CN112219254A - 用于对电流路径进行直流电流中断的分离设备以及保护开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于对电流路径(2)进行直流电流中断的分离设备(14)，尤其是用于保护开关(8)的分离设备，分离设备具有混合开关(16)，混合开关具有引导电流的机械的接触系统(18、18′)和与其并联的半导体开关系统(20)，其中，接触系统(18、18′)具有至少一个固定不动的固定接触部(22a、22b)和至少一个运动接触部(24a、24b)，其中，运动接触部(24a、24b)布置在与驱动系统(28、28′)耦接的引导电流的接触桥(26、26′)上，接触桥在切换运动中使运动接触部(24a、24b)从断开位置运动到以接触力(Fk)抵靠在固定接触部(22a、22b)上的闭合位置中，并且其中，在接触桥(26、26′)上布置有至少一个第一磁体元件(38、38′)，第一磁体元件借助气隙(42)与固定不动的第二磁体元件(40、40′)间隔开地布置，使得在电流流过接触桥(26、26′)时，在第一磁体元件(38、38′)中引起磁场(B)，并且使得实现第一和第二磁体元件(38、38′、40、40′)的磁性吸引，其中，该吸引引起了与接触力(Fk)指向相同的磁力(Fm)。

Description

用于对电流路径进行直流电流中断的分离设备以及保护开关

技术领域

本发明涉及用于对电流路径进行直流电流中断的分离设备，尤其是用于保护开关的分离设备，该分离设备具有混合开关，该混合开关具有引导电流的机械的接触系统和与接触系统并联的半导体开关系统。本发明还涉及具有这种分离设备的保护开关。

背景技术

例如，为了安装、装配或维修目的以及尤其是为了一般性的人身保护，将电部件或装置与开关回路或电流回路可靠地分离是值得期待的。因此，相应的切换单元或分离设备必须能够在负载下进行中断，也就是在无需首先切断给电流回路供电的电压源的情况下进行。

为了进行负载分离，可以使用性能卓越的半导体开关。然而，这些半导体开关具有的缺点是，即使在正常运行中，在半导体开关处也出现不可避免的功率损耗。此外，使用这种功率半导体开关，典型性无法确保电气分离并且因此无法确保可靠的人身保护。相比之下，如果使用机械开关(切换接触部)进行负载分离，则在完成接触部断开时，同样建立了电装置与电压源的电气分离。

这种机械开关或接触系统的电接触部通常被实施为固定不动的固定接触部和能相对于该固定接触部运动的运动接触部。运动接触部在此能相对于固定接触部运动，并且能从闭合位置转移到断开位置中。这意味着，借助切换运动让运动接触部在断开位置与闭合位置之间运动，以使对接触系统或切换单元进行切换。

在闭合位置中，接触系统的接触部典型地构成非常小的碰触位置，流过接触系统的通过电流在碰触位置处集中。在运行中，在此出现磁效应，尤其是出现所谓的“霍姆斥力”，该磁效应将力施加到接触部上，该力使得运动接触部与固定接触部之间的碰触式接触松脱。为了避免这种情况，这种接触系统通常具有弹簧元件，该弹簧元件以弹簧力将运动接触部挤压向固定接触部，也就是加载有沿闭合位置指向的附加的接触力或接触压力。

但是，在出现故障电流或过载电流时可能会发生霍姆斥力超过接触力，由此引起了接触部意外抬起。尤其是在要切换的直流电压高于24伏(DC)时，在对有电流流过的电接触部进行分离时，经常通过如下方式出现切换电弧，即，在断开接触部后电流继续以电弧放电的形式沿电弧路段流动。由于这种切换电弧在大约50伏起的直流电压和大约1安培起的直流电流的情况下不可能自动熄灭，因此接触系统在此时可能会受损或完全被破坏。

能想到所谓的混合型的分离设备，其具有混合开关。这种混合开关通常具有机械的接触系统以及与其并联的半导体开关系统。半导体开关系统在此具有至少一个功率半导体开关，该功率半导体开关在接触系统闭合时断开，也就是不导电，而在接触系统断开时，该功率半导体开关至少被暂时切换成导电。

