一种断路器，包括：壳体，其具有形成在其中的通道，通道由至少一个侧壁界定，至少一个侧壁具有形成在其中的卡槽；断路器机构；切换手柄，其配置成切换断路器；以及致动器模块，其适于将切换手柄从断开位置移动到接通位置。致动器模块包括：挠性部分，其具有形成在其上的突起，突起的尺寸、形状和位置设置成当模块安装在通道内时与卡槽接合。模块还包括锁定夹，其可从解锁位置移动到锁定位置，使得当模块安装在通道内时，禁止模块的移除，在解锁位置处，允许至少一个挠性部分挠曲，在锁定位置处，限制或防止至少一个挠性部分挠曲。
壳体，其具有形成在其中的通道，所述通道由两个侧壁界定，每个侧壁具有形成在其中的卡槽；
切换手柄，其具有断开位置和接通位置并且配置成在所述脱扣状态和所述未脱扣状态之间切换所述断路器；以及致动器模块，其适于将所述切换手柄从所述断开位置移动到所述接通位置，其中，所述致动器模块是适于作为一单元可附接到所述壳体并可从所述壳体移除的独立模块化组件，所述致动器模块包括：至少两个腿，每个腿具有形成在其上的向外延伸的突起，所述突起的尺寸、形状和位置设置成当所述致动器模块安装在所述通道内时与形成在所述壳体的所述通道的侧壁中的所述卡槽接合；和锁定夹，其可在解锁位置与锁定位置之间移动，使得当所述致动器模块安装在所述通道内从而所述突起与所述卡槽接合并且所述锁定夹处于所述锁定位置时，禁止所述致动器模块的移除，其中在所述解锁位置处，允许所述至少两个腿朝向彼此挠曲，在所述锁定位置处，限制或防止所述至少两个腿朝向彼此挠曲。
2.如权利要求1所述的断路器，其中，所述突起具有圆形或锥形的前表面，当所述致动器模块滑入所述壳体的所述通道时，所述前表面适于促进所述至少两个腿的挠曲。
3.如权利要求2所述的断路器，其中，所述突起具有圆形或锥形的后表面，以在所述致动器模块从所述壳体的所述通道移除时，当所述突起与所述卡槽脱离时促进所述至少两个腿的挠曲。
4.如权利要求1所述的断路器，其中，所述锁定夹包括大致定出一平面的大致平坦的构件，并且其中，所述锁定夹可在所述平面内从所述解锁位置滑动到所述锁定位置。
5.如权利要求1所述的断路器，其中，所述锁定夹还可从所述锁定位置移动到所述解锁位置，以便于将所述致动器模块从所述壳体的所述通道移除。
6.如权利要求1所述的断路器，其中，所述至少两个腿包括一对腿，并且在所述解锁位置处，所述锁定夹定位成使得所述一对腿能够朝向彼此挠曲，并且，在所述锁定位置处，所述锁定夹定位在所述腿之间，以便限制或防止所述腿朝向彼此的挠曲。
7.如权利要求1所述的断路器，还包括设置在所述致动器模块上的第一插头连接器，当所述致动器模块滑入所述通道时，所述第一插头连接器与设置在所述壳体的所述通道中的第二插头连接器接合。
8.如权利要求7所述的断路器，其中，所述第一插头连接器包括从所述致动器模块延伸的公插头连接器，所述第二插头连接器包括形成在所述通道内的母插头连接器。
9.如权利要求1所述的断路器，其中，所述致动器模块包括螺线管。
10.如权利要求1所述的断路器，还包括具有与所述致动器模块电连通的端子的线束。
11.如权利要求10所述的断路器，其中，所述致动器模块能够响应于由所述端子接收的信号而被远程操作。
12.如权利要求1所述的断路器，还包括配置成使所述断路器机构选择性脱扣的电压线圈。
13.如权利要求12所述的断路器，其中，所述电压线圈配置成能够响应于检测到接地故障和接地泄漏中的至少一个而使所述断路器机构脱扣。
14.如权利要求12所述的断路器，其中，所述电压线圈配置成响应于信号使所述断路器机构脱扣。
壳体，其具有形成在其中的通道，所述通道由彼此面对的一对侧壁界定，所述一对侧壁中的每一个具有形成在其中的卡槽；
