專利名稱：Circuit breaker locking and unlocking mechanism的制作方法
技術領域：
本公開內容涉及斷路器，且更特定而言，涉及斷路器機構和將斷路器的可移動臂 鎖定與解鎖的方法。
背景技術：
電子斷路器，諸如電弧故障電路斷續(xù)器(AFCIs)和接地故障電路斷續(xù)器(GFCIs)， 使用電子部件來檢測電弧和接地故障。一旦電子構件有故障，斷路器可失去其保護電路的 能力有利地，出于安全目的，能在斷路器再次接通(例如，閉合主觸頭)之前檢查電子 構件或電子斷路器。

發(fā)明內容
斷路器和方法包括主觸頭，這些主觸頭被配置成在接通位置連接和在斷開位置分 開。把手聯接至這些主觸頭之一以在接通位置、斷開位置、跳間位置和超接通位置之間調整 這些觸頭。輔助觸頭被配置成當使用處于超接通位置的把手連接時供電，甚至在主觸頭分 開時。止擋機構被配置成維持主觸頭的分開以能夠使用輔助觸頭向測試電路供電來進行測 試，使得如果測試通過，釋放該止擋機構以允許主觸頭復位。斷路器包括移動臂，該移動臂具有可移動觸頭，該可移動觸頭當處于接通位置時 連接到固定觸頭且當處于斷開位置時與該固定觸頭分開。把手聯接至移動臂以調整移動臂 到接通位置、斷開位置、跳閘位置和超接通位置。輔助觸頭被配置成向測試電路供電，輔助 觸頭由處于超接通位置時的把手連接。移動臂止擋件被配置成在把手處于超接通位置時維 持可移動觸頭與固定觸頭之間的分開。根據當輔助觸頭連接時所產生的來自測試電路的信 號可釋放該移動臂止擋件，使得如果測試電路確定斷路器適合于操作，移動臂止擋件就釋 放該移動臂。用于向斷路器電子器件供電的方法包括提供斷路器，斷路器具有可連接的主觸 頭，其中，這些主觸頭在接通位置連接且在斷開位置和跳間位置分開；把手，其聯接到第一 觸頭之一以在接通位置、斷開位置和超接通位置之間調整這些觸頭；輔助觸頭，其被配置成 當使用處于超接通位置的把手連接時供電；以及，止擋機構，其被配置成維持主觸頭之間的 分開直到條件滿足；通過采用處于超接通位置的把手來連接輔助觸頭；以及，向斷路器內 的電路供電使得如果電路確定所述條件已滿足，就釋放止擋構件以允許可連接的主觸頭復 位，否則維持止擋構件且主觸頭保持分開。通過下文本發(fā)明的說明性實施例的具體描述，本發(fā)明的這些和其它目的、特點和優(yōu)點將會變得顯而易見，結合附圖來閱讀本發(fā)明的說明性實施例的具體描述。


本公開內容將參考附圖詳細地給出下文優(yōu)選實施例的描述，在附圖中圖1是示出根據本發(fā)明原理的斷路器機構處于斷開位置且主觸頭打開的示意圖；圖2示出根據本發(fā)明原理的圖1的斷路器處于超中心位置的示意圖，其中，移動臂 的閂構件接合移動臂止擋件且主觸頭打開；圖3是示出根據本發(fā)明原理的圖2的斷路器處于超接通位置的示意圖，其中，輔助 觸頭連接以向接通斷路器電路供電，移動臂止擋件維持移動臂且主觸頭打開；圖4是示出根據本發(fā)明原理的圖3的斷路器處于接通位置的示意圖，其中，接通斷 路器電路將該移動臂止擋件解鎖以釋放該移動臂來允許主觸頭復位；圖5是示出根據本發(fā)明原理的圖4的斷路器的示意圖，其中，把手從接通移動到斷 開；圖6是示出根據本發(fā)明原理的圖4的斷路器的示意圖，其中，示出在跳閘后移動臂 采取的路徑；圖7是根據本發(fā)明原理的替代斷路器的示意圖，其中，移動臂和把手處于接通位 置且主觸頭閉合；圖8是示出根據本發(fā)明原理的圖7的斷路器機構處于斷開位置且主觸頭打開的示 意圖；圖9是示出根據本發(fā)明原理的圖8的斷路器處于超中心位置的示意圖，其中，移動 臂止擋件的可移動閂構件防止移動臂移動且主觸頭打開；圖10是示出根據本發(fā)明原理的圖9的斷路器處于超接通位置的示意圖，其中，輔 助觸頭連接以向接通斷路器電路供電，移動臂止擋件維持移動臂且主觸頭打開；圖11是示出根據本發(fā)明原理的處于接通位置的圖3的斷路器的示意圖，其中，說 明性地描述了支架構件；圖12是示出根據本發(fā)明原理的圖11的斷路器處于斷開位置的示意圖，其中，說明 性地描述了支架構件；以及圖13是示出根據本發(fā)明原理的圖12的斷路器處于跳閘位置的示意圖，其中，說明 性地描述了支架構件。
