具有枢转永磁体的电磁辅助熄弧装置的利记博彩app

本发明通常涉及电气设备的保护，更具体而言，涉及一种灭弧结构，其配置用于帮助快速熄灭电弧而与穿过电路断流器的电流的极性无关，以及在弱电流条件下帮助快速熄灭电弧。

背景技术：

电路断流器(Circuit interrupters)是可用于断开电路从而中断电流流动的电气部件。开关是电路断流器的一个基本例子，其通常由处于以下两个状态之一的两个电触点组成：闭合，意味着触点接触，电流可在它们之间流动，或者开路，意味着触点分离，没有电流可在它们之间流动。人可以直接操作开关以提供对系统的控制信号，例如计算机键盘按键或者用以控制电路中的功率，例如光开关。

电路断流器的另一个例子是断路器(circuit breaker)。断路器可以用于，例如，在配电板上，以限制通经电线的电流。断路器设计成保护电路免受例如过载或者短路所带来的损害。若发生故障，例如，在电线中发生电涌，断路器就会脱扣。这会导致原先处于“接通(on)”位置的断路器跳闸到“断开(off)”位置并中断穿过断路器的电力的流动。当断路器脱扣时，其可以防止过载电路上起火。断路器还可以防止充电设备的破坏。

标准的断路器具有连接至电源(例如电力公司的电线)的端子以及连接至断路器旨在保护的电路的第二端子。通常情况下，这些端子被分别称为“线路”和“负荷”。该线路有时可被称为断路器的输入。该负荷有时可被称为断路器的输出，其从断路器连出并连接到正由断路器供电的电气部件。

断路器也可用于保护单个设备或多个设备。例如，单个被保护的设备(例如单一的空调机)可直接连接到断路器。断路器也可用于保护多个设备，例如通过终止于插座的电线连接到多个部件。

断路器可用作熔断器的替代品。熔断器只能工作一次，随后必须更换。而与熔断器不同，断路器可(手动或自动地)进行复位，以继续正常操作。熔断器执行与断路器相似的功能。然而，断路器在某些情况下可能较熔断器使用更安全，并且可能更容易安装。

在熔断器熔断从而切断例如建筑物的一部分的电源的情况下，哪个熔断器控制切断电路的可能并不明显。在此情况下，电气面板上的所有熔断器都需要被检查，以确定哪个熔断器被烧坏或失效。之后，需将该熔断器移除并安装新的熔断器。

在这方面，断路器使用可能比熔断器更简单。在断路器脱扣的情况下，例如切断建筑物的一部分的电源，仅通过检查电气面板并注意到哪个断路器脱扣到“断开”的位置，就可以很明显的知道是哪个断路器控制切断电路的。然后，将该断路器简单地扳到“接通”的位置，电力就会恢复。

一般而言，普通的电路断流器具有两个位于壳体内部的触点。第一触点是固定的，可连接到线路或者负荷上。第二触点相对于第一触点是可移动的，使得当断路器在“断开(off)”或脱扣位置时，第一和第二触点之间存有间隙。

电路断流器操作分离触点时会产生问题，因为通电触点在断路器脱扣时会分离，从而在动触点从闭合位置移动至开路位置时使触点之间的间隙变宽。

当触点从闭合位置开始分离或从开路位置完全闭合时，触点之间短暂地存在有非常小的间隙，直至触点闭合或开路。若触点之间的电压足够高，就可能穿过此间隙产生电弧。这是因为触点之间的击穿电压在一定压力和电压条件下与距离正相关。

在电路断流器开关或脱扣期间产生的电弧可导致不期望的负面影响，其会对电路断流器的操作产生负面影响，甚至会产生安全隐患。

这些影响会影响电路断流器的操作。

一个可能的后果是，电弧可能会使电路断流器内的其它物体和/或周围物体短路，造成损坏以及引发潜在的火灾或安全隐患。

电弧作用的另一个后果是，电弧能破坏触点，引起一些物质作为细粒物质逸出到空气中。触点熔化的碎屑可移动或猛冲进电路断流器的机械装置里，破坏机械装置或减少其运行寿命。

电弧作用的另一后果源于电弧的极高的温度(成千上万摄氏度)，这可能会爆裂周围的气体分子产生臭氧，一氧化碳以及其它化合物。电弧还可以电离周围的气体，潜在地生成其它传导路径。

正由于电弧作用的这些不利的后果，快速冷却和熄灭电弧是非常重要的以阻止对电路断流器的破坏。

已知多种用于改进灭弧的技术。例如，Carling科技有限公司的美国专利申请公开No.2012/0037598以及2012/0261382，均涉及利用电磁场将电弧引向电弧拆分器。

