CN117936299A - 灭弧装置及直流开关 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及灭弧装置及直流开关。该灭弧装置包括：外壳和永磁体。外壳中形成有磁体腔和灭弧腔。磁体腔包括适于至少部分地围绕直流开关的动触点的移动路径延伸的侧面；灭弧腔包括：第一灭弧腔和第二灭弧腔，设置在磁体腔的两侧，并且具有至少部分地面向移动路径的开口。永磁体设置在磁体腔中，具有至少部分地与侧面匹配的结构，其中永磁体产生的磁场适于将动触头与直流开关的静触头分离时所产生的电弧拉入第一灭弧腔或第二灭弧腔中动触点的移动路径。通过本公开的实施例，使得灭弧装置在使用过程中，无论直流开关的接线端子是正向还是反向连接电源的正负极，均能够将电弧拉入灭弧腔，以将其迅速熄灭。

Description

灭弧装置及直流开关

技术领域

本公开的实施例总体上涉及电气保护设备，并且更具体地，涉及灭弧装置及包含灭弧装置的直流开关。

背景技术

直流开关在电流通断过程中、尤其是断开过程中通常会产生电弧，电弧会降低开关触点寿命。由于直流开关没有过零点，熄弧能力差，所以需要增加额外的灭弧装置。

已知一种方案，在灭弧装置中设置永磁体，使其产生的磁场对电弧施加一个远离触头方向的电磁力，从而磁吹电弧迅速拉长并进入灭弧室，进而使电弧快速熄灭。该方案的缺陷在于，这类开关对电源的正负极接线有要求，当反向接线时，开关不能实现预期的灭弧性能，造成电流开断失败。

因此，亟需一种改进的方案，以便能够实现在正、反向接线的情况下均能够可靠地灭弧。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种灭弧装置，以至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题。

在第一方面中，本公开的实施例提供了一种灭弧装置。该灭弧装置包括：外壳和永磁体。外壳中形成有磁体腔和灭弧腔。磁体腔包括适于至少部分地围绕直流开关的动触点的移动路径延伸的侧面；以及灭弧腔，灭弧腔包括：第一灭弧腔和第二灭弧腔，设置在磁体腔的两侧，并且具有至少部分地面向移动路径的开口。永磁体设置在磁体腔中，具有至少部分地与侧面匹配的结构，其中永磁体产生的磁场适于将动触头与直流开关的静触头分离时所产生的电弧拉入第一灭弧腔或第二灭弧腔中。以此方式，通过在永磁体的两侧分别设置灭弧腔，并且通过永磁体的磁场与电弧相互作用，使得灭弧装置在使用过程中，无论直流开关的接线端子是正向还是反向连接电源的正负极，均能够将电弧拉入灭弧腔，以将其迅速熄灭。

在一些实施例中，第一灭弧腔和第二灭弧腔对称地设置在磁体腔的两侧。

在上述实施例中，通过将第一灭弧腔和第二灭弧腔对称地设置在磁体腔的两侧，使得无论直流开关的接线端子是正向还是反向连接电源的正负极，均能够确保电弧进入其中一个灭弧腔，从而加速灭弧。

在一些实施例中，灭弧腔被配置为向着远离动触点的移动路径的方向凹进，以适于将电弧拉长。

在上述实施例中，通过将灭弧腔配置为向着远离动触点的移动路径的方向凹进，能够延长电弧的路径，有利于电弧的熄灭。

在一些实施例中，磁体腔的侧面的一端从邻近静触头与动触头的接触点的位置处延伸，其中侧面的延伸方向与动触点的移动路径的方向一致。

在上述实施例中，通过将磁体腔的侧面设置为从邻近静触头与动触头的接触点的位置处延伸，并且延伸方向与动触点的移动路径的方向一致，使得在磁体腔中的永磁体的磁场能够覆盖电弧的路径，从而确保永磁体的磁场快速将电弧拉入灭弧腔中。

在一些实施例中，永磁体具有与磁体腔的侧面匹配的弧面。

在上述实施例中，通过将永磁体设置为具有与磁体腔的侧面匹配的弧面，能够使得在磁体腔中的永磁体的一侧与动触头的触点的移动路径保持基本恒定的较近的距离，从而有利于永磁体的磁场对电弧产生足够强的磁力，以快速将电弧拉入灭弧腔中。

