低剖面電子斷路器、系統和方法

2024-02-12 10:47:15 1

低剖面電子斷路器、系統和方法
【專利摘要】本發明涉及低剖面電子斷路器、系統和方法。低剖面電子斷路器包括被聯接到相應第一和第二負載端子的第一和第二電氣支路。電子斷路器也包括電子處理電路，其被設置成監測第一和第二電氣支路內的電氣情況。電子斷電器被封裝到外殼內，該外殼的尺寸適於佔據標準單極斷路器配電板位置。在一些實施例中，電子斷路器不具有與第一和第二負載端子關聯的負載中性端子。提供組裝電子斷路器的方法以及其他系統和方法。
【專利說明】低剖面電子斷路器、系統和方法

【技術領域】
[0001]本發明總體涉及用於中斷來自電力源的電流的斷路器，並且更具體地，涉及包括兩個內部電氣支路的電子斷路器。

【背景技術】
[0002]電子斷路器可以被用於某些電氣系統中以用於保護被聯接到電力源的電路。電氣斷路器的一種類型是接地故障電路斷路器(GFCI)。GFCI可以被用於防止電擊危害，並且可以通常被包括在鄰近水的電路內，例如住宅浴室和/或廚房內。電子斷路器的另一類型是電弧故障電路斷路器(AFCI )。當電路中探測到電弧情況時AFCI可以中斷通向電路的電力。GFCI和AFCI也可以提供持續過電流和短路保護，並且可以提供手動斷路器跳閘。GFCI和AFCI可以被稱為「電子斷路器」並且可以包括內部印刷電路板。印刷電路板以及一個或更多個板上傳感器可以探測由斷路器保護的電路中的電氣情況的變化，並且作為響應，可以使得電子斷路器的跳閘機構跳閘以便中斷來自電力源的電流。
[0003]電子斷路器通常包括諸如印刷電路板、傳感器和電磁體的大量電子部件以及諸如接觸臂、電觸頭、託架、彈簧、電樞、磁體、雙金屬元件、負載和中性端子、接線片、接線螺釘和內部配線的機械部件。可以具有被設置成保護兩個相應電路的兩個內部電氣支路的雙工電子斷路器可以具有更多的電子和機械部件。常規雙工電子斷路器通常被封裝在外殼內，該外殼被設置成佔據斷路器配電板內的兩個標準單極斷路器位置。例如，常規的雙工電子斷路器可以具有外殼，該外殼具有被設置成佔據兩個標準單極0.75英寸配電板位置的1.5英寸總橫向寬度，或者具有被設置成佔據兩個標準單極I英寸配電板位置的2英寸總橫向寬度。
[0004]然而，隨著住宅和商業配電板內要保護的電路數量的增加，存在對較低剖面雙工電子斷路器(即，具有較窄的總橫向寬度的雙工電子斷路器)的需求。


【發明內容】

[0005]在第一方面，提供一種電子斷路器。電子斷路器包括各自被設置成傳導相應電流的第一支路和第二支路、電聯接到第一支路的第一負載端子、電聯接到第二支路的第二負載端子、電聯接到第一支路和第二支路且被設置成監測和響應在第一支路或者第二支路內感測的電氣情況的電子處理電路、以及具有橫向寬度並且包含第一和第二支路、第一和第二負載端子和電子處理電路的外殼，其中外殼被設置成不具有與第一和第二負載端子關聯的負載中性端子，並且外殼的橫向寬度不寬於被設置成保護單個電路的單極斷路器的橫向覽度。
[0006]在另一方面，提供一種電氣面板系統。電氣面板系統包括配電板和電子斷路器，所述配電板包括多個標準斷路器安裝位置，所述電子斷路器包括第一支路和第二支路，所述電子斷路器不具有與外部負載關聯的負載中性端子，所述電子斷路器在配電板上佔據被設置成接收單個電路單相斷路器的單個安裝位置。
[0007]在又一方面，提供一種組裝電子斷路器的方法。所述方法包括提供各自被設置成電聯接到相應電氣負載的第一和第二負載端子；提供被設置成接收單相電力的單個電力端子；在單個電力端子和第一負載端子之間聯接第一傳感器和第一跳閘機構以便形成第一支路，第一傳感器被設置成感測電氣情況；在單個電力端子和第二負載端子之間聯接第二傳感器和第二跳閘機構以便形成第二支路，第二支路並聯於第一支路並且第二傳感器被設置成感測電氣情況；將電子處理電路聯接到第一支路和第二支路，電子處理電路被設置成監測和響應在第一或者第二支路內感測的電氣情況；以及將第一和第二負載端子、單個電力端子、第一和第二傳感器、第一和第二跳閘機構以及電子處理電路保持在外殼內，其中外殼不保持與第一和第二負載端子關聯的負載中性端子。
[0008]從下述具體描述中可以顯而易見到本發明的其他方面、特徵和優點，其中描述和示出了多個示例性實施例和實施方式，包括用於實現本發明的最佳模式。本發明也能夠具有其他且不同的實施例，並且其多個細節可以在各方面進行修改，而均沒有背離本發明的範圍。因此，附圖和說明實際上將被看作是示意性的並且不是限制性的。本發明涵蓋了落入本發明範圍內的所有改型、等價物和替代物。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]下面描述的附圖僅用於示意性目的並且不必要成比例繪製。附圖不試圖以任何方式限制本發明的範圍。
[0010]圖1是根據實施例的包括兩個支路的低剖面電子斷路器的透視圖。
[0011]圖2是根據實施例的包括電子斷路器的電氣系統的框圖。
[0012]圖3是示出根據實施例的電子斷路器的第一支路的部件的一部分的透視圖。
[0013]圖4A是示出根據實施例的可以實施在諸如電子斷路器的斷路器內的跳閘機構的側視圖。
[0014]圖4B是示出圖4A的跳閘機構的跳閘單元的一部分的主視圖。
[0015]圖4C是示出圖4B的跳閘單元的側視圖。
[0016]圖4D是示出圖4A的跳閘單元的電樞的主視圖。
[0017]圖4E是示出圖4D的電樞的側視圖。
[0018]圖5A是示出根據實施例的電子斷路器的部件的一部分的子組件的透視圖。
[0019]圖5B是示出根據實施例的電子斷路器的部件的一部分的第二子組件的透視圖。
[0020]圖6是示出根據實施例的電子斷路器的各部件的分解立體圖。
[0021]圖7和圖8是根據實施例的電子斷路器的部件的一部分的子組件的相反側面的透視圖。
[0022]圖9A和圖9B是根據實施例的電子斷路器的負載中性端子和其他電氣束線部件的透視圖。
[0023]圖10是示出根據實施例的方法的流程圖。
[0024]圖1lA是根據實施例的包括配電板的配電箱的主視圖，該配電板具有安裝在其上的包括兩個支路的電子斷路器。
[0025]圖1lB是根據實施例的包括安裝在其上的電子斷路器的配電板的透視圖。
[0026]圖12A和圖12B是示出根據實施例的替代性跳閘單元的側視圖。
[0027]圖13A是根據實施例的斷路器中的另一跳閘組件的側視圖。
[0028]圖13B是圖13A的跳閘組件的跳閘單元的側視圖。
[0029]圖13C是圖13B的跳閘單元的電樞的主視圖。
[0030]圖14A是根據實施例的斷路器中的另一跳閘組件的側視圖。
[0031]圖14B是圖14A的跳閘組件的跳閘單元的側視圖。
[0032]圖14C是圖14B的跳閘單元的電樞的主視圖。
[0033]圖15A是根據實施例的斷路器中的另一跳閘組件的側視圖。
[0034]圖15B是圖15A的跳閘組件的跳閘單元的側視圖。
[0035]圖15C是圖15B的跳閘單元的電樞的側視圖。
[0036]圖15D是圖15C的電樞的主視圖。
[0037]圖16是根據實施例的包括跳閘組件的另一斷路器的側視圖。
[0038]圖17A和圖17B共同是根據實施例的另一電子斷路器的分解透視圖。
[0039]圖18是根據實施例的包括另一電子斷路器的電氣系統的框圖。
[0040]圖19A是根據實施例的包括兩個支路的另一低剖面電子斷路器的透視圖。
[0041]圖19B是示出圖19A的電子斷路器的部件的一部分的子組件的透視圖。
[0042]圖20是示出根據實施例的另一方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0043]現在將具體參考在附圖中示出的本公開的示例性實施例。只要可能，則在所有附圖中，相同附圖標記將用於指代相同或同樣的部件。
[0044]鑑於其內具有第一和第二電氣支路的常規電子斷路器(例如佔據兩個標準斷路器配電板安裝位置的雙工電子斷路器)所呈現的大剖面，需要這種電子斷路器具有顯著更低的剖面寬度。具體地，需要一種其內具有第一和第二電氣支路的電子斷路器，其可以被容納在斷路器配電板上的標準(即單極或單電路、單相)斷路器安裝位置內。因此，提供一種低剖面/低輪廓(low profile)電子斷路器，其包括第一和第二支路，其中電子斷路器可以裝配到尺寸適於常規單極電子斷路器的空間內。在一些實施例中，具有第一和第二支路的電子斷路器可以具有I英寸的總橫向寬度，而在其他實施例中，具有第一和第二支路的電子斷路器可以具有0.75英寸的總橫向寬度。
[0045]有利地，在電子斷路器配電板的固定空間內，根據一種或更多種實施例的電子斷路器可以能夠服務並(在必要時)中斷更大數量的電路，包括在一些實施例中高達電路的兩倍。例如，在具有12個標準I英寸斷路器位置的標準斷路器配電板中，可以通過使用根據一種或更多種實施例的電子斷路器來保護12個以上的電路且高達24個電路。
