电弧推动装置的制作方法

本发明一般涉及电气装置的保护，更具体地涉及灭弧结构，其配置成使用比已知方法更少的部件来快速熄灭电弧，以降低制造成本并提供更紧凑的、重量更轻的装置。

背景技术：

电路断流器是用于断开电路、中断电流流动的电气部件。电路断流器的一个示例是开关，其典型地包括处于闭合状态或断开状态的两个电触头，从而闭合或断开电路。

电路断流器的另一示例是断路器。断路器可以用于例如电气面板中，以限制允许流经附接电气布线的电流量。断路器设计成保护电路免受由可能在电路中发生的各种危险故障情况所引起的损害，该各种危险故障情况包括但不限于过载、接地故障或短路。如果在电路中发生例如电涌的故障状态，则断路器将脱扣断开，从而中断向电路的电力供应。断路器通常设置成通过将传输经过电线的电流量限制到将不会损坏该电线的水平来保护电气布线。断路器还可以防止可能汲取过多电流的装置的损坏。一些常见类型的电路断流器包括：热磁断路器、反时限断路器和瞬时脱扣断路器。

大多数断路器具有可连接到电源的“线路”端子，例如电连接到电力公司变压器的次级的电力线路。另外，大多数断路器还包括可电连接到断路器旨在保护的电路(即，布线)的“负荷”端子。

典型地，单极电路断流器具有位于壳体或外壳内部的两个触头。第一触头是固定的并且可以连接到线路或负荷。第二触头相对于第一触头是可移动的，使得当断路器处于“断开”或脱扣位置时，在第一和第二触头之间存在物理间隙。

上述电路断流器在通电触头在负荷下从闭合状态(其中电流流过触头)转换到断开状态(其中电流被中断流动)时会出现问题。当触头分离从闭合状态转换到断开状态时，或者当发生相反情况时，即，当触头从断开状态转换到闭合状态时，当触头被拉开时，在触头之间的间隙(物理空间)中可能形成电弧。

在电路断流器的开关或脱扣期间所产生的电弧，会对电路断流器的整体操作产生负面影响，甚至潜在地产生安全隐患。

这些负面影响可能对电路断流器的操作具有不利后果。一个可能的后果是，电弧可能使电路断流器中的其它物体和/或周围物体短路，导致产生损坏并且存在潜在的火灾或安全隐患。

电弧的另一个后果是电弧能量损坏触头，导致一些材料作为细颗粒物质逸出到空气中。已经从触头熔化的碎片可以迁移或者被抛入电路断流器的机构中，由此破坏机构或者减少其操作寿命。

电弧的另一影响源自电弧的极高温度(几万摄氏度)，其可以影响周围的气体分子，产生臭氧、一氧化碳和其它危险化合物。电弧还可以电离周围的气体，潜在地产生交替的传导路径。

由于这些有害的影响，迅速冷却并熄灭电弧以防止电路断流器损坏和上述危险情况发生是非常重要的。

已知用于改进灭弧的各种技术。例如，转让给carlingtechnologies，inc.的美国公开专利申请第2012/0037598和2012/0261382号各自涉及使用电磁场将电弧引向电弧隔板。

然而，产生电磁场以移动电弧典型地需要使用电力，电力又将在装置中产生热量。从过度热量将需要分散的观点来看这是不期望的；除此之外，这还需要利用附加电力，从而使系统能量效率较低。

因此，期望提供可与电路断流器一起使用的灭弧装置，以克服上述限制。

技术实现要素：

因此，一个目的是提供一种具有灭弧器的电路断流器，该灭弧器用于捕获电路断流器触头之间的电弧。

另一个目的是提供一种可以灭弧(arcsuppression)但不消耗电力的电路断流器。

还一个目的是提供一种电路断流器，其可以灭弧，同时又提供一种坚固的、重量轻的装置，由此具有比已知系统更低的制造成本。

这些和其他目的通过提供一种电路断流器来实现，该电路断流器包括：彼此可移动地电接触或不电接触地第一触头和第二触头；灭弧器；单个永磁体，其设置成将在触头之间形成的电弧导入灭弧器。