尤其地，在接通时首先激活半导体开关系统，并且在短暂的延迟之后，当通过电流稳定时，闭合接触系统。随后，停用半导体开关系统，并且让机械的接触系统接管整个电流。相应地以相反的顺序进行关断。由此，使得电弧的电流从接触系统的接触部传导或换向到半导体开关系统上，由此，使得接触系统的切换接触部之间的电弧被熄灭，或从一开始就不出现。

因此，利用这种混合型的分离设备能够实现的是，在将运动接触部运动到断开位置，即机械的接触系统断开的切换过程中，至少在有限的电流范围内可以可靠地防止接触部之间的切换电弧。合适地，分离设备具有与混合开关串联布置的熔断保险丝。熔断保险丝在此确保在电流高于此电流范围时对系统提供可靠的保护。

当在保护开关中使用这种分离设备时，必须确保混合开关安全地承受故障电流或过载电流，这是因为否则将无法确保让(熔断)保险丝在预定的特征曲线之内做出可靠响应。为了确保即使在考虑到老化效应的情况下保险丝也在特性曲线之内进行响应，必须由机械的接触系统可靠地高达几千安培(kA)的过电流。因此，需要将接触压力提高到几倍，这对于接触系统在标称电流范围内进行低欧姆的接触来说是必需的。

为了确保保险丝安全响应，例如能够实现的是，将用于产生接触压力的一个或多个弹簧元件相应实施得超规格，从而使得接触力或接触压力在出现斥力时具有足够的余量，例如还考虑到机械振动。但是，由此将不利地提高分离设备的生产成本和所需的结构空间需求。此外，为了切换和保持接触系统需要相对较高的功率。

尤其是在仅具有一个固定接触部和一个运动接触部的接触系统中能想到的是，运动接触部被实施为(导体)环。在运行中，流经环的电流产生磁场，该磁场引起磁力以支持接触力。由此能够实现对斥力的抵消。在此，该作用与通过电流流动方向无关。

例如也能想到的是，以如下方式直接地或借助导板让永磁体的磁场在接触系统的区域中取向，即，使得在与电流流动过程中包围运动接触部的磁场系统协同作用中得到了对接触压力的有利的作用。在此，所引起的磁力的方向与电流流动方向有关。

发明内容

本发明的任务是，说明一种特别合适的分离设备，其用于电流路径的直流电流中断。此外，本发明的任务是，说明一种具有相应的分离设备的保护开关。

根据本发明的分离设备适用于并被设立成用于电流路径的直流电流中断，尤其是用于被接到电流路径中的保护开关。尤其是混合型的分离设备具有用于电流路径的直流电流中断的混合开关。

混合开关具有能切换的机械的接触系统。下文中将“机械的接触系统”理解为纯粹的机械的接触系统和机电的接触系统。

在此以及下文中，“切换”尤其应被理解为将接触系统的接触部机械分离或电气分离(“断开”)和/或将接触部闭合(“闭合”)。接触系统的接触插头与混合开关的半导体开关系统并联。换句话说，混合开关具有接触系统和半导体开关系统的并联电路。半导体开关系统适宜地具有至少一个可控的功率半导体开关。

接触系统具有至少一个固定不动的固定接触部和至少一个能相对于该固定接触部运动的运动接触部。运动接触部由引导电流的接触桥(切换臂)承载。接触桥在此例如由铜材料制成。接触桥与驱动系统耦接，该驱动系统使接触桥(进而是运动接触部)从断开位置运动到以接触力抵靠在固定接触部上的闭合位置中。换句话说，借助驱动系统向运动接触部加载挤压压力或接触压力，这确保了对接触部的安全贴靠。优选地，驱动系统实施有弹簧元件，其中，接触力(闭合力)作为弹簧元件的预紧力或复位力来引起。

根据本发明，在接触桥上布置有至少一个第一磁体元件，该第一磁体元件借助气隙与固定不动的第二磁体元件隔开地布置，使得在电流流过接触桥时在第一磁体元件中引起磁场，并且使得实现第一和第二磁体元件的磁性吸引。换句话说，第一磁体元件引导由被电流流过的接触桥所产生的磁场，其中，通过第二磁体元件闭合了经过气隙的磁回路。在该吸引或磁性的相互作用的过程中，引起了与接触力指向相同的磁力(拉力)，由此提高了运动接触部在固定接触部上的有效的接触力。

