具有薄構造的保護性裝置的製作方法

2023-04-28 12:19:06

專利名稱：具有薄構造的保護性裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電路保護性裝置的領域，尤其涉及具有較薄構造的電路保護裝置。
背景技術：
由於日常需求對電力的依賴越來越大，因此對電能的需求也在始終在增長。通過 配電系統向用電方提供電力，配電系統通常包括從公共電源到設置於房屋、樓宇或一些其 他設施中的斷路器面板的電力線路。斷路器面板將交流電分配到結構中安裝的一個或多個 分支電路。電氣電路通常可以包括一個或多個插座孔，可以進一步將交流電傳輸到一個或 多個電力驅動的裝置，在現有技術中一般稱為負載電路。插座孔向用戶可訪問的負載供電， 負載包括電源線和插頭，插頭可插入插座孔中。然而，已知在電氣線路系統中會發生一些種 類的故障。因此，每個電氣電路通常採用一個或多個電氣電路保護裝置。 插座裝置和電氣電路保護性裝置都設置在不導電的外殼中。外殼還包括彼此電絕 緣的電氣端子。端子提供了將裝置連接到交流電源的手段和將裝置連接到負載的手段。具 體而言，線路端子將裝置耦合到交流電力源，而負載端子將電力耦合到負載。當然，本領域 的普通技術人員將理解，術語"負載"可以是指電器、開關或一些其他裝置。也可以將負載 端子稱為"饋通"或"下遊"端子，因為可以將連接到這些端子的線路耦合到串聯配置的插 座或開關。最後可以將負載連接在該裝置的遠端。再回到裝置外殼，負載端子可以連接到 傳導路徑，傳導路徑也連接到一組插座觸點。插座觸點與設置於外殼表面上的插座開口相 通。這種布置允許用戶向插座開口中插入電器插頭，由此為裝置加電。 對於安裝而言，保護性裝置通常安裝在出線盒中。出線盒可以位於牆壁、頂棚、地 板、櫃檯頂部等中。從斷路器面板到出線盒設置電纜以為線路端子提供交流電。電纜通常 包括多個絕緣的電導體。可以利用由金屬和/或不導電材料製成的剛性或柔性管將電纜捆 扎在一起。在出線盒和上文提到的串聯設置中的任何後續裝置之間設置構成類似於第一電 纜的第二電纜。當然，第二電纜連接到饋通端子。在安裝出線盒期間，通過出線盒的開口饋 送電纜以連接到它們相應的端子，即線路或負載。在已經連接電導體之後，將保護性裝置插 入出線盒的前開口中，直到搭接板與出線盒中的安裝面配合為止。 與裝置安裝相關聯的問題之一涉及到出線盒中有限的內部體積。在把保護性裝置 插入出線盒中時，一定要把設置於出線盒之內的電線、電纜和相關管路壓縮在裝置後側和 出線盒內壁之間形成的空間之內。這可能會導致若干不利和不希望的結果。 在安裝人員將裝置和電線擠入出線盒中時，插入力可能會導致出線盒或保護性裝 置的搭接板或一些其他構件變形。變形可能會干擾板子的安裝，或者可能會妨礙保護性裝 置完全耦合到出線盒的安裝表面。變形也可能損傷到保護性裝置。結果，保護性裝置可能 無法工作。此外，可能非常需要線路絕緣，以防止出線盒的尖銳內邊緣或保護性裝置的外邊 緣使導體暴露出來。如果絕緣性失去其完整性，電導體可能會短路在一起，或者可能與出線 盒短路。如果導體在急轉彎半徑之內被擠壓，擠壓還可能導致絕緣體破裂。另一方面，儘管 任何給定的電氣端子用於以固定力夾緊電導體，但擠壓可能會施加相反的力，該力會導致
7期望電連接的失敗。 上述不利影響取決於將保護性裝置插入出線盒中時電導體的隨機運動。由於在將 裝置插入出線盒時它們是隱蔽的，安裝人員無法看到被擠壓的線路，這加劇了不利影響的 發生。 由於近年來出現的布線和安裝做法的改變，加劇了上述問題。在各種商業、機構和 居住領域中，需要保護的出線盒位置數量已經擴展。考慮居住領域，最開始需要GFCI來保 護室外遊泳池附近的插座，並且逐漸地需要GFCI來保護浴室、廚房、地下室和室外插座。更 近來，已經需要AFCI來保護臥室插座。安裝位置的擴散增加了發生這種問題的可能性。 同時，用於構造牆壁的壁柱和石膏板的厚度已經減小。這使得必需要使用更淺的 出線盒。令人遺憾的是，較淺的出線盒為出線盒內部的電導體提供了較小的體積，導致電導 體上的壓力增大。由於增多了復電纜在出線盒中的使用，進一步加劇了問題的發展。保護 性裝置中常常包括的冗餘線路和/或饋通端子需要額外的電纜。 在住房市場中，新住宅的平均面積一直在增長。新住宅通常比舊式家庭包括更多 嵌入式電器。這樣一來，必需要在更大距離上傳播更大量的電流。因此，需要截面更大的電 導體來在更大距離上傳導更大電流。顯然，復電纜或截面更大的電導體的結果是安裝期間 發生問題的概率增大。 在使用新的保護性裝置替換陳舊家庭中的舊式非保護性線路裝置時會發生另一 個問題。注意，電導體可以是房子原有的。由於老化，與原來導體相關的絕緣性可能會弱化。 這可能會使得老舊安裝更容易受到上述一種或多種不利影響。 前述所有這些趨勢都導致了更小的出線盒。因此，減小保護性裝置的尺寸會相當 合乎需要。然而，這樣會出現問題，因為現代裝置必需擁有的必要功能是向更大裝置驅動。 為了例示這一點，下面給出對現代保護性裝置的簡短概述。 如上所述，有幾種電氣電路保護性裝置。例如，這種裝置包括接地故障電路斷路器 (GFCI)、接地故障設備保護器(GFEP)和電弧故障電路斷路器(AFCI)。這一列表包括代表性 範例，並不表示毫無遺漏。 一些裝置包括GFCI和AFCI兩者。如它們的名稱所示，電弧故障 電路斷路器(AFCI)、接地故障設備保護器(GFEP)和接地故障電路斷路器(GFCI)執行不同 的功能。 電弧故障是兩個或更多導體之間的放電。電弧故障可能是由火線導體或中線導體 上，或火線導體和中線導體上的絕緣受損導致的。絕緣受損可能導致兩個導體之間的小功 率電弧，並可能引起火災。電弧故障通常將自身表現為高頻電流信號。因此，AFCI可以用 於檢測各種高頻信號並響應於高頻信號為電路斷電。 另一方面，接地故障電路設備保護器(GFEP)和接地故障電路斷路器(GFCI)用於 檢測接地故障。當承載電流的(火線)導體產生通往地的無意電流路徑時發生接地故障。 因為將電路中流動的電流的一些轉移到無意電流路徑中，在火線/中線之間產生差分電 流。無意電流路徑表示有電擊的危險。接地故障以及電弧故障也可能導致火災。曾把用於 防止火災的GFCI稱為接地故障設備保護器(GFEP)。 除了檢測電弧故障和/或接地故障之外，保護性裝置必須自身不受瞬態電壓和其 他浪湧現象的影響。可以通過若干種方式產生瞬態電壓。例如，瞬態電壓可能是由於雷雨產 生的。在關閉耦合到配電系統的感性負載時，也可能產生瞬態電壓，或者可能由耦合到配電系統的包括換向器和電刷的電動機產生瞬態電壓。無論是什麼原因，已知瞬態電壓都會損 傷到保護性裝置/導致壽命終止。損傷可能導致保護性裝置永久性地拒絕為電氣電路的受 保護部分供電。因此，用戶要承受必需更換保護性裝置的費用和不便。或者，損傷可能會導 致保護性裝置變得沒有保護作用，而是繼續為負載電路供電。即使在不再有保護作用時，用 戶也可以決定繼續使用該裝置。於是，任何一種損傷都不希望出現。因此，在保險商實驗室 (UnderwritersLaboratories)對保護性裝置的要求中包括瞬態電壓測試(例如針對GFCI 的UL標準943和針對AFCI的UL標準1699)。必需要在進行這些測試之後，保護裝置才能 必需繼續工作。 