CN109478475A

CN109478475A - 具有磁性电弧偏转组件的高压电气断开装置

Info

Publication number: CN109478475A
Application number: CN201780039529.6A
Authority: CN
Inventors: J·J·谢伊
Original assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Current assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Priority date: 2016-05-11
Filing date: 2017-04-26
Publication date: 2019-03-15
Anticipated expiration: 2037-04-26
Also published as: WO2017196532A1; US20170330720A1; EP3455867A1; CN109478475B; CA3024150A1; US20180151323A9; US10854414B2

Abstract

一种紧凑的断开装置，包括磁电弧偏转组件，该磁电弧偏转组件包括至少一组堆叠的电弧板和至少一个磁体，所述磁体设置在可切换的接触件附近并在堆叠的电弧板上建立磁场。磁电弧偏转组件便于远高于125VDC的DC电压电路的可靠的连接和断开，同时降低了电弧放电强度和持续时间。断开装置可以是紧凑的可熔断断开开关装置，其在相同的电流路径中具有双组开关接触件。

Description

具有磁性电弧偏转组件的高压电气断开装置

技术领域

本发明的领域总地涉及电气断开装置和组件，并且更具体地涉及被配置用于较高电压直流(DC)工业应用的断开装置。

背景技术

已知在电源电路和电负载之间提供断开功能的各种组件。例如，断路器装置、开关装置和接触器装置通常包括可连接到电源或线路侧电路的输入端子、可连接到一个或多个电负载的输出端子、以及输入端子和输出端子之间的至少一对开关接触件。该对开关接触件通常包括固定接触件和连接到致动器元件的可移动接触件，该致动器元件沿着朝向和远离固定接触件的预定的运动路径移动可移动接触件，以通过该装置连接和断开电路路径并通过该装置电连接或隔离电负载。致动器元件可以手动移动和/或自动移动以用于电路保护目的，而响应于线路侧电路中的故障状况打开开关接触件，并且将电负载与故障状态电隔离以防止损坏。断路器和可熔断断开开关装置是两种公知类型的装置，每种装置具有不同类型的断开功能。

直流(DC)电力系统对于上面讨论的断开装置的类型，特别是对于较高电压的DC电力系统提出了特别的挑战。例如，本领域中已知各种可熔断断开开关装置，其中可以从电源输入选择性地切换熔断输出电力，但是现有的可熔断断开开关装置尚未完全满足市场需求并且需要改进。

较高电压的直流应用对可熔断断开开关装置提出了额外的要求，而现有的可熔断断开装置并未很好地满足这些要求。具体地，在以大约125VDC操作的DC电力系统中，当开关接触件打开或闭合时与电弧放电相关联的电弧能量显著增加。用于较低电力DC电路的常规断开装置并未装配成可令人满意地管理并且容纳由期望较高电压DC电路呈现的增加的电弧能量电势。因此需要改进。

附图说明

参考以下附图描述非限制性和非穷举性实施例，其中除非另有说明，否则相同的附图标记在各个视图中指代相同的部件。

图1是包括根据本发明示例性实施例形成的断开装置的示例性电力分配系统的电路示意图。

图2是用于图1中所示的电力分配系统的可熔断断开开关装置的第一实施例的局部纵向侧视图。

图3是图2中所示的可熔断断开开关装置的局部横向剖视图。

图4是用于图2中所示的可熔断断开开关装置的磁体组件的一部分的示意图。

图5是用于图2中所示的可熔断断开开关装置的可切换接触组件的局部俯视图。

图6是用于图2中所示的可熔断断开开关装置的示例性壳体件的透视图。

图7是用于图2中所示的可熔断断开开关装置的示例性线路侧端子的透视图。

图8是用于图1中所示的电力分配系统的可熔断断开开关装置的第二实施例的局部纵向侧视图。

图9是图8中所示的可熔断断开开关装置的局部横向剖视图。

图10是根据本发明的用于可熔断断开开关的示例性线性凸轮开关机构布置的局部图示。

图11示出了安装在断开开关装置中并处于打开位置的图10的线性凸轮开关机构布置。

图12示出了安装在断开开关装置中并处于闭合打开位置的图10的线性凸轮开关机构布置。

图13示出了用于图10的线性凸轮开关机构布置的第一示例性凸轮轮廓。

图14示出了用于图10的线性凸轮开关机构布置的第二示例性凸轮轮廓。

图15示出了用于图10-14中所示的开关机构的示例性钢板弹簧。

图16是根据本发明的用于可熔断断开开关的示例性线性直接开关机构布置的局部图示。

图17是根据本发明的用于可熔断断开开关的示例性旋转开关机构布置的局部图示。

图18是安装在断开开关装置中并处于闭合位置的旋转开关机构的局部图示。

图19是安装在断开开关装置中并处于打开位置的旋转开关机构的局部图示。

图20是根据本发明的用于可熔断断开开关的示例性线性双摇杆开关机构布置的局部图示。

图21是安装在可熔断断开开关装置中并处于打开位置的线性双摇杆开关机构的局部图示。

图22示出了根据本发明的一个实施例的第一磁电弧偏转组件的俯视平面图。

图23是图22中所示的磁电弧偏转组件的侧视图。

图24示出了根据本发明的另一实施例的第一磁电弧偏转组件的俯视平面图。

图25是图22中所示的磁电弧偏转组件的侧视图。

具体实施方式

下面在可熔断断开开关装置的示例性背景下描述本发明的示例性实施例，但是如下所述，本发明同样可以应用于其他类型的断开装置，例如断路器、不可熔断断开开关和接触器。因此，出于说明而非限制的目的提供下面描述的示例性实施例，因为除了在此具体示出和描述的那些之外的装置也可以更一般地发生本发明的益处。

有利地，下文描述了可熔断断开装置的示例性实施例，其可以当开关接触件在可在远超过125VDC的系统电压下操作的DC电力系统中打开和闭合时，有能力地容纳和耗散电弧放电，125VDC迄今为止对于某些类型的传统断开装置已经是实际上限。这至少部分地通过提供装置的更高的直流额定值的磁电弧偏转特征和电弧缓解元件，以及在安装断开装置时不依赖于极性以获得额外灵活性和易用性的开关布置来实现。方法方面将部分地显而易见，并且部分地将在以下描述中具体讨论。

图1示意性地示出了用于从电源或线路侧电路22向电力接收或负载侧电路24供应电力的电力系统20。在预期的实施例中，线路侧电路22和负载侧电路24可以与包括可熔断开关断开装置30的配电板26相关联。虽然示出了一个可熔断开关断开装置30，但是可以想到，在典型安装中，将在配电板26中提供多个可熔断开关断开装置30，每个可熔断开关断开装置30分别通过例如汇流条(未示出)从线路侧电路22接收输入电力，并且将电力输出到与较大电力系统20的分支电路相关联的各种不同电负载24中的一个或多个。

可熔断开关断开装置30可以被配置为紧凑的可熔断开关断开装置，例如下面进一步描述的那些，其有利地将开关能力和增强的可熔断电路保护结合在单个紧凑的开关壳体32中。如图1所示，可熔断开关断开装置30限定通过线路侧电路22和负载侧电路24之间的开关壳体32的电路路径。如图1所示，示例可熔断开关断开装置30的电路路径包括线路侧输入连接端子34、可切换接触件36和38、熔断器接触端子40和42、连接在熔断器接触端子40和42之间的可移除过电流保护熔断器44，以及负载侧输出连接端子46。限定电路路径的元件34、36、38、40、42和46中的每一个包括在壳体32中，而过电流保护熔断器44是单独提供的，但与壳体32和在开关壳体32中的导电元件34、36、38、40、42和46结合使用。