致动器模块，其适于将所述切换手柄从所述断开位置移动到所述接通位置，其中，所述致动器模块是适于作为一单元附接到所述壳体和从所述壳体移除的独立模块化组件，所述致动器模块包括：一对腿，每个腿具有形成在其上的向外延伸的突起，所述突起的尺寸、形状和位置设置成当所述致动器模块安装在所述通道内时与形成在所述壳体的所述通道的侧壁中的所述卡槽接合；和锁定夹，其包括大致定出一平面的大致平坦的构件，并且其中，所述锁定夹可在所述平面内从解锁位置滑动到锁定位置，使得当所述致动器模块安装在所述通道内从而所述突起与所述卡槽接合并且所述锁定夹位于所述锁定位置时，禁止所述致动器模块的移除，其中在所述解锁位置处，所述锁定夹定位成使得所述一对腿能够朝向彼此挠曲，在所述锁定位置处，所述锁定夹定位在所述腿之间，以便限制或防止所述腿朝向彼此挠曲。
16.如权利要求15所述的断路器，其中，所述突起具有圆形或锥形的前表面，当所述致动器模块滑入所述壳体的所述通道时，所述前表面适于促进所述一对腿的挠曲。
17.如权利要求16所述的断路器，其中，所述突起具有圆形或锥形的后表面，以在所述致动器模块从所述壳体的所述通道移除时，当所述突起与所述卡槽脱离时促进所述一对腿的挠曲。
18.如权利要求15所述的断路器，其中，所述锁定夹可从所述锁定位置移动到所述解锁位置，以便于将所述致动器模块从所述壳体的所述通道移除。
19.如权利要求15所述的断路器，还包括设置在所述致动器模块上的第一插头连接器，当所述致动器模块滑入所述通道时，所述第一插头连接器与设置在所述壳体的所述通道中的第二插头连接器接合。
20.如权利要求19所述的断路器，其中，所述第一插头连接器包括从所述致动器模块延伸的公插头连接器，所述第二插头连接器包括形成在所述通道内的母插头连接器。
具有锁定夹的螺线管致动的断路器
技术领域
[0001] 本发明一般涉及远程操作的断路器，更具体地涉及具有使用模块化螺线管机构来远程操作的断路器手柄的断路器。
背景技术
[0002] 断路器是可以用于保护电路免受由过载或短路引起的损坏的装置。如果在由断路器保护的电路中发生电涌，例如，则断路器将脱扣。这将使原先处于“接通”位置的断路器弹到“断开”位置，并且将中断从该断路器引出的电力。通过以这种方式脱扣，断路器可以防止在过载电路上引起火灾，并且还可以防止正在汲取电力的装置或连接到受保护电路的其它装置受损。
[0003] 标准的断路器具有线路和负荷。通常，线路是大多常常来自电力公司的输入电力。这有时被称为断路器的输入。有时称为输出的负荷从断路器馈出并连接到由断路器供电的电气部件。断路器可以保护直接连接到断路器的单独部件，例如空调，或者断路器可以保护多个部件，例如连接到终止于电源插座的电源电路的家用电器。
[0004] 断路器可以用作保险丝的替代物。与一次操作然后必须更换的保险丝不同，断路器可以复位(手动或自动)以恢复正常操作。当电路的电源关断时，操作员可以检查电气面板，以查看哪个断路器已脱扣到“断开”位置。然后，断路器可以弹至“接通”位置，电源将恢复。
[0005] 通常，断路器具有位于壳体内部的两个触点。典型地，第一触点是固定的，并且可以连接到线路或负荷。典型地，第二触点相对于第一触点是可移动的，使得当断路器处于“断开”或脱扣位置时，在第一触点和第二触点之间存有间隙，并且线路与负荷断开。在一些应用中，期望远程操作断路器。例如，操作者典型地可以手动使断路器脱扣以使受保护电路断电，从而可以对其进行检查或维修。然而，在一些电路中，操作断路器可能产生危险的电弧，对操作者造成安全隐患。在其它电路中，断路器可以位于受限或危险的环境中。在这些情况下，远程操作断路器是有利的。在其它应用中，例如在大型办公建筑物中，可能期望例如使对大批顶置灯供电的电路自动跳闸，使得整个楼层或部分楼层可以响应于夜间的定时信号而自动关断，而不需要每个单独的灯开关具有定时器。
[0006] 远程控制断路器的已知方法包括将能够有意地使断路器机构脱扣和/或使其复位的机构并入断路器脱扣。这种机构例如为用于激活脱扣机构的螺线管或马达，以及用于通过重置脱扣机构(例如通过使用可以远程操作的螺线管或其它马达或机构来物理地移动切换手柄)来复位断路器的螺线管或马达切换手柄。