為了符合UL的要求，通常採用金屬氧化物變阻器(M0V) 。 M0V將施加在保護性裝 置的線路(或負載)端子上的瞬態電壓箝制在安全電壓，即通常不超過相電壓兩倍的大小。 使用MOV的一個缺點涉及到它們笨重而昂貴這一事實。UL最近發布了針對GFCI和AFCI的 新的浪湧電壓要求，該要求測試保護性裝置在暴露於更強大的浪湧能量水平之後提供保護 的能力。通常通過包括善於吸收更高能量電壓脈衝的更大MOV來滿足新的要求。保護性裝 置可以包括其他浪湧保護性部件。除了MOV之外，也可以使用其他浪湧保護性部件，例如瞬 態電壓浪湧抑制器(TVSS)、火花放電器和其他這種裝置。這些部件並不意味著無遺漏的列 表。 當然，用於實現GFCI或AFCI的電路通常可以包括傳感器，例如變壓器、螺線管、 SCR裝置和其他設置於印刷電路板上的部件。AFCI是一種新近的保護性裝置技術，類似於 GFCI技術，但一般具有包括更大數量佔據更大空間的電子部件的探測器。本領域的技術人 員將認識到有不同種類的電弧故障狀態，這些狀態是由若干UL測試條件例示的。希望有一
種單個保護性裝置，其通過儘可能多的電弧故障測試要求。人們對於在保護性裝置中組合 GFCI、 TVSS和AFCI中的兩種或更多種也有越來越大的興趣。 由於這些和其他類似原因，已經增大了保護性裝置外殼的體積，以便符合新的要 求。另一方面，因為所有上述趨勢，包括壁柱和牆板的尺寸減小，出線盒的尺寸也在減小。令 人遺憾的是，出線盒內部用於電氣線路的可用體積相應地減小了。這種可用體積的減小導 致更容易發生上述一種或多種安裝問題。 需要一種更小的保護性裝置，其提供更大裝置當前提供的所有保護性性安全性 能。進一步需要提供一種搭接板之後的寬度小於一英寸的保護性裝置。

發明內容本發明設計內部部件和內部部件的布置兩者，以提供一種更小保護性裝置，所述 更小保護性裝置提供當前由更大的裝置所提供的所有保護性安全性能，從而解決了所有上 述需求。事實上，可以將基本所有保護性電路組件設置於大致二分之一的裝置中，從而可以 由其他附加功能使用裝置內部的另一半。 本發明的一個方面涉及一種保護性布線裝置，其包括外殼，外殼具有包括前主表 面的前蓋構件和包括基本平行於前主表面的後主表面的後蓋構件。外殼還包括電隔離構 件，電隔離構件設置於前蓋構件和後蓋構件之間，從而在前蓋構件和電隔離構件之間形成 前內部區域，而在後蓋構件和電隔離構件之間形成後內部區域。接地片具有內部接地片部 分，在前內部區域中所述內部接地片部分設置於電隔離構件上。多個線路端子用於連接到AC電源和多個負載端子。多個線路端子包括火線觸點和中線觸點，多個負載端子包括火線
負載觸點和中性負載觸點。火線觸點和中線觸點用於在復位狀態下分別耦合到火線負載觸
點和中性負載觸點並在跳閘狀態下去耦合。用戶可觸及的復位按鈕組件設置於前蓋中並用
於響應於用戶激勵而實現復位狀態。用戶可觸及的復位按鈕組件建立起與主前表面垂直的
平面並將後內部區域分成第一後內部區域部分和第二後內部區域部分。保護性電氣組件基
本設置於後內部區域中。保護性電氣組件包括設置於第一後內部區域部分中並耦合到多個
線路端子的環形傳感器組件。環形傳感器組件耦合到故障檢測電路。故障檢測電路耦合到
螺線管組件，螺線管組件與環形傳感器組件相鄰設置並設置於第一後內部區域部分中，使
得內部接地片部分和後主表面之間的垂直距離基本小於或等於一英寸。 在另一個方面中，本發明涉及一種用於配電系統中的布線裝置。該裝置的特徵在
於界定裝置長度的中心縱軸、界定裝置寬度的中心橫軸和界定裝置厚度的中心豎直軸。中
心縱軸、中心橫軸和中心豎直軸中的每一個都相對於其他軸正交設置並基本界定裝置中
心。該裝置包括外殼，外殼包括具有前主表面的前蓋和具有基本平行於前主表面的後主表
面的後蓋。前蓋具有至少一組設置於其中的插座開口。後蓋包括後蓋內部區域，後蓋內部
區域具有基本設置於中心橫軸第一側上的第一內部部分和基本設置於中心橫軸第二側上
的第二內部部分。多個線路端子用於連接到AC電源，還包括多個負載端子。可以經由後蓋
觸及多個線路端子。接地片設置於位於前蓋和後蓋之間的電隔離構件上。接地片包括平行
於中心縱軸設置的內部接地片部分，內部接地片部分和後主表面之間的垂直距離基本小於
或等於一英寸。火線插座端子結構包括至少一個火線凹插座觸點和火線插座端子觸點。中
性插座端子結構包括至少一個中性凹插座觸點和中性插座端子觸點。火線插座端子結構和
中性插座端子結構設置於電隔離構件上。保護性電氣組件基本設置於後蓋內部區域中。保
護性電氣組件包括耦合到多個線路端子並設置於第一內部部分中的傳感器組件。傳感器組
件的特徵在於基本平行於中心縱向傳感器軸設置的縱向傳感器軸。傳感器組件用於提供對
應於在配電系統中傳輸的AC電流的感測信號。故障檢測電路耦合到傳感器組件。故障檢
測電路用於根據感測信號產生故障檢測信號。螺線管組件鄰接第一內部部分中的傳感器組
件設置並耦合到故障檢測電路。螺線管組件的特徵在於基本平行於中心縱向傳感器軸設置
的縱向螺線管軸。響應於故障檢測信號為螺線管通電。電路斷路器用於在復位狀態下耦合
線路火線觸點、負載火線觸點和火線插座端子觸點並耦合中線觸點、中性負載觸點和插座
中性端子觸點，從而將多個線路端子耦合到多個負載端子。電路斷路器還用於響應於螺線
管組件被通電而跳閘，從而在跳閘狀態下使多個線路端子和多個負載端子的至少一部分去
親合o 在又一方面中，本發明涉及一種用於配電系統中的布線裝置。該裝置的特徵在於 界定裝置長度的中心縱軸、界定裝置寬度的中心橫軸和界定裝置厚度的中心豎直軸。中心 縱軸、中心橫軸和中心豎直軸中的每一個都相對於其他軸正交設置並基本界定裝置中心。 該裝置包括後蓋構件，後蓋構件包括後蓋內部區域和外部主後表面。後蓋內部區域包括基 本設置於中心橫軸第一側的第一內部半部分和基本設置於中心橫軸第二側的第二內部半 部分。後蓋內部區域還包括設置於中心縱軸第一側的火線縱向內部部分和設置於中心縱軸 第二側的中性縱向內部部分。多個線路端子設置於第一內部半部分中並用於連接到AC電 源；多個負載端子設置於第二內部半部分中。多個線路端子在復位狀態下連接到其相應多個負載端子，並在跳閘狀態下斷開連接。保護性電氣組件基本設置於後蓋內部區域中。保 護性電氣組件包括設置於第一內部半部分中並耦合到多個線路端子的環形傳感器組件。環 形傳感器組件的特徵在於基本平行於中心縱軸設置的縱向環形軸。環形傳感器組件耦合到 故障檢測電路。故障檢測電路耦合到螺線管組件，螺線管組件與第一內部半部分中的環形 傳感器組件相鄰設置。螺線管組件的特徵在於基本平行於縱向環形軸但從其垂直偏移設置 的縱向螺線管軸。螺線管組件耦合到設置於與螺線管組件相鄰的火線縱向內部部分中的火 線懸臂梁電路斷路器結構和設置於與螺線管組件相鄰的中性縱向內部部分中的中性懸臂 梁電路斷路器結構。火線懸臂梁電路斷路器結構和中性懸臂梁電路斷路器結構用於在復位 狀態和跳閘狀態之間運動。不導電分隔器耦合到後蓋構件。不導電分隔器基本將保護性電 氣組件包圍在後蓋構件之內。不導電分隔器包括靠著螺線管組件上部的中央部分。不導電 分隔器還包括形成於其部分中的第一電絕緣間隔。第一電絕緣間隔延伸到第一內部半部分 中，使得第一間隔側壁基本與環形傳感器組件的側面部分相鄰並用於容納來自電氣插頭連 接器的接地引腳。接地片設置於分隔器的中央部分中。接地片中央部分和後主表面之間的 垂直距離基本小於或等於一英寸。前蓋組件耦合到分隔器並基本將接地片的中央部分包圍 在其中。前蓋組件包括前蓋，前蓋具有至少一個設置於其中的插座。至少一個插座包括在 空間上與第一電絕緣間隔相通的第一接地引腳開口。 將在接下來的詳細描述中闡述本發明的其他特徵和優勢，本領域的技術人員從說 明書，或通過實踐如這裡所述的本發明將部分地容易明了這些特徵和優勢，這裡所述的本 發明包括接下來的詳細說明書、權利要求以及附圖。 要理解，以上一般說明和以下詳細說明都僅僅是本發明的示範，意在提供概述或 框架，以理解如權利要求所主張的本發明的本質和特徵。將附圖包括在內以提供對本發明 的進一步理解，並將附圖併入該說明書中且構成說明書的一部分。附圖例示了本發明的各 實施例，並與說明書一起用於解釋本發明的原理和操作。