在一些实施例中，静触头适于固定地设置在磁体腔的一端处，并且动触头的端部适于围绕旋转轴沿着靠近磁体腔的侧面的弧线转动，以与动触头接合或分离。

在上述实施例中，通过在磁体腔的一端处设置静触头，并且使得动触头的端部适于围绕旋转轴沿着靠近磁体腔的侧面的弧线转动，能够使得磁体腔中的永磁体所产生的磁场对电弧产生足够的磁场，从而加速电弧进入灭弧腔中并将其熄灭。

在一些实施例中，第一灭弧腔和第二灭弧腔的开口的边缘至少部分沿着动触点的移动路径的方向延伸。

在上述实施例中，第一灭弧腔和第二灭弧腔的开口的边缘至少部分沿着动触点的移动路径的方向延伸，使得电弧随着动触头的移动过程中，由于永磁体的磁场的作用，使电弧偏离动触点的移动路径，而被拉入灭弧腔中，以加速电弧的熄灭。

在一些实施例中，动触点的移动路径沿着磁体腔的侧面的纵向中心线的延伸方向。

在上述实施例中，通过使得动触点的移动路径沿着磁体腔的侧面的纵向中心线的延伸方向，使得无论直流开关的接线端子是正向还是反向连接电源的正负极，均能够确保电弧进入灭弧腔。

在一些实施例中，永磁体生成的磁场适于：在直流电流沿第一方向流动的情况下，将所述动触头与所述静触头分离时所产生的电弧拉入所述第一灭弧腔和所述第二灭弧腔中的一个灭弧腔；以及在直流电流沿与所述第一方向相反的第二方向流动的情况下，将所述动触头与所述静触头分离时所产生的电弧拉入所述第一灭弧腔和所述第二灭弧腔中的另外一个灭弧腔。

在上述实施例中，通过配置永磁体的磁场方向，使得直流开关在正向接线的情况下，期间产生的电弧被拉入其中一个灭弧腔中；而在直流开关在负向接线的情况下，期间产生的电弧被拉入另一个灭弧腔中。

在第二方面中，本公开的实施例还提供了一种直流开关，该直流开关包括静触头和动触头以及根据第一方面的灭弧装置。动触头适于与静触头接合本公开的第一方面的灭弧装置。灭弧装置的磁体腔包括适于至少部分地围绕动触点的移动路径延伸的侧面；永磁体产生的磁场适于在直流电流沿第一方向流动的情况下，将所述动触头与所述静触头分离时所产生的电弧拉入所述第一灭弧腔和所述第二灭弧腔中的一个灭弧腔；以及在直流电流沿与所述第一方向相反的第二方向流动的情况下，将所述动触头与所述静触头分离时所产生的电弧拉入所述第一灭弧腔和所述第二灭弧腔中的另外一个灭弧腔。

在上述实施例中，通过在永磁体的两侧分别设置灭弧腔，并且通过永磁体的磁场与电弧相互作用，使得灭弧装置在使用过程中，无论直流开关的接线端子是正向还是反向连接电源的正负极，均能够将电弧拉入灭弧腔，以将其迅速熄灭。

在一些实施例中，静触头包括：第一静触头；以及第二静触头。动触头通过旋转轴被旋转支撑，并且包括：第一动触头，适于与第一静触头接合；以及第二动触头，适于与所述第二静触头接合；并且所述第一动触头与所述第二动触头关于所述旋转轴沿相反方向延伸；其中灭弧装置包括：第一灭弧装置，包括第一外壳，该第一外壳邻近第一静触头和第一动触头设置；并且被配置为将第一动触头和第一静触头分离时所产生的电弧拉入第一外壳的第一灭弧腔或第二灭弧腔中；以及第二灭弧装置，包括第二外壳，该第二外壳邻近第二静触头和第二动触头，与第一灭弧装置相对设置，并且被配置为将第二动触头和第二静触头分离时所产生的电弧拉入第二壳体的第一灭弧腔或第二灭弧腔中。

