专利名称：照明控制模组接触臂&电枢板的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及家用和商用电力配电面板和元件，并且更加具体 地，涉及包括用于控制负载，具体地在电力分配系统中的照明负载和 空调负载，的开关装置的电枢板的接触臂。
背景技术：
断路器面板用于保护电路免遭过电流状态，例如过载、相对高电 平短路，或接地故障状态等，造成的损伤。为了执行这个功能，断路 器面板包括典型地包含开关单元和跳闸单元(tripunit)的断路器。开 关单元与电路(即线路和负载)耦合使得它可以断开或闭合电路的导 电通道。开关单元包括每相的一对可分离的触点、每相的枢转的接触 臂、操作机构，和操作杆。
在过电流状态中，所有成对的可分离的触点被分开或跳闸，从而 断开电路。当过电流状态不再存在，断路器可以复位使得所有成对的 可分离的触点接合，从而闭合电路。
除通过操作杆的手动过电流保护外，自动过电流保护也通过跳闸 单元提供。通过电动机械式的跳闸类型的断路器，跳闸单元检测电路 的过电流状态并且自动将断路器跳闸。当检测到过电流状态，跳闸机 构起动操作机构，从而将每相的第一触点从第二触点分开。典型地， 操作杆与操作机构联接使得当跳闸机构起动操作机构分开触点时，操作杆也移动到跳闸位置。
接电装置(switchgear)和配电盘(switchboard)是用于指包括金 属外壳的电力设备的一般术语，金属外壳容纳例如保险丝、断路器和 继电器，以及关联的控制、仪表和计量装置等的开关和中断装置。外 壳也典型地包括例如母线、内部连接和支承结构(这里一般称为"面 板")等的用于电力分配的装置。这样的电力设备可以保持在例如工 厂或商业机构等的建筑物内，或者它可以保持在这样的设施的外面并 且暴露于环境天气条件中。典型地，在接电装置或配电盘部分的前面 提供铰链门或盖子用于接近其中包含的装置。
除配电和保护电路免于过电流状态之外，已经向面板增加元件用 于控制连接到断路器的负载的电力。例如，元件已经用于控制照明的 电力。
一个用于控制到负载的电力的系统利用遥控操作断路器系统。在 这样的系统中，断路器的开关单元不仅对过电流状态做出响应而操 作，并且对从与断路器分开的控制单元接收到的信号做出响应而操
作。该断路器专门地构成以用作遥控梯:作断路器，并且可以包含用于 起动开关单元的马达或其他起动装置。
在示范的遥控操作断路器系统中，控制单元安装在面^1上并且与 遥控操作断路器通过控制总线硬线连接。当断路器的开关单元要闭合 或断开时，操作电流通过控制面板施加到断路器起动装置或从断路器 起动装置直接移除。另外，为了例如接触确认等的反馈信息，在总线 中为面板内每个断路器位置提供分开的导体。控制单元包含用于分别 向安装在面板内特定断路器位置的断路器施加以及去除操作电流的 电子设备。面板控制单元也具有用于检验断路器的状态、i貪断等的电 子设备。那个系统的一个优势是可以根据它们在面板内的位置来针对 各个断路器。
作为替代，遥控操作开关装置可以提供作为用于连接到断路器的 分立元件。有利地，遥控操作开关装置除基本的开关操作之外还执行许多功能。例如提供关于开关装置的状态的指示的指示器可以是期望
的。并且，提供手动超驰装置(override)以用于操作开关装置以故障 才企^^或类似的可是必需的。添加这样的特征可能需要许多与活动触点 的操作相关联的部件。此外，需要例如偏置弹簧、电枢板和类似的相 关元件，以及用于提供电终端的装置。所有这些必需在相对小的外壳 中有利地完成。同时，触点结构必需能够处理15至50安培的电流范 围。
接触臂在如移动部件以断开或闭合电路的多种应用中使用并且 在这样的应用中通常应用于断路器和/或照明控制装置内或与其协力 使用。已知装置使用主断路器接触臂作为照明控制接触臂，而其他可 使用与照明控制断路器相同成型的辅助接触臂。这样的接触臂典型地 适用于传输电流，但不提供其他功能。
