槽電機(jī)、槽電機(jī)蓋、槽電機(jī)-弧板組件和操作方法
【專利摘要】公開(kāi)了一種用于斷路器的槽電機(jī)裝置。所述槽電機(jī)具有由薄的腹板連接的第一腿和第二腿以及從腿的后表面向后延伸的延伸部。還公開(kāi)了一種具有弧板組件的槽電機(jī)-弧板組件，其至少部分地接收于延伸部的頂部上，如具有接收為非常接近槽電機(jī)腿后表面的弧板組件的組件。公開(kāi)了斷路器、槽電機(jī)-弧板組件、槽電機(jī)蓋和操作槽電機(jī)-弧板組件的方法及其它方面。
【專利說(shuō)明】槽電機(jī)、槽電機(jī)蓋、槽電機(jī)-弧板組件和操作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及斷路器，并且更具體地涉及適于在斷路器中使用的槽電機(jī)(slotmotor)。

【背景技術(shù)】
[0002]斷路器可以包括每相具有多個(gè)接觸臂的電觸頭組件。由于在非常高的短路條件下產(chǎn)生的磁斥力，接觸臂旨在從靜止的電觸頭吹開(kāi)。期望的是，這樣的斷路器盡可能快地中斷，以便限制損壞被保護(hù)的電氣設(shè)備。槽電機(jī)已被用于增加中斷速度。目前，不僅需要減少現(xiàn)有斷路器的相對(duì)大小，而且需要進(jìn)一步提高中斷速度。
[0003]因此，尋找適于在斷路器中使用的改進(jìn)的槽電機(jī)裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在第一實(shí)施例中，提供了一種槽電機(jī)裝置。所示槽電機(jī)裝置包括:第一腿、與所述第一腿間隔開(kāi)的第二腿，其中所述第一腿和所述第二腿中的每個(gè)具有前表面和后表面；連接在所述第一腿和所述第二腿之間的腹板；和從所述后表面向后延伸的延伸部。
[0005]在另一實(shí)施例中，提供了一種槽電機(jī)蓋裝置。所述槽電機(jī)蓋裝置包括:第一蓋部，被構(gòu)造并適于覆蓋槽電機(jī)的第一腿的至少一部分；第二蓋部，被構(gòu)造并適于覆蓋槽電機(jī)的第二腿的至少一部分；和阻擋部，被構(gòu)造并適于接收在接觸臂和線路終端之間。
[0006]在又一裝置實(shí)施例中，提供了一種槽電機(jī)-弧板組件。所述槽電機(jī)-弧板組件包括:槽電機(jī)裝置，具有第一腿、與所述第一腿間隔開(kāi)的第二腿，其中所述第一腿和所述第二腿中的每個(gè)具有前表面和后表面、連接在所述第一腿和所述第二腿之間的腹板和從所述前表面向后延伸的延伸部；以及弧板組件，設(shè)置為靠近所述第一腿和第二腿的后表面并接收為靠近所述延伸部。
[0007]在又一裝置實(shí)施例中，提供了一種斷路器。所述斷路器包括:槽電機(jī)裝置，具有第一腿、與所述第一腿間隔開(kāi)的第二腿，其中所述第一腿和所述第二腿中的每個(gè)具有前表面和后表面、連接在所述第一腿和所述第二腿之間的腹板和從所述后表面向后延伸的延伸部；以及弧板組件，設(shè)置為靠近所述第一腿和第二腿的后表面并接收為靠近所述延伸部，所述弧板組件具有第一側(cè)板和第二側(cè)板和在所述第一側(cè)板和第二側(cè)板之間延伸的多個(gè)弧分離器板。
[0008]在方法實(shí)施例，提供了一種操作槽電機(jī)-弧板組件的方法。所述方法包括:提供槽電機(jī)裝置，所述槽電機(jī)裝置具有第一腿、與所述第一腿間隔開(kāi)的第二腿，其中所述第一腿和所述第二腿中的每個(gè)具有前表面和后表面、連接在所述第一腿和所述第二腿之間的腹板和從所述后表面向后延伸的延伸部；提供弧板組件，所述弧板組件定位為靠近所述第一腿和第二腿的后表面并位于靠近所述延伸部，所述弧板組件具有第一側(cè)板和第二側(cè)板和在所述第一側(cè)板和第二側(cè)板之間延伸的多個(gè)弧分離器板；以及導(dǎo)致磁通至少進(jìn)行于所述弧分離器板和所述延伸部中。
[0009]通過(guò)示出一些示例性實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)方案、包括為實(shí)施本發(fā)明所設(shè)想的最佳模式，本發(fā)明的其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)可從下面的詳細(xì)描述中清楚地了解到。本發(fā)明也可以有其它不同的實(shí)施例，并且其若干細(xì)節(jié)可在各個(gè)方面進(jìn)行修改，所有這些都不脫離本發(fā)明的范圍。因此，附圖和說(shuō)明本質(zhì)將被認(rèn)為是說(shuō)明性的，而不是限制性的。本發(fā)明是要涵蓋本發(fā)明范圍之內(nèi)的所有的修改、等同物和替代物。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1示出了斷路器電觸頭組件的軸測(cè)圖，包括根實(shí)施例的槽電機(jī)裝置。
[0011]圖2A示出了根據(jù)實(shí)施例的槽電機(jī)裝置的頂視平面圖。
[0012]圖2B示出了圖2A中沿剖面線2B-2B的槽電機(jī)裝置的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0013]圖2C示出了根據(jù)實(shí)施例的槽電機(jī)裝置的前側(cè)平面圖。
[0014]圖2D示出了槽電機(jī)裝置的部分截面軸測(cè)圖。
[0015]圖2E示出了通過(guò)第二槽電機(jī)腿截取的橫截面向上視圖。
[0016]圖2F和2G示出了根據(jù)實(shí)施例的槽電機(jī)裝置的各軸測(cè)圖。
[0017]圖3A和3B示出了根據(jù)實(shí)施例的槽電機(jī)蓋裝置的各軸測(cè)圖。
[0018]圖3C示出了根據(jù)實(shí)施例的槽電機(jī)蓋裝置的頂視平面圖。