提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的关键特征或主要特征，也无意限制本公开的范围。

附图说明

图1示出了根据本公开的一个实施例的直流开关的立体图；

图2示出了根据图1所示的直流开关在动触头打开一定角度的状态下的立体图；

图3示出了根据本公开的一个实施例的灭弧装置的外壳以及永磁体的立体图；

图4示出了根据本公开的一个实施例的灭弧装置的外壳以及永磁体的另一立体图；

图5示出了根据本公开的一个实施例的直流开关的立体图；

图6示出了根据本公开的一个实施例的直流开关的部分结构的立体图；

图7示出了根据图5所示的实施例的直流开关的俯视图；

图8示出了根据本公开的一个实施例的直流开关的动触头和静触头结合的俯视图；

图9示出了根据本公开的一个实施例的灭弧装置的外壳的立体图；

图10示出了根据本公开的一个实施例的另一角度的灭弧装置的外壳以及永磁体的立体图；

图11示出了示出了在第一接线方向的情况下电弧在根据本公开的一个实施例的灭弧装置的永磁体的磁场中的路径示意图；

图12示出了在第二接线方向的情况下电弧在根据本公开的一个实施例的灭弧装置的永磁体的磁场中的路径示意图；以及

图13示出了根据本公开的一个实施例的直流开关的立体图。

在各个附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

具体实施方式

下面将参照附图中所示的各种示例性实施例对本公开的原理进行说明。应当理解，这些实施例的描述仅仅为了使得本领域的技术人员能够更好地理解并进一步实现本公开，而并不意在以任何方式限制本公开的范围。应当注意的是，在可行情况下可以在图中使用类似或相同的附图标记，并且类似或相同的附图标记可以表示类似或相同的功能。本领域的技术人员将容易地认识到，从下面的描述中，本文中所说明的结构和方法的替代实施例可以被采用而不脱离通过本文描述的本发明的原理。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。

如前面所提到的，已知的一种方案中，在灭弧装置中设置永磁体，使其产生的磁场对电弧作用一个第一方向的远离触头方向的电磁力，从而磁吹电弧迅速拉长并进入灭弧室，从而使电弧快速熄灭。然而该方案中，当开关的接线端子与电源的正负极反向接线时，永磁体产生的磁场对电弧产生的电磁力将把电弧拉向与第一方向相反的第二方向，从而电弧无法进入灭弧室。因此无法实现预期的灭弧性能，造成电流开断失败。

产生电弧的根本原因在于开关设备触头本身及触头周围的介质中含有大量可被电离的电子，当分断的触头间存在足够大的外施电压，而且电路电流也达到最小生弧电流时，就会强烈电离而形成电弧。电弧可以看作是回路中电流的一部分。电弧会烧损触点影响触点的接通效果。因此希望尽快将电弧从触点转移并快速熄灭电弧，有效减小触点损坏，从而达到提升开关寿命的目的。此外，通常需要在灭弧室中将电弧熄灭。电弧在磁场中会产生电磁力，即洛伦兹力，这可以应用于熄弧过程。用电磁力来拉动电弧并将电弧导入灭弧室，从而拉长并冷却电弧。致使电弧电压快速升高，电流迅速减小。电弧电压越高，电弧越难以维持燃烧，因此有助于电弧的冷却和消电离，从而导致电弧熄灭。

如前面所提到的，开关的接线端子与电源的正负极反向接线时，存在电弧难以进入灭弧装置内的灭弧室的情况。有必要对此进行改进。因此，亟需一种改进的方案，以便改进灭弧性能。

本公开的实施例提供了改进的灭弧装置。在本公开的一些实施例中，灭弧装置包括外壳和永磁体。外壳中形成有磁体腔和灭弧腔。磁体腔可用于容纳永磁体，磁体腔可包括一侧面，该侧面适于至少部分地围绕直流开关的动触点的移动路径延伸。灭弧腔可包括第一灭弧腔和第二灭弧腔，分别设置在磁体腔的两侧，并且具有至少部分地面向直流开关的动触点的移动路径的开口。永磁体设置在磁体腔中，具有至少部分地与侧面匹配的结构，其中永磁体产生的磁场适于将动触头与直流开关的静触头分离时所产生的电弧拉入第一灭弧腔或第二灭弧腔中。以此方式，通过在永磁体的两侧分别设置灭弧腔，并且通过永磁体的磁场与电弧相互作用，使得灭弧装置在使用过程中，无论直流开关的接线端子是正向还是反向连接电源的正负极，均能够将电弧拉入灭弧腔，以将其迅速熄灭。

下面将结合图1至图13详细说明根据本公开的示例实施例的灭弧装置以及直流开关100。应当理解的是，在下面的实施例中以包括示例性结构、形状的灭弧装置和直流开关100为例来说明本公开的精神和原理，然而本公开的范围不限于此，而是可以包括具有其他结构、形状的灭弧装置和直流开关。