本发明集中于开关装置中的接触臂和电枢板。
发明内容
根据本发明，在电力分配系统的开关装置中提供有接触臂和/或 电才区4反。
根据本发明的一个方面，提供有用于选择性地将电力从电源切换 到负载电路的开关装置。开关装置包括外壳。致动器安装成用于在外 壳内可控式移动。固定的触点固定地安装在外壳内并且与第一电端子 电连接。导电接触臂安装在外壳内。接触臂与致动器操作式连接从而 被选择性地定位并且与第二电端子电连接。接触臂包括具有限定相对 的第一和第二分支的转折部的伸长杆。第一分支承载用于选择性电"f妄 触固定触点的活动触点。第二分支承载用户界面操作器。
本发明的特征在于，用户界面操作器包括从第二分支的远端 (distal end)延伸的接头，并且还包括可移动地安装在外壳内并且 由接头驱动的用于指示开关装置的状态的状态指示器。
本发明的另 一个特征在于，用户界面操作器包括从第二分支的远端延伸的接头，并且还包括可移动地安装在外壳内并且驱动接头以超 驰致动器的超驰把手。
本发明的另一个特征在于，第二分支包括用于收容在选择位置偏 置接触臂的弹簧的弹簧座。
仍然是本发明的另一个特征在于，活动触点安装在第一分支的远 端并且第二分支包括邻近转折部的用于收容用于在外壳内枢转式安 装接触臂的枢轴杆的孔和邻近转折部的连接器接头。导体将连接器接 头与第二端子电连接。
还是本发明的另一个特征在于，第二分支在远端包括用于收容在 选择位置偏置接触臂的弹簧的弹簧座。
仍然是本发明的另外的特征在于，提供安装在第 一分支上的电枢 板。电枢板可被键固定以以预选取向安装在第一分支上。更加具体地， 电枢板可在第一分支上自对准。
根据本发明的另 一 方面公开用于选择性地将电力从电源切换到 负载电路的包括外壳的控制模组。在外壳内的电动机械式致动器具有 活动插棒。固定触点固定地安装在外壳内并且与第一电端子电连接。 在外壳中的导电接触臂包括具有限定相对的第一和第二分支的转折 部的伸长杆。接触臂枢转式安装外壳内且邻近转折部，并且与插棒操 作式连接从而被选择性地定位。接触臂还包括邻近转折部的导体接 头。第一分支包括用于选择性地电接触固定触点的活动触点。第二分 支包括用户界面操作器。
本发明的其他特征和优点将从说明书和附图中明显可见。
图l是根据本发明的电力配电板的正视图； 图2是示出图1的电力配电板的成对的断路器和遥控操作装置的 框图3是根据本发明的遥控操作控制模组的基本框图；图4是为了清楚而移去了外壳的一部分的控制模组的透^L图； 图5是其中为了清楚而移去了外壳的另 一部分的控制模组的透视
图6是根据本发明的控制模组的接触臂的透视图； 图7是示出固定到接触臂的不同元件的透视图； 图8是示出根据本发明的在控制模组中的用户界面装置的切开透 视图9是示出根据本发明的用于控制模组的电枢板的透视图10是示出电枢板安装到接触臂的透视图ll是示出安装到接触臂的电枢板的透视图；以及
图12是示出防止电枢板在接触臂上不正确安装的^:固定
(keying)特征的透一见图。
具体实施例方式
例如集成照明控制系统等的配电系统根据本发明允许使用者使 用多极遥控操作继电器控制典型地用于照明的电力电路，以及用于电 阻加热或空调的电^^。配电系统可如在2006年9月12号提交的美国 申请11/519,727中一般说明的，其的说明书通过引用结合于此，或如 在2006年12月7号提交的美国申请11/635,299中更加具体地i兌明的， 其的说明书通过引用结合于此。
