槽电机、槽电机盖、槽电机-弧板组件和操作方法

槽电机、槽电机盖、槽电机-弧板组件和操作方法
【专利摘要】公开了一种用于断路器的槽电机装置。所述槽电机具有由薄的腹板连接的第一腿和第二腿以及从腿的后表面向后延伸的延伸部。还公开了一种具有弧板组件的槽电机-弧板组件，其至少部分地接收于延伸部的顶部上，如具有接收为非常接近槽电机腿后表面的弧板组件的组件。公开了断路器、槽电机-弧板组件、槽电机盖和操作槽电机-弧板组件的方法及其它方面。
【专利说明】槽电机、槽电机盖、槽电机-弧板组件和操作方法

【技术领域】
[0001]本发明总体涉及断路器，并且更具体地涉及适于在断路器中使用的槽电机(slotmotor)。

【背景技术】
[0002]断路器可以包括每相具有多个接触臂的电触头组件。由于在非常高的短路条件下产生的磁斥力，接触臂旨在从静止的电触头吹开。期望的是，这样的断路器尽可能快地中断，以便限制损坏被保护的电气设备。槽电机已被用于增加中断速度。目前，不仅需要减少现有断路器的相对大小，而且需要进一步提高中断速度。
[0003]因此，寻找适于在断路器中使用的改进的槽电机装置。


【发明内容】

[0004]在第一实施例中，提供了一种槽电机装置。所示槽电机装置包括:第一腿、与所述第一腿间隔开的第二腿，其中所述第一腿和所述第二腿中的每个具有前表面和后表面；连接在所述第一腿和所述第二腿之间的腹板；和从所述后表面向后延伸的延伸部。
[0005]在另一实施例中，提供了一种槽电机盖装置。所述槽电机盖装置包括:第一盖部，被构造并适于覆盖槽电机的第一腿的至少一部分；第二盖部，被构造并适于覆盖槽电机的第二腿的至少一部分；和阻挡部，被构造并适于接收在接触臂和线路终端之间。
[0006]在又一装置实施例中，提供了一种槽电机-弧板组件。所述槽电机-弧板组件包括:槽电机装置，具有第一腿、与所述第一腿间隔开的第二腿，其中所述第一腿和所述第二腿中的每个具有前表面和后表面、连接在所述第一腿和所述第二腿之间的腹板和从所述前表面向后延伸的延伸部；以及弧板组件，设置为靠近所述第一腿和第二腿的后表面并接收为靠近所述延伸部。
[0007]在又一装置实施例中，提供了一种断路器。所述断路器包括:槽电机装置，具有第一腿、与所述第一腿间隔开的第二腿，其中所述第一腿和所述第二腿中的每个具有前表面和后表面、连接在所述第一腿和所述第二腿之间的腹板和从所述后表面向后延伸的延伸部；以及弧板组件，设置为靠近所述第一腿和第二腿的后表面并接收为靠近所述延伸部，所述弧板组件具有第一侧板和第二侧板和在所述第一侧板和第二侧板之间延伸的多个弧分离器板。
[0008]在方法实施例，提供了一种操作槽电机-弧板组件的方法。所述方法包括:提供槽电机装置，所述槽电机装置具有第一腿、与所述第一腿间隔开的第二腿，其中所述第一腿和所述第二腿中的每个具有前表面和后表面、连接在所述第一腿和所述第二腿之间的腹板和从所述后表面向后延伸的延伸部；提供弧板组件，所述弧板组件定位为靠近所述第一腿和第二腿的后表面并位于靠近所述延伸部，所述弧板组件具有第一侧板和第二侧板和在所述第一侧板和第二侧板之间延伸的多个弧分离器板；以及导致磁通至少进行于所述弧分离器板和所述延伸部中。
[0009]通过示出一些示例性实施例和实现方案、包括为实施本发明所设想的最佳模式，本发明的其它方面、特征和优点可从下面的详细描述中清楚地了解到。本发明也可以有其它不同的实施例，并且其若干细节可在各个方面进行修改，所有这些都不脱离本发明的范围。因此，附图和说明本质将被认为是说明性的，而不是限制性的。本发明是要涵盖本发明范围之内的所有的修改、等同物和替代物。

【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1示出了断路器电触头组件的轴测图，包括根实施例的槽电机装置。
[0011]图2A示出了根据实施例的槽电机装置的顶视平面图。
[0012]图2B示出了图2A中沿剖面线2B-2B的槽电机装置的横截面侧视图。
[0013]图2C示出了根据实施例的槽电机装置的前侧平面图。
[0014]图2D示出了槽电机装置的部分截面轴测图。
[0015]图2E示出了通过第二槽电机腿截取的横截面向上视图。
[0016]图2F和2G示出了根据实施例的槽电机装置的各轴测图。
[0017]图3A和3B示出了根据实施例的槽电机盖装置的各轴测图。
[0018]图3C示出了根据实施例的槽电机盖装置的顶视平面图。
[0019]图3D示出了沿图3C剖面线3D-3D截取的槽电机盖装置的横截面侧视图。
[0020]图3E示出了通过根据实施例的阻挡元件和壳体部的剖切横截面图。
