个用于两个电气支路之一。负载端子1930A和1930B可以被设置成电联接到相应电路，例如图18的电路1826和1828。双工电子断路器1901也可以包括中性线引线1917，其被设置成被内部电联接到电子处理电路1940和配电板(如上文例如结合图1、图2、图11A、图1lB和/或图18所述的)。电子处理电路1940可以是印刷电路板并且可以相同于或基本相似于电子处理电路1840。然而，不同于图1和图2的双工电子断路器100，双工电子断路器1901可以不包括与负载端子1930A和1930B相关联的负载中性端子。因此，外壳1902被设置成在其内或其上不具有负载中性端子，如图19A中的区域1916所示。在没有负载中性端子的情况下，电子断路器1901可以成本更少、尺寸更小(包括例如宽度更窄)和/或有更大空间用于其他部件和/或电子器件(例如相比于具有图5A和图5B的电子断路器100的子组件部分的示出负载中性端子116A和电气导管562A和562B的图19B的电子断路器1901的子组件部分)。
[0115]双工电子断路器1901具有低剖面，其中横向宽度(Wt)在一些实施例中可以小于大约I英寸(小于大约25.4毫米)或者小于大约0.75英寸(小于大约19.1毫米)。双工电子断路器1901可以因此被接收且安设在配电板中的单个标准断路器安装位置的宽度内。即，双工电子断路器1901可以被接收且安设在配电板的被设置成接收单极断路器(例如被设置成接收单相电力并保护单个电路的断路器)的安装位置内。
[0116]除了没有负载中性端子之外，外壳1902可以以其他方式在结构上和/或功能上相同于或基本相似于图1的外壳102。
[0117]图20是示出根据一个或更多个实施例的组装电子断路器的方法2000的流程图。在处理框2002处，方法2000可以包括提供第一和第二负载端子。第一和第二负载端子可以各自被设置成电联接到相应外部电气负载。例如，在一些实施例中，第一和第二负载端子可以是双工电子断路器1801的第一负载端子1830A和第二负载端子1830B。如图18所示，第一负载端子1830A可以被设置成电联接到负载A，并且第二负载端子1830B可以被设置成电联接到负载B。
[0118]在处理框2004处，方法2000可以包括提供单个电力端子。单个电力端子可以被设置成接收单相电力。例如，在一些实施例中，单个电力端子可以是图18的电力端子1819，其联接到单相电力总线1821。
[0119]在处理框2006处，可以实施在单个电力端子和第一负载端子之间联接第一传感器和第一跳闸机构以便形成第一支路。第一传感器可以被设置成感测电气情况。例如，在一些实施例中，第一传感器可以是传感器1848A,第一跳闸机构可以是跳闸机构1838A,并且第一支路可以是电气支路1832A，如图18所述，其中第一传感器1848A被设置成感测第一支路1832A内的电气情况。
[0120]在处理框2008处，方法200可以包括在单个电力端子和第二负载端子之间联接第二传感器和第二跳闸机构以便形成第二支路。在一些实施例中，第二支路电气并联于第一支路，并且第二传感器可以被设置成感测电气情况。如图18中所述，例如，第二传感器可以是传感器1848B，第二跳闸机构可以是跳闸机构1838B，并且第二支路可以是电气支路1832B，其中电气支路1832A和1832B并联并且第二传感器1848B被设置成感测第二支路1832B内的电气情况。
[0121 ] 在处理框2010处，方法2000可以包括联接电子处理电路至第一支路和第二支路。电子处理电路可以被设置成监测和响应在第一或第二支路内感测的电气情况。例如，在一些实施例中，电子处理电路可以是图18的电子处理电路1840，其可以被电联接到电气支路1832A 和 1832B。
[0122]在处理框2012处，方法2000可以包括将第一和第二负载端子、单个电力端子、第一和第二传感器、第一和第二跳闸机构以及电子处理电路保持在外壳内，其中所述外壳不保持与第一和第二负载端子相关联的负载中性端子。例如，如图18、图19A和图19B所示，外壳可以是外壳1902，其可以保持负载端子1930A和1930B或者1830A和1830B、电力端子1819、传感器1848A和1848B、跳闸机构1838A和1838B以及电子处理电路1840或1940，其中外壳1902不保持负载中性端子。
[0123]方法2000的上述处理框可以以不限于所示和所述次序和顺序的次序或顺序执行或实现。例如，在一些实施例中，处理框2002可以在处理框2004之后或与其并行地被执行。类似地，处理框2006可以在处理框2008之后或与其并行地被执行。
[0124]虽然本发明易于采用各种改进和替代性形式，不过在附图中借助于示例方式已经示出了并且在此具体地描述了具体实施例及其方法。不过，应该理解的是，不试图将本发明限制于公开的具体设备、系统或方法，而是相反地，本发明将涵盖落入本发明精神和范围内的所有改进、等价物或替代物。
【权利要求】
1.一种电子断路器，包括: 各自被设置成传导相应电流的第一支路和第二支路； 电联接到所述第一支路的第一负载端子； 电联接到所述第二支路的第二负载端子； 电子处理电路，所述电子处理电路被电联接到所述第一支路和所述第二支路且被设置成监测和响应在所述第一支路或者所述第二支路内感测的电气情况；以及 外壳，所述外壳具有横向宽度并且包含所述第一和第二支路、所述第一和第二负载端子和所述电子处理电路；其中: 所述外壳被设置成不具有与所述第一和第二负载端子关联的负载中性端子；并且 所述外壳的横向宽度不宽于被设置成保护单个电路的单极断路器的横向宽度。