在替代实施例中，可以省略过电流保护熔断器44以及熔断器接触端子40和42，以提供更基本的、不可熔断的断开装置，该断开装置在其他方面类似于图1中所示的装置30。无论哪种方式，开关接触件36、38可在打开和闭合位置之间移动，以电连接或隔离线路侧连接端子34和熔断器接触端子40，从而在需要时将负载侧电路24与线路侧电路22连接或断开。

当可熔断开关断开装置30连接到通电线路侧电路22时，并且当开关接触件36、38如图1所示闭合且熔断器44完好时，电流流过可熔断开关断开装置30的线路侧连接端子34并流过可切换接触件36和38，流到并流过熔断器接触端子40和熔断器44到熔断器接触端子42，并且流到并通过负载侧连接端子46到负载。当开关接触件36、38打开时，在它们之间在可熔断开关断开装置30的开关壳体32中建立开路，并且负载侧电路24经由可熔断开关断开装置30与线路侧电路22电隔离或断开。当开关接触件36、38再次闭合时，电流通过可熔断开关断开装置30中的电流路径重新开始，并且负载侧电路24再次通过可熔断开关断开装置30连接到线路侧电路22。

然而，当开关接触件38、38闭合时过电流保护熔断器44经受预定的电流条件时，过电流保护熔断器44，特别是其中的可熔断元件(或多个可熔断元件)被配置为永久性地打开或不再导通电流，在熔断器接触端子40和42之间产生开路。当过电流保护熔断器44以这种方式打开时，流过可熔断开关断开装置30的电流被中断并避免对负载侧电路124的可能损坏。在一个预期的实施例中，熔断器44可以是矩形熔断器模块，例如可从密苏里州圣路易斯的伊顿公司的Bussmann商业获得的CUBEFuse^TM电力熔断器模块。在其他实施例中，过电流保护熔断器44可以是圆柱形熔断器，例如CC类熔断器，所谓的Midget熔断器，或者也可以从Eaton的Bussmann获得的IEC 10x38熔断器。

因为过电流保护熔断器44永久地打开，所以必须更换过电流保护熔断器44以再次完成可熔断开关断开装置30中的熔断器接触端子40和42之间的电流路径，使得可以再次经由可熔断开关断开装置30向负载侧电路24提供电力。在该方面，可熔断开关断开装置30与已知经由可复位断路器元件提供过电流保护的断路器装置形成对比。至少部分地因为所示出的装置30不涉及或不包括在开关壳体32中完成的电路路径中的可复位断路器元件，所以可熔断开关断开装置30比提供类似过电流保护性能的等效额定断路器装置小得多。然而，在另一个实施例中，可以包括断路器元件来代替过电流保护熔断器44，其中开关接触件以已知的方式集成到断路器元件中。如果断路器可以像某些类型的塑壳断路器那样手动操作，则断路器具有内置的断开功能。在又另一替代实施例中，可按需要与过电流保护熔断器44组合提供断路器元件。

与其中可熔断装置与单独封装的开关元件串联连接的传统布置相比，可熔断开关断开装置30相对紧凑并且可以提供显著减小的尺寸和成本，同时提供可比较的(如果不是优越的)电路保护性能。

当在配电板26中组合使用多个紧凑的可熔断开关断开装置30时，可以增加配电板26的电流中断额定值，而配电板26的尺寸可以同时减小。紧凑的可熔断断开装置30还可有利地容纳熔断器44，而不涉及在某些类型的传统可熔断断开开关装置中发现的单独提供的熔断器座或熔断器载体。紧凑的可熔断断开装置30还可以配置为与熔断器接触端子40、42建立电连接，而无需使用单独的紧固件将熔断器44紧固到线路侧和负载侧端子，因此通过消除传统的可熔断断开结构的某些部件提供了进一步的益处，同时提供更低成本但更易于使用的可熔断电路保护产品30。

目前可用的紧凑的可熔断断开装置，例如可从密苏里州圣路易斯的伊顿公司的Bussmann获得的紧凑的电路保护(CCP)装置，提供迄今为止关于开关壳体32以及相关的端子和接触件所描述的功能和益处，但是，对于涉及较高电压直流(DC)电力系统的特定应用，在某些方面仍然受到限制。

与其中电弧放电有机会在交流电压波的任何电压过零点处熄灭的AC电力系统不同，在开关接触件断开期间，DC电流和电压电势保持在恒定水平，使得电弧非常难以熄灭。这种恒定的DC电压电势进一步趋于产生持续的电弧放电状况，这将非常快速地侵蚀开关接触件。与DC电弧放电状况相关的持续高温可能导致进一步的开关机构退化，并且如果不仔细地控制，甚至可能导致可熔断开关断开装置的灾难性故障。当然，随着DC电路的电压增加，电弧放电问题变得更加严重。

目前可用的其他类似类型的紧凑的可熔断断开装置可以安全地断开具有大约125VDC或更低的电压电势的DC电路。对于在125VDC以上操作的DC电力系统，当开关接触件36、38打开或闭合时与电弧放电相关的电弧能量显著增加并超过目前可用的紧凑的可熔断断开装置可靠地承受的能力。现在需要紧凑的可熔断断开装置，其不仅可以在125VDC及以上的电压下操作，而且可以在更高的DC电压下操作，例如400VDC、600VDC以及甚至1000VDC。因此需要改进。

为了解决125VDC操作及以上的电弧放电问题，本发明的紧凑的可熔断断开装置30包括至少一个磁体，并且在图1所示的示例中，包括一组磁体48，其布置成提供电弧偏转力，以在开关壳体32中发生切换时，更快地熄灭电弧及其强度。在预期的实施例中，该组磁体48可包括第一对磁体48a和第二对磁体48b，其布置成在开关接触件36和38中的每一个附近提供电弧偏转力。而且在预期的实施例中，第一对磁体48a和第二对磁体48b可以布置成在每个开关接触件36和38附近提供相反方向的电弧偏转力。通过提供两个开关接触件36、38，电弧在对应于每个接触件36和38的两个位置上分开，并且经由成对的磁体48a、48b在每个相应的接触件36和38上提供电弧偏转力，电弧放电不像其本应那样严重并且持续时间较短，允许紧凑的可熔断断开装置30在比已知的可熔断断开开关装置的能力高得多的工作DC电压下安全地且有能力地操作以断开线路侧电路22并且电隔离负载侧电路24。借助于该组磁体48，可以可靠且安全地断开高达1000VDC的电压电势。在其他实施例中，通过在某些开关布置中提供一对磁体而不是两对磁体，甚至在其他可能的开关布置中使用单个磁体，仍然可以改善DC电压电势断开，只是程度较小。

图2和图3示出了紧凑的可熔断断开开关装置组件50的更具体的示例，其提供了上述关于紧凑的可熔断断开装置30的功能。如图2和图3所示，可熔断断开开关装置组件50包括非导电的开关壳体52，其配置或适于接收可伸缩的矩形熔断器模块54。熔断器模块54是已知的组件，包括矩形壳体56和从壳体56延伸的端子叶片58。主熔断器元件或熔断器组件位于壳体56内并且电连接在端子叶片58之间。这种熔断器模块54是已知的，并且在一个实施例中，矩形熔断器模块是CUBEFuse^TM电力熔断器模块，其可从密苏里州的圣路易斯的伊顿的Bussmann商购获得。

线路侧输入熔断器夹60可以位于开关壳体52内并且可以接收熔断器模块54的端子叶片58中的一个。负载侧熔断器夹62也可以位于开关壳体52内并且可以接收熔断器端子叶片58中的另一个。线路侧熔断器夹60可以电连接到包括固定开关接触件64的线路侧端子63。负载侧熔断器输出夹62可以电连接到负载侧端子66。