首先参见图1和图2，图1示出了根据本公开的一个实施例的直流开关100的立体图；图2示出了根据图1所示的直流开关100在动触头打开一定角度的状态下的立体图。在一些实施例中，如图1所示，该直流开关100包括灭弧装置以及动触头20、静触头10以及动触头组件504。图1中示出了两个灭弧装置，分别为第一灭弧装置50和第二灭弧装置60。第一灭弧装置50和第二灭弧装置60相对设置，二者之间设置有动触头20，动触头20由动触头组件504支撑住，并且可围绕动触头组件504的旋转轴502进行旋转，以便与静触头10接合或者断开。需要指出的是，图1中的结构可以作为一个直流开关100，也可以作为一个完整的直流开关100的组成部分，为了便于描述，本申请中将其称为直流开关100。

在本公开的一些实施例中，灭弧装置可包括外壳30和永磁体40。外壳(也可称为灭弧室)中形成有磁体腔306和灭弧腔303。永磁体40可设置在磁体腔306中。磁体腔306的面向动触头20的侧面308可至少部分地围绕动触点22的移动路径X延伸。换言之，由于动触点22的移动路径是圆弧的一部分，磁体腔306的侧面308至少包括部分弧面。设置在磁体腔306中的永磁体40可具有至少部分地与磁体腔306的侧面308匹配的结构，例如，永磁体40可以填满灭弧腔303或者部分填满灭弧腔303。重要的是，永磁体40可至少在磁体腔306的面向动触头20的侧面308处部分与磁体腔306的侧面308部分地配合。例如，二者部分的接触或者优先地完全接触，以有利于永磁体40产生的磁场对电弧施加足够的磁力，以将动触头20与直流开关100的静触头10分离时所产生的电弧拉入灭弧腔303中。

灭弧腔303可包括第一灭弧腔302和第二灭弧腔304，分别设置在磁体腔306的两侧，并且具有至少部分地面向动触点22的移动路径X的开口，由此使得电弧有可能在永磁体40的磁场作用下被拉入第一灭弧腔302或第二灭弧腔304中。以此方式，通过在永磁体40的两侧分别设置灭弧腔303，并且通过永磁体40的磁场与电弧相互作用，使得灭弧装置在使用过程中，无论直流开关100的接线端子是正向还是反向连接电源的正负极，均能够将电弧拉入灭弧腔303，以将其迅速熄灭。

如图1所示，静触头10的弯折部分设置有增磁片105。增磁片105可增强周围空间内的磁场强度。由于磁场强度的增强，电弧所受到的洛伦兹力也将相应的增强，有助于将电弧拉向灭弧腔303的方向。以此方式，通过在静触头10中设置增磁片105，能够增强磁吹灭弧效果，即有助于将电弧引导到灭弧室中，以加速灭弧。

在一些实施例中，如图1所示，磁体腔306的侧面308的一端从邻近静触头10与动触头20的接触点的位置处延伸，其中侧面308的延伸方向与动触点22的移动路径的方向一致。通过将磁体腔306的侧面308设置为从邻近静触头10与动触头20的接触点的位置处延伸，并且延伸方向与动触点22的移动路径的方向一致，能够使得在磁体腔306中的永磁体40的磁场覆盖电弧的路径，从而确保通过永磁体40的磁场将电弧快速拉入灭弧腔303中。

在一些实施例中，如图1和图2所示，静触头10包括第一静触头102；以及第二静触头104。动触头20通过旋转轴502被旋转支撑，并且包括：第一动触头202，适于与第一静触头102接合；以及第二动触头204，适于与所述第二静触头104接合；并且所述第一动触头202与所述第二动触头20关于所述旋转轴502沿相反方向延伸；第二动触头204适于与第二静触头104接合；灭弧装置包括：第一灭弧装置50，邻近第一静触头102和第一动触头202设置；并且被配置为将第一动触头202和第一静触头102分离时所产生的电弧拉入第一外壳31的第一灭弧腔302或第二灭弧腔304中；以及第二灭弧装置60，包括第二外壳33，邻近第二静触头104和第二动触头204，与第一灭弧装置50相对设置，并且被配置为将第二动触头204和第二静触头104分离时所产生的电弧拉入第二外壳33的第一灭弧腔302或第二灭弧腔304中。

