用于双向直流的电弧室的制作方法
【专利说明】用于双向直流的电弧室
[0001]对相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求在2013年3月13日提交的美国专利申请序列号N0.13/798，222的优先权并且主张其权益，该申请通过弓I用并入本文中。
技术领域
[0003]所公开的概念总体上涉及电气开关设备，更具体地涉及直流电气开关设备，例如直流断路器。所公开的概念还涉及一种直流电弧室，该直流电弧室包括具有布置在固定触头下方的下表面的磁性构件。
【背景技术】
[0004]可以将使用暴露在空气中的可分离触头的电气开关设备构造成打开载有可察觉电流的电源线路。这些电气开关设备例如断路器通常在触头分离时发生电弧放电，并且一般结合有电弧室例如电弧室组件，以帮助熄灭电弧。这样的电弧室组件通常包括多个导电板，所述导电板通过电绝缘壳体围绕可分离触头保持彼此隔开。电弧传递至电弧板，在该电弧板上电弧被拉伸并冷却直至熄灭。
[0005]已知的模壳断路器(MCCB)不是针对在直流(DC)应用中的使用特别设计的。当已知的交流(AC)MCCB被尝试用于DC应用中时，将多个电极以串联的方式电连接，以便基于期望的系统DC电压和系统DC电流来达到所要求的中断或切换性能。
[0006]在DC电流中断/切换中尤其是在比较低的DC电流下的一个挑战是:将电弧驱赶至消弧室。已知的DC电气开关设备使用永磁体来驱赶电弧至分弧板内。在已知的DC电气开关设备中与这种永磁体有关的已知问题包括:DC电气开关设备的单向操作，以及必须使用两个单独的电弧室来提供双向操作，这两个电弧室中的每一个都包括多个电弧板和一组触头。这些问题使得在不显著增加尺寸和成本的情况下非常难以针对常规DC单极MCCB实施永磁体设计。
[0007]可使用具有永磁体设置和单断操作的电气开关设备来实现双向DC切换和中断。例如，沿单个电弧室的两侧使用的两个永磁体板包括单独一组多个电弧板和一个永磁体或铁磁性中央屏障以提供双电弧室结构。得到的磁场驱赶电弧至双电弧室结构的一侧并且根据DC电流的方向相应地分割电弧。
[0008]这样的单个直流电弧室包括:铁磁基部，该铁磁基部具有第一端部和相对的第二端部；从该铁磁基部的第一端部设置出的第一铁磁侧构件；从该铁磁基部的相对的第二端部设置出的第二铁磁侧构件；从该铁磁基部设置出并处于第一和第二铁磁侧构件之间的第三铁磁构件；具有第一磁极的第一永磁体，该第一永磁体布置在第一铁磁侧构件上并且面对第三铁磁构件；以及具有该第一磁极的第二永磁体，该第二永磁体布置在第二铁磁侧构件上并且面对第三铁磁构件。
[0009]这样的电弧室依然可以改进。即，当在触头分离期间形成的电弧从触头移动至电弧板时，电弧会冲击在布置于触头的任一侧的用于磁性构件的壳体上。此外，电弧会经历边缘效应，这种边缘效应会阻碍电弧的传播。即，如果永磁体的下缘处于固定触头表面位置处或其附近，则由接近固定触头区域的永磁体生成的磁场要么显著减弱，要么反转其方向。该反转方向的磁场将沿反方向驱赶电弧离开消弧室。永磁体边缘附近的磁场的减弱或方向反转被称为边缘效应(fringing effect)。
[0010]因此，需要一种构造成控制电弧的行进路径的改进的电弧室。还需要与已有的断路器壳体兼容的这样的电弧室。
【发明内容】
[0011]这些需求以及其它需求通过所公开并要求保护的概念的至少一个实施例满足，其提供了一种电弧室，其中，布置在可分离触头的任一侧的磁性构件具有位于固定触头的上表面下方的下表面。在此构型中，消除了会阻碍电弧传播的边缘效应。此外，所公开并要求保护的概念的至少一个实施例提供了一种电弧室，其中，在可分离触头与电弧板之间布置有电弧流道，即附加的导电构件。该电弧流道比可分离的触头宽。这提供了用于电弧从触头移动至电弧流道并允许电弧与电弧板接合的更大表面。
[0012]所公开的概念依赖于所提及的元件的构型，S卩，所提及的元件的尺寸、形状和位置，来解决述及的问题。
【附图说明】
[0013]当结合附图阅读时，可从下文对优选实施例的描述充分理解所公开并要求保护的概念，在附图中:
[0014]图1是断路器的侧视截面图。
[0015]图2是断路器的等轴测分解仰视图。