旋转开关致动器68还设置在开关壳体52上，并且机械地耦接到致动器连杆70，致动器连杆70继而耦接到滑动致动器杆72。致动器杆72承载一对开关接触件74和76。还提供了包括固定接触件80的负载侧端子78。可以使用线路侧端子78以已知的方式实现与电源或线路侧电路22的电连接，并且可以使用负载侧端子66以已知的方式实现到负载侧电路24的电连接。已知各种连接技术(例如，盒式接线片端子、螺钉夹紧端子、弹簧端子等)并且可以利用它们。所示的线路侧和负载侧端子78和66的配置仅是示例性的，并且在图2的示例中，线路侧和负载侧端子78和66的配置不同。在所示的实施例中，线路侧端子78被配置为配电板安装夹(也在图7中示出)，而负载侧端子66被配置为盒式接线片端子。然而，在替代实施例中，负载侧端子66和线路侧端子78不是不同类型的端子而可以被配置为相同(例如，两者可以被配置为盒式接线片端子或者根据需要被配置为另一种端子配置)。

可以通过沿箭头A的方向旋转开关致动器68来实现断开切换，使致动器连杆70沿箭头B的方向线性移动滑动杆72并将开关接触件74和76沿线性运动路径朝向固定接触件64和80移动。最后，开关接触件74和76变得机械地和电气地接合到固定接触件64和80，并且当熔断器端子叶片58被接收在线路侧和负载侧熔断器夹60和62中时，电路路径可以通过线路和负载端子78和66之间的熔断器54闭合。其中可移动开关接触件74和76机械地和电气地连接到固定开关接触件64和80的这个位置，在本文被称为闭合或连接位置，其中可熔断断开开关装置50通过熔断器54将线路侧电路22和负载侧电路24电连接。

当致动器68沿图3中箭头C所示的相反方向移动时，致动器连杆70使滑动杆72沿箭头D的方向线性移动并将开关接触件74和76沿着线性运动路径拉离固定接触件64和80以打开通过熔断器54的电路路径，如图3所示。其中可移动开关接触件74和76与固定开关接触件64和80机械地和电气地分离的这个位置在本文被称为打开或断开位置，其中可熔断断开开关装置50电气地断开线路侧电路22和负载侧电路24。

这样，通过将致动器68移动到期望位置以实现开关接触件的打开或闭合位置，熔断器54和相关的负载侧电路24可以与线路侧电路22连接和断开，同时线路侧电路22在全功率操作中保持“有效”。

另外，熔断器模块54可以简单地插入熔断器夹60、62或从熔断器夹60、62中取出，以从开关壳体52安装或移除熔断器模块54。熔断器壳体56从开关壳体52突出并且是打开的和可以接近的，以便人可以用手抓住熔断器壳体56并沿箭头B的方向拉动熔断器壳体56，以使熔断器端子叶片58与线路侧和负载侧熔断器夹60和62脱离，使得熔断器模块54完全从开关壳体52释放。同样地，可以用手抓住替换熔断器模块54并朝向开关壳体52移动，以将熔断器端子叶片58接合到线路侧和负载侧熔断器夹60和62。

熔断器模块54的这种插入式连接和移除有利地促进了熔断器54的快速和方便的安装和移除，而不需要单独提供的熔断器载体元件并且不需要与其他已知的断开装置共用的工具或紧固件。而且，熔断器端子叶片58从熔断器壳体56的面向开关壳体52的下侧突出。此外，熔断器端子叶片58以大致平行的方式延伸，远离熔断器模块54的下侧突出，使得熔断器壳体56(以及处理它时的人手)与导电的熔断器端子58和导线以及负载侧熔断器夹60和62物理隔离。因此在安装和移除熔断器54时，熔断器模块54是触摸安全的(即，可以用手安全地操作而没有电击的危险)。

另外，断开装置50相当紧凑并且例如可以比传统的在线熔断器和断路器组合容易地在可熔断的配电板组件中占据更少的空间。特别地，与具有相当额定值和中断能力的非矩形熔断器相比，CUBEFuseTM电力熔断器模块占据配电板组件中的较小区域(有时称为占地面积)。因此，可以减小配电板的尺寸，同时增加中断能力。

在通常的使用中，电路优选地在开关接触件64、74、76和80处而不是在熔断器夹60和62处连接和断开。在连接/断开电路时可能发生的电弧放电可以包含在远离熔断器夹60和62的位置，为安装、移除或更换熔断器的人提供额外的安全性。通过在安装或移除熔断器模块54之前用开关致动器68打开断开模块50，消除了由电弧放电或通电金属在熔断器和壳体接口处引起的任何风险。因此认为断开模块50比许多已知的熔断式断开开关更安全。

然而，断开开关装置50还包括进一步的特征，其在人们移除熔断器模块54而不操作致动器68以通过熔断器模块54断开电路的情况下提高装置50的安全性。

如图2所示，在一个示例中，开关壳体52包括在其上边缘上的端部开口的插座或腔82，当安装熔断器模块54使熔断器端子叶片58接合熔断器夹60、62时，该端部开口的插座或腔82接收熔断器壳体56的一部分。在所示的实施例中，插座82是浅的，使得熔断器壳体56的仅一小部分容纳在其中，这便于手指安全地操作熔断器模块54以便无需工具即可安装和移除。然而，应当理解，在其他实施例中，熔断器壳体56在安装时不需要从开关壳体插座大幅突出，并且如果需要，甚至可以基本上完全包含在开关壳体52中。

在所示的示例性实施例中，熔断器壳体56包括凹入的引导边缘84，其具有比熔断器壳体56的其余部分略小的外周边，并且当安装熔断器模块54时引导边缘84安置在开关壳体插座82中。然而，应该理解的是，在另一个实施例中，引导边缘84可以被认为是完全可选的，并且不需要提供。

开关壳体插座82还包括底表面86，有时称为底板，其包括形成在其中的第一和第二开口88，熔断器端子叶片58可以延伸通过开口以使它们与线路侧和负载侧熔断器夹60和62接合。在所示的示例中，组件还包括互锁元件92，互锁元件92继而经由定位臂或连杆94耦接到开关致动器68。当开关致动器68沿着箭头C的方向旋转以打开开关接触件74和76时，连杆94沿箭头E方向的线性轴拉动互锁元件92远离线路侧熔断器夹60。在这种状态下，允许熔断器54并且特别是线路侧端子叶片58到线路侧熔断器夹60的可滑动的插入式连接，以及线路侧端子叶片58从线路侧熔断器夹60的移除。

然而，当开关致动器68沿箭头A的方向旋转到其中开关接触件74和76与固定接触件64和80接合的闭合或“接通”位置时，互锁元件92在朝向线路侧熔断器夹60的箭头F的方向上沿线性轴朝向线路侧熔断器夹60可滑动地移动。当发生这种情况时，互锁元件的一端穿过线路侧端子叶片58中的开口并且线路侧端子叶片58变得有效地锁定就位并且阻止任何移除熔断器54的尝试。

开关致动器68在箭头B或D的方向上沿着第一线性轴(即，如所绘示的图2中的垂直轴)驱动滑动杆72，并且同时在箭头E或F的方向上沿着第二线性轴驱动可滑动的互锁元件92(即，如所绘示的图2中的水平轴)。具体地，当滑动杆72沿箭头B的方向移动时，互锁元件92沿箭头F的方向朝向线路侧熔断器夹60被驱动。同样，当滑动杆72沿箭头D的方向移动时，互锁元件92沿箭头E的方向被驱动远离线路侧熔断器夹60。用于滑动杆72和互锁元件92的相互垂直的轴是有益的，因为致动器68在打开的“关闭”位置或闭合的“开启”位置都是稳定的，并且保持了断开装置50的紧凑尺寸。然而，应该理解的是，滑动杆72和互锁元件92不一定需要这种相互垂直的运动轴。其他运动轴是可能的并且可以在替代实施例中采用。也在这种情况下，这些元件不一定需要线性滑动运动来发挥功能，并且如果需要，这些元件利可利用其他类型的运动(例如，旋转或枢转运动)。