[0007] 然而，用于使用切换手柄来复位断路器的螺线管的寿命可能受到限制。在一些情况下，重置脱扣机构的螺线管可能远在断路器的其它部件之前磨损或以其它方式失效。这可能需要不可接受地过早更换作为一个单元的整个断路器，增加了成本。
[0008] 为了增加这种断路器单元在失效之前可以承受的周期数，可以想到增加螺线管的鲁棒性。然而，这可能增加螺线管的成本、功率消耗和/或尺寸，超过可接受的限制。
[0009] 美国专利申请公开文献第2015/0101914号通过公开一种远程可复位的断路器而提出了对该方法的改进，该远程可复位的断路器包括包含螺线管的模块化可更换的复位机构。
发明内容
[0010] 然而，本发明旨在通过提供一种用于使模块化、可更换的复位机构相对于断路器的壳体便于安装和移除的改进机构，进一步改进美国专利申请公开文献第2015/0101914号中公开的设计。
[0011] 根据本发明的一个方面，提供一种断路器，包括：壳体，其具有形成在其中的通道，通道由至少一个侧壁界定，至少一个侧壁具有形成在其中的卡槽(detent)；断路器机构，其具有脱扣状态和未脱扣状态；切换手柄，其具有断开位置和接通位置并且配置成在脱扣状态和未脱扣状态之间切换断路器；以及致动器模块，其适于将切换手柄从断开位置移动到接通位置。致动器模块是适于作为一单元附接到壳体并从壳体移除的独立模块化组件，所述致动器模块包括至少一个挠性部分，其具有形成在其上的突起，所述突起的尺寸、形状和位置设置成当致动器模块安装在通道内时与形成在壳体的通道中的卡槽接合。所述致动器模块还包括锁定夹，其可从解锁位置移动到锁定位置，使得当致动器模块安装在通道内从而突起与卡槽接合并且锁定夹处于锁定位置时，禁止致动器模块的移除，在解锁位置处，允许至少一个挠性部分的挠曲，在锁定位置处，限制或防止至少一个挠性部分的挠曲。
[0012] 在一些实施例中，壳体中的通道由彼此面对的一对侧壁界定，一对侧壁中的每一个具有形成在其中的卡槽。在一些实施例中，所述致动器模块的至少一个挠性部分包括一对腿，每个腿具有形成在其上的向外延伸的突起。
[0013] 在一些实施例中，突起具有圆形或锥形的前表面，当致动器模块滑入壳体的通道时，前表面适于促进至少一个挠性部分挠曲。在这些实施例的某些中，突起具有圆形或锥形的后表面，以在致动器模块从壳体的通道移除时，当突起与卡槽脱离时促进至少一个挠性部分挠曲。
[0014] 在一些实施例中，锁定夹包括大致定出一平面的大致平坦的构件，并且锁定夹可在平面内从解锁位置滑动到锁定位置。在一些实施例中，锁定夹还可从锁定位置移动到解锁位置，以便于将致动器模块从壳体的通道移除。在这些实施例的某些中，在解锁位置处，锁定夹定位成使得一对腿能够朝向彼此挠曲，并且在锁定位置处，锁定夹定位在腿之间，从而限制或防止腿朝向彼此挠曲。
[0015] 在一些实施例中，断路器还包括设置在致动器模块上的第一插头连接器，当致动器模块滑入通道时，第一插头连接器与设置在壳体的通道中的第二插头连接器接合。在这些实施例的某些中，第一插头连接器包括从致动器模块延伸的公插头连接器，并且第二插头连接器包括形成在通道内的母插头连接器。
[0016] 在一些实施例中，致动器模块还包括螺线管。在一些实施例中，断路器还包括具有与致动器模块电连通的端子的线束(wiring harness)。在这些实施例的某些中，致动器模块可响应于由端子接收的信号而远程操作。
[0017] 在一些实施例中，断路器还包括配置成使断路器机构选择性脱扣的电压线圈。在这些实施例的某些中，电压线圈配置成响应于检测到接地故障和接地泄漏中的至少一个而使断路器机构脱扣。在某些实施例中，电压线圈配置成响应于信号使断路器机构脱扣。
