本發(fā)明涉及直流切斷單元及直流斷路器。

背景技術(shù)：

使正常電流通過(guò)并切斷異常電流的裝置就是斷路器。電流分為交流和直流，當(dāng)直流與電源連接時(shí)，在正(+)極和負(fù)(-)極上具有規(guī)定的方向性。一般的斷路器與交流電源和交流負(fù)載連接使用，并檢測(cè)異常電流并將其切斷。就算是直流斷路器通常也直接使用ac斷路器，這樣更加經(jīng)濟(jì)有效。

另外，就算使用作為一般斷路器的ac斷路器，對(duì)直流電路也有一定程度的切斷能力。但是當(dāng)直流電壓過(guò)大時(shí)，作為一般ac斷路器很難切斷較高的直流電壓。直流電流沒(méi)有電流零點(diǎn)，如果無(wú)法將產(chǎn)生的電弧向規(guī)定方向引導(dǎo)并將電弧延伸，則無(wú)法斷開電弧。在觸點(diǎn)分離時(shí)使產(chǎn)生的電弧延伸并消滅的斷路器的內(nèi)部的電弧室大小有限，因此在為了切斷較高的直流電壓時(shí)，在觸點(diǎn)周圍配置永久磁鐵，從而對(duì)觸點(diǎn)分離時(shí)產(chǎn)生的電弧進(jìn)行引導(dǎo)和延伸。如此地，在外殼大小有限的情況下，使電弧室盡量大，并利用永久磁鐵而向規(guī)定方向引導(dǎo)延伸電弧，進(jìn)而切斷較高直流電壓的斷路器稱為直流斷路器。

圖1是現(xiàn)有直流斷路器的主視圖。圖2是現(xiàn)有直流斷路器的一實(shí)施方式的部分剖面圖。圖3是現(xiàn)有直流斷路器的另一實(shí)施方式的部分剖面圖。

如圖1所示，現(xiàn)有直流斷路器10具有：連接機(jī)構(gòu)1、手柄11、可動(dòng)觸頭21、固定觸頭22、滅弧部3、螺線管4以及永久磁鐵8。

連接機(jī)構(gòu)1在支撐可動(dòng)觸頭的一部分的同時(shí)隨著手柄的旋轉(zhuǎn)對(duì)可動(dòng)觸頭進(jìn)行移動(dòng)。手柄11在進(jìn)行接通斷開(on-off)動(dòng)作時(shí)，使可動(dòng)觸頭21與固定觸頭22先接觸再分離，從而斷開電流。另外，滅弧部3對(duì)可動(dòng)觸頭21分離時(shí)的電路中電壓和電流的大小而產(chǎn)生的電弧進(jìn)行消除。螺線管4(故障電流檢測(cè)裝置)是一種檢測(cè)瞬間的故障電流來(lái)使連接機(jī)構(gòu)1動(dòng)作的故障電流檢測(cè)裝置。

直流斷路器通過(guò)在上述一般斷路器(ac斷路器)的構(gòu)成要素基礎(chǔ)上，如圖1、圖2及圖3所示般，將永久磁鐵8配置在觸點(diǎn)周圍，從而起到如下作用：在產(chǎn)生電弧時(shí)，生成將電弧引導(dǎo)至滅弧部3方向的磁驅(qū)動(dòng)力，以使能夠在滅弧部中消除電弧，從而切斷直流電壓。