然而，产生电磁场以移动电弧会消耗电力并会在设备中产生热量，从而限制了本方法的适用范围。此外，电磁场的强度取决于流经电路断流器的电流，并且该强度在某些情况下可能不够大到足以影响电弧。例如，在一些应用中，在不会产生足够强的电磁场以将电弧驱入灭弧结构的弱电流的情况下可能需要临界电流中断，或者需要无法实行的电磁体设计。

解决这个问题的一个可行方法是包含会产生磁场而无需电力供应的永磁体。然而，永磁体生成的磁场相对于磁体的定向具有固定方向，并且与流经电路断流器的电流无关。由此，许多已知的使用永磁体将电弧引进电弧路径的方案是与电路的电极性相关的。这是由于，电弧由固定磁场移动的方向取决于流过电路断流器的电流方向。

这可能是极大的限制，因为它阻碍了此类设备安装在电极性可能反转的电路中。当这样的设备意外的装反的情况下也会引发危险情况，原因在于通常用于加强熄弧的磁场，实际上会操作使得电弧远离电弧路径。这种对电极性的敏感也阻碍了永磁体方案用在电极性重复反转的交流电应用中。

熄弧技术的最新发展提出了解决这些限制中的一些方案，这些方案包括一种利用以对电路的电极性不敏感的方式将电弧引向电弧拆分器的永磁体的布置。

然而，这些布置可能需要在断路器中增加特定结构，并由此不能用于某些应用或从再利用、改装或已有设计的升级的设计角度而言是不能实行的。此类布置也包含了具有固定强度的磁场，而不具有如在电磁设计中磁场强度随电流增加的优点。

因此，希望将永磁体方案的弱电流电弧捕获与电磁体方案的电极性独立和渐增的场强合并。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种具有磁场的电路断流器，驱使触点之间的电弧进入灭弧结构。

本发明的进一步的目的在于提供一种磁场，以驱使电弧进入灭弧结构而与电路断流器的电极性无关。

本发明的另一个目的在于提供一种磁场，该磁场具有最小强度而与流经电路断流器的电流的大小无关。

本发明的目的通过提供一种电路断流器实现，该电路断流器包括第一触点和第二触点，该第一触点和第二触点中的至少一个能够相对另一个触点移动；电连接至所述第一触点的第一导体；电连接至所述第二触点的第二导体；灭弧装置；电磁结构，其设置成当触点脱离接触时将在触点之间产生的电弧驱向所述灭弧装置，而与触点的极性无关；以及永磁体，其设置在所述电磁结构的芯体内；其中，所述永磁体能够相对于由所述电磁结构生成的电磁场枢转定向；以及其中，所述永磁体设置成当触点脱离接触时将触点之间的电弧驱向所述灭弧装置，而与触点的极性无关。

进一步，本发明的目的通过提供一种电路断流器实现，该电路断流器包括第一触点和第二触点，该第一触点和第二触点中的至少一个能够相对另一个触点移动；电连接至所述第一触点的第一导体；电连接至所述第二触点的第二导体；灭弧装置；电磁结构，其设置成当触点远离接触时将在触点之间的电弧驱向所述灭弧装置，而与触点的极性无关；以及永磁体，其设置成当触点远离接触时将触点之间的电弧驱向所述灭弧装置，而与触点的极性无关。

在一些实施方式中，所述永磁体至少部分设置在所述电磁结构内。

在一些实施方式中，所述永磁体根据电磁场定向。所述电磁场可由所述电磁结构生成。

在一些实施方式中，所述永磁体设置成使得永磁体的场流经一区域，在该区域所述第一触点和所述第二触点彼此移动至接触和脱离接触。

在一些实施方式中，所述电磁结构包括电磁体。

在一些实施方式中，所述电磁结构包括环绕芯体的导体。所述永磁体可设置在所述芯体内，以及所述永磁体能够在所述芯体内枢转。

在一些实施方式中，由所述电磁结构生成的电磁场能够使所述永磁体定向。

在一些实施方式中，所述电磁结构包括第一电导体和第二电导体。流经所述第一导体的电流可沿与电流流经所述第二导体的方向基本相反的方向流动，并且流经所述第一导体、所述第一触点、所述第二触点以及所述第二导体的电流可产生将所述电弧朝所述灭弧装置驱进的磁力。