[0018] 根据本发明的另一方面，一种断路器，包括：壳体，其具有形成在其中的通道，通道由彼此面对的一对侧壁界定，一对侧壁中的每一个具有形成在其中的卡槽；切换手柄，其具有断开位置和接通位置；以及致动器模块，其适于将切换手柄从断开位置移动到接通位置。致动器模块是适于作为一单元附接到壳体并从壳体移除的独立模块化组件，致动器模块包括一对腿，每个腿具有形成在其上的向外延伸的突起，突起的尺寸、形状和位置设置成当致动器模块安装在通道内时与形成在壳体的通道中的卡槽接合。所述致动器模块还包括锁定夹，其包括大致定出一平面的大致平坦的构件，并且其中，锁定夹可在平面内从解锁位置滑动到锁定位置，使得当致动器模块安装在通道内从而突起与卡槽接合并且锁定夹位于锁定位置时，禁止致动器模块的移除，在解锁位置处，锁定夹定位成使得一对腿能够朝向彼此挠曲，在锁定位置处，锁定夹定位在腿之间，从而限制或防止腿朝向彼此挠曲。
[0019] 本发明的其它目的及其具体特征和优点将通过以下附图和所附的详细描述变得更加显而易见。
附图说明
[0020] 图1是示出本发明的方面的断路器的局部剖切立体图。
[0021] 图2是图1所示的断路器的模块化致动器模块部分的局部剖切立体图，其中致动器模块部分安装在断路器主体上但示出处于解锁状态。
[0022] 图3A是图1所示的断路器的模块化致动器模块部分的立体图，其中该模块化致动器模块部分示出处于解锁位置。
[0023] 图3B是图1所示的断路器的的模块化致动器模块部分的立体图，其中该模块化致动器模块部分示出处于锁定位置。
[0024] 图4是图1所示的断路器的主体的致动器模块收纳部分的局部立体图。
[0025] 图5A是沿着图2的线5－5截取的断路器的局部截面示意图，示出安装在断路器的主体上但示出处于解锁状态的模块化致动器模块部分。
[0026] 图5B是沿着图2的线5－5截取的断路器的局部截面示意图，示出安装在断路器的主体上但示出在解锁位置处的模块化致动器模块部分。
具体实施方式
[0027] 首先参考图1、图3A、图3B和图4，其示出根据本发明的方面的断路器100。
[0028] 断路器100包括断路器机构105，其控制线路端子110和负荷端子115之间的电流流动。线路端子110从诸如发电机(未示出)的电源接收电，在一些应用中由电力公司供电。当机构105处于未脱扣状态(untripped state)时，电流可以在线路端子110和负荷端子115之间流动。当机构105处于脱扣状态(tripped state)时，电流不能在线路端子110和负荷端子115之间流动。
[0029] 机构105可以通过脱扣机构120被脱扣。脱扣机构120可以由故障检测器125激活。
[0030] 故障检测器125配置成当发生故障状态(例如过流)时激活脱扣机构120。在一些应用中，故障检测器125是与线路端子和负荷端子串联设置的螺线管。如果通过螺线管的电流超过一定水平，则螺线管产生足以激活脱扣机构120的电磁场。可选地，这种螺线管还可以包括柱塞或其它电枢，当电流超过一定水平(未示出)时，该柱塞或其它电枢也能激活脱扣机构。
[0031] 应当理解，也可以采用其它故障检测方法以在特定条件发生时使脱扣机构脱扣。
[0032] 可选地，脱扣机构120可以通过电压线圈130脱扣。电压线圈130配置为允许脱扣机构120在特定条件发生时或在接收到远程信号时被激活。脱扣机构120也可以通过将切换手柄135移动到“断开”位置而手动脱扣。
[0033] 脱扣机构120可以通过将切换手柄135沿由箭头140指示的方向移动到“接通”位置(示出)来手动复位(未脱扣)。切换手柄135还可以使用远程复位致动器模块145移动到接通位置。
[0034] 模块145包括活塞150，其配置成当模块145被激活时沿箭头140的方向延伸以将切换手柄135移动到接通位置。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的情况下，也可以采用其它类型的致动器。
[0035] 模块145通过具有向外延伸的突起305的腿300可移除地附接到断路器100的壳体155，突起305与形成在壳体155内的通道315中的卡槽310协作，使得模块145能够滑动地收纳在壳体155中，下文将做更详细地描述。
