專利名稱：具有磁屏蔽件的熱跳閘單元和具有該熱跳閘單元的斷路器的制作方法
本申請人共同所擁有的，并同時提交的美國專利申請，其發(fā)明名稱為“可調(diào)節(jié)的跳閘單元和具有該跳閘單元的斷路器”，該申請的代理人備案登記號為96-PDC-290。
本申請人共同所擁有的，并同時提交的美國專利申請，其發(fā)明名稱為“磁跳閘組件和具有該磁跳閘組件的斷路器”，該申請的代理人備案登記號為96-PDC-293。
本發(fā)明涉及斷路器用的熱磁跳閘單元(thermal-maynetic tripunit)以及具有該跳閘單元的斷路器。本發(fā)明特別涉及下述的裝置，該裝置通過短路電流所產(chǎn)生的磁排斥力避免具有熱跳閘功能的雙金屬片發(fā)生變形。
斷路器一般用于對持續(xù)的過載電流條件，以及對短路所產(chǎn)生的很高的電流提供保護。在許多斷路器中上述類型的保護是由熱磁跳閘單元來實現(xiàn)的。該跳閘單元中的熱敏部一般為雙金屬片，隨著過載電流的大小和持續(xù)時間的作用，會將該雙金屬片加熱。這樣會使雙金屬片發(fā)生彎曲，并將彈簧作用的操縱機構(gòu)的閉鎖**(latch)釋放，該操縱機用于打開斷路器的接點以便中斷電流的流動。短路所產(chǎn)生的很高的電流會產(chǎn)生磁場，該磁場作用于跳閘單元中的磁性部分中的銜鐵，從而將彈簧作用的操縱機構(gòu)釋放。
在其中的電源接點，操縱機構(gòu)和設(shè)置于模制的絕緣外殼的內(nèi)側(cè)的普通類型的模制外殼的斷路器中，雙金屬片與負載端子導(dǎo)體的懸臂端固定，該雙金屬片與上述負載端子導(dǎo)體間隔開，但是沿與該導(dǎo)體相平行的方向延伸。在直接加熱的雙金屬片中柔性分流器連接于該雙金屬片的自由端的附近處，從而雙金屬片和負載導(dǎo)體在柔性分流器和負載端子之間形成折疊的電流通道，在該通道中電流在雙金屬片中沿一個方向流動，在負載端子導(dǎo)體中沿相反方向流動。這樣會產(chǎn)生磁排斥力，在短路所產(chǎn)生的較高的電流的情況下，該排斥力足夠大，從而會使雙金屬片發(fā)生變形。一些上述的端子跳閘單元包括校準桿，該校準桿也與負載導(dǎo)體的懸臂端固定，并且位于負載導(dǎo)體和雙金屬片之間。擰入負載導(dǎo)體中的孔內(nèi)的校準螺釘與校準桿的自由端相嵌合。使校準螺釘發(fā)生旋轉(zhuǎn)，從而使校準桿的自由端靠近或遠離負載導(dǎo)體中的孔。當負載導(dǎo)體由銅制成時，校準桿一般由鋼制成，從而校準螺釘?shù)男D(zhuǎn)會使負載導(dǎo)體的懸臂端發(fā)生變曲。其結(jié)果是便實現(xiàn)相對跳閘桿對雙金屬片的自由端的調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)對斷路器跳閘狀態(tài)的調(diào)節(jié)。當校準桿由鋼制成時，其對雙金屬片起一定的磁屏壁作用，但是其僅僅靠近雙金屬片的固定端。
因此，需要提供一種改進的熱跳閘單元以及包括該熱跳閘單元的斷路器，在其中短路電流所產(chǎn)生的較大磁力不會使熱跳閘雙金屬片發(fā)生變形。
此外，需要提供一種改進的跳閘單元，該跳閘單元無需對其本身結(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計。
此外，還要提供一種改進的跳閘單元，在該跳閘單元中防止雙金屬片發(fā)生變形只需要最小的空間。
另外，需要提供一種改進的跳閘單元，其成本較低，并且容易實施。
上述需要和其它的需要可通過下述的發(fā)明來滿足，該發(fā)明涉及熱跳閘單元，以及包括該跳閘單元的斷路器，其中在長條形負載導(dǎo)體和懸臂式雙金屬片之間設(shè)置有磁屏蔽件。該磁屏蔽件最好由透磁平面部件構(gòu)成，該平面部件沿橫向在長條形負載導(dǎo)體和雙金屬片之間延伸。上述透磁平面部件對下述的磁束按照使排斥力減小的方式進行引導(dǎo)，該磁束是由在構(gòu)成折疊的電流通道的雙金屬片和負載導(dǎo)體中沿相反方向流動的電流產(chǎn)生的。通過對由位于負載導(dǎo)體中的電流所產(chǎn)生的磁束進行引導(dǎo)，可減少作用于懸臂式雙金屬片上的排斥力。同時平面部件為流過雙金屬片中的電流所產(chǎn)生的磁束提供通道，其結(jié)果是在雙金屬片上作用有吸引力?？蓪ξ挥陂L條形負載導(dǎo)體和雙金屬片之間的平面部件的位置進行選擇，以便減小作用于雙金屬片上的凈作用力。在本發(fā)明的具體實施例中，可通過焊接方式將平面部件與長條形負載導(dǎo)體固定。為了增加作用于雙金屬片上的吸引力，平面部件帶有側(cè)邊凸緣，該側(cè)邊凸緣沿與長條形負載導(dǎo)體和雙金屬片的平行方向延伸，并且朝向雙金屬片伸出。在本發(fā)明的上述實施例中，平面部件帶有孔，在負載導(dǎo)體和校準桿之間校準螺釘穿過該孔。另外在與雙金屬片的自由端相連接的柔性分流器朝向負載導(dǎo)體的位置，在上述磁屏蔽件中形成有缺口以便防止熱跳閘單元發(fā)生短路。