[0046]在另一寬泛方面，提供包括改進跳閘機構的斷路器。斷路器可以包括外殼，其容納可動電觸頭和被聯接到可動電觸頭的跳閘機構。跳閘機構可以包括磁體、沿磁體側面延伸的雙金屬構件和可在磁體上樞轉的電樞。電樞可以具有可接合於雙金屬構件的接合部分。還可以提供具有低剖面構造的跳閘單元。在一些實施例中，電樞可以具有第一端部和第二端部以及位於第一端部和第二端部之間的電樞樞軸。致動器可以在第一端部處被聯接到電樞，並且託架可以在第二端部處被聯接到電樞。這種結構可以使得致動器能夠非居中地被安裝在電子斷路器內，這可以產生用於其他電子斷路器部件的內部空間和/或使其剖面寬度變窄。
[0047]本發明不限於在此針對具有兩個電氣支路的雙工電子斷路器所示和所述的示意性示例，而是可以應用於具有兩個電氣支路的其他類型的電子斷路器。例如，一個或更多個實施例的低剖面方面可適用於雙極電子斷路器、諸如瞬態電壓浪湧保護(TVSS)裝置的電湧保護裝置、計量斷路器、電子跳閘單元斷路器和遠程可控斷路器。具有兩個電氣支路的其他類型的斷路器也可以是有益的。此外，雖然這裡描述的跳閘機構和跳閘單元可以被用於電子斷路器，不過它們也可以被用於非電子斷路器和具有任意適當數量的極或支路的斷路器。
[0048]在下文中將結合圖1-20更具體描述與具有兩個支路的電子斷路器、具有一個或更多個這樣的電子斷路器的系統、改進的跳閘機構和跳閘單元以及組裝和安設電子斷路器的方法相關的這些和其他方面。
[0049]圖1示出了根據一種或更多種實施例的具有兩個電氣支路的雙工電子斷路器100。雙工電子斷路器100包括外殼102，其可以由多個外殼部分形成。在一些實施例中，夕卜殼102可以包括三個外殼部分。如圖1所不，左外殼部分104、中心外殼部分106和右外殼部分108可以經由多個鉚釘110彼此互連，以便形成具有內部空間和表面的外殼102，從而容納、安裝和保持其他斷路器部件(在下文中被描述)。外殼部分104、106、108可以由任意合適的剛性塑料製成，例如可從Chicago, Illinois的Bulk Molding Compounds, Inc.獲得的熱固性塑料材料(例如，聚酯)。可以使用其他非傳導性材料。此外，可以使用將各部分緊固在一起的其他手段，例如螺釘、塑料焊接或者粘結劑。在其他實施例中，三個以上的外殼部分可以被用於形成外殼102。
[0050]雙工電子斷路器100可以包括一對手柄112A和112B,每個用於一個電氣支路。每個手柄112A和112B可以被用於手動切換其雙工電子斷路器100的相應電氣支路。在所示實施例中，雙工電子斷路器100的每個相應支路可以單獨切換或跳閘(脫扣)。在其他實施例中，兩個手柄112A和112B可以被橫杆或其他綑紮構件(未示出)系在一起，以致一個電氣支路的切換使得兩個支路均切換。雙工電子斷路器100還可以包括測試按鈕114。進一步，雙工電子斷路器100可以包括一個或更多個負載中性端子116A和116B，每一個關聯於一個電氣支路和相應的負載端子(見圖2)。雙工電子斷路器100可以包括中性線引線117，其被設置成電聯接到負載中性端子116A和116B並且電聯接且固定到配電板(在下文進一步被描述)。
[0051]雙工電子斷路器100具有低剖面，其中橫向寬度(Wt)在一些實施例中可以小於大約I英寸(小於大約25.4毫米)或者小於大約0.75英寸(小於大約19.1毫米)。雙工電子斷路器100可以因此被接收且安設在配電板中的單個標準斷路器安裝位置的寬度內。即，雙工電子斷路器100可以被接收且安設在配電板中被設置成接收單極斷路器(例如被設置成接收單相電力並保護單個電路的斷路器)的安裝位置內。
[0052]圖2示出了根據一種或更多種實施例的可包括雙工電子斷路器100的電氣系統200。電子斷路器100可以包括在電子斷路器100的線路側上的單個電力端子219。電力端子219可以通過電傳導路徑222被連接到電力總線221 (例如，單相電力總線)。電傳導路徑222可以被形成在斷路器配電板224上，且電子斷路器100被接收且安設在該配電板224上。電力端子219可以具有U形形式(見圖3中的端子314)並且可以被設置成被聯接到設置在斷路器配電板224內的單個標準斷路器位置處的針(見圖11A)。任選地，可以使用包括接線片和接線片螺釘的標準組件。這裡使用的術語「配電板」指代能夠將電力分配到多個電路並且被設置成接收並安裝一個或更多個斷路器來保護那些電路的任意部件。在下文結合圖1lA和圖1lB示出和描述包括電子斷路器100的配電板。
[0053]各自包括相應電負載(B卩，負載I和負載2)的兩個單獨的電路226和228可以在第一負載端子230A和第二負載端子230B (每個針對一個電氣支路)被連接到雙工電子斷路器100。負載I和負載2可以是電阻性的、電感性的、電容性的或其任意組合。負載端子230A和230B可以集成於雙工電子斷路器100並且可以具有常規構造。受保護的電路226和228也可以連接到與負載端子230A和230B關聯的一個或更多個負載中性端子。在所示實施例中，第一負載中性端子216A、第二負載中性端子216B和中性線引線217可以被設置在雙工電子斷路器100內。中性線引線217可以被內部連接到負載中性端子216A和216B以及電子處理電路240 (在下文描述)。中性線引線217也可以被連接到斷路器配電板224的面板中性部249。然而，在一些實施例中，單個負載中性端子可以被使用並且每個負載中性連接可以被接收且固定於此。在其他實施例中，可以不提供負載中性端子(如結合圖18-20在下文所述)。
[0054]在雙工電子斷路器100中，來自電力端子219的電流(例如單相電流)可以被分流到兩個電氣支路232A和232B內。每個電氣支路232A和232B可以包括相應的負載端子230A和230B。電氣支路232A可以包括一對電觸頭234A和236A，並且電氣支路232B可以包括一對電觸頭234B和236B，其中每對中的至少一個電觸頭是可動電觸頭(例如，電觸頭236A和236B)。每個支路232A和232B也可以分別包括其自身的跳閘機構238A和238B，其可以包括機械的、機電的和材料部件以在各種電路情況下實現斷路器跳閘，即相應的電觸頭234A和236A以及234B和236B彼此分離。跳閘機構238A和238B在一些實施例中可以各自包括託架、彈簧、電樞、致動器、磁體和雙金屬元件，如下文進一步所述。在一些實施例中，可以使用其他類型的電氣開關。
[0055]可以是印刷電路板的電子處理電路240可以被設置在電子斷路器100中。電子處理電路240可以被電聯接到一個或更多個傳感器248A和248B。每個電氣支路可以包括傳感器(例如，248A或者248B)。傳感器248A和248B可以各自感測其相應電氣支路232A和232B內的電氣情況(例如，其中的電流)並且經由傳導線244A和/或244B將指示支路232A和232B的且因此電路226和228的電氣情況的信號提供給電子處理電路240。
[0056]電子處理電路240可以針對一個或更多個電氣支路232A和232B處理從傳感器248A和248B接收的信號。具體地，電子處理電路240可以執行算法來確定電路226和228中的一者或兩者內是否存在不希望的電氣情況。例如，電子處理電路240可以根據已知算法處理來自傳感器248A和248B的輸入以便確定電路226和228中的一者或兩者內是否存在例如電弧故障或接地故障。在一些實施例中，電子處理電路240可以簡單地監測電路情況。用於確定不希望電氣情況的存在性的具體算法以及電子處理電路240的電子電路部件將不在此進一步被描述，因為它們是本領域公知的。
[0057]在確定電路226和/或228中的一者或兩者內存在不希望的電氣情況時，電子處理電路240可以導致跳閘機構238A和/或238B中的一個或兩個使得可動電觸頭236A和/或236B中的一個或兩個跳閘(如顯示為延伸到可動電觸頭236A和/或236B的接觸臂的箭頭所示)。根據電氣支路232A和/或232B中的一個或兩個是否跳閘，這個動作可以導致:在可動電觸頭236A從靜止觸頭234A分離並且/或者可動電觸頭236B從靜止電觸頭234B分離時，電子斷路器100的受影響電氣支路232A和/或232B中的電流中斷。
[0058]跳閘機構238A和238B可以進一步在每個電氣支路232A和232B的電流路徑內均包括雙金屬構件，其可以探測電路226和228中的過電流情況並且在超過預設計且預設定的閾值溫度時使得電子斷路器100跳閘。此外，在探測到短路時，跳閘機構238A和238B可以使得電子斷路器100跳閘，如下文進一步所述。現在將參考圖3描述根據本發明實施例的電子斷路器100的第一支路的進一步細節。應該認識到，本發明需要兩個電氣支路。這兩個電氣支路可以是電子的或者可以一個是電子的而另一個是機械的。
