CN112582216A - 与结合引爆式特征部的开关装置一起使用的接触悬浮触发机构 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电气开关装置，其具有壳体，在壳体内部具有内部部件。内部部件包括触点，该触点配置为操作以将开关装置的状态从允许电流流过开关装置的闭合状态改变到中断电流流过开关装置的打开状态。包括引爆式特征部，该引爆式特征部配置为与内部部件相互作用，以当引爆式特征部激活时将开关装置从闭合状态转变到打开状态。引爆式特征部配置为在流过开关装置的升高的电流信号下响应于触点之间的悬浮而触发。
Description
技术领域
本文描述了这样的装置，该装置涉及用于与电气开关装置(例如接触器装置和电熔断装置)一起使用的触发机构和构造。
背景技术
连接和断开电路与电路本身一样老，并且通常用作在“开”和“关”状态之间切换所连接的电气装置的电力的方法。通常用于连接和断开电路的一个装置的实例是接触器，其电连接到一个或多个装置或电源。接触器配置为使得其可以中断或完成电路以控制去往和来自装置的电功率。一种类型的传统接触器是气密密封接触器。
除了用于在装置的正常操作期间连接和断开电路目的的接触器之外，可以采用各种附加装置以便提供过电流保护。这些装置可以防止短路、过载和对电气系统或所连接的电气装置的永久损坏。这些装置包括断开装置，其可以永久的方式快速断开电路，使得电路将保持断开，直到断开装置被修复、替换或重置。一种这样的类型的断开装置是熔断器。传统的熔断器是一种用作牺牲装置的低电阻导体。典型的熔断器包括金属丝或金属条，当过多电流流过其时，金属丝或金属条熔化，中断其连接的电路。
随着社会的进步，对电气系统和电子装置的各种革新变得越来越普遍。这种革新的一个实例包括电动汽车的最新进展，其可能在一天变成节能标准并代替传统的石油动力车辆。在这种昂贵且常规使用的电气装置中，过电流保护特别适用于防止装置故障并防止对装置的永久损坏。此外，过电流保护可以防止安全危险，例如电气火灾。这些对电气系统和装置的现代改进需要现代解决方案来提高用于触发熔断装置的机构的便利性和效率。
发明内容
本文描述了用于激活引爆式特征部(pyrotechnic feature)以用作开关装置(例如接触器或熔断装置)内的熔断机构的无源触发特征和构造。这些无源触发构造可以配置为响应于与危险过电流相对应的流过开关装置的电流的阈值水平而触发。本发明的不同实施方式布置为在接触悬浮和相应的电弧放电期间激活引爆式(pyrotechnic)熔断机构。
根据本发明的电气开关装置的一个实施方式包括壳体，内部部件位于该壳体中。内部部件包括触点，该触点配置为操作以将开关装置的状态从允许电流流过开关装置的闭合状态改变到中断电流流过开关装置的打开状态。包括引爆式特征部，该引爆式特征部配置为与内部部件相互作用，以当引爆式特征部激活时将开关装置从闭合状态转变到打开状态。引爆式特征部配置为在流过开关装置的升高的电流信号下响应于触点之间的悬浮而触发。
根据本发明的实施方式可以布置有引爆起动器，该引爆起动器直接耦接到开关装置的高电压端子。当在固定触点和活动触点之间发生高电流悬浮时，固定触点和活动触点之间的电阻迅速增加。这导致端子处的电流被沿着最小电阻的路径引导，即，引导到引爆起动器。
附图说明
从以下结合附图的详细描述中，本发明的这些和其他进一步的特征和优点对本领域技术人员来说将是显而易见的，其中，相同的附图标记表示附图中的对应部件，其中：
图1是能够结合本发明的特征的接触器的实施方式的前剖视图，其示出为处于允许电流通过装置的“闭合”方位；
图2是图1的接触器装置的实施方式的前剖视图，其示出为处于防止电流通过装置的“打开”或“断开”方位；
图3是图1的接触器装置的实施方式的前剖视图，示出为处于不同的方位，其中，断开元件已经“被触发”；“
图4是能够结合本发明的特征的熔断装置的前剖视图，示出为处于静止的“未触发”状态；
图5是能够结合本发明的特征的熔断装置的前剖视图，示出为处于激活的“触发”状态；
图6是结合本发明的特征的引爆式触发构造的前顶部透视图；
图7是图6的引爆式触发构造的后顶视图；
图8是结合本发明的特征的另一种引爆式触发构造的前顶部透视图；
图9是图8的引爆式触发构造的后顶视图；
图10是结合本发明的特征的又一引爆式触发构造的前顶部透视图；
图11是图10的引爆式触发构造的一部分的前剖视图；
图12是根据本发明的引爆式功率开关电路的一个实施方式的示意图；
图13是根据本发明的引爆式功率开关电路的另一实施方式的示意图；
图14示出了根据本发明的开关装置的示意图；
图15是用于根据本发明的开关装置的固定触点和活动触点的示意性平面图；
图16是图15所示的固定触点和活动触点之间的界面的顶视图；
图17是根据本发明的引爆式开关电路的另一实施方式的示意图；
图18是根据本发明的引爆式开关电路的再一实施方式的示意图；
图19是根据本发明的开关装置的另一实施方式的透视图；
图20是图19所示的开关装置的剖视透视图；
图21是图19所示的开关装置的另一剖视透视图；
图22是根据本发明的多个起动器部件的剖视图；以及
图23是图22所示的部件的剖视透视图。
具体实施方式
现在将对本公开的各种实施方式进行详细描述。这些实施方式阐述了用于与集成引爆式电路断开特征的开关装置(例如接触器或熔断装置)一起使用的无源开关特征(passive switching feature，被动开关特征)和构造。这些开关装置可电连接到电气装置或系统以“接通”或“断开”到所连接的装置或系统的电力。虽然本文公开的实例装置可以利用有源触发构造来补充或代替所公开的无源特征，但是无源特征提供了响应于阈值电流水平而自动触发引爆式断路器的优点。
在一些实施方式中，根据本发明的开关装置包括内部引爆加载部(internalpyrotechnic charge)，耦接到引爆式激活或触发机构。引爆式触发机构可以使用已知的电气耦接机构直接耦接到开关装置的高压(固定)触点。引爆加载部配置为用作熔断器，例如通过将活动触点移动到不与固定触点接触，而通过接触器或熔断装置永久地断开电路。
如下面详细描述的，接触器的固定触点和活动触点之间的闭合力可以由排斥悬浮力克服。此悬浮力由流过触点的电流产生，并且在升高的电流期间能够引起固定触点和活动触点的分离。当这种分离开始时，在固定触点和活动触点之间可能发生电弧放电。此电弧放电进而导致固定触点和活动触点之间的电阻快速增加。然后，端子处的升高的电流采用最小电阻的路径到达引爆式触发装置，引起引爆加载部的激活。这进而可以导致固定触点和活动触点的永久分离。
应理解，悬浮电弧激活的引爆致动器可以与其他无源和有源引爆式激活电路结合使用。在这些实施方式中，开关装置可以布置有单个引爆式激活或触发机构，其可以从激活单个引爆加载部的不同的源或电路被激活。或者，可以包括多个引爆式触发机构，每个引爆式触发机构激活其自己的引爆加载部。
在此说明书中，所示的优选实施方式和实例应当被认为是实例，而不是对本发明的限制。如本文使用的，术语“发明”、“装置”、“本发明”或“本装置”是指本文描述的本发明的实施方式中的任一个以及任何等效物。此外，在本文献中对“发明”、“装置”、“本发明”或“本装置”的各种特征的引用并不意味着所有要求保护的实施方式或方法必须包括所引用的特征。
还应理解，当元件或特征被称为在另一元件或特征“上”或“邻近”该另一元件或特征时，其可以直接位于该另一元件或特征上或者邻近该另一元件或特征，或者也可以存在中间元件或特征。还应理解，当元件被称为“附接”、“连接”或“耦接”到另一元件时，其可以直接附接、连接或耦接到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接附接”、“直接连接”或“直接耦接”到另一元件时，不存在中间元件。