[0021]图3F和3G示出了通过阻挡元件和壳体部的替代实施例的剖切横截面图。
[0022]图4A示出了根据实施例的槽电机-线路终端组件的轴测图。
[0023]图4B示出了根据实施例的通过图4A垂直中心截取的槽电机-线路终端组件的轴测横截面图。
[0024]图5A示出了根据实施例的弧板组件的轴测图。
[0025]图5B示出了根据实施例的弧分离器板的顶视平面图。
[0026]图6A示出了根据实施例的槽电机-弧板组件的局部横截面侧视图。
[0027]图6B示出了根据实施例的弧板组件的顶视平面图。
[0028]图7示出了槽电机装置的替代实施例的轴测图。
[0029]图8A示出了通过槽电机装置垂直中心截取的槽电机装置的替代实施例的局部横截面侧视图。
[0030]图8B示出了由图8A槽电机装置的层压替代实施例构成的U形板的前视平面图。
[0031]图8C示出了由图8A槽电机装置的层压替代实施例延伸部构成的另一板的前视平面图。
[0032]图9A-9B示出了包括磁通线的槽电机-弧板组件的轴测图。
[0033]图10是示出操作根据实施例的槽电机-弧板组件的方法的流程图。

【具体实施方式】
[0034]槽电机装置和槽电机-弧板组件的实施例在断路器中是非常有用的，例如在低压模制壳断路器中。例如，槽电机装置和槽电机-弧板组件在具有160A-1000A之间额定电流的断路器中是特别有用的。然而，本文所述的槽电机装置和槽电机-弧板组件可用在任何合适的断路器或开关中。槽电机装置和槽电机-弧板组件的实施例特别适于用在包含具有多个接触臂的一个或多个触头组件的断路器中，接触臂旨在在非常高的短路条件下由于磁斥力从静止触头吹开。期望的是，这样的断路器具有当暴露于这样的短路条件时非常迅速地吹开的电接触臂。要做到这一点，提供了槽电机装置和槽电机-弧板组件的发明构造。断路器内的空间是非常有限的，并且在行业内寻求越来越小的构造。
[0035]鉴于上述困难，提供了改进的槽电机装置和槽电机-弧板组件。所述槽电机装置包括:第一腿和与所述第一腿间隔开的第二腿，其中所述第一腿和第二腿中的每个具有前表面和后表面；连接在所述第一腿和第二腿之间的腹板；和从所述后表面在向后方向上延伸的延伸部。使腿互连的腹板可以做得相对较薄，从而允许电触头的位置在组件中被降低，并且降低断路器的整体轮廓高度，和/或允许手柄部件等有更多空间。
[0036]如将变得显而易见的，槽电机装置和槽电机-弧板组件可以有利地允许将它们接收于其中的断路器非常迅速地中断实践的短路条件。而且，槽电机装置可以有利地允许将它接收于其中的断路器在物理上做得更小。此外，根据一个或多个实施例，可提供改进的绝缘性，以最小化或消除内部的相-相、相-接地打击(phase-to-ground strikes)和/或其它电气短路。
[0037]槽电机装置、槽电机盖装置、槽电机-弧板组件、包括槽电机-弧板组件的断路器以及操作槽电机-弧板组件的方法的这些和其它实施例在下面参考图1-10进行描述。附图不一定是按比例绘制的。相同的标号通篇用于表示相同的元件。
[0038]现在具体详细地参考图1，示出了槽电机-弧板组件100。槽电机-弧板组件100可以用在单极断路器中，或者用在具有可以安装在断路器壳体内的一个或多个电触头装置101的多极断路器中。
[0039]例如，断路器可以包括多个单独的电触头装置101，其对应于三个或更多个电相，其中断路器被设置用于每个电相。断路器可以包括如本文所述的一个或多个槽电机-弧板组件100，并且触头装置101可以被指定用于每个相。例如，每个槽电机-弧板组件100可以以并排的构造取向，并在其中接收电触头装置101的一个或多个接触臂102。在所描绘的实施例中，电触头装置101可以是彼此相同的，并且每一个可适于接收从多相配电系统提供的单相(未示出)。示出的是用于三相断路器的部件，但各实施例同样适用于四相系统等。触头装置101描述于WO 2011/097612中，题为“断路器触头组件和系统及其使用方法(Circuit breaker Contact Assembly, And Systems and Methods Using Same)，，,它的全部公开内容在此通过引用并入本文中。
