(57)【要約】      （修正有）【課題】スイッチング・デバイスの可動部分の摩耗の改善された検出を可能にする。【解決手段】入力接続ランド１５、出力接続ランド２０、および電流が入力接続ランド１５と出力接続ランド２０との間で流れることを許容する閉鎖位置と、入力接続ランド１５と出力接続ランド２０との間での電流の流れを防止する開放位置との間でスイッチングする能力がある接続部材２５を備える。電気スイッチング・デバイス１０は、接続部材２５を閉鎖位置と開放位置との間でスイッチングさせるとき、スイッチング・デバイス１０の加速度の成分を測定する能力がある加速度計３５、および加速度計３５によって配送される加速度測定信号に基づいて、閉鎖位置と開放位置との間での接続部材２５のスイッチング期間を推定し、推定されたスイッチング期間に基づいてスイッチング・デバイス１０上の摩耗を決定するように構成される制御部４０を含む。【選択図】図１
2019061948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの入力接続ランド（１５）、少なくとも１つの出力接続ランド（２０）、および電流が前記入力接続ランド（１５）と前記出力接続ランド（２０）との間で流れることを許容する閉鎖位置と、前記入力接続ランド（１５）と前記出力接続ランド（２０）との間の前記電流の前記流れを防止する開放位置との間でスイッチングする能力がある少なくとも１つの接続部材（２５）を備える電気スイッチング・デバイス（１０）であって、
前記電気スイッチング・デバイス（１０）が、前記接続部材（２５）を前記閉鎖位置と前記開放位置との間でスイッチングさせるとき、前記電子スイッチング・デバイス（１０）の加速度の少なくとも１つの成分を測定する能力がある加速度計（３５）、および前記加速度計（３５）によって配送される少なくとも１つの加速度測定信号に基づいて、前記接続部材（２５）を前記閉鎖位置と前記開放位置との間でスイッチングさせる期間を推定し、少なくとも前記推定されたスイッチング期間に基づいて前記電気スイッチング・デバイス（１０）上の摩耗を決定するように構成される制御部（４０）を含むことを特徴とする、電気スイッチング・デバイス（１０）。
【請求項２】
前記制御部（４０）は、前記スイッチング期間が、所定のしきい値以上であるならば、前記スイッチング・デバイス（１０）上の摩耗を決定するように構成される、請求項１に記載の電気スイッチング・デバイス（１０）。
【請求項３】
前記制御部（４０）は、前記決定された摩耗が、所定の摩耗しきい値よりも大きいかどうかを検証し、そうならば前記電気スイッチング・デバイス（１０）のユーザを対象とする検出信号を生成するように構成される、請求項１または２に記載の電気スイッチング・デバイス（１０）。
【請求項４】
前記接続部材（２５）をケーシング（３０）の外部から電気的に絶縁するための前記ケーシング（３０）を含み、前記接続部材（２５）は、前記ケーシング（３０）に対してその開放位置とその閉鎖位置との間で可動であり、前記加速度計（３５）は、前記ケーシングに締結される、請求項１から３のいずれか一項に記載の電気スイッチング・デバイス（１０）。
【請求項５】
前記接続部材（２５）をケーシング（３０）の外部から電気的に絶縁するための前記ケーシング（３０）を含み、前記接続部材（２５）は、前記ケーシング（３０）に対してその開放位置とその閉鎖位置との間で可動であり、前記加速度計（３５）は、前記接続部材（２５）に締結され、その結果前記ケーシング（３０）に対して可動である、請求項１から３のいずれか一項に記載の電気スイッチング・デバイス（１０）。
【請求項６】
前記制御部（４０）は、前記接続部材（２５）が、前記閉鎖位置と前記開放位置との間でスイッチングするとき、前記接続部材（２５）の移動の移動時間の開始および移動時間の終わり（Ｔ１、Ｔ２）を検出し、前記検出された移動時間の開始および移動時間の終わり（Ｔ１、Ｔ２）に基づいて前記スイッチング期間を推定するように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の電気スイッチング・デバイス（１０）。
【請求項７】
前記制御部（４０）は、前記加速度測定信号の振幅を第１のしきい値と比較し、前記振幅が、前記第１のしきい値をオーバーシュートするならば、前記移動時間の開始（Ｔ１）を検出するように構成される、請求項６に記載の電気スイッチング・デバイス（１０）。
【請求項８】
前記制御部（４０）は、加速度測定信号の振幅を第２のしきい値と比較し、移動時間の開始（Ｔ１）が検出された後に、前記振幅が、前記第２のしきい値以上になるならば、前記移動時間の終わり（Ｔ２）を検出するように構成される、請求項６および７のどちらか一項に記載の電気スイッチング・デバイス（１０）。
