直流灭弧罩及采用单个其的双向直流电气开关设备

摘要

一种直流灭弧罩(200)包括：具有第一和第二端部(204，206)的铁磁基部(202)；从相应的第一和第二端部配置的第一和第二铁磁侧构件(208，210)；在各侧构件中间从基部配置并具有与基部相对的端部(214)的第三铁磁构件(212)；以及相应的第一和第二构件上的具有面对第三构件的磁极的第一和第二磁体(216，218)。第一电弧室(220)位于第一和第三构件之间；并且第二电弧室(224)位于第二和第三构件之间。第一磁体和第一构件延伸离开第一端部并超出所述端部，并且在所述端部之后朝向第二磁体和第二构件延伸。第二磁体和第二构件延伸离开第二端部并超出所述端部，并且在所述端部之后朝向第一磁体和第一构件延伸。

权利要求

1.一种直流灭弧罩(200)，包括：

铁磁基部(202)，所述铁磁基部具有第一端部(204)和相对的第二端部(206)；

从所述铁磁基部的第一端部配置的第一铁磁侧构件(208)；

从所述铁磁基部的相对的第二端部配置的第二铁磁侧构件(210)；

在所述第一和第二铁磁侧构件中间从所述铁磁基部配置的第三铁磁构件(212)，所述第三铁磁构件具有与所述铁磁基部相对的端部(214)；

配置在所述第一铁磁侧构件上的第一永磁体(216)，所述第一永磁体具有面对所述第三铁磁构件的第一磁极；

配置在所述第二铁磁侧构件上的第二永磁体(218)，所述第二永磁体具有面对所述第三铁磁构件的第一磁极；

配置在所述第一铁磁侧构件和所述第三铁磁构件之间的第一电弧室(220)，所述第一电弧室包括多个分弧板(222)；和配置在所述第二铁磁侧构件和所述第三铁磁构件之间的第二电弧室(224)，所述第二电弧室包括多个分弧板(226)，其中，所述第一永磁体和所述第一铁磁侧构件延伸离开所述铁磁基部的第一端部并超出所述第三铁磁构件的端部，其中，所述第二永磁体和所述第二铁磁侧构件延伸离开所述铁磁基部的相对的第二端部并超出所述第三铁磁构件的端部，其中，所述第一永磁体和所述第一铁磁侧构件在所述第三铁磁构件的端部之后朝向所述第二永磁体和所述第二铁磁侧构件延伸，并且其中，所述第二永磁体和所述第二铁磁侧构件在所述第三铁磁构件的端部之后朝向所述第一永磁体和所述第一铁磁侧构件延伸。

2.根据权利要求1所述的直流灭弧罩(200)，其中，所述第一永磁体和所述第一铁磁侧构件在所述铁磁基部的第一端部和所述第三铁磁构件的端部之间与所述第二永磁体和所述第二铁磁侧构件平行，并且所述第二永磁体和所述第二铁磁侧构件在所述铁磁基部的相对的第二端部和所述第三铁磁构件的端部之间与所述第一永磁体和所述第一铁磁侧构件平行。

3.根据权利要求2所述的直流灭弧罩(200)，其中，所述第一永磁体和所述第一铁磁侧构件两者都在所述第三铁磁构件的端部之后朝向所述第二永磁体和所述第二铁磁侧构件成角度(232)，并且所述第二永磁体和所述第二铁磁侧构件两者都在所述第三铁磁构件的端部之后朝向所述第一永磁体和所述第一铁磁侧构件成角度(234)。

4.根据权利要求1所述的直流灭弧罩(200)，其中，所述第一永磁体、所述第二永磁体、所述第一铁磁侧构件、所述第二铁磁侧构件和所述第三铁磁构件覆盖有电绝缘部。

5.根据权利要求1所述的直流灭弧罩(200)，其中，所述第一永磁体和所述第二永磁体由成形的填充有聚合物的磁性材料制成。

6.根据权利要求1所述的直流灭弧罩(200)，其中，所述第一永磁体和所述第一铁磁侧构件两者都形成第一V形(232)，所述第一V形具有面对所述第二永磁体和所述第二铁磁侧构件的第一顶部(246)；所述第二永磁体和所述第二铁磁侧构件两者都形成第二V形(234)，所述第二V形具有面对所述第一永磁体和所述第一铁磁侧构件的第二顶部(248)；并且所述第一顶部邻近所述第二顶部。