图4是用于可熔断断开开关装置50以提供磁电弧偏转的磁体组件100的一部分的示意图，该磁电弧偏转增强了例如在125VDC以上操作的DC电力系统的性能。当开关接触件74和76打开或闭合时，磁性组件100有助于快速且有效地耗散与电弧放电相关的电弧能量的增加量，这超过了目前可用的紧凑的可熔断断开装置可靠地承受的能力。使用下面描述的磁性组件100的原理，可以实现紧凑的可熔断断开装置50，其可以在125VDC或更高下操作的电力系统中安全可靠地操作，并且可能用于在400VDC、600VDC以及甚至1000VDC操作的DC电压电力系统中更大的电压。因此，经由磁性组件100的实施，可以大大增加可熔断断开装置50的中断能力。

如图4所示，磁体组件100包括布置在导体105的每一侧上的一对磁体102、104，其可以对应于上述装置50中的端子。在预期的实施例中，每个磁体102、104是永磁体，其分别在磁体对102、104之间施加具有第一极性的磁场106，并且导体105位于磁场106中。如图4所示，磁体102具有相对的磁极S和N，并且磁体104也具有相对的磁极S和N。在磁体102的磁极N和磁体104的磁极S之间，建立磁场B(也表示为106)，并且通常以箭头G的方向定向。磁场B具有的强度取决于磁体102和104的特性和间隔。磁场B可以根据所利用的磁体以期望的强度建立。预期实施例中的磁场B是恒定的并且无论开关接触件74、76是打开还是闭合都维持。

当电流I在垂直于图4的页面的平面的方向上流过导体105时，更具体地，在流出图4的页面的平面的方向上，感应单独的磁场108，并且如图4所示，磁场108沿箭头H的方向围绕导体105周向延伸。然而，磁场108的强度(strength)或强度(intensity)取决于流过导体的电流的幅度。电流幅度越大，感应的磁场108的强度越大。同样，当没有电流流过导体105时，不会建立磁场108。

在图4所示的示例中的导体105上方，磁场108和磁场106通常彼此相对并且至少部分地相互抵消，而在导体下方，如图4所示，磁场108和磁场106组合以产生增加的强度和密度的磁场。导体105下方的集中磁场产生作用在导体105上的机械力F。在所示的示例中，力F在箭头L的方向上延伸，箭头L的方向又垂直于磁场B 106。力F可以被识别为具有由以下关系确定的幅度F的洛伦兹力：

F＝I L x B (1)

现在应该显而易见的是，通过施加不同的磁场、不同的电流量和不同长度(L)的导体105，可以改变力的幅度。力F的定向显示为在图4的页面的平面中在垂直方向上延伸，但通常可以根据弗莱明的左手定则(领域中已知的记忆法)在任何期望的方向上定向。

简而言之，弗莱明的左手定则说明当电流在导线(例如，导体105)中流动时以及当跨越该电流施加外部磁场(例如，由线106示出的磁场B)时，导线经受一个力(例如，力F)，该力垂直于磁场定向并且也垂直于电流的方向定向。这样，可以保持左手以便在拇指、食指和中指上表示三个相互正交的轴。每个手指代表电流I、磁场B和响应中生成的力F中的一个。作为一个说明性示例，并且考虑图4中所示的示例，食指可以表示磁场B的方向(例如，图4中的右侧)，中指可以表示电流I流动的方向(例如，图4中的页面外)，并且拇指表示力F。因此，食指指向右侧，中指被定向为图4中的页面外，并且拇指的位置显示产生的力F在箭头L的方向上定向(例如，朝向图4中的页面的顶部)。

通过使电流I穿过磁场B沿不同方向定向，并且还通过使磁场B沿不同方向定向，可以生成沿箭头L以外的方向延伸的力F。在装置50的开关壳体52内(图2和图3)，磁力F因此可以指向特定方向。例如，根据弗莱明的左手定则，如果电流I被引导到纸中而不是如前面关于图4所描述的那样在纸外，同时保持磁场B如图4所示定向(即朝向图4中的右侧)，所生成的力F将沿与箭头L相反的方向(即，朝向图4中的页面的底部)定向。同样，如果磁场B垂直定向而不是水平定向，如图4所示，则可以根据弗莱明左手定则在水平方向上生成力F，而不是前面例子的垂直定向力。无论如何，在所描述的断开开关装置30或50的情况下，当导体105对应于开关接触件36或38(图1)或开关接触件74或76(图2和3)的位置时，当可移动开关接触件打开或闭合时，力F可在电弧110发生时使电弧110偏转，并显著减少电弧放电时间和严重程度。

图5是用于图2和3中所示的示例性可熔断断开开关装置50的可切换接触组件的局部俯视图。在图5所示的组件中，两个磁体组件100a和100b各自分别围绕具有单独的开关接触件80和64的单独导体(例如，端子78和63)放置。具体地，第一磁性组件100a的磁体102a和104a位于固定开关接触件80和端子导体78的任一侧面上，并且还位于滑动致动器杆72的第一纵向侧面上。第二磁性组件100b的磁体102b和104b位于固定开关接触件64和与其连接的端子导体63的任一侧面上和并且进一步定位在滑动致动器杆72的与第一纵向侧面相对的第二纵向侧面上。

每个磁体对100a、100b中的磁体102、104的极性可以相对于彼此反向或相反地指向，以产生在相反方向上延伸的磁场，并因此生成由如上所述的关系(1)确定的相反方向的力F_a和F_b。例如，第一对磁体102a、104a施加具有第一极性的第一磁场，并因此当电流在延伸出图5的页面外的方向上流过接触件80时生成沿第一方向(例如，朝向图5中的页面顶部)作用的磁场。第二对磁体102b、104b可以施加具有第二极性的磁场，并因此当电流在延伸到图5的页面中的方向上流过接触件64时生成沿第二方向作用的磁场(例如，朝向页面的底部)。根据应用于每个接触件80和64的弗莱明的左手定则，磁场在相反方向上的定向，当与每个接触件中的电流相关的感应磁场(如上所述，在每个接触件80和64中也是相反指向的)组合时，生成如图所示彼此之间分开180°沿相反方向延伸的力F_a和F_b。因此，在接触件80的位置处出现的电弧在第一方向上被力F_a偏转，而在接触件64的位置处的电弧在与第一方向相反定向的第二方向上被力F_b偏转。经由力F_a和F_b在每个接触件位置处的电弧的偏转增加了电弧长度，因此减小了电弧强度和持续时间。当可移动开关接触件74、76(图2)与固定开关接触件74和80分开时，电弧长度也增加并且电弧强度减小并且更快地耗散。

此外，并且如图5中部分所示，电弧可以朝向靠近每个相应的接触件64、80和配合接触件74、76(图2)的开关组件的每一侧上的堆叠电弧板112、114偏转。电弧板112、114的每个堆叠包括在其面向相应固定接触件64、80的端部上的相应开口或通道116、118。可移动接触件76、74当它们朝向和远离电弧板通道116、118内的接触件80、74和64、76移动时，沿着它们的运动路径行进通过相应的通道116、118。当接触件在较高电压DC电路中打开时，在相应的接触件76、80和76、64之间发生电弧放电。电弧板112、114通过将相应的电弧分成相应的板112、114之间的一系列较小的电弧来提供进一步的电弧分割。在预期的实施例中，电弧板112、114是金属板，其以任何已知的方式适当地通风以耗散电弧放电和相关的热量，直到电弧放电耗散到停止点。因此，实现了板112、114之间的每个电弧放电位置处的电弧能量的进一步减小，从而当接触件在更高的直流电压负载下切换时允许进一步的性能提高。