在一些实施例中，灭弧器包括第一电弧路径和第二电弧路径。第一电弧路径可以例如在大致平行于第二电弧路径的方向上延伸。

作为示例，电路断流器可以包括设置于电路断流器的单个永磁体。单个永磁体包括两端部，第一端部具有正极性，并且第二端部具有负极性。另外，在一个示例中，分别包括导磁材料的两个极片可以设置成与永磁体的每个端部物理接触，使得第一极片呈现正极性并且第二极片呈现负极性。两个极片可以设置成垂直于单个永磁体并且彼此大致平行且彼此稍微隔开地延伸。这样，由于极片的不同极性，磁场延伸穿过形成在极片之间的间隙。然后可以将触头放置或设置在由磁场穿过的间隙中。

用于熄灭在所述第一和第二触头附近产生的电弧的灭弧器还可以设置在触头附近并且靠近穿过极片之间的间隙的磁场。这样，磁场延伸穿过并弥漫形成在第一和第二极片之间的间隙，使得当在间隙中(例如，穿过触头)形成电弧时，将电弧沿朝向灭弧器的方向推动。

在一些实施例中，永磁体可以是中空正方形或一些其它合适形状。永磁体的使用允许系统产生磁场而不消耗任何电力。同样，由于没有消耗电力，因而不存在由装置耗散的伴随热量。

应当注意，由于仅使用一个永磁体，因而该装置将是重量相对轻的。同样，由于极片用于以期望的方式“传播”并保持磁场以包络触头，因而系统是非常坚固的，因为极片是连接到永磁体并且典型地由钢材料形成的非运动部件。

此外，由永磁体产生的磁场可以与由电弧(具有电荷的电弧，因此也将具有相关联的磁荷)产生的磁场相互作用，使得电弧朝向灭弧器引导，而不管电弧是从第一触头发出还是从第二触头发出。

在一些实施例中，灭弧器包括用于将电弧分隔成第一电弧路径和第二电弧路径的至少一个板。第一电弧路径可以包括第一板，并且第二电弧路径可以包括不同于第一电弧板的第二电弧板。第一电弧路径和第二电弧路径可以包括共用电弧流道。电路断流器可以包括下电弧流道，该下电弧流道与第一触头电接触并且具有在第一电弧路径下方延伸的第一接线片和在第二电弧路径下方延伸的第二接线片。

在一个示例中，提供了一种包括灭弧器的电路断流器，该电路断流器包括可电连接到电源的第一触头和可电连接到负荷的第二触头。电路断流器设置成使得第一和第二触头可相对于彼此在闭合位置和断开位置之间移动。电路断流器还包括：灭弧器，用于熄灭在第一触头和第二触头附近产生的电弧；和永磁体，其设置成邻近触头中的至少一个，永磁体具有第一端部和第二端部，第一端部具有第一磁极性，第二端部具有与第一磁极性相反的第二磁极性，永磁体产生磁场。电路断流器还包括：第一极片，其包括导磁材料；和第二极片，其包括导磁材料。电路断流器设置成使得第一极片设置成邻近具有第一磁极性的第一端部并且第二极片设置成邻近具有第二磁极性的第二端部。最后，电路断流器设置成使得磁场延伸穿过形成在第一和第二极片之间的间隙，其中在间隙中形成的电弧沿朝向灭弧器的方向被引出。

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

图1示出根据本发明一方面所述示例性的电路断流器的部件。

图2是根据本发明一方面所述的两个极片、磁体和挡板(retainer)的分解图。

图3是根据图2的侧视图。

图4是沿图3的截面a-a的截面图。

图5是沿图3的截面b-b的截面图。

图6是根据图1的俯视图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的方面的具有磁性灭弧特征的示例性的电路断流器100的部件。

