具有双向电弧室的单极DC断路器制造技术

本发明专利技术提供了一种直流电压电路断流器，该电路断流器无论极性如何都能够抑制电弧。电路断流器包括两个永磁体，这两个永磁体靠近电路断流器中的每个触点并且设计为根据施加的直流电压的极性朝向第一灭弧器或第二灭弧器驱动两个触点之间产生的电弧。该电路断流器可迅速组装、重量轻、成本相对低并且易于安装。

Unipolar DC Circuit Breaker with Bidirectional Arc Chamber

The invention provides a DC voltage circuit breaker, which can suppress arc regardless of polarity. The circuit breaker consists of two permanent magnets, which are close to each contact in the circuit breaker and are designed to drive the arc between the two contacts according to the polarity of the applied DC voltage toward the first or second arc extinguisher. The circuit breaker can be quickly assembled, lightweight, relatively low cost and easy to install.

【技术实现步骤摘要】
具有双向电弧室的单极DC断路器
本专利技术大体涉及电气装置的保护，并且更具体地，涉及灭弧结构，该结构构造成不管通过电路断流器的电流的极性如何，都能够快速熄灭电弧。
技术介绍
电路断流器为用于打开电路、中断电流的电气组件。电路断流器的一个基本示例为开关，开关大体上由两个电气触点组成，该两个触点处于两种状态之一：闭合，意味着两个触点彼此电接触允许电在两个触点之间流动，或打开，意味着两个触点彼此不电接触防止电的流动。开关可直接操作以将控制信号提供至诸如电脑键盘按钮的系统，或提供控制信号来控制诸如光开关的电路中的功率流。电路断流器的另一个示例为断路器。例如，断路器可在配电板中用于限制流经电线的电流量。断路器设计成保护电路免受例如由过载、接地故障或短路导致的损坏。在故障的情况下，诸如在电线中发生的电涌，断路器将跳闸。该跳闸将导致处于“接通”位置的断路器切换至“断开”位置并且中断从该断路器的电能传导。通常，断路器是被设置用来通过限制流经电线的电流量为不会损坏电线的水平来保护电线。断路器还可防止使用过多电流的装置的损坏。标准断路器具有连接至电源(诸如电连接至电力公司变压器的次级的电力线)的第一端子以及电连接至断路器旨在保护的电线的第二端子。照惯例，这些端子分别称为“接线端”和“负载端”。接线端有时称为断路器的输入端。负载端有时称为断路器的输出端，该输出端连接至电路和接收电力的零件。诸如单台空调的单个被保护装置可直接与断路器连接。可替代地，断路器还可用于保护为多个装置供电的电线，这些装置可通过多种插座连接至电路(例如，在房间中多种装置中的每者都将插头插入插座，所有的插座都在由相同的断路器供电的同一电路)。断路器可作为保险丝的替代使用。然而与保险丝不同的是，保险丝通常在过流情况中断开并且随后必须更换，断路器能够“重置”(手动或自动地)以恢复操作。保险丝执行与断路器类似的角色，然而，断路器更容易使用并且通常对于装置和操作更安全。不同于当保险丝烧毁的情况，当断路器跳闸，通过查看配电板和注意哪个断路器的把手处于“跳闸”位置，相对容易判定哪个断路器断开电路供电。该断路器能够简单地移动至“断开”位置(重置断路器)，并且随后移动至“接通”位置并且电力将恢复。通常，单极电路断流器具有定位在外壳内部的两个触点。第一触点为固定的并且可连接至接线端或负载端中的一者。第二触点相对于第一触点是活动的，从而当断路器处于“断开”或“跳闸”位置时，在第一触点和第二触点之间存在间隙。当通电的两个触点在负载下打开时，上述电路断流器的问题出现。当两个触点分离、从闭合位置向打开位置转换时，或当两个触点闭合、从打开位置向闭合位置转换时，在两个触点之间的间隙中可形成电弧。电弧为两个点之间的等离子体放电，是由电离两个点之间的空气中的气体的电流导致的。两个触点的(位置)转换期间电弧的生成会导致不良副作用，该副作用负面影响电路断流器的操作，甚至可能生成安全隐患。这些负面影响在电路断流器的功能运行上还可具有不良后果。一个可能的后果是电弧可造成电路断流器内部的器件和/或周围的器件短路，导致损坏并且存在潜在的火灾隐患或安全隐患。电弧的另一个后果是电弧能可损坏两个触点，导致一些材料变作细颗粒物逃逸到空气中。从两个触点熔化下来的碎片会进入或陷入到电路断流器的机构内部，毁坏该机构或减少机构的运行寿命。电弧的又一个影响是由于电弧的极高温度(数万摄氏度)，该温度能够影响周围的气体分子，生成臭氧、一氧化碳、以及其他危险化合物。