7.一种双向直流电气开关设备(240)，包括：

可分离触头(238)；

操作机构(258)，所述操作机构构造成使所述可分离触头打开和闭合；和单个根据权利要求1所述的直流灭弧罩(200)。

8.根据权利要求7所述的双向直流电气开关设备(240)，其中，所述可分离触头包括活动触头(252)和固定触头(242)；并且所述操作机构包括相对于所述单个直流灭弧罩载持所述活动触头的活动触头臂(250)。

9.根据权利要求8所述的双向直流电气开关设备(240)，其中，所述第一永磁体和所述第一铁磁侧构件两者都形成第一V形(232)，所述第一V形具有面对所述第二永磁体和所述第二铁磁侧构件的第一顶部(246)；所述第二永磁体和所述第二铁磁侧构件两者都形成第二V形(234)，所述第二V形具有面对所述第一永磁体和所述第一铁磁侧构件的第二顶部(248)；并且所述第一顶部邻近所述第二顶部。

10.根据权利要求8所述的双向直流电气开关设备(240)，其中，所述第一永磁体和所述第一铁磁侧构件两者都形成面对所述第二永磁体和所述第二铁磁侧构件的第一顶部(246)；所述第二永磁体和所述第二铁磁侧构件两者都形成面对所述第一永磁体和所述第一铁磁侧构件的第二顶部(248)；并且所述第一顶部和所述第二顶部邻近所述活动触头臂并在所述活动触头与所述活动触头臂的枢转点(254)之间邻近所述活动触头。

11.根据权利要求10所述的双向直流电气开关设备(240)，其中，当所述可分离触头从所述可分离触头的闭合位置朝向所述可分离触头的打开位置移动时，在所述固定触头和所述活动触头之间形成电弧；并且所述电弧配置在所述第三铁磁构件的端部与所述第一和第二顶部之间，并被朝向所述第一和第二电弧室之一驱促。

12.根据权利要求7所述的双向直流电气开关设备(240)，其中，所述可分离触头包括活动触头(252)和固定触头(242)；所述操作机构包括在所述活动触头和所述固定触头闭合的第一位置与所述活动触头和所述固定触头打开的第二位置之间的运动路径中相对于所述单个直流灭弧罩载持所述活动触头的活动触头臂(250)；所述第一永磁体和所述第一铁磁侧构件两者都在所述第三铁磁构件的端部之后沿所述运动路径的一部分朝向所述第二永磁体和所述第二铁磁侧构件成角度；并且所述第二永磁体和所述第二铁磁侧构件两者都在所述第三铁磁构件的端部之后沿所述运动路径的所述部分朝向所述第一永磁体和所述第一铁磁侧构件成角度。

13.根据权利要求12所述的双向直流电气开关设备(240)，其中，所述第一永磁体和所述第一铁磁侧构件两者都形成第一V形(232)，所述第一V形沿所述运动路径的所述部分具有第一顶部(246)；所述第二永磁体和所述第二铁磁侧构件两者都形成第二V形(234)，所述第二V形沿所述运动路径的所述部分具有第二顶部(248)；并且所述第一顶部邻近所述第二顶部。

说明书

直流灭弧罩及采用单个其的双向直流电气开关设备

[0001] 对相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求2012年9月5日提交的美国专利申请序列号No. 13/603,574的优先权并且主张其权益，该申请通过引用并入本文中。

技术领域

[0003] 本发明总体上涉及电气开关设备，更具体地涉及直流电气开关设备， 比方说，例如而非限制地为直流断路器。本发明还涉及直流灭弧罩(熄弧 栅)。

背景技术

[0004] 采用暴露于空气的可分离触头的电气开关设备可构造成打开输送大电 流的电力线路。这些电气开关设备、例如断路器通常在触头分离时产生电 弧，并且一般结合有灭弧罩来帮助使电弧熄灭。这样的灭弧罩通常包括多 个导电板，所述多个导电板围绕可分离触头以隔开关系被电绝缘壳体保持。 电弧传导至所述电弧板，在这里电弧被拉伸并冷却直至熄灭。