當參照下面的附圖時，根據(jù)下面的優(yōu)選實施例的描述可對本發(fā)明有一個全面的了解。


圖1為本發(fā)明的斷路器的縱向剖面圖；圖2以放大的比例表示構(gòu)成圖1中的斷路器的一部分的跳閘單元；圖3為跳閘單元中的磁跳閘組件的局部的分解透視圖；圖4為沿圖3中的線4-4剖開的磁跳閘組件的一部分的剖面圖；圖5為構(gòu)成上述磁跳閘組件的一部分的定位桿的透視圖；圖6為上述跳閘單元用的磁調(diào)節(jié)器的剖面圖；圖7為使斷路器具有熱敏跳閘功能的雙金屬片的透視圖；圖8為沿圖2中的線8-8剖開的跳閘桿的部分和雙金屬片的剖面圖；圖9為保護雙金屬片的磁屏蔽件的透視圖；圖10為磁屏蔽件，雙金屬片和負載導(dǎo)體的剖面圖，該圖表示上述磁屏蔽件對磁束產(chǎn)生的效果；圖11為構(gòu)成磁跳閘組件的局部的磁性框架的透視圖；圖12為表示最小斷路電流的初始間隙設(shè)定的磁跳閘組件的剖面圖；圖13為與圖12類似的剖面圖，該圖表示最大斷路電流的磁隙設(shè)定；圖14為沿圖12中的線14-14剖開的磁跳閘組件的頂視圖；圖15為將磁跳閘組件固定于斷路器外殼中的彈簧夾的透視圖；圖16為斷路器的局部橫向剖面圖，該圖表示借助彈簧夾將磁跳閘組件固定；圖17為斷路器的水平剖面圖，該圖表示借助彈簧夾將磁跳閘組件固定；
在圖1中，模制外殼的斷路器10包括絕緣外殼，或主體12，其包括蓋14，該蓋14以機械方式固定于分界線16處，并通過多個固定件，比如螺釘(圖中未示出)固定就位。上述斷路器可為單，或多柱結(jié)構(gòu)。按照公知方式，后一結(jié)構(gòu)包括絕緣壁，該絕緣壁將外殼的內(nèi)部分隔為相鄰的、并排的柱機構(gòu)(pole unit)腔室。對于多柱機構(gòu)，比如3柱斷路器，可閉鎖的操縱機構(gòu)18設(shè)置于中柱機構(gòu)中。然而，每個柱機構(gòu)包括使共同的跳閘桿24產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的單獨的熱磁跳閘單元22，該桿24進而將可閉鎖的操縱機構(gòu)18上的鎖閉桿26釋放。
對于多相斷路器，每個相在斷路器10的相對端部處設(shè)置有包括線路端子28和負載端子30的成對的類似端子。采用端子28，30將斷路器10與電路，比如3相電路串聯(lián)起來，以便保護所涉及的電氣系統(tǒng)。
(圖1)圖中所示的斷路器10借助一對可分開的接點處于關(guān)閉位置，該對接點包括相互進行電接觸的固定接點32和活動接點34。在該位置，通過斷路器的電流從電路端子28，通過導(dǎo)體36，接點32，34，接點臂38，分流器40，跳閘單元22直至流到負載端子30處。
接點臂38在銷44處與可旋轉(zhuǎn)的活動架46鉸接，該可旋轉(zhuǎn)的活動架46與橫向桿(crossbar)48固定，或成整體連接。在流過斷路器10的電流處于正常狀態(tài)下，接點臂38和活動架46作為整體隨橫向桿(crossbar)48旋轉(zhuǎn)。彈簧作用的操縱機構(gòu)18一般為US4503408號專利所描述的形式，故在這里不對其進行具體描述。簡言之，上述操縱機構(gòu)18位于間隔開的板50(在圖中示出一個)之間，該板50固定于中柱機構(gòu)的主體12上。倒U型操縱桿52以可旋轉(zhuǎn)的方式支承于上述板50中的U型槽54中，而該操縱桿52的支腿的端部支承于上述板中的槽54上。
操縱機構(gòu)18包括跨中肘節(jié)，該跨中肘節(jié)包括頂部肘桿56和底部肘桿58，該底部肘桿58將接點臂38與可釋放的搖架60連接，該搖架60通過銷62可旋轉(zhuǎn)地支承于板50上。肘桿56，58通過肘鉸接銷64實現(xiàn)鉸接?？缰胁倏v彈簧66在拉緊狀態(tài)下連接于肘鉸接銷64和操縱桿52的彎曲部之間。手柄68設(shè)置于該操縱桿52的頂端上以便通過手對操縱機構(gòu)18進行操作。