在一些实施例中，动触头20具有大的转动角度范围。例如，转动角度范围可达90度，即，可从0度旋转至大于等于90度。例如，可达120度甚至更大的角度。以此方式，能够使得动触点22移动较大的距离，从而能够将电弧拉的更长，有利于电弧的熄灭。

下面进一步结合图2描述本公开实施例的灭弧装置及直流开关100。如图2所示的实施例中，动触头20已经与静触头10分离。如图2所示，动触点22的移动路径是X。由于动触头20与静触头10(严格说是动触点22与静触点12)的分离所产生的电弧沿着图2中虚线所示的路径流动。即，电弧在磁场的作用下，被拉入灭弧腔303，从而被拉长了，由此升高了电弧电压。当电弧电压高于电源电压时，电弧无法维持，最终电弧熄灭。

在一些实施例中，永磁体40生成的磁场适于将电弧拉入灭弧腔303中。例如，在正向接线情况下，直流电流沿第一方向流动，永磁体40可将动触头20与静触头10分离时所产生的电弧拉入第一灭弧腔302和所述第二灭弧腔304中的一个灭弧腔；在反向接线情况下，直流电流沿与所述第一方向相反的第二方向流动，永磁体40可将动触头20与静触头10分离时所产生的电弧拉入第一灭弧腔302和第二灭弧腔304中的另外一个灭弧腔。即，无论直流开关100的接线端子是正向还是反向连接电源的正负极，均能够确保电弧进入灭弧腔。后文结合图11和12进一步描述电弧被拉长的原理。

下面结合图3和图4进一步描述本公开实施例的磁体腔306。图3示出了根据本公开的一个实施例的灭弧装置的外壳以及永磁体40的立体图；图4示出了根据本公开的一个实施例的灭弧装置的外壳以及永磁体40的另一立体图。

在一些实施例中，如图3所示，第一灭弧腔302和第二灭弧腔304对称地设置在磁体腔306的两侧。以此方式，通过将第一灭弧腔302和第二灭弧腔304对称地设置在磁体腔306的两侧，使得无论直流开关100的接线端子是正向还是反向连接电源的正负极，均能够确保电弧进入灭弧腔303。本领域技术人员将理解，第一灭弧腔302和第二灭弧腔304的具体结构并不限于图中所示的结构而是可以进行各种变化。

在一些实施例中，如图3所示，动触点22的移动路径可沿着磁体腔306的侧面308的纵向中心线Y的延伸方向。以此方式，使得无论直流开关100的接线端子是正向还是反向连接电源的正负极，均能够确保电弧进入灭弧腔303。

在一些实施例中，如图3所示，灭弧腔303被配置为向着远离动触点22的移动路径的方向凹进，从而使得在电弧被拉入灭弧腔303中后，将电弧拉长动触点22的移动路径，有利于电弧的熄灭。

在一些实施例中，永磁体40具有与磁体腔306的侧面308匹配的弧面。以此方式，能够使得在磁体腔306中的永磁体40的一侧与动触头20保持基本恒定的较近的距离，从而有利于永磁体40的磁场对电弧产生足够强的磁力，以快速将电弧拉入灭弧腔303中。

图3和图4中示出了特定结构的灭弧装置的壳体以及永磁体40，本公开的实施例不限于此，而是可以进行各种变化。

再次回到图1，在一些实施例中，如图1所示，静触头10固定地设置在磁体腔306的一端处，并且动触头20的端部适于围绕旋转轴502沿着靠近磁体腔306的侧面308的弧线转动，以与动触头20接合或分离。以此方式，能够使得磁体腔306中的永磁体40所产生的磁场对电弧施加适当方向的力，使其加速进入灭弧腔303中，从而拉长电弧并将其熄灭。

在一些实施例中，第一灭弧腔302和第二灭弧腔304的开口的边缘至少部分沿着动触点22的移动路径的方向延伸。以此方式，使得电弧随着动触头20的移动过程中，由于永磁体40的磁场的作用，使其路径偏离动触点22的移动路径X，进而被拉入设置在其路径附近的灭弧腔303中，以加速电弧的熄灭。