圖1是根據本發明第一實施例的薄電氣布線裝置的電路圖； 圖2是根據本發明的薄電氣裝置的截面圖； 圖3是根據本發明另一個實施例的薄電氣布線裝置的縱向截面圖； 圖4是根據本發明又一個實施例的薄電氣布線裝置的橫向截面圖； 圖5是具有夜燈特徵的蓋子的詳細視圖； 圖6是具有開關的蓋子的詳細視圖； 圖7是根據本發明實施例的電路斷路器的示意圖； 圖8是根據本發明另一實施例的電路斷路器的示意圖； 圖9是根據本發明另一實施例的電路斷路器的示意圖； 圖10是根據本發明又一實施例的電路斷路器的示意圖； 圖11是根據本發明又一實施例的電路斷路器的示意圖； 圖12-15是復位閉鎖機構的詳細視圖；以及 圖16是根據替代實施例的示意圖。
具體實施方式
現在將詳細參考本發明的本示範性實施例，在附圖中示出了其範例。只要有可能， 在所有附圖中就將會使用相同的附圖標記表示相同或相似部分。圖1中示出了本發明的保 護性布線裝置的示範性實施例，始終用附圖標記10總體上表示該裝置。 如本文所述並如圖1所示，公開了根據本發明第一實施例的薄電氣布線裝置10的 電路圖。在提供每個部件的詳細描述之前，要指出的是裝置10大致由(線路和負載之間 的)傳導路徑、故障響應功能和測試能力構成。 對於線路端子112和負載端子114之間的傳導路徑，通過線路端子112將裝置10 正確連接到AC電源。相位傳導路徑218和中性傳導路徑218'從線路端子112延伸到中斷 觸點組件110。金屬氧化變阻器124也耦合於相導體218和中性導體218'之間。根據傳感 器的功能，如虛線所示的傳感器組件100可以耦合到相導體218、中性導體218'或兩者。下 面將詳細討論這些元件。當觸點110閉合時，AC電沿著相導體218向連接到負載端子114 的負載傳輸。從負載返回的電流沿著中性傳導路徑218'傳輸。負載端子114包括饋通端 子114a和/或插座端子114b。於是，當感測和檢測到真實的故障情況時，電路斷路器跳閘， 以終止流經故障處的電流。中斷觸點110的狀態，即打開或閉合，取決於故障響應電路。復 位按鈕116耦合到跳閘機構108。復位按鈕116使得電路斷路器110在已經消除故障狀態 之後閉合(復位)，此時負載端子114和線路端子112重新連接。 為了保護所述保護性裝置10使其免受配電系統上發生的電壓瞬變影響，可以包 括金屬氧化變阻器，例如線路端子112兩端的M0V 124、負載端子114a兩端的M0V 126或負 載端子114b兩端的M0V 128。或者，可以包括浪湧保護性裝置，以保護該保護性裝置免受電 壓瞬變影響。 傳感器組件IOO用於感測配電系統中的至少一種故障狀態。換言之，裝置10可以 包括GFCI、 GFEP、 AFCI和/或TVSS。因此，根據裝置10的功能，傳感器組件100可以包括 一個或多個傳感器。傳感器100耦合到探測器102。故障探測器102的輸出端連接到開關 (SCR) 104。 SCR 104用於在探測器102發出信號時為螺線管106通電。在給螺線管106供 電時，跳閘機構108打開中斷觸點110。可以通過致動復位按鈕116來閉合中斷觸點110。 此外，裝置10包括測試電路120。測試電路120耦合到火線導體218、中性負載導 體218'或兩者。測試電路120包括測試開關118，用戶致動測試開關118以開始測試周期。 既然已經提供了裝置10的高層次描述，更詳細地提供一些電路部件的解釋。 如果裝置10包括GFCI保護，傳感器組件100包括用於感測配電系統的火線傳導 路徑和中性傳導路徑中流動的淨差分電流。在正常工作狀態下，在裝置IO向負載供電時， 負載導體中的淨電流為零。往返於負載的電流相等而反向。 如名稱所示，在相導體接地時發生接地故障。 一些電流流向地，而不是通過傳感器 組件100返回。顯然，當電流通過這種方式被汲取時，流經傳感器100的淨電流不是零。傳 感器組件100感測差分接地故障電流的大小。 本領域的普通技術人員還將理解，設置於組件100中的GFCI傳感器通常包括環形 微分變壓器。GFCI傳感器組件也可以用於檢測接地中性狀況。於是，通過這種方式裝備的 GFCI將通常包括中性(接地中性)變壓器。當存在接地中性狀況時，中性變壓器為微分變 壓器提供差分信號，以告知發生了接地中性狀況。[0049] 如果裝置10包括AFCI保護，傳感器組件100包括用於感測疊加在電源線頻率上 的高頻幹擾的不同類型的傳感器。這些高頻幹擾表示電弧狀況。這些幹擾可能發生在負載
電流或線電壓中，或發生在兩者中。在一種方式中，傳感器組件ioo可以包括用於感測負載
電流的環形電流變壓器和/或用於感測線電壓的分壓器。 如上所述，傳感器組件100為探測器102提供傳感器故障信號。探測器102判斷 故障信號的特徵是否表示真實的故障狀況。探測器102連接到可控矽整流器(SCR) 104。在 檢測到真正故障狀況時，探測器102導通SCR104。 SCR 104接著觸發跳閘螺線管106，其釋 放跳閘機構108。當跳閘機構108被釋放時，電路斷路器觸點110被打開。如前所述，電路 斷路器IIO設置於裝置10的線路端子112和負載端子114之間。儘管裝置IO可以用於通 過切斷電力來對各種類型的故障狀態做出響應，裝置10也可以提供表示存在故障狀態的 指示器元件。指示器可以是視覺指示器或聽覺指示器。來自指示器的輸出可以是穩定的或 間歇的。 返回到圖1中的測試電路120，裝置10包括測試開關118。可以由用戶按下測試按 鈕119來操作測試開關118。在另一個實施例中，測試開關118可以耦合到復位按鈕116。 在這種情況下，通過按下復位按鈕116致動測試開關118。返回到圖1所示的實施例，當測 試開關118閉合時，測試電路120用於模擬線路端子112兩端的真實故障狀況。如圖1所 示，測試電路120被設計成顯示出GFCI測試電路和AFCI測試電路兩者。例如，GFCI測試 電路120可以包括電阻器122。通過電阻器122的電流產生模擬的接地故障狀況。或者，可 以包括測試設備，該設備手工或自動評估保護性裝置是否已到達壽命終點。在已經到達壽 命終點的情況時，測試設備可以用於拒絕復位，表明或提前表明拒絕復位。 AFCI測試電路120或者可以包括與固態開關123串聯的電阻121。