接點32，34一般通過手動方式，在手柄68的運動作用下分開，該手柄68的運動指從圖1所示的打開位置向右運動到關(guān)閉位置。但是，上述接點還可借助跳閘單元22，通過與搖架60中的槽70相嵌合的鎖閉桿(latch lever)26和跳閘桿24自動打開。為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，圖中所示的斷路器用的操縱機構(gòu)18正處于僅僅通過跳閘單元22實現(xiàn)跳閘的狀態(tài)。在其它的地方，比如在US4220935號專利中描述了比如將單獨的高速電磁跳閘單元跳閘***的其它機構(gòu)。
跳閘單元22為可調(diào)節(jié)的熱敏電磁跳閘裝置。從圖2-4可清楚看到，該電磁跳閘功能是由電磁組件72來實現(xiàn)的，該電磁組件72包括線圈74，該線圈74纏繞于線圈架76上，該線圈74設(shè)置于磁性框架78的內(nèi)部。電磁組件72還包括銜鐵80，該銜鐵80包括長條形銜鐵部件82和框架84。該長條形銜鐵部件82包括圓柱86，在該圓柱86的底端附近89處帶有柱狀加粗部，在其頂端附近形成有環(huán)形槽90。
框架84最好采用絕緣樹脂膜制形成，其包括底部92，該底部92中的側(cè)邊部件94的底端通過底部部件96連接。上述底部部件96的厚度在中間部加大，以便形成凹形的、鏜階梯孔98，上述長條形銜鐵部件82中的帶槽頂端以搭扣方式嵌合于該孔98中。橫向部件(cross)100與側(cè)邊部件94和底部部件96共同形成開口102，該橫向部件100的底面形成有嵌合面104。
框架84中的頂部106由一對間隔開的側(cè)邊部件108構(gòu)成，該對側(cè)邊部件108的頂端通過頂部部件110連接。
框架84中的橫向部件100包括突起的中間部112，其帶有傾斜側(cè)邊，在嵌合面104中具有槽114，該槽114位于突起部112的正下方。拉簧116的底端掛在上述槽114中，該拉簧向上在側(cè)邊部件108之間延伸。該拉簧的頂端可固定于頂部部件110的槽117中，雖然在裝配過程中此方式只是暫時的狀態(tài)。
銜鐵80通過固定支架118支承。該固定支架118包括槽形主體120以便增加剛度。在該主體120的腹板上向外側(cè)延伸有一對間隔開的導(dǎo)軌122。在該導(dǎo)軌122的端部處形成有朝向外側(cè)的凸緣124，該凸緣124的外緣126為傾斜面。通過將側(cè)邊部件108壓靠于傾斜面126上便將銜鐵80固定于支架上。上述側(cè)邊部件是由樹脂材料模制形成的，將其向外側(cè)張開，之后將其以搭扣方式嵌合于上述凸緣124的后面，從而框架84可沿導(dǎo)軌122滑動。如圖3所示，3柱斷路器中的3根柱分別設(shè)置有左，右和中間的支架118L，118R和118C。固定支架118包括固定肋128，該肋128沿橫向從主體120向外側(cè)伸出，以便與斷路器的主體中的固定孔130相嵌合(還可參見圖4和圖17)。
調(diào)節(jié)機構(gòu)132通過調(diào)節(jié)方式設(shè)定銜鐵80的初始位置，因而設(shè)定相對線圈74，插桿式鐵心82的初始位置。從圖2，5和6可清楚看到，上述調(diào)節(jié)機構(gòu)132包括共同的定位桿134，該桿134穿過全部的3根柱，其端部分別支承于支架118L和118R中的孔136L和136R中(參見圖3)。驅(qū)動臂138L，138R和138C沿橫向相對定位桿134伸出，其處于每根柱的銜鐵框架84的中間位置。上述驅(qū)動臂中的每一個的端部形成有槽140，另外包括有孔42，該孔42與上述槽140間隔開。上述拉簧116的頂端與相應(yīng)的驅(qū)動臂138中的槽140和孔142相嵌合，以便將相應(yīng)的銜鐵框架84壓靠于相應(yīng)的臂138上。因此，上述臂138構(gòu)成相應(yīng)的銜鐵80的頂部止動件。所有銜鐵80的初始位置通過共同的調(diào)節(jié)器144設(shè)定，該調(diào)節(jié)器144包括調(diào)節(jié)懸臂146，該懸臂146沿橫向相對定位桿134伸出。該調(diào)節(jié)懸臂包括柱狀頂面148。