【請求項９】
前記接続部材（２５）は、接続要素（４５）およびアクチュエータ（４７）を備え、前記接続要素（４５）は、前記接続ランド（１５、２０）に対して第１の位置と第２の位置との間で可動であり、前記接続要素（４５）が、前記第１の位置にあるとき、前記２つの接続ランド（１５、２０）を電気的に接続し、前記接続要素（４５）が、前記第２の位置にあるとき、前記２つの接続ランド（１５、２０）を電気的に切り離すように構成され、
前記アクチュエータは、前記接続ランド（１５、２０）に対して第３の位置と第４の位置との間で可動である少なくとも１つの部分（５０）を含み、前記接続部材（２５）が、前記閉鎖位置にあるとき、前記可動部分（５０）は、前記第３の位置にあり、前記接続要素（４５）は、前記第１の位置にあり、前記接続部材（２５）が、前記開放位置にあるとき、前記可動部分（５０）は、前記第４の位置にあり、前記接続要素（４５）は、前記第２の位置にあり、
前記可動部分（５０）は、前記可動部分（５０）が、前記第３の位置にあるとき、前記接続要素（４５）からある距離にあるように構成され、前記第３の位置から前記第４の位置へのその動きの間に、前記接続要素（４５）を前記第１の位置から前記第２の位置に動かすために前記接続要素（４５）を圧迫することになるように構成され、
前記制御部（４０）はさらに、少なくとも前記加速度測定信号に基づいて前記接続要素（４５）に対抗する前記可動部分（５０）の圧迫時間の終わり（Ｔ３）を検出するように構成され、前記摩耗はさらに、前記検出された圧迫時間の終わり（Ｔ３）に基づいて決定される、請求項１から８のいずれか一項に記載の電気スイッチング・デバイス（１０）。
【請求項１０】
前記加速度測定信号は、各々がある強度を有する一組の周波数成分を備え、前記制御部（４０）は、所定の周波数幅を有する連続周波数範囲にわたって、各周波数成分の前記強度が、第３の所定のしきい値以上であるとき、前記圧迫時間の終わり（Ｔ３）を検出するように構成される、請求項９に記載の電気スイッチング・デバイス（１０）。
【請求項１１】
前記スイッチング・デバイス（１０）は、接触器である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電気スイッチング・デバイス（１０）。
【請求項１２】
加速度計（３５）、少なくとも入力接続ランド（１５）、出力接続ランド（２０）、および電流が前記入力接続ランド（１５）と前記出力接続ランド（２０）との間で流れることを許容する閉鎖位置と前記電流の前記流れを防止する開放位置との間でスイッチングする能力がある接続部材（２５）を備える電気スイッチング・デバイス（１０）のための摩耗検出方法であって、それが、
−  前記接続部材（２５）を前記閉鎖位置と前記開放位置との間でスイッチングさせるステップ（１１０）と、
−  前記加速度計（３５）が、少なくともスイッチング中の前記スイッチング・デバイス（１０）の加速度の成分に対応する加速度測定信号を生成するステップ（１２０）と、
−  前記加速度測定信号に基づいて前記閉鎖位置と前記開放位置との間での前記接続部材（２５）のスイッチング期間を推定するステップ（１３０）と、
−  少なくとも前記推定されたスイッチング期間に基づいて前記スイッチング・デバイス（１０）の摩耗を決定するステップ（１４０）とを含むことを特徴とする、摩耗検出方法。
【請求項１３】
少なくとも１つのスイッチング動作中に加速度測定信号を生成すること、および前記加速度計（３５）によって供給される前記加速度測定信号において前記接続部材（２５）の移動時間の開始または移動時間の終わり（Ｔ１、Ｔ２）の少なくとも１つの痕跡を識別することにある校正ステップをさらに備え、前記推定ステップ（１３０）は、前記生成ステップ（１２０）中に生成される前記加速度測定信号を前記識別された痕跡と比較することによる前記接続部材（２５）の移動時間の開始または移動時間の終わりの検出を含む、請求項１２に記載の摩耗検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気スイッチング・デバイスおよび関連する摩耗検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング・デバイスは、電流の通過を制御するために多数の応用において使用される。例えば、接触器などのスイッチング・デバイスは、必要に応じて電気設備または配電ネットワークの一部に電力を供給するために使用される。そのようなスイッチング・デバイスは一般に、ケーブルまたは無線周波数通信モジュールを介して遠隔で制御される。回路遮断器などの、他の種類のスイッチング・デバイスは、電気的出来事、例えば短絡、電圧サージまたは電圧降下を検出し、外部介入なしに、自動的に電流の通過を中断するように構成される。