电弧还能够电离周围的空气，可能会生成变相的导电路径。由于这些有害作用，快速抑制或熄灭电弧以防止上述情况是非常重要的。已知多种用于改进电弧抑制的技术。例如，美国专利文献US8,822,866和美国专利文献US8,866,034(受让人：嘉灵科技股份有限公司)，从多个方面涉及了电磁场的使用以将电弧朝向熄弧器引导。然而，生成电磁场以移动电弧需要使用电力，并且在装置中会生成热量。为了避免这些负面问题，设想为将永磁体合并到电路断流器内，该磁体不需要电供应产生磁场。然而，与电磁体相比，永磁体产生的磁场具有固定的方向。因此，已知的使用永磁体将电弧引导到电弧路径内的解决方案为电路极性相关的。这是由于由固定的永磁体产生的磁场具有固定方向的事实导致。正因如此，用于将电弧磁性地引导到路径内的机构取决于流经电路断流器的电流的方向。美国专利公开文献2013/0313228(文献228)公开了一种开关，该开关包括两组串联的设计为在直流(DC)电压下使用的触点，其中在两组触点中的任一组触点之间发生的电弧不论直流电压的极性如何都将被消除。文献228教导了“磁体总是以相对成双设置，以能够生成均匀的磁场，该磁场竖向于流经电弧的电流方向并且竖向于电弧转向板、触点导向板和桥板”(见[0027]段)。因此，文献228需要使用两对相对大的板类型磁体以及用于“电弧转向板”和“触点导向板”的具体构造。这导致相当大且笨重的布置，需要额外的材料，增加装置的成本。美国专利文献9,406,465(专利465)同样专注于提供一种电路断流器，该电路断流器具有灭弧器，不论电路的极性如何，该灭弧器功能为抑制电路断流器的多个触点之间的电弧。具体地，专利465公开了该抑制由放置永磁体实现，如果电弧形成，当第一触点的极性为阳性时该电弧被驱入第一电弧路径并且当第一触点的极性为阴性时该电弧被驱入第二电弧路径。然而，专利465还包括多个实施例，在这些实施例中，磁体组定位的方向横向于如文献228中公开的触点组的方向。在一个实施例中，专利465公开了一种单磁体，该磁体低于固定触点定位，然而又一次地，尽管在驱动电弧方面的效果有效，用来产生磁场来驱动电弧的磁体的尺寸仍然相对过大。因此需要提供可在电路断流器中使用的克服上述限制的熄灭电弧方案。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种电路断流器，该电路断流器具有灭弧器，不论电路的极性如何，该灭弧器功能为抑制在电路断流器的多个触点之间的电弧，并且该灭弧器不会显著增加电路断流器的重量。本专利技术的一个进一步的的目的是提供一种电路断流器，该电路断流器具有灭弧器，不论电路的极性如何，该灭弧器功能为抑制在电路断流器的多个触点之间的电弧，并且该灭弧器不会显著增加电路断流器的尺寸。本专利技术的一个进一步的目的是提供一种电路断流器，该电路断流器具有灭弧器，不论电路的极性如何，该灭弧器功能为抑制在电路断流器的多个触点之间的电弧，并且该灭弧器不会显著增加电路断流器的复杂性和成本。这些目的和其他目的通过提供一种电路断流器达成，该电路断流器包括第一活动触点和第二固定触点。固定触点定位在固定触点臂上，固定触点臂为长形的并且大体上垂直于固定触点的每个边平坦延伸。固定触点臂的一端朝向第一灭弧器延伸并且固定触点臂的第二端朝向第二灭弧器延伸。固定触点定位在固定触点臂的下侧并且接近固定触点臂的中间部分。固定永磁体定位在固定触点臂的上侧，使得固定永磁体位于固定触点的上方并且与固定触点轴向对齐。设置活动触点臂，活动触点臂大体上平坦并且具有安装在活动触点臂上侧的活动触点。活动触点臂还具有第一端和第二端，其中活动触点臂的第一端朝向第一灭弧器延伸并且活动触点臂的第二端朝向第二灭弧器延伸。另外，活动磁体定位在活动触点臂的下侧，使得活动磁体位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流电压电路断流器，包括：固定触点臂，所述固定触点臂形成为具有第一端和第二端的基本上平坦的长形件；固定触点，所述固定触点定位在所述固定触点臂的下侧，并且接近所述固定触点臂的中间部分；固定磁体，所述固定磁体定位在所述固定触点臂的上侧，并且接近所述固定触点臂的中间部分，所述固定磁体产生固定磁场；活动触点臂，所述活动触点臂形成为具有第一端和第二端的基本上平坦的长形件；活动触点，所述活动触点定位在所述活动触点臂的上侧，并且接近所述活动触点臂的中间部分；活动磁体，所述活动磁体定位在所述活动触点臂的下侧，并且接近所述活动触点臂的中间部分，所述活动磁体产生活动磁场；其中，所述固定磁场和所述活动磁场相对彼此都是增加的；所述活动触点臂能够沿线性路径移位，使得在闭合位置时所述活动触点与所述固定触点物理接触，并且在打开位置时所述活动触点与所述固定触点无物理接触；第一灭弧器，所述第一灭弧器定位在所述固定触点臂的第一端下方；第二灭弧器，所述第二灭弧器定位在所述固定触点臂的第二端下方；其中，当所述固定触点和所述活动触点之间出现电弧时，磁场将电弧从两个触点驱离，并且将电弧驱动到所述固定触点臂和所述活动触点臂上，并且取决于直流电压的极性将电弧朝向所述第一灭弧器或所述第二灭弧器驱动。...