[0059]圖3示出了圖1的雙工電子斷路器100的第一支路的實施例。在所示實施例中，示出了斷路器100的右外殼部分108。右外殼部分108與中心外殼部分106 (圖1)接口以形成電弧室302，其接收和熄滅在斷路器中斷事件期間產生的電弧。電弧室302的第一橫向側壁304由外殼部分108的內部表面形成。電弧室302的相對橫向側壁由與外殼部分108接口的外殼的中心部分106 (見圖1和圖8)形成。電弧室302在第一橫向側壁304和第二橫向側壁(見圖8中的802)之間延伸。如這裡所提及的，橫向方向由方向箭頭306示出。
[0060]根據本發明的一方面，電弧室302的橫向側壁304、802的橫向間距可以被選擇成提供大約2.0或更小的橫向電弧壓縮比(TACR)。TACR在此被定義成Ts/d，其中Ts是沿橫向方向且沿可動電觸頭310的路徑326測量的側壁之間(即側壁304和中央構件106的側壁802 (圖8)之間)的橫向間距，並且d是沿橫向方向306測量的橫跨可動電觸頭310的接觸面的最大橫向接觸面尺寸(例如直徑)。根據TACR控制這些尺寸會改善電觸頭分離時的電弧熄滅。有利地，這可以使得電流路徑中的所有斷路器部件能夠更小從而有助於提供低剖面寬度的能力。
[0061]所示的電子斷路器100包括靜止電觸頭308，其被示為虛線，因為其位於所示接觸端子312的相反側上。靜止電觸頭308和可動電觸頭310被定位在且被包括在電弧室302的空間內。靜止電觸頭308可以被固定(例如，焊接)到接觸端子312，其通過適當電氣導管連接到電力端子314，所述電氣導管例如絕緣電線或者編織線(見圖7的602)。圖6中也示出了被提供在接觸端子312上的靜止觸頭308。電力端子314可以被接收在配電板(圖11A)的針(圖11A)上，並且可以提供電力到相應支路和由電子斷路器100保護的電路。然而，應該理解的是本發明適用於具有兩相或更多相電力進入的多極電子斷路器，其中這樣的多極電子斷路器可以包括例如常規構造的兩個或者更多個電力端子。
[0062]可以進一步在如箭頭320所示的第一交叉尺寸上由端壁316、318且在如箭頭325所示的第二交叉尺寸上由端壁322、324限定電弧室302。當電子斷路器100跳閘時，可動電觸頭310沿行進路徑326運動到最大分離情況(即，如所示處於跳閘位置)。電子斷路器100的跳閘使得接觸臂328並因此可動觸頭310沿行進路徑326運動。因為提供給由電子斷路器100的支路保護的電路的電流被斷開，所以這種分離導致電弧，並且電弧室302會快速熄滅電弧。
[0063]再次參考圖3，可以由人員將手柄112B從接通位置移動到斷開位置的手動跳閘來實現該跳閘。撥動手柄112B導致手柄112B使彈簧334 (例如，卷簧)在接觸臂328上施加力，從而導致接觸臂328相對於手柄112B的下部樞轉(見圖8)並且使接觸臂328沿行進路徑326運動到最大分離情況，即跳閘位置(如圖3所示)。
[0064]在其他情況下，當跳閘單元336經歷持續過電流情況並且導致單元的一部分超過預定溫度閾值時，跳閘機構331的跳閘單元336可以使電子斷路器100跳閘。跳閘單元336可以包括磁體338、沿磁體338側面接收的雙金屬構件339以及電樞342。雙金屬構件339可響應於例如由於持續過電流條件導致的雙金屬構件339的增加的電阻加熱(和最終的溫度增加)而朝向磁體338 (彎曲)移位。另外，如果經歷短路情況，則通過雙金屬構件339的大電流將導致磁體338吸引電樞342並且因此使電子斷路器100跳閘。在持續過電流情形下，導致雙金屬構件339接觸電樞342，由此使得電樞342的閂鎖表面344從託架330的觸發表面330T斷開。在短路情形下，電樞342向磁體338的磁吸引導致電樞342的閂鎖表面344從託架330的觸發表面330T斷開。在每種情形下，這會使電子斷路器100跳閘並且導致託架330繞託架樞軸332順時針旋轉並且通過彈簧334施加力來導致接觸臂328的逆時針旋轉而導致電觸頭308、310的分離。在跳閘時，通過前進至抵靠止動件345來限制託架330的旋轉行程，其中該止動件345形成在電樞342上或外殼部分108上。
[0065]在又一情形下，當電子斷路器100中的電子處理電路(圖5A)確定在與其附接的被保護電路之一內存在不希望的電氣情況時自動實現電子斷路器100的跳閘。在處理由聯接到電子處理電路的傳感器346所提供的信號時，這可以針對一個或兩個支路被確定。傳感器346可以是用於確定電子斷路器100中的電氣情況的任意合適的傳感器。例如，傳感器346可以是線圈型傳感器。傳感器346可以被設置成鄰近於在負載端子340和雙金屬構件339的第一端之間延伸且將負載端子340電連接到雙金屬構件339的第一端的電氣帶348。在所示實施例中，電氣帶348是金屬帶，其可以在沿其長度的各個位置處沿交叉方向320、325彎曲。電氣帶348可以具有例如矩形的橫截面區域。可以提供其他形狀。雙金屬構件339的端部可以通過例如焊接被固定到電氣帶348。電氣帶348也可以被焊接到負載端子340。在所示實施例中，電氣帶348可以延伸過雙金屬構件339並且包括懸臂部分348A。這個懸臂部分348A可以被校準螺釘362接觸以便調節雙金屬構件339相對於電樞342的位置從而校準跳閘單元336。圖3中也示出樞轉元件349，其支撐磁體338並且允許其有限樞轉。例如通過在外殼部分108中形成的止動件來設定樞轉的極限。樞轉元件349可以是單獨的部件或者外殼部分108的一部分。校準螺釘362也可以被安裝在樞轉元件349的基底內。
[0066]再次參考本發明的受控跳閘方面，在確定被保護電路中存在不希望情況(例如，電弧故障或者接地故障等等)時，電子處理電路540 (圖6)可以導致致動器350移動電樞342。例如，電樞可以在其第一端處移動，並且導致閂鎖表面344從託架330的觸發表面330T斷開。以前面討論的方式，這將電觸頭308、310彼此分離並且斷開被連接到該支路的被保護電路。這些由於過電流、短路或被保護電路中經歷不希望電氣情況的跳閘事件可導致電弧，該電弧會在電弧室302內被快速熄滅。
[0067]在所示實施例中，致動器350可以是電磁體，其可以包括磁極，當給致動器350充能時其磁吸引並移動電樞342。在這種實施例中，電樞342由鐵磁性材料(例如鋼)製成。然而，可以使用任何合適的導磁材料。在任選實施例中，致動器350可以是螺線管或者其他類型的致動器，其適於在從電子處理電路540 (圖5A)接收到命令時移動電樞342。在目前所示實施例中，致動器350位於鄰近於壁316形成的穴內。在操作中，在第一端接合電樞342使得致動器350能夠與手柄側相反地沿斷路器100的後側定位，並且定位在由第一外殼部分108和中心外殼部分106 (圖1)的相互作用所形成的空間內。這使得觸發機構331 (例如，託架)的部件能夠被製造得相對較小，並且釋放居中位於斷路器100內的空間以便緊湊地裝納其他跳閘部件和電子處理電路540 (圖5A)，從而有助於實現低剖面。
[0068]再次參考圖3，並且根據另一方面，電弧室302可以包括被形成(例如模製)到第一橫向側壁304內的一個或更多個凹槽352。也可以任選地或額外地在第二側壁808 (圖8)內提供這樣的凹槽352。這些凹槽352可以接收由於電觸頭308、310的分離而產生的電弧的一部分，並且有助於電子斷路器100內的快速電弧熄滅。在所示實施例中，提供包括在橫向側壁304內形成(例如模製)的穴或孔的多個凹槽352，其中其開口位於側壁上。
[0069]具體地，凹槽352可以沿行進路徑326的側面提供，並且在一些實施例中，沿第一交叉方向320在行進路徑326的兩側上。而且，快速電弧熄滅可以有助於能夠減小載流部件的尺寸，並且因此使得能夠降低電子斷路器100的橫向剖面。在與本申請同時提交的名稱為「Circuit Breaker Arc Chamber And Method For Operating Same」的共同轉讓美國專利申請中可以看到關於電弧室的進一步描述，其公開內容在此全部併入本文以供參考。
[0070]參考圖4A-4E，描述了根據本發明另一寬泛方面的跳閘機構400的實施例，描述了其部件。跳閘機構400可以包括託架430，其具有觸發表面430T，當(例如由於過電流、短路或受控致動)跳閘時，該觸發表面430T從位於電樞442的第二端443B處的閂鎖表面444分開並且繞託架樞軸432順時針旋轉。在圖4A中示出了託架樞軸432，而為了清晰沒有示出除了外殼延長部455和外殼部分408上的外殼凸起458之外的外殼部分的剩餘部分。如上所述，這種旋轉導致彈簧434 (例如，卷簧)施加力來使接觸臂428沿行進路徑426 (虛線所示)運動到最大分離情況，即跳閘位置。最大分離位置可以由諸如端壁324 (見圖3)的止動件確定。可以使用其他類型的止動件。
