直流切斷單元及直流斷路器的制作方法

本發明涉及直流切斷單元及直流斷路器。

背景技術：

使正常電流通過并切斷異常電流的裝置就是斷路器。電流分為交流和直流，當直流與電源連接時，在正(+)極和負(-)極上具有規定的方向性。一般的斷路器與交流電源和交流負載連接使用，并檢測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，這樣更加經濟有效。

另外，就算使用作為一般斷路器的ac斷路器，對直流電路也有一定程度的切斷能力。但是當直流電壓過大時，作為一般ac斷路器很難切斷較高的直流電壓。直流電流沒有電流零點，如果無法將產生的電弧向規定方向引導并將電弧延伸，則無法斷開電弧。在觸點分離時使產生的電弧延伸并消滅的斷路器的內部的電弧室大小有限，因此在為了切斷較高的直流電壓時，在觸點周圍配置永久磁鐵，從而對觸點分離時產生的電弧進行引導和延伸。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定方向引導延伸電弧，進而切斷較高直流電壓的斷路器稱為直流斷路器。

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

如圖1所示，現有直流斷路器10具有：連接機構1、手柄11、可動觸頭21、固定觸頭22、滅弧部3、螺線管4以及永久磁鐵8。

連接機構1在支撐可動觸頭的一部分的同時隨著手柄的旋轉對可動觸頭進行移動。手柄11在進行接通斷開(on-off)動作時，使可動觸頭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對可動觸頭21分離時的電路中電壓和電流的大小而產生的電弧進行消除。螺線管4(故障電流檢測裝置)是一種檢測瞬間的故障電流來使連接機構1動作的故障電流檢測裝置。

直流斷路器通過在上述一般斷路器(ac斷路器)的構成要素基礎上，如圖1、圖2及圖3所示般，將永久磁鐵8配置在觸點周圍，從而起到如下作用：在產生電弧時，生成將電弧引導至滅弧部3方向的磁驅動力，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中的左側或右側的一個電極來切斷直流電流時，需考慮直流電流的正負極以及永久磁鐵的n、s極來配置于觸點周圍。在將具有相同的切斷結構的兩個電極貼附串聯，來提高直流切斷電壓時，即，如圖2所示，將斷路器的兩個電極的相鄰端子互相連接來提高直流切斷電壓時，只有使位于右側的第二電極(也稱為相鄰極)的磁鐵極性與第一電極(左側)相反，才能夠將電弧引導至相同方向(滅弧部的方向)。如果將相鄰極(第二電極)的磁鐵極性設置得與第一電極(左側)相同時，如圖3所示，在進行電路連接時，只能從上而下較長地連接，這樣才能將電弧向相同方向引導。另外，由于在斷路器下端安裝有導軌(dinrail)且內部安裝有螺線管，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周圍適當配置永久磁鐵來向規定方向引導電弧的切斷方式。另外，欲在較少的斷路器內部切斷較大的直流電壓時，如圖2、圖3所示，與相鄰極串聯連接(例如將第一電極、第二電極)，使其具有2個可動觸頭21的2個可動觸點及2個滅弧部3，從而提高可切斷電壓。

但是，此時，如圖3所示，將相鄰極的磁鐵極性配置成相同方向時，只能從上到下較長地與相鄰極連接，附件增大，電線長度變長，因此導致在現場連接電路的便利性降低，經濟上也產生較大的浪費。另外，如圖2所示，與相鄰極的相鄰端子直接相連時，只能使磁鐵的極性方向相反，然而此時相反極性的磁鐵相互鄰接，導致引導電弧的力的大小顯著變低，引導方向也發生改變。此時，難以向所希望的方向引導電弧，可能會導致直流切斷失敗。另外，由于現有直流斷路器的外殼和螺線管的尺寸限制，導致滅弧部的大小也受限，因此就1p(一個極或一個電極)結構而言所能切斷的直流電壓的最大容量也不過是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，只能較遠地隔開磁鐵來配置。另外，由于電弧室大小受限，因此1p(一個極或一個電極)所能切斷的容量也受限。

技術實現要素：

本發明的目的在于，提供如下的直流斷路器：將現有直流斷路器的導軌下端部進行擴張并縮小螺線管線圈部，使電弧室顯著增大，進而使直流斷路器的一個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，確保在連接兩個或兩個以上的極(pole)時，一個極(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提高現場電路連接便利性，確保經濟性。