除了驱动系统的接触力之外，通过电流流动还在两个磁体元件之间引起了力作用，这提高了接触压力，并且因此抵消了所出现的霍姆斥力。换句话说，接触力和磁力与斥力指向相反。该力作用在此与电流流动方向无关，并且因此始终增强接触力。

斥力和所引起的磁力均与流过接触系统的电流强度的平方成比例地增加。这意味着，在出现过电流或故障电流时，斥力和磁力都以相同的方式增加，从而通过磁体元件使磁力始终具有足够大小，以便抵消斥力。因此可以确保对接触部的始终可靠且运行安全的贴靠。尤其地，即使在出现故障电流或过电流的情况下，也有利地且容易地抵制了接触部的不期望的抬起。由此，实现了特别合适的用于电流路径的直流电流中断的分离设备。

尤其地，只有当需要将运动接触部可靠地压到固定接触部上时，才针对接触压力产生附加的磁力。因此，与现有技术相比，不需要设置驱动系统的更高规格的接触压缩弹簧，由此减少了分离设备的制造成本以及所需的结构空间需求。此外，在切换接触系统或混合开关时因此需要相对较低的吸引和保持能量。由于减少了保持能量，使得驱动系统的热生成减少，由此能使用结构空间方面特别紧凑的驱动系统。此外，因此能实现更高的标称电流。因此，在作为双稳态的接触系统的实施方案的情况下，例如能够使用相对较弱的永磁体。

由于机械的接触系统是混合开关的一部分，因此在切换时，尤其是在断开接触部时，不出现(切换)电弧。由此，可以基本上忽略由于接触部烧毁所引起的效应，由此通过气隙能特别有效地调整或预设磁体元件的协调。因此尤其地，至少关于磁体元件的力作用方面，使得分离设备在其使用寿命方面基本上没有变化。

固定不动的第二磁体元件优选不是混合开关的一部分，尤其不是能运动的接触系统的一部分。第二磁体元件例如布置在分离设备的或保护开关的壳体上，从而使得所引起的磁力的作用点布置在接触系统的驱动系统的外部或与之间隔开地布置。由此始终确保了磁体元件的功能。

气隙例如具有约0.3mm(毫米)至1mm的净宽度。优选地，气隙尤其具有约0.5mm的净宽度。

根据本发明，因此，由电流流过的接触桥本身被用来产生支持驱动系统的磁场。磁体元件因此作为附加的电动磁致动器或升举磁体起作用，其磁力直接作用到接触桥上，从而在电流强度过高的情况下，尤其是在千安培范围(kA)内时可靠地并运行安全地抵消了接触部所出现的推斥。尤其地，根据本发明的分离设备的接触系统不需要附加的永磁体用来产生支持性的拉力或闭合力(磁力)，由此使得分离设备特别廉价。此外，该功能与电流流动方向无关，从而使得接触系统进而是分离设备能基本上双向使用。

与现有技术相反，与环状引导的接触桥(导体环)的推斥相比，根据本发明的磁体元件的拉动作用能够实现优化的借助接触桥进行的电流引导。由此能够实现分离设备的结构空间非常紧凑的实施方案。此外，在接触部闭合时实现最大的作用。与此相反，在发生接触部较大升举(分离路段提高、电压更高)的情况下，必须相应地使导体环实施得较远并且因此可能无效。因此，接触桥本身能被结构空间特别紧凑且节省材料地实施，由此还减少了接触系统的功率损耗。

在合适的改进方案中，机械的接触系统具有两个固定接触部和两个运动接触部。合适地，运动接触部在此基本上同时地、即同步地运动，从而在两个切换或接触位置处的切换基本上同时进行的。换句话说，接触系统(进而是混合开关)具有两个优选彼此间隔开的接触部对或分离位置。由此能够实现对接触系统特别运行安全的切换，由此改善了分离设备的切换性能。

在有利的实施方案中，第一磁体元件和第二磁体元件分别由软磁性的材料制成，尤其是由软磁性的铁材料制成。在此，软磁性的材料或材质尤其被理解为在磁场存在下容易磁化的铁磁性的材料。这种磁极化尤其通过在被电流流过的接触桥中的电流产生。通过极化使各自的磁体元件中的磁通密度提高了数倍。这意味着，软磁性的材料“增强了”其各自的材质磁导率周围的外部磁场。由此确保了在磁体元件之间产生尽可能高的磁力，从而始终可靠地抵消了斥力。