[0071]跳閘機構400也可以包括低剖面跳閘單元436，其也被示於圖4B和圖4C，其適於在各種情況下使斷路器跳閘。例如，當跳閘單元436經歷持續過電流情況或者經歷短路情況或者在致動器350的主動致動時，跳閘單元436可以使斷路器跳閘。跳閘單元436可以包括磁體438、沿磁體438側面接收的雙金屬構件439以及電樞432。在所示實施例中，如圖4B最佳示出，雙金屬構件439被接收在磁體438的側壁之間。雙金屬構件439可以是大體矩形形狀並且可以包括具有不同熱膨脹係數的兩種金屬，使得雙金屬構件439的端部439B可響應於持續過電流暴露而朝向磁體438移位(彎曲)，其中該持續過電流暴露由於雙金屬構件439的電阻加熱而導致超過閾值溫度。這導致雙金屬構件439的第二端439B在電樞442的第二端443B處接觸電樞442的接合部分(例如，彎曲凸舌442C)，從而使得託架430的觸發表面430T在第二端443B處從電樞442的閂鎖表面444分開。繼而，這導致託架430的旋轉、斷路器的跳閘以及接觸臂428和可動電觸頭410沿著行進路徑426的運動，從而使得可動電觸頭410脫離靜止觸頭(在圖4A中未示出)。
[0072]在被保護電路中經歷短路(例如，非常大的電流)的情況下，大電流流過雙金屬構件439。這誘發磁體438內的磁場，這導致電樞442被吸引到磁體438的側壁並且在磁體438上樞轉。這種運動使得電樞342的閂鎖表面444從託架430的觸發表面430T分開並且使得包括跳閘機構400的斷路器跳閘。
[0073]在所示實施例中，電氣帶448可以被提供並連接到跳閘單元436的部件。在一些實施例中，電氣帶448可以在負載端子440和雙金屬構件439之間延伸並且將負載端子440在雙金屬構件439的第一端439A處電連接到雙金屬構件439。電氣帶448可以如前述實施例中所述，並且可以被牢固地緊固到雙金屬構件439的第一端439A (例如，通過焊接)。電氣帶448也可以延伸穿過負載端子440並且可以也與其焊接。凸舌445可以延伸穿過負載端子440並且可以是彎曲的。凸舌445可以被用於將電氣帶448和負載端子440定位到例如在外殼部分(例如，夕卜殼部分108)內形成的穴或槽內。在一些實施例中，電氣帶448可以延伸超出雙金屬構件439從而形成超出雙金屬構件439和電氣帶448之間的連接的懸臂端448A。通過抵靠外殼部分408的螺紋校準螺釘462在懸臂端448上施加力會導致懸臂端448A彎曲。在彎曲時，電氣帶448 (例如，懸臂端448A)可以接觸凸起458。這繼而使得電氣帶448彈性地彎曲並且導致雙金屬元件439的第二端439B調節其相對於電樞442的接合部分442c的部位的位置。因此，這個特徵可以被用於實現跳閘單元436的校準。
[0074]在電子斷路器的情況下，跳閘機構400也可以包括致動器450(例如，電磁致動器)，其可以具有適於吸引電樞442的可磁化極451。致動器450可以被定位成在與手柄112B的位置相反的斷路器側面上鄰近可動觸頭410的行進路徑426。
[0075]在所示實施例中，在從電子處理電路540 (圖5A)接收到命令時致動器450可以在第一端443處接合電樞442，並且致動器450朝向可磁化極451 (例如，沿箭頭454的方向)磁吸引並拉動電樞442。這導致電樞442繞樞轉位置452樞轉。在這種實施例中，電樞442上的樞轉位置452被設置在電樞442的第一端443和第二端443B之間。根據一些實施例，電樞442可以在磁體438上的一位置處樞轉。具體地，電樞442可以在磁體438的一部分上樞轉。如圖4B和圖4C所示，可以由設置在磁體438的第一端438B的任一側上的凸舌438A來形成磁體438上的樞轉位置452。在電樞442上形成的凸舌442D可以被接收在由凸舌438A (也見圖4B-4E)形成的槽內。凸舌442D可以小於(薄於)由凸舌438A形成的槽，並且因此可以提供在樞轉位置452處的樞轉以使得電樞442可以相對於磁體438樞轉。電樞442的這種運動導致被安裝在彈簧接收器442E上的鄰接外殼延長部455的彈簧456(例如，卷簧)的壓縮，由此閂鎖表面444a從託架330的觸發表面430T脫離。以上面討論的方式，這導致託架430順時針旋轉、移動接觸臂428並且使得可動電觸頭410脫離靜止觸頭(圖4A中未示出)。如圖4A和圖4C中所示，電氣導管457 (例如，編織線)可以將雙金屬構件439的第二端439B連接到接觸臂428。
[0076]現在參考圖5A和圖5B，提供了進一步的子組件視圖。在圖5A中，前文所述圖3的斷路器100的部分被提供作為子組件500，其進一步包括被安裝成接觸並鄰接右外殼部分108的電子處理電路540。電子處理電路540可以被提供成例如印刷電路板的形式。電子處理電路540可以被安裝在外殼部分108的穴內或者在電子處理電路540內形成的特徵(例如，孔)上並且被夾在部分108、106之間。進一步，子組件500可以包括一個或更多個負載中性端子116AU16B，其中至少一個被部分保持且接收在右外殼部分108的穴內。中性端子116A、116B可以通過電線560、561互連到電子處理電路540並且被提供作為具有電子處理電路540的電氣子組件。進一步，中性線引線117可以互連於電子處理電路540並且延伸出外殼部分108的底部。傳感器346可以經由電線和電連接(未示出)被連接到電子處理電路540。電氣導管562A、562B和563被示為連接到負載中性端子116A、116B和負載端子340。這樣的導管562A、562B、563不形成當前電子斷路器100的一部分，而是被保護電路的一部分並且被包含以便示出與被保護電路的連接。導管562A、562B、563可以是電路所需的任意合適的規格，例如AWG 8,AffG 10,AffG 12或者AWG 14。跳閘機構531被顯示在多個位置以便示出接觸臂528的運動。
[0077]在圖5B中，前述子組件500進一步與附加斷路器部件組裝以便形成第二子組件565。具體地，中心外殼部分106被提供成與右外殼部分108呈鄰接關係，並且提供手柄112A。負載中性端子116A可以被接收在中心外殼部分106的穴567內。外殼部分106內形成的孔568提供經另一支路到電子處理電路540的可通達性(在此將被進一步描述)。電力端子314被接收在中心外殼部分106內形成的穴569內。右外殼部分108和中心外殼部分106 —起對接以提供可以接收配電板的針(圖11B)的槽570。
[0078]圖6是根據本發明實施例的雙工電子斷路器100的各部件的分解圖。示出了左外殼部分104、中心外殼部分106和右外殼部分108。也示出了被夾在右和中心外殼部分108、106之間的電子處理電路540。應顯而易見到，中心外殼部分106內的第二支路內所包括的斷路器部件可以與如圖3所述的被包括在右外殼部分108內的第一支路相同。例如，它們可以包括相同的手柄112A、112B、接觸臂328、328A、託架330、330A、彈簧334、334A、磁體338、338A和電樞342、342A。中心外殼部分106可以包括被接收在其中的穴內的負載端子340A，其與負載端子340被接收在右外殼部分108內的方式相似。中心外殼部分106可以包括被接收在其中的穴內的負載中性端子116A，其與負載中性端子116B被接收在右外殼部分108內的方式相似。如所示，這兩個外殼部分106、108彼此鄰接並接合併且將端子116B和340保持在電子斷路器100內。類似地，所述部分104、106可以彼此可以鄰接並接合併且將端子116A和340A保持在電子斷路器100內。
[0079]電力端子314可以包括電連接到接觸端子312的電氣導管602。接觸端子312可以通過中心外殼部分106被接收並且可以針對每個極包括靜止電觸頭308、308A(在接觸端子312的任一側上)。任選地，電力端子314可以被連接到單獨的接觸端子，每個均包括靜止電觸頭308、308A。在所示實施例中，電子處理電路540具有在其相反側面上安裝在其上的第一致動器350和第二致動器350A，其中該第一致動器350被接收在右外殼部分108中所形成的穴604內，該第二致動器350A被接收在中心外殼部分106中的通孔605內。致動器350、350A可以是相同的電磁致動器，並且可以各自包括可磁化極451 (在圖6中僅示出一個)，所述可磁化極451被定位在與電樞442、442A的第一端443、443A相鄰的位置處。雖然未示出，不過傳感器346、346A可以被初步組裝並且作為整體單元由導管(未示出)連接到電子處理電路540，並且傳感器346A可以被接收穿過在中心外殼部分106內的孔568並且被接收在中心外殼部分106的另一側上。
[0080]圖7和圖8從兩個不同側面不出中心外殼部分106的視圖以不出電子斷路器100的兩個支路的斷路器部件的定位和取向。例如，在圖7中，包括靜止電觸頭308A的接觸端子312被不為被安裝穿過中心外殼部分106。也不出導管602在接觸端子312和電力端子314之間的連接和定位。電氣導管560可以如所示通過穿過中心外殼部分106中的孔704被連接到負載中性端子116A。導管560可以被固定(例如，通過釺焊)到連接器706，該連接器706可以被接收穿過或者以其他方式連接(例如，通過焊接)到負載中性端子116A。