開關123用於 打開和閉合，以產生通過電阻的間歇電流，由此模擬電弧故障狀態。 如本文所述和圖2所示，公開了根據本發明的薄電氣裝置10的截面圖。利用這裡 所述的一種或多種技術可以實現搭接板(strap) 206後面大約1. O英寸的最大深度(a)。在 圖2中，搭接板上方的最大深度(c)大約為O. 300英寸，搭接板厚度(b)大約為O. 05英寸。 在實現這一目的時，裝置10的各部件和特徵通常如下。接地開口 210的深度(h) —般大約 為0. 86英寸。間隔216的壁厚(g)通常大約為0. 035英寸。間隔216的深度是深度(h) 加上壁厚(g)，例如0.895英寸。後蓋壁厚(d)大約為0.065英寸。印刷電路板設置於後蓋 204內部，以位於與表面205基本平行的平面上。印刷電路板與後蓋間隔開O. IOO英寸的尺 寸(e)，以容納設置於印刷電路板上的部件。印刷電路板具有大約0. 031英寸的厚度(j)。 因此，設置於接地葉片間隔和印刷電路板之間的部件的最大高度(f)變為O. 26英寸。將高 度大於約0.26英寸的部件，包括機電部件(厚部件)設置於裝置10外殼之內的別處。在 另一個實施例中，印刷電路板238包括設置於其中的孔，以容納接地葉片。這樣一來，搭接 板後方的深度尺寸可以進一步被減小。對於本領域的技術人員而言，可以適度調節這種尺 寸，並匹配組合，只要不影響到優選深度尺寸即可。 參考圖3，示出了圖1所示的薄保護性裝置10的縱向截面圖。裝置IO包括蓋組件 200，其中設置有一個或多個插座202。具有後表面205的後蓋204與前蓋200配合。搭接 板206提供了將裝置10附著到出線盒(未示出)的手段。接地端子212設置於搭接板206 下方。從搭接板206後側到表面205的距離大約為(1) 一英寸或更小。在這種意義上講，裝置IO採用了薄構造。本發明的裝置IO方便了出線盒的安裝，因為薄構造減輕了在本發 明背景技術中所述的問題。在另一個實施例中，可以將搭接板206配置成順從前蓋200的 形狀，以便於放置內部部件。 每個插座202包括至少兩個負載端子開口 208，以實現插頭插片和對應負載端子 114b之間的電互連。也可以提供接地端子開口 210以容納具有接地插片的插頭。開口210 包括設置於其中的地接觸214。如上所述，當把插頭插入開口中時，在插座負載端子114b和 插頭插片之間以及在接地插片和地接觸214之間建立起電氣連續性。當然，插頭插片連接 到附著於電氣設備的電源線。通過內部傳導路徑(未示出)將地接觸214連接到接地端子 212。 對於薄構造而言，對於減小深度的一個限制涉及到接地插片的長度。對於 120V/240V配電系統而言，例如，開口 210必需延伸到裝置10內部大約.860英寸，以容納接 地插頭插片。開口 210可以通往裝置10之內的自由空間區域或通往絕緣的間隔216。間隔 216用於將接地插片與裝置10中包括的其他導電錶面電隔離。在一個實施例中，是通過不 在間隔216底部和後蓋204內表面之間的空間中設置任何部件來實施本發明的。在另一個 實施例中，可以在該空間中設置較小的部件，但如果搭接板後方的總厚度大約為一 (1)英 寸或更小，部件不能有大於0. 260英寸的厚度。 在大部分布線裝置中，環形變壓器都是較厚的部件。在本發明中，必需要解決環形 變壓器100的厚度問題，由此使搭接板後方的裝置總厚度最小化。環形變壓器100鄰接導 體21S、218'設置。導體21S、218'將線路端子112耦合到負載端子114。必需要設計導體 218、218'的尺寸，以傳導預期的負載電流而不會變得過熱。負載電流通常可以大約為20安培。 具體而言，通過變壓器100的孔穿過一個或多個導線218、218'，從而實現故障感
測功能。導線218、218'傳輸由變壓器100感測到的差分電流信號。變壓器100包括磁芯
220和包圍磁芯的對應多匝繞組222。電流信號在磁芯中誘發磁通，磁通又在繞組中產生信
號。繞組222耦合到探測器102 (參見圖1)。配置磁芯220的材料和形狀，使得繞組222中
的信號可被探測器102探測到。此外，繞組222需要與導體218、218'電隔離。兩個導體和
繞組是由空氣空間和/或絕緣層分隔的。因此，環形變壓器通常是較厚的部件。例如，微分
變壓器和導體包括這些典型尺寸 導體直徑0. 04英寸 變壓器內部直徑0. 240英寸 變壓器外部直徑0. 590英寸 變壓器厚度0. 170英寸 在備選實施例中，後蓋204包括突起240，用於容納傳感器組件100的一部分。於 是，在一個實施例中，後蓋204包括基本與蓋200的前面平行的主表面區域205。不過，後蓋 204還包括從表面205延伸的突起240。在一個實施例中，突起240具有大約為0. 400平方 英寸或更小的表面面積。突起240的高度大約為0. 150英寸或更小。 一般說來，突起是始 於表面205的延伸部，允許在裝置之內包括各種備選部件。例如，突起240可以用於容納大 尺寸的金屬氧化變阻器。 因為MOV是較厚部件的另一範例，所以另一種減小深度的策略涉及到減小MOV的厚度。位於跨接線的M0V，例如MOV 124、 126或128通常直徑大於0. 650英寸，厚度為0. 250 英寸。MOV的尺寸正比於其能量吸收能力。於是，更大的MOV往往會在限制電壓瞬變方面性 能更好。具體而言，通常選擇MOV以將電壓瞬變的幅值限制到小於電源電壓幅值的大約三 倍，以確保保護性裝置能經受得住這一幅值的剎那間的電壓瞬變。因此，一種減小尺寸的策 略涉及到減小M0V的尺寸，同時保留瞬變保護能力。 因此，在一個實施例中，忽略跨線的M0V。M0V 130 (圖1、2)與用於在浪湧事件期間 吸收大部分能量的阻抗器件串聯設置。然而，最易受電壓瞬變影響的電路是由MOV 130保 護的。被保護的電路包括電源134和探測器102。阻抗器件可以是螺線管106(圖1)。螺 線管106的阻抗依賴於頻率，通常響應於諸如電壓瞬變的高頻信號，大於50歐。來自電壓 瞬變的大部分能量被螺線管106吸收，因為螺線管的阻抗至少比MOV 130在電壓瞬變頻率 處的阻抗大一個數量級。MOV 130吸收瞬變能量的其餘部分。適當尺寸的MOV 130可以是 直徑小於或等於0. 354英寸，厚度為0. 250英寸。 在備選實施例中，MOV 130可以由電容器132或類似的瞬態電壓吸收元件替換。在 另一備選實施例中，可以包括火花隙作為減小MOV尺寸或完全取代MOV的裝置。可以將火 花隙與電容器或其他有尺寸效率的部件組合使用。 螺線管106是另一種較"厚"部件。當然，螺線管106用於激活跳閘機構108 (圖 1)。跳閘機構108包括電樞224，電樞(armature) 224響應於SCR 104導通時流經螺線管 106的電流產生的磁場而運動。跳閘機構108被配置成在電樞224運動時釋放(打開)電 路斷路器110。螺線管106包括纏繞在框架組件228的筒式部分上的多匝導線226，以形成 線軸。電樞224可滑動地設置於框架組件228的筒式部分之內。框架組件228可以包括磁 性架230，用於增強施加到電樞224的磁力。與螺線管106相關聯的典型尺寸如下 電樞外部直徑0. 125英寸 線軸外部直徑0. 600英寸 線軸長度0. 240英寸 架組件高度0.660英寸 架組件寬度0. 