(57)【要約】      （修正有）【課題】回路遮断器の電流路構造を単一化する。【解決手段】単一電流路構造５２は、電気回路に結合するように構成された端子部５４と可撓部５８とを結合し、さらに前記可撓部５８と可動部５６とを結合したもので、積層配置で積み重ねられた複数の導電シートで製造される。前記複数の導電シートの各々の材料は、前記端子部５４と前記可撓部５８と前記可動部５６との間で連続しており、前記複数の導電シートの各々は前記端子部５４で互いに電気的に結合され、前記複数の導電シートの各々は前記端可動部５６で互いに電気的に結合され、前記端子部５４及び前記可動部５６は、固化工程により形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路遮断器（３０）の電流路構造（５２）であって、
積層として配置された複数の導電シート（８６）を備え、前記複数の導電シート（８６）は、端子部（５４）と、可動部（５６）と、前記可動部（５６）と前記端子部（５４）との間の第１の可撓部（５８）とを有し、前記複数の導電シート（８６）の各々の材料は、前記端子部（５４）と前記第１の可撓部（５８）と前記可動部（５６）との間で連続しており、
前記複数の導電シート（８６）の前記端子部（５４）の各々は互いに電気的に結合されて単一の端子（５４）を形成し、
前記複数の導電シート（８６）の前記可動部（５６）の各々は互いに電気的に結合される、電流路構造。
【請求項２】
前記単一端子（５４）は、前記複数の導電シート（８６）の前記端子部（５４）の各々を固化することによって形成され、
前記導電シート（８６）の前記可動部（５６）は、前記複数の導電シート（８６）の前記可動部（５６）の各々を固化することによって互いに電気的に結合される、請求項１に記載の回路遮断器（３０）の電流路構造（５２）。
【請求項３】
前記固化された可動部（５６）から形成された第１の単一接触アーム（５６）と第２の単一接触アーム（５６）とをさらに備え、前記第１の単一接触アーム（５６）と前記第２の単一接触アーム（５６）からの材料は前記単一端子（５４）と連続する、請求項１又は２に記載の回路遮断器（３０）の電流路構造（５２）。
【請求項４】
前記第２の単一接触アーム（５６）と前記端子部（５４）との間に第２の可撓部（５８）をさらに備え、前記第２の可撓部（５８）からの材料は、前記第２の単一接触アーム（５６）と前記単一端子（５４）と連続する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回路遮断器（３０）の電流路構造（５２）。
【請求項５】
前記第１の可撓部（５８）とは反対側の前記第１の単一接触アーム（５６）の端部に結合された第１の可動接点（６０）と、前記第２の可撓部（５８）とは反対側の前記第２の単一接触アーム（５６）の端部に結合された第２の可動接点（６０）とをさらに備える、請求項３又は４に記載の回路遮断器（３０）の電流路構造（５２）。
【請求項６】
前記固化された可動部（５６）から形成された第３の単一接触アーム（５６）と、
前記固化された可動部（５６）から形成された第４の単一接触アーム（５６）と、
前記固化された可動部（５６）から形成された第５の単一接触アーム（５６）と、
前記固化された可動部（５６）から形成された第６の単一接触アーム（５６）とをさらに備え、
前記第３の単一接触アーム（５６）、前記第４の単一接触アーム（５６）、前記第５の単一接触アーム（５６）、及び前記第６の単一接触アーム（５６）からの材料は、前記単一端子（５４）と連続し、
前記導電シート（８６）は、導電性の金属箔材料、シート材料、編組材料又はメッシュ材料である、請求項５に記載の回路遮断器（３０）の電流路構造（５２）。
【請求項７】
回路遮断器の単一接触路を製造する方法であって、
各々が端子部（５４）、可撓部（５８）及び可動部（６０）を有する複数の個々の導電シート（８６）を形成するステップ（１０２）と、
前記複数の個々の導電シート（８６）を積層配置で積み重ねるステップ（１０４）であって、前記複数の個々の導電シート（８６）の各々の前記端子部（５４）、前記可撓部（５８）及び前記可動部（６０）が位置合わせされるステップと、
前記複数の個々の導電シート（８６）の前記端子部（５４）を互いに固化するステップ（１０６）と、
前記複数の個々の導電シート（８６）の前記可動部（６０）を互いに固化するステップ（１１２）とを含み、
前記可撓部（５８）は、前記端子部（５４）と前記可動部（６０）との間に連続して配置され、前記可動部（６０）が前記端子部（５４）に対して移動できるようにする、方法。