[0005] 通常，塑壳断路器(MCCB)不是专门设计用于直流(DC)应用的。 当已知的交流(AC)MCCB被尝试应用在DC应用中时，多个极以串联 的方式电连接，以基于期望的系统DC电压和系统DC电流来实现所要求 的中断或开关性能。

[0006] 在DC中断中的一个挑战是将电弧驱促至灭弧罩内，特别是在较低的 电流水平。一些已知的DC开关产品使用永磁体来将电弧驱促至分弧板内。 然而，它们要么仅提供单向电流中断，要么它们由于使用两个灭弧罩以实 现双向性能而比较大。

[0007] 直流电气开关设备存在改进空间。

[0008] 直流灭弧罩也存在改进空间。

发明内容

[0009] 这些及其它需求通过本发明的实施方式满足。

[0010] 根据本发明的一个方面，一种直流灭弧罩包括：铁磁基部，该铁磁基部具有第一端部和相对的第二端部；从该铁磁基部的第一端部配置的第一铁磁侧构件；从该铁磁基部的相对的第二端部配置的第二铁磁侧构件；在第一和第二铁磁侧构件中间从该铁磁基部配置的第三铁磁构件，该第三铁磁构件具有与铁磁基部相对的端部；配置在第一铁磁侧构件上的第一永磁体，该第一永磁体具有面对第三铁磁构件的第一磁极；配置在第二铁磁侧构件上的第二永磁体，该第二永磁体具有面对第三铁磁构件的第一磁极；配置在第一铁磁侧构件和第三铁磁构件之间的第一电弧室，该第一电弧室包括多个分弧板；以及配置在第二铁磁侧构件和第三铁磁构件之间的第二电弧室，该第二电弧室包括多个分弧板，其中第一永磁体和第一铁磁侧构件延伸离开铁磁基部的第一端部并超出第三铁磁构件的端部，其中第二永磁体和第二铁磁侧构件延伸离开铁磁基部的相对的第二端部并超出第三铁磁构件的端部，其中第一永磁体和第一铁磁侧构件在第三铁磁构件的端部之后朝向第二永磁体和第二铁磁侧构件延伸，并且其中第二永磁体和第二铁磁侧构件在第三铁磁构件的端部之后朝向第一永磁体和第一铁磁侧构件延伸。

[0011] 作为本发明的另一方面，一种双向直流电气开关设备包括：可分离触头；操作机构，该操作机构构造成打开和闭合所述可分离触头；和单直流灭弧罩，该单直流灭弧罩包括：铁磁基部，该铁磁基部具有第一端部和相对的第二端部；从该铁磁基部的第一端部配置的第一铁磁侧构件；从该铁磁基部的相对的第二端部配置的第二铁磁侧构件；在第一和第二铁磁侧构件中间从该铁磁基部配置的第三铁磁构件，该第三铁磁构件具有与铁磁基部相对的端部；配置在第一铁磁侧构件上的第一永磁体，该第一永磁体具有面对第三铁磁构件的第一磁极；配置在第二铁磁侧构件上的第二永磁体，该第二永磁体具有面对第三铁磁构件的第一磁极；配置在第一铁磁侧构件和第三铁磁构件之间的第一电弧室，该第一电弧室包括多个分弧板；以及配置在第二铁磁侧构件和第三铁磁构件之间的第二电弧室，该第二电弧室包括多个分弧板，其中第一永磁体和第一铁磁侧构件延伸离开铁磁基部的第一端部并超出第三铁磁构件的端部，其中第二永磁体和第二铁磁侧构件延伸离开铁磁基部的相对的第二端部并超出第三铁磁构件的端部，其中第一永磁体和第一铁磁侧构件在第三铁磁构件的端部之后朝向第二永磁体和第二铁磁侧构件延伸，并且其中第二永磁体和第二铁磁侧构件在第三铁磁构件的端部之后朝向第一永磁体和第一铁磁侧构件延伸。