下面结合图5至图8进一步描述本公开实施例的灭弧装置及直流开关100。图5示出了根据本公开的一个实施例的直流开关100的立体图；图6示出了根据本公开的一个实施例的直流开关100的部分结构的立体图；图7示出了根据图5所示的实施例的直流开关100的俯视图；图8示出了根据本公开的一个实施例的直流开关100的动触头20和静触头10结合的俯视图。

在图5至图8所示的实施例中，灭弧装置与前述实施例中的灭弧装置的结构类似，区别主要在于动触头20和静触头10的结构不同。前述实施例中的直流开关100可称为拍合式开关，图5至图7所示的实施例中所示的直流开关100可称为插入式负荷开关。动触头20的端部可包括相对设置的一对接触片，并且适于围绕旋转轴502沿着靠近磁体腔306的弧面移动。

图8示出了如图5至图7所示的开关的动触头20与静触头10结合状态下的示意图。在一些实施例中，静触头10可固定地设置在磁体腔306的一端附近。如图8所示，动触头20的端部包括相对设置的一对接触片，一对接触片适于夹紧静触头10。换言之，静触头10的一部分插入到一对接触片之间，从而实现动触头20与静触头10的接合。反之，可实现接触片与静触头10的断开。

下面结合图9和图10进一步描述本公开图5至图7所示的实施例中的灭弧装置的第一外壳31和永磁体40。

图9示出了根据本公开的一个实施例的灭弧装置的外壳的立体图；图10示出了根据本公开的一个实施例的另一角度的灭弧装置的外壳以及永磁体的立体图。

在一些实施例中，如图9和10所示，灭弧装置的第一外壳31总体上呈环形结构的一部分，可称为扇环形结构。图9所示的磁体腔306的侧面308适于面向动触点22的移动路径X。磁体腔306的上侧为第一灭弧腔302，下侧为第二灭弧腔304。第一灭弧腔302和第二灭弧腔304可为凹槽形结构。图9和10中所示的第一灭弧腔302和第二灭弧腔304的凹槽的端面为矩形结构，本公开的方案不限于此，可以根据需要进行各种变形。如图9所示，第一灭弧腔302和第二灭弧腔304的外侧设置有弧罩310，弧罩310可构成灭弧腔的侧壁。在一些实施例中，如图10所示，磁体腔306为狭长的凹槽结构。永磁体40的形状可以与磁体腔306为狭长的凹槽相匹配。

本领域技术人员将理解，图10中所示的磁体腔306以及永磁体40的结构为示意性的，公开实施例的方案并不以此为限，而是可以进行各种改变。

下面结合图11和12描述根据本公开的一个实施例灭弧装置的灭弧原理。

图11示出了在第一接线方向的情况下电弧在根据本公开的一个实施例的灭弧装置的永磁体40的磁场中的路径示意图。

如图11所示，其中的矩形框表示例如从图1中顶部俯视的永磁体40的示意图，例如左侧的永磁体40。图中实线箭头112表示磁力线的方向(永磁体40外由N极至S极，永磁体40内由S极至N极)，虚线箭头114表示电弧的受力方向。

例如，对于图1和图2所示的直流开关100，假设电流从左上角的静触头10流入，从右下角的静触头10流出的情况，对应于图11中电流沿着垂直于图11的纸面方向流入。根据左手定则，拇指与其余四指垂直且在一个平面内，让磁力线从手心流入，四指指向电流方向，大拇指指向的就是电弧受力方向。

首先，对于如图11中永磁体40顶端处的电弧(此处对应于动触头20的触点从静触头10的触点分离时最初产生的电弧)，可将四指垂直于纸面并指向纸面内，掌心向下，使得永磁体40端部的磁力线(由实线箭头112表示)垂直于手心穿过，则大拇指指向图中的右侧。如图中最上侧的虚线箭头114所示，即为电弧在该位置处所受到的磁力方向。结合图2来说，就是电弧受到与其流动方向垂直的朝向右侧的灭弧腔方向的磁力，从而其流动路径偏离动触头20的触点的移动路径。其次，以此类推，随着电弧的流动，持续受到与其流动方向垂直的磁力。如图11中右侧的两个箭头所示，电弧持续受到向下的磁力，因此被拉入右侧的灭弧腔中。由于磁力线在永磁体40周围不同位置处的方向是不同的，因此，随着电弧的流动，其受到的磁力的方向也是变化的。如图2所示，电弧的路径是从静触头10与动触头20的接触位置出发经右侧的灭弧腔最终到达分离开的动触头20。从而拉长了电弧，升高了电弧电压。当电弧电压高于电源电压时，电弧无法维持，最终电弧熄灭。无论是对于图1中右侧的永磁体40还是左侧的永磁体40，二者的工作原理是相同的。