[0036] 模块145(特别是其螺线管200)使用从模块145延伸的公插头连接器165可移除地电连接到断路器100，当模块145滑入通道315中以安装在壳体155上时，公插头连接器165与形成在壳体155内的通道315中的母插头连接器166接合。因此，插头连接器165、166优选地配置成当安装模块145时将模块145电连接到断路器100。这与涉及悬空引线等的更传统的配置相比，可以具有防止杂散线、增加连接的鲁棒性和/或改进安装的便利性的优点。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的情况下，插头连接器165、166的各种其它配置也是可能的，可以包括其它类型的插头。
[0037] 断路器100可以可选地还包括中性端子170和接地故障传感器175。接地故障传感器可以配置成当检测到故障条件时使用电压线圈130激活脱扣机构120。
[0038] 断路器100还可以包括可以与线束(未示出)或另一合适的外部连接对接的插头180。插头180配置成与断路器100的各种部件电通信，例如，以便于来往于外部装置或系统(例如配电系统)的信号传输。可以通过印刷电路板(“PCB”)199或其它合适的布线或互连来促进断路器100内的信号传输，包括来自插头180的信号传输。
[0039] 如图所示，插头180包括远程复位端子185、190，其可以用于将复位信号传输到模块145以激活螺线管200的活塞150。插头180还包括电压线圈端子195，其可以用于将激活信号传输到电压线圈130。这里，电压线圈可以内部接地，因此只需要一个端子。
[0040] 插头180还可以包括附加端子198和198'，其可以用于连接辅助开关197，以根据需要激活断路器100的一个或多个部件，和/或将指示断路器状态的信号提供到外部装置或系统，例如配电系统。例如，该状态信号可以指示：断路器未脱扣；断路器已经由于过电流而脱扣；断路器已经由于接地故障而脱扣等。
[0041] 本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的情况下，插头180可以支持信号的其它配置。
[0042] 图2是示出本发明的方面的远程复位模块145的剖切图。
[0043] 模块145包括螺线管200。螺线管200配置成当螺线管200通电时使活塞150沿箭头210所示的方向延伸。活塞150被示出配置成螺线管200的电枢。然而，本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的情况下，可以使用其它类型的机电致动器。
[0044] 可以使用远程信号(例如经由PCB 199从远程复位端子185、190提供的信号)来激活螺线管200。
[0045] 螺线管200可以配置成使得活塞150被偏置到缩回位置(示出)。在这种情况下，除非螺线管200通电，否则活塞150将回复到缩回位置。这可以具有防止切换手柄135(图1)由于电源故障或其它故障而被活塞150阻碍的优点。
[0046] 现在具体参考图5A和图5B，结合图3A、图3B和图4，更详细地示出本发明的模块安装方面。如上所述，模块145通过具有向外延伸的突起305的腿300可移除地附接到断路器100的壳体155，突起305与形成在壳体155内的通道315中的卡槽310协作，使得模块145可以滑动地收纳在壳体155中。
[0047] 图4、图5A和图5B更详细地示出形成在壳体155内的通道315。具体地，通道315由两个大致平行间隔开的壁320界定，所述壁320也大致平行于壳体155的外侧壁。每个壁320具有卡槽310，该卡槽的形成目的将在下面更详细地描述。如上面更全面地讨论的，在通道315的端部处设置有母插头连接器166，母插头连接器166与模块145上的公插头连接器165电连通，以便在模块145和断路器100的主体之间提供电连接。