[0012] 作为本发明的另一方面，一种双向直流电气开关设备包括：可分离触头，所述可分离触头包括活动触头和固定触头；构造成打开和闭合可分离触头的操作机构，该操作机构包括载持活动触头的活动触头臂；和单直流灭弧罩，该灭弧罩包括：具有第一端部和相对的第二端部的铁磁基部；从铁磁基部的第一端部配置的第一铁磁侧构件；从铁磁基部的相对的第二端部配置的第二铁磁侧构件；在第一和第二铁磁侧构件中间从铁磁基部配置的第三铁磁构件，该第三铁磁构件具有与铁磁基部相对的端部；配置在第一铁磁侧构件上的第一永磁体，该第一永磁体具有面对第三铁磁构件的第一磁极；配置在第二铁磁侧构件上的第二永磁体，该第二永磁体具有面对第三铁磁构件的第一磁极；配置在第一铁磁侧构件和第三铁磁构件之间的第一电弧室，该第一电弧室包括多个分弧板；配置在第二铁磁侧构件和第三铁磁构件之间的第二电弧室，该第二电弧室包括多个分弧板；配置成与第一永磁体邻近的第一有形(有造型的，非平直的，contoured)放气 (gassing)壁；和配置成与第二永磁体邻近的第二有形放气壁，其中第一永磁体和第一铁磁侧构件延伸离开铁磁基部的第一端部并超出第三铁磁构件的端部，其中第二永磁体和第二铁磁侧构件延伸离开铁磁基部的相对的第二端部并超出第三铁磁构件的端部，其中由活动触头臂载持的活动触头顺循可分离触头的闭合位置和可分离触头的打开位置之间的运动路径，并且其中该运动路径配置在第三铁磁构件的端部与第一和第二有形放气壁之间。

附图说明

[0013] 当结合附图阅读时可从下文对优选实施例的描述充分理解本发明，在附图中：

[0014] 图1是用于单灭弧罩的包括两个永磁体的钢及永磁体结构的等轴视图。

[0015] 图2是图1的钢及永磁体结构的简化俯视平面图，并且还包括活动触头臂和处于打开位置的可分离触头。

[0016] 图3是根据本发明的实施例的包括具有两个永磁体的钢及永磁体结构的双向灭弧罩的等轴视图。

[0017] 图4是图3的双向灭弧罩的一半的等轴视图。

[0018] 图5和6是图3的双向灭弧罩的端部竖向等轴立视图。

[0019] 图7是图3的双向灭弧罩的俯视平面图。

[0020] 图8是根据本发明的实施例的处于打开位置的电气开关设备的等轴视图，其中一些部分被切除以示出内部结构。

[0021] 图9是根据本发明的其它实施例的处于打开位置的电气开关设备的等轴视图，其中一些部分被切除以示出内部结构。

[0022] 图10是图9的放气嵌件之一的等轴视图。

具体实施方式

[0023] 如文中所用，术语“数量”应意味着1或大于1的整数(即，多个)。

[0024] 如文中所用，两个或更多个部分/部件“连接”或“联接”在一起的表述意味着所述各部分直接结合在一起或者通过一个或多个中间部分结合。此外，如文中所用，两个或更多个部分“附连”的表述是指所述各部分直接结合在一起。

[0025] 虽然结合直流断路器描述本发明，但本发明适用于各种直流电气开关设备。

[0026] 参照图1和2，钢及永磁体结构2包括用于单直流灭弧罩8的两个永磁体4、6。永磁体4、6被示出为恰好在钢结构14的两个竖直腿10、12 的内侧，并且位于钢结构14和绝缘壳体(未示出)之间。单直流灭弧罩8 包括铁磁基部18，该铁磁基部18具有第一端部20和相对的第二端部22。从该第一端部20配置有第一铁磁侧构件24，从该相对的第二端部22配置有第二铁磁侧构件26，在第一铁磁侧构件24和第二铁磁侧构件26中间从铁磁基部18配置有第三铁磁构件28。第一永磁体4具有第一磁极(S)，该第一永磁体4配置在第一铁磁侧构件24上并且面对第三铁磁构件28。第二永磁体6具有第一磁极(S)，该第二永磁体6配置在第二铁磁侧构件 26上并且面对第三铁磁构件28。