[0081]在圖8中，包括靜止電觸頭308的接觸端子312被示為被安裝穿過中心外殼部分106。也不出電力端子314在中心外殼部分106內形成的穴內的定位。在這一側上，電氣導管561可以如所示被連接到負載中性端子116B。電氣導管561可以被固定(例如，通過釺焊)到連接器806，該連接器806可以被接收穿過或者以其他方式連接(例如，通過焊接)到負載中性端子116B。中性線引線117被示為接收在中心外殼部分106內形成的凹槽內。如所示，中心外殼部分106和右外殼部分108 (圖1)可以彼此接合以便將中性線引線117定位且固定在其位置。電導體808可以附接到電子處理電路540並且可以連接到導體561。也示出測試按鈕在電子處理電路540上的連接。在一些實施例中，電子處理電路540可以包括從其延伸的導體810，其可以被適當地定位成使得在安裝電氣帶348時產生與電氣帶348的接觸接合。這可以提供電力到電子處理電路540。在另一側上可以形成與電氣帶348A的類似連接。
[0082]圖7和圖8中也清楚地示出，電氣帶348、348A與負載端子340、340A和與雙金屬構件339、339A的第一端以及樞轉元件349、349A的連接。類似地，電氣導管712、712A (例如，編織線)被示為將雙金屬構件339、339A電連接到接觸臂328、328A。在圖8中，示出印刷電路板形式的電子處理電路540被接收於中心外殼部分106內形成的穴內。因此，印刷電路板可通達中心外殼構件106的任一側上的電氣部件(例如,傳感器346、346A)。另外，如從這兩幅圖中能夠看到的，在安裝印刷電路板之後，致動器350、350A被定位成接合電樞342、342A。應該理解的是，印刷電路板可以被分成多件並且被提供在電子斷路器中的不同部位，其中在每個板件上可以提供不同功能。
[0083]圖9A和圖9B是電氣束線組件900的透視圖。束線組件900可以包括具有第一端117A和第二端117B的中性線引線117。第一端可以被固定(例如，通過釺焊)到中性線引線117的柄腳902，而第二端117B可以適於被附接到配電板中性部。如上所述，電氣導管560、561藉助於連接器706、806被附接到負載中性端子116A、116B。電氣導管560、561的另一端可以附接(例如，通過釺焊)到柄腳902。導體808可以被附接到電子處理電路540。
[0084]圖10是示出根據一個或更多個實施例的安裝電子斷路器的方法的流程圖。在1002，方法包括提供配電板，該配電板包括多個標準斷路器安裝位置。每個標準斷路器安裝位置可以包括單個針。方法1000在1004進一步提供:安裝包括兩個支路的電子斷路器以佔據配電板內的單個標準斷路器安裝位置。在一些實施例中，電子斷路器的電力端子可以被聯接到每個標準斷路器安裝位置處的單個針。配電板上的標準斷路器安裝位置是配電板內的適於接收單個標準寬度的單極斷路器的空間。例如，配電板可以被設計成具有6、8、12、16、32或者54個標準斷路器位置。配電板被設計成滿足國家電氣規程、NEMA (國家電氣製造業協會)和美國聯邦規範。如應該意識到的，因為包括兩個支路的當前電子斷路器100的剖面寬度與常規單極斷路器相同，所以現在可以在配電板內提供In個以上的負載端子，其中η是配電板內的標準斷路器安裝位置的數量。
[0085]圖1IA和IIB示出了包括配電板1124的電氣配電板系統1100，其可以包括具有安裝在其內的兩個支路的一個或更多個電子斷路器100(僅示出一個斷路器)。配電板1124可以被接收在配電箱1100Α內(在圖1lB中僅示出一部分)。配電箱1100Α可以包括罩、閂鎖門和其他的配電箱部件(所有均未示出)。配電板1124包括位於其上的多個標準斷路器安裝位置1101-1112 (例如，I英寸標準斷路器位置)。在所示實施例中，示出了十二個標準安裝位置。然而，可以提供包括更多或更少標準安裝位置的配電板，例如4、8、16、32或者54個標準安裝位置。每個標準斷路器安裝位置1101-1112可以包括單個針1127或者以端對端構造橫跨配電箱IlOOA設置的斷路器所共用的針1127。在所示實施例中，提供六個針1127，並且每個針由兩個斷路器共用，從而用於總共十二個標準斷路器位置。電子斷路器100被安裝到針1127中的單獨一個針並且可以從其接收單相電力。
[0086]根據本發明的所述一個或更多個電子斷路器100中的每個均呈現沿橫向方向306具有最大橫向寬度(Wt)的低剖面。具體地，Wt可以小於大約I英寸(小於大約25.4毫米)以使得電子斷路器100可以裝配到並佔據多個標準配電板安裝位置1101-1112中的單獨一個(該電子斷路器100被安裝在標準安裝位置1109)。如能夠看到的，在安裝有電子斷路器100的每個標準斷路器位置內，可以容納兩個負載端子340、340A。此外，每個電子斷路器100可以包括兩個負載中性端子(見圖1)。本發明的雙工電子斷路器100可以被安裝成以與例如標準I英寸單極機械斷路器可被安裝的方式相同的方式佔據配電板內的單個標準斷路器安裝位置。將電子斷路器100安裝到針1127會將電子斷路器100的電力端子314(圖3)聯接到單相電力總線，以使得每個支路均接收電力。如上面討論的，可以使用接線片組件而不是針。在這樣的情況下，電子斷路器可以包括一個或更多個電力端子接線片組件。
[0087]現在應該顯而易見的是，在配電板內使用電子斷路器100可以在配電板內提供In個以上的負載端子，其中η是配電板內的標準斷路器位置的數量。在一些實施例中，可以提供2η個負載端子。例如，對於標準12斷路器配電板(在圖11中示出)，可以提供24個負載端子。根據安裝在配電板內的斷路器的組合，可以提供在13到24之間的其他數量的負載端子。例如，可以沿任何常規斷路器的側面安裝本發明的包括兩個支路的電子斷路器100。
[0088]圖12Α示出了斷路器的跳閘單元1200的另一實施例。跳閘單元1200類似於參考圖4Α所述的跳閘單元436，但是不同之處在於致動器1250被形成為磁體438的一部分，使得致動器1250的可磁化極1251可以磁吸引電樞1242。在所示實施例中，致動器1250是電磁體並且被形成在磁體1238的端部上。然而，應該顯而易見的是，致動器1250可以以任意方式定位，只要其連接到磁體1238，並且使得可以產生適當吸引力來吸引電樞1242並且從而使斷路器跳閘。任選地，如圖12Β所示，線圈1250Β可以在電樞1242Β的第二端上被安裝在電樞1242Β的彎曲凸舌上，並且被充能以便吸引磁體1238Β，其中彎曲凸舌面向磁體1238Β並且用作極。
[0089]在這種實施例中，致動器1250是包括由磁體1238的一部分形成的可磁化極1251的電磁體。具體地,可以由磁體1238的端部上的彎曲凸舌來形成可磁化極1251。一系列電線繞組可以繞可磁化極1251纏繞以形式線圈1252。在一些實施例中，線圈1252可以被單獨地形成並且滑過極1251且例如通過粘結劑與其固定。提供的電線繞組的數量將被選擇成提供適當的力來使電樞1242移位足夠距離以便導致斷路器跳閘並且確保與跳閘單元的其他部件的間隙。來自線圈1252的任一端的電引線可以被附接到電子處理電路(圖12Α中未示出)。
[0090]在圖12Α的所示實施例中，從電子處理電路(在圖12Α中未示出)至致動器1250的命令可以在磁體1238內感生磁場並且在磁體1238和電樞1242之間產生吸引力。這導致電樞1242在樞轉位置1252處運動(例如，繞磁體1238樞轉)足夠的距離以便導致電樞1242的閂鎖表面444從託架430 (僅示出託架430的一部分)的觸發表面430Τ脫離。在這種實施例中，可以移除電樞1242上超出彈簧456的尾部。
[0091]圖13A-13C—起示出了斷路器的跳閘機構1300的另一實施例。這種實施例類似於圖4A實施例，只不過被設計成用於單極電子斷路器。在這種實施例中，以類似於圖4A的方式，跳閘機構1300包括跳閘單元1336，其具有磁體1338、沿磁體1338的側面接收的雙金屬構件1339以及電樞1342。電樞1342可在磁體1338上在樞轉位置1352處樞轉。在這種實施例中，以與圖4B和圖4C中所示相同的方式，通過在磁體1338的任一側上形成的凸舌1338A在磁體1338上形成樞轉位置1352。在這種實施例中，電樞1342包括凸舌1342D，其可以是在電樞1342上形成的肩部(見圖13C)且其可以安放在由凸舌1338A形成的槽內。此外，電樞1342可以包括接合部分1342C，其可在雙金屬構件的可動端1339C處接合於雙金屬構件1339。可以在電樞1342的彈簧接收器1342E上提供彈簧1356以便偏壓電樞1342離開磁體1338。
[0092]在一些實施例中，凸舌1342F可以被提供在電樞1342的側面上並且當跳閘單元1336被用於電磁斷路器內時適於由這裡所述類型的致動器(未示出)接觸。