從圖3可清楚看到，調(diào)節(jié)機構(gòu)132中的共同的調(diào)節(jié)器144還包括調(diào)節(jié)部件，或旋鈕150，其以可旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置于支架118L上的凸緣154中的凹形孔152中。調(diào)節(jié)部件150的頂部包括有接納工具，比如旋轉(zhuǎn)該調(diào)節(jié)部件的改錐的槽。在調(diào)節(jié)部件的底部形成有偏心凸輪面156。拉簧158抵壓住定位桿134，從而調(diào)節(jié)臂146上的柱狀面148壓靠于該偏心凸輪面156上。因此，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)部件150，便可使定位桿134旋轉(zhuǎn)。當上述拉簧116將銜鐵壓靠于定位桿134上的臂138上時，每個銜鐵80同時相對相應(yīng)的線圈74定位。
返回圖2，對于每根柱，跳閘桿24包括跳閘臂160，該跳閘臂160伸入框架84中的開口102中。由于拉簧116將銜鐵向上壓靠于定位桿上，在銜鐵的嵌合面104和相應(yīng)的跳閘桿24之間形成有空間。當流過線圈74的電流超過電磁斷路電流時，該電流產(chǎn)生的磁力將插桿式鐵心82朝向旋入磁性框架78的底部中的校準插頭162，向下拉入線圈中。如圖2所示，當將銜鐵80下拉時，嵌合面104與跳閘臂160相接觸，跳閘桿沿順時針旋轉(zhuǎn)。當跳閘桿旋轉(zhuǎn)時，跳閘桿上的鎖閉(latch)臂166將第2鎖閉板(latch plate)164釋放。這樣便使鎖閉桿(latch lever)26將操縱機構(gòu)釋放開，之后該機構(gòu)快速地按照公知方式將主接點打開。
雙金屬片168實現(xiàn)跳閘單元22的熱跳閘功能，該雙金屬片168的第1頂端170與負載導(dǎo)體42的頂部自由端42f固定。從圖2，7和8可清楚看到，雙金屬片168基本按照與銜鐵80保持平行的方式向下延伸，該銜鐵80位于雙金屬片和跳閘桿24之間。在端子部174處上述雙金屬片168具有自由的第2端部172，該端子部174使自由端部172朝向跳閘桿24伸出。銜鐵中的長條形銜鐵部件82穿過該端子部174中的開口176。在圖示的本發(fā)明的實施例中，第2柔性分流器178將雙金屬片168的底端與線圈74連接。在該結(jié)構(gòu)中，負載電流對雙金屬片168直接加熱，該電流從線圈74通過雙金屬片流向負載導(dǎo)體42。正如本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知的，雙金屬片還可通過讓電流通過靠近雙金屬片設(shè)置的導(dǎo)體的方式間接加熱。無論是直接，還是間接，上述雙金屬片對應(yīng)于負載電流而發(fā)生彎曲。持續(xù)的過載電流會使雙金屬片的自由端172與熱跳閘臂180相接觸，從而使跳閘臂產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，使斷路器實現(xiàn)跳閘。
正如人們所知道的，可通過校準桿182對雙金屬片168進行校準，該校準桿182還與負載導(dǎo)體42的頂部自由端42f焊接。上述校準桿182沿與負載導(dǎo)體42平行的方向延伸，但是它們之間具有錯開部184。校準螺釘186擰入在負載導(dǎo)體42中以鍛造方式形成的螺紋孔188中，并與校準桿182的自由端相嵌合。該負載導(dǎo)體42中的靠近上述孔188的中間部42c支承于斷路器外殼的主體12內(nèi)部。調(diào)節(jié)校準螺釘186，使負載導(dǎo)體42的自由端產(chǎn)生彎曲，從而對雙金屬片的自由端172和位于跳閘桿24上的熱跳閘臂180之間的間距進行調(diào)整。校準螺釘186用于對相應(yīng)的雙金屬片進行調(diào)整。如圖3所示，通過共同的調(diào)節(jié)螺釘190實現(xiàn)對熱跳閘功能的調(diào)整，該螺釘190與和軸194鉸接的共同的熱調(diào)節(jié)桿192相嵌合，該軸194與跳閘桿24相垂直。上述熱調(diào)節(jié)桿192使跳閘桿24沿軸向產(chǎn)生滑動。如圖8所示，對雙金屬片的自由端172沿斜線切斷，從而熱調(diào)節(jié)螺釘?shù)男D(zhuǎn)可對雙金屬片168和跳閘桿上的熱跳閘臂180之間的有效間隙進行調(diào)節(jié)。