软磁性的材质具有小于1000A/m(安培每米)的矫顽场强。使用具有80至120A/m的矫顽场强的磁体软铁(RFe80-Rfe120)作为软磁性的材料。也能想到使用冷轧带，例如EN10139-DC01+LC-MA(“变压器板材”)，由此实现了特别廉价的实施方案。

在能想到的实施方式中，第一磁体元件和第二磁体元件被实施为成对的轭衔铁对。其中一个磁体元件在此被实施为大致呈U形或马蹄铁形的磁轭，其中，另一磁体元件被适当地设计为扁平的衔铁板。

在有利的设计方案中，接触桥大致呈矩形地实施，其中，设置有两个运动接触部，它们布置在接触桥的相对置的端侧上。由此实现了接触系统的能运动的部分的特别简单的结构。优选地，运动接触部布置在接触桥的共同的平坦面上，其中，与驱动系统的耦接适当地在接触桥的与运动接触部相对置的平坦面上进行。

在适宜的构造方案中，第一磁体元件被实施为呈U形的磁轭，其在水平的U形侧边的区域中贴靠在接触桥上。在此，第一磁体元件或磁轭利用水平的U形侧边尤其是贴靠在与驱动系统的机械耦接的区域中，其中，磁轭借助竖直的U形侧边至少区段式围绕接触桥。

合适地，竖直的U形侧边围绕接触桥，使得第一磁体元件的竖直的U形侧边朝固定接触部的方向突出于接触桥，并且分别借助自由端部处的气隙与实施为衔铁板的第二磁体元件间隔开地布置。第二磁体元件或衔铁板在此基本上横向于接触桥地定向，也就是大致平行于第一磁体元件的或磁轭的水平的U形侧边地定向。

在适宜的改进方案中，接触桥的切换运动，即借助驱动系统和/或磁体元件引起的接触桥的运动是直线的。在此和下文中，“和/或”的连接词以如下方式理解，即，借助该连接词关联的特征既可以共同地构成，也可以彼此作为替选方案构成。由此，能够实现驱动系统和接触桥以及磁体元件的设计结构上特别简单的实施方案和布置方案。

在替选的同样有利的设计方案中，接触桥基本上呈U形地实施，其中，两个运动接触部分别布置在各自的竖直的U形侧边的自由端部上。接触桥的替选的设计方案能廉价地制造并且能够实现接触部之间的特别大的分离路段，也就是在断开位置中的接触部之间的大的净宽度。在该设计方案中，驱动系统优选实施为铰接衔铁磁体系统，由此实现了特别廉价的、结构空间紧凑的且耐用的分离设备。

在该实施方式的附加的或另外的方面中设置的是，实施为衔铁板的第一磁体元件分别沿着接触桥的竖直的U形侧边布置。此外，设置有两个实施为呈U形的或马蹄铁形的磁轭的第二磁体元件，它们布置在固定接触部的区域内，并且它们分别具有两个竖直的U形侧边，这些竖直的U形侧边至少区段式围绕接触桥的相对置地布置的竖直的U形侧边。由此确保在运动接触部的区域内的特别均匀地产生或引起支持性的磁力。

在特别合适的改进方案中，接触桥的切换运动借助摆动运动或转动运动进行。摆动运动或转动运动在此尤其沿着或平行于接触桥的水平的U形侧边定向。在此尤其地，接触桥紧固或保持在驱动系统的大致呈U形的弹簧元件上，该弹簧元件被制造为例如由弹簧钢制成的冲压件。摆动运动或转动运动在此尤其通过铰接衔铁磁体系统实现，其中，接触压力由弹簧元件的弯曲弹性引起。通过摆动运动或转动运动，使得能以简单的方式产生或实现接触部之间的特别大的分离路段，由此实现了分离设备的特别安全且可靠的电气分离。

此外，具有呈U形布置的弹簧元件的其竖直的U形侧边基本上与接触桥的竖直的U形侧边对齐的构造方案有利之处在于，即使在发生外部振动或冲击的情况下，使得接触系统也可靠地保持在闭合位置中。尤其地，在这种旋转式的接触系统中能够实现的是，将运动的接触桥的质心定位在转动点或转动轴线附近。