此外，本发明的目的通过提供一种电路断流器实现，该电路断流器包括第一触点和第二触点，该第一触点和第二触点中的至少一个能够相对另一个触点移动；电连接至所述第一触点的第一导体；电连接至所述第二触点的第二导体；灭弧装置；以及磁场，其设置成当触点脱离接触时将在触点之间的电弧驱向所述灭弧装置，而与触点的极性无关；其中，所述磁场的强度随着通过导体的电流的增大而增大；以及其中，所述磁场具有最小非零强度，而与通过导体的电流无关。

本发明的其它目的和其特定的特征和优点结合以下附图和相应的详细描述将变得更加显而易见。

附图说明

图1示出了根据本发明的示例性断路器的一些部分。

图2为图1所示的示例性断路器的一部分，其中电极性反转。

图3A和3B为示出流经类似于图1和图2的断路器的电流与断路器中的磁通之间的关系的曲线图，其中图1和图2分别具有和不具有永磁体。

图4A、4B和4C分别为图1所示的示例性电路断流器的一些部分的侧视图、主视图和俯视图。

图5A、5B和5C分别为图2所示的示例性电路断流器的一些部分的侧视图、主视图和俯视图。

图6为图2、5A、5B和5C所示的示例性电路断流器的一些部分的三维视图。

图7A和7B示出了可用于例如图1所示的电路断流器的示例性磁结构。

图8为可用于图7A和7B所示的磁结构的示例性芯体组件的局部分解图。

图9为图1所示的示例性断路器与图7的磁体结构结合使用的一些部分的三维视图。

图10为图9所示的示例性断路器的一些部分的三维视图，其电极性反转。

图11为图9和10的示例性断路器的一些部分的三维视图，其包括可替换的磁体单元。

图12为类似于图10和11的示例性断路器的一些部分的三维视图，其具有电导体的可替换布置。

具体实施方式

下面的示例通常涉及电路断流器，本领域技术人员将理解的是，本发明可应用于多种特定类型的电路断流器，例如断路器和开关。

图1示出了根据本发明的示例性断路器100的一些部分。

电路断流器100包括第一导体110、动触点120、第二导体130以及静触点140。例如，导体110可与电源“线路”150(例如发电机)电连通，导体130可与电气设备“负荷”160(例如电灯泡或厨用电器)电连通。如本领域技术人员将理解的以及在此文进一步的所述，这种布置可反过来，使得导体110连接至负荷，而130连接至线路。

电路断流器100运行以通过移动臂部使线路和负荷之间的连接接通和断开，使得触点120和140要么接触以形成电连接，要么分离以断开电连接。

在所示示例中，导体110和触点120形成可以沿箭头170所示方向关于枢轴180来回摇摆的臂部，以便接通和断开电连接。在其它实施方式中(未示出)，可以采用不同的布置，而不会脱离本发明，例如其中触点120和140关于彼此相对移动，或导体110例如弯曲偏转而不是枢转。

当触点120和140接触时(未示出)，电流180从线路150穿过导体110、动触点120、静触点140及导体130，流向负荷160。

当枢转导体110将触点120和140分离从而移动触点120至图1所示位置时，电弧190可从触点120行进(travel)至触点140，使得电流继续流动。

为了熄灭电弧，电路断流器100包括熄弧装置191。该熄弧装置191显示作为具有电弧流道(arc runner)和多个电弧拆分板的电弧拆分器来实现，然而，本领域技术人员将理解，电弧拆分器可以以不同于图示的方式设置，或者除电弧拆分器之外还可以使用其它类型的灭弧特征或代替电弧拆分器使用其它类型的灭弧特征，这些均不会脱离本发明。

如图所示，从线路150穿过导体110和130流向负荷160的电流生成围绕各导体的磁场。因为导体110和130设置使得电流沿所示相反方向流动，所以它们的效果合并以导致在电弧190附近产生集中的净磁通B，该净磁通B沿穿入纸面的方向行进。

磁通B与电弧190相互作用，以在电弧190上产生将电弧190驱向熄弧装置191的正交力F。

除通过流经导体110和130的电流生成磁场外，还设置和定向永磁体192以在电弧190附近产生磁通，从而加强净磁通B。

这样可以具有即使在弱电流条件下也可以在电弧190附近提供基准磁通B的优点，在弱电流条件下，磁场由于流经导体110和130的电流将会减弱。

图2示出了具有相对于图1反转的电极性的示例性断路器100的一些部分，其中线路源150连接至导体130，负荷160连接至导体110。

当触点120和140接触时(未示出)，电流180从线路150穿过导体130、静触点140、动触点120及导体110流向负荷160。

当枢转导体110将触点120和140分离以移动触点120至图2所示位置时，电弧190可从触点140行进至触点120，使得电流继续流动。

如图所示，从线路150穿过导体110和130流向负荷160的电流生成围绕各导体的磁场。

因为导体110和130设置使得电流沿所示相反方向流动，所以它们的效果合并以导致在电弧190附近产生集中的净磁通B，该净磁通B沿穿出纸面的方向行进。

磁通B与电弧190相互作用，以在电弧190上产生将电弧190驱向熄弧装置191的正交力F。

从图2可看出，电弧190的方向与净磁通B的方向均与它们各自在图1的布置中的方向相反。这是由于电路断流器100的电极性反转。然而，图2的布置中电弧190上的合力F与图1的布置中的方向相同，即，均朝向熄弧装置191。

