微型断路器制造技术

一种微型断路器(1)包括：控制单元，布置为如果其基于电流传感器(23)的输出而确定发生了过电流情况，则产生触发跳闸机构(20)断开所述触点的跳闸信号；电动马达(25)，可操作地通过触点闭合机构(30a)闭合所述触点；力转换机构(70)，布置为将所述第一触发力转换成比所述第一触发力大的第二触发力，其中所述力转换机构将所述机电致动器(61)耦合到触点断开机构(30b)，从而使所述第二触发力触发所述触点断开机构断开所述触点；和/或机械能存储装置(44，46)，被布置为从所述闭合致动器(25)的操作中积累机械能，且随后释放所积累的机械能以闭合所述触点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种微型断路器。
技术介绍
断路器是一种用于保护所提供的负载免于过电流(即超过负载的额定电流的电流)伤害的电气开关。断路器一般包括位于电源与负载之间的主电流路径上的一对可断开的触点，且断路器被布置为在过电流情况下断开触点，以断开供电的连续性。微型断路器(此处称为“MCB”)为用于保护控制电路或家用器具的类型的断路器，这种控制电路或家用器具的额定电流通常为125安培或更小，额定电压通常为440伏特(各相之间)或更小，额定短路电容为25000安培或更小。MCB的实体轮廓一般遵循标准DIN 43880[EN 60898-1 :2003]所描述的尺寸。通常，家用装置具有安装在断路器面板(也 叫做“配电盘”或熔丝盒)上的多个MCB。传统的MCB包括一对触点，该触点位于用于连接到电源的线路端子与用于连接到由电源供电的负载的负载端子之间的主电流路径上。传统的MCB还包括跳闸机构，用于在发生过电流情况时断开触点。跳闸机构一般包括双金属材料部件，用于在发生过载情况时触发触点断开机构以断开触点，还包括螺线管，用于在发生短路情况时触发触点断开机构以断开触点。过载情况是一种过电流情况，其中缓慢变化的过电流穿过主电流路径，这将导致负载的过热。短路情况是一种过电流情况，其中浪涌过电流穿过主电流路径。触点断开机构是一种基于弹簧的机构，其释放机械能以断开触点。传统的MCB还包括可手动操作的杆，以在触点被跳闸机构断开后闭合触点，还通过向触点断开结构提供机械能而复位跳闸机构。双金属材料部件位于MCB的主电流路径中。如果过电流穿过主电流路径，则该双金属材料开始被加热。持续的过电流导致连续的加热，从而致使双金属材料变形，直到该双金属材料产生一个触发触点机构通过移动跳闸杆而断开触点的力。螺线管具有位于MCB的主电流路径中的线圈。线圈的衔铁由保持弹簧保持在适当的位置，但是当浪涌过电流穿过主电流通路时，线圈产生的磁场对衔铁产生作用力，该力克服保持弹簧的作用从而移动衔铁以触发触点断开机构通过移动跳闸杆而断开触点。当很大的短路过电流流过主电流路径时，螺线管的线圈产生较大的磁场，该磁场产生作用于螺线管的衔铁上的较大的力。其使螺线管的衔铁以高速移动接触跳闸杆，从而在很短的时间内触发触点断开机构。另外，因为衔铁以高速移动，其以较大量的力触动跳闸杆以接触触点中的可移动触点，从而机械地辅助触点的断开，即除了触发触点断开机构之夕卜。这种机械辅助可有助于防止触点由于触点之间流过的较大电流而焊接在一起。触点焊接在一起被认为是“平头”焊接，其在较大的短路电流(例如1000A到2000A)下非常危险。上述的传统MCB是公知的，其设计在低成本条件下提供了较高等级的过电流保护。
技术实现思路