350英寸 在較厚部件的列表中可以包括電子部件。例如，SCR 104通常容納在所謂的T0-92 封裝中，其高度(包括引線長度)典型為0. 261英寸。 於是，厚部件包括一個或多個傳感器100、 SCR 104、螺線管106和/或MOV 124。 不是厚部件的部件，例如導體218，可以位於開口 210的底部和後蓋204的內表面之間。 本發明也可以採用表面貼裝(SM)電路，因為SM電路較為緊湊，空間效率高。此外， 可以通過混合器件技術、ASIC技術或單片集成電路技術在單個集成電路中組合多個電路。 例如，可以在這種裝置中設置誤布線保護性電路和壽命終止電路。誤布線保護針對誤布線 狀況保護用戶，在這種狀況下，AC電被連接到饋通端子。壽命終止保護針對保護性裝置中妨 礙中斷或指明配電系統中的故障狀態的故障保護用戶。壽命終止保護電路可以包括人工方 法，在用戶按下按鈕時警告用戶壽命終止狀況。自動壽命終止電路可以激活壽命終止指示 器，將負載電路從線路端子去耦合，或進行這兩種操作。如果同時進行指示和斷電，指示可 以比斷電早預定時間。指示器可以是閃爍的紅色指示器。無論是視覺的或是聽覺的，指示器 都可以設置於蓋200上。參考美國專利申請No. 10/729396和美國專利申請No. 10/668654了解自動壽命終止斷電和/或指示的更詳細解釋，在此通過引用將它們併入，如同全文充 分闡述一般。 —部分電路和裝置10的其他部件可以設置於印刷電路板238上。印刷電路板238 厚度通常小於或等於大約.031英寸。或者，部件可以設置於印刷電路膜上。另一方面，可 以對印刷電路板打？L以允許接地插片開口 210和間隔216(如果提供的話)從其中穿過。 或者，可以在印刷電路板兩側都設置電子或機電部件，由此節省空間。這樣一來，就可以在 印刷電路板的一側上設置耦合到線路端子的電子或機電部件或在電源電壓處或附近工作 的部件。可以在印刷電路板的相對側上設置耦合到電源且通常工作在小於30伏的那些部 件。 如本文所述並如圖4所示，示出了根據本發明另一個實施例的薄電氣布線裝置的 橫向截面圖。本實施例公開了一種改進的測試開關。測試開關118包括設置於搭接板206 上方的測試插片300。本實施例的一個重要特徵是測試插片300設置於搭接板206上方，由 此減小了搭接板後方的深度。儘管測試插片300和搭接板206由空氣間距間隔，已知的裝 置必需要包括補充的絕緣來確保搭接板和測試插片彼此電隔離。補充絕緣的範例包括設置 於搭接板周圍的不導電帶或設置於兩者之間的塑料絕緣體。通過若干種策略或策略組合可 以消除對補充絕緣的需求。 如上所述， 一種策略是使搭接板206和蓋200的表面302之間的距離儘可能大，即 大約為0. 300英寸。大於這一數值的距離可能會干擾完成裝置10的安裝所需的牆板和/或 防風化蓋的對準。圖3示出了本實施例的另一特徵。當測試開關118處於閉合位置時，測 試插片300將測試電路120連接到負載端子114。當測試開關118處於打開位置時，近似相 等的空氣間隙304和306破壞了電連接。測試開關118的總空氣間隙9 (空氣間隙304加 306)必需要使得測試電路120在電壓瞬變期間正確絕緣。在使用兩個空氣間隙時，測試插 片300僅需要移動大約一半的距離來打開或閉合優選的空氣間隙距離。於是，可以將搭接 板上方的深度減小大約0. 045英寸。可以利用鎖扣配合(未示出)將測試插片300固定到 測試按鈕119。 如果設置於印刷電路板238上的部件主要工作在低電壓，例如小於30伏的電壓， 則將設置電氣或機電部件的印刷電路板238上的有限量空間得到最有利的使用。這樣的 部件可以彼此間隔開大約0.01英寸。可以要求工作於線電壓或線電壓附近的部件間隔開 0. 04英寸。 在大多數現有技術電路中採用了全波電源。因此，必需要在線路和負載端子以及 電源端子之間提供物理間距。本發明的一個實施例通過採用半波電源而消除了這種要求。 半波電源例如如圖l所示。注意，電路接地基準連接到中線。因此，避免了現有技術所需要 的前述間距，從而節省了空間。 對於測試電路而言，測試電路部件可以設置於電路板238之外。可以僅將測試電 路120的低壓部分，即從中線218延伸到按鈕119的部分，設置於電路板238上。測試按鈕 119和延伸到負載火線的部件不設置於電路板238上。 在備選實施例中，裝置10中可以包括輔助特徵。利用可以設置於，或部分設置於 搭接板上方的外殼部分中的各種部件實現輔助特徵。 參考圖5，夜燈500設置於前蓋200中。夜燈用於將光散播到變暗的空間中。當環境光的水平低於預定閾值時夜燈可以自動打開。與夜燈相關聯的部件包括燈組件、環境光 傳感器和/或透鏡。透鏡被配置成佔據一部分前蓋200。參考2004年3月5日提交的美國 申請No. 60/550275獲得對設置於蓋中的夜燈的更詳細解釋，通過引用將該申請併入這裡， 如同全文充分闡述一般。 參考圖6，可以在前蓋200中設置至少一個開關250。至少一個開關可以耦合到裝 置10的線路端子或負載端子，由此向一組輔助端子提供可切換的電力。指示器252也可以 設置於蓋200中。參考2004年3月16日提交的美國申請No. 60/553795獲得對設置於蓋 200中的開關的更詳細解釋，通過引用將該申請併入這裡，如同全文充分闡述一般。 本發明還可以提供其他特徵。例如，可以在蓋200後方設置膜。膜用於保護性裝 置不受雜散汙染物影響。膜可以設置於搭接板206和表面302之間。本發明還可以包括閥 門(shutter)機構，用於在裝置10連線錯誤時阻擋插頭插入插座開口中。閥門還可以阻 擋除插頭之外的金屬物插入插座中，由此防止電擊。參考美國專利申請No. 10/729685和 10/900778 了解包括膜和/或閥門的裝置的更詳細解釋，在此通過引用將它們併入，如同全 文充分闡述一般。 可以將上述輔助特徵在裝置10中實現為獨立特徵或組合特徵。在特定環境中，在 採用多個這種特徵時，從前蓋到搭接板的深度可以是大約O. 500英寸。或者，可以將搭接板 後方的深度增加到大約1. 100英寸或更小。 如本文所述並如圖7-11所示，公開了根據本發明的電路斷路器110的各種配置。 參考圖4，通過統一的負載端子組件400將成對的插座端子114b和饋通端子114a永久地電 連接在一起。母線402設置於線路端子112和負載端子組件400之間。對於本領域的普通 技術人員而言，母線402可以由懸臂梁取代。 參考圖8-ll，根據實現的是兩極跳閘機構還是四極跳閘機構，插座端子114b和饋 通端子114a可以永久結合在一起或不永久結合在一起。這些圖是如何在裝置IO被誤連線 的時候將裝置10用於防止一組或多組插座端子和饋通端子之間電連接的範例。在裝置10 誤連線時(即，電源已經連接到饋通端子114b)，電力不會流到連接到插座114b的用戶可接 觸負載。 參考圖8，電路斷路器110包括至少一個包括兩個懸臂梁500和501以及固定觸點 502的組件。當電路斷路器110處於復位位置時，跳閘機構108令懸臂梁觸點500與夾在中 間的懸臂梁觸點501電接觸。作為響應，將夾在中間的懸臂梁觸點501向固定觸點502驅 動。結果，線路端子112、饋通端子114a和插座端子114b電氣上連續。