开关接触件的位移、磁电弧偏转力F_a和F_b以及两个接触件位置上的电弧分割以及电弧板处的电弧分割的组合效果有效地促进了在与现有的可熔断断开开关装置类似尺寸封装中的显著更高的DC电压操作，该现有的可熔断断开开关装置本来不能适应这种较高电压操作的电弧能量问题。这样，可熔断断开开关装置50的紧凑尺寸得以保留，同时在较高电压电路中提供显著更大的电流中断能力。所描述的包括磁体和电弧板的可熔断断开开关装置50可以便于例如在1000VDC电力系统中安全可靠地操作可熔断断开开关装置50，这是在125VDC或更低的DC电压系统中安全可靠地操作的类似尺寸的传统的可熔断断开开关装置的大约八倍。

图5中所示的布置在开关壳体52中是有益的，因为当可移动接触件74和76打开和闭合时电弧和相关的电弧能量在接触件80和64的两个位置以及电弧板112、114上被分开，而磁体组件100a、100b沿相反方向在电弧放电位置作用，在每个位置组合的电弧没有风险。然而，应该理解的是，磁体组件100a、100b可以被极化以产生在相同方向上作用的力F_a和F_b，只要可以以另一种方式排除电弧的组合，包括但不限于在接触件64、80之间的位置处放置类似于板112、114的电弧板，而不是图5中所示的布置。

尽管对于某些类型的较新的现有技术DC电力系统需要高电压操作，但应认识到，在较低的DC电压电平下，仍然可以期望地实现所描述的某些电弧缓解特征以提供和促进比在较低DC电压下操作的现有装置更快或更有效的电弧耗散。例如，可以省略两组接触件上的电弧分割以支持在较低操作DC电压下的单组开关接触件，也可以将单对磁体与具有类似效果的单对开关接触件一起使用。在一些较低的DC操作电压下，同样可以使用单个磁体来提供足够的电弧消灭性能，无论是作为独立元件还是与电弧板组合。然而，对于较高电压的应用，双对开关接触件、双对磁体和电弧板是有利的，因为DC电压电平增加到125V以上，并且有时远高于125VDC到高达1000VDC。

在预期的实施例中，磁体102a、102b、104a和104b是永磁体，更具体地是稀土磁体，例如钕磁体。在图5的示例中，磁体102a、102b、104a和104b嵌入在开关壳体52的相对侧壁122、124中形成的相应内袋120(也在图6中示出)中。在预期的实施例中，开关壳体52可以形成为分开的壳或者形成为彼此连接的两个壳体件52a、52b，其中袋120如图所示形成在每个壳体件中。磁体102a、102b在图5中示出为在壳体件52a中以大致共面的关系延伸，而磁体104a、104b在图5中示出为在壳体件52b中以大致共面的关系延伸。磁体102a、102b分别相对于磁体104a、104b在间隔开但平行的平面中延伸，从而在磁体102a、104a和102b、104b之间建立磁场。

图6中示出了一个壳体件52a，其中袋120示出为由注射成型的壳体件52a中的突出肋形成并由其限定。第二壳体件52b(图5)在形状和构造上是互补的，包括但不限于形成有针对壳体件52a的袋120。代替肋，袋可以可替代地由凹陷表面形成并限定。如图所示的袋120通常限定为平行于壳体件52a和52b的侧壁122、124的主表面延伸，使得当磁体安装在袋120中时，磁体大致平行于开关壳体52的相对的侧壁122、124延伸，如图5所示。这也有助于装置50的紧凑尺寸，尽管其他布置也是可能的。

在组合中，当壳体件52a、52b组装并紧固在一起时，壳体件52a、52b包围并保护图2中所示的内部部件以及所描述的磁体102a、102b、104a和104b。在另一个实施例中，类似于图5和图6中所示的袋120的袋可以形成在壳体件52a、52b的外部上，而不是如图5和图6所示并且如上所述的形成在壳体件的内部上的内部袋。

磁体102a、102b、104a和104b可以以任何已知的方式紧固或固定在袋120中的适当位置，并且可以在尺寸和类型上策略性地选择磁体，并且还可以相对于彼此布置和间隔磁体以在每个磁体对中的磁体之间产生期望强度的磁场。通常，当通过装置50打开和闭合的电路的DC电压电平增加时，可能需要更强的磁体102a、102b、104a和104b以及因此更强的磁场。在第一磁体对100a中使用的磁体102a和104a可以是与第二磁体对100b中的磁体102b和104b相同或不同的类型。同样，由第一磁体对100a建立的磁场强度可以与磁体对100b相同或不同。

图7是用于可熔断断开开关装置50(图2)的线路侧端子78的透视图。线路侧端子78可以形成有平坦的上部130(接触件80附接到该上部130)、垂直于上部130延伸的中间部132、以及垂直于中间部132且平行于上部130延伸的平面下部134。然而，上部130和下部134从中间部132的相对端沿相反方向延伸。下部134包括通孔136，其可便于下部136附接到汇流条，例如在开关壳体52外部的位置。

在图2和图7所示的布置中，端子78被配置为配电板夹，其便于装置50与配电板的使用和附接。如图2所示，配电板夹的下部134依靠装置50的左下角，因此可以陷入配电板组件中，同时仍便于方便地安装到配电板，而负载侧端子66在开关壳体52中相对于下部134升高，并且也可从开关壳体的侧边缘接近，以连接负载侧电路24的负载侧或导体。不同于经由下部134与开关壳体52外部的线路侧电路22的连接，经由负载侧端子66在开关壳体内的位置建立与负载侧电路24的连接。因此，在该示例中，开关壳体52中具有不同类型和相对不同的定位或位置的线路侧和负载侧端子对于某些配电板应用是有益的。然而，在一些实施例中，这些特征可以被认为是可选的。

图8是用于图1中所示的电力分配系统的可熔断断开开关装置50的第二实施例的局部纵向侧视图，其类似于上面在最多方面关于图2和图3描述的实施例。图8的实施例包括盒式接线片端子形式的线路侧端子140，其与负载侧端子66相对，该负载侧端子66同样被配置为盒式接线片端子。与图2所示的实施例不同，线路侧和负载侧电路22、24的连接分别在装置50的相对侧上在开关壳体52内部建立，但在每侧上的类似位置。然而，各种其他线路侧和负载侧端子类型和位置也是可能的，并且可以替代地使用。

与先前的实施例不同，图8的实施例中的开关壳体52配置有DIN导轨槽150，以便于安装已知的DIN导轨(未示出)。也就是说，省略了图2和图7中所示的配电板安装夹，以有利于DIN导轨槽150。可以在更进一步和/或替代的实施例中提供其他安装和安装选项。

图8的实施例同样设有磁电弧偏转磁体，以产生力F以使电弧朝向如上所述的方向偏转。在图8的左上角，示出了弗莱明的左手定则，其中手的拇指指向与所生成的偏转力相对应的箭头F的方向。与前面的实施例一样，图8中所示的力F沿着大致垂直于滑动杆72的轴的轴指向。也就是说，当滑动杆72沿着图8的图示中的垂直轴移动时，力F在大致水平的方向上定向，而磁体的磁场在该图中朝向页面的平面。可选地，偏转力可以使电弧偏向堆叠的电弧板，例如上述的板112、114。无论是否包括电弧板，可以在相对于滑动杆72的轴的另一个方向上建立交替定向的电弧偏转力F。

图9是图8中所示的可熔断断开开关装置50的局部横向剖视图。可以看到磁体102a和104a部分地在开关壳体52的内部和部分地在其外部延伸，但是仍然以与如上所述的实施例类似的效果操作以便于在400VDC、600VDC以及甚至1000VDC的DC电压下的切换能力。