参考图1，根据本发明的照明控制系统包括照明控制面板100。 面板100可包括西门子类型Pl配电板，尽管本发明不限于这样的配 置。线路功率通过与电源104连接的电源电缆102进入面板100。线 路功率可例如是三相480Y277、 240或120VAC电源，如是常失见的。 电缆102与主断路器106的输入侧电连接。主断路器106以常规方式 分配线路功率到独立的断路器108。功率如何分配取决于独立的断路 器108的设计，如对于本领域技术人员是明显的。功率分配到独立的 断路器108的线路侧。面丰反100可配置为用于^^受四十二个或更多的独立的断路器108,尽管在图1的实施例中只显示了三十个。每个断
路器可是常规结构并且可是例如西门子BQD断路器。每个断路器108 包括接收来自主断路器106的功率的线路端子108A和常规地用于与 负载电路连接的负载端子108B。
为了说明的简单，当本文一般地说明例如断路器108等的装置时， 该装置被引用而没有任何带连字符的后缀。相反地，如果说明装置中 的具体一个，它被引用而具有带连字符的后缀，例如108-1。
根据本发明，每个要控制的负载电路也具有遥控操作装置或控制 模组110，以继电器、计量器或调光器的形式。根据本发明，这里使 用的术语遥控操作装置包括任何控制、监测或除此之外可在负载电路 中使用的其他装置。然而在优选实施例中，遥控操作装置110是断路 器108的分立元件，这里^f吏用的术语"遥控操作装置"包4舌与断路器 一体的装置。遥控操作装置110也与数据轨道112A和112B连接。面 板控制器114通过经由数据轨道112A和112B提供的连接来控制遥控 操作装置110，如下文论述的。
以继电器实施例的形式的遥控操作装置110包括装有辅助触点组 的外壳IIOH，该辅助触点组可以遥控地才喿作以断开和闭合照明电i 各。 装置110在面板100内使用插入断路器接线柱(lug) 108B的导体接 头(tab),即端子110A，连接到断路器108的负载侧，见图2。负载 端子110B包括与断路器接线柱108B相同尺寸的接线柱用于与要与负 载装置连接的电线连接。装置外壳110H配置成安装在西门子类型P1 配电板内，尽管本发明不限于这样的配置。
参考图2,框图示出四个断路器108-1、 108-2、 108-3和108-4, 以及相应的关联的遥控操作装置110-1、 110-2、 110-3和110-4。在示 出的实施例中，第一装置110-1包括继电器，第二装置110-2包《^断 路器，第三装置110-3包括变流器，以及第四装置110-4包括调光器。 如明显可见的，可4吏用这些遥控操作装置110的任何组合。每个遥控 操作装置110包括与所关联的断路器负载端子108B电连接的输入端子110A，以及用于与负载装置连接的输出端子IIOB。
数据轨道112直接机械地连接到照明控制面板100的内部。数据 轨道112包括被屏蔽的通信总线，其包括具有路由至面板控制器114 的导体的带状连接器115。束线116将数据轨道112与遥控操作装置 IIO连接。
数据轨道112和面板控制器114的详细说明在这里没有提供。相 反，可参考通过引用结合于此的申请中的相同的详细论述。实际上， 本发明不要求使用面板控制器或数据轨道，如将明显可见的。
以继电器形式的遥控操作装置IIO允许电分支负载的遥控开关。 装置IIO设计为能装入带有四十二个或更多分支电路断路器108的标 准配电板内。装置110是分支电路断路器108的附件，允许负载重复 开关而不会影响断路器108的操作。
遥控操作装置110需要用于接收断开或闭合的命令信号和返回报 告成功操作或装置状态的装置。也需要用于驱动开关机构触点的断开 和闭合的装置。通过这个设计，电子控制电路位于开关装置自身内部。 作为开关致动器的-兹保持螺线管或";兹锁(MagLatch)"的使用引起 非常低的能量需求，需要短历时脉冲以改变位置(以毫秒测量)，提 供准确并且可重复的计时并且要求控制必须反转电压极性。