[0019]圖3D示出了沿圖3C剖面線3D-3D截取的槽電機(jī)蓋裝置的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0020]圖3E示出了通過(guò)根據(jù)實(shí)施例的阻擋元件和殼體部的剖切橫截面圖。
[0021]圖3F和3G示出了通過(guò)阻擋元件和殼體部的替代實(shí)施例的剖切橫截面圖。
[0022]圖4A示出了根據(jù)實(shí)施例的槽電機(jī)-線路終端組件的軸測(cè)圖。
[0023]圖4B示出了根據(jù)實(shí)施例的通過(guò)圖4A垂直中心截取的槽電機(jī)-線路終端組件的軸測(cè)橫截面圖。
[0024]圖5A示出了根據(jù)實(shí)施例的弧板組件的軸測(cè)圖。
[0025]圖5B示出了根據(jù)實(shí)施例的弧分離器板的頂視平面圖。
[0026]圖6A示出了根據(jù)實(shí)施例的槽電機(jī)-弧板組件的局部橫截面?zhèn)纫晥D。
[0027]圖6B示出了根據(jù)實(shí)施例的弧板組件的頂視平面圖。
[0028]圖7示出了槽電機(jī)裝置的替代實(shí)施例的軸測(cè)圖。
[0029]圖8A示出了通過(guò)槽電機(jī)裝置垂直中心截取的槽電機(jī)裝置的替代實(shí)施例的局部橫截面?zhèn)纫晥D。
[0030]圖8B示出了由圖8A槽電機(jī)裝置的層壓替代實(shí)施例構(gòu)成的U形板的前視平面圖。
[0031]圖8C示出了由圖8A槽電機(jī)裝置的層壓替代實(shí)施例延伸部構(gòu)成的另一板的前視平面圖。
[0032]圖9A-9B示出了包括磁通線的槽電機(jī)-弧板組件的軸測(cè)圖。
[0033]圖10是示出操作根據(jù)實(shí)施例的槽電機(jī)-弧板組件的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]槽電機(jī)裝置和槽電機(jī)-弧板組件的實(shí)施例在斷路器中是非常有用的，例如在低壓模制殼斷路器中。例如，槽電機(jī)裝置和槽電機(jī)-弧板組件在具有160A-1000A之間額定電流的斷路器中是特別有用的。然而，本文所述的槽電機(jī)裝置和槽電機(jī)-弧板組件可用在任何合適的斷路器或開(kāi)關(guān)中。槽電機(jī)裝置和槽電機(jī)-弧板組件的實(shí)施例特別適于用在包含具有多個(gè)接觸臂的一個(gè)或多個(gè)觸頭組件的斷路器中，接觸臂旨在在非常高的短路條件下由于磁斥力從靜止觸頭吹開(kāi)。期望的是，這樣的斷路器具有當(dāng)暴露于這樣的短路條件時(shí)非常迅速地吹開(kāi)的電接觸臂。要做到這一點(diǎn)，提供了槽電機(jī)裝置和槽電機(jī)-弧板組件的發(fā)明構(gòu)造。斷路器內(nèi)的空間是非常有限的，并且在行業(yè)內(nèi)尋求越來(lái)越小的構(gòu)造。
[0035]鑒于上述困難，提供了改進(jìn)的槽電機(jī)裝置和槽電機(jī)-弧板組件。所述槽電機(jī)裝置包括:第一腿和與所述第一腿間隔開(kāi)的第二腿，其中所述第一腿和第二腿中的每個(gè)具有前表面和后表面；連接在所述第一腿和第二腿之間的腹板；和從所述后表面在向后方向上延伸的延伸部。使腿互連的腹板可以做得相對(duì)較薄，從而允許電觸頭的位置在組件中被降低，并且降低斷路器的整體輪廓高度，和/或允許手柄部件等有更多空間。
[0036]如將變得顯而易見(jiàn)的，槽電機(jī)裝置和槽電機(jī)-弧板組件可以有利地允許將它們接收于其中的斷路器非常迅速地中斷實(shí)踐的短路條件。而且，槽電機(jī)裝置可以有利地允許將它接收于其中的斷路器在物理上做得更小。此外，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，可提供改進(jìn)的絕緣性，以最小化或消除內(nèi)部的相-相、相-接地打擊(phase-to-ground strikes)和/或其它電氣短路。
[0037]槽電機(jī)裝置、槽電機(jī)蓋裝置、槽電機(jī)-弧板組件、包括槽電機(jī)-弧板組件的斷路器以及操作槽電機(jī)-弧板組件的方法的這些和其它實(shí)施例在下面參考圖1-10進(jìn)行描述。附圖不一定是按比例繪制的。相同的標(biāo)號(hào)通篇用于表示相同的元件。
[0038]現(xiàn)在具體詳細(xì)地參考圖1，示出了槽電機(jī)-弧板組件100。槽電機(jī)-弧板組件100可以用在單極斷路器中，或者用在具有可以安裝在斷路器殼體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)電觸頭裝置101的多極斷路器中。
[0039]例如，斷路器可以包括多個(gè)單獨(dú)的電觸頭裝置101，其對(duì)應(yīng)于三個(gè)或更多個(gè)電相，其中斷路器被設(shè)置用于每個(gè)電相。斷路器可以包括如本文所述的一個(gè)或多個(gè)槽電機(jī)-弧板組件100，并且觸頭裝置101可以被指定用于每個(gè)相。例如，每個(gè)槽電機(jī)-弧板組件100可以以并排的構(gòu)造取向，并在其中接收電觸頭裝置101的一個(gè)或多個(gè)接觸臂102。在所描繪的實(shí)施例中，電觸頭裝置101可以是彼此相同的，并且每一個(gè)可適于接收從多相配電系統(tǒng)提供的單相(未示出)。示出的是用于三相斷路器的部件，但各實(shí)施例同樣適用于四相系統(tǒng)等。觸頭裝置101描述于WO 2011/097612中，題為“斷路器觸頭組件和系統(tǒng)及其使用方法(Circuit breaker Contact Assembly, And Systems and Methods Using Same)，，,它的全部公開(kāi)內(nèi)容在此通過(guò)引用并入本文中。