[0040]所描绘的槽电机-弧板组件100包括三个或更多个槽电机-弧板组件104。每个槽电机-弧板组件104包括槽电机装置106和弧板组件108。槽电机-弧板组件104可接收在壳体子部件105中。壳体子部件105可以是多部件壳体的一部分或者联接到多部件壳体的其余部分。槽电机装置106和槽电机-弧板组件104功能是在短路事件期间加强通过一个或多个接触臂102交叉的磁场。这增加了臂102上的磁斥力，从而使一个或多个接触臂102吹开得更快。通过快速地延长运动和静止电触头之间的距离，引起相对的弧电压的快速增加，这往往会更迅速地熄灭弧。此外，槽电机装置106和槽电机-弧板组件104功能是加强通过电弧交叉的磁场。这增加了磁弧力，趋于更迅速地将弧驱动到弧板组件108的弧分离器板中。有效地，弧可以被更快速地驱使到弧分离器板之间的空间中。由于阳极/阴极位降的效果以及降低导电性的气体冷却，这也可以更快速地增加相对的弧电压。在一个优点中，槽电机-弧板组件104可以使磁通水平增加，从而提高中断性能。任选地，性能可以保持，同时使设备的大小更紧凑。一个或多个实施例的次级优点可以是，可以有更少的部件保持在制造环境中，并且成本可降低。
[0041]如最佳不于图2A-2G的槽电机装置106包括:第一脚210、与第一腿210间隔开的第二腿212，其中第一腿210和第二腿212每个具有前表面210F、212F和后表面210R、212R ；腹板214，连接第一腿210和第二腿212并在第一腿210和第二腿212之间延伸；以及延伸部216，从后表面212R、212R在向后纵向方向上延伸，如在其底部附近。延伸部216在向后纵向方向上延伸超出后表面212R、212R。在所描绘的实施例中，槽电机装置106包括大于腹板214厚度(tw)的延伸部216厚度(te)。如将是显而易见的,延伸部216可以靠近弧板组件108进行接收。特别是，延伸部216可以至少部分地接收在弧板组件108的下方(见图1和图6A)。腹板214可以接收在线路终端109的主部和对置部之间(只有一个线路终端109可见于图1)。在一个或多个实施例中,相对于层压结构,第一腿210、第二腿212、腹板214和延伸部216每个可以包括单件式结构。延伸部厚度(te)可以介于约1mm和约5mm之间，而腹板厚度(tw)可以介于约5mm和约8mm之间。而且,如图9A和9B中可以看到的，延伸部216的附加提供了使磁场可以行进在其中的附加材料。这允许腹板214做得更薄，使得断路器的整体闻度可以减小。
[0042]制作腹板厚度(tw)的模型效果的性能比较如表I所示。模型I是较厚腹板形式，具有相当尺寸的腹板和腿；而模型2是如本文中所描述的实施例，具有较薄的腹板214和延伸部216。此计算机模型所示的是，腹板214可以做得更薄，并且因此，断路器可以做得不那么高，具有相当的接触臂扭矩和弧力性能。
[0043]表1-性能比较
[0044]
模型接触臂扭矩[N-m] 弧力[N]
151.57188.71
248.50189.76
[0045]第一腿210、第二腿212、腹板214和延伸部216每个可以包括涂层218，如环氧树脂涂层。涂层218可以是通过粉末涂覆工艺施加的粉末涂覆的环氧树脂。环氧树脂涂层218可以具有大致均匀的标称层厚度，小于约2_，或者甚至小于约1_，并且在一些实施例中介于约0.2mm和约2mm之间，或者甚至介于约0.2mm和约Imm之间，或者甚至在一些实施例介于约0.2mm和约0.5mm之间。其它厚度及其它涂覆配方和类型都可以使用。使用与槽电机盖(见图3A-3C的槽电机盖320)结合的涂层218(例如，环氧树脂涂层)可以允许各部件之间的大小和/或空隙被减小。此外，涂层218可以最小化在电触头分离进入槽电机106时形成的弧的任何传导，并且可以最小化与线路导体109部分的短路。
[0046]另外或可选地，第一腿210、第二腿212、腹板214和延伸部216可以包括粉末金属材料。粉末金属材料可以是粉末状的铁，如每MPIF标准35为F-0000-10、-15或-20粉末状的铁。粉末金属材料的密度可介于约6.0g/cm3和约7.5g/cm3之间。可以使用其它密度和类型的粉末金属，包括粉末金属合金。包括粉末金属的槽电机106可通过常规压制和烧结工艺形成。
[0047]每个腿210、212从下到上在每个维度可以包括轻微的锥度(如拔模角度)。特别是，腿210、212可以在更远离腹板214的距离处做得更窄。这是因为，当一个或多个接触臂102与静止电触头充分分离之后，在一个或多个接触臂102上具有高的吹开力(blow-apartforce)被认为是不关键的。使用粉末金属也被认为会减少槽电机106的导电性，这可以有利地使槽电机106进行较少的涡流。
[0048]现在参考图2E，可以看出，第二腿212可以包括非均匀的横向厚度。特别是，槽电机106可以包括沿纵向方向206L变化的水平横截面形状，纵向方向206L与前表面212F和后表面212R对准。更详细地，腿212的非均匀的横向厚度的厚度尺寸可以包括相邻于后表面212R的后部212RP的厚度(tr)，它相比相邻于前表面212F的前部212FP的厚度(tf)是相对较大的厚度。第一腿210可以是第二腿212的镜像，并且因此也可以具有非均匀的横向厚度。槽电机装置106的厚度可以以这种方式在一部分(例如，前部212FP)处做得相对较薄，并且可以允许紧固件安装在断路器的这个位置中，不会加宽断路器的整体宽度。在一般情况下，磁通在该区域中较低，所以腿210、212在此区域中做得较薄不代表显著的设计折衷。