相对术语，例如“外部”、“上方”、“下”、“下方”、“水平”、“垂直”和类似术语，可以在本文中用于描述一个特征与另一个特征的关系。应理解，这些术语旨在包括除了图中所示的方位之外的不同方位。
虽然术语第一、第二等可以在本文用来描述各种元件或部件，但是这些元件或部件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件或部件与另一个元件或部件区分开。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一元件或部件可以被称为第二元件或部件。
本文使用的术语仅用于描述特定实施方式，而不是要限制本发明。如本文使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还将理解，术语“包括”在本文使用时，指明存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。
在本文中参考不同的视图和图示来描述本发明的实施方式，这些视图和图示是本发明的理想化实施方式的示意图。因此，可以预期例如由于制造技术和/或公差而导致的图示形状的变化。本发明的实施方式不应被解释为限于本文所示的区域的特定形状，而是包括例如由制造引起的形状偏差。
应理解，当第一元件被称为在两个或更多个其他元件“之间”、“夹在”两个或更多个元件或“夹在两个或更多个其他元件之间”时，第一元件可以直接在该两个或更多个其他元件之间，或者中间元件也可以存在于该两个或更多个其他元件之间。例如，如果第一元件在第二元件和第三元件“之间”或“夹在第二元件和第三元件之间”，则第一元件可以直接在第二元件和第三元件之间而没有中间元件，或者第一元件可以与一个或多个附加元件相邻，其中第一元件和这些附加元件都在第二元件和第三元件之间。
在详细描述结合本发明的特征的特定引爆式触发构造之前，首先将描述结合引爆式特征部并提供用于根据本公开的无源触发构造的实例环境的实例开关装置。这些开关装置可以包括任何结合引爆式特征部的开关装置，例如，配置为允许装置在“接通”和“断开”状态之间切换的接触器。
在一些接触器装置中，引爆式特征部用作结合到接触器装置中的熔断器元件。在转让给本申请的受让人吉加瓦(Gigavac)公司的标题为“集成引爆式断开特征的接触器装置”的美国申请第16/101,143号中阐述了这种接触器装置的实例，该申请通过引用的方式结合到本申请中。除了配置为在“接通”和“断开”状态之间自由切换的接触器之外，根据本公开的引爆式触发构造还可以与牺牲熔断装置(sacrificial fuse device)一起使用，该牺牲熔断装置配置为当未被触发时允许电流通过电气系统或装置，并且当被触发时防止电流通过电气系统或装置。在转让给本申请的受让人吉加瓦公司的标题为“机械熔断装置”的美国申请第15/889,516号中阐述了这种熔断装置的实例，该申请通过引用的方式结合到本申请中。
参考结合引爆式特征部的实例接触器装置，图1示出了接触器装置100的实例实施方式的剖视图，其包括集成的引爆式断开部件，该部件在过电流的情况下可以用作牺牲断开器(sacrificial disconnect)。图1示出了处于“闭合”电路位置的接触器装置100，其中，使得电流能够流过接触器装置。图1还示出了处于其非触发或“设定”机械方位的接触器装置100的引爆式断开部分，允许接触器装置正常地起作用以在其“闭合”和“断开”位置之间操作。接触器装置100的断开部分也具有“触发”方位，其中电路断开并且使通过接触器装置的电流永久地禁止，直到装置被替换或修理和复位。“闭合”和“断开”接触器模式以及“设定”和“触发”断开模式在本文中进一步更详细地描述。
图1的接触器装置100包括主体102(也称为壳体102)以及两个或更多个固定触点结构104、106(示出了两个)，其配置为将接触器装置的内部部件电连接到外部电路，例如，连接到电气系统或装置。主体102可包括可支撑如本文所公开的接触器装置100的结构和功能的任何合适的材料，其中优选的材料是可向接触器装置100提供结构支撑而不干扰通过固定触点104、106和装置的内部部件的电流的坚固材料。在一些实施方式中，主体102包括耐用塑料或聚合物。主体102至少部分地围绕接触器装置100的各种内部部件，这将在本文中进一步更详细地描述。
主体102可包括适于容纳各种内部部件的任何形状，包括任何规则或不规则的多边形。主体102可以是连续结构，或者可以包括多个接合在一起的部件，例如，包括基体“杯”和用环氧树脂材料密封的顶部“头部”部分。一些实例主体构造包括在美国专利号7,321,281、7,944,333、8,446,240和9,013,254中所阐述的那些，所有这些专利都转让给本申请的受让人吉加瓦公司，并且所有这些专利的全部内容都通过引用的方式结合于此。
固定触点104、106配置为使得容纳在主体102内的接触器装置100的各种内部部件可与外部电气系统或装置电连通，使得接触器装置100可用作开关以断开或接通如本文描述的电路。固定触点104、106可包括用于对接触器装置的内部部件提供电接触的任何合适的导电材料，例如，各种金属和金属材料或者本领域中已知的任何电接触材料或结构。固定触点104、106可以包括单个连续触点结构(如图所示)或者可以包括多个电连接结构。例如，在一些实施方式中，固定触点104、106可包括两个部分，从主体102延伸的第一部分，其电连接到主体102内部的第二部分，该第二部分配置为与主体内部的其他部件相互作用，如本文所述。
主体102可配置为使得主体102的内部空间被气密地密封，该内部空间容纳接触器装置100的各种内部部件。当与负电性气体的使用结合时，此气密密封的构造可以帮助减轻或防止相邻导电元件之间的电弧放电，并且在一些实施方式中，帮助提供空间上分离的触点之间的电隔离。在一些实施方式中，主体102可处于真空条件下。主体102可以利用任何已知的产生气密密封的电气装置的方式来进行气密密封。气密密封装置的一些实例包括在美国专利号7,321,281、7,944,333、8,446,240和9,013,254中阐述的那些，所有这些专利都转让给本申请的受让人吉加瓦公司，并且所有这些专利的全部内容都通过引用的方式结合于本申请中。
在一些实施方式中，主体102可至少部分地填充有负电性气体，例如六氟化硫或者氮气和六氟化硫的混合物。在一些实施方式中，主体102包括对注入到壳体中的气体具有低渗透性或基本上没有渗透性的材料。在一些实施方式中，主体可包括配置为提高装置的性能的各种气体、液体或固体。
在描述用于过电流保护的接触器装置100的引爆式断开部件之前，将首先描述在接触器装置100的普通开关使用期间使用的接触器部件。当不与主体102内部的任何其他部件相互作用时，固定触点104、106以其他方式彼此电隔离，使得电不能在其之间自由流动。固定触点104、106可以通过任何已知的电隔离结构或方法彼此电隔离。
当接触器装置100处于其“闭合”位置时，如图1所示，以其他方式电隔离的固定触点104、106都通过活动触点108接触。活动触点108用作桥，其允许电信号流过该装置，例如，从第一固定触点104流到活动触点108，流到第二触点106，反之亦然。因此，接触器装置100可连接到电路、系统或装置，并且在活动触点与固定触点电接触时接通电路。