[0027] 铁磁基部18的第一端部20和从第一端部20配置的第一铁磁侧构件 24限定了第一角部30，而铁磁基部18的相对的第二端部22和从相对的第二端部22配置的第二铁磁侧构件26限定了第二角部32。单向直流灭弧罩 8限定了磁场样式(图案)34。活动触头臂38载持活动触头40，该活动触头与由固定不动的导体44载持的固定触头42电接合。每当在配置于第一和第二铁磁侧构件24、26之间的活动触头40和固定触头42之间触发电弧 (未示出)时，磁场样式34构造成根据在电弧中流动的电流的方向将电弧朝向第一和第二角部30、32之一驱促。例如，对于从活动触头40流向固定触头42的电流，沿路径45朝向角部30驱促电弧。相反地，对于从固定触头42流向活动触头40的电流，则沿路径46朝向角部32驱促电弧。

[0028] 与图1和2不同，本发明采用如图3-7所示的成角度的(倾斜的，angled) 永磁体侧壁，其构造成改善磁场的取向。这又将电弧驱促至分弧板222、 226内。改善的磁场取向迫使磁场零点244和磁场倒转(部位)(field reversal)离开灭弧罩200的两个电弧室220、224，并且增大可分离触头 238附近的磁场的大小。超出第三铁磁构件212的端部(位于构件212和可分离触头238之间)的磁场的方向根据电流的极性将电弧拉向第一电弧室220或第二电弧室224。灭弧罩200采用永磁体布置和单断开触头结构来实现双向DC开关和中断能力，包括比较低的电流水平。

[0029] 在图1和2中，磁场零点48和磁场倒转与可分离触头42、44和分弧板(未示出)更靠近得多。在较高电流水平下弧柱尺寸过大时的情况下，电弧会与零点48相交并进入倒转的磁场，这将电弧推离分弧板。

[0030] 图3示出双向直流灭弧罩200。直流灭弧罩200包括具有第一端部204 和相对的第二端部206的铁磁基部202、从第一端部204配置的第一铁磁侧构件208、从相对的第二端部206配置的第二铁磁侧构件210以及在第一铁磁侧构件208和第二铁磁侧构件210中间从铁磁基部202配置的第三铁磁构件212。第三铁磁构件212具有与铁磁基部202相对的端部214。
第一永磁体216配置在第一铁磁侧构件208上，并具有面对第三铁磁构件212 的第一磁极(S)。第二永磁体218配置在第二铁磁侧构件210上，并具有面对第三铁磁构件212的第一磁极(S)。第一电弧室220配置在第一铁磁侧构件208和第三铁磁构件212之间。第一电弧室220包括多个分弧板222。第二电弧室224配置在第二铁磁侧构件210和第三铁磁构件212之间。
第二电弧室224包括多个分弧板226。第一永磁体216和第一铁磁侧构件208 延伸离开铁磁基部202的第一端部204并超出第三铁磁构件212的端部 214。第二永磁体218和第二铁磁侧构件210延伸离开铁磁基部202的相对的第二端部206并超出第三铁磁构件212的端部214。
第一永磁体216和第一铁磁侧构件208在第三铁磁构件212的端部214之后朝向第二永磁体 
218和第二铁磁侧构件210延伸。第二永磁体218和第二铁磁侧构件210 在第三铁磁构件212的端部214之后朝向第一永磁体216和第一铁磁侧构件208延伸。

[0031] 图3的灭弧罩200采用分别沿灭弧罩200的两侧228、230延伸和成角度的铁磁侧构件208、210和永磁体216、218，这提供了具有由第三铁磁构件212形成的铁磁中央屏障的双电弧室结构220、224。

[0032] 灭弧罩200的成角度的永磁体和铁磁侧构件侧壁结构改善了将电弧驱促至双电弧室220、224之一(根据电流方向)内并分割电弧的磁场的取向。如图3-7所示，成角度的永磁体和铁磁侧构件侧壁结构的示例性V形232、234的底部指向彼此。

[0033] 与其中磁场零点48和磁场倒转比较靠近活动触头40和固定触头42 的图2的磁场样式34相比，对于图3-7的灭弧罩200的结构来说，磁场零点244和磁场倒转相对远地向可分离触头238(在图8中示出)的右侧(相对于图7而言)移动，并且磁场的大小在可分离触头238附近增大。如图 2所示，磁场零点48处的磁场为零。使磁场零点移离可分离触头238导致在可分离触头238的位置产生相对较大的磁场。

