本發(fā)明一般涉及電氣裝置的保護，更具體地涉及滅弧結構，其配置成使用比已知方法更少的部件來快速熄滅電弧，以降低制造成本并提供更緊湊的、重量更輕的裝置。

背景技術：

電路斷流器是用于斷開電路、中斷電流流動的電氣部件。電路斷流器的一個示例是開關，其典型地包括處于閉合狀態(tài)或斷開狀態(tài)的兩個電觸頭，從而閉合或斷開電路。

電路斷流器的另一示例是斷路器。斷路器可以用于例如電氣面板中，以限制允許流經附接電氣布線的電流量。斷路器設計成保護電路免受由可能在電路中發(fā)生的各種危險故障情況所引起的損害，該各種危險故障情況包括但不限于過載、接地故障或短路。如果在電路中發(fā)生例如電涌的故障狀態(tài)，則斷路器將脫扣斷開，從而中斷向電路的電力供應。斷路器通常設置成通過將傳輸經過電線的電流量限制到將不會損壞該電線的水平來保護電氣布線。斷路器還可以防止可能汲取過多電流的裝置的損壞。一些常見類型的電路斷流器包括：熱磁斷路器、反時限斷路器和瞬時脫扣斷路器。

大多數(shù)斷路器具有可連接到電源的“線路”端子，例如電連接到電力公司變壓器的次級的電力線路。另外，大多數(shù)斷路器還包括可電連接到斷路器旨在保護的電路(即，布線)的“負荷”端子。

典型地，單極電路斷流器具有位于殼體或外殼內部的兩個觸頭。第一觸頭是固定的并且可以連接到線路或負荷。第二觸頭相對于第一觸頭是可移動的，使得當斷路器處于“斷開”或脫扣位置時，在第一和第二觸頭之間存在物理間隙。

上述電路斷流器在通電觸頭在負荷下從閉合狀態(tài)(其中電流流過觸頭)轉換到斷開狀態(tài)(其中電流被中斷流動)時會出現(xiàn)問題。當觸頭分離從閉合狀態(tài)轉換到斷開狀態(tài)時，或者當發(fā)生相反情況時，即，當觸頭從斷開狀態(tài)轉換到閉合狀態(tài)時，當觸頭被拉開時，在觸頭之間的間隙(物理空間)中可能形成電弧。

在電路斷流器的開關或脫扣期間所產生的電弧，會對電路斷流器的整體操作產生負面影響，甚至潛在地產生安全隱患。

這些負面影響可能對電路斷流器的操作具有不利后果。一個可能的后果是，電弧可能使電路斷流器中的其它物體和/或周圍物體短路，導致產生損壞并且存在潛在的火災或安全隱患。

電弧的另一個后果是電弧能量損壞觸頭，導致一些材料作為細顆粒物質逸出到空氣中。已經從觸頭熔化的碎片可以遷移或者被拋入電路斷流器的機構中，由此破壞機構或者減少其操作壽命。

電弧的另一影響源自電弧的極高溫度(幾萬攝氏度)，其可以影響周圍的氣體分子，產生臭氧、一氧化碳和其它危險化合物。電弧還可以電離周圍的氣體，潛在地產生交替的傳導路徑。

由于這些有害的影響，迅速冷卻并熄滅電弧以防止電路斷流器損壞和上述危險情況發(fā)生是非常重要的。

已知用于改進滅弧的各種技術。例如，轉讓給carlingtechnologies，inc.的美國公開專利申請第2012/0037598和2012/0261382號各自涉及使用電磁場將電弧引向電弧隔板。

然而，產生電磁場以移動電弧典型地需要使用電力，電力又將在裝置中產生熱量。從過度熱量將需要分散的觀點來看這是不期望的；除此之外，這還需要利用附加電力，從而使系統(tǒng)能量效率較低。

因此，期望提供可與電路斷流器一起使用的滅弧裝置，以克服上述限制。

技術實現(xiàn)要素：

因此，一個目的是提供一種具有滅弧器的電路斷流器，該滅弧器用于捕獲電路斷流器觸頭之間的電弧。

另一個目的是提供一種可以滅弧(arcsuppression)但不消耗電力的電路斷流器。

還一個目的是提供一種電路斷流器，其可以滅弧，同時又提供一種堅固的、重量輕的裝置，由此具有比已知系統(tǒng)更低的制造成本。

這些和其他目的通過提供一種電路斷流器來實現(xiàn)，該電路斷流器包括：彼此可移動地電接觸或不電接觸地第一觸頭和第二觸頭；滅弧器；單個永磁體，其設置成將在觸頭之間形成的電弧導入滅弧器。