當電路斷路器IIO 處於跳閘位置時，跳閘機構108釋放懸臂梁500、501和固定觸點502，以電氣上分開。於是， 線路端子112、饋通端子114a和插座端子114b彼此電氣上斷開連接。這種布置消除了由於 裝置誤連線導致的危害。 參考圖9，示出了類似於圖7所示實施例的電路斷路器110。包括用於火線和中性 電流路徑的母線組件600。每個母線組件600包括兩個觸點602、604以及柔性電纜606，柔 性電纜是彎曲的，以允許母線組件從閉合(復位)位置移動到打開(跳閘)位置。觸點602、 604和柔性電纜606用於連接到線路端子112、饋通端子114a和插座端子114b。當電路斷 路器110復位時，母線組件600使線路端子112、饋通端子114a和插座端子114b互連。當 電路斷路器110跳閘時，母線組件600切斷線路端子112、饋通端子114a和插座端子114b任何潛在的危險情況。 參考圖10，電路斷路器110包括搖杆組件700。搖杆組件700包括樞軸構件702， 樞軸構件702插入到設置於導電構件704中的插槽703中。樞軸702在插槽703之內轉動， 同時與導電構件704電連接。導電錶面704連接到插座端子114b。樞軸構件702響應於 閂鎖塊714的運動而進行旋轉運動。閂鎖塊714在復位操作期間向上移動，在裝置跳閘時 向下移動。觸點706和708連接到樞軸構件702。觸點710、712分別耦合到線路端子112 和饋通端子114a。在電路斷路器110處於復位狀態時，閂鎖塊714使樞軸構件702將觸點 706、708電連接到觸點710、712。換言之，線路端子112、饋通端子114a和插座端子114b通 過樞軸構件702連接在一起。另一方面，當電路斷路器110處於跳閘狀態時，閂鎖塊714使 樞軸構件702破壞電氣連接。 或者，搖杆組件700可以包括一體的樞軸構件，而不是各個獨立構件702 (未示 出)。或者，可以設置至少一個樞軸構件以樞接在耦合到線路端子112或饋通端子114a(未
示出)的導電錶面，同時與其電連接。樞軸構件用於在電路斷路器iio處於復位位置時將
線路端子112、饋通端子114a和插座端子114b電連接在一起。樞軸構件用於在電路斷路器 110處於跳閘位置時斷開線路端子112、饋通端子114a和插座端子之間的電連接。 參考圖11，電路斷路器110包括至少一個包括兩個懸臂梁800、802的懸臂梁組件以 及兩個固定觸點804、806。懸臂梁800和802連接到線路端子112。固定觸點804和806分別 連接到插座端子U4b和饋通端子114a。跳閘機構108包括復位螺線管815，復位螺線管815 使懸臂梁800、802與固定觸點804、806電連接。如在前一實施例中那樣，保護性電路組件包 括跳閘螺線管106，跳閘螺線管用於將懸臂梁800、802分別從固定觸點804、806分開。 如本文所述和圖12-15所示，公開了用於本發明各實施例中的復位閉鎖 (lock-out)機構的詳細視圖。運動方向被繪示為箭頭。參考圖12，裝置10處於跳閘狀態， 即閂鎖826未耦合到擒縱機構830。為了完成復位，向復位按鈕822施加向下的力。復位銷 824上的肩部1400向下支撐在電氣測試開關118上，以發出測試信號。測試信號模擬配電 系統中的故障狀態，例如接地故障狀態或電弧故障狀態。 參考圖13，由探測器102感測並檢測測試信號。探測器提供使螺線管106激活電 樞224的信號。電樞224沿著圖示方向移動，允許閂鎖826中的孔828變得與肩部1400對 齊。施加到復位按鈕822上的向下力使肩部1400繼續向下移動，因為它不再受到肩部1400 約束。由於肩部1400設置於閂鎖826下方，它不再能夠在閂鎖上施加向下力來閉合電氣開 關118。因此，開關118打開，由此終止螺線管52的激活。電樞224響應於彈簧834的偏置 力沿著圖示方向移動。 如圖14所示，跳閘機構處於復位狀態。換言之，如上所述，復位按鈕822上不再有 任何向下的力。因此，閂鎖826承座在閂鎖擒縱機構830上。 參考圖15，用戶可觸及的測試按鈕50耦合到跳閘機構。在按下圖15中的測試按 鈕50時，通過機械連接使裝置10跳閘。具體而言，在向測試按鈕50施加力時，機械連接 1402沿圖示方向推動閂鎖826。閂鎖826對抗彈簧834的偏置力。作為響應，閂鎖826中 的孔828變得與擒縱機構830對齊。因為閂鎖826不再受到擒縱機構830的約束，所以跳 閘機構跳閘。 如上所述，由於螺線管106激活電樞224，裝置復位。然而，如果保護性裝置10已經達到壽命終止狀態，則不激活電樞224。因此，不移開機械阻擋，機械阻擋(肩部)阻止跳 閘機構復位。如果有壽命終止狀況，物理阻擋阻止保護性裝置復位。 參考圖16，示出了根據備選實施例的示意圖。圖9的實施例類似於圖11中所示的 實施例。然而，儘管可以採用獨立的測試和復原按鈕，圖16中的示意圖示出了單個按鈕808 如何可以組合測試按鈕119和復位按鈕116的功能。出於討論目的，假設一開始中斷觸點 處於復位位置，開關機構810處於位置814。因此，在按下單個按鈕808時，測試電路120用 於在預定時段之內產生測試信號。測試信號模擬故障狀態，故障狀態由傳感器100感測並 由探測器102檢測。SCR 104導通，使螺線管106被激活。跳閘機構108使電路斷路器110 跳閘，由此懸臂梁800和802移動到打開(跳閘)位置，開關機構810移動到位置812。如 果接下來在跳閘狀態中按下單個按鈕808，測試電路120產生另一個測試信號。如果裝置 10可以工作且開關機構810處於位置812，復位螺線管816啟動，以將電路斷路器110移動 到閉合(復位)位置。於是，可以採用單個測試按鈕來提供用於使電路斷路器跳閘和復位 的電信號。使用單個按鈕是有效利用裝置IO之內空間的又一策略。 因此，將測試和復原按鈕組合成單個按鈕是本發明採用的另一種微型化策略。在 按下按鈕時，測試保護性裝置，使電路斷路器跳閘，並使保護性裝置復位。復位保護性裝置 可以以保護性裝置能夠工作(能夠感測、檢測和中斷故障狀態)為條件。如圖16所示，可 以在蓋200中設置單個按鈕232。在按下時，按鈕232觸發用於向跳閘機構108施加力的機 械連接。跳閘機構108打開電路斷路器110。在進一步按下單個按鈕232時，測試開關118 閉合(圖1)。如果裝置IO可以工作，則激活螺線管106。可以配置機械阻擋來阻止復位， 除非實際上已經激活了螺線管106。 在此引用的所有參考文獻，包括公開文本、專利申請和專利，通過引用被併入本
文，如同逐個明確表明將每個文獻通過引用併入且在此全文闡述一般。 在描述本發明的語境中(尤其是在如下權利要求的語境中)使用術語"一"和
"該"和類似指稱應被視為涵蓋單數和複數，除非在本文中有不同表述或由語境清楚地表示
矛盾。除非另有說明，術語"包括"、"具有"和"包含"應視為開放式術語(即，表示"包括但
不限於")。術語"連接"應被視為部分或全部包含在之內、附著於其上或結合在一起，即使
有某物間於其中也是如此。 這裡給出值的範圍僅僅是為了充當一種逐個指出落在該範圍之內的獨立值的簡
便方法，除非在此做不同表述，且將每個獨立值併入本說明書，如同逐個在此指出 一樣。 除非本文給出不同表述或語境清楚地表示出矛盾，這裡所述的所有方法都可以用