活动触点108可包括任何合适的导电材料，包括本文关于固定触点104、106讨论的任何材料。与固定触点104、106类似，活动触点108可包括单个连续结构(如图所示)，或者可包括多个彼此电连接的部件，以便用作在以其他方式电隔离的固定触点104、106之间的接触桥，使得电可流过接触器装置100。
活动触点108可配置为使得其活动成与固定触点104、106电接触和脱离电接触。这导致电路在活动触点与固定触点104、106电接触时“闭合”或接通，并且在活动触点108不与固定触点104、106电接触时“打开”或断开。固定触点104、106在不接触活动触点108时以其他方式彼此电隔离。在一些实施方式中，包括图1所示的实施方式，活动触点108物理地连接到轴结构，该轴结构配置为在接触器装置100内沿着预定距离移动。轴110可包括适于其用作内部活动部件的任何材料或形状，该内部活动部件物理地连接到活动触点108，使得活动触点108可随着轴110移动。
轴110的运动控制活动触点108的运动，这进而控制活动触点108相对于固定触点104、106的位置，这进而控制通过接触器装置100的电流，如本文所述。轴的运动可通过各种构造来控制，包括但不限于，电气的和电子的、磁的和螺线管的，以及手动的。在转让给本申请的受让人吉加瓦公司的美国专利号9,013,254中阐述了用于控制连接到活动触点的轴的实例手动构造，所有这些专利的全部内容都通过引用的方式结合于本申请中。手动控制特征的这些实例构造中的一些包括磁性构造、隔膜构造和波纹构造。
在图1所示的实施方式中，轴110的运动通过使用螺线管构造来控制。柱塞结构111连接到或至少部分地围绕轴110的一部分。主体102还容纳螺线管112。可以使用许多不同的螺线管，其中合适的螺线管的一个实例是在低电压下并且以相对高的力操作的螺线管。合适的螺线管的一个实例是市场上可买到的型号为SD1564N1200的螺线管，其来自比克隆(Bicron)公司，但是也可以使用许多其他的螺线管。在所示实施方式中，柱塞结构111可包括金属材料，其可由螺线管112移动和控制。柱塞结构111的运动控制所连接的轴110的运动，这进而控制所连接的活动触点108的运动。
轴110的行进距离可以利用各种特征来控制，例如，利用弹簧来控制行进/超程距离，或者利用主体102的各种部分来控制，其可以阻挡或限制轴110的行进距离。在图1所示的实施方式中，轴110的行进距离部分地由硬止动件113控制，该硬止动件配置为抵靠轴110的翼状部分114，以当轴110已经行进了距固定触点104、106足够的距离时限制轴110的距离。硬止动件113可包括适于提供与轴110相互作用的表面以限制轴110的移动或行进距离的任何材料或形状。在图1所示的实施方式中，硬止动件113包括塑料材料。在一些实施方式中，硬止动件113配置为当触发引爆式断开元件时破裂或撕裂，如将在下面进一步更详细讨论的。
既然已经阐述了接触器装置110的基本开关特征，现在将描述引爆式断开元件。接触器装置100可包括多个元件，其可起过流保护的作用，包括引爆加载部(pyrotechniccharge)202和活塞结构204。活塞结构204可定位在一个或多个内部部件附近或至少部分地围绕该一个或多个内部部件，例如，如图所示的轴110。活塞从静止位置的移动可改变内部部件的构造，以中断通过装置的电流，例如通过推压或以其他方式移动轴100，如本文所述。引爆加载部202可以配置为使得当电流超过预定阈值水平时将其激活，以便防止对所连接的电气装置的永久损坏或诸如电气火灾的安全危险。
接触器装置100可包括各种传感器特征，其可检测通过装置的电流何时达到危险水平，并且可在检测到此阈值水平时触发引爆加载部。在一些实施方式中，接触器装置100可包括专用电流传感器，其配置为检测流过装置的电流的水平。电流传感器可以配置为当电流已经达到阈值水平时直接或间接地激活引爆加载部。在一些实施方式中，电流传感器可以传输与检测到的电流成比例的信号，以在检测到阈值电流水平时激活引爆加载部。在一些实施方式中，电流传感器可以包括霍尔效应传感器、变压器或电流钳形表、电阻器、光纤电流传感器或干涉仪。
在一些实施方式中，引爆加载部202配置为由电脉冲激活，并且由配置为检测多个因素的气囊系统驱动，类似于现代车辆中所使用的。在一些实施方式中，接触器装置100可以包括一个或多个引爆管脚(pyrotechnic pin)203，其可以配置为当引爆管脚203接收到激活信号时触发引爆加载部202。在一些实施方式中，引爆加载部可以连接到已经监测流动电流的另一特征。此其他特征，例如电池管理部件，然后可以配置为当检测到阈值电流水平时发送信号以激活引爆加载部。
引爆加载部202可以是单加载部结构或多加载部结构。在一些实施方式中，引爆加载部202包括双加载部结构，该双加载部结构首先包括起动器加载部，然后是二次气体发生器加载部。可以使用许多不同类型的引爆加载部，只要所使用的引爆加载部足以提供足够的力来移动活塞结构204，以永久地断开接触器装置100的电路，如本文所述。在一些实施方式中，引爆加载部202包括高氯酸锆钾(zirconium potassium perchlorate)，其具有适于用作起动器加载部和气体发生器加载部的优点。在一些实施方式中，起动器加载部包括快速燃烧材料，例如高氯酸锆钾、高氯酸锆钨钾、高氯酸钛钾、高氯酸氢化锆钾或高氯酸氢化钛钾。在一些实施方式中，气体发生器加载部包括缓慢燃烧材料，例如硝酸钾硼或黑色火药。
当激活引爆加载部202时，所产生的力导致将活塞结构204驱动远离其在引爆加载部202附近或周围的静止位置，这进而导致活塞结构204推压轴110并且导致将轴驱动远离固定触点104、106。所产生的力也足以使硬止动件113断裂或剪断，从而导致轴110被迫甚至进一步远离固定触点104、106，例如，被推入主体102的单独的内部隔室206中。活塞结构204可包括足够的尺寸(例如，形状、大小、空间方位或其他构造)，使得活塞结构204可将内部部件保持在电无法流过接触器装置的位置或构造中。这例如通过将轴110保持在更远离固定触点104、106的适当位置来实现，例如通过保持轴110使得其基本上在主体102的单独内部隔室206内。这进而导致连接到轴110的活动触点108与固定触点104、106分开甚至更大的空间间隙，从而导致该装置处于“触发”或永久“打开”构造，其中，电不能流过该装置。在一些实施方式中，活塞结构204包括足够的尺寸，使得一旦通过引爆式特征部202的激活而使其移位，活塞结构204就被迫进入其与主体102的一部分相互作用的位置，使得其不能容易地移动。
除了在固定触点104、106和活动触点108之间快速产生的较大空间间隙之外，还可以利用另外的结构。例如，在一些实施方式中，一个或多个灭弧磁体(blowout magnet)208(示出了两个)可用来进一步控制电弧放电。虽然用于中断电流的主要方法是如本文所述的快速地断开到大得多的气隙的触点，但是也可以通过例如通过使用气体发生器加载部而引导到电弧的二次气体冲击来获得附加性能。
在一些实施方式中，包括图1所示的实施方式，可以包括其他可选的设计特征，其可以帮助防止由引爆加载部202的激活导致的气体的快速积聚所引起的危险。在这些实施方式中，主体102可以配置为使得当激活引爆加载部202时，活塞结构204用足够的力驱动轴110以刺穿主体102的一部分。这将允许快速积聚的气体逸出。在一些实施方式中，这通过主体102的包括膜的一部分来实现，该膜可以在引爆式断开循环期间例如由轴110的尖锐部分210刺穿，允许气体从主体102的所连接的通风口部分212逸出，该膜可以是高温过滤膜。然后高温气体可以离开主体102。压力释放可以冷却电弧并改进性能，以及防止接触器壳体破裂。