在利用圖2中的左側(cè)或右側(cè)的一個(gè)電極來(lái)切斷直流電流時(shí)，需考慮直流電流的正負(fù)極以及永久磁鐵的n、s極來(lái)配置于觸點(diǎn)周圍。在將具有相同的切斷結(jié)構(gòu)的兩個(gè)電極貼附串聯(lián)，來(lái)提高直流切斷電壓時(shí)，即，如圖2所示，將斷路器的兩個(gè)電極的相鄰端子互相連接來(lái)提高直流切斷電壓時(shí)，只有使位于右側(cè)的第二電極(也稱為相鄰極)的磁鐵極性與第一電極(左側(cè))相反，才能夠?qū)㈦娀∫龑?dǎo)至相同方向(滅弧部的方向)。如果將相鄰極(第二電極)的磁鐵極性設(shè)置得與第一電極(左側(cè))相同時(shí)，如圖3所示，在進(jìn)行電路連接時(shí)，只能從上而下較長(zhǎng)地連接，這樣才能將電弧向相同方向引導(dǎo)。另外，由于在斷路器下端安裝有導(dǎo)軌(dinrail)且內(nèi)部安裝有螺線管，因此滅弧部3的大小受到很大限制。

如此地，直流斷路器利用基本的交流斷路器的外殼，因此滅弧部的尺寸受到很大限制。另外，直流斷路器采用在觸點(diǎn)周圍適當(dāng)配置永久磁鐵來(lái)向規(guī)定方向引導(dǎo)電弧的切斷方式。另外，欲在較少的斷路器內(nèi)部切斷較大的直流電壓時(shí)，如圖2、圖3所示，與相鄰極串聯(lián)連接(例如將第一電極、第二電極)，使其具有2個(gè)可動(dòng)觸頭21的2個(gè)可動(dòng)觸點(diǎn)及2個(gè)滅弧部3，從而提高可切斷電壓。

但是，此時(shí)，如圖3所示，將相鄰極的磁鐵極性配置成相同方向時(shí)，只能從上到下較長(zhǎng)地與相鄰極連接，附件增大，電線長(zhǎng)度變長(zhǎng)，因此導(dǎo)致在現(xiàn)場(chǎng)連接電路的便利性降低，經(jīng)濟(jì)上也產(chǎn)生較大的浪費(fèi)。另外，如圖2所示，與相鄰極的相鄰端子直接相連時(shí)，只能使磁鐵的極性方向相反，然而此時(shí)相反極性的磁鐵相互鄰接，導(dǎo)致引導(dǎo)電弧的力的大小顯著變低，引導(dǎo)方向也發(fā)生改變。此時(shí)，難以向所希望的方向引導(dǎo)電弧，可能會(huì)導(dǎo)致直流切斷失敗。另外，由于現(xiàn)有直流斷路器的外殼和螺線管的尺寸限制，導(dǎo)致滅弧部的大小也受限，因此就1p(一個(gè)極或一個(gè)電極)結(jié)構(gòu)而言所能切斷的直流電壓的最大容量也不過(guò)是250v。

因此，只能如圖3所示般連接電路，如果如圖2所示般欲與相鄰極的相鄰端子直接相連，只能較遠(yuǎn)地隔開磁鐵來(lái)配置。另外，由于電弧室大小受限，因此1p(一個(gè)極或一個(gè)電極)所能切斷的容量也受限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供如下的直流斷路器：將現(xiàn)有直流斷路器的導(dǎo)軌下端部進(jìn)行擴(kuò)張并縮小螺線管線圈部，使電弧室顯著增大，進(jìn)而使直流斷路器的一個(gè)極所能切斷的直流電壓增大至2倍；另外，顯著改善采用永久磁鐵的直流斷路器中的相鄰極的磁鐵的形狀和配置，使直流電流的電路連接方式盡量變短；另外，確保在連接兩個(gè)或兩個(gè)以上的極(pole)時(shí)，一個(gè)極(pole)所能切斷的切斷容量成比例增大；另外，在提高直流切斷電壓的同時(shí)提高現(xiàn)場(chǎng)電路連接便利性，確保經(jīng)濟(jì)性。

另外，目的在于，在切斷直流電壓時(shí)，使相鄰極的磁鐵的極性影響達(dá)到最小，提高直流切斷可靠性，顯著提高直流切斷性能和切斷次數(shù)。

本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種如下的直流切斷單元。該直流切斷單元具備開閉部、手柄、連接機(jī)構(gòu)及滅弧部，