[0049]如图2D所示，槽电机106中央部可以包括沿纵向方向206L变化的竖直横截面形状。腹板214的厚度(tw)沿竖直厚度可以做得相对较薄，使得线路终端109可在相对紧的半径上弯曲在自身上。这允许槽电机-终端组件400的高度(图4a-4b)降低。在一个或多个实施例中，腹板214的厚度(tw)可小于腿210、212后部210RP、212RP的厚度(tr)。由于腹板214做得相对较薄而丢失的任何磁通承载能力通过为延伸部216提供相对较大厚度(te)得以恢复。而且，如将是显而易见的，使延伸部216至少部分地突出于弧板组件108下方并且移动弧板组件108非常接近槽电机106的后表面210R、212R允许槽电机装置106和弧板组件108协作，并承载更大的磁通密度。
[0050]在另一特征中，腹板214和延伸部216的组合金属部的横截面面积(Al)可大于第一腿或第二腿210、212任一的金属部的横截面面积(A2)。例如，Al和A2的比率可以设置在等式I中:
[0051]Al 彡 CXA2 等式 I
[0052]其中C是大于约1.5的常数，或者甚至在一些实施例中大于约1.6，或者甚至大于约 1.7。
[0053]如图3A-3D和图4A-4B所示，槽电机装置106可以包括槽电机盖320，槽电机盖320可以组装为槽电机-线路终端组件400的一部分。槽电机盖320提供了对腿210、212的绝缘，并且可以包括被构造并适于覆盖至少一部分第一腿210的第一盖部322以及被构造并适于覆盖至少一部分第二腿212的第二盖部324。槽电机盖320可以包括被构造为与腹板214间隔开的阻挡部326，用于当安装在腿210、212上时在腹板214和阻挡部326之间形成间隙428。如最好在图4B中所示的，间隙428可以被构造并适于允许线路终端109的对置部409 (例如，与设置在腹板214下的主部435相对)接收在阻挡部326和腹板214之间。间隙428可介于约7mm和9mm之间。其它间隙尺寸也可以使用。槽电机盖320用作绝缘表面，并且可以最小化到槽电机106第一腿和第二腿210、212的弧传导。此外，槽电机盖320覆盖了设置为与弧板组件104相邻的后表面。槽电机盖320和部件可以由任何合适的塑料或聚合物材料制成，例如烧蚀塑料材料。例如，尼龙6-6是一种合适的材料。尼龙6-6由六亚甲基二胺和己二酸(hexamethylenediamine and adipic acid)制成。也可以使用其它合适的烧蚀或放气材料。例如，可以使用玻璃或矿物填充的尼龙或其它聚合物，如聚酰胺。如应当认识到的，槽电机盖320与环氧树脂涂层218在槽电机106上的组合提供了改进的两部件式绝缘系统。可以使用绝缘层涂层(例如，环氧树脂)和烧蚀性覆盖材料的任意组入口 ο
[0054]阻挡构件326可以具有任何合适的横截面形状。例如，横截面形状可以如图3E所示，其中阻挡构件326包括直立横移部327，直立横移部327包括阻挡表面，阻挡表面被构造并适于接收在接触臂102和线路终端109的对置部409之间，以阻挡弧和/或弧碎片防止在大致向前纵向方向430上行进(见图4B和图6A)。阻挡构件326还可以包括接合部329，接合部329可以被构造并适于接合接收槽电机106的断路器壳体的壳体部105 (另见图1)，或者设置为紧靠壳体部105。阻挡构件326的横截面可以是实体，或者可以包括中空或凹进部333。可以提供阻挡构件326的其它横截面形状。例如，阻挡构件326A可以具有大致矩形的形状，如图3F所示。可替代地，如图3G所示，阻挡构件326B的横截面可具有大致楔形形状，以在一个或多个接触臂102和对置部409的顶部之间填充尽可能多的空间(见图6A)。
[0055]阻挡部326本身可形成为连接腹板并且可以在之间延伸，并连接到第一盖部322和第二盖部324的每个上，从而形成一体的单件盖320。可选地，阻挡部326可仅从一个盖部322、324延伸，并延伸到非常紧靠(例如，大约Imm内)另一盖部的位置，从而横向地填充至少一部分，并且在一些实施例中填充在相应的第一腿和第二腿210、212之间横向延伸的大部分空间。