在正常开关操作期间断开通过接触器装置100的电流的电路和当装置处于其“触发”状态时永久断开通过接触器装置100的电流的电路之间的差异在图2至图3中更好地示出。图2至图3示出了图1的接触器装置100，但是处于不同的方位。接触器装置100包括主体102、固定触点104、106、活动触点108、轴110、柱塞结构111、螺线管112、硬止动件113、轴110的翼状部分114、引爆加载部202、引爆管脚203、活塞结构204、主体102的单独隔室206、灭弧磁体208、轴110的尖锐部分210，以及主体102的通风口部分212。
接触器装置100在图2中示出为处于其“打开”状态，其示出了轴110被移动，使得所连接的活动触点108通过断开空间间隙302与固定触点104、106分离。如图2所示，接触器装置100仍处于“设定”位置，而引爆式特征部结构未被激活。断开空间间隙302导致活动触点108与固定触点104、106间隔足够的距离，以中断通过该装置的电流，否则这些固定触点彼此电隔离。相反，图3示出了当引爆加载部202已经被激活时处于其触发状态的接触器装置100，导致活塞结构204在进一步远离固定触点104、106的方向上推动轴110和活动触点108。这在固定触点104、106和活动触点108之间迅速地产生更大的断路空间间隙350。
来自引爆加载部202的激活的所产生的力以及活塞结构204和轴110的所产生的突然运动足以使硬止动件113破裂或撕裂，该硬止动件在图3中示出为从其连接到主体113的初始位置移位。硬止动件113可包括与主体102连接或集成的坚固材料，使得其在“闭合”和“打开”电路状态之间的正常装置操作期间用作轴110的止动件。然而，在引爆式断开特征的操作期间，硬止动件113可以被有意地设计成作为止动结构“失效”并且破裂或撕裂以允许轴110前进到单独的主体隔室206中。
在一些实施方式中，活塞结构204可以配置为使得其可以在引爆加载部202已经被激活之后与主体102的活塞止动部分352相互作用。这可例如通过与活塞结构204的位置相互作用来完成，例如，活塞止动部分352的配置为与活塞结构204上的另一部分相互作用或配合的一部分。
在一些实施方式中，活塞结构204将不处于与活塞止动部分352接触的位置，直到活塞结构204已经通过引爆加载部202的激活而移位之后。当引爆加载部202已经被激活并且已经将活塞结构204从其静止位置推动时，这导致活塞结构204保持在活塞止动部分352和活动触点108之间。如图3所示，此构造将活塞结构204置于将活塞结构204保持或锁定在活动触点108上的位置。活塞结构204将活动触点108保持在适当位置，并且帮助保持断路空间间隙350，使得固定触点104、106和活动触点108不能滑回到彼此接触，从而使接触器装置100不能操作。
在一些实施方式中，代替或除了主体102的活塞止动部分352之外，主体102的单独隔室206可包括足够的尺寸，包括例如大小和形状，使得单独隔室206可以与轴110的由于引爆加载部202的激活而移动到单独隔室206中的部分相互作用。
在一些实施方式中，该单独隔室可以配置为与撕裂的硬止动件113或连接到轴110的另一结构相互作用，该另一结构由于引爆加载部202的激活而移动到单独隔室206中。轴110的这些部分或所连接的结构在正常的装置操作期间先前不在单独隔室206内，但是在过电流保护操作期间在引爆式循环期间被强制进入单独隔室206。单独隔室206包括足够的大小、形状或附加特征，例如，配置为与轴110或所连接的结构上的对应特征相互作用或配合的特征，以将轴110保持在适当位置，因此连接到轴110的活动触点108不能滑回到与固定触点104、106接触。
除了前述特征之外，图1至图3的接触器装置100还可以包括PCB 400。如将在本文中进一步讨论的，PCB允许接触器装置100的内部部件有效且方便地连接到结合本发明的特征的引爆式触发构造。PCB 400可以是设计成容纳结合本发明的特征的引爆式触发构造的PCB。在图1至图3所示的实施方式中，PCB 400示出为位于接触器装置100的顶部附近；然而，应理解，PCB 400可以位于接触器装置100的任何部分中或任何部分上，并且可以在接触器装置100的内部或接触器装置100的外部。
除了可操作以在正常操作期间限制或允许电流通过装置的接触器装置之外，可用作与无源引爆式触发构造一起使用的实例环境的另一类型的开关装置是熔断装置。熔断装置仅允许电流在正常操作期间通过装置，并且当阈值电流水平通过装置时用作牺牲断路器。图4至图5示出了这种实例熔断装置430，其包括类似的特征，并且与图1至图3中的接触器装置100类似地操作，然而，不包括一些特征，例如螺线管或用于打开和闭合固定触点和活动触点的其他机构。在正常操作期间，熔断装置430恒定地处于“闭合”状态，允许电流通过装置，直到引爆式特征部被激活，导致装置此后处于“打开”状态，防止电流通过装置。图4至图5示出了主体432(类似于上面图1至图3中的主体102)、固定触点434、436(类似于上面图1至图3中的固定触点104、106)。然而，在此实施方式中，固定触点434、436与电源端子438、440分开形成，电源端子电连接到固定触点434、436以连接到外部电路，电源端子和固定触点在图1至图3的实施方式中是一体的。图4至图5还示出了活动触点442(类似于上面图1至图3中的活动触点108)、轴结构444(类似于上面图1至图3中的轴结构110，除了形状不同之外)。
轴结构444连接到活动触点442和活塞结构446(其类似于上面图1至图3中的活塞结构204)。活塞结构446可以至少部分地围绕引爆加载部448，使得当引爆加载部448被激活时，将活动触点442和活塞结构446在远离固定触点434、436的方向上推动，因此断开电路。在一些实施方式中，熔断装置430可包括支撑结构450，其配置为有助于将固定触点434，436和活动触点442保持在适当位置。在一些实施方式中，引爆加载部448的触发导致用这样的力将活塞结构446驱动远离引爆加载部，使得支撑结构450被破坏或移位。在一些实施方式中，熔断装置430可由有源信号触发。在一些实施方式中，熔断装置430可以通过诸如本文所讨论的那些无源触发构造来触发。图4示出了处于其“闭合”状态的熔断装置430，其中，固定触点434、436和活动触点442在一起，并且允许电流通过装置430。相反，图5示出了在触发引爆加载部448之后处于其“打开”状态的熔断装置430，其中，固定触点434、436和活动触点444分离并且防止电流通过装置430。
由于已经将两种类型的开关装置，接触器和熔断装置描述为可以利用根据本公开的引爆式触发机构的实例环境，所以现在可以更全面地描述引爆式触发机构的实施方式。在以下关于图6至图11描述的实施方式中，引爆式触发构造将参考应用于图1至图3的接触器装置来描述。然而，应理解，关于图6至图11描述的引爆式触发构造可以作为触发装置应用于任何结合引爆式特征部的开关机构中，包括例如关于图4至图5描述的熔断装置。