【請求項８】
前記複数の個々の導電シート（８６）の前記端子部（５４）を固化する前記ステップ（１０６）は、第１の熱（１１０）と第１の圧力（１０８）を前記端子部（５４）に加えることによって行われ、前記第１の圧力は、前記複数の個々の導電シート（８６）が前記積層配置で構成される場合は、前記複数の個々の導電シート（８６）の第１の表面（８７）と第２の表面（８９）の第１の部分に加えられる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記複数の個々の導電シート（８６）の前記可動部を固化するステップ（１１２）は、第２の熱（１１６）と第２の圧力（１１４）を前記可動部（５６）に加えることによって行われ、前記第２の圧力は、前記複数の個々の導電シート（８６）が前記積層配置で構成される場合は、前記複数の個々の導電シート（８６）の前記第１の表面（８７）と前記第２の表面（８９）の第２の部分に加えられる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記固化された可動部（５６）から複数の接触アーム（６２）を形成するステップ（１１７）をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路遮断器に関し、特に単一電流路を有する回路遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路遮断器は、電源への回路の接続と電源からの遮断を可能にするために電気回路に取り付けられる電気装置である。回路遮断器は、一般に遮断器と言われるサブアセンブリを有する。遮断器は、電気回路への電流の流れを停止し、開始するために開閉する開閉器である。回路遮断器の遮断器は、ファスナを使用して、又はろう付けなどの工程によって手動的に組み立てられる多数の構成部品からなる。その結果、遮断器の複雑さによって回路遮断器の製造コストが高くなる傾向がある。さらに、遮断器は電流路内にあるので、アセンブリによって形成される機械的継手によって遮断器の抵抗が高まる傾向がある。この抵抗によって温度上昇が生じ、それが回路遮断器の性能定格に悪影響を及ぼすことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、現在の回路遮断器は意図した目的には適しているものの、組み立てに必要な構成部品の数を減らしてコストを低減し、信頼性と性能を高める電流路の機構がこの分野で必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
回路遮断器の電流路構造が提供される。電流路構造は、積層として配置された複数の導電部材を含む。複数の導電部材は端子部、可動部、及び可動部と端子部との間の第１の可撓部を有しており、複数の導電部材の各々の材料は、端子部と第１の可撓部と可動部との間で連続する。複数の導電シートの各々の端子部はさらに、互いに電気的に結合されて単一の端子を形成する。複数の導電シートの各々の可動部も、互いに電気的に結合される。
【０００５】
ハウジングを有する回路遮断器も提供される。第１の端子はハウジング内に取り付けられる。複数の個々の平坦部材からなる単一の電流路構造が提供され、複数の個々の平坦部材は各々が端子部、可動部、及び端子部と可動部との間の可撓部を有する。端子部は電気的に結合されて単一の第２端子を形成し、可動部は電気的に結合されて単一の接触アームを形成する。単一の第２端子もハウジングに結合され、単一の電流路は、単一の接触アームが第１端子と電気的に接触する第１の位置と、第１端子から分離された第２の位置との間で移動可能であるように構成される。
【０００６】
ハウジングと、ハウジング内の機構とを有する回路遮断器も提供される。第１端子はハウジング内に位置し、電流路構造がハウジングに結合される。電流路構造は積層として配置された複数の導電部材を含む。複数の導電部材は、端子部、可動部、及び可動部と端子部との間の第１の可撓部を有する。複数の導電部材の各々の材料は、端子部と第１の可撓部と可動部との間で連続する。複数の導電シートの各々の端子部は、互いに電気的に結合されて単一の第２端子を形成する。加えて、複数の導電シートの各々の可動部も互いに電気的に結合され、少なくとも１つの接触アームを形成する。少なくとも１つの接触アームは、第１端子と電気的に接触する第１の位置と、第１端子と電気的に接触しない第２の部分との間で機構によって移動可能である。