在一些實施例中，滅弧器包括第一電弧路徑和第二電弧路徑。第一電弧路徑可以例如在大致平行于第二電弧路徑的方向上延伸。

作為示例，電路斷流器可以包括設置于電路斷流器的單個永磁體。單個永磁體包括兩端部，第一端部具有正極性，并且第二端部具有負極性。另外，在一個示例中，分別包括導磁材料的兩個極片可以設置成與永磁體的每個端部物理接觸，使得第一極片呈現(xiàn)正極性并且第二極片呈現(xiàn)負極性。兩個極片可以設置成垂直于單個永磁體并且彼此大致平行且彼此稍微隔開地延伸。這樣，由于極片的不同極性，磁場延伸穿過形成在極片之間的間隙。然后可以將觸頭放置或設置在由磁場穿過的間隙中。

用于熄滅在所述第一和第二觸頭附近產生的電弧的滅弧器還可以設置在觸頭附近并且靠近穿過極片之間的間隙的磁場。這樣，磁場延伸穿過并彌漫形成在第一和第二極片之間的間隙，使得當在間隙中(例如，穿過觸頭)形成電弧時，將電弧沿朝向滅弧器的方向推動。

在一些實施例中，永磁體可以是中空正方形或一些其它合適形狀。永磁體的使用允許系統(tǒng)產生磁場而不消耗任何電力。同樣，由于沒有消耗電力，因而不存在由裝置耗散的伴隨熱量。

應當注意，由于僅使用一個永磁體，因而該裝置將是重量相對輕的。同樣，由于極片用于以期望的方式“傳播”并保持磁場以包絡觸頭，因而系統(tǒng)是非常堅固的，因為極片是連接到永磁體并且典型地由鋼材料形成的非運動部件。

此外，由永磁體產生的磁場可以與由電弧(具有電荷的電弧，因此也將具有相關聯(lián)的磁荷)產生的磁場相互作用，使得電弧朝向滅弧器引導，而不管電弧是從第一觸頭發(fā)出還是從第二觸頭發(fā)出。

在一些實施例中，滅弧器包括用于將電弧分隔成第一電弧路徑和第二電弧路徑的至少一個板。第一電弧路徑可以包括第一板，并且第二電弧路徑可以包括不同于第一電弧板的第二電弧板。第一電弧路徑和第二電弧路徑可以包括共用電弧流道。電路斷流器可以包括下電弧流道，該下電弧流道與第一觸頭電接觸并且具有在第一電弧路徑下方延伸的第一接線片和在第二電弧路徑下方延伸的第二接線片。

在一個示例中，提供了一種包括滅弧器的電路斷流器，該電路斷流器包括可電連接到電源的第一觸頭和可電連接到負荷的第二觸頭。電路斷流器設置成使得第一和第二觸頭可相對于彼此在閉合位置和斷開位置之間移動。電路斷流器還包括：滅弧器，用于熄滅在第一觸頭和第二觸頭附近產生的電弧；和永磁體，其設置成鄰近觸頭中的至少一個，永磁體具有第一端部和第二端部，第一端部具有第一磁極性，第二端部具有與第一磁極性相反的第二磁極性，永磁體產生磁場。電路斷流器還包括：第一極片，其包括導磁材料；和第二極片，其包括導磁材料。電路斷流器設置成使得第一極片設置成鄰近具有第一磁極性的第一端部并且第二極片設置成鄰近具有第二磁極性的第二端部。最后，電路斷流器設置成使得磁場延伸穿過形成在第一和第二極片之間的間隙，其中在間隙中形成的電弧沿朝向滅弧器的方向被引出。

本發(fā)明的其它目的及其具體特征和優(yōu)點將通過以下附圖和所附的詳細描述變得更加顯而易見。

附圖說明

圖1示出根據(jù)本發(fā)明一方面所述示例性的電路斷流器的部件。

圖2是根據(jù)本發(fā)明一方面所述的兩個極片、磁體和擋板(retainer)的分解圖。

圖3是根據(jù)圖2的側視圖。

圖4是沿圖3的截面a-a的截面圖。

圖5是沿圖3的截面b-b的截面圖。

圖6是根據(jù)圖1的俯視圖。

具體實施方式

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的方面的具有磁性滅弧特征的示例性的電路斷流器100的部件。

電路斷流器100可以是能夠用于閉合和斷開電路的任何裝置。例如，本領域技術人員將清楚的是，電路斷流器100可以包括開關，或者可以被實施為斷路器。

電路斷流器100包括靜觸頭110，其電連接到線路端子(未示出)。線路端子從電源(未示出)接收電力，在一些應用中該電力由電力公司提供。然而，本領域技術人員將理解，電力可以由任何商業(yè)裝置提供和調節(jié)，所述商業(yè)裝置包括但不限于商業(yè)電力網、發(fā)電機、太陽能板、燃料電池等等。