图12示出了在第二接线方向的情况下电弧在根据本公开的一个实施例的灭弧装置的永磁体40的磁场中的路径示意图。假设电流从右下角的静触头10流入，从左上角的静触头10流出。

从图12中可以看出，如图12中永磁体40顶端处的电弧(此处对应于动触头20的触点从静触头10的触点分离时最初产生的电弧)受到与其流动方向垂直的朝向图中左侧的灭弧腔方向的磁力，从而其流动路径偏离动触头20的触点的移动路径。以此类推，随着电弧的流动，持续受到与其流动方向垂直的磁力。如图12中左侧的两个箭头所示，电弧持续受到向下的磁力，因此被拉入左侧的灭弧腔中。其工作原理与针对图11所示的情况相同，此处不再进一步描述。

可见在直流开关100的接线端子反向接线的情况下，电弧将受到相反方向的磁力。本公开的实施例中，通过在永磁体40的两侧均设置灭弧腔303，解决了已知方案中在直流开关100反向接线的情况下，电弧无法进入灭弧室的缺陷。

图13示出了根据本公开的一个实施例的直流开关100的立体图。图13中示出了带有根据本公开一些实施例的灭弧装置的直流开关100。与前面所示的直流开关100的区别主要在于包含了开关组件110。对于开关组件110，如本领域技术人员所知晓的，其根据需要可以设置为各种结构。因此，图13中所示的开关组件110的具体结构在此不做详细描述。

上述实施例的直流开关中，包括两个静触头10、两个动触头20、两个灭弧室。然而，本发明不限于这种结构，例如，一对动触点、静触点与所示的灭弧室配合使用，也可以实现灭弧功能。但在尺寸一样的情况下，它的灭弧能力是二对动触点、静触点结构的一半。例如，由单极750V降低为单极375V。因此，可以根据需要选择直流开关中的上述动、静触头与灭弧室的组合。

上述实施例中针对特定结构描述了灭弧装置和直流开关，本公开的灭弧装置以及直流开关的结构并不限于上述的实施例所示的结构，而是可以有多种变形方式。可以根据具体的空间要求、各个零件之间的配合要求、工艺方面的考虑等因素进行选择设计。

本公开的技术方案，使得在静触头与动触头的触点处所产生的电弧能够快速转移到灭弧室，拉长了电弧，提升了电弧电压，从而分断直流电流，减轻电弧对触头系统的烧损。无论直流开关的接线端子是正向还是反向连接电源的正负极，均能够将电弧拉入灭弧腔，以将其迅速熄灭。本公开的技术方案，通过灭弧装置结构上的改进和优化，以简单的结构，实现了灭弧性能的显著改善，提高了装置的可靠性。因此，本公开提供了一种能够可靠灭弧的无极性的直流开关。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，仅为本公开的可选实施例，并非穷尽性的，并不用于限制本公开。虽然在本申请中权利要求书已针对特征的特定组合而制定，但是应当理解，本公开的范围还包括本文所公开的明确或隐含或对其任何概括的任何新颖特征或特征的任何新颖的组合，不论它是否涉及目前所要求保护的任何权利要求中的相同方案。申请人据此告知，新的权利要求可以在本申请的审查过程中或由其衍生的任何进一步的申请中被制定成这些特征和/或这些特征的组合。

本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种灭弧装置，包括：

外壳(30)，所述外壳(30)中形成有：

磁体腔(306)，所述磁体腔(306)包括适于至少部分地围绕直流开关(100)的动触头(20)的动触点(22)的移动路径(X)延伸的侧面(308)；以及

灭弧腔(303)，所述灭弧腔(303)包括：第一灭弧腔(302)和第二灭弧腔(304)，设置在所述磁体腔(306)的两侧，并且具有至少部分地面向所述移动路径(X)的开口；以及

永磁体(40)，设置在所述磁体腔(306)中，具有至少部分地与所述侧面(308)匹配的结构，

其中，所述永磁体(40)产生的磁场适于将所述动触头(20)与所述直流开关(100)的静触头(10)分离时所产生的电弧拉入所述第一灭弧腔(302)或所述第二灭弧腔(304)中。