在优选的应用中，上述分离设备是保护开关的一部分。保护开关在此适宜地被互连在直流电流源与消耗器或负载之间的电流回路中，从而当操纵保护开关时，使得分离设备将消耗器或负载与直流电流源电气分离。

保护开关尤其实施为混合型的保护开关或实施为混合型的(功率)继电器，或者也被实施为下游具有熔断保险丝的保护开关器件，并且保护开关具有馈电接口，经由该馈电接口联接电网侧的进而是引导电流的电流线路，以及具有负载接口，经由该负载接口能够联接负载侧引出的电流线路。

优选地，保护开关适用于并且被设立成用于切换例如在6kA的范围内的高电压和直流电流。为此，分离设备适宜地被相应确定规格，以便引导并安全地切换如此高的电流强度。因此，即使在过电流或故障电流高的情况下，通过根据本发明的分离设备也确保保护开关的安全且可靠的切换。

附图说明

下面参照附图更详细地阐述本发明的实施例。其中：

图1以示意图示出电流回路，其具有直流电流源、消耗器和被接在它们之间的保护开关；

图2以透视图示出保护开关的机械的接触系统；

图3以截面图示出接触系统；

图4以透视图示出接触系统；

图5以侧视图示出了接触系统；

图6以从下侧观察的俯视图示出接触系统；

图7以透视图示出处于闭合位置中的接触系统的替选的实施方式；

图8以透视图示出处于断开位置中的接触系统的替选的实施方式；

图9以侧面图区段式示出接触系统的替选的实施方式；

图10以截面图示出接触系统的纵向剖面；并且

图11以截面图示出接触系统的横截面。

在所有附图中，彼此相应的部分和尺寸始终设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1以示意性的和简化的图示出了用于引导(直流)电流I的电流回路2。电流回路2具有直流电流源4，该直流电流源具有正极4a和负极4b，在正极与负极之间施加有运行电压U。在电流回路2中接连有负载或消耗器6。在正极4a与负载6之间接连有例如形式为混合型的功率继电器的保护开关8。

保护开关8一方面借助馈电接口10与电源侧的进而是引导电流的电流线路联接，并且另一方面，借助负载接口12与负载侧引出的电流线路联接。

保护开关8具有混合型的分离设备14和保险丝15的串联电路。分离设备14在此实施有混合开关16，该混合开关具有机械的接触系统18以及与之并联的半导体开关系统20和(辅助)继电器21的串联电路。半导体开关系统20在图1中示例性地借助受控的功率半导体开关、尤其是借助IGBT(绝缘栅双极晶体管)示出。

附加的继电器或分离元件21在此确保在触发分离设备14时对电流路径2的电气分离。分离设备14适用于并被设立成用于在发生故障电流或过电流的情况下安全地承受电流I足够久直到触发保险丝15。在此尤其地，安全地承受电流I被理解为机械的接触系统18的接触部不被中断或抬起。

下面参照图2至6更详细地阐述接触系统18的第一实施方式。

图2中所示的接触系统18具有两个固定不动的固定接触部22a、22b，固定接触部一方面能导电地与馈电接口10联接，并且另一方面能导电地与负载接口12联接。固定接触部22a、22b分别被引导至所属的电接口23a、23b，借助电接口能将接触系统18与电流回路2联接起来。

此外，接触系统18还具有两个运动接触部24a、24b，它们由共同的引导电流的接触桥26承载。接触桥26与驱动系统28耦接，借助该驱动系统，使得接触桥26能向固定接触部22a、22b运动或能运动离开固定接触部。

为了切换接触系统18，借助驱动系统28在切换运动过程中能使接触桥26从断开位置运动到闭合位置。在图2至6中，接触系统18被示出为处于闭合位置中，在该闭合位置中，在各自的接触位置处的运动接触部24a、24b分别与相对置的固定接触部22a、22b导电地碰触式接触。

在图2至6的实施例中，当接触系统18断开和闭合时，由驱动系统28引起的切换运动沿着驱动系统28的垂直于接触部22a、22b，24a、24b定向的(调节)方向直线式进行。