图6示出了引爆式触发构造500，其包括类似于图1至图3中的PCB 400的PCB 502(迹线未示出)、类似于图1至图3中的固定触点结构104、106的电源端子504，以及无源触发开关506。图6还示出了与电气装置503集成的引爆式触发构造500，其包括主体508，该主体可以类似于主体102，在其中包含内部部件。图6中的引爆式触发构造500示出为没有主体的顶部“盖”部分，使得PCB 502可见并暴露，然而，应理解，在正常的装置操作中，可以包括诸如包括盖和环氧树脂材料的闭合主体的特征。图6还示出了与图1至图3中的引爆管脚203类似的引爆管脚510。包括线圈管脚512，其允许与例如与图1至图3中的螺线管112类似的内部线圈或螺线管电连接。还包括装管结构(tubulation structure)514，其可便于形成内部气密密封或控制电气装置503内的负电性气体。
在图6的引爆式触发构造500的操作中，当预定水平的电流通过装置503时，例如，表示危险电流水平的电流水平，其可导致对装置的永久损坏或产生诸如火灾的危险，无源触发开关506将激活。这进而接通电路以将信号传输到引爆管脚510，从而激活内部引爆式元件，例如，诸如图1至图3中的引爆加载部202。在这些实施方式中，PCB 502可以配置为使得其将触发信号引导到引爆管脚510，该引爆管脚与装置503内部的引爆式特征部电连通。用于此触发信号的电通路可以取决于闭合或激活无源触发开关506，使得当无源触发开关506打开或未触发(在静止状态中)时，用于对引爆管脚510触发信号的电通路被阻塞。同样，当无源触发开关506闭合或激活时，触发信号可被引向引爆管脚510并且触发内部引爆式特征部。
无源触发开关506可连接到传感器，该传感器配置为检测预定水平的电流何时通过装置503，传感器发信号给无源触发开关506以触发。在一些实施方式中，无源触发开关506本身配置为检测或无源响应，并且在流过装置503的电流达到预定水平时触发。例如，在一些实施方式中，无源触发开关506包括配置为对由流过装置503的电源端子504的电流或者来自通过装置503的区域的电流的流动产生的磁场作出反应的开关。
在一些实施方式中，无源触发开关506是簧片开关或其他开关机构，其配置为响应于足够强度的磁场的产生而激活。簧片开关可以采用不同的构造。例如，簧片开关可以配置为使得触点在静止时打开，在存在足够的磁场时闭合，或者在静止时闭合，在存在足够的磁场时打开。此外，在一些实施方式中，簧片开关可以被组织成簧片继电器并且由磁线圈致动。在结合了本文中的簧片开关的大多数实施方式中，簧片开关配置为使得触点在静止时打开，从而防止电信号行进到引爆管脚510并且激活引爆式特征部，直到与危险电流水平相对应的足够磁场闭合簧片开关。
在一些实施方式中，PCB 502包括多个无源触发开关安装特征516，其允许根据期望的跳闸电流调节引爆式触发构造500。例如，图7示出了引爆式触发构造500、PCB 502、电气装置503、电源端子504、无源触发开关506、主体508、引爆管脚510、线圈管脚512、装管结构514和触发开关安装特征516。如图7所示，可通过将无源触发开关506安装到触发开关安装特征516中的不同的一个来调节期望的跳闸电流(trip current)，这进而调节无源触发开关506与一个或多个电源端子504之间的跳闸距离(trip distance)518。
通过调节无源触发开关506和一个或多个电源端子504之间的跳闸距离518，可以调节激活无源触发开关506并因此触发装置的内部引爆式特征部所需的流过装置503的电流的量。例如，无源触发开关506可以包括簧片开关，该簧片开关配置为当由于流过电源端子504的预定水平的电流而产生预定磁场时激活。触发无源触发开关506所需的磁场的强度以及因此触发无源触发开关506所需的流过装置的对应电流的水平可通过简单地改变无源触发开关506与电源端子504之间的跳闸距离518来调节。在所示实施方式中，这可以通过将无源触发开关506安装到不同的无源触发开关安装特征516来实现。
通过将无源触发开关506移动远离电源端子504，将需要更大的磁场，并且因此需要更大的电流来触发无源触发开关506，从而触发装置503的引爆式特征部。这可提供具有预先设计的PCB的预先设计的开关装置，使得该装置可以批量制造，同时基于无源触发开关506在无源触发开关安装特征516中的不同的一个处的放置而允许不同的跳闸电流。例如，无源触发开关安装部件516可以位于PCB 502的与不同水平的磁场强度相对应的位置上，该不同水平的磁场强度进而可以与不同水平的期望跳闸电流相对应。公司可以制造一种PCB构造，并且可以将无源触发开关506放置在不同的无源触发开关安装特征516处，以产生将在不同电流下跳闸的装置。在利用线圈或螺线管的实施方式中，例如和接触器一样，无源触发开关506可以配置为切断到线圈的电力。在这些实施方式中，此构造可以减少引爆式特征部打开触点所花费的时间，因为其将不用必须抵抗线。
在其他实施方式中，为了进一步与无源触发开关506相互作用，可以包括附加的特征来代替或补充触发开关安装特征516。例如，图8示出了具有与图6和图7中的引爆式触发构造500类似的引爆式触发构造600的装置602。装置603包括PCB 602(类似于图7中的PCB502)、电气装置603(类似于图7中的电气装置503)和电源端子604(类似于图7中的电源端子504)。装置603还包括无源触发开关606(类似于图7中的无源触发开关506)、主体608(类似于图7中的主体508)、引爆管脚610(类似于图7中的引爆管脚510)、线圈管脚612(类似于图7中的线圈管脚512)以及装管结构614(类似于图7中的装管结构514)。虽然类似的实施方式可包括触发开关安装特征，但是图8所示的实施方式不包括触发开关安装特征。相反，引爆式触发构造600包括有助于确定引爆式触发构造600的目标跳闸电流的芯部结构630。
芯部结构630可包括任何已知的材料，其可引导、指导或控制由流过装置603的电流产生的磁场。例如，在一些实施方式中，芯部结构630包括金属。在一些实施方式中，芯部结构630包括铁、铁合金或另一种含铁材料。在一些实施方式中，芯部结构630是磁性的。芯部结构630可包括产生期望磁场特性的任何合适的形状或构造，包括任何规则或不规则的多边形或定制形状。在图8所示的实施方式中，芯部结构630包括弯曲的条形。芯部结构630可以配置在相对于装置603和PCB 602的任何空间位置，以便于所产生的磁场和无源触发开关606之间的相互作用。在图8所示的实施方式中，芯部结构630至少部分地围绕电源端子604中的一个并且邻近无源触发开关606。
从芯部结构630产生的磁场可以比电源端子本身的磁场更显著，并且可通过调节芯部结构630的一部分和无源触发开关606之间的距离而不是如图6至图7的实施方式中那样从电源端子604和无源触发开关606来控制期望的触发电流。例如，图9示出了引爆式触发构造600、PCB 602、电气装置603、电源端子604、无源触发开关606、主体608、引爆管脚610、线圈管脚612、装管结构614，以及芯部结构630。图9还示出了无源触发开关606和芯部结构630之间的跳闸距离636。与图7至图8的实施方式类似，无源触发开关606可包括簧片开关或其他无源机构，其配置为当由于流过电源端子604和/或芯部结构630的预定水平的电流而产生预定磁场时激活。
触发无源触发开关606所需的磁场强度，以及因此触发无源触发开关606所需的流过装置的相应电流水平，可通过简单地改变无源触发开关606与芯部结构630的一部分之间的跳闸距离636来调节。通过将无源触发开关606移动远离芯部结构630，将需要更大的磁场以及因此更大的电流来触发无源触发开关606，并且因此触发装置603的引爆式特征部。