[0040]所描繪的槽電機(jī)-弧板組件100包括三個(gè)或更多個(gè)槽電機(jī)-弧板組件104。每個(gè)槽電機(jī)-弧板組件104包括槽電機(jī)裝置106和弧板組件108。槽電機(jī)-弧板組件104可接收在殼體子部件105中。殼體子部件105可以是多部件殼體的一部分或者聯(lián)接到多部件殼體的其余部分。槽電機(jī)裝置106和槽電機(jī)-弧板組件104功能是在短路事件期間加強(qiáng)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)接觸臂102交叉的磁場(chǎng)。這增加了臂102上的磁斥力，從而使一個(gè)或多個(gè)接觸臂102吹開(kāi)得更快。通過(guò)快速地延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)和靜止電觸頭之間的距離，引起相對(duì)的弧電壓的快速增加，這往往會(huì)更迅速地熄滅弧。此外，槽電機(jī)裝置106和槽電機(jī)-弧板組件104功能是加強(qiáng)通過(guò)電弧交叉的磁場(chǎng)。這增加了磁弧力，趨于更迅速地將弧驅(qū)動(dòng)到弧板組件108的弧分離器板中。有效地，弧可以被更快速地驅(qū)使到弧分離器板之間的空間中。由于陽(yáng)極/陰極位降的效果以及降低導(dǎo)電性的氣體冷卻，這也可以更快速地增加相對(duì)的弧電壓。在一個(gè)優(yōu)點(diǎn)中，槽電機(jī)-弧板組件104可以使磁通水平增加，從而提高中斷性能。任選地，性能可以保持，同時(shí)使設(shè)備的大小更緊湊。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的次級(jí)優(yōu)點(diǎn)可以是，可以有更少的部件保持在制造環(huán)境中，并且成本可降低。
[0041]如最佳不于圖2A-2G的槽電機(jī)裝置106包括:第一腳210、與第一腿210間隔開(kāi)的第二腿212，其中第一腿210和第二腿212每個(gè)具有前表面210F、212F和后表面210R、212R ；腹板214，連接第一腿210和第二腿212并在第一腿210和第二腿212之間延伸；以及延伸部216，從后表面212R、212R在向后縱向方向上延伸，如在其底部附近。延伸部216在向后縱向方向上延伸超出后表面212R、212R。在所描繪的實(shí)施例中，槽電機(jī)裝置106包括大于腹板214厚度(tw)的延伸部216厚度(te)。如將是顯而易見(jiàn)的,延伸部216可以靠近弧板組件108進(jìn)行接收。特別是，延伸部216可以至少部分地接收在弧板組件108的下方(見(jiàn)圖1和圖6A)。腹板214可以接收在線路終端109的主部和對(duì)置部之間(只有一個(gè)線路終端109可見(jiàn)于圖1)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中,相對(duì)于層壓結(jié)構(gòu),第一腿210、第二腿212、腹板214和延伸部216每個(gè)可以包括單件式結(jié)構(gòu)。延伸部厚度(te)可以介于約1mm和約5mm之間，而腹板厚度(tw)可以介于約5mm和約8mm之間。而且,如圖9A和9B中可以看到的，延伸部216的附加提供了使磁場(chǎng)可以行進(jìn)在其中的附加材料。這允許腹板214做得更薄，使得斷路器的整體聞度可以減小。
[0042]制作腹板厚度(tw)的模型效果的性能比較如表I所示。模型I是較厚腹板形式，具有相當(dāng)尺寸的腹板和腿；而模型2是如本文中所描述的實(shí)施例，具有較薄的腹板214和延伸部216。此計(jì)算機(jī)模型所示的是，腹板214可以做得更薄，并且因此，斷路器可以做得不那么高，具有相當(dāng)?shù)慕佑|臂扭矩和弧力性能。
[0043]表1-性能比較
[0044]
模型接觸臂扭矩[N-m] 弧力[N]
151.57188.71
248.50189.76
[0045]第一腿210、第二腿212、腹板214和延伸部216每個(gè)可以包括涂層218，如環(huán)氧樹(shù)脂涂層。涂層218可以是通過(guò)粉末涂覆工藝施加的粉末涂覆的環(huán)氧樹(shù)脂。環(huán)氧樹(shù)脂涂層218可以具有大致均勻的標(biāo)稱層厚度，小于約2_，或者甚至小于約1_，并且在一些實(shí)施例中介于約0.2mm和約2mm之間，或者甚至介于約0.2mm和約Imm之間，或者甚至在一些實(shí)施例介于約0.2mm和約0.5mm之間。其它厚度及其它涂覆配方和類型都可以使用。使用與槽電機(jī)蓋(見(jiàn)圖3A-3C的槽電機(jī)蓋320)結(jié)合的涂層218(例如，環(huán)氧樹(shù)脂涂層)可以允許各部件之間的大小和/或空隙被減小。此外，涂層218可以最小化在電觸頭分離進(jìn)入槽電機(jī)106時(shí)形成的弧的任何傳導(dǎo)，并且可以最小化與線路導(dǎo)體109部分的短路。
[0046]另外或可選地，第一腿210、第二腿212、腹板214和延伸部216可以包括粉末金屬材料。粉末金屬材料可以是粉末狀的鐵，如每MPIF標(biāo)準(zhǔn)35為F-0000-10、-15或-20粉末狀的鐵。粉末金屬材料的密度可介于約6.0g/cm3和約7.5g/cm3之間?？梢允褂闷渌芏群皖愋偷姆勰┙饘?，包括粉末金屬合金。包括粉末金屬的槽電機(jī)106可通過(guò)常規(guī)壓制和燒結(jié)工藝形成。