[0093]電樞1342也可以包括在從電樞1342的主體延伸的凸舌上形成的閂鎖表面1344，其適於接合託架1330上的跳閘表面1330T。在操作中，當遇到持續過電流情況時，隨著運動靠近磁體1338，接合部分1342C將被雙金屬構件1339的可動端1339C接合併接觸。這使得閂鎖表面1344從託架1330 (圖13B中僅示出一部分)的跳閘表面1330T脫離並且因而跳閘機構1300通過導致託架1330順時針旋轉且移動接觸臂1328和可動觸頭1310離開靜止觸頭1308從而使得斷路器跳閘。如所示，接觸臂1328上的凸舌1360可以在手柄1312的背側內的孔1361內旋轉。如所示，電氣帶1348可以連接在負載端子1340和雙金屬構件1339的第一端1339B之間，並且可以被牢固地與其固定(例如，通過焊接)。校準螺釘1362接合電氣帶1348並且用於校準跳閘單元1336的響應。外殼部分1365將各種部件(例如，手柄1312、磁體1338、負載端子1340)保持在由外殼部分1365和常規罩部分(未不出)的交互所形成的穴內。
[0094]圖14A、圖14B和圖14C示出了斷路器的跳閘機構1400的另一實施例。這種實施例類似於圖13A-13C實施例，不過不同之處在於閂鎖表面1444和校準螺釘1462的位置。在這種實施例中，以類似於圖13A-13C的方式，跳閘機構1400包括跳閘單元1436，其具有磁體1438、沿磁體1438的側面接收的雙金屬構件1439以及電樞1442。電樞1442也可在磁體1438上樞轉，並且該樞轉以與圖13A-13C中所述相同的方式形成。以與前述實施例相同的方式，電樞1442可以包括接合部分1442C，其可在雙金屬構件的可動端1439C處接合於雙金屬構件1439。
[0095]在一些實施例中，例如在電子斷路器中，可以在電樞1442的一側上提供凸舌1442F以便被致動器接觸，如上文所討論的。在所示實施例中，電樞1442可以包括在終端處從電樞1442的主體延伸的凸舌上形成的閂鎖表面1444，其中該終端距樞轉位置1452最遠。如上所述，當由於持續過電流而達到溫度閾值時閂鎖表面1444從託架1430(圖14B中僅示出一部分)的跳閘表面1430T脫離。如前所述，接合部分1442C被雙金屬構件1439的可動端1439C接觸。如上所述，這使得斷路器跳閘。
[0096]如圖14A所示，電氣導管1468可以連接在負載端子1440和電氣帶1448之間，該電氣帶1448被牢固地固定到雙金屬構件1439的固定端1439B (例如，通過焊接)。校準螺釘1462接合電氣帶1448並且螺釘1462的頭部接合外殼部分1465。當電氣帶1448在彎曲中撓曲時，這使得雙金屬構件1439的可動端1439C運動並且用於校準跳閘單元1436的響應。可以提供傳感器1446來感測電氣導管1468內的電氣情況(例如電流)並且傳感器1446可以被聯接到電子處理電路(未示出)。
[0097]圖15A-1?示出了斷路器的跳閘機構1500的又一實施例。在這種例子中，所示跳閘機構1500適於用在電子斷路器中。這種實施例類似於圖14A-14C實施例，不過不同之處在於接合部分1542C的構造、校準螺釘1562的位置和致動器1550的位置。在這種實施例中，以類似於圖14A-14C的方式，跳閘機構1500包括跳閘單元1536，其具有磁體1538、沿磁體1538的側面接收的雙金屬構件1539以及電樞1542。電樞1542可在磁體1538上樞轉，並且該樞轉以與圖13A-13C和圖14A-14C中所述相同的方式形成。此外，電樞1542可以包括在第二端1543B處的接合部分1542C，其可在雙金屬構件的可動端1539C處接合於雙金屬構件1539。在這種實施例中，樞轉兀件1449被形成為外殼1565的一部分並且允許磁體1538在此繞其且朝向電樞1542樞轉。在任選實施例中，樞轉構件1538可以被插入到外殼1565內形成的穴內並且可以由更剛性的材料(例如鋼)形成。樞轉可以通過在所需樞轉極限(未示出)處接合磁體1538的止動件或穴限制。
[0098]在這種適用於電子斷路器(例如這裡描述的包括兩個支路的電子斷路器)的實施例中，第一端1543可以在電樞1542上樞轉以便被致動器1550 (例如電磁致動器)接合。在所示實施例中，電樞1542可以包括在第二端1543B處從電樞1542的主體延伸的凸舌上形成的閂鎖表面1544。如上所述，當由於持續過電流而達到溫度閾值時閂鎖表面1544接合託架1530 (圖15B中僅示出一部分)上的跳閘表面1530T，接合部分1542C被雙金屬構件1539的可動端1539C接合併接觸。如上所述，這使得電樞1542繞凸舌1542D (圖1?中僅示出二個中的一個)樞轉且繞樞轉位置1552樞轉並且使得斷路器跳閘。
[0099]在感測到電弧故障、接地故障或者其他不希望電氣情況的情形下，致動器1550可以藉助於與極1551的磁吸引而致動電樞1542，其中該磁吸引使得電樞1542繞樞轉位置1552樞轉且因而使閂鎖表面1544從跳閘表面1530T脫離。如前述實施例中所述，電氣帶1548可以被提供並聯接到負載端子1540和雙金屬構件1539。校準螺釘1562可以接觸電氣帶1548的延伸超出雙金屬構件1539的懸臂端1548A，並且可以被調整成校準該跳閘單元1536。另外，可以提供傳感器1546來感測電氣帶1548內的電氣情況。電氣帶1548可以被傳感器1546環繞。可以使用任何合適的傳感器。
[0100]圖16示出了斷路器的跳閘機構1600的又一實施例。在這種例子中，所示跳閘機構1600適於用在雙工電子斷路器中。這種實施例類似於圖3實施例，不過不同之處在於電氣帶1648的構造、校準螺釘1662的位置和電弧室1602的構造。在這種實施例中，以類似於圖3的方式，跳閘機構1600包括跳閘單元1636，其具有磁體1638、沿磁體1638的側面接收的雙金屬構件1639以及電樞1642。電樞1642可在磁體1638上樞轉，並且該樞轉以與圖4A和圖15A-1?中所述相同的方式形成。如前所述，電樞1642可以包括在第二端1643B處的接合部分1642C，其可在雙金屬構件的可動端1639C處接合於雙金屬構件1639。
[0101]在這種實施例中，第一端1643可以被提供在電樞1642上以便被致動器1650 (例如電磁致動器)接合。在所示實施例中，電樞1542可以包括在第二端1643B處從電樞1642的主體延伸的凸舌上形成的閂鎖表面1644。在未跳閘情況下，閂鎖表面1644接合託架1630上的跳閘表面1630T。當由於持續過電流情況而達到溫度閾值時，接合部分1642C被雙金屬構件1639的可動端1639C接合併接觸。這使得電樞1642繞磁體1638上的位置1652樞轉並且使得斷路器跳閘。在短路情況下，經過雙金屬元件1639的電流可以在磁體1638中感生磁場從而導致電樞1642被吸引到磁體1638的側壁。這使得電樞1642繞樞轉位置1652樞轉，這繼而使得閂鎖表面1644從託架1630上的跳閘表面1630T脫離。
[0102]在由電子處理電路(未示出)感測到的電弧故障、接地故障或者其他不希望電氣情況下，可以命令致動器1650藉助於與極1651的磁吸引來致動電樞1642。如上所述，這使得電樞1642繞樞轉位置1652樞轉並且使得閂鎖表面1544從跳閘表面1530T脫離。如前述實施例中所述，電氣帶1648可以被提供並聯接到負載端子1640和雙金屬構件1539的第一端 1639B。
[0103]如所示，電氣帶1638可以靠近地沿磁體1638的側面延伸並且之後朝向負載端子1640延伸，在此電氣帶1638可以被保持在外殼部分1608的一個或更多個保持部分1663之間。校準螺釘1662可以接觸電氣帶1648的延伸超出雙金屬構件1639的懸臂端1648A。這個懸臂端1648A可以被調整成校準跳閘單元1636。另外，可以提供傳感器1546來感測電氣帶1548內的電氣情況。電氣帶1548可以被傳感器1546環繞。可以使用任何合適的傳感器。跳閘單元1636和電氣帶1648的這種構造可以允許產生可用於電子部件的大空間1665，並且可以有助於斷路器的低剖面。
[0104]圖17A-17B示出了根據本發明實施例的包括兩個電氣支路的另一示例性電子斷路器1700的各部件。這種實施例類似於圖6實施例，並且包括用於圖16中所述類型的每個支路的跳閘機構1701、1701A。電子斷路器1700也相應地包括左、中心和右外殼部分1704、1706和1708。這種實施例的差別在於每個支路的電子處理電路被提供在單獨的印刷電路板1240、1240A上。在這種實施例中，每個支路的致動器1750、1750A被安裝在各自印刷電路板1740、1740A上。因此，如應該顯而易見的，一旦組裝好，則每個電路板1740、1740A可以被夾在相應接合外殼部分1704、1706和1706、1708之間。因此，這種構造也導致總體的低剖面寬度，其中總橫向寬度(Wt)是大約I英寸(大約25.4毫米)，使得包括兩個電氣支路的電子斷路器1700可以被安裝在配電板內的標準I英寸板安裝位置內。這種設計也適用於包括大約0.75英寸(大約19.1毫米)的總橫向寬度(Wt)的電子斷路器。