在一些实施方式中，代替或除了触发开关安装特征606或芯部结构630之外，可以使用外部触发机构。在一些实施方式中，此外部触发机构可代替对PCB的需要，尽管在其他实施方式中，除了PCB之外还可以使用外部触发机构。图10中示出了一个实例实施方式，其中，外部触发机构代替了对PCB的需要。图10示出了引爆式触发构造700(类似于图8中的引爆式触发构造600)。构造700包括电气装置703(类似于图8中的电气装置603)、电源端子704(类似于图8中的电源端子604)、无源触发开关706(类似于图8中的无源触发开关606)、主体708(类似于图8中的主体608)、引爆管脚710(类似于图8中的引爆管脚610)、可提供到内部螺线管或线圈的导线通路的接入点712，以及装管结构714(类似于图8中的装管结构614)。图10还示出了包括顶部或盖部716的主体708，电源端子704通过该顶部或盖部伸出。
应理解，与图10所示的主体708的盖部716类似的顶部或盖部可应用于结合本发明的特征的所有其他实施方式。例如，应理解，图6和图8的装置实施方式示出为没有盖部，以便更好地示出下面的PCB构造。然而，在最终组装期间，图6和图8的实施方式可使所有内部部件完全封闭在主体内，并且包括主体的盖部。
图10的实施方式还示出了外部触发机构730，其包括无源触发开关706、导电母线732和垫片部分734。如图10所示，导电母线732可包括多个连接部分，其中所示实施方式中的导电母线732包括第一连接点736和第二连接点738，第一连接点736配置为在电源端子704中的一个处连接到装置708，第二连接点738配置为连接到外部电源。
导电母线732可包括任何导电材料，例如，金属材料。在一些实施方式中，导电母线732包括铜。垫片部分734可包括非磁性材料。导电母线732可配置为允许电流流到引爆管脚710，并且因此触发装置703的内部引爆式特征部。与图6和图8的实施方式中的无源触发开关类似的无源触发开关706配置为处于打开状态，其不允许电流通过导电母线732，并且因此允许触发引爆式特征部。
当来自装置703的电流达到阈值水平时，产生足够的磁场以触发无源触发开关706。这允许来自连接到导电母线732的第二连接点738外部电源的电流流过导电母线732到达引爆管脚710，并且因此触发装置的引爆式特征部。
可通过调节无源触发开关706距导电母线732的距离，来调节激活无源触发开关706所需的阈值磁场，及因此定义为足够危险以保证激活引爆式断路特征的必要电流水平。这可例如通过调节非磁性垫片部分734的厚度来实现。例如，图11示出了图10的外部触发机构730的特写剖视图，包括无源触发开关706、导电母线732、垫片部分734、第一连接点736和第二连接点738。图11还示出了跳闸距离750，其对应于非磁性垫片部分734的厚度。
与以上讨论的实施方式类似，无源触发开关706可包括簧片开关，或者其他无源机构。该开关可以配置为当由于流过电源端子604的预定水平的电流而产生预定磁场时激活，在此情况中，是与外部触发机构730电连接的电源端子604。可通过简单地改变无源触发开关706和导电母线结构732之间的跳闸距离750，来调节触发无源触发开关706所需的磁场的强度，及因此触发无源触发开关706所需的流过装置703的相应电流的水平。通过增加非磁性垫片部分734的厚度，并且因此将无源触发开关706移动更远离导电母线结构732，将需要更大的磁场及因此更大的电流来触发无源触发开关706，并且因此触发装置703的引爆式特征部。同样地，通过将无源触发开关706移动更靠近导电母线结构732，将需要更小的磁场及因此更小的电流来触发无源触发开关706，并且因此触发装置703的引爆式特征部。
应理解，不同的引爆式无源开关电路可根据本发明以许多不同的方式布置。图12示出了根据本发明的引爆式无源开关电路800的一个实施方式的简化示意图。电路800通常包括工作电源电路802，其包括耦接到操作负载806的标准工作电源804，该操作负载由电源802通电和供电。接触器或熔断器808布置在电路800中以使电源804和当危险电流在电路802中流动时的负载之间的电连接断开。应理解，熔断器808也可包括作为接触器操作的特征，以使电源804与正常操作状态期间的负载断开。还应理解，熔断器808可包括接触器，其中无源开关电路800操作以改变接触器的状态，从而使电路路径如上所述地断开。
可包括引爆式激活电路810，其布置为与工作电源电路802一起工作，以保护过电流状态。电路810包括如上所述的引爆致动器/激活器812，其布置为当激活时改变熔断器808的状态，该电路还包括过电流致动的引爆式熔断触发器814，其布置为邻近电路802的位置，该位置允许其感测电路802中的过电流状态。在所示实施方式中，触发器814可包括簧片开关，但是应理解，可使用许多不同的替代装置。触发器814可放置在许多相对于电路802不同的位置，例如邻近如上所述的电源端子，或者邻近运送操作电流的电路中的其他导体。电路810还可包括二次电源816，其可在熔断触发器响应于升高的电流水平而闭合时耦接到引爆致动器812。
在操作期间，熔断器808闭合，允许工作电源804对负载806供电。当正常电流水平流过电路802时，触发器814保持打开并且二次电源816与引爆致动器812断开。当高于一定水平(危险的高水平)的电流流过电路802时，触发器814响应于升高的磁场而闭合。这使二次电源连接到引爆致动器812，导致其致动和断开熔断器808。这进而使工作电源804与负载806断开，从而使用于电路802中的升高电流的导电路径断开。
应理解，根据本发明的其他电路可以具有许多不同装置和元件的许多不同的方式布置。可使用许多不同的二次电源，其中一些实施方式使用集成电池或电容电路，其存储足以启动引爆致动器812的电荷。在其他实施方式中，二次电源可包括仍足以启动引爆致动器812的板上低压电源。
图13示出了根据本发明的引爆式无源开关电路900的另一实施方式，其包含许多与图12所示的开关电路800相同的特征。电路900包括工作电源电路902，其包括耦接到操作负载906的标准工作电源904。接触器或熔断器808布置在电路900中以使电源904和当危险电流在电路902中流动时的负载906之间的电连接断开。
电路900包括引爆致动器/激活器912和过电流致动的引爆式熔断触发器914，其与上述那些类似。然而，在电路900中，这些元件不布置在与二次电源一起工作的单独的引爆式激活电路中以启动引爆致动器912。相反，这些元件与工作电源电路902集成，其中触发器914布置为感测电路902中的升高的电流，并且也在运送升高电流的导体处耦接到电路902。在所示实施方式中，触发器914耦接到与熔断器908并联的电路导体，但是应理解，其可以其他方式布置。
在正常操作期间，触发器914打开，并且将来自电源904的电力通过熔断器908传导到负载906。当触发器914感测到升高的电流时，其闭合并且升高的电流通过触发器914到达引爆致动器912，启动致动器并且使熔断器908断开。这使电源904和负载908之间的正常导电路径断开。
触发器914也布置为使得来自电源904的升高的电流使触发器914快速地破坏或以其他方式损坏，从而使通过触发器914的电流路径断开。触发器914足够长地运送电流以激活致动器，但是此后被短暂地损坏。这导致电源904与负载906电隔离，并且任何升高的电流路径被断开。应理解，触发器914和致动器912可具有在破坏或启动期间包含其的元件，例如诸如环氧树脂的包封材料。