【技术特征摘要】
2017.11.22 US 15/821,5171.一种直流电压电路断流器，包括：固定触点臂，所述固定触点臂形成为具有第一端和第二端的基本上平坦的长形件；固定触点，所述固定触点定位在所述固定触点臂的下侧，并且接近所述固定触点臂的中间部分；固定磁体，所述固定磁体定位在所述固定触点臂的上侧，并且接近所述固定触点臂的中间部分，所述固定磁体产生固定磁场；活动触点臂，所述活动触点臂形成为具有第一端和第二端的基本上平坦的长形件；活动触点，所述活动触点定位在所述活动触点臂的上侧，并且接近所述活动触点臂的中间部分；活动磁体，所述活动磁体定位在所述活动触点臂的下侧，并且接近所述活动触点臂的中间部分，所述活动磁体产生活动磁场；其中，所述固定磁场和所述活动磁场相对彼此都是增加的；所述活动触点臂能够沿线性路径移位，使得在闭合位置时所述活动触点与所述固定触点物理接触，并且在打开位置时所述活动触点与所述固定触点无物理接触；第一灭弧器，所述第一灭弧器定位在所述固定触点臂的第一端下方；第二灭弧器，所述第二灭弧器定位在所述固定触点臂的第二端下方；其中，当所述固定触点和所述活动触点之间出现电弧时，磁场将电弧从两个触点驱离，并且将电弧驱动到所述固定触点臂和所述活动触点臂上，并且取决于直流电压的极性将电弧朝向所述第一灭弧器或所述第二灭弧器驱动。2.根据权利要求1所述的直流电压电路断流器，进一步包括下电弧流道，所述下电弧流道从所述第一灭弧器延伸经过所述活动触点臂并且延伸至所述第二灭弧器。3.根据权利要求2所述的直流电压电路断流器，其中，所述活动触点臂连接至所述下电弧流道。4.根据权利要求2所述的直流电压电路断流器，其中，所述活动触点臂的第一端和第二端向下朝向所述下电弧流道延伸，并且所述下电弧流道包括向上延伸的至少两个部分，所述至少两个部分对应所述活动触点臂的第一端和第二端，使得当所述活动触点转换至打开位置时，所述活动触点臂的第一端和第二端与所述电弧流道的所述至少两个部分彼此靠近。5.根据权利要求1所述的直流电压电路断流器，其中，所述固定触点臂的第一端位于第一平面，所述固定触点臂的中间部分位于第二平面，所述第一平面与所述第二平面不同。6.根据权利要求5所述的直流电压电路断流器，其中，所述固定触点臂的第二端位于第三平面，所述第三平面与所述第一平面和所述第二平面均不同。7.根据权利要求6所述的直流电压电路断流器，其中，所述固定触点臂设置有开口，所述开口具有近端和朝向所述固定触点臂的所述第一端纵向延伸的远端。8.根据权利要求7所述的直流电压电路断流器，其中，所述固定触点臂包括对中件，所述对中件具有近端和远端，所述对中件的近端在所述开口的近端处连接，并且所述对中件的远端朝向所述开口的远端延伸。9.根据权利要求8所述的直流电压电路断流器，其中，所述对中件的远端位于所述第三平面。10.根据权利要求8所述的直流电压电路断流器，其中，所述对中件形成所述第一灭弧器的最高弧板。11.根据权利要求10所述的直流电压电路断流器，其中，所述固定触点臂的第一端止于线端子，所述线端子适用于连接直流电源以向所述电路断流器输入电力。12.根据权利要求10所述的直流电压电路断流器，其中，所述对中件和所述固定触点臂的第二端是共面的。13.根据权利要求1所述的直流电压电路断流器，其中，所述第一灭弧器包括多个彼此间隔开竖向堆叠的弧板。14.根据权利要求13所述的直流电压电路断流器，其中，所述弧板形成为U...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·法萨诺，
申请(专利权)人：嘉灵科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US