[0034] 磁场零点和磁场倒转线的这种移动的优点如下。当可分离触头238(在图8中示出)最初分开时在它们之间形成电弧。希望使电弧根据电弧中电流流动的方向向右或向左(相对于图5和6而言)移动并进入相应的右或左(相对于图5和6而言)分弧板226、222。如果磁场较大，则电弧将更快地(并且更可靠地)移动脱开可分离触头238并进入分弧板222、226 且被熄灭(目的是为了中断电流)。如果电弧能相对更快地被熄灭并中断电流，则每次中断对可分离触头238和分弧板222、226产生更小的损害，并且对应的电气开关设备如断路器240(图8)的寿命延长。

[0035] 示例1

[0036] 以下因素能增大固定触头242(在图8中示出)附近的磁场的大小。 (1)增加永磁体216、218的厚度；(2)提高永磁体216、218的材料的强度，虽然相对更强固的磁性材料一般易于在相对较低的温度下消磁；(3) 缩短可分离触头238(在图8中示出)和中间铁磁(例如而不限于，钢) 构件212之间的距离；以及(4)增大可分离触头238和磁场零点244(在图7中示出)之间的距离。

[0037] 示例2

[0038] 第一永磁体216和第一铁磁侧构件208在铁磁基部202的第一端部204 和第三铁磁构件212的端部214之间与第二永磁体218和第二铁磁侧构件 210平行。第二永磁体216和第二铁磁侧构件210在铁磁基部202的相对的第二端部206和第三铁磁构件212的端部214之间与第一永磁体216和第一铁磁侧构件208平行。

[0039] 示例3

[0040] 第一永磁体216和第一铁磁侧构件208两者都在第三铁磁构件212的端部214之后朝向第二永磁体218和第二铁磁侧构件210成角度。第二永磁体218和第二铁磁侧构件210两者都在第三铁磁构件212的端部214之后朝向第一永磁体216和第一铁磁侧构件208成角度。这允许磁场不论电弧初始运动方向如何都将电弧拉向期望的分弧板222或226。超出第三铁磁构件212的端部214(位于构件212和可分离触头238(图8)之间)的磁场的方向根据电流的极性将电弧拉向第一灭弧罩220或第二灭弧罩224。

[0041] 示例4

[0042] 永磁体216，218、铁磁侧构件208，210和由铁磁构件212形成的铁磁中央屏障优选地覆盖有电绝缘部(未示出)以防止弧柱的短路。灭弧罩 200被分成具有分离的分弧板222、226的两个电弧室220、224。

[0043] 示例5

[0044] 永磁体216、218由成形的填充有聚合物的磁性材料制成。

[0045] 示例6

[0046] 第一永磁体216和第一铁磁侧构件208两者都形成第一V形232，该第一V形232具有面对第二永磁体218和第二铁磁侧构件210的第一顶部 246。第二永磁体218和第二铁磁侧构件210两者都形成第二V形234，该第二V形234具有面对第一永磁体216和第一铁磁侧构件208的第二顶部 248。第一顶部246邻近第二顶部248。

[0047] 示例7

[0048] 顶部246、248邻近活动触头臂250(图8)并在活动触头252与活动触头臂250的枢转点254(图8)之间邻近活动触头252(图8)。V形232、 234形成示例性直线(在图3、4和7中最佳地示出)以易于制造，并且优选地尽可能靠近活动触头臂250和活动触头252，同时保持处于活动触头 252和枢转点254之间。

[0049] 示例8

[0050] 永磁体216、218适当地成形(例如而不限于，使用聚合物填充的磁性材料)。这种设计的另一积极效果可以是电弧“后方”(关于图7向右) 的截面缩小的影响以由于流体动力学而向前(关于图7向左)驱促电弧。顶部246、248在可分离触头238(图8)的“后方”(关于图7向右)的示例性截面缩小增强了可分离触头238的位置处的磁场，改善了可分离触头238“后方”的磁场的取向，并且使磁场零点移动到可分离触头238的更“后方”。该截面缩小还使得电弧气体相对更难以沿朝向顶部246、248 的方向流动。