还应理解，根据本发明的电路的元件可使用许多不同的电导体耦接在一起。这可包括印刷电路板上的导电路径或导线。还应理解，上述电路可布置在接触器或熔断器上并与其集成，以提供易于使用且紧凑的装置。电路900可提供某些优点，例如不需要单独的二次电源来激活引爆致动器912。这可导致简化且不太贵的装置。
本发明的不同实施方式可使用许多不同的有源和无源电路及元件启动引爆加载部。根据本发明的一些替代布置可依赖于接触悬浮和相关电弧放电，以无源地触发引爆加载部。当活动触点与固定触点由于升高电流在操作期间流过触点期间产生的电磁力而分开时，可发生接触悬浮。
虽然发明人不希望限制于任何操作理论，但是应理解，可存在至少三个导致触点之间的悬浮的因素。第一个是电流收缩(current constriction)，第二个是由于电流在相反方向上的并联导体，并且第三个是垂直于电弧抑制磁体的场的电流。应理解，移动电荷产生其自己的磁场，其中运送电流的导体能够在彼此上产生力。导体中的平行电流可导致磁场，该磁场在导体之间产生吸引。反平行电流可产生磁场，该磁场在导体之间产生排斥。悬浮由于开关装置的内部触点中的电流产生的磁场而发生。
图14至图16是示出了这三个悬浮因素的开关装置950的特征的示意性图示。开关装置950包括固定触点952和活动触点954，其中开关装置的操作是由于活动触点954在接触固定触点952之间的移动和移动(例如向下)脱离与固定触点952的接触而产生的。当活动触点954与固定触点952接触时，该活动触点具有保持力956。
第一因素和第二因素(电流收缩和并联导体)可以受固定触点和活动触点952、954的几何形状的影响。在所示实施发生中，一些相关的几何特征包括接触弯曲部的长度A、接触厚度B、接触弯曲部间距C和接触宽度D。
电流收缩涉及可通过在两个触点之间在小于整个接触表面上传导的电流而在触点之间产生的排斥力。图15示出了固定触点952和活动触点954之间的接触区域的示意图，其中两者之间具有界面970。图16还从顶视图示出了界面970。当在固定触点和活动触点952、954之间导电时，电流确实在两个触点之间的界面970处的接触表面上均匀地传导。相反，电流通常限制在接触界面970处的小区域972(即电流收缩)。这导致流过触点的电流改变朝向区域972的方向。这进而在具有与界面970基本上平行的部件的相对触点中产生第一电流矢量974和第二电流矢量976。平行部件在相反的方向上，产生彼此相反的磁场。这进而在触点952、954之间产生排斥力。
当流过触点的电流增加时，此排斥力也会增加，并且排斥力在与接触保持力956相反的方向上作用在触点上。此排斥力在较高的电流下是显著的，并且当此排斥力超过触点之间的力956时，触点之间会发生悬浮。此悬浮力进而可导致活动触点954在接触保持力956的作用下与固定触点952分离。
再次参考图14，流过触点952、954的电流类似地会在两者之间产生排斥力。操作期间的电流958通过固定触点952和活动触点954传导。固定触点弯曲部966具有长度A，其中电流在与在活动触点954中流动的电流958相反的方向上流动。这还产生相反的磁场，该磁场在触点952、954之间产生排斥力。此排斥力也可随着电流958的增加而增加。
电弧抑制磁体的定位也可有助于悬浮。开关装置的一些实施方式可包括电弧磁体，其可定位为使得将固定触点和活动触点之间的电弧向外推。此磁体构造可导致触点的单向断开性能。磁体的方位也可导致活动触点被迫向下，与触点之间的闭合力相反。移动通过磁场的电子可以在特定方向上移动。如图14所示，可通过电弧磁体的垂直磁场与电流958中的电子的相互作用，在触点952、954之间产生另外的排斥力964。
当悬浮导致固定触点和活动触点分离时，固定触点和活动触点之间会发生电弧放电。用于确定悬浮力开始打开(或分离)触点的电流的一些变量是触点闭合力、固定触点和活动触点的相邻平行几何形状，以及电弧磁体。
在上述实施方式中，公开了用于触发或启动引爆致动器的不同系统和方法，其依赖于引爆致动器和加载部的外部供电触发或集成触发。在这些实施方式中的一些中，使用诸如簧片开关的装置，其可以响应于升高的接触电流而闭合，进而可以对引爆致动器闭合各种电源中的一个。在这些实施方式中，可以校准簧片开关(或开关装置)以在超过预定跳闸电流阈值时闭合。在本实施方式中，悬浮电弧放电可用于启动引爆致动器或加载部，而不需要诸如簧片开关的附加元件。
图17示出了根据本发明的引爆式无源开关电路1100的另一实施方式，该电路依赖于悬浮电弧放电来触发引爆致动器。与上述电路一样，电路1100包括工作电源电路1102，其包括耦接到操作负载1106的标准工作电源1104。引爆式激活的熔断器1108布置在电路1100中，并且当危险的高电流在电路1102中流动时，使用引爆加载部来断开电源1104和负载1106之间的电连接1110。如上文所述，这可通过分离接触器中的触点的引爆加载部来实现。
与上述实施方式不同，电路1100没有过电流致动的引爆式熔断触发器，例如簧片开关。相反，用于引爆式熔断器(或装置)的起动器管脚直接连接在接触器高压端子上。当通过接触器固定触点(即通过高压端子)的电流水平上升到阈值或“跳闸电流”以上时，悬浮力克服了固定触点和活动触点之间的接触力。这导致固定触点和活动触点之间分离，并且在两者之间产生悬浮电弧放电。在电弧放电期间，高压端子和活动触点之间的电阻迅速增加。这导致电流通过起动器路径1112，因为其变成最小电阻的路径。引爆式激活熔断器1108中的引爆加载部点燃，迅速产生热量和压力。如上述实施方式所述，这迫使触点的内部柱塞穿过筒体并作用于活动触点上。活动触点与固定触点迅速分离，并且可包括电弧磁体，以拉伸和冷却电弧，如上所述。
应理解，虽然以上将引爆式熔断器/装置描述为直接连接到高压端子，但是在其他实施方式中，可以包括干预装置和特征。这可以包括，例如，可以在根据本发明的开关装置中或在其上以许多不同方式布置的不同的电子或感测特征。这还包括可以布置在印刷电路板上的一些实施方式。
还应理解，不同的接触器实施方式可以具有多个引爆式触发机构。例如，在一些实施方式中，可能希望有源和无源接触器都具有触发特征。这可以通过使两个触发电路连接到同一个引爆起动器和加载部，或者通过包括两个不同的起动器和加载部来布置。在具有多个起动器的实施方式中，第一起动器可如上所述连接到高压端子以通过悬浮电弧放电来激活。第二起动器可连接到接触器的输出管脚，以耦接到期望的有源触发电路。两个起动器及其触发电路可以彼此电隔离。
图18示出了根据本发明的引爆式开关电路1200的另一实施方式，包括有源触发电路和无源触发电路。与上述电路一样，电路1200包括工作电源电路1202，其包括耦接到操作负载1206的标准工作电源1204。第一引爆起动器1208和第二引爆起动器1214布置在电路1200中，以当危险电流在电源电路1202中流动时，断开电源1204和负载1206之间的电连接。在此实施方式中，起动器1208中的一个是无源的(在升高的电流下被自动地致动)，而其他1210可以由来自用户或来自系统的信号手动致动。在其他实施方式中，可以提供两个或更多个起动器以具有用于中断危险电流的冗余机构。
外部引爆式激活电路1212可包括感测在升高的电流何时在电源电路中流动的特征。在所示实施方式中，电路1212包括如上所述的引爆致动器/激活器1214，其布置为在激活时改变熔断器1208的状态。该电路还包括过电流致动的引爆式熔断触发器1216，其布置在电路1202附近的位置，该位置允许其感测电路1202中的过电流状态。在所示实施方式中，触发器1216可包括簧片开关，但是应理解，可以使用许多不同的替代装置。电路1212还可以包括二次电源1218，当熔断触发器响应于升高的电流水平而闭合时，该二次电源1218可以耦接到引爆致动器1214。