[0047]每個(gè)腿210、212從下到上在每個(gè)維度可以包括輕微的錐度(如拔模角度)。特別是，腿210、212可以在更遠(yuǎn)離腹板214的距離處做得更窄。這是因?yàn)椋?dāng)一個(gè)或多個(gè)接觸臂102與靜止電觸頭充分分離之后，在一個(gè)或多個(gè)接觸臂102上具有高的吹開(kāi)力(blow-apartforce)被認(rèn)為是不關(guān)鍵的。使用粉末金屬也被認(rèn)為會(huì)減少槽電機(jī)106的導(dǎo)電性，這可以有利地使槽電機(jī)106進(jìn)行較少的渦流。
[0048]現(xiàn)在參考圖2E，可以看出，第二腿212可以包括非均勻的橫向厚度。特別是，槽電機(jī)106可以包括沿縱向方向206L變化的水平橫截面形狀，縱向方向206L與前表面212F和后表面212R對(duì)準(zhǔn)。更詳細(xì)地，腿212的非均勻的橫向厚度的厚度尺寸可以包括相鄰于后表面212R的后部212RP的厚度(tr)，它相比相鄰于前表面212F的前部212FP的厚度(tf)是相對(duì)較大的厚度。第一腿210可以是第二腿212的鏡像，并且因此也可以具有非均勻的橫向厚度。槽電機(jī)裝置106的厚度可以以這種方式在一部分(例如，前部212FP)處做得相對(duì)較薄，并且可以允許緊固件安裝在斷路器的這個(gè)位置中，不會(huì)加寬斷路器的整體寬度。在一般情況下，磁通在該區(qū)域中較低，所以腿210、212在此區(qū)域中做得較薄不代表顯著的設(shè)計(jì)折衷。
[0049]如圖2D所示，槽電機(jī)106中央部可以包括沿縱向方向206L變化的豎直橫截面形狀。腹板214的厚度(tw)沿豎直厚度可以做得相對(duì)較薄，使得線路終端109可在相對(duì)緊的半徑上彎曲在自身上。這允許槽電機(jī)-終端組件400的高度(圖4a-4b)降低。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，腹板214的厚度(tw)可小于腿210、212后部210RP、212RP的厚度(tr)。由于腹板214做得相對(duì)較薄而丟失的任何磁通承載能力通過(guò)為延伸部216提供相對(duì)較大厚度(te)得以恢復(fù)。而且，如將是顯而易見(jiàn)的，使延伸部216至少部分地突出于弧板組件108下方并且移動(dòng)弧板組件108非常接近槽電機(jī)106的后表面210R、212R允許槽電機(jī)裝置106和弧板組件108協(xié)作，并承載更大的磁通密度。
[0050]在另一特征中，腹板214和延伸部216的組合金屬部的橫截面面積(Al)可大于第一腿或第二腿210、212任一的金屬部的橫截面面積(A2)。例如，Al和A2的比率可以設(shè)置在等式I中:
[0051]Al 彡 CXA2 等式 I
[0052]其中C是大于約1.5的常數(shù)，或者甚至在一些實(shí)施例中大于約1.6，或者甚至大于約 1.7。
[0053]如圖3A-3D和圖4A-4B所示，槽電機(jī)裝置106可以包括槽電機(jī)蓋320，槽電機(jī)蓋320可以組裝為槽電機(jī)-線路終端組件400的一部分。槽電機(jī)蓋320提供了對(duì)腿210、212的絕緣，并且可以包括被構(gòu)造并適于覆蓋至少一部分第一腿210的第一蓋部322以及被構(gòu)造并適于覆蓋至少一部分第二腿212的第二蓋部324。槽電機(jī)蓋320可以包括被構(gòu)造為與腹板214間隔開(kāi)的阻擋部326，用于當(dāng)安裝在腿210、212上時(shí)在腹板214和阻擋部326之間形成間隙428。如最好在圖4B中所示的，間隙428可以被構(gòu)造并適于允許線路終端109的對(duì)置部409 (例如，與設(shè)置在腹板214下的主部435相對(duì))接收在阻擋部326和腹板214之間。間隙428可介于約7mm和9mm之間。其它間隙尺寸也可以使用。槽電機(jī)蓋320用作絕緣表面，并且可以最小化到槽電機(jī)106第一腿和第二腿210、212的弧傳導(dǎo)。此外，槽電機(jī)蓋320覆蓋了設(shè)置為與弧板組件104相鄰的后表面。槽電機(jī)蓋320和部件可以由任何合適的塑料或聚合物材料制成，例如燒蝕塑料材料。例如，尼龍6-6是一種合適的材料。尼龍6-6由六亞甲基二胺和己二酸(hexamethylenediamine and adipic acid)制成。也可以使用其它合適的燒蝕或放氣材料。例如，可以使用玻璃或礦物填充的尼龍或其它聚合物，如聚酰胺。如應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的，槽電機(jī)蓋320與環(huán)氧樹(shù)脂涂層218在槽電機(jī)106上的組合提供了改進(jìn)的兩部件式絕緣系統(tǒng)。可以使用絕緣層涂層(例如，環(huán)氧樹(shù)脂)和燒蝕性覆蓋材料的任意組入口 ο
[0054]阻擋構(gòu)件326可以具有任何合適的橫截面形狀。例如，橫截面形狀可以如圖3E所示，其中阻擋構(gòu)件326包括直立橫移部327，直立橫移部327包括阻擋表面，阻擋表面被構(gòu)造并適于接收在接觸臂102和線路終端109的對(duì)置部409之間，以阻擋弧和/或弧碎片防止在大致向前縱向方向430上行進(jìn)(見(jiàn)圖4B和圖6A)。阻擋構(gòu)件326還可以包括接合部329，接合部329可以被構(gòu)造并適于接合接收槽電機(jī)106的斷路器殼體的殼體部105 (另見(jiàn)圖1)，或者設(shè)置為緊靠殼體部105。阻擋構(gòu)件326的橫截面可以是實(shí)體，或者可以包括中空或凹進(jìn)部333?？梢蕴峁┳钃鯓?gòu)件326的其它橫截面形狀。例如，阻擋構(gòu)件326A可以具有大致矩形的形狀，如圖3F所示。可替代地，如圖3G所示，阻擋構(gòu)件326B的橫截面可具有大致楔形形狀，以在一個(gè)或多個(gè)接觸臂102和對(duì)置部409的頂部之間填充盡可能多的空間(見(jiàn)圖6A)。