2.根据权利要求1所述的灭弧装置，其中：

所述第一灭弧腔(302)和所述第二灭弧腔(304)对称地设置在所述磁体腔(306)的两侧。

3.根据权利要求1所述的灭弧装置，其中：

所述灭弧腔(303)被配置为向着远离所述动触点(22)的移动路径(X)的方向凹进，以适于将所述电弧拉长。

4.根据权利要求1所述的灭弧装置，其中：

所述侧面(308)的一端从邻近所述静触头(10)与所述动触头(20)的接触点的位置处延伸，其中所述侧面(308)的延伸方向与所述动触点(22)的移动路径(X)的方向一致。

5.根据权利要求1所述的灭弧装置，其中：

所述永磁体(40)具有与所述磁体腔(306)的侧面(308)匹配的弧面。

6.根据权利要求5所述的灭弧装置，其中：

所述静触头(10)适于固定地设置在所述磁体腔(306)的一端处；并且

所述动触头(20)的端部适于围绕旋转轴(502)沿着靠近所述磁体腔(306)的侧面(308)的弧线转动，以与所述动触头(20)接合或分离。

7.根据权利要求1所述的灭弧装置，其中：

所述第一灭弧腔(302)和所述第二灭弧腔(304)的所述开口的边缘至少部分沿着所述动触点(22)的所述移动路径(X)的方向延伸。

8.根据权利要求7所述的灭弧装置，其中：

所述动触点(22)的移动路径(X)沿着所述磁体腔(306)的侧面(308)的纵向中心线(Y)的延伸方向。

9.根据权利要求1所述的灭弧装置，其中，所述永磁体(40)产生的磁场适于：

在直流电流沿第一方向流动的情况下，将所述动触头(20)与所述静触头(10)分离时所产生的电弧拉入所述第一灭弧腔(302)和所述第二灭弧腔(304)中的一个灭弧腔；以及在直流电流沿与所述第一方向相反的第二方向流动的情况下，将所述动触头(20)与所述静触头(10)分离时所产生的电弧拉入所述第一灭弧腔(302)和所述第二灭弧腔(304)中的另外一个灭弧腔。

10.一种直流开关(100)，包括：

静触头(10)；

动触头(20)，适于与所述静触头(10)接合；以及

根据权利要求1-9中任一项所述的灭弧装置；所述灭弧装置的磁体腔(306)包括适于至少部分地围绕所述动触点(22)的移动路径(X)延伸的侧面(308)；所述永磁体(40)产生的磁场适于在直流电流沿第一方向流动的情况下，将所述动触头(20)与所述静触头(10)分离时所产生的电弧拉入所述第一灭弧腔(302)和所述第二灭弧腔(304)中的一个灭弧腔；以及在直流电流沿与所述第一方向相反的第二方向流动的情况下，将所述动触头(20)与所述静触头(10)分离时所产生的电弧拉入所述第一灭弧腔(302)和所述第二灭弧腔(304)中的另外一个灭弧腔。

11.根据权利要求10所述的直流开关(100)，其中：

所述静触头(10)包括：

第一静触头(102)；以及

第二静触头(104)；

所述动触头(20)通过旋转轴(502)被旋转支撑，并且包括：

第一动触头(202)，适于与所述第一静触头(102)接合；以及

第二动触头(20)，适于与所述第二静触头(104)接合；

并且所述第一动触头(202)与所述第二动触头(20)关于所述旋转轴(502)沿相反方向延伸；

其中所述灭弧装置包括：

第一灭弧装置(50)，包括第一外壳(31)，所述第一外壳(31)邻近所述第一静触头(102)和所述第一动触头(202)设置；并且被配置为将所述第一动触头(202)和所述第一静触头(102)分离时所产生的电弧拉入所述第一外壳(31)的所述第一灭弧腔(302)或所述第二灭弧腔(304)中；以及

第二灭弧装置(60)，包括第二外壳(33)，所述第二外壳(33)邻近所述第二静触头(104)和所述第二动触头(20)，与所述第一灭弧装置(50)的所述第一外壳(31)相对设置，并且被配置为将所述第二动触头(20)和所述第二静触头(104)分离时所产生的电弧拉入所述第二外壳(33)的所述第一灭弧腔(302)或所述第二灭弧腔(304)中。