具體實施例方式本發(fā)明原理包括用于鎖定斷路器的機械部件且因此防止在有故障的電子構件的 情況下閉合主觸頭的方法。然后，向這些電子構件提供電力的暫時恢復。在恢復電力后，這 些電子構件執(zhí)行自測試。如果這些電子構件通過該測試，那么當前實施例將機械極解鎖且 允許主觸頭閉合。雖然當前實施例在說明性斷路器類型和相對應的機構方面展開描述，但是本發(fā)明 原理并不限于說明性實例，且可用于包括具有相似或等效功能的元件的其它電子和機械元 件。這些裝置可包括(例如)AFCI、GFCI、TVSS、電涌保護器(Surge)、開關裝置等。可通過 使用專用硬件以及能執(zhí)行所述功能中的一個或多個功能的硬件來提供附圖所示的各種元
5件的功能。本發(fā)明的實施例以及其具體實例，預期涵蓋本發(fā)明的結構和功能等效物。此外，預 期這些等效物包括目前已知的等效物和未來發(fā)展的等效物(即，所發(fā)展的執(zhí)行相同功能的 任何元件，無論結構如何)。因此，舉例而言，本領域技術人員將了解本文所給出的方塊圖代 表體現本發(fā)明原理的說明性系統構件和/或電路的概念視圖?，F參看附圖的具體細節(jié)，在所有的這些附圖中相同的附圖標記標示類似或相同的 元件，且最初參看圖1，說明性地示出根據一個實施例的斷路器100機構。斷路器100包括 把手102，把手102具有延伸部分104，延伸部分104樞轉地連接到移動臂106。移動臂106 包括可移動觸頭108，可移動觸頭108可相對于固定觸頭110移動。當處于圖1所描繪的 “斷開”狀態(tài)時，固定觸頭110與可移動觸頭分開。通過將把手102置于斷開位置以通過造 成移動臂106的角度位移而使固定觸頭110與可移動觸頭108 (總稱作第一或主觸頭)分 開從而設置斷開狀態(tài)。偏壓裝置112，諸如彈簧，連接到移動臂106和支架(未圖示)。為了清楚起見，去 掉了支架(111)，但參看圖11至13對支架進行了解釋。偏壓裝置112向移動臂106施加力 以維持移動臂106相對于固定觸頭110處于縮回位置。以此方式，固定觸頭110與主觸頭 108保持分開。在此實施例中，移動臂止擋件116被向上偏壓且使用支承結構118和120引導。 移動臂止擋件116被設計成“總是阻擋”移動臂106，除非輔助觸頭126觸發(fā)驅動器或釋放 器，驅動器或釋放器使止擋件116的阻擋區(qū)移開(例如，彈簧或其它元件將阻擋裝置移開 或移回到其阻擋位置)。支承結構118和120可模制到斷路器外殼中或者提供為單獨插入 件。支承結構118維持移動臂止擋件116的位置且允許其引導運動。支承結構120提供偏 壓裝置122的附連點。移動臂止擋件116被配置成接納剛性地形成在移動臂106上的閂構 件117。閂構件117可定位成卡在止擋件116上以保持移動臂106處于預定位置。繼電器 124根據電路130提供磁場以驅動止擋件116，將在下文中對此進行更詳細地解釋。一對輔助觸頭126設于斷路器把手102處或其附近。這些觸頭126維持在打開位 置且被偏壓分開?？墒褂迷诎惭b觸頭的位置之間的偏壓裝置將觸頭126偏壓分開，或者觸 頭126中至少一個的彈性可用作偏壓特點(例如，可充當梁或懸臂彈簧的導電材料的彈性 響應)。在觸頭126連接后，電路130 (其可為自測試電路)被加電以測試斷路器100來確 定再次閉合主觸頭(108，110)是否安全。若測試通過，則向繼電器124或其它裝置提供信 號以將止擋件116置于所希望的狀態(tài)。這對于接地故障或電弧故障防護電路特別適用。參看圖2，將把手102旋轉至超中心位置或者是在斷開位置與接通位置之間的其 它固定位置。當處于超中心位置時，在使用者轉動把手時，采用移動臂止擋件116阻擋移動 臂106，且因此通過將閂構件117卡在止擋件116上而鎖定斷路器100的機械部件和特別地 移動臂106。