在某些预期的实施例中，磁体102a、104a可以完全应用在开关壳体52的外部并经由磁吸引力保持在适当位置。然而，如果磁场强度不足以可靠地将磁体保持在适当的位置，则应该小心，因为如果磁体被移除或以会损害期望的洛伦兹力而无法建立它来偏转电弧的方式移位，磁电弧偏转可能会受到损害。虽然示出了双磁体，但是单个磁体仍然可以在接触组件上施加磁场以实现所描述的至少一些益处。

尽管在上面的示例中已经描述了示例性开关机构，但是应当理解，其他开关布置也是可能的，其同样可以与电弧偏转板和磁体结合使用，以在更高电流的DC电力系统中提供其他性能改进。

图10示出了替代的开关机构250，其可以包括在壳体52中的装置50中，以代替上述的开关机构。图11和图12示出了可熔断断开开关组件的示例性实施例中的开关机构250的更详细的实现。开关机构250包括具有圆形主体252的旋转开关致动器204，圆形主体252围绕中心销或轴254可旋转地安装在开关壳体52中。致动器204形成有径向延伸的手柄部256，其当安装时从开关壳体52突出，并且细长连杆导向构件258也从手柄部256以倾斜角度从圆形主体204径向地依靠。细长连杆导向构件258包括在其中的细长且大致线性延伸的槽260并从致动器204的圆形主体252径向延伸。

致动器连杆或杆262经由第一端部266容纳在槽260中并且还容纳在凸轮表面264(图11和图12)中，第一端部266与连杆262的纵向轴成直角弯曲。在连杆262与第一端部266相对的第二端部270处，连杆262可旋转地安装在滑动杆208的远端。连杆262在两个端部266、270之间通常是线性的并且具有选定的长度，如下面讨论，以便在打开时实现开关机构的期望接触件分离。

当连杆262在使用中横穿槽260时，连杆262的端部266可相对于导向构件258旋转和平移，而连杆262的端部270相对于滑动杆208可旋转但不可平移。在这种情况下，连杆端部266的可平移运动指的是连杆266移动得更靠近或更远离致动器主体252的旋转轴的能力。相反，连杆262的端部270被固定到滑动杆208的端部并且其沿着滑动线性轴的位置由滑动杆208决定。当连杆端部270可以相对于滑动杆208旋转或枢转时，它不能相对于滑动杆208进行平移运动。

在图10和图11中，开关机构250显示为处于打开位置。因此，连杆262在打开位置显示为倾斜于接触元件210延伸并且也倾斜于滑动杆208的线性运动轴延伸。通过沿箭头A的方向旋转致动器主体204，连杆262的端部266受到槽260和凸轮表面264的约束，而端部270将滑动杆208及其开关接触件212、214朝向壳体52中的相应开关接触件216、218驱动。与接触件64和80不同(图2、5和8)，接触件216、218位于壳体52的底部附近，以便于增加的接触件分离，当接触件216、218在较高电压直流负载下打开时，增加的接触件分离又可以减小电弧放电的严重性和持续时间。

当如图12所示完全闭合时，连杆262大致垂直定向并呈现与接触元件210大致垂直的定向，以提供最大的接触力。换句话说，在闭合位置，连杆262通常与滑动杆208的线性轴对齐，并建立最大接触力。开关致动器204可以沿相反方向旋转，以使机构返回到打开位置，同时增加接触件分离。当利用致动器204打开和闭合时，开关机构反向操作。

如图12所示，诸如钢板弹簧270和压缩弹簧272的抵消偏置元件作用在接触元件210的相对侧上。钢板弹簧270(图15中单独示出)提供增强的接触件闭合力，同时压缩弹簧272提供增强的接触打开力。应了解，在其他实施例中，其他偏置布置是可能的，包括但不限于张力弹簧，代替压缩弹簧，与除了钢板弹簧之外的偏置元件组合。

图13示出了凸轮表面264的示例性凸轮轮廓。可以看到凸轮轮廓包括线性延伸部280，该线性延伸部280大致垂直或平行于滑动杆208的垂直移动轴延伸。线性延伸部280打开到弧形部282，弧形部282完成基本上90°的弧形路径，最终形成大致水平延伸部284。利用所示的凸轮轮廓，当实际连杆262横穿凸轮表面264时，滑动杆208朝向固定接触件加速并在接触件闭合时减少电弧放电时间。也就是说，随着凸轮表面264的跟随，滑动杆208的速度是不均匀的，以便在接触件闭合的第一阶段中更快地减小接触间隙，并且当接触件闭合接近完成时，滑动杆208的移动更慢。与没有这种凸轮轮廓的可比装置相比，更快地打开或闭合接触件可以更容易地破坏或抑制给定电势的电弧放电，或者提供破坏和抑制更高强度电弧的能力。

图14示出了用于装置50和开关机构250的替代凸轮表面290。凸轮表面290具有包括细长且线性延伸的倾斜部292和弧形的端部294的轮廓，该倾斜部292倾斜于滑动杆208的垂直移动轴延伸。端部294被设计成在连杆262的端部270处在终端之前约5°处达到最大向下位移，然后当端部270接近凸轮表面290的终端时提升端部270。有利地，该凸轮轮廓当机构闭合时过度压缩接触件，然后紧缩接触件以产生期望的接触力。凸轮轮廓的端部270提供了制动特征，该制动特征可靠地将开关在由上述特征抵消的稳定位置处保持闭合。

图15是在一个示例中描述的钢板弹簧270的透视图。钢板弹簧270包括叉形端部300、302，叉形端部300、302包括由开口308分开的尖头304、306。双组尖头304、306便于包括如上所述的双组开关接触件212a、212b、214a、214b的滑动杆的闭合。选择用于钢板弹簧270的材料以提供期望的闭合接触力。钢板弹簧270可以与致动器连杆262组装在一起，使得连杆262的向下移动使钢板弹簧270根据需要压缩和释放力，以获得并保持期望量的接触件闭合力。

图16示出了另一个开关机构320，可以看到该开关机构320与上述机构250紧密对应，但省略了导向元件258中的槽260。结果，连杆262的端部266可相对于导向元件258旋转，但是它不能相对于导向元件258平移。因此，在该布置中，连杆262与上述凸轮表面不相容，因此壳体52不包括凸轮表面。图16中所示的布置有时被称为直接线性开关机构。与双接触杆元件210和双组开关接触件相耦合，直接线性机构可以以比上述线性凸轮开关装置以相对更低的成本有效地制造和断开电连接而不会产生过多的电弧放电。通过沿相反方向旋转开关致动器以升高或降低滑动杆208来获得开关接触件的打开和闭合位置。

图17示出了用于装置50的另一个开关机构350，其是旋转开关机构。在该开关机构中，连杆262在端部266处耦接到导向元件258并且耦接到旋转接触构件354的延伸部352，接触元件210附接到该延伸部352。与先前描述的实施例不同，可移动接触件212、214耦接到接触元件210的相对侧，因此面向相反的方向。旋转接触构件354可旋转地安装在开关壳体52中与开关致动器204相距一定距离处，并且当开关致动器54沿箭头A的方向旋转时，借助于连杆262，旋转接触构件354同样地在相同方向上旋转。由于接触元件52与旋转接触构件354一起旋转，因此开关接触件212、214(借助于双杆接触元件210实际上是212a、212b和214a、214b)可以与固定开关接触件216、218(实际上是216a、216b、218a、218b)接合和从其脱离，如图6所示。旋转机构在图18中示出为处于闭合位置，在图19中处于打开位置。通过在不同的方向上旋转开关致动器204获得打开和闭合位置。对于某些应用，与先前描述的开关机构相比，旋转开关机构可以提供额外的空间节省并且提供进一步减小的壳体尺寸。与上述其他机构(其中可移动接触件沿着线性运动路径延伸)相比，所述旋转机构中的弧形或弯曲运动路径有助于在减小的空间量内实现期望的接触件分离。