[0016]图3是断路器的等轴测俯视图。
[0017]图4是固定触头组件的等轴测分解图。
[0018]图5是下部支承组件的等轴测详图。
[0019]图6是固定触头组件的端视图。
[0020]图7是固定触头组件的等轴测局部视图。
[0021]图8是固定触头组件的侧视图。
【具体实施方式】
[0022]如本文中所用的，“联接(coupled) ”是指两个或更多元件之间的连结，不论是直接的还是间接的，只要发生连结即可。一个物体搁置在另一个物体上仅通过重力被保持就位并非“联接”到下方的物体，除非上方的物体以其它方式被基本保持就位。即，例如，桌子上的书没有联接至桌子，但胶粘至桌子的书联接至桌子。
[0023]如本文中所用的，“直接联接”是指两个元件彼此直接接触。
[0024]如本文中所用的，“固定地联接”或“固定”是指两个部件联接成一体地移动，同时相对于彼此维持不变的取向。类似地，以“固定的关系”布置的两个或更多元件是指两个部件相对于彼此维持基本上不变的取向。
[0025]如本文中所用的，用词“一体的(unitary) ”是指作为单个零件或单元形成的部件。即，包括单独形成然后联接在一起作为一个单元的零件的部件不是“一体的”部件或体部。
[0026]如本文中所用的，“相关联的”是指述及的部件彼此相关、彼此接触、和/或彼此相互作用。例如，汽车具有四个轮胎和四个轮毂，每个轮毂都与特定轮胎“相关联”。又例如，断路器可包括一定对数的可分离触头，每对可分离触头可与类似的元件(例如但不限于电弧室)相互作用。因此，每对可分离触头具有“相关联的”电弧室。
[0027]如本文中所用的，当关于齿轮或其它具有齿的部件使用时，“接合”是指齿轮的齿彼此相互作用并且一个齿轮的转动引起另一个齿轮或另一个构件也转动/移动。如本文中所用的，当关于不具有齿的部件使用时，“接合”是指这些部件抵靠彼此被偏压。
[0028]本文中使用的方向用语，例如但非限制地，顶部、底部、左、右、上、下、前、后和其派生词涉及图中示出的元件的取向并且不对权利要求构成限制，除非其中明确说明。
[0029]如本文中所用的，“对应”表示两个结构部件的尺寸、形状或功能相似。关于一个部件插入另一个部件或另一个部件中的开口，“对应”是指这些部件的尺寸确定为以最少量的摩擦彼此接合或接触。因此，对应于一个构件的开口的尺寸确定为稍大于该构件以使得该构件能以最少量的摩擦穿过该开口。如果两个部件被表述为“紧贴地”配合在一起，则此定义被修改。在此情形中，部件之间的尺寸差异甚至更小，由此摩擦量增大。如果一个或多个部件有弹性，则“紧贴地对应的”形状可包括一个部件，例如，限定开口的部件，所述开口小于插入其中的部件。此外，如本文中所用的，“松弛地对应”是指槽或开口的尺寸确定为大于布置在其中的元件。这意味着槽或开口的增大的尺寸是有意的并且大于制造公差。
[0030]如本文中所用的，“磁性构件”是指至少一个构件是永磁体并且另一个构件可以是铁磁性的。即，多个“磁性构件”可包括全部的永磁体或者至少一个永磁体和其它铁磁性构件的组合。
[0031]如本文中所用的，“在......处”是指在其上或其附近。
[0032]如图1中所示，断路器10包括壳体组件12和一定数量的导体组件13，每个导体组件都包括一对可分离的触头14。通常，一个导体组件13用于断路器10的一个极。图中示出一种示例性的三极断路器10。壳体组件12包括联接至长形的主罩盖22 (图2)的长形基部20。如图3中所示，基部20包括限定出一定数量的长形腔26的多个内壁24。在一个示例性实施例中，一个腔26用于断路器10的一个极。如图2中所示，主罩盖22也包括同样限定出一定数量的长形腔32的多个内壁30。如上所述，在三极断路器10中，存在三个基部腔26和三个主罩盖腔32。基部腔26和主罩盖腔32大致彼此平行地并且平行于壳体组件12的纵向轴线延伸。基部腔26大体与主罩盖腔32对齐，以便当主罩盖22联接至基部20时，基部腔26和主罩盖腔32限定出一定数量的触头室34，在具有三极断路器10的一个示例性实施例中，具有三个触头室34。
[0033]每个导体组件13都包括基本上相似的元件，因此将仅描述一个导体组件13。将理解的是，所描述的元件与单个导体组件13相关