當電子構件通過使用電路130進行的自測試時，移走移動臂止擋件116，將斷 路器解鎖。提供該對輔助觸頭126用于電子電力恢復目的。由輔助觸頭126允許的暫時電 力恢復優(yōu)選地限于該電子器件且并不向斷路器100的負載側供應電力。輔助觸頭126正常 是打開的，除非利用斷路器把手102的部分127按壓，如圖3所描繪。電子器件130可包括 任何自測試邏輯或其它測試電路以確定能否再次使用斷路器。移動臂止擋件116優(yōu)選地由鐵磁材料制成且負載有壓縮彈簧122。當使用者轉動把手102時，移動臂106旋轉至如圖2所示的位置。在圖2，斷路器把手102處于斷路器操 作的過渡位置(例如，超中心)。在這個位置，操作彈簧112已被伸展且獲得足夠能量以在 釋放移動臂106時閉合主觸頭108和110。如果把手略微經過超中心位置，如果已從止擋件 116釋放臂106，那么操作彈簧112閉合主觸頭108和110。將移動臂止擋件116置于此超 中心位置以阻擋移動臂106在水平方向的運動。該超中心位置是實現移動臂106與移動臂 止擋件116之間接合的位置。參看圖3，將把手102轉動到接通位置。如果使用者繼續(xù)經過該接通位置(如圖所 示到達超接通位置)，把手使用部分127按壓輔助觸頭126。這閉合輔助觸頭126且恢復到 存在于斷路器中的電子構件130的電力以執(zhí)行自測試或其它功能。參看圖4，如果電子構件130通過自測試，那么自測試電子器件能使電流流過繼電 器124以產生磁力。移動臂止擋件116被磁力吸引沿箭頭“A”的方向向下移動來釋放移 動臂106的閂構件117。然后釋放操作彈簧112且操作彈簧112偏轉以閉合主觸頭108和 110。在主觸頭108和110閉合之后，在輔助觸頭126上的彈簧力將把手102從超接通位置 (圖3)自動地送回至接通位置(圖4)。觸頭108和110連接，且斷路器操作。如果電子構件130未能通過自測試，那么裝置無動作。然后使用者可釋放把手，且 使用操作彈簧112將把手自動地移回到斷開位置。操作彈簧112維持移動臂106使得觸頭 108與110保持分開，如圖1所描繪。當斷路器100接通時，存在使主觸頭108與110分開的兩種方式。在第一種方式 中，通過轉動把手102從接通位置到斷開位置而使主觸頭108與110分開。在從接通到斷 開的運動中，移動臂106不會與移動臂止擋件116干涉，如由圖5中的虛線箭頭B所示。閂 構件117經過止擋件116而不會接合該止擋件116。使觸頭108與110分開的第二種方式 是使斷路器跳閘。參看圖6，當斷路器跳閘時，把手跳轉到跳閘位置，且移動臂106遵循虛線箭頭“C” 所示的路徑。移動臂106與移動臂止擋件116干涉。為了確保移動臂106經過移動臂止擋 件116，該止擋件116的一側134被切成圓角，被斜切或者形成斜坡。因此，在移動臂106接 合該側部134時，該止擋件116被迫向下且形成間隙供閂構件117通過。因此，通過使移動 臂106移離固定觸頭110而使移動臂106跳閘且造成開路?？赏ㄟ^首先將把手102移動到 斷開位置，然后到超中心位置，再到接通位置來使斷路器100復位，如上文所述。在實現超 中心位置時，止擋件116由閂構件117鎖住。為了閉合主觸頭108和110，轉動把手102從斷開位置到接通位置(圖4)。當轉 動把手102從斷開到接通時，止擋件116阻擋移動臂106的運動。如描述的那樣，當使用者 轉動把手從接通到斷開時，主觸頭108和110分開，或者當發(fā)生超載電流時，斷路器100做 出反應并跳閘。在跳閘過程中，把手102自動轉到跳閘位置(圖6)。使用者不能從跳閘位 置直接閉合主觸頭108和110。必須首先將把手移動到斷開位置，然后可閉合主觸頭108和 110。如上文所述，在從接通到跳閘的運動中以及從跳閘到斷開的運動中，把手102也接合。應了解移動臂106、移動臂止擋件116、偏壓裝置112、繼電器124和輔助觸頭126 的布置/配置可具有許多變型。也可實現其它配置，如參看圖7至圖10說明性地描述和圖 示的。