[0105]圖18示出了根據一種或更多種實施例的雙工電子斷路器1801的電氣系統1800。電子斷路器1801可以包括在電子斷路器1801的線路側上的單個電力端子1819。單個電力端子1819可以經由電傳導路徑1822被連接到電力總線1821。電力總線1821可以例如是單相電力總線。電傳導路徑1822可以被形成在斷路器配電板1824中，電子斷路器1801被接收且安設在該配電板1824上。在一些實施例中，電力端子1819可以具有U形形式(例如見圖3的端子314)並且可以被設置成電聯接到設置在斷路器配電板1824內的單個標準斷路器安裝位置處的針(見圖11A)。任選地，可以使用包括接線片和接線片螺釘的標準組件。在一些實施例中，斷路器配電板1824、電力總線1821和電傳導路徑1822可以相同於或者基本類似於圖2的配電板224、電力總線221和電傳導路徑222和/或圖1lA和圖1lB的配電板 1124。
[0106]包括相應的電氣負載(B卩，負載A和負載B)的兩個單獨的電路1826和1828可以分別在第一負載端子1830A和第二負載端子1830B被連接到電子斷路器1801。負載A和負載B可以是電阻性的、電感性的、電容性的或其任意組合。負載端子1830A和1830B可以集成於電子斷路器1801並且可以具有常規構造。電子斷路器1801沒有與負載端子1830A和1830B相關聯的負載中性端子。即，在電子斷路器1801內沒有來自電路1826和1828的返回中性線可以連接的負載中性端子。例如如圖18所示，電路1826和1828的相應返回中性線1827和1829可以被直接連接到配電板1824的面板中性部1849。在沒有負載中性端子的情況下，電子斷路器1801可以成本更少、尺寸更小(例如，寬度更窄)和/或有更大空間用於其他部件和/或電子器件。
[0107]在雙工電子斷路器1801中，從電力端子1819接收的電流(例如單相電流)可以被分流到兩個並聯電氣支路1832A和1832B內。負載端子1830A可以被電聯接到電氣支路1832A，並且負載端子1830B可以被電聯接到電氣支路1832B。電氣支路1832A和1832B中的每個可以相應地包括其自身的一對電觸頭1834A和1836A以及1834B和1836B，其中每對中的至少一個電觸頭可以是可動電觸頭(例如，電觸頭1836A和1836B)。每個支路1832A和1832B也可以相應地包括其自身的跳閘機構1838A和1838B，其可以包括機械的、機電的和材料部件以在各種電路情況下實現斷路器跳閘，即相應的電觸頭1834A和1836A以及1834B和1836B彼此分離。跳閘機構1838A和1838B在一些實施例中可以各自包括託架、彈簧、電樞、致動器、磁體和雙金屬元件，如上文所述。在一些實施例中，可以使用其他類型的電氣開關。
[0108]可以是印刷電路板的電子處理電路1840可以被設置在電子斷路器1801中。如本領域已知的，電子處理電路1840可以經由中性線導體1817被聯接到斷路器配電板1824的面板中性部1849，該中性線導體可以是引線。電子處理電路1840可以被電聯接到一個或更多個傳感器1848A和1848B。每個電氣支路可以包括傳感器(例如，傳感器1848A或者1848B)。傳感器1848A和1848B可以感測電氣支路1832A和1832B中的一個或更多個內的電氣情況(例如，其內的電流)並且經由傳導線1844A和/或1844B將指示電氣支路1832A和/或1832B的且因此電路1826和1828的電氣情況的信號提供給電子處理電路1840。
[0109]電子處理電路1840可以針對一個或更多個電氣支路1832A和/或1832B處理從傳感器1848A和/或1848B接收的信號。具體地，電子處理電路1840可以執行算法來確定電路1826和/或1828中的一者或兩者內是否存在不希望的電氣情況。例如，電子處理電路1840可以根據已知算法處理來自傳感器1848A和/或1848B的輸入以便確定電路1826和1828中的一者或兩者內是否存在例如電弧故障或接地故障。在一些實施例中，電子處理電路1840可以簡單地監測電路情況。用於確定不希望電氣情況的存在性的具體算法和/或電子處理電路1840的電子電路部件在一些實施例中可以是本領域公知的。
[0110]在確定電路1826和/或1828中的一者或兩者內存在不希望的電氣情況時，例如電弧故障，電子處理電路1840可以僅導致跳閘機構1838A和/或1838B中的一個或兩個使得可動電觸頭1836A和/或1836B中的一個或更多個跳閘(如顯示為延伸到可動電觸頭1836A和1836B的接觸臂的箭頭所示)。取決於電氣支路1832A和/或1832B中的一個或兩個是否跳閘，這個動作可以導致在可動電觸頭1836A從靜止觸頭1834A分離並且/或者可動電觸頭1836B從靜止電觸頭1834B分離時，電子斷路器1801的受影響電氣支路1832A和/或1832B中的電流中斷。在一些實施例中，電氣支路1832A和1832B可以獨立於彼此跳閘(即，可以僅中斷一個支路內的電流)，而在其他實施例中，一個電氣支路跳閘可以也導致另一電氣支路跳閘。
[0111]跳閘機構1838A和1838B可以進一步各自在每個電氣支路1832A和1832B的電流路徑內包括雙金屬構件，其可以探測被保護電路1826和1828中的過電流情況並且在超過預設計且預設定的閾值溫度時使得電子斷路器1801跳閘。此外，在探測到短路時，跳閘機構1838A和1838B可以使得電子斷路器1801跳閘，如上文結合電子斷路器100所述。在一些實施例中，支路1832A和/或1832B中的任一者可以替代性地是機械的而不是電子的。除了沒有負載中性端子之外，雙工電子斷路器1801和/或其每個部件可以以其他方式在結構上和/或功能上相同於或者基本相似於電子斷路器100和/或其部件。
[0112]圖19A和圖19B分別示出了根據一種或更多種實施例的可以具有兩個電氣支路的雙工電子斷路器1901及其部分。雙工電子斷路器1901包括外殼1902，其可以由多個外殼部分形成。在一些實施例中，夕卜殼1902可以包括三個外殼部分。如所不,左外殼部分1904、中心外殼部分1906和右外殼部分1908可以經由多個鉚釘1910彼此互連，以便形成具有內部空間和表面的外殼1902，從而容納、安裝和保持其他斷路器部件(例如在上文中結合雙工電子斷路器1801所描述的)。外殼部分1904、1906、1908可以由任意合適的剛性塑料製成，例如可從Chicago, Illinois的Bulk Molding Compounds, Inc.獲得的熱固性塑料材料(例如，聚酯)。可以使用其他非傳導性材料。此外，可以使用將各部分緊固在一起的其他手段，例如螺釘、塑料焊接或者粘結劑。在其他實施例中，三個以上的外殼部分可以被用於形成外殼1902。
[0113]雙工電子斷路器1901可以包括一對手柄1912A和1912B，每個用於一個電氣支路。每個手柄1912A和1912B可以被用於手動切換其雙工電子斷路器1901的相應電氣支路。在所示實施例中，雙工電子斷路器1901的每個相應電氣支路可以被單獨切換或跳閘。在其他實施例中，兩個手柄1912A和1912B可以被橫杆或其他綑紮構件(未示出)系在一起，使得一個電氣支路的切換將導致切換兩個支路。雙工電子斷路器1901也可以包括被設置成測試雙工電子斷路器1901的功能性的測試按鈕1914。
[0114]此外，雙工電子斷路器1901可以包括負載端子1930A和1930B，每個用於兩個電氣支路之一。負載端子1930A和1930B可以被設置成電聯接到相應電路，例如圖18的電路1826和1828。雙工電子斷路器1901也可以包括中性線引線1917，其被設置成被內部電聯接到電子處理電路1940和配電板(如上文例如結合圖1、圖2、圖11A、圖1lB和/或圖18所述的)。電子處理電路1940可以是印刷電路板並且可以相同於或基本相似於電子處理電路1840。然而，不同於圖1和圖2的雙工電子斷路器100，雙工電子斷路器1901可以不包括與負載端子1930A和1930B相關聯的負載中性端子。因此，外殼1902被設置成在其內或其上不具有負載中性端子，如圖19A中的區域1916所示。在沒有負載中性端子的情況下，電子斷路器1901可以成本更少、尺寸更小(包括例如寬度更窄)和/或有更大空間用於其他部件和/或電子器件(例如相比於具有圖5A和圖5B的電子斷路器100的子組件部分的示出負載中性端子116A和電氣導管562A和562B的圖19B的電子斷路器1901的子組件部分)。
[0115]雙工電子斷路器1901具有低剖面，其中橫向寬度(Wt)在一些實施例中可以小於大約I英寸(小於大約25.4毫米)或者小於大約0.75英寸(小於大約19.1毫米)。雙工電子斷路器1901可以因此被接收且安設在配電板中的單個標準斷路器安裝位置的寬度內。即，雙工電子斷路器1901可以被接收且安設在配電板的被設置成接收單極斷路器(例如被設置成接收單相電力並保護單個電路的斷路器)的安裝位置內。