本专利技术涉及上述传统MCB涉及的各种改进。这些改进旨在克服和/或改善专利技术人发现的与传统MCB相关的问题，如下所述。总的来说，本专利技术的第一方面提供了一种MCB，其中传感器探测流过主电流路径的电流，且其中跳闸机构可基于传感器的输出而跳闸。例如，跳闸机构可具有控制单元，该控制单元布置为如果控制单元基于所述传感器的输出(例如基于表示流过MCB的主电流路径的电流的值)而确定发生了过电流情况，则产生跳闸信号以触发跳闸机构断开MCB的触点。MCB响应于短路情况而断开其触点所花费的时间可被称作MCB的“分离时间”。如上所述，传统的MCB的跳闸机构通过螺线管被触发以断开MCB的触点，该螺线管的线圈位于 MCB的主电流路径中。这种传统的MCB的分离时间依赖于螺线管的衔铁克服保持弹簧从而在短路过电流开始之后从螺线管被射出所花费的时间。该时间依赖于短路过电流开始时主电流路径中的电压波形中的点，如果过电流起始于电压波形中错误的点，螺线管的衔铁可能无法获得足够的能量来克服保持弹簧，直到电压波形的后半个循环。因此，传统的MCB的分离时间取决于电压波形中短路过电流开始的点，通常在4至9ms之间变化。只要传感器探测到过电流，根据本专利技术的第一个方面的MCB就可触发跳闸机构，且不受过电流开始时主电流路径中可获得的能量大小的限制。因此，MCB的分离时间比传统MCB更短和/或更恒定。较短的分离时间是有益的，因为这意味着在短路过电流事件中流过更少的能量。注意，传统MCB中的螺线管和双金属部件都不能够探测穿过MCB的主电流路径的电流。另外，该螺线管和双金属部件都不能基于传感器的输出确定是否发生过电流情况。更确切地说，该螺线管和双金属部件为活性元件，其响应于过电流情况而发生物理改变，该物理改变导致触点断开结构被触发。因此，本专利技术的第一方面可提供一种MCB，其具有一对可断开的触点，位于线路端子与负载端子之间的主电流路径中；以及跳闸机构，用于当过电流情况发生时断开触点，所述跳闸机构包括电流传感器，布置为探测流过所述主电流路径的电力；以及控制单元，布置为如果其基于所述电流传感器的输出而确定发生了过电流情况，则产生触发所述跳闸机构断开所述触点的跳闸信号。发生的过电流情况可能为例如短路情况，即浪涌过电流，或者过载情况，即缓慢变化的过电流，其能够导致负载的过热。这种过电流情况可清楚地理解，且控制单元可被布置为基于电流传感器的输出相应地确定是否发生过电流情况。控制单元可以是能够判断过电流情况是否存在的任何合适的单元。例如，控制单元可提供有使用做出这种判断的电路。电流传感器可以是任何能够用于探测电流的元件。电流传感器的输出可以是具有表示流过主电流路径的电流的值的信号。电流传感器是公知的，此处不再进行进一步的描述。例如，电流传感器可包括电流转换器，其提供的电流代表流过主电流路径中的电流。其他类型的电流传感器也是适用的。跳闸信号不局限于任一特定类型的信号。根据所确定的发生的过电流情况，跳闸信号可以不同。因此，如果控制单元确定发生了短路情况(例如，如果电流超过一阈值)，则跳闸信号可以是短路跳闸信号，如果控制单元确定发生了过载情况(例如，如果电流超过某一阈值预定量的时间)，则跳闸信号可以是过载跳闸信号。跳闸机构可包括触发机构和触点断开机构，所述触发机构布置为如果产生了跳闸信号则触发所述触点断开机构断开所述触点。触点断开机构可以是当被触发时能够断开触点的任意合适的机构。触点断开机构可以类似于传统MCB的触点断开机构。因此，触点断开机构包括机械能存储装置，例如弹簧或多个弹簧，该机械能存储装置被布置为如果所述触点断开机构被触发则释放存储的机械能以断开所述触点。触点断开机构可包括闩锁，例如机械闩锁，该闩锁被布置为如果该闩锁被释放则机械能存储装置释放所存储的机械能。因此，触发机构被布置为通过释放闩锁而触发触点断开机构。例如，可通过跳闸杆的移动而释放闩锁。触发机构可包括机电致动器，该机电致动器被布置为如果产生了跳闸信号，则通过所述跳闸信号而被操作，以触发触点断开机构断开触点。