從圖2可知，雙金屬片168和負載導(dǎo)體42構(gòu)成本身折疊的電流通道196。電流沿相反方向流過該折疊的電流通道196的兩個區(qū)段，從而產(chǎn)生磁排斥力。當負載導(dǎo)體42牢固地固定于斷路器外殼的主體12上時，該磁排斥力試圖將雙金屬片168的自由端172沿遠離負載導(dǎo)體的方向，朝向跳閘臂180推動。短路所產(chǎn)生的很高的電流會產(chǎn)生較大的排斥力，由于雙金屬片靠近負載導(dǎo)體42，上述較大的排斥力可使雙金屬片產(chǎn)生永久性變形。如圖2所示，為了避免產(chǎn)生上述變形，在雙金屬片168和負載導(dǎo)體42之間設(shè)置有磁屏蔽件198。
參照圖9，磁屏蔽件198由平面部件200構(gòu)成，該平面部件200由磁性材料，比如低碳鋼形成。該平面部件200沿橫向在負載導(dǎo)體42的雙金屬片168之間延伸，并沿縱向從校準螺釘186上方的、其通過釬焊與負載導(dǎo)體固定的位置延伸至雙金屬片的自由端172附近?？?04接納校準螺釘168。如圖10所示，透磁平面部件200俘獲由負載導(dǎo)體42產(chǎn)生的磁場M1的較大部分，并引導(dǎo)該磁場離開雙金屬片168。上述平面部件200還形成磁場M2的、具有較低磁阻的通道，該磁場M2是由流過雙金屬片的電流產(chǎn)生的，從而對雙金屬片施加吸引力。通過調(diào)節(jié)位于雙金屬片和負載導(dǎo)體之間的間隙中的平面部件200的位置，上述磁屏蔽件198所產(chǎn)生的吸引力與排斥力可保持平衡，而該排斥力也作用于雙金屬片上，雖然由于上述磁屏蔽件的作用而使該排斥力減小，這樣上述的凈作用力趨近于零，或至少減小到使雙金屬片發(fā)生變形的數(shù)值以下。當磁屏蔽件中的平面部件200固定于負載導(dǎo)體上，進而緊靠負載導(dǎo)體時，通過設(shè)置下述的側(cè)邊凸緣206會使作用于雙金屬片上的吸引力增加，該側(cè)邊凸緣206沿平面部件200的側(cè)邊，基本按照與雙金屬片168保持平行的方向延伸，并朝向該雙金屬片168伸出。可根據(jù)經(jīng)驗確定上述凸緣206朝向雙金屬片伸出的精確距離，以便使作用于雙金屬片上的凈作用力減小到下述值，該值小于使雙金屬片產(chǎn)生永久變形的值。在具體的斷路器中，磁屏蔽件由厚度為0．062英寸(1．57mm)，長度為1英寸(25．4mm)，寬度為0．72英寸(18．3mm)的低碳鋼制成。上述凸緣206朝向雙金屬片伸出0．062英寸(1．57)mm。在其中的分流器178與朝向負載導(dǎo)體焊接的本發(fā)明的特定實施例中，在平面部件200中設(shè)置有缺口208以避免使雙金屬片發(fā)生短路。
應(yīng)注意到，校準桿182也由低碳鋼形成，因此其也對雙金屬片168起一定的附加磁屏蔽作用。但是，由于該校準桿182靠近雙金屬片的固定端，故其對于通過懸臂式雙金屬片所形成的較長的活動臂而作用于雙金屬片的自由端172上的相當大的排斥力，不能形成足夠的屏蔽作用。
如上所述，電磁組件72包括磁性框架78。在圖11-14中清楚顯示的磁性框架78包括第1端部210，間隔開的第2端部212，這兩個端部通過第1和第2側(cè)壁214和216連接，從而形成矩形磁路。線圈74纏繞于線圈架76上，該線圈架76將線圈支承于磁性框架78內(nèi)部，其軸線在磁性框架78中的第1和第2端部210和212之間延伸。第1端部210中的開口217使銜鐵80中的長條形部件82伸入螺線形線圈中。
由于電磁組件72的主體內(nèi)部的空間有限，這樣磁性框架78的側(cè)壁214和216高度小于上述端部210和212的長度。這種限制，以及對于銜鐵80的軸向運動來說有限的空間很難進行用于電磁跳閘功能的較大范圍的調(diào)節(jié)。本發(fā)明通過在長條形銜鐵部件82的遠端處設(shè)置加粗部，可在一定程度上克服上述限制。如上所述，與這種類型的電磁跳閘機構(gòu)中的普通方式一樣，流過線圈74的電流產(chǎn)生磁場，該磁場將長條形銜鐵部件(82)穿過磁性框架78的端部中的開口而拉入線圈中，從而使斷路器實現(xiàn)跳閘。擰入磁性框架78的第2，或底端212中的螺紋孔218中的，并且通過主體12中的開口可接觸到的普通的磁性校準螺釘162對加粗部88和校準螺釘之間的初始主間隙進行細微的調(diào)節(jié)，以便校準每根柱。如上面所述，調(diào)節(jié)機構(gòu)132對主間隙220進一步進行調(diào)節(jié)，以便設(shè)定用于按照所需電流值使斷路器實現(xiàn)跳閘的主間隙220。