图3示出负载开关的基本框图。以继电器形式的遥控操作装置110 包括与束线116连接的控制电路120。控制电路120驱动具有在端子 110A和110B之间连接的常闭触点122的控制继电器CR。例如开关 等的传感器124检测继电器CR的状态并且与控制电路120连接。照 此，控制电路120控制触点122的操作以选择性电连接负载L至断路 器108,并且从而向负载L^是供电力。
控制电路120包括常规微控制器和关联的存储器，存储器存储控 制电路120中根据从面板控制器114接收到的指令而运行的软件。
参考图4和5,更加详细示出控制模组110。控制模组外壳IIOH， 参见图3，包括双部分组成的外壳，其包括底部或第一外壳部分110H-1,参见图5,和盖子或第二外壳部分110H-2,参见图4。图4 示出不带有第一外壳部分110H-1的控制模组IIO，而图5示出不带有 第二外壳部分110H-2的控制模組110。两个外壳部分110H-1和110H-2 通过没有示出的紧固件保持在一起以形成外壳IIOH。
控制继电器CRl,参见图3,包括磁保持螺线管，其包括操作致 动器插棒(plunger) 132的致动器线圈(coil) 130。束线116与电路 板134连接，电路板134包括控制电路120，参见图3,包括与线圏 130操作式连接的致动器驱动电路。断开信号引起驱动电路对致动器 线圏130施加短时段(大约10至30毫秒)的负电压。这引起致动器 插棒132吸合(pullin)并且变为被石兹锁或保持以断开触点122,下面 更具体地说明，以常规的方式。来自驱动电路的闭合信号对致动器线 圏130施加更短时段(大约2至3毫秒)的正电压。这个时段对于致 动器插棒132变为被解锁或被释放是足够的。然后从线圈130移除电 力。由于致动器插棒132在断开和闭合位置都是稳定的，仅需要能量 以改变位置。
电开关122包括固定触点136和活动触点138。固定触点136安 装至与接线柱142连接的负载端子140以限定端子IIOB。活动触点 138安装至接触臂142。条带146联接在接触臂144和线路端子148 之间，为与断路器的连接提供导体接头端子110A,如上文论述的。
接触臂144枢转式安装在外壳110H内，其中有枢销150。肘销 152将接触臂144连接到插棒132的下端(没有示出)，如明显可见 的。操作弹簧154使接触臂144偏置，使得通常活动触点138与固定 触点136电接触，如图5中所示。当螺线管130被锁，插棒132通过 肘销152提起接触臂144以把活动触点138从固定触点136分隔开， 如图4中所示。
参考图6,示出接触臂144。接触臂由例如黄铜或铜或类似的导 电材料形成。接触臂144包括具有限定第一分支164和第二分支166 的转折部162的伸长杆160。第一分支164限定电流通路I。 一对相对的突出部168从第一分支164的远端170向上伸出并且包括用于收容 肘销152的肘销孔172。第三突出部174在第一分支164靠近转折部 162处提供并且包括用于收容枢轴杆150的枢轴孔176。另一个枢轴 孔178在第二分支166中提供。第二分支166包括邻近转折部162的 第一接头180用于提供与条带146的电连接，如图7中所示。活动触 点138粘贴在第一分支远端170的下侧，如在图7中所示。条带146 可如通过焊接或类似的固定到接头180。第二分支166包括远端182, 其包括指示器安装接头184、弹簧安装接头186和超驰界面安装接头 188。也参考图8，操作弹簧154顶着外壳第一部分110H-1保持在弹 簧座186上以偏置接触臂144，如上文论述的。指示器安装接头184 操作一般通过弹簧190偏置的状态指示器188。指示器188从外壳的 外面可见，如在图4中大体上示出的，以基于接触臂144的位置提供 指示触点122是在断开还是在闭合位置的"标志"。
超驰把手(knob) 192转动地安装在外壳110H内并且通过弹簧 194偏置。超驰把手192起动超驰界面接头188。把手192可以转动 以手动移动接触臂144到被致动的位置以超驰线圏130。