2.根据权利要求1所述的电子断路器，其中所述外壳被设置成仅占据断路器配电板上的单个断路器安装位置。
3.根据权利要求1所述的电子断路器，还包括被电联接到所述第一支路和所述第二支路的单个电力端子，所述单个电力端子被设置成接收单相电力。
4.根据权利要求1所述的电子断路器，还包括: 第一传感器，所述第一传感器被电联接在所述第一支路内且被设置成向所述电子处理电路提供指示所述第一支路内的电气情况的信号；以及 第二传感器，所述第二传感器被电联接在所述第二支路内且被设置成向所述电子处理电路提供指示所述第二支路内的电气情况的信号。
5.根据权利要求4所述的电子断路器，其中所述第一或第二支路内的电气情况包括电弧故障。
6.根据权利要求1所述的电子断路器，其中所述外壳的横向宽度是大约I英寸或大约0.75英寸。
7.根据权利要求1所述的电子断路器，还包括第一致动器和第二致动器，其中所述电子处理电路被联接到所述第一致动器和所述第二致动器并且被设置成导致所述第一致动器打开和关闭所述第一支路内的电流路径并导致所述第二致动器打开和关闭所述第二支路内的电流路径。
8.根据权利要求7所述的电子断路器，其中所述电子处理电路被至少部分地包括在印刷电子电路板上，并且所述第一和第二致动器被安装在所述印刷电子电路板的相反两侧上。
9.一种电气面板系统,包括: 配电板，所述配电板包括多个标准断路器安装位置；以及 电子断路器，所述电子断路器包括第一支路第二支路，所述电子断路器不具有与外部负载关联的负载中性端子，所述电子断路器在所述配电板上占据被设置成接收单个电路单相断路器的单个安装位置。
10.根据权利要求9所述的电气面板系统，其中所述电子断路器包括: 两个负载端子，所述两个负载端子被设置成电连接到相应外部负载；以及 外壳，所述外壳不保持与所述两个负载端子关联的负载中性端子。
11.根据权利要求9所述的电气面板系统，其中所述电子断路器具有小于大约I英寸的横向宽度。
12.根据权利要求9所述的电气面板系统，其中所述电子处理电路被设置成探测在所述第一或第二支路内的电弧故障。
13.根据权利要求9所述的电气面板系统，其中每个标准断路器安装位置包括单个针，并且所述电子断路器包括电联接到所述针的单个电力端子。
14.根据权利要求9所述的电气面板系统，其中所述配电板包括中性导体，并且所述电子断路器包括电子处理电路和中性连接器，所述中性连接器仅将所述电子处理电路电联接到所述中性导体。
15.一种组装电子断路器的方法，包括: 提供各自被设置成电联接到相应电气负载的第一和第二负载端子； 提供被设置成接收单相电力的单个电力端子； 在所述单个电力端子和所述第一负载端子之间联接第一传感器和第一跳闸机构以便形成第一支路，所述第一传感器被设置成感测电气情况； 在所述单个电力端子和所述第二负载端子之间联接第二传感器和第二跳闸机构以便形成第二支路，所述第二支路并联于所述第一支路并且所述第二传感器被设置成感测电气情况； 将电子处理电路联接到所述第一支路和所述第二支路，所述电子处理电路被设置成监测和响应在所述第一或者所述第二支路内感测的电气情况；以及 将所述第一和第二负载端子、所述单个电力端子、所述第一和第二传感器、所述第一和第二跳闸机构以及所述电子处理电路保持在外壳内，其中所述外壳不保持与所述第一和第二负载端子相关联的负载中性端子。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括: 在所述第一支路内联接第一组可动触头以用于打开和关闭所述第一支路内的电流路径，所述第一组可动触头被所述第一跳闸机构控制；以及 在所述第二支路内联接第二组可动触头以用于打开和关闭所述第二支路内的电流路径，所述第二组可动触头被所述第二跳闸机构控制。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括:将中性线连接器仅联接到所述电子处理电路，所述中性线连接器被设置成电连接到断路器配电板的面板中性部。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述保持包括将所述第一和第二负载端子、所述单个电力端子、所述第一和第二传感器、所述第一和第二跳闸机构以及所述电子处理电路保持在外壳内，所述外壳具有彼此互连的左外壳部分、中心外壳部分和右外壳部分，其中所述外壳不保持与所述第一和第二负载端子相关联的负载中性端子。
19.根据权利要求15所述的方法,其中所述外壳具有不大于大约I英寸的横向宽度。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一传感器或所述第二传感器被设置成感测电弧故障。
【文档编号】H01H71/00GK104425189SQ201410413415
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】J.德贝尔, B.T.麦科伊, 杨光 申请人:西门子工业公司