如圖12和13所示，加粗部88的橫向尺寸，或直徑大于圓柱86的直徑。當電流在開始時施加于線圈74上時，磁束環(huán)繞通過磁性框架，校準螺釘162，間隙220，加粗部88，圓柱86，在開口217處位于圓柱和磁性框架的頂端之間的環(huán)狀間隙222。該磁束210所產(chǎn)生的磁力試圖朝向校準螺釘218向下拉動加粗部88。由于加粗部88的直徑大于圓柱86的直徑，這樣部分磁束224通過沿圓柱86的側(cè)壁基本按照軸向延伸的輔助間隙226，從磁性框架的第1端部210直接延伸到加粗部88的頂面。這樣會產(chǎn)生向上作用于加粗部88的作用力，該力試圖對加粗部88沿與主間隙220中的、將加粗部下拉的力的相反方向，以背離校準螺釘18的方式進行拉動。當主初始間隙220設(shè)定為最小值時，如圖12所示，輔助間隙226為最大值，這樣斷路電流設(shè)定為最低值。當初始主間隙220增加從而用于使斷路器實現(xiàn)跳閘所需的電流較大時，如圖13所示，初始輔助間隙226減小，這樣作用于加粗部88上的向上的力增加。因此，上述輔助間隙226的減小還會增加使斷路器實現(xiàn)跳閘所需的電流。因此可知道，對于初始主間隙220的長度的給定變化量，在自由端具有加粗部的銜鐵會使斷路電流的范圍增加。
可注意到，由于形成線圈74的導(dǎo)線的直徑較粗，如圖12和13所示，在線圈的左側(cè)具有3圈，在右側(cè)具有兩圈。這樣會使線圈74所產(chǎn)生的磁束發(fā)生非平衡，該線圈會由于磁性框架78而發(fā)生短路。其結(jié)果是，位于線圈一側(cè)的多余的一圈所產(chǎn)生的附加磁束試圖在磁性框架中產(chǎn)生循環(huán)，并且不穿過間隙222而進入圓柱86。為了減小上述傾向，在開口217處，在磁性框架的第1端部210中形成有橫向間隙228，如圖11和14所示。
為了確保對跳閘單元進行準確的操作，特別是考慮到所產(chǎn)生的相當大的磁力，許多部件必須牢固地固定于斷路器內(nèi)部。該部件包括磁性框架78，該磁性框架78必須牢固地固定以便確保對電磁跳閘單元操作的穩(wěn)定性。另外，空間的限制使可采用的連接形式受到限制。本發(fā)明采用固定扣件230將磁性框架78固定于凹部232內(nèi)部，如圖16所示。該固定扣件230的主要結(jié)構(gòu)在圖15中示出，其由非磁性的彈性材料，比如磷青銅合金制成。固定扣件230包括平直的中間部234和一對端部240，該中間部234包括第1表面236和第2表面238，每個端部240相對中間部234的平面呈銳角α傾斜(參見圖6)。該端部，或翼部240的側(cè)邊形成有自由邊緣242。固定扣件的平直中間部234形成有孔244，上述銜鐵80中的長條形銜鐵部件82穿過該孔244。
從圖16和圖17可清楚看到，磁性框架壓靠于位于側(cè)壁248之間的凹部232的底面246上。由于磁性框架78坐靠于凹部232內(nèi)部，這樣固定扣件230嵌入該凹部中，面第1表面236朝向磁性框架的頂端部210。端部，或翼部240的長度，以及其與平直中間部234共同形成的夾角α確定位于自由邊緣242之間的空間S，該空間S的寬度大于凹部232的寬度，從而固定扣件和凹部232之間實現(xiàn)緊密配合。因此，當固定扣件壓入凹部232中時，翼部240向后退，并且以較大角度彎曲，從而平直中間部234牢固地壓靠于磁性框架上，這樣自由邊緣242插入側(cè)壁248中，從而將磁性框架牢固固定。在圖示的實施例中，側(cè)壁包括有固定支架118的槽130。在此結(jié)構(gòu)中，端部，或翼部240包括向外側(cè)伸出的突片250，它們以類似方式與上述槽130嵌合。
位于固定扣件中的翼部240和平直中間部234之間的角度α最好在15°-30°的范圍內(nèi)。在斷路器的具體實施例中，上述角度α為25°。另外，在具體的實施例中，在點252處對平直中間部234和翼部240的前角進行切削以便與磁性框架78和凹部232的形狀相配合。
雖然上面對本發(fā)明的具體實施例進行了描述，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易知道，可根據(jù)上面說明書給出的全部教導(dǎo)對上述的具體結(jié)構(gòu)進行各種改進和替換。因此，上面描述的具體結(jié)構(gòu)僅僅是示意性的，并且不構(gòu)成對本發(fā)明的請求保護范圍的限定，該請求保護范圍是由后面所附的權(quán)利要求，任何以及所有相應(yīng)的等同物的全部范圍確定的。
權(quán)利要求