還包括：

導(dǎo)軌，位于底部面且用于將所述切斷單元安裝在面板，

擴(kuò)張外殼部，通過(guò)所述導(dǎo)軌的安裝部分以不影響所述導(dǎo)軌的連接的方式擴(kuò)張而形成；

所述滅弧部包括：

擴(kuò)張電弧室，安裝在所述擴(kuò)張外殼部之內(nèi)，以及

電弧滾環(huán)，安裝在所述擴(kuò)張電弧室的上部，以使電弧向擴(kuò)張電弧室移動(dòng)；

所述開閉部具有可動(dòng)觸頭、固定觸頭、永久磁鐵及螺線管，

所述永久磁鐵配置在固定觸頭的固定觸點(diǎn)下端部，具有s-n形態(tài)或n-s形態(tài)的磁性分布，所述固定觸頭和所述可動(dòng)觸頭位于所述永久磁鐵的兩極之間。

本發(fā)明第一方面的第一可實(shí)施方案中，所述永久磁鐵具有筒狀形狀，筒狀磁鐵的s-n極兩側(cè)末端具有磁性材料的鐵板。

本發(fā)明第一方面的第二可實(shí)施方案中，所述筒狀磁鐵為用于將兩極末端的鐵板連接起來(lái)的多邊形條形磁鐵。

本發(fā)明第一方面的第三可實(shí)施方案中，構(gòu)成所述擴(kuò)張電弧室的第一滅弧柵格和第二滅弧柵格以不同大小交替層疊配置。

本發(fā)明實(shí)施例的第二方面提供一種如下的直流斷路器。具有多個(gè)第一直流切斷單元和多個(gè)第二直流切斷單元，所述第一直流切斷單元和第二直流切斷單元交替分布，

所述第一直流切斷單元具備開閉部、手柄、連接機(jī)構(gòu)及滅弧部，

所述開閉部具有可動(dòng)觸頭、固定觸頭、永久磁鐵及螺線管，

所述永久磁鐵成板狀，配置在固定觸頭的觸點(diǎn)與可動(dòng)觸頭的觸點(diǎn)周圍，形成s-n/s-n形態(tài)的磁性分布，所述固定觸頭和所述可動(dòng)觸頭位于s-n和s-n之間，

所述第二直流切斷單元為權(quán)利要求1所述的直流切斷單元，

電流從下而上地流過(guò)所述第一直流切斷單元的開閉部，且從上而下地流過(guò)所述第二直流切斷單元的開閉部。

本發(fā)明第二方面的第一可實(shí)施方案中，當(dāng)電流從上而下地流過(guò)所述第一直流切斷單元的開閉部且從下而上地流過(guò)所述第二直流切斷單元的開閉部時(shí)，所述第一直流切斷單元的磁性以n-s/n-s形態(tài)分布，所述第二直流切斷單元的磁性以n-s形態(tài)分布。

本發(fā)明第二方面或第二方面的的第一可實(shí)施方案中，所述第一直流切換單元還包括：

第一導(dǎo)軌，位于底部面且用于將所述切斷單元安裝在面板，

第一擴(kuò)張外殼部，通過(guò)所述第一導(dǎo)軌的安裝部分以不影響所述第一導(dǎo)軌的連接的方式擴(kuò)張而形成；

所述第一直流切斷單元的所述滅弧部包括：

第一擴(kuò)張電弧室，安裝在所述第一擴(kuò)張外殼部之內(nèi)，以及

第一電弧滾環(huán)，安裝在所述第一擴(kuò)張電弧室的上部，以使電弧向第一擴(kuò)張電弧室移動(dòng)。

本發(fā)明第二方面或第二方面的第一可實(shí)施方案中，所述直流斷路器具備一個(gè)第一直流切斷單元和一個(gè)第二直流切斷單元。

本發(fā)明增大了直流斷路器的外殼尺寸，從而極大地增大了內(nèi)部的電弧室的尺寸，并且將永久磁鐵基于電流的方向配置在觸點(diǎn)周圍，使電弧僅向擴(kuò)張電弧室的一方向移動(dòng)，進(jìn)而能夠切斷高的直流電壓。