[0055]阻擋部326本身可形成為連接腹板并且可以在之間延伸，并連接到第一蓋部322和第二蓋部324的每個(gè)上，從而形成一體的單件蓋320?？蛇x地，阻擋部326可僅從一個(gè)蓋部322、324延伸，并延伸到非常緊靠(例如，大約Imm內(nèi))另一蓋部的位置，從而橫向地填充至少一部分，并且在一些實(shí)施例中填充在相應(yīng)的第一腿和第二腿210、212之間橫向延伸的大部分空間。
[0056]在另一個(gè)替代實(shí)施例中，阻擋構(gòu)件326可以是連接或附接至線路終端109對(duì)置部609頂部而不是任一蓋部322、324的分離部件。在本實(shí)施例中阻擋構(gòu)件326到對(duì)置部的附接可以通過(guò)卡扣緊固件、粘合劑、螺釘?shù)?。在所有描述的?shí)施例中，阻擋構(gòu)件326可以定位在靜止電觸頭(見(jiàn)圖4B的靜止觸頭434)的前側(cè)，并緊靠在其上。
[0057]圖4A和4B清楚地示出了槽電機(jī)-線路終端組件400的各種部件，包括具有對(duì)置部409的線路終端109、例如通過(guò)釬焊等聯(lián)接到對(duì)置部409的靜止電觸頭434、包括具有相對(duì)較薄厚度接收在對(duì)置部409與主部435之間的腹板214的槽電機(jī)106、延伸部216以及在其端部處聯(lián)接到對(duì)置部409的引弧器(arc runner)4360聯(lián)接可以通過(guò)合適的螺紋緊固件等。在槽電機(jī)-線路終端組件400中，槽電機(jī)106可以通過(guò)緊固件(一組螺釘?shù)?聯(lián)接到線路終端109，緊固件可以將腹板214推到對(duì)置部409的底表面上。槽電機(jī)-線路終端組件400還可以包括槽電機(jī)蓋320，槽電機(jī)蓋320至少包括第一蓋部和第二蓋部320、324，其安裝在槽電機(jī)106的腿210、212上方。阻擋構(gòu)件326可以被包括在一些實(shí)施例中。截止部106AU06B可設(shè)置在槽電機(jī)106的延伸部216和腹板214上，并允許槽電機(jī)106插入在主部435和對(duì)置部409之間，同時(shí)允許線路終端109的非常緊密彎曲。
[0058]圖5A示出了弧板組件108的示例實(shí)施例?；“褰M件108可以包括側(cè)板540、542、頂板544和多個(gè)弧分離器板546 (標(biāo)不若干)，弧分離器板546包括最下弧板546L和最上弧分離器板546U。側(cè)板540、542可以是VO等級(jí)的玻璃纖維或其它合適的絕緣材料。頂板544可以包括弧角(arc horn) 548?可優(yōu)選地，每個(gè)弧分離器板546、546L、546U彼此相同。例如，弧分離器板546、546L、546U可以是可鍍覆鋅或鎳的鋼。例如，弧分離器板546、546L、546U可以具有的厚度介于約2mm和4mm之間，而側(cè)板540、542之間的寬度小于約50mm。可以使用其它厚度和寬度。
[0059]每個(gè)弧分離器板546、546L、546U可以在一個(gè)側(cè)端僅包括兩個(gè)翼片549,并且在另一側(cè)端僅包括一個(gè)翼片550。翼片549、550可以接收在形成于側(cè)板540、542中的插槽之中。每個(gè)弧分離器板546僅有三個(gè)翼片促進(jìn)了易用性和正確的組裝。在弧板組件108內(nèi)，每隔一個(gè)的弧分離器板546被翻轉(zhuǎn)。因此，每隔一個(gè)的弧分離器板546只有一個(gè)翼片550附接在同一側(cè)板540或542。例如,如圖5A所不,最下弧分離器板546L可以將兩個(gè)翼片549附接至側(cè)板540，而最下弧分離器板546僅一個(gè)翼片550可附接至第二側(cè)板542。在最下弧分離器板546L上方的下一弧分離器板546之上，弧分離器板546被反轉(zhuǎn)(例如，翻轉(zhuǎn))，并且只有一個(gè)翼片550附接至側(cè)板540，而在另一端上兩個(gè)翼片附接至側(cè)板542。該附接可以通過(guò)壓接使翼片549、550的一部分變形，例如通過(guò)使用合適的壓接模具或其它壓接或變形手段。
[0060]如圖5B所不，每個(gè)弧分離器板546、546L、546U(代表不出的弧分離器板)包括復(fù)合凹部552。復(fù)合凹部552可以具有形成在弧分離器板546前方的主凹部553，以及形成到主凹部553中的較小次級(jí)凹部554。因此，弧分離器板546、546L、546U設(shè)置有兩種不連續(xù)的形狀。次級(jí)凹部554可以與弧分離器板546的物理中心546C稍微偏移出偏移距離“O”。例如，偏移距離“O”可以介于約2mm和約5mm之間?？梢允褂闷渌凭嚯x“O”。主凹部553本身可包括復(fù)合的形狀。例如，次級(jí)凹部554第一側(cè)的第一側(cè)部555可以是與第二側(cè)部556不同的形狀。例如，第一側(cè)部555可以是直線，而第二側(cè)部556可以是半徑。其它復(fù)合的形狀都可以使用。
[0061]在弧分離器板546、546L、546U的任一前側(cè),可以提供磁通傳導(dǎo)部557、558。圖6B不出了磁通傳導(dǎo)部557、558相對(duì)于槽電機(jī)106的第一腿和第二腿210、212的各個(gè)方位。磁通傳導(dǎo)部557、558是弧分離器板546、546L、546U的端部,該端部定位為相鄰于各個(gè)腿210、212并且非常緊靠腿210、212。磁通傳導(dǎo)部557、558足夠大并且定位足夠近，足以確保磁通從槽電機(jī)106的腿210、212良好地行進(jìn)到弧分離器板546、546L、546U。例如，磁通傳導(dǎo)部557、558可具有長(zhǎng)度(Le)，其是側(cè)板540、542之間弧分離器板546、546L、546U寬度(W)的至少10%或以上。例如，磁通傳導(dǎo)部557、558可包括板部，板部具有約5mm和1mm之間的長(zhǎng)度(Le)。可以使用其它的值。在另一特征中，磁通傳導(dǎo)部557、558可具有的長(zhǎng)度(Le)是第二腿212的后部212RP的厚度(tr)的至少50%或以上，或者甚至60%或以上，并且可以具有的長(zhǎng)度(Le)是第一腿210的后部210RP的厚度(tr)的至少50%或以上，或者甚至60%或以上。
