CN104205276B - 电流开关设备 - Google Patents

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Abstract

一种电气开关，其包括可动触头(108，110，112)和被可动触头(108，110，112)接触的固定触头(104，106)，开关进一步包括一个或多个灭弧板(122)和永磁体(132)，永磁体(132)用于将在触头彼此分开时形成的电弧引导到灭弧板(122)。灭弧板(122)具有基部部分(464)和侧部部分(468，470)，侧部部分(468，470)延伸远离基部部分(464)，并且永磁体(132)布置成使得电弧被引导向灭弧板(122)的一个侧部部分(468，470)。

Description

电流开关设备
技术领域
本发明涉及电流开关设备。
背景技术
与断开DC电流相关联的已知问题在于当开关的触头彼此分开时，会在触头之间形成电弧。电弧为腐蚀性的，并且因而可损坏附近的开关部件。
已经尝试使用永磁体或置于触头的附近的线圈产生的磁场来将电弧吹到灭弧板。通常的情况是接近标称电流的电流比小于标称电流的电流更容易开关。这是由于与标称电流相关联的电弧会到达灭弧板，但是具有低电流的电弧更容易在开关的触头之间保持燃烧。
熄灭开关中的电弧的当前解决方案是复杂的或未完全满足对开关的耐用性的要求。
发明内容
本发明的目标在于提供一种开关来缓解上面的缺点。本发明的目标通过一种开关来实现，其限定在独立权利要求中。一些实施例公开在从属权利要求中。
本发明涉及用于开关电流的电气开关。开关的应用领域包括例如电动马达和太阳能系统。
在根据本发明的开关中，提供了用于熄灭由于使开关的触头分开而产生的电弧的电弧室。电弧室容纳多个灭弧板，并且提供了用于将电弧吹向板的永磁体。
灭弧板具有底部部分和其从底部部分延伸的侧部部分。永磁体布置成使得电弧被引导向板的一个侧部部分。
本发明提供的重要优点在于，开关容易安装且有效地熄灭开关触头分开所产生的电弧。
附图说明
在下文中，将借助于一些实施例参照附图来更详细地描述本发明，其中：
图1显示开关的实施例；
图2从另一个观察角度来显示图1的开关；
图3突显了电弧室；
图4A显示了一组灭弧板；以及
图4B从侧部显示了一个灭弧板。
具体实施方式
图1显示单极电气开关100的一个实施例，其没有顶盖。开关具有电绝缘模块壳体102，并且通过将这样的模块堆叠在一起，可构造多极开关。
在开关的端部处，存在固定触头104、106，以用于将开关连接到功率端子上。可动/旋转触头108包括接触臂110、112，固定触头106的接触部分在进行接触时配合在接触臂之间。例如，旋转触头的接触臂可具有长刀的形状。
图1显示处于断开位置的开关，其中，可动触头的接触臂110、112不接触固定触头，而是支托在止动元件116上。
开关还包括电弧室120，以用于熄灭触头彼此分开所产生的电弧。电弧室容纳多个灭弧板122，在开关断开时，可动触头的接触臂110、112移动经过灭弧板。如图显示，灭弧板彼此靠近地布置到电弧室上，使得它们与旋转触头和固定触头的接触区域隔开一定距离。也就是说，第二灭弧板定位成比第一灭弧板更远离接触区域。
还提供了永磁体132，其置于用于磁体的壳体130中。定位在第一开关模块壳体100中的壳体包括壁部分，其设置在磁体和接触区域和板之间。还可提供侧部部分，其垂直地从壁部分延伸。壁部分和侧部部分的目的在于将磁体保持就位，从而抵抗磁体和板之间的吸引力，以及保护磁体不受电弧的腐蚀作用。待安装到第一开关模块壳体100上的第二开关模块壳体可包括支承部分，其将磁体支承在壳体130中且进一步保护磁体不受电弧的影响。
当从固定触头的观察点看时，壳体的位置在灭弧板后面，并且在电弧室开始处。优选地，永磁体定位成使得其在定位成最靠近接触区域的一个或多个这样的板后面。在图1的实施例中，磁体定位成基本在灭弧板的第一半部后面。照这样，在电弧形成之后，可立即对电弧产生足够的吹送作用，以将其推向板的一个侧部部分。在图1中，电弧因而被吹向布置成抵靠着壳体的底部的板的侧部，或吹向板的相对的侧部，这取决于安排电流的方式。
图2显示图1的开关100的俯视图。
可看到固定触头106具有平面状接触部分106A，其由可动触头的接触臂110接触。当可动接触臂110接触固定触头106A时，臂基本支托在止动元件118上。
在图2的实施例中，存在六个灭弧板，其布置在电弧室120上，使得在板之间存在小的间隔。第一灭弧板122A紧邻或甚至接触固定触头106A，并且最后一个板122B可布置成使得当可动触头处于其断开位置上时，臂110不在板的区域中。
灭弧板具有基部/底部部分，以及从基部部分延伸的两个侧部部分，也就是说，基部部分连接侧部部分。侧部部分可布置成基本平行于彼此。这种形状的示例为字母U形状。在图2中，灭弧板122A、122B的基部指向开关的具有固定触头106的端部，也就是说，基部基本指向磁体132。板因而布置成使得基部因而位于磁体132和板的灭弧区域之间，灭弧区域是板的侧部部分之间的区域。在图2的观察角度中，从顶部主要看到板的顶侧部分。