本發(fā)明具有如下效果。通過(guò)串聯(lián)連接第一直流切斷單元的開閉部和第二直流切斷單元的開閉部(相鄰極)，來(lái)提高直流切斷電壓時(shí)，通過(guò)將第二直流切斷單元的開閉部的永久磁鐵的磁性配置得與第一直流切斷單元的開閉部的永久磁鐵的磁性相同，從而使相鄰極的磁鐵影響達(dá)到最小，使直流電弧切斷能力達(dá)到最大，提高直流切斷可靠性，延長(zhǎng)斷路器壽命，并且在連接電路時(shí)采用了與相鄰極的相鄰端子直接相連，提高現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的便利性以及經(jīng)濟(jì)性。

附圖說(shuō)明

參照附圖，通過(guò)實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的上述特征及其他特征以及優(yōu)點(diǎn)變得更加明顯。

圖1是現(xiàn)有直流斷路器的主視圖。

圖2是現(xiàn)有直流斷路器的一實(shí)施方式的部分剖面圖。

圖3是現(xiàn)有直流斷路器的另一實(shí)施方式的部分的剖面圖。

圖4a是本發(fā)明的直流斷路器的第一直流切斷單元的永久磁鐵的配置狀態(tài)的透視圖；圖4b是本發(fā)明的直流斷路器的第二直流切斷單元的永久磁鐵的配置狀態(tài)的透視圖。

圖5是本發(fā)明的直流斷路器的一實(shí)施方式的一部分的剖面圖。

圖6是本發(fā)明直流斷路器具有擴(kuò)張外殼部的一實(shí)施方式的主視圖。

圖7是主要示出本發(fā)明的直流斷路器的擴(kuò)張外殼部的剖面圖。

圖8是表示本發(fā)明的直流斷路器的擴(kuò)張電弧室及滅弧柵格的圖。

利用上述附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行例示，其具體內(nèi)容在后面詳述。這樣的附圖以及文字記載并不是為了限制本發(fā)明的范圍，是為了利用特定的實(shí)施例來(lái)使本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行全面說(shuō)明。但是，實(shí)施例可以以各種形式實(shí)施，不限于這里的實(shí)施例。相反，提供的這些實(shí)施例使本發(fā)明更全面完整，另外，還將本實(shí)施例的思想全面地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或相近的結(jié)構(gòu)，省略其詳細(xì)說(shuō)明。

說(shuō)明的特征、結(jié)構(gòu)或者特性可以以任意一種方式結(jié)合到一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中。在以下說(shuō)明中，提供更多的細(xì)節(jié)，有助于充分理解本發(fā)明的實(shí)施例。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，即使沒(méi)有特定的細(xì)節(jié)中的一個(gè)活多個(gè)細(xì)節(jié)，或者采用其他方法、構(gòu)成要素、材料等，也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案。在其他情況下，不對(duì)公知的結(jié)構(gòu)、材料或者動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)描述，以避免本發(fā)明的各方面變得不清楚。

圖4a是本發(fā)明的直流斷路器的第一直流切斷單元的永久磁鐵的配置狀態(tài)的透視圖；圖4b是本發(fā)明的直流斷路器的第二直流切斷單元的永久磁鐵的配置狀態(tài)的透視圖。圖5是本發(fā)明的直流斷路器的一實(shí)施方式的一部分的剖面圖。圖6是本發(fā)明直流斷路器具有擴(kuò)張外殼部的一實(shí)施方式的主視圖。圖7是主要示出本發(fā)明的直流斷路器的擴(kuò)張外殼部的剖面圖。圖8是表示本發(fā)明的直流斷路器的擴(kuò)張電弧室(arcchambers)及滅弧柵格的圖。

本發(fā)明的直流斷路器具有第一直流切斷單元和第二直流切斷單元20。

第一直流切斷單元具有與圖1所示的現(xiàn)有直流斷路器10相同的結(jié)構(gòu)。即，第一直流切斷單元具有開閉部5(未圖示)、手柄11、連接機(jī)構(gòu)1及滅弧部3。