參看圖7至圖10，示出斷路器200的替代配置的四個位置。在圖7中，斷路器200接通(主觸頭108和110閉合)。移動臂止擋件216現包括環(huán)路形狀，且利用延伸彈簧122 保持?？梢苿拥拈V構件218放置于移動臂止擋件216上，且負載有壓縮彈簧220或其它偏 壓裝置。在此配置中，可通過進一步壓縮彈簧220而使閂構件218僅逆時針旋轉，而不能順 時針旋轉(閂構件218在連接到止擋件216的位置樞轉(樞軸225))。移動臂止擋件216 被配置成允許間隙用于螺線管柱塞222和其運動。應了解也可采用其它機構作為螺線管柱 塞222的替代或補充。在主觸頭108和110閉合時，螺線管柱塞222可射擊以使斷路器200跳閘。當使 用者轉動斷路器把手102至斷開位置時，如圖8所示，移動臂106向上推動移動臂止擋件 216。當移動臂止擋件216與阻擋結構224 (例如，在斷路器200的外殼中形成的結構)相 遇，在結構224與閂構件218之間的相互作用力壓縮彈簧220，使移動臂止擋件216經過阻 擋結構224到達阻擋結構224上方的位置，如圖8所示。盡管延伸彈簧112在移動臂止擋件216上向下施加力，由于閂構件218與阻擋結 構224之間的相互作用，止擋件216的向下運動是不可能的。當使用者轉動斷路器200時， 將把手102從斷開位置拉到接通位置。如上文對于先前配置所述的，把手102首先到達超中心位置。在這個位置，移動臂 止擋件216阻擋移動臂106的水平運動，如圖9所描繪的。閂構件117由止擋件216的一 部分保持。當使用者保持轉動把手102時，實現超接通位置，在該位置輔助觸頭126被壓在 一起以使電流流動。這恢復到電子構件130的電力且執(zhí)行自測試。參看圖10，由于移動臂止擋件216現處于較高位置，移動臂止擋件216進入螺線管 柱塞222的運動路徑內。如果斷路器200通過測試，那么斷路器中的螺線管柱塞222的螺 線管射擊且撞擊在移動臂止擋件216上的閂構件218。這釋放彈簧220以由彈簧力向下拉 動止擋件216。然后通過釋放操作彈簧112，將移動臂106釋放且使之移動到接通位置(參 看，例如圖7)。如果斷路器未能通過自測試，該裝置就無動作。當使用者釋放把手102時，操作彈 簧112收縮且將移動臂106和把手102移動到斷開位置。在此替代配置中，作為繼電器124 的替代，解鎖機構是可能已存在于裝置中的螺線管柱塞222。參看圖11，應了解彈簧112的一側懸掛于接觸臂106上，而另一側懸掛于被稱作支 架111的構件上。支架111繞斷路器內的柱113樞轉，使得其可在需要時旋轉。當斷路器 處于接通位置時，彈簧112傾向于順時針旋轉支架111。但是，支架的腳部115就座在斷路 器內的閂構件127上。因此，該旋轉是不可能的且支架111保持固定。為了清楚起見，從圖 1至圖10省略了支架111。參看圖12，當使用者在接通與斷開之間循環(huán)把手102時，由于支架閂構件127的支 承，支架111保持固定。參看圖13，當發(fā)生過載電流時，在斷路器內的機構使閂構件127沿箭頭“D”的方向 縮回。結果是，支架111順時針旋轉，且斷路器從接通位置轉到跳閘位置。正常，在斷路器 內提供止擋件以限定支架可旋轉多遠。已描述了斷路器鎖定與解鎖機構的優(yōu)選實施例(其預期是說明性的而不是限制 性的)，應當注意的是根據上述教導內容，本領域技術人員可做出各種修改和變化，因此應 了解可對所公開的本發(fā)明的特定實施例做出變化，而這些變化落入所附權利要求書所概括
8的本發(fā)明的范圍和精神內。在上文中，已詳細地、特別地按照專利法所需的描述了本發(fā)明， 專利證書所主張和期望保護的內容在所附權利要求書中陳述。
權利要求
一種斷路器，其包括主觸頭，它們被配置成在接通位置連接且在斷開位置分開；把手，其聯接到所述主觸頭之一以在所述接通位置、斷開位置、跳閘位置與超接通位置之間調整所述觸頭；輔助觸頭，它們被配置成在使用處于所述超接通位置的把手連接時供電，即使在所述主觸頭分開時；以及，止擋機構，其被配置成維持所述主觸頭之間的分開以便使用輔助觸頭向測試電路供電能夠進行測試，使得如果測試通過，釋放所述止擋機構以允許所述主觸頭復位。