除通过流经导体110和130的电流生成磁场外，还设置和定向永磁体192以在电弧190附近产生磁通，从而加强净磁通B。

这样可以具有即使在弱电流条件下也可以在电弧190附近提供基准磁通B的优点，在弱电流条件下，磁场由于流经导体110和130的电流将会减弱。

注意，永磁体192显示为沿与其在图1的定向相反的方向定向。该永磁体192构造使得其能够关于轴线枢转或者其本身能够根据由于穿过导体的电流而生成的磁通定向(或再定向)。

因此，在图1和图2中，永磁体192在电弧190附近生成的磁场相对于由流经导体110和130的电流生成的磁场均为附加磁场，即使该磁场的方向随电路断流器100的电极性反转。

这样可以具有在任意电弧190上提供基准力以将该电弧驱向熄弧装置191的优点，而与电流沿哪个方向流经电路断流器100或电流的大小无关。

图3A和3B为示出此基准磁通的曲线图，其具有将可再定位的永磁体增加至图A和B所示的电磁辅助灭弧装置的优点。

图3A示出了磁通B的大小相对于通过电路断流器的电流的曲线图，该电路断流器的布置与电路断流器100类似，以产生电流生成的磁场，但不包括永磁体。

从图中可看出，磁通B的大小在零位电流时具有最小值0，且随电流增大，直至其渐进地接近磁通饱和值。

在这样一种电路的一些应用中，该电路中可能存在一水平电流，在该电流下断流器中可发生电弧作用，但磁通过低而不足以将该电弧驱入电弧捕获结构。

图3B示出了磁通B的大小相对于通过电路断流器的电流的曲线图，该电路断流器的布置与电路断流器100类似，以产生电流生成的磁场，且还包括永磁体。

从图中可看出，磁通B的大小在零位电流时由于永磁体生成的磁场而具有最小非零基准，且该磁通B的大小随电流增大，直至其渐进地接近磁通饱和值。

在这样一种电路的一些应用中，在电路断流器中电磁提供的磁通本身过低而不足以将电弧驱入电弧捕获结构的情况下，永磁体提供的基准磁通可对此进行补偿。

图4A、4B和4C分别为具有图1所示的电流的示例性电路断流器100的一些部分的侧视图、主视图和俯视图，其进一步示出了永磁体192生成的磁场与电弧190相互作用，并且还示出了该布置的电弧电流、净磁场及力矢量的正交关系。

图5A、5B和5C分别为具有图2所示的电流的示例性电路断流器100的一些部分的侧视图、主视图和俯视图，其进一步示出了永磁体192生成的磁场与电弧190相互作用，并且还示出了该布置的电弧电流、净磁场及力矢量的正交关系。

图6为具有图2和图5A、5B及5C中所示的电流的示例性电路断流器100的一些部分的三维视图。

图7A和7B示出了根据本发明的另一种磁体结构700的示例性实施方式。

磁体结构700为组合式电磁体和永磁体，其包括可枢转的永磁体710以及电磁体705，其中永磁体710可枢转地设置在电磁体705内。

永磁体710可以为具有枢轴结构的完全极化的磁体，并且可基本类似于图1-6所示和关于图1-6所述的磁体192。

电磁体705为一种典型的螺线管型，具有线筒720、线圈730、极片740及芯体750。永磁体710可枢转地设置在芯体750内。

当电磁体705如图7A所示通电时，永磁体710可枢转地在电磁体705生成的磁场内定向，使得永磁体710生成的磁场与电磁体705生成的磁场附加。

合成后的磁场B沿所示方向在极片740之间流动。

当电磁体705如图7B所示通电时，永磁体710可枢转地在电磁体705生成的磁场内定向，使得永磁体710生成的磁场与电磁体705生成的磁场附加。

组合后的磁场B沿所示方向(与图7A中所示流向相反)在极片740之间流动。

图8为根据本发明的示例性芯体组件800的局部分解图。芯体组件800与图7A和7B所示及关于图7A和7B所述的芯体750与永磁体710的组合类似，在一些实施方式中，这些部件可以互换。