第二直流切斷單元20如圖6所示，具有開閉部6、手柄11、連接機(jī)構(gòu)(未圖示)、滅弧部3、螺線管4。

在本發(fā)明中直流斷路器具有兩個(gè)直流切斷單元，即第一直流切斷單元和第二直流切斷單元20。在實(shí)施例中，雖然具備兩個(gè)直流切斷單元，但不限于此，可以根據(jù)所希望的電流切斷電壓具備多個(gè)直流切斷單元。

如圖5所示，開閉部5具有固定觸頭22、可動(dòng)觸頭21、板狀的永久磁鐵81、螺線管4。開閉部6具備固定觸頭22、可動(dòng)觸頭21、筒狀的永久磁鐵82、螺線管4。

如圖5所示，可動(dòng)觸頭21隨著上下移動(dòng)可與固定觸頭22接觸分離。本實(shí)施例中，可動(dòng)觸頭21雖然設(shè)置成上下移動(dòng)的方式，但也只是示例，并不限于此。

就手柄11而言，其操作部外漏。另外，連接機(jī)構(gòu)在支撐可動(dòng)觸頭的一部分的同時(shí)隨著手柄的旋轉(zhuǎn)對(duì)各可動(dòng)觸頭進(jìn)行移動(dòng)。

滅弧部3具有沿著可動(dòng)觸頭21或者固定觸頭22的長(zhǎng)度方向(可動(dòng)觸頭的可動(dòng)觸點(diǎn)和固定觸頭的固定觸點(diǎn)之間的電弧所延伸的方向)延伸的空間。在該空間電弧被延伸。從而，能夠抑制電弧與直流斷路器各部件(例如，連接機(jī)構(gòu))的接觸。另外，由于能夠延伸電弧，因此可以增大電弧電壓。當(dāng)該電弧電壓超過(guò)固定觸頭22的固定觸點(diǎn)和可動(dòng)觸頭21的可動(dòng)觸點(diǎn)之間的外加電壓時(shí)，電弧被消除。因此，通過(guò)增大電弧電壓，能夠更快速地切斷可動(dòng)觸頭21的可動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸頭22的固定觸點(diǎn)之間的電弧。

在本發(fā)明中，為了切斷高的直流電壓，如圖8所示，滅弧部3的電弧室31被增大，為此如圖6、圖7所示，導(dǎo)軌9的安裝部分被擴(kuò)張，并在被擴(kuò)張形成的擴(kuò)張外殼部91內(nèi)安置電弧室31，其中，導(dǎo)軌用于將交流斷路器安裝在面板。此處，擴(kuò)張外殼部91以不影響導(dǎo)軌9的連接的方式突出。

滅弧部3的電弧滾環(huán)(arcrunner)32安裝在電弧室31的上部，提供以使固定觸頭22的電弧能夠有效地移動(dòng)至被擴(kuò)張后的電弧室31的路徑，從而能夠迅速引導(dǎo)電弧。

另外，構(gòu)成電弧室31的第一滅弧柵格311和第二滅弧柵格312以不同大小交替層積配置。因此，電弧延伸長(zhǎng)度增加，能夠快速消滅電弧。

當(dāng)在電路中有過(guò)電流(異常電流)流過(guò)時(shí)，螺線管4通過(guò)其輸出軸使連接機(jī)構(gòu)動(dòng)作。由此，可動(dòng)觸頭21的可動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸頭22的固定觸點(diǎn)分離，過(guò)電流被切斷。即，螺線管4相當(dāng)于異常電流切斷裝置。

下面，對(duì)開閉部5、6進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

第一直流切斷單元的開閉部5如圖1及圖4a所示，現(xiàn)有的永久磁鐵81配置在固定觸頭22的觸點(diǎn)及可動(dòng)觸頭21的觸點(diǎn)周圍。即，在對(duì)可動(dòng)觸頭21和固定觸頭22之間的電弧進(jìn)行引導(dǎo)的空間，將兩個(gè)板狀的永久磁鐵81沿圖4a中的b方向(圖5中直流切斷單元的上下方向)平行配置。