權(quán)利要求書1．一種斷路器(10)用的熱跳閘單元(22)，該跳閘單元包括長條形負載導(dǎo)體(42)，該負載導(dǎo)體(42)包括支承部(42c)和帶有自由端(42f)的懸臂部；長條形雙金屬片(168)，該雙金屬片(168)包括第一端部(170)，該第一端部與上述長條形負載導(dǎo)體(42)的自由端(42f)固定，并沿側(cè)邊延伸，但是其與上述長條形負載導(dǎo)體(42)沿橫向間隔開，并帶有第二自由端部(172)；柔性導(dǎo)體(178)，其在靠近第二自由端部(172)處與雙金屬片(168)固定，上述雙金屬片和長條形負載導(dǎo)體在上述柔性導(dǎo)體(178)和長條形負載導(dǎo)體(42)中的支承部(42c)之間構(gòu)成折疊的電流通道(196)，該通道在長條形負載導(dǎo)體(42)和雙金屬片(168)之間產(chǎn)生磁排斥力；靠近上述雙金屬片(168)的第二自由端部(172)設(shè)置的跳閘件(24)，其通過對應(yīng)于通過上述折疊電流通道(196)的持續(xù)過載電流使上述雙金屬片的第二自由端部移動的方式驅(qū)動；磁屏蔽件(198)，其包括透磁平面部件(200)，該平面部件沿橫向設(shè)置于長條形負載導(dǎo)體(42)和雙金屬片之間，其包括基本平行于且伸向雙金屬片(168)的側(cè)邊凸緣(206)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱跳閘單元(22)，其特征在于上述柔性導(dǎo)體(178)與朝向上述磁屏蔽件(198)的雙金屬片(168)固定，上述平面部件(200)包括接納上述柔性導(dǎo)體(178)的缺口(208)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱跳閘單元(22)，其特征在于上述平面部件(200)固定于長條形導(dǎo)體(42)。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱跳閘單元(22)，其特征在于上述長條形負載導(dǎo)體(42)的材料為銅，上述透磁平面部件(200)的材料為鋼。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱跳閘單元(22)，其特征在于上述側(cè)邊凸緣(206)朝向雙金屬片(168)伸出下述距離，該距離為可在磁屏蔽件(198)的雙金屬片(168)之間產(chǎn)生吸引力，該吸引力基本與上述排斥力保持平衡。
6．一種斷路器(10)用的熱跳閘單元(22)，該跳閘單元包括長條形負載導(dǎo)體(42)，該負載導(dǎo)體(42)包括支承部(42c)和帶有自由端(42f)的懸臂部；長條形雙金屬片(168)，該雙金屬片(168)包括第一端部(170)，該第一端部與上述長條形負載導(dǎo)體(42)的自由端(42f)固定，并沿側(cè)邊延伸，但是其與上述長條形負載導(dǎo)體(42)沿橫向間隔開，并帶有第二自由端部(172)；柔性導(dǎo)體(178)，其在靠近第二自由端部(172)處與雙金屬片(168)固定，上述雙金屬片(168)和長條形負載導(dǎo)體(42)在上述柔性導(dǎo)體(178)和長條形負載導(dǎo)體(42)中的支承部(42c)之間構(gòu)成折疊的電流通道(196)，該通道在長條形負載導(dǎo)體(42)和雙金屬片(168)之間產(chǎn)生磁排斥力；靠近上述雙金屬片(168)的第2自由端部(172)設(shè)置的跳閘件(24)，其通過對應(yīng)于通過上述折疊電流通道(196)的持續(xù)過載電流使上述雙金屬片的第二自由端部(172)移動的方式驅(qū)動；校準器(182，186)，其包括校準桿(182)和校準螺釘(186)，該校準桿(182)的固定端與長條形負載導(dǎo)體(42)的自由端(42f)固定，上述校準螺釘(186)在上述長條形負載導(dǎo)體(42)中的支承部(42c)和校準桿(182)的自由端之間延伸，該校準螺釘是可調(diào)節(jié)的以便將校準桿(182)的自由端朝向長條形負載導(dǎo)體(42)的支承部(42c)拉動和背離該支承部拉動，從而使長條形負載導(dǎo)體(42)的懸臂部產(chǎn)生彎曲，該懸臂部包括自由端(42f)，其對雙金屬片(168)中的第二自由端部(172)和跳閘件(24)之間的初始間隙進行調(diào)節(jié)；磁屏蔽件(198)，其包括透磁部件(200)，該部件設(shè)置于長條形負載導(dǎo)體(42)中的支承部(42c)和雙金屬片(168)中的第二自由端部(172)之間。