如说明的，接触臂144以单个部件执行许多功能。接触臂144的 长度和横截面提供15至50安培的电流范围合适的通路。通过螺线管 线圈130或超驰把手192，接触臂绕枢销150转动，以对接触臂144 的枢转运动作出反应而断开或闭合触点122。第二分支166用作从第 一分支164的伸出部以形成"L"形的部件。这个形状允"^午操作弹簧 154位于远离触点的地方，其通过保持弹簧远离产生热量的触点而增 加弹簧的寿命。笫二分支远端182带有接头184和188作为用户界面 操作。特别地，指示器安装接头184通过状态标志指示器188提供指 示需要的运动，其由螺线管线圏130产生的运动生成。第二分支远端 182也通过超驰指示器接头188提供与超驰致动器把手192的界面。 当把手192转动时，它碰撞分支的末端，从而克服磁锁螺线管的反向 磁力，从而闭合触点122。接触臂第一分支164提供用于安装作为下面说明的打击闭合触点系统的一部分的电枢板200的方法，参见图7。 最后，接触臂144通过接头180提供用于焊接条带146，参见图7。 所有这些功能在仅大约1.5"长的部件中提供。
如在图4和5中一般示出的，线路端子148绕磁体202缠绕。这 产生反向电流环，其引起》兹体吸引电枢板200。在过电流情况下，触 点138和136倾向于相互排斥。义兹体202和电枢板200的结合设计为 用于克服触点断开的倾向。凭借这个设计，电流越高，》兹体202和电 枢板200之间的吸引力越强以将触点136和138保持在一起。
参考图9-12,电枢板200键固定至接触臂144，以预选取向安装 并且在第一分支164上自对准。电枢板200—般是长方形并且包括两 个相对的拐角边(corner edge) 204，其将电枢板200在第一分支凸出 部168中之一和笫二分支之间对准。另一对边206将电枢—反200第一 分支凸出部168之间对准。最后，凸出边(raised edge) 208将电枢板 200在转折部162处对准(在它转动进入位置后)。特别地，图IO示 出电枢板200滑入位置，其中如在点A明显的适当的对准。电枢板 200可固定至接触臂144,例如通过焊接或其他固定方法。图12示出 在与边208相对的边210处提供的重叠防止电枢板200安装颠倒。
电枢板200与接触臂144 一致地排列并且根据本发明不能以不正 确取向安装是关键性的。照此，电枢板202自对准，因为部件"键固 定"至接触臂144。对准特征基于几何结构并且在制造过程中提供部 件的一致组装和焊接。这些特征也消除在焊接过程中附加固定器的需 要并且帮助在焊接完成之前暂时保持电枢板200在适当位置。
因而，根据本发明，在控制模组中为活动触点提供有接触臂，其 提供许多功能，包括传输操作电流和包括用户界面。
控制模组110的一般配置通过例子的方式介绍。根据本发明的接 触臂和电枢板可以与适用于形成开关装置的继电器或控制模组的其 他配置一起使用。尽管公开的配置在配电板中有利地使用，接触臂和 电枢板可以类似地与独立装置或类似的装置一起使用。
权利要求
1.一种用于选择性地将电力从电源切换到负载电路的开关装置包括外壳；在所述外壳内安装的用于可控式移动的致动器；固定地安装在所述外壳内并且与第一电端子电连接的固定触点；以及安装在所述外壳内的导电接触臂，所述接触臂与所述致动器操作式连接从而被选择性地定位并且与第二电端子电连接，所述接触臂包括具有限定相对的第一和第二分支的转折部的伸长杆，所述第一分支承载用于选择性电接触所述固定触点的活动触点，所述第二分支承载用户界面操作器。
2. 如权利要求1所述的开关装置，其中所述用户界面操作器包 括从所述第二分支的远端延伸的接头，并且还包括可移动地安装在所 述外壳内并且由所述接头驱动以指示所述开关装置状态的状态指示 器。