動觸頭120設置在動觸頭臂140上，動觸頭臂140可相對于靜觸頭110在閉合位置和斷開位置之間移動。在圖1中，觸頭臂140被示出處于閉合位置，其中動觸頭120與靜觸頭110物理接觸。本領域技術人員將理解，觸頭臂140可以繞樞轉點旋轉地向上移動，使得動觸頭120移動成不與靜觸頭110物理接觸。

動觸頭120通過導體150連接到負荷端子130。當觸頭臂140如圖所示在閉合位置時，動觸頭120電連接到靜觸頭110，使得電流能夠在線路端子和負荷端子之間流動。

極片170和170'(圖2-6)可以設置在觸頭110、120的相對側并且定向成產生通過觸頭110、120之間可以形成電弧的區(qū)域的磁場。永磁體160還可以定位在靜觸頭110和動觸頭120的下方，并且定向成使得極片170、170'與永磁體160的相對兩端部物理接觸。

根據(jù)電路斷流器100的期望實施，觸頭臂140可以經由開關、脫扣機構和/或任何其它已知機構(未示出)來致動。

將理解，極片170、170'將需要以這樣的方式定位，使得它們不會阻礙觸頭臂140的行進。這種配置提供了產生磁場的優(yōu)點，所述磁場在觸頭110、120之間產生的電弧的預期行進路徑上保持期望的場強度和方向。在圖1所示的示例中，極片170和170'定向成使得由磁體160產生的磁場從一個極片流向另一個極片并且推動電弧朝向滅弧器205。

圖2提供了電路斷流器100的一部分的分解圖，示出極片170、170'和永磁體160的一種構成的示例。在該示例中，提供了一種包括非磁性材料的結構，其包括兩個上翹件(upturnedpieces)172、172'，該兩個上翹件172、172'彼此大致平行地伸展并且在下端部通過也包括非磁性材料的端部件174連接。兩個上翹件172、172'和端部件174在一個示例中可以包括單個整體結構。

在上翹件172'的外表面上設置有腔176'，該腔176'大致設置成可以在其中容置極片170'。盡管未示出，但應當理解，在上翹件172的外表面也設置有相應的腔，該腔設置成在其中可以容置相應的極片170。

在上翹件172的內表面設置有凸出的突起178，該突起設置成橫向于上翹件172的縱向長度。盡管在附圖中示出五(5)個突起178，但是本領域技術人員將理解，可以設置任意數(shù)量的突起。

永磁體160設置在端部件174的下方并且在一個示例中附設到端部件174。極片170、170'裝配到其上翹件172、172'的相應腔中，使得極片170、170'的下端部分別與永磁體160的兩個相對端部接觸。這用于以與極片170、170'連接的永磁體160的端部的磁極性一致的方式磁化極片170、170'。換句話說，極片170、170'將呈現(xiàn)相反的極性。

現(xiàn)在轉到圖3-5，圖3示出具有在其上指示的兩個截面圖(a-a和b-b)的極片172'的側視圖。

圖4是根據(jù)圖3的沿截面線a-a的圖，其示出耦合到兩個極片170、170'的永磁體160，該兩個極片170、170'裝配到上翹件172、172'的腔中。在該示例中，上翹件172、172'和端部件174由非磁性材料形成為單個整體結構。在圖4中還示出磁力線182，其設置成示出在極片170、170'之間的間隙180中產生的磁場。將結合圖6更詳細地討論磁場182的功能。

圖5是根據(jù)圖3的沿截面b-b的圖，示出兩個極片170、170'以及磁場182與在間隙180中形成的電弧的相互作用。

圖6是極片170、170'的俯視圖并示出磁場182對在觸頭110、120之間產生的電弧的影響。

例如，在圖6中示出，在靜觸頭110和動觸頭120之間產生電弧500a。圍繞電弧500a的電磁場510a在所示的逆時針方向上產生。電磁場510a與磁場182相互作用，以使電弧500a沿箭頭520a所示的方向(即，朝圖6中的右側)移動。參考圖1中的相應結構，該運動將驅動電弧500a朝向滅弧器205以被熄滅。

盡管已經參考部件、特征和類似物的特定配置描述了本發(fā)明，但是這些并不意在窮盡所有可能的配置或特征，并且實際上許多修改和變化對于本領域技術人員來說將是可以確定的。