芯体组件800包括半芯体810和820，以及永磁体830和840。

半芯体810和820可由在螺线管芯体中使用的任意合适材料制得，并且包括凹部850，以容纳永磁体830和840。

永磁体830和840基本类似于永磁体710，并包括枢轴860和870。

当芯体组件800组装并安装在螺线管电磁体中时，电磁体将以与图7A和7B所示及关于图7A和7B所述的磁体结构700相似的方式作用。

在螺线管的芯体内使用两个永磁体可具有增大由永磁体的结构导致产生的磁通量的优点，从而可增大图3B所示及关于图3B所述的基准磁通。

图9为示出根据本发明的示例性电路断流器900的一些部分的三维局部剖视图。

电路断流器900除了用基本类似于图7A和7B所示及关于图7A和7B所述的磁体单元700的磁体单元910替换永磁体192外，其余均类似于图1-6所示及关于图1-6所述的电路断流器100。

磁体单元910为组合式电磁体和永磁体，其包括电磁体905，永磁体920可枢转地设置在电磁体905内。

永磁体920可以为具有枢轴结构的完全极化的磁体，并且可基本类似于图1-6所示和关于图1-6所述的磁体192。

电磁体905为一种典型的螺线管型，具有线圈930、极片940及芯体950。永磁体920可枢转地设置在芯体950内。

当电磁体905如图9所示通过其连接装置950电接通至导体130和110时，永磁体920可枢转地在电磁体905生成的磁场内定向，使得永磁体920生成的磁场与电磁体905生成的磁场附加。

组合后的净磁通B沿所示方向在极片940之间流动。

应该注意的是，因为导体110和130布置使得电流沿所示相反方向流动，所以它们的效果合并以导致产生与电弧190附近的净磁通B附加的集中的附加磁通。然而，为清楚起见，图9中并未示出该磁通。

净磁通B与电弧190相互作用，以在电弧190上产生将电弧190驱向熄弧装置(未示出)的正交力。

图10为示出关于图9所述的示例性电路断流器900的一些部分的三维局部剖视图，其电极性反转。

此时，当电磁体905通过其连接装置950电接通至导体130和110时，永磁体920可枢转地在电磁体905生成的磁场内定向，使得永磁体920生成的磁场与电磁体905生成的磁场附加。

组合后的净磁通B沿所示方向(与图9的布置中的相应磁通的方向相反)在极片940之间流动。

应该注意的是，因为导体110和130布置使得电流沿所示相反方向流动，所以它们的效果合并以导致产生与电弧190附近的净磁通B附加的集中的附加磁通。然而，为清楚起见，图10中并未示出该磁通。

净磁通B与电弧190相互作用，以在电弧190上产生将电弧190驱向熄弧装置(未示出)的正交力F。该力F与图9布置中的相应力的方向相同。

图11为示出图9和图10所示及关于图9和图10所述的示例性电路断流器900的一些部分的三维局部剖视图，不过磁体单元910被磁体单元1110替代。

磁体单元1110除了其省略了极片940外，基本类似于磁体单元910。极片的这种省略导致磁体单元1110的两极之间的磁通相比图9和图10具有不同的分布，但净力矢量F的方向仍与图9和图10所示相同。

如图9和图10所示，应该注意的是，因为导体110和130布置使得电流沿所示相反方向流动，所以它们的效果合并以导致产生与电弧190附近的净磁通B附加的集中的附加磁通。然而，为清楚起见，图11中并未示出该磁通。

同样如图9和图10所示，矢量F表示的净力将电弧朝灭弧结构(未示出)驱进，而与电路的电极性无关。

使用简单的磁体单元1110可具有减少制造成本或简化设计的优点。

图12为示出与图11所示及关于图11所述的电路断流器900基本类似的示例性电路断流器1200的三维局部剖视图，不过导体110沿相反方向延伸。

电路断流器1200以类似于图11所示及关于图11所述的电路断流器900的方式作用，不过因为导体110和130未布置使得电流沿所述相反方向流动，所以电流在导体110和130中产生的磁场(未示出)不会在电弧190的附近集中。然而，净磁通B仍然与电弧190相互作用，以产生将电弧190朝灭弧装置(未示出)驱进的净正交力F，与电路的电极性无关。

尽管本发明参照部件，特征等的特定设置进行了描述，但这些不旨在穷尽所有可能的设置或特征。

例如，尽管此处参照螺线管型电磁体对特定示例性实施方式进行了描述，但本领域技术人员将理解，本发明可应用于其它类型的电磁结构。本领域技术人员也可以进行附加的修改和变型，而不会脱离本发明。