长的、笔直的、大致呈板状的接触桥26例如由铜制造的冲压件制成。运动接触部24a和24b在此布置在大致呈矩形的接触桥26的相对置的端侧上。运动接触部24a和24b布置在接触桥26的朝向固定接触部22a和22b的平坦面或下侧30上。驱动系统28布置在接触桥26的相对置地布置的平坦侧或表面32上。

图3以截面图区段式示出了沿根据图2的线III-III的接触系统18的纵截面。如在图3的截面图中比较清楚可见地，驱动系统28具有受弹簧负载的冲头34，用以操纵接触桥26或让其运动。

冲头34至少区段式被例如实施为螺旋弹簧的弹簧元件36包围，该弹簧元件在下文中也被称为接触压缩弹簧。接触压缩弹簧36在此以如下方式布置，即，在闭合位置中至少存在一定的弹簧应力，该弹簧应力的复位力作为作用到接触桥26上并因此作用到运动接触部24a和24b上的接触力Fk或接触压力起作用(图4)。换句话说，运动接触部24a和24b借助驱动系统28被加载挤压或接触压力，该挤压或接触压力确保了对接触部22a、22b、24a、24b的安全的贴靠。在此，接触力Fk沿着驱动系统的调节或操纵方向定向，即沿着发生接触系统18进行直线切换运动的方向定向。

在接触桥26上布置有磁体元件38。磁体元件38实施为大致呈马蹄铁形或U形的磁轭，磁轭的水平的U形侧边38a布置在接触桥26的上侧32上。U形侧边38a具有中央的、未详细指明的圆形的留空部，冲头34至少区段式引导穿过该留空部。U形侧边38a横向于接触桥26地、也就是基本上垂直于接触桥地布置。

在U形侧边38a的对置的端侧上分别成形有竖直的U形侧边38b。U形侧边38b垂直于U形侧边38a和接触桥26地定向，也就是基本上平行于冲头34地定向。U形侧边38b在此围绕接触桥26，从而U形侧边38b在它们各自的自由端部处从接触桥26的下侧30至少部分地轴向竖立，也就是突出超过下侧30。与U形侧边38b的自由端部间隔开地布置有第二磁体元件40。实施为扁平的、大致呈矩形的衔铁板的磁体元件40平行于U形侧边38a布置，即横向于接触桥26地布置。

在图中所示的闭合位置中，U形侧边38b的自由端部分别借助气隙42与衔铁板40间隔开地保持。衔铁板40是固定不动的，也就是关于分离设备14的或保护开关8的壳体方面相对壳体固定地布置。磁轭38和衔铁板40分别由软磁性的材料制成，尤其是软磁性的铁材料制成。

(尤其在图4和5中可见地)，U形侧边38b在由U形侧边38b和接触桥26的纵向方向展开的平面中具有大致呈漏斗形的横截面形状。U形侧边38b在此具有成形在U形侧边38a的基部上的截锥形的或梯形的区域，并且具有成形在与基部相对置的梯形的区域的底侧上的大致呈矩形的区域。在此，矩形的区域形成U形侧边38b的自由端部。例如如图4所示，在U形侧边38b中引入圆形的留空部44。

尤其如在图6中所示的从下侧30观察的俯视图中可见，衔铁板40在由接触桥26和U形侧边38a的纵向轴线展开的平面上具有大致呈沙漏形的、即束腰形的横截面形状。束腰部或变细部在此居中地沿着各自的纵向侧布置以及布置在固定接触部22a和22b的区域中。

如图4中示意性地借助箭头指示地，电流I经由固定接触部22a和运动接触部24a被馈送到接触桥26中，并经由运动接触部24b和固定接触部22b从接触系统18中导出。由于磁效应，使得在由接触部对22a、24a和22b、24b形成的接触位置处分别出现斥力Fe，该斥力与接触力Fk相反地定向。

接触力Fk、即接触压缩弹簧36的弹簧强度，尤其以如下方式确定规格，即，在正常电流，即在电流强度小于或等于正常电流或标称电流的电流I的情况下，使得接触力可靠地抵消了斥力Fe。这意味着，在正常电流的情况下，接触力Fk总是大于斥力Fe，从而可靠且容易地防止了运动接触部24a、24b从固定接触部22a、22b上意外抬起。

在此，在故障电流或过电流的情况下，其中电流I的电流强度超过标称值，磁体元件38和40将防止斥力Fe使接触部22a、22b，24a、24b彼此分离。在这种过电流的情况下，接触压缩弹簧36的接触力Fk不足以可靠地抵消变得越来越大的斥力Fe。