任何適當次序執行。使用本文提供的任何和所有範例或示範性語言(例如"諸如")都僅僅
意在更好地說明本發明的實施例，除非另行主張，並不對發明範圍帶來任何限制。 不應將說明書中任何語言理解為表示任何權利要求未主張的要素對於實踐本發
明是必要的。 本領域的技術人員將會明了，可以對本發明做出各種修改和變化而不脫離本發明 的精神和範圍。並非意圖將本發明限制在所公開的具體形式，而是相反，意圖是覆蓋所有落 在如所附權利要求界定的本發明的精神和範圍之內的變化、備選構造和等價要件。於是，只 要修改和變化落在所附權利要求及其等價要件的範圍之內，本發明意圖覆蓋所有這些本發 明的修改和變化。
權利要求一種保護性布線裝置，包括包括前蓋構件和後蓋構件的外殼，所述前蓋構件具有前主表面，所述後蓋構件具有基本平行於所述前主表面的後主表面，所述外殼還包括電隔離構件，所述電隔離構件設置於所述前蓋構件和所述後蓋構件之間，使得在所述前蓋構件和所述電隔離構件之間形成前內部區域，而在所述後蓋構件和所述電隔離構件之間形成後內部區域；具有內部接地片部分的的接地片，在所述前內部區域中所述內部接地片部分設置於所述電隔離構件上；多個用於連接到AC電源的線路端子和多個負載端子，所述多個線路端子包括火線觸點和中線觸點，所述多個負載端子包括火線負載觸點和中性負載觸點，在復位狀態下，所述火線觸點和所述中線觸點用於分別耦合到所述火線負載觸點和所述中性負載觸點，並在跳閘狀態下去耦合；用戶可觸及的復位按鈕組件，其設置於所述前蓋中並用於響應於用戶激勵實現所述復位狀態，所述用戶可觸及的復位按鈕組件建立與所述主前表面垂直的平面並將所述後內部區域分成第一後內部區域部分和第二後內部區域部分；以及基本設置於所述後內部區域中的保護性電氣組件，所述保護性電氣組件包括環形傳感器組件，所述環形傳感器組件設置於所述第一後內部區域部分中並耦合到所述多個線路端子，所述環形傳感器組件耦合到故障檢測電路，所述故障檢測電路耦合到螺線管組件，所述螺線管組件設置成與所述環形傳感器組件相鄰並且設置於所述第一後內部區域部分中，使得所述內部接地片部分和所述後主表面之間的垂直距離小於或等於大約一英寸。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其中，所述保護性電氣組件包括在所述復位狀態下使 所述火線觸點和所述火線負載觸點互連的火線懸臂梁電路斷路器結構，以及在所述復位狀 態下使中線觸點和中性負載觸點的中性懸臂梁電路斷路器結構，所述火線懸臂梁電路斷路 器結構和所述中性懸臂梁電路斷路器結構中的至少一個用於響應於所述故障檢測電路為 所述螺線管通電而被驅動到跳閘狀態。
3. 根據權利要求2所述的裝置，其中，所述火線懸臂梁電路斷路器結構和所述中性懸 臂梁電路斷路器結構設置於與所述螺線管相鄰的所述後內部區域中。
4. 根據權利要求2所述的裝置，其中，所述火線懸臂梁電路斷路器結構和所述中性懸 臂梁電路斷路器結構包括四極電路斷路器。
5. 根據權利要求2所述的裝置，其中，所述前內部區域包括火線插座端子結構和中性 插座端子結構，所述火線插座端子結構具有在所述復位狀態下耦合到所述火線觸點和所述 火線負載觸點的火線插座端子觸點，所述中性插座端子結構包括在所述復位狀態下耦合到 所述中線觸點和所述中性負載觸點的中性插座端子觸點。
6. 根據權利要求5所述的裝置，其中，所述火線負載觸點、所述火線插座觸點和所述火 線觸點設置成基本垂直對齊，且其中所述中性負載觸點、所述中性插座觸點和所述中線觸 點設置成基本垂直對齊。
7. 根據權利要求2所述的裝置，其中，所述火線懸臂梁電路斷路器結構和所述中性懸 臂梁電路斷路器結構設置於所述螺線管兩側的所述後內部區域中。
8. 根據權利要求2所述的裝置，其中，所述火線懸臂梁電路斷路器結構經由所述環形 傳感器組件耦合到所述第一後內部區域部分中的所述火線端子，並耦合到所述第二後內部區域部分中的所述火線負載端子，且其中所述中性懸臂梁電路斷路器結構經由所述環形傳 感器組件耦合到所述第一後內部區域部分中的所述中線端子，並耦合到所述第二後內部區 域部分中的所述中性負載端子。
9. 根據權利要求l所述的裝置，其中，所述保護性電氣組件基本安裝在印刷電路板 (PCB)上，所述故障檢測電路的至少一個電子部件設置於與所述後蓋相鄰的PCB下側上。
10. 根據權利要求1所述的裝置，其中，所述保護性電氣組件包括耦合到所述螺線管和 所述故障檢測電路的電路斷路器，所述電路斷路器包括四組觸點。
11. 根據權利要求10所述的裝置，其中，所述四組觸點設置於多條母線上。
12. 根據權利要求11所述的裝置，其中，所述多條母線包括連接到所述多個線路端子 的火線端子的火線母線和連接到所述多個線路端子的中線端子的中性母線。
13. 根據權利要求1所述的裝置，其中，所述螺線管組件包括多個螺線管繞組。
14. 根據權利要求13所述的裝置，其中，所述多個螺線管繞組包括跳閘螺線管和復位 螺線管。
15. 根據權利要求1所述的裝置，其中，所述前內部區域包括火線插座端子結構和中性 插座端子結構，所述火線插座端子結構具有在所述復位狀態下耦合到所述火線觸點和所述 火線負載觸點的凹火線插座觸點和火線端子觸點，所述中性插座端子結構具有在所述復位 狀態下耦合到所述中線觸點和所述中性負載觸點的凹中性插座觸點和中性端子觸點，所述 凹火線插座觸點和所述凹中性插座觸點與形成在所述前蓋的第一端中的一組插座開口相 通。
16. 根據權利要求15所述的裝置，其中，所述前蓋的第二端包括耦合到基本設置於所 述第二後內部區域部分中的電氣裝置的用戶可觸及的電氣接口。
17. 根據權利要求16所述的裝置，其中，所述用戶可觸及的電氣接口為開關葉片，所述電氣裝置為電氣開關。
18. 根據權利要求16所述的裝置，其中，所述用戶可觸及的電氣接口為透鏡，所述電氣 裝置為電燈。
19. 根據權利要求1所述的裝置，其中，所述保護性電氣組件包括能量效率高的電源， 所述電源用於在多個AC周期的全部或一部分預定半周期期間向所述保護性電氣組件供 電。
20. 根據權利要求1所述的裝置，還包括與所述前蓋中的所述復位按鈕組件相鄰設置 的測試按鈕組件，所述測試按鈕耦合到至少一個測試電路，所述至少一個測試電路耦合到 所述保護性電氣組件的測試電路。
21. 根據權利要求20所述的裝置，其中，所述測試按鈕組件包括在所述測試電路之間 具有雙空氣隙的測試插片。
22. 根據權利要求1所述的裝置，還包括測試電路，所述測試電路包括用於周期性地測 試所述保護性電氣組件的自動化自測電路。
23. 根據權利要求22所述的裝置，其中，所述自動化自測電路用於在AC周期的預定半 周期期間引入模擬故障。
24. 根據權利要求23所述的裝置，其中，所述AC周期的預定半周期是所述AC周期的負 半周期。
25. 根據權利要求22所述的裝置，其中，所述自動化自測電路用於響應於表示壽命終 止狀況的測試故障而基本阻止所述裝置在所述復位狀態下工作。
26. 根據權利要求1所述的裝置，其中，所述故障檢測電路包括布線狀態檢測電路，所 述布線狀態檢測電路用於判斷AC電源是耦合到所述多個線路端子還是耦合到所述多個負 載端子。