图20示出了用于装置50的另一个开关机构380，其是摇杆开关机构。在该布置中，开关致动器204的导向构件258与摇杆元件384的线性槽382接口。摇杆元件384在第一端386处可旋转地安装在壳体52中，并且在其相反端388处附接到连杆262的端部266。导向构件258可以包括销390，其与摇杆元件384中的槽382接合。当开关致动器204沿箭头A的方向旋转时，被约束在槽382中的销390使摇杆元件384以与箭头A相同的方向绕端部386枢转。当摇杆元件384枢转时，连杆262向下驱动滑动杆208以闭合开关接触件。图21示出了处于打开位置的机构380的更详细的实现。通过沿相反方向旋转开关致动器204来获得闭合和打开的位置。

图22示出了根据本发明的一个实施例的用于开关机构和装置(例如上面描述的那些)的第一磁电弧偏转组件100的俯视平面图。图22中所示的组件100可以被识别为图4和图5中所示的布置的一部分，包括在电弧板114的相对侧边缘上的间隔开的永磁体102、104，其转动限定了通道118，可移动接触件(例如，可移动接触件74(图5))可以相对于固定接触件80在打开和闭合位置之间沿其运动路径行进。虽然图22中未示出，但是磁体和电弧板112的镜像布置对于具有类似益处的装置50中的接触件64、76是复制的。图22中所示的臂410是有助于可切换接触件74和76之间的电流I的电导体。然而，如上所考虑，第二组开关接触件(例如，接触件76、64)可以在一些实施例中被认为是可选的并可以因此省略。

在图22的示例中，电弧板114被示出为大致平坦且平面的元件，每个元件具有横向边缘402、404和纵向边缘406、408，它们以大致正交的关系彼此互连并且限定电弧板114的大致矩形的外部边缘。纵向边缘406、408大致彼此平行地延伸并且与导体臂410的纵向轴和开关壳体52的相应纵向轴大致平行地延伸。侧向边缘402、404大致彼此平行地延伸并且与如图5最佳示出的导体臂410的横向轴和开关壳体52的相应横向轴大致平行地延伸。

面向接触件80、74和通道118的前边缘402在前边缘402中形成为大致U形的开口。U形开口具有在接触件80、74的相对横向侧上彼此平行延伸的纵向侧边缘411、412，以及与板114的前纵向边缘402向内间隔开的横向侧边缘414。由边缘411、412、414限定的通道118从前边缘402凹进并且通常在三个侧面上包围接触件80、74。与前边缘402相对的是第二边缘404，其是直的并且平行于前边缘402而没有形成在其中的开口。虽然示出并描述了板114的示例性几何结构，但是在其他实施例中可替代的几何布置是可能的。

磁体102、104以与板114的侧边缘406、408稍微间隔开的关系布置在彼此大致平行的位置。这样，板114夹在磁体102、104之间，当可移动接触件74与固定接触件80分离时，磁体102、104在板114的平面上和在垂直于接触件80、74之间的电流的方向上产生磁场B。假设当发生这种情况时，接触件74、80之间的电流方向垂直于图22的页面的平面并且也延伸到图22的页面的平面之外，上述原理的应用表明产生电弧偏转力F，其使电弧在纵向上朝向电弧板114偏转，更具体地朝向板114中的通道118的边缘414偏转。电弧放电被板414分开并且减弱，安全有效地耗散电弧能量和热量，直到电弧放电在接触件74、80之间熄灭。由电弧放电及其耗散生成的热量在开关壳体52中在板114之间和/或板114旁边排出。

因此，图22中所示的布置有助于在超过125VDC的较高电压DC负载下令人满意地操作开关机构，但应注意，为了如此，图22的布置是极性相关的。如果电流I的方向通过接触件74、80反转，则图22中所示的电弧偏转力F的方向将被反转，使得电弧放电会不期望地偏离通道118并远离电弧板114，使得电弧板114不能提供期望的效果。考虑到如图5所示的双开关接触件布置，电流的反转将产生向内指向的电弧偏转力F_a和F_b，而不是期望的向外指向的力。向内指向的电弧将倾向于加速开关机构的退化而不是保护它免受更高电压DC电路的增加的能量，因此包括组件100的装置需要仔细安装并连接到具有适当极性的电路，以使开关机构按设计执行。

图23是图22中所示的磁电弧偏转组件的侧视图，其中接触件74、80部分地分开并且在它们之间具有电弧放电。可以看到电弧被力F朝向板114偏转，以促进所描述的电弧分割和能量耗散。随着接触件80、74之间的电弧长度增加，电弧严重性最终降低到电弧不再能够维持其自身的程度，而板114有助于耗散电弧能量直到该程度发生。图23示出了这是真实的，无论可切换接触件74是否如上述一些开关机构中那样横穿线性运动路径，或者接触件74是否如上述一些开关机构中那样横穿弧形运动路径(例如，图17-19的机构中的旋转开关接触件)。这样，所示的布置可以有效地与上述所有开关机构一起使用，只要包括磁电弧偏转布置的装置连接到线路和负载电路22、24(图1)，其中所述的线路侧端子连接到线路电路22，并且所述负载侧端子连接到负载电路24。也就是说，图22和23的布置要求线路端子是装置的输入端子，负载端子是用于电弧偏转功能按设计工作的输出端子。

图24示出了根据本发明另一实施例的第二磁电弧偏转组件420的俯视平面图。与图22中所示的组件100的布置不同，图24中所示的组件420的布置包括在与前边缘402和通道118相对的位置处邻近电弧板114的侧边缘404的单个永磁体422。单个磁体422沿纵向朝磁性板114施加磁场B。比较图24和22，图24中的磁场B大致平行于移动臂410的纵向轴和流过它的电流I来定向，而图22中的磁场B大致垂直于移动臂的纵向轴。换句话说，由图24的布置产生的电弧偏转力F垂直于图22所示的布置。因此，图24的布置中的电弧偏转力F相对于移动臂410的纵向轴纵向定向，而在图22的布置中，产生的电弧偏转力F相对于移动臂410的轴横向定向。图24中的电弧偏转力F指向电弧板114中的通道118的侧边缘，而不是图22的布置中的通道118的边缘414。

图24的布置有时可优于图22的布置，因为它不像图22的布置那样依赖于极性。从图24中可以明显看出，如果电流I的方向被反转，则电弧偏转力也会在方向上反转，但仍会使任何电弧放电在通道118的边缘411处偏转到电弧板114中。这样，即使使用所述的负载侧端子作为将装置连接到线路电路22的输入端子，图24的布置也起到相同的效果。有利地，安装者在安装包括图24的磁电弧偏转组件420的装置时不需要关心极性。

图25是图24中所示的磁电弧偏转组件420的侧视图。接触件74、80之间发生的电弧放电垂直于图25的页面的平面偏转，并且所示的电流偏离出页面的平面。如果电流反向，则电弧放电将偏转到页面的平面中，但是无论哪种方式，偏转的电弧以相同的方式与电弧板114接合，只是如上所述沿着通道的不同边缘。由电弧放电及其耗散生成的热量在开关壳体52中在板114之间和/或板114旁边排出。图25示出了无论可切换接触件74是否如在上述一些开关机构中那样横穿过线性运动路径，或者接触件74是否如在上述一些开关机构中那样横穿过弧形运动路径(例如，图17-19的机构中的旋转开关接触件)。这样，所示的布置可以有效地与上述所有开关机构一起使用。