另外，第二直流切斷單元的開閉部6如圖4b及圖5所示，筒狀的永久磁鐵82在固定觸頭21的固定觸點(diǎn)的下端部沿著與b方向垂直的a方向夾在兩個(gè)鐵板7之間。另外，筒狀磁鐵可以為用于將兩極末端的鐵板連接起來(lái)的多邊形條形磁鐵。

此時(shí)，第一直流切斷單元的開閉部5和第二直流切斷單元20的開閉部6所形成的永久磁鐵的極性如圖5所示，開閉部5的永久磁鐵81具有s-n/s-n形態(tài)，開閉部6的永久磁鐵82(相鄰極)具有s-n形態(tài)。

永久磁鐵81、82用于對(duì)固定觸頭22和可動(dòng)觸頭21之間產(chǎn)生的電弧施加電子力學(xué)上的洛倫茲力(lorentzforce)，從而延伸電弧。當(dāng)電弧電壓超過(guò)固定觸頭22和可動(dòng)觸頭21之間的外加電壓時(shí)，電弧被消除。從而，固定觸頭22和可動(dòng)觸頭21之間呈電氣切斷狀態(tài)。

并且，如圖4a、圖4b以及圖5所示般構(gòu)成時(shí)，就磁性分布而言，在左側(cè)以s-n/s-n形態(tài)分布，右側(cè)以s-n形態(tài)分布，因此沒(méi)有被相互抵消可維持原來(lái)的磁力，另外，在產(chǎn)生電弧時(shí)，可以按相同方向引導(dǎo)電弧來(lái)消除電弧。另外，在進(jìn)行電路連接時(shí)，能夠直接與相鄰極(例如開閉部6)的鄰接端子相連，因此能夠提高現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的便利性和經(jīng)濟(jì)性。

另外，如果僅調(diào)換磁鐵極性進(jìn)行配置時(shí)，可以將直流電流的方向進(jìn)行調(diào)換，另外，在圖5中，通過(guò)調(diào)換左側(cè)與右側(cè)的開閉部的配置順序，即調(diào)換開閉部5和開閉部6的配置順序，從而能夠輕松地調(diào)換電流的方向。

另外，也可僅使用開閉部5或開閉部6中的一個(gè)開閉部來(lái)作為直流斷路器。

在本發(fā)明中，通過(guò)交替配置圖5的開閉部5和開閉部6，能夠得到所希望的直流切斷電壓。例如，將圖5的開閉部5貼附到作為右側(cè)相鄰極的開閉部6上，構(gòu)成3p直流斷路器，就電路連接而言，能夠直接與相鄰極的鄰接端子相連，并能夠?qū)⒅绷髑袛嚯妷涸龃笾?p(onepole)的三倍。另外，交替連接圖5中的開閉部5、開閉部6，構(gòu)成4p直流斷路器，可實(shí)現(xiàn)具有1p的四倍直流切斷電壓的直流斷路器。

以上公開的內(nèi)容示例性地表示了本發(fā)明的實(shí)施例，但是在不脫離由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍的前提下，可進(jìn)行各種變更及修改。沒(méi)有必要按特定順序?qū)嵤┌瓷鲜龉_的實(shí)施例的方法，權(quán)利要求的功能，步驟以及動(dòng)作。另外，雖然本發(fā)明的要素作為個(gè)體而記載，但是沒(méi)有被明確限定為是單數(shù)的情況下也可為復(fù)數(shù)。

在上述具體實(shí)施方式中對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及有益效果進(jìn)行了說(shuō)明，但是應(yīng)理解的是，上述內(nèi)容僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，在本發(fā)明的主旨及允許范圍內(nèi)可進(jìn)行任意的修改、等同替換、改進(jìn)等，且均屬在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。