[0062]圖6A示出了根據(jù)另一實(shí)施例的槽電機(jī)-弧板組件104，并示出了各部件的相對(duì)接近度。特別是，阻擋部326可接收在空間615中并且至少部分地填充空間615，空間615位于線路終端109的對(duì)置部409的頂部和一個(gè)或多個(gè)接觸臂102的底部之間。阻擋部326可起到阻擋弧和/或弧碎屑的作用，防止在向前縱向方向430上朝向電觸頭裝置101的各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件(例如，彈簧、樞軸銷等)前進(jìn)。此外，如上文所述，阻擋構(gòu)件326可與殼體部105接合，以盡量減少在接觸臂102和線路終端109之間產(chǎn)生弧。
[0063]如進(jìn)一步在圖6A中所示的，一個(gè)或多個(gè)接觸臂102可經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)柔性導(dǎo)電體611 (圖中所示的部分)柔性地和電氣地互連到各自負(fù)載終端(未示出)，。在一些實(shí)施例中，柔性導(dǎo)體611可以是一個(gè)或多個(gè)編織或?qū)訅旱膶?dǎo)電金屬線。柔性導(dǎo)體611可以諸如通過(guò)閃蒸、焊接、釬焊等連接到每個(gè)接觸臂102。可以采用用于連接的其它手段。斷路器的其它部件沒(méi)有示出，并可以是常規(guī)的結(jié)構(gòu)或如題為“斷路器觸頭組件和系統(tǒng)及其使用方法”的WO 2011/097612 示出的。
[0064]圖7和圖8A-8C示出了槽電機(jī)裝置706、806的若干可替代實(shí)施例。圖7示出的槽電機(jī)裝置706具有與圖2F-2G中實(shí)施例所示的相同的部件，即第一腿710、第二腿712、腹板714和通常可以厚于腹板714的向后延伸部716以及附加部件，附加部件是在與腹板714相對(duì)的頂部處連接第一腿710和第二腿712的橋760。因此，O形磁通路徑得以實(shí)現(xiàn)。槽電機(jī)裝置706可以由粉末金屬材料制成，并且可以例如涂覆有合適的絕緣涂層(例如，環(huán)氧樹(shù)脂涂層)，這在先前有所描述。
[0065]圖8A-8C示出的槽電機(jī)裝置806也具有與圖2F-2G實(shí)施例相同的部件，即第一腿(未示出，但作為第二腿812的鏡像)、第二腿812、互連的薄腹板814和向后延伸部816。在此實(shí)施例中，主體由多個(gè)層壓板構(gòu)成。第一組板862可具有如圖SB所示的U形構(gòu)造，并具有可組成第一腿810、第二腿812和腹板814的構(gòu)造。板的腿部可以包括錐形，并且可以從較厚的底部延伸到較薄的頂部，如圖所示。如圖8C所示，第二組板864可以具有菱形形狀的構(gòu)造，并構(gòu)成了延伸部816。板862和864可使用粘合劑(例如，環(huán)氧樹(shù)脂)或機(jī)械緊固件附接在一起?？梢允褂闷渌线m的粘合劑。槽電機(jī)裝置806可例如涂覆有如前面所描述的適當(dāng)?shù)慕^緣涂層(例如，環(huán)氧樹(shù)脂涂層)。此外，如先前所描述的，延伸部816的厚度(te)可大于連接腿的腹板814的厚度(tw)。
[0066]圖6A、6B、9A和9B示出了在接觸分離期間槽電機(jī)-弧板組件104中相對(duì)緊靠的各部件和磁通線。在操作中，當(dāng)跳閘事件發(fā)生時(shí)，如由于電流超過(guò)相的額定電流，一個(gè)或多個(gè)接觸臂102由于磁斥力而發(fā)生快速旋轉(zhuǎn)。加入槽電機(jī)106導(dǎo)致接觸臂102快速旋轉(zhuǎn)，并從閉合(ON)構(gòu)造(圖6A)移動(dòng)到吹開(kāi)構(gòu)造。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，在電觸頭分離期間，改進(jìn)的磁斥力產(chǎn)生于槽電機(jī)-弧板組件104內(nèi)。特別是，第一腿和第二腿210、212的后表面210R、212R(圖2G)與至少一些弧分離器板546的前緣之間的距離(d)(另見(jiàn)圖6A-6B)可以被最小化，而只留下足夠的空間以在其間提供足夠的絕緣，即，它們被定位成極其接近彼此。絕緣可通過(guò)涂層218和槽電機(jī)蓋320的組合來(lái)提供。
[0067]距離(d)在第一腿和第二腿210、212的后表面210R、212R與弧分離器板546、546L、546U的磁通傳導(dǎo)部557、558(見(jiàn)圖6B)之間測(cè)得。例如，尺寸(d)只可足夠大，以允許將蓋320的第一蓋部和第二蓋部322、324插入于第一腿和第二腿210、212的相應(yīng)后表面210R、212R(圖2E)與弧分離器板546、546L、546U的前緣之間。例如，蓋厚度可小于約2mm。如果涂覆，則尺寸(d)直到槽電機(jī)106的腿210、212的金屬部。
[0068]多個(gè)弧分離器板546、546L、546U的至少一些可以定位在從后表面210R、212R小于距離(d)處。距離(d)在腿210、212的后表面210R、212R與弧分離器板546、546L、546U的磁通傳導(dǎo)部557、558之間。例如，距離(d)可以是約4mm或更小，約3mm或更小，約2.5mm或更小，或者甚至在一些實(shí)施例中約2.0mm或更小。