可包括内部无源激活电路，该电路包括上述接触悬浮电弧激活设备。如上所述，用于引爆式熔断器1208的起动器管脚直接在接触器高压端子上连接。当通过触点的升高电流达到期望的跳闸水平时，发生悬浮电弧放电。这迫使电流通过起动器路径1220(例如，最小电阻的路径)。如上所述，引爆激活的熔断器1210点燃并快速分离活动触点和固定触点。
与上述实施方式类似，在操作期间，熔断器1208、1210闭合，允许工作电源1202为负载1206供电。当正常电流水平流过电路1204时，触发器1216保持打开，并且二次电源1218从引爆致动器1210断开。当高于某一水平(危险的高水平)的电流流过电路1202时，触发器1216响应于升高的磁场而闭合，激活引爆致动器1210，该引爆致动器将工作电源1204从负载1206断开。
应理解，这仅仅是根据本发明的多引爆式激活设备的一个实施方式。应理解，其他实施方式可包括不同类型的多激活系统，并且其他实施方式可包括两个以上的激活系统。
还应理解，多个引爆致动器可以多种不同的方式布置在许多不同类型的接触器和熔断器中。图19至图21示出了熔断器1300的一个实施方式，并且图22和图23示出了根据本发明的其多起动器机构1301。机构1301包括第一引爆起动器1302和第二引爆起动器1304，其中每个都具有其自己的引爆加载部。在所示实施方式中，引爆起动器1302、1304布置在熔断器1300的顶部，两者均布置在歧管筒体1306的顶部。引爆起动器1302、1304可以气密地密封并且定位在歧管筒体1306的中心。每个起动器1302、1304中的引爆加载部的激活力(即热量和压力)由歧管筒体引导，以迫使单个公共柱塞1308向下。如以上实施方式所述，柱塞1308的向下运动导致熔断器1300内的固定触点和活动触点分离。
如上所述并且在所示实施方式中，可以用不同的方式激活起动器1302、1304，并且使其彼此电隔离。第一起动器1302可以直接耦接到接触器的高压端子，并且可以如上所述地通过接触悬浮电弧放电而激活。第二起动器1304可以耦接到熔断器输出管脚1310，该管脚可以耦接到外部激活电路或如上所述的其他外部激活装置。这些电连接可以使用许多以许多不同方式布置的不同导体来进行。在所示实施方式中，该连接可以至少部分地通过印刷电路板(PCB)1312上的导电迹线来进行。
本申请要求2019年9月24日提交的美国临时专利申请第62/907,453号的权益。
虽然本发明已经参考其某些优选构造进行了详细描述，但是其他版本也是可能的。本发明的实施方式可以包括在各种图中示出的兼容特征的任何组合，并且这些实施方式不应限于那些明确说明和讨论的实施方式。因此，本发明的精神和范围不应限于上述版本。
上述内容旨在覆盖本发明的精神和范围内的所有修改和替代结构，其中，如果任何权利要求中没有规定，则本公开的任何部分都不打算(明确地或暗示地)专用于公共领域。
Claims (19)
1.一种电气开关装置，包括：
壳体；
内部部件，位于所述壳体内，所述内部部件包括触点，所述触点配置为操作以将所述电气开关装置的状态从允许电流流过所述电气开关装置的闭合状态改变到中断电流流过所述电气开关装置的打开状态；
引爆式特征部，配置为与所述内部部件相互作用，以在所述引爆式特征部激活时使所述电气开关装置从所述闭合状态转变到所述打开状态，其中，所述引爆式特征部配置为在流过所述电气开关装置的升高的电流信号下响应于所述触点之间的悬浮而触发。
2.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中，所述触点包括固定触点和活动触点。
3.根据权利要求2所述的电气开关装置，其中，所述固定触点和所述活动触点当处于所述闭合状态时接触，并且当处于所述打开状态时分离。
4.根据权利要求2所述的电气开关装置，其中，所述引爆式特征部连接到所述固定触点。
5.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中，所述引爆式特征部布置为与所述触点相互作用，以从所述闭合状态转变到所述打开状态。
6.根据权利要求2所述的电气开关装置，其中，所述引爆式特征部布置为与所述活动触点相互作用，以从所述闭合状态转变到所述打开状态。
7.根据权利要求2所述的电气开关装置，其中，所述触点布置为使得所述悬浮在所述固定触点和所述活动触点之间产生电弧放电，增加了所述固定触点和所述活动触点之间的电阻。
8.根据权利要求7所述的电气开关装置，其中，增加的电阻在所述固定触点处引起电信号以激活所述引爆式特征部。
9.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中，所述引爆式特征部的激活导致所述电气开关装置从所述闭合状态转变到所述打开状态。
10.一种电气开关装置，包括：
壳体；
内部部件，位于所述壳体内，所述内部部件包括触点，所述触点配置为操作以将所述电气开关装置的状态从允许电流流过所述电气开关装置的闭合状态改变到中断电流流过所述电气开关装置的打开状态；
至少一个引爆式激活装置，配置为与所述内部部件相互作用，以在所述引爆式激活装置激活时使所述电气开关装置从所述闭合状态转变到所述打开状态；
内部开关特征和外部开关特征，所述内部开关特征和外部开关特征配置为激活所述至少一个引爆式激活装置，所述内部开关特征包括无源触发器开关结构，所述无源触发器开关结构配置为响应于所述触点之间的悬浮而激活所述至少一个引爆式激活装置中的一个引爆式激活装置，其中，所述外部开关特征从在所述壳体外部产生的信号激活所述至少一个引爆式特征部中的所述一个引爆式激活装置。
11.根据权利要求10所述的电气开关装置，其中，所述内部开关特征在所述壳体的内部。
12.根据权利要求10所述的电气开关装置，其中，所述至少一个引爆式激活装置包括第一引爆装置和第二引爆装置。
13.根据权利要求12所述的电气开关装置，其中，所述第一引爆装置由接触悬浮激活，并且所述第二引爆装置由在所述壳体外部产生的信号激活。
14.根据权利要求12所述的电气开关装置，其中，所述第一引爆装置和所述第二引爆装置在单个柱塞上操作。
15.根据权利要求10所述的电气开关装置，其中，所述触点包括固定触点和活动触点，其中，所述固定触点和所述活动触点当处于所述闭合状态时接触，并且当处于所述打开状态时分离。
16.根据权利要求15所述的电气开关装置，其中，所述至少一个引爆式激活装置中的一个引爆式激活装置连接到所述固定触点。
17.根据权利要求10所述的电气开关装置，其中，所述至少一个引爆式激活装置布置为与所述触点相互作用，以从所述闭合状态转变到所述打开状态。
18.根据权利要求15所述的电气开关装置，其中，所述至少一个引爆式激活装置布置为与所述活动触点相互作用，以从所述闭合状态转变到所述打开状态。
19.一种电气开关装置，包括：
壳体；
固定触点和活动触点，所述固定触点和活动触点位于所述壳体内部，所述固定触点和活动触点配置为操作以将所述电气开关装置的状态从闭合状态改变到打开状态；
引爆式特征部，连接到所述固定触点，并且所述引爆式特征部配置为与所述活动触点相互作用，以当所述引爆式特征部激活时将所述电气开关装置从所述闭合状态转变到所述打开状态，其中，所述引爆式特征部配置为响应于所述固定触点和所述活动触点之间的悬浮而触发。
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