【０００７】
回路遮断器の単一接触路を製造する方法も提供される。この方法は、各々のシートが端子部、可撓部、及び可動部を有する複数の個々の導電シートを形成するステップを含む。複数の個々の導電シートは積層配置で積み重ねられ、複数の個々の導電シートの各々の端子部、可撓部、及び可動部は位置合わせされる。複数の個々の導電シートの端子部は互いに固化される。複数の個々の導電シートの可動部は互いに固化される。可撓部は端子部と可動部との間に、これらと連続して配置され、可動部が端子部に対して移動できるようにする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の特徴、態様及び利点は、添付図面を参照した以下の詳細な説明によってより明らかとなる。全図面において、同じ要素には同じ符号を付す。
【図１】例示的実施形態による回路遮断器を有する電気回路の概略図である。
【図２】例示的実施形態による、単一電流路を有する閉位置にある回路遮断器の実施形態の側面平面図である。
【図３】開位置にある図２の回路遮断器の側面平面図である。
【図４】図２の単一電流路の平面図である。
【図５】図２の単一電流路の別の平面図である。
【図６】図２の単一電流路の別の平面図である。
【図７】図２の単一電流路の斜視図である。
【図８】単一電流路を製造する方法の第１の中間工程のステップでの概略図である。
【図９】単一電流路を製造する方法の第２の中間工程のステップでの概略図である。
【図１０】単一電流路を製造する方法の第３の中間工程のステップでの概略図である。
【図１１】単一電流路を製造する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
エンドユーザに電力を供給する際には様々な構成部品が使用される。図１は、信号制御可能な回路遮断器３０によって保護される３つのバス２４、２６、２８にそれぞれ三相電力を供給する電源２２を有する電気回路２０を示す。電力は、バスを介して１つ又は複数の負荷３２に供給される。
【００１０】
回路遮断器３０は一般に、例えば短絡などの異常な動作状態で開くように構成される。回路遮断器３０はさらに、電流が電源２２から負荷３２に流れる閉状態と、電力の流れが停止する開状態との間を移動するように構成された遮断器部３６を含む。遮断器３６は、入力端子３８と出力端子４０との間に電気的接続を提供する回路遮断器３０を通る電流路の一部である。以下に詳細に説明するように、遮断器３６はさらに、移動して電流の流れを可能にし、又は不可能にする１つ又は複数の接触アームも含む。遮断器３６は、この分野で既知のように、例えば開放スイッチ又はハンドル４４によりオペレータが作動させると、接触アームを閉位置から開位置へと移動させるばね及びリンク機構などの構成部品を含む機構４２に結合される。機構にはさらに、異常な動作状態の場合は遮断器３６が迅速に開くことができるようにするトリップバーアセンブリ４６を使用してもよい。
【００１１】
機構４２はトリップユニット４８にも結合される。トリップユニット４８は、回路遮断器３０の動作を制御するコンピュータ命令を実行するプロセッサを含むコントローラを有する電子回路でよい。トリップユニット４８はさらに、異常な動作状態の場合にトリップバーアセンブリ４６を作動する磁石又は感熱装置などの構成部品を組み込んだ機械的アセンブリでもよい。トリップユニット４８が電子ユニットである場合は、一組の変流器５０が、回路遮断器３０を通ってバス２４、２６、２８内に流れる電流のレベルを示す信号を供給する。
【００１２】
次に図２〜３を参照して、回路遮断器３０の動作を説明する。回路遮断器３０は、ハウジング５１内に格納された入力端子３８及び出力端子４０において、電気回路２０に結合される。以下に詳細に説明するように、入力端子３８は単一電流路構造５２の一部である。単一電流路構造５２は、端子部５４と可動部５６とを含む。可撓部５８は、端子部５４を可動部５６に接続する。可動部５６は、回路遮断器３０が閉位置（図２）にある場合に、固定接点６４と電気的に接触する接触アームアセンブリ６２を共に形成する接触チップ６０を含む。接触アームアセンブリ６２は、ピン６６を介して機構４２に結合される。ある実施形態では、端子部５４から延在する複数の可動部５６を設けてもよい。これらの実施形態では、ピン６６はさらに複数の可動部５６を互いに結合する。接触アームアセンブリ６２はさらに、電気接点の分離中に形成されるプラズマアークがアークシュート７０内に移動することを促進するアークランナ６８などの構成部品を含んでもよい。