2.根據權利要求1所述的斷路器，其中，所述主觸頭包括固定觸頭和可移動觸頭，所述 可移動觸頭設于移動臂上，當所述斷路器跳閘時，所述移動臂將所述可移動觸頭與所述固 定觸頭分開。
3.根據權利要求2所述的斷路器，其中，所述移動臂包括閂構件，該閂構件被配置成在 所述把手位于設定位置時接合所述止擋機構。
4.根據權利要求2所述的斷路器，其中，所述止擋機構包括磁性材料且根據磁場來驅 動以釋放所述移動臂。
5.根據權利要求4所述的斷路器，其中，所述止擋機構由繼電器響應于所述測試電路 的信號來驅動。
6.根據權利要求2所述的斷路器，其中，所述止擋機構包括可移動閂構件以將所述止 擋機構鎖定和解鎖。
7.根據權利要求6所述的斷路器，其中，所述可移動閂構件由螺線管柱塞響應于所述 測試電路的信號來驅動。
8.根據權利要求2所述的斷路器，其還包括所述把手的超中心位置使得所述移動臂接 合所述止擋機構以防止所述第一觸頭的再連接直到執(zhí)行所述測試。
9.一種斷路器，其包括移動臂，其具有可移動觸頭，當處于接通位置時所述可移動觸頭連接到所述固定觸頭， 且當處于斷開位置所述可移動觸頭與所述固定觸頭分開；把手，其聯接到所述移動臂以調整所述移動臂到所述接通位置，所述斷開位置、跳閘位 置以及超接通位置；輔助觸頭，它們被配置成向測試電路供電，所述輔助觸頭由處于所述超接通位置時的 所述把手連接；以及，移動臂止擋件，其被配置成當所述把手處于所述超接通位置時維持在所述可移動觸頭 與所述固定觸頭之間的分開，根據在所述輔助觸頭連接時所產生的來自測試電路的信號可 釋放所述移動臂止擋件，使得如果所述測試電路確定所述斷路器適合于操作，所述移動臂 止擋件釋放所述移動臂。
10.根據權利要求9所述的斷路器，其中，所述移動臂包括閂構件，所述閂構件被配置 成當所述把手處于設定位置時接合所述止擋機構。
11.根據權利要求9所述的斷路器，其中，所述止擋機構包括磁性材料，且根據磁場來 驅動所述止擋機構以釋放所述移動臂。
12.根據權利要求11所述的斷路器，其中，所述止擋機構由繼電器響應于所述測試電路的所述信號來驅動。
13.根據權利要求9所述的斷路器，其中，所述止擋機構包括可移動閂構件以將所述止 擋機構鎖定和解鎖。
14.根據權利要求13所述的斷路器，其中，所述可移動閂構件由螺線管柱塞響應于所 述測試電路的信號來驅動。
15.根據權利要求9所述的斷路器，其還包括所述把手的超中心位置使得所述移動臂 接合所述止擋機構以防止所述可移動觸頭與固定觸頭的再連接直到所述測試通過。
16.一種用于向斷路器電子器件供電的方法，其包括提供斷路器，該斷路器具有可連接的主觸頭，其中所述主觸頭在接通位置連接且在斷 開位置和跳閘位置分開；把手，其聯接到所述第一觸頭之一以在所述接通位置、所述斷開位 置與超接通位置之間調整所述觸頭；輔助觸頭，它們被配置成在使用處于所述超接通位置 的所述把手連接時供電；以及，止擋機構，其被配置成維持所述主觸頭之間的分開直到條件 兩足；通過采用處于所述超接通位置的所述把手連接所述輔助觸頭；以及，向所述斷路器內的電路供電使得如果所述電路確定所述條件已滿足，釋放所述止擋機 構以允許所述可連接的主觸頭復位，否則維持所述止擋機構且所述主觸頭保持分開。
17.根據權利要求16所述的方法，其還包括當所述把手處于設定位置時接合移動臂用 于將所述第一觸頭與所述止擋機構分開。
18.根據權利要求17所述的方法，其還包括根據從所述電路輸出的信號來驅動所述止 擋機構以釋放所述移動臂。
19.根據權利要求18所述的方法，其中，所述止擋機構由繼電器和螺線管柱塞之一響 應于所述電路的所述信號來驅動。
全文摘要
文檔編號H01H71/46GK101952923SQ20098010337
公開日2011年1月19日 申請日期2009年1月29日 優(yōu)先權日2008年1月29日
發(fā)明者Yang Guang 申請人:Siemens Energy & Automat