在图2显示的水平方向上，永磁体132可具有长方形横截面。在竖向方向上，磁体的横截面可为例如正方形或长方形。磁体的极布置成使得磁体的磁场B定向在水平面中，这由双头箭头突显。在两个备选方案之间，磁场方向取决于永磁体如何布置在壳体130上。在任一方向上，磁场基本平行于侧部部分的主方向，以及垂直于板的基部部分。磁场因而在旋转触头在旋转触头与固定触头分开时的旋转点处基本平行于旋转触头的纵向方向，该旋转点是形成电弧的点。
永磁体和壳体的正方形横截面形状是有利的，因为磁体可在任何位置安装到壳体上，并且磁场B定向在图2中显示的一个方向上。如果永磁体具有正方形形状，则对于磁体存在八个可用安装位置。进行组装的人可在八个位置中的任一个上将磁体安装到磁体壳体上，并且磁体产生的磁场为图2中显示的一个备选方案。
根据实施例的永磁体可为小尺寸磁体。在示例中，磁体的尺寸为1cm*1cm*2cm。对于这种小尺寸磁体，当熄灭比标称电流小的电流时，实现了特别的优点。
如果磁体在面向灭弧板的侧部上的横截面为长方形，则存在四个可用安装位置。还存在可使用的其它形状，诸如正方形或三角形。在三角形磁体的情况下，存在六个安装位置，而在正方形的情况下，存在两个备选安装位置。
磁体壳体和磁体的形状使得磁体壳体迫使进行组装的人在可接受且导致以期望的方式产生磁场的位置上将磁体置于壳体中。因而，使用者选择的任何安装位置都是可接受的且可允许的。磁体的安装方向从而不需要以任何方式进行规定。
图2还显示当开关断开时电弧中的电流I的方向的备选方案。电流的方向因而可在两个备选方案之间改变，这取决于固定触头安装到功率供应上的方式。
根据，洛伦茨力定律，在图2的情况下，作用在点电荷上的力F在竖向方向上定向，这取决于磁场B和电流I的方向。也就是说，作用在电弧上的力F将电弧吹向灭弧板的一个侧部部分。
图3进一步突显电弧室120的结构。在电弧室中，存在六个槽口/凹部140、142，以接收相应的灭弧板。槽口和板的数量不限于六个，而是可改变，这取决于开关的尺寸和其它设计因素。
在实施例中，存在两个类型的槽口。奇数号的槽口140A、140B(即第一、第三和第五槽口)是类似的。对应地，偶数号的槽口142A、142B(即第二、第四和第六槽口)相互类似。灭弧板形成为使得板的第一侧部部分的外部边缘(即，第一安装部分)适于安装到奇数号的槽口上，而另一个侧部部分的边缘(即，第二安装部分)适于安装到偶数号的槽口上。从而槽口和板的形状使得板以正确的方式安装到槽口上。如果板未正确地安装到槽口上，则板可阻止将第一和第二开关模块壳体安装在一起。
实施例不限于将在开关中仅存在两个不同的类型的凹部，而是可存在更多数量的不同的类型的凹部。但是，而且在这种的情况下，凹部的形状使得其使灭弧板在正确位置上组装在开关上。
图3显示开关模块的底部壳体模块120。还提供了用于开关模块的顶部壳体模块。顶部壳体可具有类似的槽口，以接收灭弧板，但是，与底部壳体中的槽口相比，它们处于相反的顺序。也就是说，底部壳体中的第一类型的槽口与顶部壳体模块中的第二类型的槽口相对。从而而且顶部壳体确保灭弧板在正确位置上安装到开关上。
图4A进一步示出一组灭弧板，并且图4B从侧部显示一个板。
在图4A中，所有板是类似的，但是它们交替地布置成使得板彼此翻转180度。但是，在板的中线的视图中，板是不对称的。在板的内部显示了不对称性，其中形成用于电弧的传播通道450。在板的外部也显示了不对称性，特别是在板的边缘上，其包括第一安装部分468和第二安装部分470，以将板安装到开关中的相应的凹部上。当在一组板中，板各自翻转180度时，在板的侧部部分之间的用于电弧的传播通道450变得不连续或不均匀。通道的形状在该组板中的各个板处改变。从而可增加传播路径长度，这有效地使电弧熄灭。
可从图4B中看到，灭弧板122B基本为U形，其具有基部/底部部分464和从基部部分延伸的两个侧部部分460、462。在图4B的实施例中，基部部分464包括竖向部分，而侧部部分包括水平部分，也就是说它们布置成垂直于彼此。可看到两个侧部部分468、470基本平行于彼此。在侧部部分之间，形成用于电弧的传播通道450。
如图显示，板的顶部和底部半部在水平中线的视图中是不对称的。在传播通道内，传播底部466可设置在板的下部半部中，该传播底部最靠近基部464。传播底部因而位于板的中心的旁边，从而在类似的板交替地安装到开关上时，使得传播通道变得不均匀。电弧会试图到达板中的最远的点，并且传播底部的目标是最大程度地增加长度，并且使电弧传播路径的形状变化。在相邻的板中，由于板相对于板122B翻转180度，所以传播底部将处于板的较高的半部中。
还可看到，安装部分(即上部边缘468和下部边缘470)彼此相互不同。以这个方式，板122B可安装到槽口140A或142A中的任一个上，这取决于使用了哪个安装部分。
对于本领域技术人员将显而易见的是，随着技术的进步，本发明的概念可以各种方式实现。本发明和其实施例不限于上面描述的示例，而是可在权利要求的范围内进行改变。