当电流流过接触桥26时，电流I在接触桥26周围产生磁场。磁场使软磁性的磁轭38和软磁性的衔铁板40极化，由此，与周围环境相比，在磁体元件38、40区域中的磁通密度明显被提高。因此，在磁轭38、气隙42和衔铁板40之间形成了磁回路。

因此，由于借助气隙42而形成的间隔，使得在磁轭38与衔铁板40之间引起了吸引性的磁力Fm。由于衔铁板40固定不动地或相对壳体固定地布置在保护开关8中，因此磁轭38被拉向衔铁板40。因此，所产生的磁力Fm与接触压缩弹簧36的接触力Fk指向相同，从而使得磁力Fm和接触力Fk相加成抵制斥力Fe的合成总力。因此，提高了接触部22a、22b、24a、24b之间的接触压力，由此即使在出现故障电流或过电流的情况下，也可靠地且运行安全地抵制了接触部22a、22b、24a、24b的抬起。

因此，通过被电流流过的接触桥26产生了支持驱动系统28的磁场，该磁场被用于增强接触压力。因此，当电流流过接触桥26时，磁体元件38、40作为附加的电磁致动器或升举磁体起作用，其所引起的磁力Fm经由U型侧边38a直接作用到接触桥26上进而作用到运动接触部24a、24b上。

下面参考图7至11更详细地阐述接触系统18‘的替选的第二实施方式。

在该实施方式中，接触桥26‘被实施为基本上呈U形的铜件，其中，两个运动接触部24a、24b分别布置在竖直的U形侧边26’a的自由端部上。

沿接触桥26‘的竖直的U形侧边26a’布置有实施为衔铁板的磁体元件38‘。在该实施例中，接触装置18‘的驱动系统28‘被实施为铰接衔铁磁体系统，其中，仅示出了与铰接衔铁耦接的、大致呈U形的弹簧元件46。U形侧边26’a和衔铁板38‘以及U形侧边46a在此基本上分别堆垛地级联布置。

弹簧元件46的竖直的U形侧边46a基本上与接触桥26’的U形侧边26’a对齐地布置，其中，弹簧元件46的水平的U形侧边46b与接触桥26‘的水平的U形侧边26’b间隔开地布置。换句话说，U形侧边46a沿着侧边纵向方向比U形侧边26’a具有更大的长度，从而使得沿侧边纵向方向，U形侧边46b布置在U形侧边26’b上方。

弹簧元件46由诸如弹簧钢那样的弯曲弹性的材料制成，从而使得驱动系统28‘的可摆动运动性或可转动运动性通过基本上浮动布置的U形侧边46b来实现。因此，尤其地，弹簧元件46的U形侧边46a以能相对于平行于U形侧边46b延伸的摆动或转动轴线S摆动或转动的方式保持。

因此，在该实施例中，切换运动尤其通过使接触桥26‘围绕摆动轴线S摆动来进行。该摆动运动在图7中示出，其中示出了处于闭合位置中的接触系统，而在图8中示出了处于断开位置的接触系统18‘。由于摆动运动或转动运动，使得在接触部22a、22b、24a、24b之间实现了相对较大的分离路段。

在该实施例中，设置有两个固定不动的磁体元件40‘，其相对壳体固定的布置在保护开关8的绝缘的、即非导电的壳体48上。磁体元件40‘在横截面中构造为马蹄铁形或U形的磁轭，其至少区段式沿U形侧边26’a、46‘的侧边纵向方向延伸。因此，磁轭40’基本上实施为具有马蹄铁形或U形的底面或横截面的柱体形的成形件。

磁体元件40‘分别具有在闭合位置中平行于U形侧边26’a、46‘定向的水平的U形侧边40a’。将两个竖直的U形侧边40’b成形到磁轭40‘的后部的U形侧边40a’上。(如在图9中可见)磁轭40‘的U形侧边40’b在闭合位置中至少区段式围绕接触桥26‘的分别对置地布置的竖直的U形侧边26’a，从而在U形侧边26’a与各自的衔铁板38‘的自由端部之间构成气隙42。