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

本發明實施例的第一方面，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、連接機構及滅弧部，

還包括：

導軌，位于底部面且用于將所述切斷單元安裝在面板，

擴張外殼部，通過所述導軌的安裝部分以不影響所述導軌的連接的方式擴張而形成；

所述滅弧部包括：

擴張電弧室，安裝在所述擴張外殼部之內，以及

電弧滾環，安裝在所述擴張電弧室的上部，以使電弧向擴張電弧室移動；

所述開閉部具有可動觸頭、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下端部，具有s-n形態或n-s形態的磁性分布，所述固定觸頭和所述可動觸頭位于所述永久磁鐵的兩極之間。

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

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

本發明第一方面的第三可實施方案中，構成所述擴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。

本發明實施例的第二方面提供一種如下的直流斷路器。具有多個第一直流切斷單元和多個第二直流切斷單元，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、連接機構及滅弧部，

所述開閉部具有可動觸頭、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與可動觸頭的觸點周圍，形成s-n/s-n形態的磁性分布，所述固定觸頭和所述可動觸頭位于s-n和s-n之間，

所述第二直流切斷單元為權利要求1所述的直流切斷單元，

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

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

本發明第二方面或第二方面的的第一可實施方案中，所述第一直流切換單元還包括：

第一導軌，位于底部面且用于將所述切斷單元安裝在面板，

第一擴張外殼部，通過所述第一導軌的安裝部分以不影響所述第一導軌的連接的方式擴張而形成；

所述第一直流切斷單元的所述滅弧部包括：

第一擴張電弧室，安裝在所述第一擴張外殼部之內，以及

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

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

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

本發明具有如下效果。通過串聯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)，來提高直流切斷電壓時，通過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到最小，使直流電弧切斷能力達到最大，提高直流切斷可靠性，延長斷路器壽命，并且在連接電路時采用了與相鄰極的相鄰端子直接相連，提高現場作業的便利性以及經濟性。

附圖說明

參照附圖，通過實施例的詳細說明，本發明的上述特征及其他特征以及優點變得更加明顯。

圖1是現有直流斷路器的主視圖。

圖2是現有直流斷路器的一實施方式的部分剖面圖。

圖3是現有直流斷路器的另一實施方式的部分的剖面圖。

圖4a是本發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的透視圖；圖4b是本發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的透視圖。

圖5是本發明的直流斷路器的一實施方式的一部分的剖面圖。

圖6是本發明直流斷路器具有擴張外殼部的一實施方式的主視圖。

圖7是主要示出本發明的直流斷路器的擴張外殼部的剖面圖。

圖8是表示本發明的直流斷路器的擴張電弧室及滅弧柵格的圖。

利用上述附圖，對本發明的實施例進行例示，其具體內容在后面詳述。這樣的附圖以及文字記載并不是為了限制本發明的范圍，是為了利用特定的實施例來使本領域技術人員理解本發明。

具體實施方式

以下，參照附圖對實施例進行全面說明。但是，實施例可以以各種形式實施，不限于這里的實施例。相反，提供的這些實施例使本發明更全面完整，另外，還將本實施例的思想全面地傳遞給本領域技術人員。在圖中，相同的附圖標記表示相同或相近的結構，省略其詳細說明。

說明的特征、結構或者特性可以以任意一種方式結合到一個或多個實施例中。在以下說明中，提供更多的細節，有助于充分理解本發明的實施例。但是，本領域技術人員應該明白，即使沒有特定的細節中的一個活多個細節，或者采用其他方法、構成要素、材料等，也能夠實現本發明的技術方案。在其他情況下，不對公知的結構、材料或者動作進行詳細描述，以避免本發明的各方面變得不清楚。

圖4a是本發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的透視圖；圖4b是本發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的透視圖。圖5是本發明的直流斷路器的一實施方式的一部分的剖面圖。圖6是本發明直流斷路器具有擴張外殼部的一實施方式的主視圖。圖7是主要示出本發明的直流斷路器的擴張外殼部的剖面圖。圖8是表示本發明的直流斷路器的擴張電弧室(arcchambers)及滅弧柵格的圖。

本發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所示的現有直流斷路器10相同的結構。即，第一直流切斷單元具有開閉部5(未圖示)、手柄11、連接機構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、連接機構(未圖示)、滅弧部3、螺線管4。