Claims (14)

1.一种电气开关，包括可动触头(108，110，112)和被所述可动触头(108，110，112)接触的固定触头(104，106)，所述开关进一步包括一个或多个灭弧板(122)，以及永磁体(132)，所述永磁体(132)用于将在所述可动触头和所述固定触头彼此分开时形成的电弧引导到所述灭弧板(122)，其中所述灭弧板(122)具有基部部分(464)和从所述基部部分(464)延伸的侧部部分(460，462)，并且所述永磁体(132)布置成最靠近所述灭弧板(122)的基部部分(464)，使得所述灭弧板(122)的从所述基部部分(464)延伸的侧部部分(460，462)在与所述永磁体相反的方向上延伸远离所述永磁体(132)，其特征在于，所述永磁体(132)布置成将电弧引导向所述灭弧板(122)的一个侧部部分(460，462)。
2.根据权利要求1所述的电气开关，其特征在于，所述开关包括磁体壳体(130)，以接收所述永磁体(132)，并且所述磁体壳体(130)允许将所述永磁体(132)仅安装在使所述电弧被引导向所述灭弧板(122)的一个侧部部分(460，462)的位置上。
3.根据权利要求2所述的电气开关，其特征在于，当所述永磁体(132)安装到所述磁体壳体(130)上时，所述永磁体(132)产生的磁场在所述可动触头在其与所述固定触头分开时的旋转点处基本平行于所述可动触头的纵向方向。
4.根据权利要求2所述的电气开关，其特征在于，所述磁体壳体(130)包括在所述永磁体(132)和所述灭弧板(122)之间的壁部分。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的电气开关，其特征在于，所述开关包括第一壳体模块(102)和第二壳体模块，并且所述第一壳体模块(102)和第二壳体模块均构成在所述第一壳体模块(102)和所述第二壳体模块组装在一起形成的磁体壳体(130)的一部分。
6.根据权利要求1-4中的任一项所述的电气开关，其特征在于，所述永磁体(132)布置成紧邻所述可动触头(108，110，112)和固定触头(104，106)的接触区域。
7.根据权利要求1-4中的任一项所述的电气开关，其特征在于，所述永磁体(132)具有侧部，所述侧部具有正方形、长方形、三角形或圆形横截面。
8.根据权利要求1-4中的任一项所述的电气开关，其特征在于，所述永磁体(132)的侧部在第一维度上的尺寸大于侧部在垂直于所述侧部的第二维度上的尺寸，并且所述磁场布置成使得其平行于具有较小尺寸的侧部的方向。
9.根据权利要求1-4中的任一项所述的电气开关，其特征在于，开关包括电弧室(120)，其容纳布置成靠近彼此的所述一个或多个灭弧板(122)，并且所述永磁体(132)布置在定位成最靠近所述可动触头(108，110，112)和所述固定触头(104，106)的接触区域的一个或多个灭弧板(122)的后面。
10.根据权利要求1-4中的任一项所述的电气开关，其特征在于，所述灭弧板(122)具有基本字母U的形状。
11.根据权利要求1-4中的任一项所述的电气开关，其特征在于，所述灭弧板(122)彼此类似，各个灭弧板具有第一半部和第二半部，所述第二半部具有与所述第一半部不同的形状。
12.根据权利要求1-4中的任一项所述的电气开关，其特征在于，所述灭弧板(122)交替地布置到所述开关上，使得在两个相邻灭弧板中，第一灭弧板的第一半部和第二灭弧板的第二半部彼此靠近。
13.根据权利要求1-4中的任一项所述的电气开关，其特征在于，所述灭弧板(122)具有相应的侧部部分(460，462)的第一安装部分(468)和第二安装部分(470)，并且第一侧部部分(460)和第二侧部部分(462)的安装部分(468，470)彼此不同。
14.根据权利要求5所述的电气开关，其特征在于，所述第一壳体模块(102)和所述第二壳体模块均具有用于接收所述灭弧板(122)的凹部(140，142)，并且所述第一壳体模块和所述第二壳体模块中的凹部(140，142)布置成使得所述第一壳体模块的用于接收灭弧板(122)的第一安装部分(468)的凹部(140A)与所述第二壳体模块中的用于接收同一灭弧板(122)的第二安装部分(470)的凹部(142A)相对。
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