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱跳閘單元(22)，其特征在于上述透磁部件(200)包括透磁平面部件，該平面部件沿橫向在靠近雙金屬片(168)的第二自由端部(172)處，于長條形負載導(dǎo)體(42)中的支承部(42c)和雙金屬片(168)之間延伸。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱跳閘單元(22)，其特征在于上述透磁平面部件(200)沿長條形負載導(dǎo)體(42)，從靠近雙金屬片(168)的第二自由端部(172)的位置延伸至超出校準螺釘(186)之外的位置，該透磁平面部件(200)包括可使校準螺釘(186)穿過的孔(204)。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱跳閘單元(22)，其特征在于上述平面部件(200)包括側(cè)邊凸緣(206)，該側(cè)邊凸緣(206)基本沿長條形負載導(dǎo)體(42)延伸，并朝向雙金屬片(168)伸出。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱跳閘單元(22)，其特征在于上述柔性導(dǎo)體(178)與朝向磁屏蔽件(198)的雙金屬片(168)固定，上述透磁平面部件(200)包括接納柔性導(dǎo)體(178)的缺口(208)。
11．一種斷路器(10)，其包括外殼(12，14)；固定于上述外殼(12，14)內(nèi)部的可分開的接點(32，34)；操縱機構(gòu)(18)，其用于打開和關(guān)閉上述可分開的接點(32，34)，并且在通過跳閘單元(22)實現(xiàn)釋放時，將所打開的接點脫開；熱跳閘單元(22)，其包括長條形負載導(dǎo)體(42)，該負載導(dǎo)體(42)包括支承部(42c)和帶有自由端(42f)的懸臂部；長條形雙金屬片(168)，該雙金屬片(168)包括第一端部(170)，該第1端部與上述長條形負載導(dǎo)體(42)的自由端(42f)固定，并沿側(cè)邊延伸，但是其與上述長條形負載導(dǎo)體(42)沿橫向間隔開，并帶有第二自由端部(172)；柔性導(dǎo)體(178)，其在靠近第二自由端部(172)處與雙金屬片(168)固定，上述雙金屬片(168)和長條形負載導(dǎo)體(42)在上述柔性導(dǎo)體(178)和長條形負載導(dǎo)體(42)中的支承部(42c)之間構(gòu)成折疊的電流通道(196)，該通道在長條形負載導(dǎo)體(42)和雙金屬片(168)之間產(chǎn)生磁排斥力；靠近上述雙金屬片(168)的第二自由端部(172)設(shè)置的跳閘單元(24)，其通過對應(yīng)于通過上述折疊電流通道(196)的持續(xù)過載電流使上述雙金屬片的第二自由端部移動的方式驅(qū)動，從而將操縱機構(gòu)(18)釋放，并將可分開的接點(32，34)打開；磁屏蔽件(198)，其包括透磁平面部件(200)，該平面部件在靠近雙金屬片(168)的第二端部(172)處沿橫向設(shè)置于長條形負載導(dǎo)體(42)的支承板(42c)和雙金屬片(168)之間。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的斷路器(10)，其特征在于上述平面部件(200)包括側(cè)邊凸緣(206)，該側(cè)邊凸緣(206)基本沿負載導(dǎo)體(42)延伸，并朝向雙金屬片(168)伸出。
全文摘要
斷路器的電磁跳閘單元(22)包括壓靠在可調(diào)止動件(138)上的銜鐵(80)。銜鐵(80)包括長條形透磁部件(82)?？蚣?84)形成嵌合跳閘桿(24)上的跳閘臂(160)的跳閘面。提供熱跳閘功能的雙金屬片(168)從與跳閘桿(24)隔開的一支承件懸伸。銜鐵(80)自由端上的環(huán)形加粗部(88)受到與負載電流產(chǎn)生的將銜鐵(80)拉入螺線圈(74)的力反向的磁力的作用。間隙(228)可避免幾圈非對稱纏繞的較粗線圈的磁場短路。磁屏蔽件(198)防止短路過程中雙金屬片的變形。
文檔編號H01H73/48GK1204849SQ9810661
公開日1999年1月13日 申請日期1998年4月13日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月13日
發(fā)明者肯尼斯·丹尼爾·科爾伯格, 馬克·阿蘭·朱德斯 申請人:尹頓公司