[0069]在一些實(shí)施例中，如上面所討論的，大部分弧分離器板546、546L、546U定位的距離(d)是約4mm或更小,約3mm或更小,約2.5mm或更小,或者甚至在一些實(shí)施例中約2.0mm或更小。例如，弧分離器板546、546L、546U的50%或以上可以以距離(d)間隔開(kāi)，距離(d)是約4mm或更小,約3mm或更小,約2.5mm或更小,或者約2.0mm或更小。在其它實(shí)施例中，大于約60%、大于約70%或者甚至大于約80%的弧分離器板546、546L、546U可以以距離(d)間隔開(kāi),距離(d)是約4mm或更小,約3mm或更小,約2.5mm或更小，或者甚至約2.0mm或更小?；》蛛x器板546、546L、546U定位到腿210、212越近，到弧分離器板546、546L、546U中的磁通傳導(dǎo)將更有效。
[0070]如圖9A和9B所示，因?yàn)橹辽僖恍┑亩瞬炕蛟谝恍?shí)施例中大部分的弧分離器板546定位成這樣地緊靠槽電機(jī)106的腿210、212，所以弧板組件108的弧分離器板546本身提供用于磁通的返回路徑，這由弧分離器板546上的眾多模型箭頭指示。如上面所討論的，在離第一腿210和第二腿212的后表面210R、212R約4mm或更小內(nèi)提供多個(gè)弧分離器板546的至少一些會(huì)增加用于磁場(chǎng)的返回路徑。這是除由槽電機(jī)106的U形的腹板214和延伸部216提供的返回路徑之外的返回路徑。因此，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是，添加的延伸部216進(jìn)一步減小了磁回路的總磁阻。
[0071]因?yàn)橥ㄟ^(guò)在至少一些弧分離器板546和延伸部216中承載磁通使磁回路的總磁阻減小，所以穿過(guò)槽電機(jī)空氣間隙“G”的磁通交叉量增加(見(jiàn)圖9A)。該磁通中的一些交叉穿過(guò)接觸臂102本身中的電流，這會(huì)產(chǎn)生改進(jìn)的洛倫茲力，其驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)參與的接觸臂102朝向打開(kāi)位置。因?yàn)榇磐ǖ膹?qiáng)度增加，所以洛倫茲力也增大。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)接觸臂102開(kāi)始打開(kāi)時(shí)，增加的磁通密度也存在。因此，該特征可提高弧力，進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)電弧進(jìn)入弧分尚器板 546、546L、546U。
[0072]圖10是示出操作根據(jù)實(shí)施例的槽電機(jī)-弧板組件(例如，槽電機(jī)-弧板組件104)的方法的流程圖。方法1000包括:在1002中，提供槽電機(jī)裝置(例如，槽電機(jī)裝置106)，槽電機(jī)裝置具有第一腿(例如，第一腿210)、與第一腿間隔開(kāi)的第二腿(例如,第一腿212),其中第一腿和第二腿的每個(gè)具有前表面(例如，第一腿前表面210F、第二腿前表面212F)和后表面(例如，第一腿后表面210R ;第二腿后表面212R)、連接在第一腿和第二腿之間的腹板(例如，腹板214)以及從后表面在向后方向上延伸的延伸部(例如，延伸部216)。方法1000包括:在1004中，提供弧板組件(例如，弧板組件108)，弧板組件靠近第一腿和第二腿的后表面并靠近延伸部，弧板組件具有第一側(cè)板和第二側(cè)板(例如，第一側(cè)板和第二側(cè)板540、542)以及在第一側(cè)板和第二側(cè)板之間延伸的多個(gè)弧分離器板(例如，弧分離器板546);并且,在1006中，使磁通在弧分離器板和延伸部的至少一些中進(jìn)行。在一些實(shí)施例中，弧板組件108的一部分直接設(shè)置在延伸部216上方(見(jiàn)圖6A)。如上面所討論的，磁通憑其非常靠近槽電機(jī)206的腿210、212由至少一些弧分離器板進(jìn)行。
[0073]雖然本發(fā)明容許各種修改和替代形式，但具體實(shí)施例及其方法已經(jīng)通過(guò)附圖中的示例被示出，并且詳細(xì)地描述在本文中。然而，應(yīng)當(dāng)理解，這并不意在將本發(fā)明限于所公開(kāi)的特定裝置、系統(tǒng)或方法，但是與此相反，其意圖在于涵蓋落入本發(fā)明范圍內(nèi)的所有修改、等同物和替代物。
【權(quán)利要求】
1.一種槽電機(jī)裝置，包括: 第一腿； 與所述第一腿間隔開(kāi)的第二腿，其中所述第一腿和所述第二腿中的每個(gè)具有前表面和后表面； 連接在所述第一腿和所述第二腿之間的腹板；和 從所述后表面向后延伸的延伸部。
2.如權(quán)利要求1所述的槽電機(jī)裝置，包括:所述延伸部的厚度(te)大于所述腹板的厚度(tw)。
3.如權(quán)利要求1所述的槽電機(jī)裝置，其中，所述第一腿、第二腿、腹板和延伸部包括粉末金屬材料。
4.如權(quán)利要求3所述的槽電機(jī)裝置，其中，所述粉末金屬材料包括約6.0g/cm3和約7.5g/cm3之間的密度。
5.如權(quán)利要求1所述的槽電機(jī)裝置，其中，所述第一腿、第二腿、腹板和延伸部中的每個(gè)包括環(huán)氧樹(shù)脂涂層。
6.如權(quán)利要求1所述的槽電機(jī)裝置，其中，所述第一腿和第二腿包括非均勻的橫向厚度。
7.如權(quán)利要求6所述的槽電機(jī)裝置，其中，所述非均勻的橫向厚度包括鄰近于所述后表面的相對(duì)較大的厚度。
8.如權(quán)利要求1所述的槽電機(jī)裝置，包括槽電機(jī)蓋，所述槽電機(jī)蓋具有覆蓋所述第一腿的至少一部分的第一蓋部和覆蓋所述第二腿的至少一部分的第二蓋部，以及與所述腹板間隔開(kāi)的阻擋部，并且在所述腹板和所述阻擋部之間形成間隙，所述間隙被構(gòu)造并適于允許在其中接收線路終端。