[0056]在另一个替代实施例中，阻挡构件326可以是连接或附接至线路终端109对置部609顶部而不是任一盖部322、324的分离部件。在本实施例中阻挡构件326到对置部的附接可以通过卡扣紧固件、粘合剂、螺钉等。在所有描述的实施例中，阻挡构件326可以定位在静止电触头(见图4B的静止触头434)的前侧，并紧靠在其上。
[0057]图4A和4B清楚地示出了槽电机-线路终端组件400的各种部件，包括具有对置部409的线路终端109、例如通过钎焊等联接到对置部409的静止电触头434、包括具有相对较薄厚度接收在对置部409与主部435之间的腹板214的槽电机106、延伸部216以及在其端部处联接到对置部409的引弧器(arc runner)4360联接可以通过合适的螺纹紧固件等。在槽电机-线路终端组件400中，槽电机106可以通过紧固件(一组螺钉等)联接到线路终端109，紧固件可以将腹板214推到对置部409的底表面上。槽电机-线路终端组件400还可以包括槽电机盖320，槽电机盖320至少包括第一盖部和第二盖部320、324，其安装在槽电机106的腿210、212上方。阻挡构件326可以被包括在一些实施例中。截止部106AU06B可设置在槽电机106的延伸部216和腹板214上，并允许槽电机106插入在主部435和对置部409之间，同时允许线路终端109的非常紧密弯曲。
[0058]图5A示出了弧板组件108的示例实施例。弧板组件108可以包括侧板540、542、顶板544和多个弧分离器板546 (标不若干)，弧分离器板546包括最下弧板546L和最上弧分离器板546U。侧板540、542可以是VO等级的玻璃纤维或其它合适的绝缘材料。顶板544可以包括弧角(arc horn) 548?可优选地，每个弧分离器板546、546L、546U彼此相同。例如，弧分离器板546、546L、546U可以是可镀覆锌或镍的钢。例如，弧分离器板546、546L、546U可以具有的厚度介于约2mm和4mm之间，而侧板540、542之间的宽度小于约50mm。可以使用其它厚度和宽度。
[0059]每个弧分离器板546、546L、546U可以在一个侧端仅包括两个翼片549,并且在另一侧端仅包括一个翼片550。翼片549、550可以接收在形成于侧板540、542中的插槽之中。每个弧分离器板546仅有三个翼片促进了易用性和正确的组装。在弧板组件108内，每隔一个的弧分离器板546被翻转。因此，每隔一个的弧分离器板546只有一个翼片550附接在同一侧板540或542。例如,如图5A所不,最下弧分离器板546L可以将两个翼片549附接至侧板540，而最下弧分离器板546仅一个翼片550可附接至第二侧板542。在最下弧分离器板546L上方的下一弧分离器板546之上，弧分离器板546被反转(例如，翻转)，并且只有一个翼片550附接至侧板540，而在另一端上两个翼片附接至侧板542。该附接可以通过压接使翼片549、550的一部分变形，例如通过使用合适的压接模具或其它压接或变形手段。
[0060]如图5B所不，每个弧分离器板546、546L、546U(代表不出的弧分离器板)包括复合凹部552。复合凹部552可以具有形成在弧分离器板546前方的主凹部553，以及形成到主凹部553中的较小次级凹部554。因此，弧分离器板546、546L、546U设置有两种不连续的形状。次级凹部554可以与弧分离器板546的物理中心546C稍微偏移出偏移距离“O”。例如，偏移距离“O”可以介于约2mm和约5mm之间。可以使用其它偏移距离“O”。主凹部553本身可包括复合的形状。例如，次级凹部554第一侧的第一侧部555可以是与第二侧部556不同的形状。例如，第一侧部555可以是直线，而第二侧部556可以是半径。其它复合的形状都可以使用。
[0061]在弧分离器板546、546L、546U的任一前侧,可以提供磁通传导部557、558。图6B不出了磁通传导部557、558相对于槽电机106的第一腿和第二腿210、212的各个方位。磁通传导部557、558是弧分离器板546、546L、546U的端部,该端部定位为相邻于各个腿210、212并且非常紧靠腿210、212。磁通传导部557、558足够大并且定位足够近，足以确保磁通从槽电机106的腿210、212良好地行进到弧分离器板546、546L、546U。例如，磁通传导部557、558可具有长度(Le)，其是侧板540、542之间弧分离器板546、546L、546U宽度(W)的至少10%或以上。例如，磁通传导部557、558可包括板部，板部具有约5mm和1mm之间的长度(Le)。可以使用其它的值。在另一特征中，磁通传导部557、558可具有的长度(Le)是第二腿212的后部212RP的厚度(tr)的至少50%或以上，或者甚至60%或以上，并且可以具有的长度(Le)是第一腿210的后部210RP的厚度(tr)的至少50%或以上，或者甚至60%或以上。