3. 如权利要求1所述的开关装置，其中所述用户界面操作器包 括从所述第二分支的远端延伸的接头，并且还包括可移动地安装在所 述外壳内并且驱动所述接头以超驰所述致动器的超驰把手。
4. 如权利要求1所述的开关装置，其中所述第二分支包括用于 收容在选择位置偏置所述接触臂的弹簧的弹簧座。
5.如权利要求1所述的开关装置，其中所述活动触点安装在所 述第 一分支的远端，并且所述第二分支包括邻近所述转折部的收容用 于在所述外壳内枢转式安装所述接触臂的枢轴杆的孔和邻近所述转 折部的连接器接头，并且导体将所述连接器接头与所述第二端子电连 接。
6. 如权利要求5所述的开关装置，其中所述笫二分支包括在远端的收容用于在选择位置偏置所述接触臂的弹簧的弹簧座。
7. 如权利要求1所述的开关装置，还包括安装在所述第一分支 上的电枢板。
8. 如权利要求7所述的开关装置，其中所述电枢板以预选取向4建固定以安装到所述第 一分支。
9. 如权利要求8所述的多极开关装置，其中所述电枢板在所述 第一分支上自对准。
10. —种用于选择性地将电力从电源切换到负载电路的控制模 组，包括外壳；在所述外壳内并且具有活动插棒的电动机械式致动器；固定地安装在所述外壳内并且与第一电端子电连接的固定触点；以及在所述外壳中的导电接触臂，其包括具有定义相对的第一和第二 分支的转折部的伸长杆，所述接触臂枢转式安装在所述外壳内且邻近 所述转折部，并且与所述插棒操作式连接从而被选择性地定位，所述 接触臂还包括邻近所述转折部的导体接头，所述第一分支包括用于选 择性地电接触所述固定触点的活动触点，并且所述第二分支包括用户 界面操作器。
11. 如权利要求10所述的控制模组，其中所述用户界面操作器 包括从所述第二分支的远端延伸的接头，并且还包括可移动地安装在 所述外壳内并且由所述接头驱动以指示所述开关装置状态的状态指 示器。
12. 如权利要求11所述的控制模组，其中所述用户界面操作器 包括从所述第二分支的远端延伸的接头，并且还包括可移动地安装在 所述外壳内并且驱动所述接头超驰所述致动器的超驰把手。
13. 如权利要求12所述的控制模组，其中所述第二分支包括用 于收容在选择位置偏置所述接触臂的弹簧的弹簧座。
14. 如权利要求13所述的控制模组，其中所述活动触点安装在 所述第一分支的远端，并且所述第二分支包括邻近所述转折部的收容 用于在所述外壳内枢转式安装所述接触臂的枢轴杆的孔和邻近所述 转折部的连接器接头，并且导体将所述连接器接头与所述第二端子电 连接。
15. 如权利要求14所述的控制模组，其中所述第二分支包括在 远端用于收容在选择位置偏置所述接触臂的弹簧的弹簧座。
16. 如权利要求10所述的控制模组，还包括安装在所述第一分 支上的电枢板。
17. 如权利要求16所述的控制模组，其中所述电枢板以预选取 向^t固定以安装至所述第 一分支。
18. 如权利要求17所述的控制模组，其中所述电枢板在所述第 一分支上自对准。
全文摘要
用于选择性地将电力从电源(104)切换到负载电路的控制模组，其包括外壳(110H)。外壳内的电动机械式致动器(130)具有活动插棒(132)。固定触点(136)固定地安装在外壳内并且与第一电端子(140)电连接。外壳中的导电接触臂(144)包括具有限定相对的第一和第二分支(164，166)的转折部(162)的伸长杆(160)。接触臂枢转式安装在外壳内且邻近转折部，并且与插棒(132)操作式连接从而可被选择性地定位。接触臂还包括邻近转折部的导体接头。第一分支包括用于选择性地电接触固定触点(136)的活动触点(138)。第二分支包括用户界面操作器。
文档编号H01H71/12GK101558695SQ200780041223
公开日2009年10月14日 申请日期2007年11月9日 优先权日2006年11月10日
发明者B·T·麦科伊 申请人:西门子能量及自动化公司