电路断流器100可以是能够用于闭合和断开电路的任何装置。例如，本领域技术人员将清楚的是，电路断流器100可以包括开关，或者可以被实施为断路器。

电路断流器100包括静触头110，其电连接到线路端子(未示出)。线路端子从电源(未示出)接收电力，在一些应用中该电力由电力公司提供。然而，本领域技术人员将理解，电力可以由任何商业装置提供和调节，所述商业装置包括但不限于商业电力网、发电机、太阳能板、燃料电池等等。

动触头120设置在动触头臂140上，动触头臂140可相对于静触头110在闭合位置和断开位置之间移动。在图1中，触头臂140被示出处于闭合位置，其中动触头120与静触头110物理接触。本领域技术人员将理解，触头臂140可以绕枢转点旋转地向上移动，使得动触头120移动成不与静触头110物理接触。

动触头120通过导体150连接到负荷端子130。当触头臂140如图所示在闭合位置时，动触头120电连接到静触头110，使得电流能够在线路端子和负荷端子之间流动。

极片170和170'(图2-6)可以设置在触头110、120的相对侧并且定向成产生通过触头110、120之间可以形成电弧的区域的磁场。永磁体160还可以定位在静触头110和动触头120的下方，并且定向成使得极片170、170'与永磁体160的相对两端部物理接触。

根据电路断流器100的期望实施，触头臂140可以经由开关、脱扣机构和/或任何其它已知机构(未示出)来致动。

将理解，极片170、170'将需要以这样的方式定位，使得它们不会阻碍触头臂140的行进。这种配置提供了产生磁场的优点，所述磁场在触头110、120之间产生的电弧的预期行进路径上保持期望的场强度和方向。在图1所示的示例中，极片170和170'定向成使得由磁体160产生的磁场从一个极片流向另一个极片并且推动电弧朝向灭弧器205。

图2提供了电路断流器100的一部分的分解图，示出极片170、170'和永磁体160的一种构成的示例。在该示例中，提供了一种包括非磁性材料的结构，其包括两个上翘件(upturnedpieces)172、172'，该两个上翘件172、172'彼此大致平行地伸展并且在下端部通过也包括非磁性材料的端部件174连接。两个上翘件172、172'和端部件174在一个示例中可以包括单个整体结构。

在上翘件172'的外表面上设置有腔176'，该腔176'大致设置成可以在其中容置极片170'。尽管未示出，但应当理解，在上翘件172的外表面也设置有相应的腔，该腔设置成在其中可以容置相应的极片170。

在上翘件172的内表面设置有凸出的突起178，该突起设置成横向于上翘件172的纵向长度。尽管在附图中示出五(5)个突起178，但是本领域技术人员将理解，可以设置任意数量的突起。

永磁体160设置在端部件174的下方并且在一个示例中附设到端部件174。极片170、170'装配到其上翘件172、172'的相应腔中，使得极片170、170'的下端部分别与永磁体160的两个相对端部接触。这用于以与极片170、170'连接的永磁体160的端部的磁极性一致的方式磁化极片170、170'。换句话说，极片170、170'将呈现相反的极性。

现在转到图3-5，图3示出具有在其上指示的两个截面图(a-a和b-b)的极片172'的侧视图。

图4是根据图3的沿截面线a-a的图，其示出耦合到两个极片170、170'的永磁体160，该两个极片170、170'装配到上翘件172、172'的腔中。在该示例中，上翘件172、172'和端部件174由非磁性材料形成为单个整体结构。在图4中还示出磁力线182，其设置成示出在极片170、170'之间的间隙180中产生的磁场。将结合图6更详细地讨论磁场182的功能。

图5是根据图3的沿截面b-b的图，示出两个极片170、170'以及磁场182与在间隙180中形成的电弧的相互作用。

图6是极片170、170'的俯视图并示出磁场182对在触头110、120之间产生的电弧的影响。

例如，在图6中示出，在静触头110和动触头120之间产生电弧500a。围绕电弧500a的电磁场510a在所示的逆时针方向上产生。电磁场510a与磁场182相互作用，以使电弧500a沿箭头520a所示的方向(即，朝图6中的右侧)移动。参考图1中的相应结构，该运动将驱动电弧500a朝向灭弧器205以被熄灭。

尽管已经参考部件、特征和类似物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。