【００１３】
動作中、回路遮断器３０は、回路遮断器３０を通って電気回路２０に電流が流れる閉位置（図２）と、電流の流れが停止する開位置（図３）との間を移動する。電流の流れを停止するため、機構４２のロックが解除され、ばね７２は可動接点６０を固定接点６４から離すように偏依する力を加える。ばね７２の力で可撓部５８は屈曲し、接触アームアセンブリ６２が固定接点６４から離れるように揺動できるようにする。可動接点６０が固定接点６４から離れると瞬間的なプラズマアークが発生し、これがアークランナ６８に沿ってアークシュート７０内に移動し、そこでエネルギが散逸し、アークが消滅する。
【００１４】
性能を高め、製造及び組み立てコストを最小限にするため、例示的実施形態では単一電流路構造５２を使用する。図４〜７に示すように、単一電流路構造５２は単一の構成部品を使用して、端子部５４、可撓部５８、及び可動部５６を形成する。以下に詳細に説明するように、例示的実施形態では、単一電流路構造５２は例えば銅などの導電シートの積層アセンブリから形成され、端子部５４と可動部５６では、各シートの材料は連続しており、単一の材料片から形成されることを意味する。端子部５４と可動部５６は固化され、一方、可撓部５８は積層形態を保つ。本明細書では「シート」という用語を用いているが、この用語は、例えば編組材料及びメッシュ材料などの基本的に平坦な形状のその他の形態の一般に入手可能な導電材料も含むことを理解されたい。
【００１５】
単一電流路構造５２はさらに、端子部５４、複数の可撓部５８、及び複数の可動部６０を含んでもよい。この実施形態では、各々の可撓部５８に連結された単一の可動部６０が存在する。端子部５４は、回路遮断器３０を電気回路２０から取り外し可能に結合できるように取付けポイントを設けた１つ又は複数の穴７４、７６を含んでもよい。可動部５６はさらに、ピン６６を受けるサイズの穴７８などの追加の特徴を組み込んでもよい。可動部５６はさらに、アークランナ６８を受ける切り欠き領域８０、及びアークランナ６８を例えばファスナによって可動部５６に結合するために使用されるねじ穴８２を含んでもよい。最後に、可動部５６はさらに、可動接点６０を可動部５６に載置し、組み立てることを促進する、例えば凹部領域８４（図７）などのその他の特徴を含んでもよい。
【００１６】
単一電流路構造５２を形成する例示的工程を、図８〜１０に示す。この実施形態では、導電材料からなる複数のシート８６が積層配置で積み重ねられる。例示的実施形態では、シートの厚さは０．１４ｍｍであり、積層には１４０枚のシートが重ねられる。図８に示すように、圧力を示す矢印８８で表わされる力が、端子部５４の領域で、積層シート８６の上表面８７と底表面８９とに加えられる。圧力の印加と同時に、端子部５４に熱が加えられ、シート８６を互いに溶接させる。矢印９０で表わされる熱を発生させるエネルギは、電気アーク、ガス炎、レーザ、電子ビーム、摩擦、及び超音波などを含むがそれらに限定されない多くの工程によって加えることができる。従って、これらの工程には、抵抗溶接、オキシ燃料溶接、シールドメタルアーク溶接、ガスメタルアーク溶接、フラックス有芯アーク溶接、及び固相溶接を含んでいてもよい。工程で使用される熱と圧力は、シート８６を結合し、端子部５４を固化するのに十分なものである。
【００１７】
次に、図９に示すように、単一電流路構造５２は、圧力の矢印９２で表わされるように、可動部５６の領域で上表面８７と底表面８９とに力を加えるように構成される。端子部５４の固化と同様に、熱が可動部５６に加えられて個々のシート８６は互いに溶接される。矢印９４で表わされる熱を発生させるエネルギは、例えば上に列挙したようなシート８６を互いに結合できるいずれの適当な熱源によって発生してもよい。複数の可動部５６を有する実施形態では、それぞれの可動部５６の間のスペース９６（図６）は、固化工程の後に形成してもよいことを理解されたい。例えば機械加工又はスタンピング加工などによる工程でスペース９６を形成してもよい。あるいは、固化の前にこれらのスペース９６を形成してもよい。端子部５４が固化されると、単一電流路構造５２は必然的に固形の端部を有し、可撓部５８は図１０に示すように積層状態に留まる。
【００１８】