[0051] 示例9

[0052] 图8示出双向直流电气开关设备，例如示例性的断路器240，其包括处于打开位置的可分离触头238、构造成打开和闭合可分离触头238的操作机构258以及图3的单直流灭弧罩200。可分离触头238包括固定触头 242和由活动触头臂250载持的活动触头252。操作机构258包括相对于单直流灭弧罩200载持活动触头252的活动触头臂250。

[0053] 示例10

[0054] 由活动触头臂250载持的活动触头252顺循可分离触头238的闭合位置(未示出，不过图中用虚线示出了处于打开位置和闭合位置中间的位置) 和可分离触头238的打开位置(如图8所示)之间的整个运动路径。V形 232、234(图3-6)形成直线以易于制造，并且优选地尽可能靠近活动触头臂250和活动触头252，同时保持处于活动触头252与活动触头臂250的枢转点254之间。

[0055] 示例11

[0056] 当可分离触头238从可分离触头238的闭合位置朝向打开位置移动时，在固定触头242和活动触头252之间形成电弧。该电弧配置在第三铁磁构件212的端部214与第一和第二顶部246、248之间，并且朝向第一和第二电弧室220、224之一被驱促。

[0057] 示例12

[0058] 第一永磁体216和第一铁磁侧构件208两者都在第三铁磁构件212的端部214之后沿活动触头252的运动路径的一部分朝向第二永磁体218和第二铁磁侧构件210成角度。第二永磁体218和第二铁磁侧构件210两者都在第三铁磁构件212的端部214之后沿活动触头运动路径的所述部分朝向第一永磁体216和第一铁磁侧构件208成角度。

[0059] 示例13

[0060] 第一V形232具有沿活动触头运动路径的一部分的第一顶部246，而第二V形234具有沿活动触头运动路径的所述部分的第二顶部248。

[0061] 图9示出处于打开位置的另一双向直流电气开关设备，例如示例性的断路器300。断路器300可与图2的电气开关设备100相似，除了它包括配置成与第一永磁体304邻近的第一有形放气壁302和配置成与第二永磁体308邻近的第二有形放气壁306以外。与图2的电气开关设备100相似，断路器300包括具有活动触头312和固定触头314的可分离触头310，以及构造成使可分离触头310打开(在图9中示出)和闭合(未示出)的操作机构316。操作机构316包括载持活动触头312的活动触头臂318。

[0062] 与图1和2的直流灭弧罩8有些相似，单直流灭弧罩320包括具有第一端部324和相对的第二端部326的铁磁基部322、从第一端部324配置的第一铁磁侧构件328、从相对的第二端部326配置的第二铁磁侧构件330 以及在第一和第二铁磁侧构件328、330中间从铁磁基部322配置的第三铁磁构件332。第三铁磁构件332具有与铁磁基部322相对的端部334。第一永磁体304配置在第一铁磁侧构件328上，并具有面对第三铁磁构件332 的第一磁极。第二永磁体308配置在第二铁磁侧构件330上，并具有面对第三铁磁构件332的第一磁极。第一电弧室336配置在第一铁磁侧构件328 和第三铁磁构件332之间并且包括多个分弧板338。第二电弧室340配置在第二铁磁侧构件330和第三铁磁构件332之间并且包括多个分弧板
342。第一永磁体304和第一铁磁侧构件328延伸离开铁磁基部322的第一端部 324并超出第三铁磁构件332的端部334。第二永磁体308和第二铁磁侧构件330延伸离开铁磁基部322的相对的第二端部326并超出第三铁磁构件 332的端部334。

[0063] 然而，与图1和2的直流灭弧罩8相比，邻近第一永磁体304配置有第一有形放气壁302，而邻近第二永磁体308配置有第二有形放气壁306。由活动触头臂318载持的活动触头
312顺循可分离触头310的闭合位置(未示出)和可分离触头310的打开位置(在图9中示出)之间的运动路径，并且该运动路径配置在第三铁磁构件332的端部334与第一和第二有形放气壁302、306之间。