传统MCB的触发机构包括螺线管和双金属部件。尽管传统MCB的螺线管和双金属部件为机电致动器，但是他们直接由主电流路径中的过电流致动，而不是像本专利技术的第一方面这样，由来自控制单元的跳闸信号制动。机电致动器可包括螺线管。螺线管通常包括线圈和衔铁。线圈可被布置为如果产生了跳闸信号，则通过所述跳闸信号而被操作，以产生作用在衔铁上的力。优选地，机电致动器包括磁性可闩锁的螺线管致动器，例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.09.03 GB 0915379.21.一种MCB，具有 一对可断开的触点，位于线路端子与负载端子之间的主电流路径中；以及 跳闸机构，用于当过电流情况发生时断开触点，所述跳闸机构包括 电流传感器，布置为探测流过所述主电流路径的电流；以及 控制单元，布置为如果其基于所述电流传感器的输出而确定发生了过电流情况，则产生跳闸信号以触发所述跳闸机构断开所述触点。2.根据权利要求I所述的MCB，其中所述跳闸机构包括触发机构和触点断开机构，所述触发机构布置为如果产生了所述跳闸信号则触发所述触点断开机构断开所述触点。3.根据权利要求2所述的MCB，其中所述触点断开机构包括机械能存储装置，该机械能存储装置被布置为如果所述触点断开机构被触发则释放存储的机械能以断开所述触点。4.根据权利要求3所述的MCB，其中 所述触点断开机构包括闩锁，该闩锁被布置为如果该闩锁被释放则所述机械能存储装置释放存储的机械能以断开所述触点；以及 所述触发机构被布置为通过释放所述闩锁而触发所述触点断开机构。5.根据权利要求2至4中的任一项权利要求所述的MCB，其中所述触发机构包括机电致动器，该机电致动器被布置为如果产生了所述跳闸信号，则通过所述跳闸信号而被操作，以触发所述触点断开机构断开所述触点。6.根据权利要求5所述的MCB，其中 所述机电致动器包括螺线管。7.根据权利要求6所述的MCB，其中 机电致动器包括磁性可闩锁的螺线管致动器。8.根据权利要求5至7中的任一项权利要求所述的MCB，其中所述跳闸信号为跳闸电流。9.根据权利要求8所述的MCB，其中所述控制单元包括被布置为产生所述跳闸电流的电能存储装置。10.根据权利要求9所述的MCB，其中所述电能存储装置包括电容器。11.根据权利要求2至10中的任一项权利要求所述的MCB，其中所述触发机构包括 机电致动器，布置为由所述跳闸信号操作以产生第一触发力； 力转换机构，布置为将所述第一触发力转换成比所述第一触发力大的第二触发力； 其中所述力转换机构将所述机电致动器耦合到触点断开机构，从而使所述第二触发力触发所述触点断开机构断开所述触点。12.根据权利要求2至11中的任一项权利要求所述的MCB，其中所述触发机构如权利要求41至56中的任一项权利要求那样布置。13.根据权利要求2至12中的任一项权利要求所述的MCB，其中所述控制单元被布置为独立于所述触发机构地触发所述触点断开机构断开所述触点。14.根据权利要求2至13中的任一项权利要求所述的MCB，其中 所述控制单元被布置为如果其确定发生了短路情况，则产生所述跳闸信号以操作所述触发机构从而触发所述触点断开机构断开所述触点；和/或所述控制单元被布置为如果其确定发生了过载情况，则独立于所述触发机构地触发所述触点断开机构断开触点。15.根据前述任一权利要求所述的MCB，其中所述控制单元被布置为基于阈值而确定是否发生过电流情况。16.根据权利要求15所述的MCB，其中所述阈值是可调的。17.根据前述任一权利要求所述的MCB，其中所述控制单元被布置为基于额定电流、瞬间跳闸电流和/或瞬间跳闸类型而确定是否发生过电流情况。