27. 根據權利要求1所述的裝置，其中，所述接地片包括連接到其第一端處的所述內部 接地片部分的第一安裝部分以及連接到其第二端處的所述內部接地片部分的第二安裝部 分，所述第一安裝部分和所述第二安裝部分基本共面且設置於距所述後主表面小於或等於 一英寸的平面中。
28. 根據權利要求1所述的裝置，其中，所述前內部區域包括形成至少一組插座觸點的 火線插座端子結構和中性插座端子結構，所述插座觸點可操作地與形成在所述前蓋構件中 的至少一組插座開口對齊，所述前蓋構件還包括至少一個設置於所述至少一組插座觸點和 所述至少一組插座開口之間的閥門構件。
29. 根據權利要求28所述的裝置，其中，所述故障檢測電路包括布線狀態檢測電路，所 述布線狀態檢測電路用於判斷交流電源是耦合到所述多個線路端子還是耦合到所述多個 負載端子，所述布線狀態檢測電路用於在所述多個線路端子和所述多個負載端子被顛倒連 線時將所述至少一個閥門構件鎖定在閉合狀態。
30. 根據權利要求1所述的裝置，其中所述電隔離構件包括基本平行於所述前主表面 並基本與所述螺線管組件的上部鄰接的中央部分，且其中所述電隔離構件還包括形成於其部分中的第一電絕緣間隔，所述第一電絕緣間隔延伸到所述第一內部半部分中並用於容納 從電氣插頭連接器經由所述前蓋構件插入的接地引腳，所述第一電絕緣間隔包括基本與所 述環形傳感器組件的側面部分相鄰的第一間隔側壁部分。
31. 根據權利要求30所述的裝置，其中所述電隔離構件包括形成於其部分中的第二電 絕緣間隔，所述第二電絕緣間隔延伸到所述第二內部半部分中並用於容納從電氣插頭連接 器經由所述前蓋構件插入的接地引腳，所述第二電絕緣間隔包括基本與所述復位按鈕組件 的一部分相鄰的第二間隔側壁部分。
32. —種用於配電系統中的布線裝置，所述裝置的特徵在於界定裝置長度的中心縱軸、 界定裝置寬度的中心橫軸和界定裝置厚度的中心豎直軸，所述中心縱軸、所述中心橫軸和 所述中心豎直軸的每個都設置成與其他軸正交且基本界定裝置中心，所述裝置包括包括前蓋和後蓋的外殼，所述前蓋具有前主表面，所述後蓋具有基本平行於所述前主 表面的後主表面，所述前蓋具有至少一組設置於其中的插座開口 ，所述後蓋包括後蓋內部 區域，所述後蓋內部區域具有基本設置於所述中心橫軸的第一側上的第一內部部分和基本 設置於所述中心橫軸的第二側上的第二內部部分；多個用於連接到交流電源的線路端子和多個負載端子，可以經由所述後蓋觸及到所述 多個線路端子；設置於位於所述前蓋和所述後蓋之間的電隔離構件上的接地片，所述接地片包括平行 於所述中心縱軸設置的內部接地片部分，所述內部接地片部分和所述後主表面之間的垂直 距離小於或等於大約一英寸；包括至少一個火線凹插座觸點和火線插座端子觸點的火線插座端子結構與包括至少一個中性凹插座觸點和中性插座端子觸點的中性插座端子結構，所述火線插座端子結構和所述中性插座端子結構設置於所述電隔離構件上；以及基本設置於所述後蓋內部區域中的保護性電氣組件，所述保護性電氣組件包括 耦合到所述多個線路端子並設置於所述第一內部部分中的傳感器組件，所述傳感器組件的特徵在於基本平行於所述中心縱向傳感器軸設置的縱向傳感器軸，所述傳感器組件用於提供對應於在所述配電系統中傳輸的交流電流的感測信號，耦合到所述傳感器組件的故障檢測電路，所述故障檢測電路用於根據所述感測信號產生故障檢測信號，緊鄰所述第一內部部分中的所述傳感器組件設置並耦合到所述故障檢測電路的螺線 管組件，所述螺線管組件的特徵在於基本平行於所述中心縱向傳感器軸設置的縱向螺線管 軸，響應於所述故障檢測信號為所述螺線管加電，以及電路斷路器，用於在復位狀態下耦合線路火線觸點、負載火線觸點和火線插座端子觸 點，並耦合中線觸點、中性負載觸點和插座中性端子觸點，使得所述多個線路端子耦合到所 述多個負載端子，並響應於所述螺線管組件被加電而跳閘，使得在跳閘狀態下所述多個線 路端子和所述多個負載端子的至少一部分去耦合。
33. —種保護性布線裝置，其特徵在於界定裝置長度的中心縱軸、界定裝置寬度的中心 橫軸和界定裝置厚度的中心豎直軸，所述中心縱軸、所述中心橫軸和所述中心豎直軸的每 個都設置成與其他軸正交且基本界定裝置中心，所述裝置包括包括後蓋內部區域和外部主後表面的後蓋構件，所述後蓋內部區域包括基本設置於所 述中心橫軸的第一側上的第一內部半部分和基本設置於所述中心橫軸的第二側上的第二 內部半部分，所述後蓋內部區域還包括設置於所述中心縱軸的第一側上的火線縱向內部部 分和設置於所述中心縱軸的第二側上的中性縱向內部部分；設置於所述第一內部半部分中並用於連接到交流電源的多個線路端子，設置於所述第 二內部半部分中的多個負載端子，所述多個線路端子在復位狀態下連接到其相應的多個負 載端子並在跳閘狀態下斷開連接；基本設置於所述後蓋內部區域中的保護性電氣組件，所述保護性電氣組件包括設置於 所述第一內部半部分中並耦合到所述多個線路端子的環形傳感器組件，所述環形傳感器組 件的特徵在於基本平行於所述中心縱軸設置的縱向環形軸，所述環形傳感器組件耦合到故 障檢測電路，所述故障檢測電路耦合到螺線管組件，所述螺線管組件鄰近所述第一 內部半 部分中的所述環形傳感器組件設置，所述螺線管組件的特徵在於基本平行於所述縱向環形 軸設置但從其垂直偏移的縱向螺線管軸，所述螺線管組件耦合到設置於與所述螺線管組件 相鄰的所述火線縱向內部部分中的火線懸臂梁電路斷路器結構和設置於與所述螺線管組 件相鄰的所述中性縱向內部部分中的中性懸臂梁電路斷路器結構，所述火線懸臂梁電路斷 路器結構和所述中性懸臂梁電路斷路器結構被配置成在所述復位狀態和所述跳閘狀態之 間運轉；耦合到所述後蓋構件的不導電分隔器，所述不導電分隔器基本將所述保護性電氣組件 包圍在所述後蓋構件之中，所述不導電分隔器包括與所述螺線管組件鄰接的上部的中央部 分，所述不導電分隔器還包括形成於其部分中的第一電絕緣間隔，所述第一電絕緣間隔延 伸到所述第一內部半部分中，使得所述第一間隔側壁基本與所述環形傳感器組件的側面部分相鄰並被配置成容納來自電氣插頭連接器的接地引腳；設置於所述分隔器的中央部分中的接地片，所述接地片的中央部分和所述後主表面之 間的垂直距離小於或等於大約一英寸；以及耦合到所述分隔器並基本將所述接地片的中央部分包圍在其中的前蓋組件，所述前蓋 組件包括前蓋，所述前蓋具有設置於其中的至少一個插座，所述至少一個插座包括與所述 第一電絕緣間隔空間相通的第一接地引腳。
專利摘要本實用新型涉及一種包括前蓋組件的布線裝置。前蓋組件包括前蓋，前蓋具有至少一個設置於其中的插座開口。接地片耦合到蓋組件。一種裝置組件包括多個用於連接到AC電源的線路端子、用於連接到下遊負載的多個負載端子以及與至少一個插座開口相通的至少一組插座負載端子。裝置組件還包括耦合到多個線路端子的故障響應電路。後蓋耦合到前蓋組件以在其中容納裝置組件。接地片元件設置於前蓋組件和後蓋之間。後蓋超過接地片延伸基本小於或等於一英寸的距離。
文檔編號H02H7/26GK201541122SQ20092016967
公開日2010年8月4日 申請日期2009年9月18日 優先權日2004年9月29日
發明者B·F·麥克貝思, D·A·老芬利, G·R·小薩維茨基, J·C·理查茲, K·摩根, R·威克斯 申請人:帕西·西姆公司