[0116]除了沒有負載中性端子之外，外殼1902可以以其他方式在結構上和/或功能上相同於或基本相似於圖1的外殼102。
[0117]圖20是示出根據一個或更多個實施例的組裝電子斷路器的方法2000的流程圖。在處理框2002處，方法2000可以包括提供第一和第二負載端子。第一和第二負載端子可以各自被設置成電聯接到相應外部電氣負載。例如，在一些實施例中，第一和第二負載端子可以是雙工電子斷路器1801的第一負載端子1830A和第二負載端子1830B。如圖18所示，第一負載端子1830A可以被設置成電聯接到負載A，並且第二負載端子1830B可以被設置成電聯接到負載B。
[0118]在處理框2004處，方法2000可以包括提供單個電力端子。單個電力端子可以被設置成接收單相電力。例如，在一些實施例中，單個電力端子可以是圖18的電力端子1819，其聯接到單相電力總線1821。
[0119]在處理框2006處，可以實施在單個電力端子和第一負載端子之間聯接第一傳感器和第一跳閘機構以便形成第一支路。第一傳感器可以被設置成感測電氣情況。例如，在一些實施例中，第一傳感器可以是傳感器1848A,第一跳閘機構可以是跳閘機構1838A,並且第一支路可以是電氣支路1832A，如圖18所述，其中第一傳感器1848A被設置成感測第一支路1832A內的電氣情況。
[0120]在處理框2008處，方法200可以包括在單個電力端子和第二負載端子之間聯接第二傳感器和第二跳閘機構以便形成第二支路。在一些實施例中，第二支路電氣並聯於第一支路，並且第二傳感器可以被設置成感測電氣情況。如圖18中所述，例如，第二傳感器可以是傳感器1848B，第二跳閘機構可以是跳閘機構1838B，並且第二支路可以是電氣支路1832B，其中電氣支路1832A和1832B並聯並且第二傳感器1848B被設置成感測第二支路1832B內的電氣情況。
[0121 ] 在處理框2010處，方法2000可以包括聯接電子處理電路至第一支路和第二支路。電子處理電路可以被設置成監測和響應在第一或第二支路內感測的電氣情況。例如，在一些實施例中，電子處理電路可以是圖18的電子處理電路1840，其可以被電聯接到電氣支路1832A 和 1832B。
[0122]在處理框2012處，方法2000可以包括將第一和第二負載端子、單個電力端子、第一和第二傳感器、第一和第二跳閘機構以及電子處理電路保持在外殼內，其中所述外殼不保持與第一和第二負載端子相關聯的負載中性端子。例如，如圖18、圖19A和圖19B所示，外殼可以是外殼1902，其可以保持負載端子1930A和1930B或者1830A和1830B、電力端子1819、傳感器1848A和1848B、跳閘機構1838A和1838B以及電子處理電路1840或1940，其中外殼1902不保持負載中性端子。
[0123]方法2000的上述處理框可以以不限於所示和所述次序和順序的次序或順序執行或實現。例如，在一些實施例中，處理框2002可以在處理框2004之後或與其並行地被執行。類似地，處理框2006可以在處理框2008之後或與其並行地被執行。
[0124]雖然本發明易於採用各種改進和替代性形式，不過在附圖中藉助於示例方式已經示出了並且在此具體地描述了具體實施例及其方法。不過，應該理解的是，不試圖將本發明限制於公開的具體設備、系統或方法，而是相反地，本發明將涵蓋落入本發明精神和範圍內的所有改進、等價物或替代物。
【權利要求】
1.一種電子斷路器，包括: 各自被設置成傳導相應電流的第一支路和第二支路； 電聯接到所述第一支路的第一負載端子； 電聯接到所述第二支路的第二負載端子； 電子處理電路，所述電子處理電路被電聯接到所述第一支路和所述第二支路且被設置成監測和響應在所述第一支路或者所述第二支路內感測的電氣情況；以及 外殼，所述外殼具有橫向寬度並且包含所述第一和第二支路、所述第一和第二負載端子和所述電子處理電路；其中: 所述外殼被設置成不具有與所述第一和第二負載端子關聯的負載中性端子；並且 所述外殼的橫向寬度不寬於被設置成保護單個電路的單極斷路器的橫向寬度。
2.根據權利要求1所述的電子斷路器，其中所述外殼被設置成僅佔據斷路器配電板上的單個斷路器安裝位置。
3.根據權利要求1所述的電子斷路器，還包括被電聯接到所述第一支路和所述第二支路的單個電力端子，所述單個電力端子被設置成接收單相電力。
4.根據權利要求1所述的電子斷路器，還包括: 第一傳感器，所述第一傳感器被電聯接在所述第一支路內且被設置成向所述電子處理電路提供指示所述第一支路內的電氣情況的信號；以及 第二傳感器，所述第二傳感器被電聯接在所述第二支路內且被設置成向所述電子處理電路提供指示所述第二支路內的電氣情況的信號。
5.根據權利要求4所述的電子斷路器，其中所述第一或第二支路內的電氣情況包括電弧故障。
6.根據權利要求1所述的電子斷路器，其中所述外殼的橫向寬度是大約I英寸或大約0.75英寸。
7.根據權利要求1所述的電子斷路器，還包括第一致動器和第二致動器，其中所述電子處理電路被聯接到所述第一致動器和所述第二致動器並且被設置成導致所述第一致動器打開和關閉所述第一支路內的電流路徑並導致所述第二致動器打開和關閉所述第二支路內的電流路徑。
8.根據權利要求7所述的電子斷路器，其中所述電子處理電路被至少部分地包括在印刷電子電路板上，並且所述第一和第二致動器被安裝在所述印刷電子電路板的相反兩側上。
9.一種電氣面板系統,包括: 配電板，所述配電板包括多個標準斷路器安裝位置；以及 電子斷路器，所述電子斷路器包括第一支路第二支路，所述電子斷路器不具有與外部負載關聯的負載中性端子，所述電子斷路器在所述配電板上佔據被設置成接收單個電路單相斷路器的單個安裝位置。
10.根據權利要求9所述的電氣面板系統，其中所述電子斷路器包括: 兩個負載端子，所述兩個負載端子被設置成電連接到相應外部負載；以及 外殼，所述外殼不保持與所述兩個負載端子關聯的負載中性端子。
11.根據權利要求9所述的電氣面板系統，其中所述電子斷路器具有小於大約I英寸的橫向寬度。
12.根據權利要求9所述的電氣面板系統，其中所述電子處理電路被設置成探測在所述第一或第二支路內的電弧故障。
13.根據權利要求9所述的電氣面板系統，其中每個標準斷路器安裝位置包括單個針，並且所述電子斷路器包括電聯接到所述針的單個電力端子。
14.根據權利要求9所述的電氣面板系統，其中所述配電板包括中性導體，並且所述電子斷路器包括電子處理電路和中性連接器，所述中性連接器僅將所述電子處理電路電聯接到所述中性導體。
15.一種組裝電子斷路器的方法，包括: 提供各自被設置成電聯接到相應電氣負載的第一和第二負載端子； 提供被設置成接收單相電力的單個電力端子； 在所述單個電力端子和所述第一負載端子之間聯接第一傳感器和第一跳閘機構以便形成第一支路，所述第一傳感器被設置成感測電氣情況； 在所述單個電力端子和所述第二負載端子之間聯接第二傳感器和第二跳閘機構以便形成第二支路，所述第二支路並聯於所述第一支路並且所述第二傳感器被設置成感測電氣情況； 將電子處理電路聯接到所述第一支路和所述第二支路，所述電子處理電路被設置成監測和響應在所述第一或者所述第二支路內感測的電氣情況；以及 將所述第一和第二負載端子、所述單個電力端子、所述第一和第二傳感器、所述第一和第二跳閘機構以及所述電子處理電路保持在外殼內，其中所述外殼不保持與所述第一和第二負載端子相關聯的負載中性端子。
16.根據權利要求15所述的方法，還包括: 在所述第一支路內聯接第一組可動觸頭以用於打開和關閉所述第一支路內的電流路徑，所述第一組可動觸頭被所述第一跳閘機構控制；以及 在所述第二支路內聯接第二組可動觸頭以用於打開和關閉所述第二支路內的電流路徑，所述第二組可動觸頭被所述第二跳閘機構控制。
17.根據權利要求15所述的方法，還包括:將中性線連接器僅聯接到所述電子處理電路，所述中性線連接器被設置成電連接到斷路器配電板的面板中性部。
18.根據權利要求15所述的方法，其中所述保持包括將所述第一和第二負載端子、所述單個電力端子、所述第一和第二傳感器、所述第一和第二跳閘機構以及所述電子處理電路保持在外殼內，所述外殼具有彼此互連的左外殼部分、中心外殼部分和右外殼部分，其中所述外殼不保持與所述第一和第二負載端子相關聯的負載中性端子。
19.根據權利要求15所述的方法,其中所述外殼具有不大於大約I英寸的橫向寬度。
20.根據權利要求15所述的方法，其中所述第一傳感器或所述第二傳感器被設置成感測電弧故障。
【文檔編號】H01H71/00GK104425189SQ201410413415
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】J.德貝爾, B.T.麥科伊, 楊光 申請人:西門子工業公司