18.根据权利要求17所述的MCB，其中所述额定电流、瞬间跳闸电流和/或瞬间跳闸类型是可调的。19.根据前述任一权利要求所述的MCB，其中所述控制单元被布置为通过触点闭合机构闭合触点。20.根据前述任一权利要求所述的MCB，其中所述MCB包括如权利要求22至40中的任一项权利要求那样布置的电动马达和触点闭合机构。21.根据前述任一权利要求所述的MCB，其中所述MCB包括如权利要求57至73中的任一项权利要求那样布置的电动马达和触点闭合机构。22.一种MCB，具有 一对可断开的触点，位于线路端子与负载端子之间的主电流路径中； 跳闸机构，用于在发生过电流情况时断开触点；以及 电动马达，可操作地通过触点闭合机构闭合所述触点。23.根据权利要求22所述的MCB，其中所述MCB具有容纳所述电动马达的外壳。24.根据权利要求23所述的MCB，其中所述MCB的外壳符合标准DIN43880。25.根据权利要求22至24中的任一项权利要求所述的MCB，其中所述跳闸机构包括 电流传感器，布置为探测流过所述主电流路径的电力；以及 控制单元，布置为如果其基于所述电流传感器的输出而确定发生了过电流情况，则产生触发所述跳闸机构断开所述触点的跳闸信号。26.根据权利要求22至25中的任一项权利要求所述的MCB，其中所述跳闸机构包括触发机构和触点断开机构，所述触发机构被布置为如果发生过电流情况则触发所述触点断开机构断开所述触点。27.根据权利要求26所述的MCB，其中所述触点断开机构包括机械能存储装置，该机械能存储装置被布置为如果所述触点断开机构被触发则释放存储的机械能以断开所述触点。28.根据权利要求26或27所述的MCB，其中所述触发机构包括机械能存储装置，该机械能存储装置被布置为如果发生过电流情况则释放存储的机械能以触发所述触点断开机构。29.根据权利要求26至28中的任一项权利要求所述的MCB，其中所述电动马达可操作地通过向所述跳闸机构的机械能存储装置提供机械能而复位所述跳闸机构。30.根据权利要求22至29中的任一项权利要求所述的MCB，其中所述电动马达可操作地断开所述触点。31.根据权利要求22至30中的任一项权利要求所述的MCB，其中所述电动马达可操作地独立于触发机构而触发所述触点断开机构断开所述触点。32.根据权利要求22至31中的任一项权利要求所述的MCB，其中所述电动马达可操作于第一模式和第二模式，在第一模式中，所述电动马达的可旋转兀件以第一方向旋转，在第二模式中，所述可旋转元件以与所述第一方向相反的第二方向旋转。33.根据权利要求32所述的MCB，其中所述电动马达可操作于第一模式而闭合所述触点，且可操作于第二模式而复位所述跳闸机构。34.根据权利要求22至23中的任一项权利要求所述的MCB，其中所述触点闭合机构包括一个凸轮或多个凸轮。35.根据权利要求22至34中的任一项权利要求所述的MCB，其中所述电动马达为DC马达。36.根据权利要求22至35中的任一项权利要求所述的MCB，其中所述电动马达为电动齿轮马达。37.根据权利要求22至36中的任一项权利要求所述的MCB，其中所述电动齿轮马达具有100 I或更大的减速比。38.根据权利要求22至37中的任一项权利要求所述的MCB，其中所述电动马达可操作地产生30mNm或更大的扭矩。39.根据权利要求22至38中的任一项权利要求所述的MCB，其中所述MCB具有如权利要求41至56中的任一项权利要求那样布置的触发机构。40.根据权利要求22至39中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·C·甘利，J·史蒂文斯，
申请(专利权)人：伊顿工业制造有限公司，
类型：发明
国别省市：