[发明专利]用于具有集成磁性致动器的电流互感器的成本有效的设计

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2010年4月19日提交的题为“CURRENT TRANSFORMER WITH INTERGRATED ACTURATOR（具有集成的致动器的电流互感器）”的美国申请12/762,894的部分继续申请，该申请要求2010年3月26日提交的欧洲申请10158680.8和2009年5月8日提交的美国申请61/176,677的优先权。以上申请中的每个申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本申请涉及工业控制系统，并且更具体地涉及如下的系统和方法：该系统和方法用于提供磁芯和/或线圈架(coil former)设计，以降低制造和/或组装具有集成的磁性致动器（magnetic actuator）的电流互感器（current transformer）的成本。

背景技术

用于最高达大约一百安培的额定电流的典型的电流电机保护断路器被设计有用于热保护的双金属条/加热器和用于短路保护的磁性活塞。这些器件的操作以热形式产生了大量的功率损失。政府法规和公共意见的趋势是趋向于所有电子器件的功耗的降低，从而导致了对更高效的电子器件设计的市场压力。此外，降低的操作费用可用于鼓励该设计在新的应用中的使用，并且可用于抵消用更有效的断路器来改进现有应用的成本。

这种传统断路器的设计的另一个缺点是没有用于测量断路器情况的集成的电子器件，并且不能够将该数据传送给控制系统或网络。由于断路器产生问题的最初迹象是在断路器故障之后，因此不能进行较高效的操作，并且失去了预防性的维护机会。此外，这种断路器中的与设计的操作特性(如接触断开（contact opening）的速度、防止再次闭合和/或防止焊接等)有关的高的形状因数（form factor）导致了较高的制造成本。

发明内容

以下描述给出了简化的发明内容，以提供对所公开的实施方式的某些方面的基本理解。该内容不是详尽的概述，并且不是意在识别关键或重要的元素或者描述范围。其唯一目的是以简化的形式给出某些观念，作为稍后给出的更详细的描述的序言。

本文中公开的系统和方法提供了减小的形状因数装配和较小的外壳中的短路保护，同时降低了制造成本。根据一方面，系统包括用于包括在集成的磁性致动器中的电流互感器（CT）磁芯的、成本有效的并排的（成直线的，inline）双线圈设计。此外，电流互感器采用具有分离但是并排的线圈的双线圈绕组系统，以减小断路器外壳的物理尺寸。通常，并排的设计使得活塞系统的线圈绕组能够用作电流互感器的初级线圈，以给嵌入式电子器件提供电力。此外，包括有集成的磁性致动器，以在检测到短路时提供快速的接触断开。一方面，该设计提供了一种CT磁芯，该CT磁芯被分成两个部分并且被集成在顶板和底板中，顶板和底板一起滑动并且由次级线圈架（线轴，robbin）来保持。

根据一方面，一种用于电流互感器的系统包括：用于提供基于电流的短路保护的初级线圈部件；以及用于提供基于电压的过载保护的次级线圈部件；初级线圈部件和次级线圈部件通过顶板和底板连接。具体地，例如，通过采用粉末金属或者金属注射模制工艺，使电流互感器磁芯的第一部分集成到顶板中，而使电流互感器磁芯的第二部分集成到底板中。此外，具有相应的磁芯部分的顶板和底板在分裂磁芯处滑动到一起，并且由次级线圈架来保持。通常，线圈架可以利用卡扣式机构和/或滑入式机构附接至并保持在其中至少一个板处。

为了实现上述目的和相关目的，本文中结合以下描述和附图描述了所公开的实施方式的某些示意性方面。然而，这些方面仅表示了可采用本文中公开的原理的各种方式中的一些方式，并且，意在包括所有这样的方面及其等同方案。根据以下详细描述并结合附图，其他优点和新颖特征会变得清楚。

附图说明

图1描绘了具有集成的磁性致动器以及用于测量和通信的嵌入式电子器件的电流互感器的框图；

图2A-图2D描绘了具有集成的磁性致动器和分裂磁芯（split core）的双线圈系统的并排的设计；

图3A-图3B描绘了具有集成的致动器的电流互感器的成本有效的设计；

图4A-图4B描绘了具有集成的致动器的低成本电流互感器的示例实施方式；

图5A-图5B描绘了具有集成的致动器的电流互感器中的改进的磁芯和线圈架设计的示例实施方式；

图6A-图6C描绘了并排的双线圈系统的各种实施方式的三维表示；

图7A-图7F描绘了具有用于降低组装和生产成本的改进设计的电流互感器的不同视图；