9.如權(quán)利要求1所述的槽電機(jī)裝置，包括在所述第一腿和所述第二腿之間的阻擋部，所述阻擋部與所述腹板間隔開(kāi)以形成一間隙，所述間隙被構(gòu)造并適于接收線路終端。
10.如權(quán)利要求1所述的槽電機(jī)裝置，包括具有阻擋部的槽電機(jī)蓋，所述阻擋部被構(gòu)造并適于接收在接觸臂和線路終端之間。
11.如權(quán)利要求1所述的槽電機(jī)裝置，包括設(shè)置在所述第一腿和第二腿之間的阻擋部，所述阻擋部被構(gòu)造并適于接收在接觸臂和線路終端的對(duì)置部之間。
12.如權(quán)利要求1所述的槽電機(jī)裝置，包括豎直橫截面形狀，所述豎直橫截面形狀沿著與所述前表面和后表面對(duì)準(zhǔn)的縱向方向變化。
13.如權(quán)利要求1所述的槽電機(jī)裝置，包括:沿著縱向方向通過(guò)所述腹板和延伸部的橫截面面積大于通過(guò)所述第一腿和所述第二腿之一的橫截面面積。
14.如權(quán)利要求1所述的槽電機(jī)裝置，包括槽電機(jī)蓋和環(huán)氧樹(shù)脂涂層的組合，所述槽電機(jī)蓋具有覆蓋所述第一腿的至少一部分的第一蓋部和覆蓋所述第二腿的至少一部分的第二蓋部，所述環(huán)氧樹(shù)脂涂層位于第一腿、所述第二腿、所述腹板和所述延伸部中的每個(gè)之上。
15.—種槽電機(jī)蓋裝置,包括: 第一蓋部，被構(gòu)造并適于覆蓋槽電機(jī)的第一腿的至少一部分； 第二蓋部，被構(gòu)造并適于覆蓋槽電機(jī)的第二腿的至少一部分；和 阻擋部，被構(gòu)造并適于接收在接觸臂和線路終端之間。
16.如權(quán)利要求15所述的槽電機(jī)蓋裝置，其中，所述阻擋部在所述第一蓋部和所述第二蓋部之間延伸。
17.如權(quán)利要求15所述的槽電機(jī)蓋裝置，其中，所述阻擋部附接至所述第一蓋部和所述第二蓋部的至少一個(gè)上。
18.—種槽電機(jī)-弧板組件,包括: 槽電機(jī)裝置，具有第一腿、與所述第一腿間隔開(kāi)的第二腿，其中所述第一腿和所述第二腿中的每個(gè)具有前表面和后表面、連接在所述第一腿和所述第二腿之間的腹板和從所述前表面向后延伸的延伸部；以及 弧板組件，設(shè)置為靠近所述第一腿和第二腿的后表面并接收為靠近所述延伸部。
19.如權(quán)利要求18所述的槽電機(jī)-弧板組件，其中，所述槽電機(jī)的后表面與所述弧板組件的靠近所述后表面的至少一些弧分離器板之間的距離(d)小于約4_。
20.如權(quán)利要求19所述的槽電機(jī)-弧板組件，其中，所述距離(d)小于約3mm。
21.如權(quán)利要求19所述的槽電機(jī)-弧板組件，其中，所述距離(d)小于約2.5mm。
22.如權(quán)利要求18所述的槽電機(jī)-弧板組件，其中，所述槽電機(jī)包括:所述延伸部的厚度(te)大于所述腹板的厚度(tw)。
23.如權(quán)利要求18所述的槽電機(jī)-弧板組件，其中，所述槽電機(jī)包括粉末金屬材料。
24.—種斷路器，包括: 槽電機(jī)裝置，具有 第一腿， 與所述第一腿間隔開(kāi)的第二腿，其中所述第一腿和所述第二腿中的每個(gè)具有前表面和后表面， 連接在所述第一腿和所述第二腿之間的腹板，和 從所述后表面向后延伸的延伸部；以及 弧板組件，設(shè)置為靠近所述第一腿和第二腿的后表面并接收為靠近所述延伸部，所述弧板組件具有第一側(cè)板和第二側(cè)板和在所述第一側(cè)板和第二側(cè)板之間延伸的多個(gè)弧分離器板。
25.如權(quán)利要求24所述的斷路器，其中，所述弧分離器板中的至少兩個(gè)包括: 進(jìn)入如表面的主凹部；和 形成到所述主凹部中的次級(jí)凹部。
26.如權(quán)利要求24所述的斷路器，其中，所述弧板組件包括: 具有弧角的頂板，以及 所有弧分離器板在第一端上具有單個(gè)翼片，在第二端上具有雙翼片，并且其中所述弧分離器板每隔一個(gè)被翻轉(zhuǎn)。
27.一種操作槽電機(jī)-弧板組件的方法，包括: 提供槽電機(jī)裝置，所述槽電機(jī)裝置具有第一腿、與所述第一腿間隔開(kāi)的第二腿，其中所述第一腿和所述第二腿中的每個(gè)具有前表面和后表面、連接在所述第一腿和所述第二腿之間的腹板和從所述后表面向后延伸的延伸部； 提供弧板組件，所述弧板組件位于靠近所述第一腿和第二腿的后表面并位于靠近所述延伸部，所述弧板組件具有第一側(cè)板和第二側(cè)板和在所述第一側(cè)板和第二側(cè)板之間延伸的多個(gè)弧分離器板；以及 導(dǎo)致磁通至少進(jìn)行于所述弧分離器板和所述延伸部中。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，包括:在距離(d)處提供所述多個(gè)弧分離器板中的至少一些，所述距離(d)離所述第一腿和所述第二腿的后表面小于約4mm。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，包括:在距離(d)處提供所述多個(gè)弧分離器板中的至少一些，所述距離(d)離所述第一腿和所述第二腿的后表面小于約3mm。
30.如權(quán)利要求27所述的方法，包括:在距離(d)處提供所述多個(gè)弧分離器板中的至少一些，所述距離(d)離所述第一腿和所述第二腿的后表面小于約2.5mm。
【文檔編號(hào)】H01F3/08GK104137216SQ201280070753
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月27日
【發(fā)明者】J.M.卡德維爾, J.E.佛里, T.W.霍蘭德 申請(qǐng)人:西門子公司