现在认为已经结合所公开的示例性实施例充分说明了本发明构思的益处和优点。

已经公开了一种电气断开装置的实施例，其包括非导电的壳体和限定在非导电的开关壳体中的电流路径。电流路径包括开关机构，该开关机构包括固定安装在非导电的开关壳体中的第一开关接触件，设有第二开关接触件的可移动臂，该可移动臂可选择地位于打开位置和闭合位置之间，以使第二开关接触件沿着运动路径行进以连接或断开开关接触件并相应地完成或打开非导电的壳体中的电流路径，包括前边缘的电弧板的第一堆叠，所述前边缘限定第二开关接触件的运动路径通过的通道，以及在电弧板的堆叠上建立磁场的第一磁体。

可选地，开关机构还可包括与第一磁体间隔开的第二磁体，电弧板的第一堆叠在第一和第二磁体之间延伸。第一磁体可以布置在板的第一堆叠的与前边缘相对的边缘上。第二开关接触件的运动路径可以是线性的。可替换地，第二开关接触件的运动路径可以是弧形的。

作为进一步的选择，开关机构还可包括固定安装在非导电的开关壳体中的第三开关接触件，设在可移动臂上并与第二开关接触件串联的第四开关接触件，第四开关接触件可沿行进路径朝向和远离第三开关接触件移动，包括前边缘的电弧板的第二堆叠，所述前边缘限定第四开关接触件的运动路径穿过的通道，以及在电弧板的第二堆叠上建立磁场的至少第二磁体。当第二和第四开关接触件在125VDC至约1000VDC的直流负载下打开时，可以选择第一和第二磁场和电弧板以耗散电弧能量。

还可选地，电流路径可以包括被配置为接收过电流保护熔断器第一熔断器接触构件和第二熔断器接触构件。过电流保护熔断器可包括一对端子叶片，其可沿插入轴插入非导电的壳体中，并且第一熔断器接触构件和第二熔断器接触构件接收该对端子叶片中的相应一个。电流路径不包括断路器。

作为更进一步的选择，可移动臂可以限定纵向轴，并且可以垂直于纵向轴生成电弧偏转力。断开装置可以是断路器装置、接触器装置和可熔断断开开关装置之一。

还公开了一种电气断开开关装置的实施例，其包括非导电的开关壳体和限定在非导电的开关壳体中的电流路径。电流路径包括开关机构，该开关机构包括可连接到电源电路的第一端子构件，设置在第一端子构件上并固定安装在非导电的开关壳体中的第一开关接触件，设有第二开关接触件的可移动臂，以及可连接到电负载电路的第二端子。可移动臂可选择性地位于打开位置和闭合位置之间，以使第二开关接触件沿着运动路径朝向和远离第一开关接触件行进，以连接或断开第一和第二端子构件，从而完成或打开非导电的开关壳体中的电流路径。开关机构还包括电弧板的第一堆叠，其包括限定第二开关接触件的运动路径穿过的通道的前边缘，以及在电弧板的第一堆叠上建立磁场的第一磁体。当可移动臂在直流电压电负载下处于闭合位置时，当第二开关接触件与第一开关接触件分离以将移动臂移动到打开位置时，磁场产生电弧偏转力。

可选地，断开开关装置还可包括与第一磁体相对布置的第二磁体，电弧板的第一堆叠在第一和第二磁体之间延伸。第一磁体可以布置在堆叠的电弧板的与前边缘相对的边缘上。第二开关接触件的运动路径可以是线性路径或弧形路径之一。开关机构还可以包括固定安装在非导电的开关壳体中的第三开关接触件，设置在可移动臂上并可沿着行进路径朝向和远离第三开关接触件移动的第四开关接触件，电弧板的第二堆叠，其包括限定第四开关接触件的运动路径穿过的通道的前边缘，以及在电弧板的第二堆叠上建立磁场的至少第二磁体。电流路径还可以包括被配置为接收过电流保护熔断器的第一熔断器接触构件和第二熔断器接触构件。

还公开了一种熔断式断开开关的实施例，包括限定熔断器插座的非导电的壳体，在非导电的壳体中并包括第一固定接触件的线路侧端子，包括第二固定接触件的线路侧熔断器端子以及承载第一和第二可移动开关接触件的可移动臂。当开关处于闭合位置时，第一和第二开关接触件完成从线路侧端子到线路侧熔断器端子的电路径，并且当开关致动器处于打开位置时，断开线路侧接触件与线路侧熔断器端子。熔断式断开开关还包括靠近第一可移动开关接触件的电弧板的第一堆叠和靠近第二可移动开关接触件的电弧板的第二堆叠，其中电弧板的第一和第二堆叠分别包括限定第一和第二可移动开关接触件的相应运动路径通过的通道的前边缘。还提供了在电弧板的第一堆叠上建立第一磁场的第一磁体，和在电弧板的第二堆叠上建立第二磁场的第二磁体。

可选地，第一和第二磁场的强度足以在电弧板的第一和第二堆叠的相应方向上产生相应的电弧偏转力，以在超过125VDC的直流电压负载下耗散电弧放电。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。

Claims

1.一种电气断开装置，包括：

非导电的壳体；

在非导电的开关壳体中限定的电流路径，所述电流路径包括：

第一开关接触件，固定安装在所述非导电的开关壳体中；

设有第二开关接触件的可移动臂，所述可移动臂可选择地位于打开位置和闭合位置之间，以使所述第二开关接触件沿着运动路径行进，从而完成或打开所述非导电的壳体中的电流路径；

电弧板的第一堆叠，包括限定所述第二开关接触件的运动路径穿过的通道的前边缘；以及

第一磁体，在所述电弧板的第一堆叠上建立磁场。

2.根据权利要求1所述的断开装置，还包括与所述第一磁体间隔开的第二磁体，所述电弧板的第一堆叠在所述第一磁体和所述第二磁体之间延伸。

3.根据权利要求1所述的断开装置，其中所述第一磁体布置在所述板的第一堆叠的与所述前边缘相对的边缘上。

4.根据权利要求1所述的断开装置，其中所述第二开关接触件的运动路径是线性的。

5.根据权利要求1所述的断开装置，其中所述第二开关接触件的运动路径是弧形的。

6.根据权利要求1所述的断开装置，还包括：

第三开关接触件，固定安装在所述非导电的开关壳体中；

第四开关接触件，设置在所述可移动臂上并与所述第二开关接触件串联，所述第四开关接触件能够沿着行进路径朝向和远离所述第三开关接触件移动；

电弧板的第二堆叠，包括限定所述第四开关接触件的运动路径穿过的通道的前边缘；以及

至少第二磁体，在所述电弧板的第二堆叠上建立磁场。

7.根据权利要求6所述的断开装置，其中选择第一和第二磁场以及所述电弧板的第一和第二堆叠，以在所述第二和第四开关接触件在125VDC至约1000VDC的直流负载下打开时耗散电弧能量。

8.根据权利要求1所述的断开装置，其中所述电流路径还包括被配置为接收过电流保护熔断器的第一熔断器接触构件和第二熔断器接触构件。

9.根据权利要求9所述的断开装置，其中所述过电流保护熔断器包括沿着插入轴可插入所述非导电的壳体中的一对端子叶片，并且所述第一熔断器接触构件和所述第二熔断器接触构件接收所述一对端子叶片中的相应一个。

10.根据权利要求1所述的断开装置，其中所述电流路径不包括断路器。

11.根据权利要求1所述的断开装置，其中所述可移动臂限定纵向轴，并且其中垂直于所述纵向轴生成电弧偏转力。

12.根据权利要求1所述的断开装置，其中所述可移动臂限定纵向轴，并且其中平行于所述纵向轴生成电弧偏转力。

13.根据权利要求1所述的断开装置，其中所述断开装置是断路器装置、接触器装置和可熔断断开开关装置之一。

14.根据权利要求1所述的断开装置，还包括可连接到电源电路的第一端子构件，所述第一开关接触件设置在所述第一端子构件上。

15.根据权利要求1所述的断开装置，其中以不依赖于极性的方式在所述电弧板的第一堆叠的方向上生成电弧偏转力。