単一電流路構造５２を製造する別の方法９８を、図１１に示す。この実施形態では、方法９８は開始ブロック１００で開始されてブロック１０２に進み、そこでシート８６が形成される。所望の材料と厚さに適するいずれの工程でシート８６を形成してもよい。従って、シート形成工程１０２は、例えば機械加工、スタンピング、せん断、穿孔、押し抜き、圧印、段階的スタンピング又はパンチングによって行ってもよい。スペース９６などの単一電流路構造５２のある特徴を、形成工程１０２の間に形成してもよいことを理解されたい。個々のシート８６が形成された後、方法９８はブロック１０４に進み、そこで個々のシート８６は積層配置に積み重ねられて所望の形状と厚さが形成される。
【００１９】
次いで方法９８はブロック１０６に進み、そこで端子部５４は、ブロック１０８で圧力を、またブロック１１０で熱を加えられることによって固化される。端子部５４が固化されると、方法９８はブロック１１２に進み、そこで可動部５６は、ブロック１１４で圧力を、またブロック１１６で熱を加えられることによって固化される。端子部５４と可動部５６とが固化されると、方法９８は、単一電流路構造５２を最終的な所望の構成に形成する二次動作に進む。これらの二次動作には、ブロック１１７での個々の可動部５６の切断が含まれる。それに続いてブロック１１８で付加的な機械加工動作を行ってもよく、これらの動作は、例えば穴７４及び凹部領域８４の形成を含んでもよい。二次動作はさらに、可撓部５８内に湾曲部１２２（図４）を形成するためのブロック１２０での曲げ動作を含んでもよい。
【００２０】
本明細書に記載の単一電流路構造は、性能及び製造コストにおいて多くの利点をもたらすことを理解されたい。入力端子３８と可動接点６０との間の電流路内には継手が少ないため、通常はこのような継手で発生する電気抵抗が生じないので、動作中に発生する熱の量は少なくなる。さらに、使用される構成部品の数が少ないので、在庫の削減及び組み立てコストの削減によって大幅なコスト削減を実現できる。
【００２１】
例示的実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能であり、同等物の置き換えも可能であることは理解されよう。また、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、本発明の教示に適する特別な状況又は構成要素に修正できる。従って、本発明は、発明を実施するための最良の形態として開示された特定の実施形態に制限されることなく、特許請求の範囲内のあらゆる実施形態を含む。図面の簡単な説明では、本発明の例示的実施形態を開示しており、特定の用語を使用したが、特に明記しない限り、一般的に説明する意味で使用しただけであり、限定する目的ではなく、本発明の範囲を制限するものではない。また、「第１」、「第２」などの用語は、順番や重要性を表しているのではなく、１つの構成要素を区別するために使用している。さらに、数詞がないものは量を限定しているものではなく、参照項目が少なくとも１つ存在していることを示している。
【符号の説明】
【００２２】
２０  電気回路
２２  電源
２４  バスＡ
２６  バスＢ
２８  バスＣ
３０  回路遮断器
３２  負荷
３６  遮断器
３８  入力端子
４０  出力端子
４２  機構
４４  ハンドル
４６  トリップバーアセンブリ
４８  トリップユニット
５０  変流器
５１  ハウジング
５２  単一電流路構造
５４  端子部
５６  可動部
５８  可撓部
６０  可動接点
６２  接触アームアセンブリ
６４  固定接点
６６  ピン
６８  アークランナ
７０  アークシュート
７２  ばね
７４  穴
７６  穴
７８  穴
８０  切り欠き領域
８２  ねじ穴
８４  凹部領域
８６  シート
８７  上表面
８８  圧力の矢印（端子部）
８９  底表面
９０  熱の矢印（端子部）
９２  圧力の矢印（可動部）
９４  熱の矢印（可動部）
９６  スペース（可動部間）
９８  製造方法
１００  開始ブロック
１０２  シート形成工程
１０４  積層としてシートを積み重ねる
１０６  端子部を固化する
１０８  圧力を加える
１１０  熱を加える
１１２  可動部を固化する
１１４  圧力を加える
１１６  熱を加える
１１７  個々の接触アームを切断する
１１８  機械加工動作
１２０  曲げ動作
１２２  湾曲部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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