[0062]图6A示出了根据另一实施例的槽电机-弧板组件104，并示出了各部件的相对接近度。特别是，阻挡部326可接收在空间615中并且至少部分地填充空间615，空间615位于线路终端109的对置部409的顶部和一个或多个接触臂102的底部之间。阻挡部326可起到阻挡弧和/或弧碎屑的作用，防止在向前纵向方向430上朝向电触头装置101的各个运动部件(例如，弹簧、枢轴销等)前进。此外，如上文所述，阻挡构件326可与壳体部105接合，以尽量减少在接触臂102和线路终端109之间产生弧。
[0063]如进一步在图6A中所示的，一个或多个接触臂102可经由一个或多个柔性导电体611 (图中所示的部分)柔性地和电气地互连到各自负载终端(未示出)，。在一些实施例中，柔性导体611可以是一个或多个编织或层压的导电金属线。柔性导体611可以诸如通过闪蒸、焊接、钎焊等连接到每个接触臂102。可以采用用于连接的其它手段。断路器的其它部件没有示出，并可以是常规的结构或如题为“断路器触头组件和系统及其使用方法”的WO 2011/097612 示出的。
[0064]图7和图8A-8C示出了槽电机装置706、806的若干可替代实施例。图7示出的槽电机装置706具有与图2F-2G中实施例所示的相同的部件，即第一腿710、第二腿712、腹板714和通常可以厚于腹板714的向后延伸部716以及附加部件，附加部件是在与腹板714相对的顶部处连接第一腿710和第二腿712的桥760。因此，O形磁通路径得以实现。槽电机装置706可以由粉末金属材料制成，并且可以例如涂覆有合适的绝缘涂层(例如，环氧树脂涂层)，这在先前有所描述。
[0065]图8A-8C示出的槽电机装置806也具有与图2F-2G实施例相同的部件，即第一腿(未示出，但作为第二腿812的镜像)、第二腿812、互连的薄腹板814和向后延伸部816。在此实施例中，主体由多个层压板构成。第一组板862可具有如图SB所示的U形构造，并具有可组成第一腿810、第二腿812和腹板814的构造。板的腿部可以包括锥形，并且可以从较厚的底部延伸到较薄的顶部，如图所示。如图8C所示，第二组板864可以具有菱形形状的构造，并构成了延伸部816。板862和864可使用粘合剂(例如，环氧树脂)或机械紧固件附接在一起。可以使用其它合适的粘合剂。槽电机装置806可例如涂覆有如前面所描述的适当的绝缘涂层(例如，环氧树脂涂层)。此外，如先前所描述的，延伸部816的厚度(te)可大于连接腿的腹板814的厚度(tw)。
[0066]图6A、6B、9A和9B示出了在接触分离期间槽电机-弧板组件104中相对紧靠的各部件和磁通线。在操作中，当跳闸事件发生时，如由于电流超过相的额定电流，一个或多个接触臂102由于磁斥力而发生快速旋转。加入槽电机106导致接触臂102快速旋转，并从闭合(ON)构造(图6A)移动到吹开构造。根据一个或多个实施例，在电触头分离期间，改进的磁斥力产生于槽电机-弧板组件104内。特别是，第一腿和第二腿210、212的后表面210R、212R(图2G)与至少一些弧分离器板546的前缘之间的距离(d)(另见图6A-6B)可以被最小化，而只留下足够的空间以在其间提供足够的绝缘，即，它们被定位成极其接近彼此。绝缘可通过涂层218和槽电机盖320的组合来提供。
[0067]距离(d)在第一腿和第二腿210、212的后表面210R、212R与弧分离器板546、546L、546U的磁通传导部557、558(见图6B)之间测得。例如，尺寸(d)只可足够大，以允许将盖320的第一盖部和第二盖部322、324插入于第一腿和第二腿210、212的相应后表面210R、212R(图2E)与弧分离器板546、546L、546U的前缘之间。例如，盖厚度可小于约2mm。如果涂覆，则尺寸(d)直到槽电机106的腿210、212的金属部。
[0068]多个弧分离器板546、546L、546U的至少一些可以定位在从后表面210R、212R小于距离(d)处。距离(d)在腿210、212的后表面210R、212R与弧分离器板546、546L、546U的磁通传导部557、558之间。例如，距离(d)可以是约4mm或更小，约3mm或更小，约2.5mm或更小，或者甚至在一些实施例中约2.0mm或更小。