[0048] 现在更具体地参考图3A、图3B、图5A和图5B，其更详细地示出了模块145的腿300。可以看出，腿300由面向外的表面定出，所述表面的尺寸设置成与形成在壳体155中的通道
315的壁320大致滑动接合。每个腿300包括向外延伸的突起305，突起305的尺寸、形状和位置设置成当模块145完全位于通道315内时与形成在通道315的壁320中的相应卡槽310协作。
[0049] 突起305优选地具有圆形(如图所示)或倾斜的前缘，以便于将模块145安装于通道315。更具体地，当模块145插入通道315时，腿300上的突起305与通道315的壁320接触。由于突起305和通道315的壁320之间的协作，施加在模块145上的进一步的力会使腿300朝向彼此向内挠曲。这种挠曲由突起305的圆形或倾斜配置来促进。
[0050] 当模块进一步滑入通道315时，突起305最终与形成在通道315的壁320中的卡槽310对准，使得突起305与卡槽310接合并且腿300朝其初始位置向外返回。同时，定位在模块
145上的公插头连接器165与设置在通道315的端部的母插头连接器166接合，使得模块145现在从断路器100的主体接收电力。模块145现在在通道315内安装就位。
[0051] 然而，由于意在使模块145可易于更换，因而突起305优选地具有圆形(如图所示)或倾斜的后缘，以便于将模块145从通道315移除。这可以通过颠倒上述插入步骤来实现。
[0052] 具体地，抓住模块145并施加拉力。当模块145从通道315移除时，腿300上的突起305被拉出卡槽310并且再次与通道315的壁320接触。由于突起305与通道315的壁320之间的协作，施加在模块145上的进一步的拉力使腿300朝向彼此向内挠曲。
[0053] 当模块145进一步滑出通道315时，突起305最终脱离通道315的壁320，使得腿300朝其初始位置向外返回。同时，定位在模块145上的公插头连接器165已经与设置在通道315的端部的母插头连接器166脱离，使得模块145现在不再从断路器100的主体接收电力。
[0054] 当然，应该认识到，在使用期间应避免将模块145从断路器100的主体无意拔出。为此目的配置了锁定夹330，其目的是在模块145一旦已经安装并且卡扣就位就将模块145锁定就位在通道315中。在图中所示的特定实施例中，锁定夹330采用可上下滑动的闸刀式构件的形式。然而，本领域技术人员将认识到，锁定夹330的其它配置当然也是可能的。
[0055] 锁定夹330是可在解锁位置(在图2、图3A和图5A中示出)与锁定位置(在图1、图3B和图5B中示出)之间移动的(在图5A中由箭头335指示)，在该解锁位置处，锁定夹330不会干扰腿300的向内挠曲，从而允许模块145滑入通道315和从通道315移除。而在该锁定位置处，锁定夹330限制或防止腿300的向内挠曲(图5B中最佳示出)，从而一旦模块145已经安装在通道315内，就防止突起305脱离卡槽310。
[0056] 因此，一旦模块145已经安装在通道内，同时突起305卡扣到卡槽310中，并且锁定夹330已经移动到锁定位置，则在不首先将锁定夹330移回到解锁位置的情况下将模块145从通道315移除而不造成永久性损坏，这即使不是不可能的，也是非常困难的。然而，如果期望更换模块145，则对操作者来说轻而易举的是，仅仅将锁定夹330移动到解锁位置，然后将模块145从其安装位置解扣并使其滑出通道315，如上所述。
[0057] 因此，本发明提供了一种用于使模块化、可更换的复位机构相对于断路器的主体便于安装和移除的改进机构。
[0058] 尽管已经参考部件、特征等的特定配置描述了本发明，但是这些并不意在穷尽所有可能的配置或特征，并且实际上许多修改和变化对于本领域技术人员来说将是可以确定的。