如根据图10和图11的截面图可见，电流I在流过接触桥26‘的侧边26’a、26’b时产生磁场B，该磁场与电流的方向无关地引起了将磁体元件38‘、40‘拉向彼此的磁力Fm，由此增强了由于弹簧元件46的弹簧应力引起的接触力Fk。

本发明不限于上述实施例。相反，本领域技术人员也可以从中推导出本发明的其他变型方案，而不背离本发明的主题。尤其地，此外结合实施例描述的所有单个特征也可以以其他方式彼此组合而不脱离本发明的主题。

附图标记列表

2 电流回路

4 直流电流源

4a 正极

4b 负极

6 负载/消耗器

8 保护开关

10 馈电接口

12 负载接口

14 分离设备

15 保险丝

16 混合开关

18、18‘ 接触系统

20 半导体开关系统

22a、22b 固定接触部

23a、23b 接口

24a、24b 运动接触部

26 接触桥

26‘ 接触桥

26’a、26’b U形侧边

28、28‘ 驱动系统

30 平坦面/下侧

32 平坦面/上侧

34 冲头

36 弹簧元件/接触压缩弹簧

38 磁体元件/磁轭

38a、38b U形侧边

38‘ 磁体元件/衔铁板

40 磁体元件/衔铁板

40‘ 磁体元件/磁轭

40’a、40’b U形侧边

42 气隙

44 留空部

46 弹簧元件

46a、46b U形侧边

48 壳体

U 运行电压

I 电流

Fk 接触力

Fm 磁力

Fe 斥力

S 摆动轴线/转动轴线

B 磁场

Claims (7)

1.用于对电流路径(2)进行直流电流中断的分离设备(14)，尤其是用于保护开关(8)的分离设备，所述分离设备具有混合开关(16)，所述混合开关具有引导电流的机械的接触系统(18、18‘)和与所述接触系统并联的半导体开关系统(20)，

-其中，所述接触系统(18、18‘)具有至少一个固定不动的固定接触部(22a、22b)和至少一个运动接触部(24a、24b)，

-其中，所述运动接触部(24a、24b)布置在与驱动系统(28、28‘)耦接的引导电流的接触桥(26、26‘)上，所述接触桥在切换运动中使所述运动接触部(24a、24b)从断开位置运动到以接触力(Fk)抵靠在所述固定接触部(22a、22b)上的闭合位置中，

-其中，在所述接触桥(26、26‘)上布置有至少一个第一磁体元件(38、38‘)，所述第一磁体元件借助气隙(42)与固定不动的第二磁体元件(40、40‘)间隔开地布置，使得在电流流过所述接触桥(26、26‘)时在所述第一磁体元件(38、38‘)中引起磁场(B)并实现第一和第二磁体元件(38、38‘、40、40‘)的磁性的吸引，其中，所述吸引引起了与所述接触力(Fk)指向相同的磁力(Fm)。

2.根据权利要求1所述的分离设备(14)，

其特征在于，

所述机械的接触系统(18、18‘)具有两个固定接触部(22a、22b)和两个运动接触部(24a、24b)。

3.根据权利要求1或2所述的分离设备(14)，

其特征在于，

所述第一磁体元件(38、38‘)和所述第二磁体元件(40、40‘)分别由软磁性的材料制成，尤其是由软磁性的铁材料制成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的分离设备(14)，

其特征在于，

所述接触桥(26‘)基本上呈U形，其中，两个运动接触部(24a、24b)分别布置在竖直的U形侧边(26’a)的自由端部上。

5.根据权利要求4所述的分离设备(14)，

其特征在于，

-沿所述竖直的U形侧边(26’a)分别布置有实施为衔铁板的第一磁体元件(38‘)，并且

-设置有两个实施为磁轭的第二磁体元件(40‘)，所述第二磁体元件布置在固定接触部(22a、22b)的区域中，并且所述第二磁体元件分别具有两个竖直的U形侧边(40’b)，所述两个竖直的U形侧边至少区段式围绕所述接触桥(26‘)的分别相对置地布置的竖直的U形侧边(26‘a)。

6.根据权利要求4或5所述的分离设备(14)，

其特征在于，

所述接触桥(26‘)的切换运动是摆动运动或转动运动。

7.保护开关(8)，所述保护开关具有根据权利要求1至6中任一项所述的分离设备(14)。

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