[0069]在一些实施例中，如上面所讨论的，大部分弧分离器板546、546L、546U定位的距离(d)是约4mm或更小,约3mm或更小,约2.5mm或更小,或者甚至在一些实施例中约2.0mm或更小。例如，弧分离器板546、546L、546U的50%或以上可以以距离(d)间隔开，距离(d)是约4mm或更小,约3mm或更小,约2.5mm或更小,或者约2.0mm或更小。在其它实施例中，大于约60%、大于约70%或者甚至大于约80%的弧分离器板546、546L、546U可以以距离(d)间隔开,距离(d)是约4mm或更小,约3mm或更小,约2.5mm或更小，或者甚至约2.0mm或更小。弧分离器板546、546L、546U定位到腿210、212越近，到弧分离器板546、546L、546U中的磁通传导将更有效。
[0070]如图9A和9B所示，因为至少一些的端部或在一些实施例中大部分的弧分离器板546定位成这样地紧靠槽电机106的腿210、212，所以弧板组件108的弧分离器板546本身提供用于磁通的返回路径，这由弧分离器板546上的众多模型箭头指示。如上面所讨论的，在离第一腿210和第二腿212的后表面210R、212R约4mm或更小内提供多个弧分离器板546的至少一些会增加用于磁场的返回路径。这是除由槽电机106的U形的腹板214和延伸部216提供的返回路径之外的返回路径。因此，应该认识到的是，添加的延伸部216进一步减小了磁回路的总磁阻。
[0071]因为通过在至少一些弧分离器板546和延伸部216中承载磁通使磁回路的总磁阻减小，所以穿过槽电机空气间隙“G”的磁通交叉量增加(见图9A)。该磁通中的一些交叉穿过接触臂102本身中的电流，这会产生改进的洛伦兹力，其驱动一个或多个参与的接触臂102朝向打开位置。因为磁通的强度增加，所以洛伦兹力也增大。当一个或多个接触臂102开始打开时，增加的磁通密度也存在。因此，该特征可提高弧力，进一步驱动电弧进入弧分尚器板 546、546L、546U。
[0072]图10是示出操作根据实施例的槽电机-弧板组件(例如，槽电机-弧板组件104)的方法的流程图。方法1000包括:在1002中，提供槽电机装置(例如，槽电机装置106)，槽电机装置具有第一腿(例如，第一腿210)、与第一腿间隔开的第二腿(例如,第一腿212),其中第一腿和第二腿的每个具有前表面(例如，第一腿前表面210F、第二腿前表面212F)和后表面(例如，第一腿后表面210R ;第二腿后表面212R)、连接在第一腿和第二腿之间的腹板(例如，腹板214)以及从后表面在向后方向上延伸的延伸部(例如，延伸部216)。方法1000包括:在1004中，提供弧板组件(例如，弧板组件108)，弧板组件靠近第一腿和第二腿的后表面并靠近延伸部，弧板组件具有第一侧板和第二侧板(例如，第一侧板和第二侧板540、542)以及在第一侧板和第二侧板之间延伸的多个弧分离器板(例如，弧分离器板546);并且,在1006中，使磁通在弧分离器板和延伸部的至少一些中进行。在一些实施例中，弧板组件108的一部分直接设置在延伸部216上方(见图6A)。如上面所讨论的，磁通凭其非常靠近槽电机206的腿210、212由至少一些弧分离器板进行。
[0073]虽然本发明容许各种修改和替代形式，但具体实施例及其方法已经通过附图中的示例被示出，并且详细地描述在本文中。然而，应当理解，这并不意在将本发明限于所公开的特定装置、系统或方法，但是与此相反，其意图在于涵盖落入本发明范围内的所有修改、等同物和替代物。
【权利要求】
1.一种槽电机装置，包括: 第一腿； 与所述第一腿间隔开的第二腿，其中所述第一腿和所述第二腿中的每个具有前表面和后表面； 连接在所述第一腿和所述第二腿之间的腹板；和 从所述后表面向后延伸的延伸部。
2.如权利要求1所述的槽电机装置，包括:所述延伸部的厚度(te)大于所述腹板的厚度(tw)。
3.如权利要求1所述的槽电机装置，其中，所述第一腿、第二腿、腹板和延伸部包括粉末金属材料。
4.如权利要求3所述的槽电机装置，其中，所述粉末金属材料包括约6.0g/cm3和约7.5g/cm3之间的密度。
5.如权利要求1所述的槽电机装置，其中，所述第一腿、第二腿、腹板和延伸部中的每个包括环氧树脂涂层。
6.如权利要求1所述的槽电机装置，其中，所述第一腿和第二腿包括非均匀的横向厚度。
7.如权利要求6所述的槽电机装置，其中，所述非均匀的横向厚度包括邻近于所述后表面的相对较大的厚度。
8.如权利要求1所述的槽电机装置，包括槽电机盖，所述槽电机盖具有覆盖所述第一腿的至少一部分的第一盖部和覆盖所述第二腿的至少一部分的第二盖部，以及与所述腹板间隔开的阻挡部，并且在所述腹板和所述阻挡部之间形成间隙，所述间隙被构造并适于允许在其中接收线路终端。
9.如权利要求1所述的槽电机装置，包括在所述第一腿和所述第二腿之间的阻挡部，所述阻挡部与所述腹板间隔开以形成一间隙，所述间隙被构造并适于接收线路终端。