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

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

如圖5所示，可動觸頭21隨著上下移動可與固定觸頭22接觸分離。本實施例中，可動觸頭21雖然設置成上下移動的方式，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，連接機構在支撐可動觸頭的一部分的同時隨著手柄的旋轉對各可動觸頭進行移動。

滅弧部3具有沿著可動觸頭21或者固定觸頭22的長度方向(可動觸頭的可動觸點和固定觸頭的固定觸點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，連接機構)的接觸。另外，由于能夠延伸電弧，因此可以增大電弧電壓。當該電弧電壓超過固定觸頭22的固定觸點和可動觸頭21的可動觸點之間的外加電壓時，電弧被消除。因此，通過增大電弧電壓，能夠更快速地切斷可動觸頭21的可動觸點與固定觸頭22的固定觸點之間的電弧。

在本發明中，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，導軌9的安裝部分被擴張，并在被擴張形成的擴張外殼部91內安置電弧室31，其中，導軌用于將交流斷路器安裝在面板。此處，擴張外殼部91以不影響導軌9的連接的方式突出。

滅弧部3的電弧滾環(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至被擴張后的電弧室31的路徑，從而能夠迅速引導電弧。

另外，構成電弧室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，電弧延伸長度增加，能夠快速消滅電弧。

當在電路中有過電流(異常電流)流過時，螺線管4通過其輸出軸使連接機構動作。由此，可動觸頭21的可動觸點與固定觸頭22的固定觸點分離，過電流被切斷。即，螺線管4相當于異常電流切斷裝置。

下面，對開閉部5、6進行詳細說明。

第一直流切斷單元的開閉部5如圖1及圖4a所示，現有的永久磁鐵81配置在固定觸頭22的觸點及可動觸頭21的觸點周圍。即，在對可動觸頭21和固定觸頭22之間的電弧進行引導的空間，將兩個板狀的永久磁鐵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的固定觸點的下端部沿著與b方向垂直的a方向夾在兩個鐵板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的多邊形條形磁鐵。

此時，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，開閉部6的永久磁鐵82(相鄰極)具有s-n形態。

永久磁鐵81、82用于對固定觸頭22和可動觸頭21之間產生的電弧施加電子力學上的洛倫茲力(lorentzforce)，從而延伸電弧。當電弧電壓超過固定觸頭22和可動觸頭21之間的外加電壓時，電弧被消除。從而，固定觸頭22和可動觸頭21之間呈電氣切斷狀態。

并且，如圖4a、圖4b以及圖5所示般構成時，就磁性分布而言，在左側以s-n/s-n形態分布，右側以s-n形態分布，因此沒有被相互抵消可維持原來的磁力，另外，在產生電弧時，可以按相同方向引導電弧來消除電弧。另外，在進行電路連接時，能夠直接與相鄰極(例如開閉部6)的鄰接端子相連，因此能夠提高現場作業的便利性和經濟性。

另外，如果僅調換磁鐵極性進行配置時，可以將直流電流的方向進行調換，另外，在圖5中，通過調換左側與右側的開閉部的配置順序，即調換開閉部5和開閉部6的配置順序，從而能夠輕松地調換電流的方向。

另外，也可僅使用開閉部5或開閉部6中的一個開閉部來作為直流斷路器。

在本發明中，通過交替配置圖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貼附到作為右側相鄰極的開閉部6上，構成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，并能夠將直流切斷電壓增大至1p(onepole)的三倍。另外，交替連接圖5中的開閉部5、開閉部6，構成4p直流斷路器，可實現具有1p的四倍直流切斷電壓的直流斷路器。

以上公開的內容示例性地表示了本發明的實施例，但是在不脫離由權利要求所限定的本發明范圍的前提下，可進行各種變更及修改。沒有必要按特定順序實施按上述公開的實施例的方法，權利要求的功能，步驟以及動作。另外，雖然本發明的要素作為個體而記載，但是沒有被明確限定為是單數的情況下也可為復數。

在上述具體實施方式中對本發明的目的、技術方案及有益效果進行了說明，但是應理解的是，上述內容僅為本發明的具體實施方式而已，并不限定本發明的保護范圍，在本發明的主旨及允許范圍內可進行任意的修改、等同替換、改進等，且均屬在本發明的保護范圍內。