[0064] 图10示出图9的第一和第二有形放气壁302、306之一306。另一个有形放气壁302是壁306的镜像。在可分离触头310的“后方”(例如关于图9向右)增添放气材料引起朝向单直流灭弧罩320的附加气流以帮助将电弧驱促到其内。

[0065] 示例14

[0066] 优选地，绕第一永磁体304配置有第一绝缘壳或绝缘体344，而绕第二永磁体308配置有第二绝缘壳或绝缘体346。

[0067] 示例15

[0068] 第一有形放气壁302绕第一永磁体304与第一绝缘壳或绝缘体344联接，而第二有形放气壁306绕第二永磁体308与第二绝缘壳或绝缘体346 联接。这些有形放气壁302、306通过将电弧驱促至两种分弧板338或342 之一内来提高在较高电流水平下的双向开关和中断能力。这些有形放气壁还阻止电弧进入倒转的磁场并实现双向DC开关和中断能力，包括较高的直流水平。

[0069] 示例16

[0070] 第一和第二永磁体304、308之间的磁场超出第三铁磁构件332的端部 334并超出可分离触头310的闭合位置在位于第一和第二电弧室336、340 远侧的一定空间体积处倒转方向。第一和第二有形放气壁302、306构造成阻塞该空间体积。否则，倒转的磁场会将电弧推离分弧板338或342。

[0071] 示例17

[0072] 活动触头臂318包括绕其配置的绝缘壳或绝缘体348。

[0073] 示例18

[0074] 第一和第二有形放气壁302、306中的每一者均具有与活动触头312 的运动路径邻近的弯曲部分350。

[0075] 示例19

[0076] 第三铁磁构件332的端部334也具有与活动触头312的运动路径邻近的弯曲部分352。

[0077] 示例20

[0078] 如上文结合图1和2所述，直流灭弧罩8产生一磁场，该磁场包含相对靠近两个电弧室50、52的与活动触头臂38的枢转点39邻近的后端的零点48和磁场倒转。

[0079] 如图9所示，在当电弧(未示出)在较高电流水平下最初移离分弧板 338、342时的不常见情况下，电弧足够大而与零点48(在图2中示出)相交并进入倒转的磁场，这将电弧推离分弧板338、342。所公开的有形放气壁302、306阻止电弧进入倒转的磁场内以在较高电流水平下实现双向DC 开关和中断能力。在可分离触头310的“后方”增添放气材料引起朝向灭弧罩320的附加气流以帮助将电弧朝向灭弧罩320驱促。

[0080] 示例21

[0081] 两个示例性的放气壁302、306被增添于磁体绝缘体344、346并阻塞磁场倒转其方向的体积，否则会将电弧推离分弧板338、342。或者，两个放气壁302、306可以是磁体绝缘体344、346的一体部分。这些放气壁支持电弧在充足的电流水平淬熄而不影响磁场。

[0082] 优选采用磁体绝缘体344、346来防止开关和中断期间可能的击穿或反击。

[0083] 整个活动触头臂318和整个固定导体354两者优选是绝缘的。这防止了在可分离触头310的“后方”(例如，关于图9向右并朝向活动触头臂 318的枢转点356)形成电弧。电弧会由于来自初始电弧的电离气体而在可分离触头310的“后方”形成，其中活动触头臂318和固定导体354之间的间隙较小。

[0084] 示例22

[0085] 放气壁302、306放出气体并使电弧朝向分弧板338、342移动。相比而言，在图1和2中，磁场零点48附近的磁场不够大而不能每次都可靠地使电弧(未示出)朝向分流板(未示出)移动。放气壁302、306的放气产生气压，该气压阻止电弧(朝向磁场零点)移离分弧板338、342，并且它还有助于使电弧朝向分弧板338、342移动。

[0086] 示例23

[0087] 优选地，放气壁302、306是放气嵌件，其在活动触头312的路径后方尽可能地大。

[0088] 虽然已详细描述了本发明的具体实施例，但本领域的技术人员应理解，可借鉴公开内容的整体教导发展出这些细节的各种改型和替换。因此，所公开的特定布置仅为例示性的而非限制本发明的范围，所述范围由所附权利要求及其任何和全部等同方案的全部涵盖内容给出。