10.如权利要求1所述的槽电机装置，包括具有阻挡部的槽电机盖，所述阻挡部被构造并适于接收在接触臂和线路终端之间。
11.如权利要求1所述的槽电机装置，包括设置在所述第一腿和第二腿之间的阻挡部，所述阻挡部被构造并适于接收在接触臂和线路终端的对置部之间。
12.如权利要求1所述的槽电机装置，包括竖直横截面形状，所述竖直横截面形状沿着与所述前表面和后表面对准的纵向方向变化。
13.如权利要求1所述的槽电机装置，包括:沿着纵向方向通过所述腹板和延伸部的横截面面积大于通过所述第一腿和所述第二腿之一的横截面面积。
14.如权利要求1所述的槽电机装置，包括槽电机盖和环氧树脂涂层的组合，所述槽电机盖具有覆盖所述第一腿的至少一部分的第一盖部和覆盖所述第二腿的至少一部分的第二盖部，所述环氧树脂涂层位于第一腿、所述第二腿、所述腹板和所述延伸部中的每个之上。
15.—种槽电机盖装置,包括: 第一盖部，被构造并适于覆盖槽电机的第一腿的至少一部分； 第二盖部，被构造并适于覆盖槽电机的第二腿的至少一部分；和 阻挡部，被构造并适于接收在接触臂和线路终端之间。
16.如权利要求15所述的槽电机盖装置，其中，所述阻挡部在所述第一盖部和所述第二盖部之间延伸。
17.如权利要求15所述的槽电机盖装置，其中，所述阻挡部附接至所述第一盖部和所述第二盖部的至少一个上。
18.—种槽电机-弧板组件,包括: 槽电机装置，具有第一腿、与所述第一腿间隔开的第二腿，其中所述第一腿和所述第二腿中的每个具有前表面和后表面、连接在所述第一腿和所述第二腿之间的腹板和从所述前表面向后延伸的延伸部；以及 弧板组件，设置为靠近所述第一腿和第二腿的后表面并接收为靠近所述延伸部。
19.如权利要求18所述的槽电机-弧板组件，其中，所述槽电机的后表面与所述弧板组件的靠近所述后表面的至少一些弧分离器板之间的距离(d)小于约4_。
20.如权利要求19所述的槽电机-弧板组件，其中，所述距离(d)小于约3mm。
21.如权利要求19所述的槽电机-弧板组件，其中，所述距离(d)小于约2.5mm。
22.如权利要求18所述的槽电机-弧板组件，其中，所述槽电机包括:所述延伸部的厚度(te)大于所述腹板的厚度(tw)。
23.如权利要求18所述的槽电机-弧板组件，其中，所述槽电机包括粉末金属材料。
24.—种断路器，包括: 槽电机装置，具有 第一腿， 与所述第一腿间隔开的第二腿，其中所述第一腿和所述第二腿中的每个具有前表面和后表面， 连接在所述第一腿和所述第二腿之间的腹板，和 从所述后表面向后延伸的延伸部；以及 弧板组件，设置为靠近所述第一腿和第二腿的后表面并接收为靠近所述延伸部，所述弧板组件具有第一侧板和第二侧板和在所述第一侧板和第二侧板之间延伸的多个弧分离器板。
25.如权利要求24所述的断路器，其中，所述弧分离器板中的至少两个包括: 进入如表面的主凹部；和 形成到所述主凹部中的次级凹部。
26.如权利要求24所述的断路器，其中，所述弧板组件包括: 具有弧角的顶板，以及 所有弧分离器板在第一端上具有单个翼片，在第二端上具有双翼片，并且其中所述弧分离器板每隔一个被翻转。
27.一种操作槽电机-弧板组件的方法，包括: 提供槽电机装置，所述槽电机装置具有第一腿、与所述第一腿间隔开的第二腿，其中所述第一腿和所述第二腿中的每个具有前表面和后表面、连接在所述第一腿和所述第二腿之间的腹板和从所述后表面向后延伸的延伸部； 提供弧板组件，所述弧板组件位于靠近所述第一腿和第二腿的后表面并位于靠近所述延伸部，所述弧板组件具有第一侧板和第二侧板和在所述第一侧板和第二侧板之间延伸的多个弧分离器板；以及 导致磁通至少进行于所述弧分离器板和所述延伸部中。
28.如权利要求27所述的方法，包括:在距离(d)处提供所述多个弧分离器板中的至少一些，所述距离(d)离所述第一腿和所述第二腿的后表面小于约4mm。
29.如权利要求27所述的方法，包括:在距离(d)处提供所述多个弧分离器板中的至少一些，所述距离(d)离所述第一腿和所述第二腿的后表面小于约3mm。
30.如权利要求27所述的方法，包括:在距离(d)处提供所述多个弧分离器板中的至少一些，所述距离(d)离所述第一腿和所述第二腿的后表面小于约2.5mm。
【文档编号】H01F3/08GK104137216SQ201280070753
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2012年2月27日 优先权日:2012年2月27日
【发明者】J.M.卡德维尔, J.E.佛里, T.W.霍兰德 申请人:西门子公司