【０００３】
したがって前述のスイッチング・デバイスは、それらの故障が、電流の通過が正しく中断されないならば重大な電気的障害につながることもあり、またはそれと反対に電力を供給されるべき設備への電力の正しい供給を妨げることもあるので、電気設備または電気ネットワークの正しい機能のための重要な要素である。
【０００４】
次に、それらの耐用年数の間に、スイッチング・デバイスは、多数のスイッチング・サイクルを受け、それらは必然的に、特にデバイスの可動部分または接触パッドの摩耗につながる。そのような摩耗は、スイッチング・デバイスの誤動作に、特に加熱が、接続ランドへの可動接点の溶着につながるならば、不十分なまたはさらに不可能なスイッチングにつながりやすい。
【０００５】
デバイスの可動部分の残りの耐用年数を評価するための手段を備えたスイッチング・デバイスは、存在し、摩耗が、デバイスの故障につながる前に、摩耗部分の予防保全または交換さえも可能にする。しかしながら、使用される評価手段は、最適化されない。特に、評価手段は、ある特定のスイッチング・デバイスの種類または摩耗のある原因だけに適している。
【０００６】
例えば、文書ＷＯ００６３９３２Ａ１は、電気接点が、２つの電気接点間の電圧を測定することによって診断される、スイッチング・デバイスを記述する。しかしながら、この種の測定は、低電圧デバイスでは容易であるけれども、それは、より高い電圧ネットワーク、例えば３８０ボルトまたはより高いネットワークにはあまり適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ００６３９３２Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、スイッチング・デバイスの可動部分の摩耗の改善された検出を可能にする電気スイッチング・デバイスを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明は、少なくとも１つの入力接続ランド、少なくとも１つの出力接続ランド、および電流が入力接続ランドと出力接続ランドとの間で流れることを許容する閉鎖位置と、入力接続ランドと出力接続ランドとの間の電流の流れを防止する開放位置との間でスイッチングする能力がある少なくとも１つの接続部材を備える電気スイッチング・デバイスにあり、電気スイッチング・デバイスは、接続部材を閉鎖位置と開放位置との間でスイッチングさせるとき、電気スイッチング・デバイスの加速度の少なくとも１つの成分を測定する能力がある加速度計、および加速度計によって配送される少なくとも１つの加速度測定信号に基づいて、接続部材を閉鎖位置と開放位置との間でスイッチングさせる期間を推定し、少なくとも推定されたスイッチング期間に基づいて電気スイッチング・デバイス上の摩耗を決定するように構成される制御部を含む。
【００１０】
本発明の他の有利だがしかし義務的でない態様によると、スイッチング・デバイスは、別々にまたは任意の技術的に実現可能な組み合わせで、次の特徴の１つまたは複数を備え、すなわち、
−  制御部は、スイッチング期間が、所定のしきい値以上であるならば、スイッチング・デバイス上の摩耗を決定するように構成され、
−  制御部は、決定された摩耗が、所定の摩耗しきい値よりも大きいかどうかを検証し、そうならば電気スイッチング・デバイスのユーザを対象とする検出信号を生成するように構成され、
−  電気スイッチング・デバイスは、接続部材をケーシングの外部から電気的に絶縁するためのケーシングを含み、接続部材は、ケーシングに対してその開放位置とその閉鎖位置との間で可動であり、加速度計は、ケーシングに締結され、
−  電気スイッチング・デバイスは、接続部材をケーシングの外部から電気的に絶縁するためのケーシングを含み、接続部材は、ケーシングに対してその開放位置とその閉鎖位置との間で可動であり、加速度計は、接続部材に締結され、その結果ケーシングに対して可動であり、
−  制御部は、接続部材が、閉鎖位置と開放位置との間でスイッチングするとき、接続部材の移動の移動時間の開始および移動時間の終わりを検出し、検出された移動時間の開始および移動時間の終わりに基づいてスイッチング期間を推定するように構成され、
−  制御部は、加速度測定信号の振幅を第１のしきい値と比較し、振幅が、第１のしきい値をオーバーシュートするならば、移動時間の開始を検出するように構成され、
−  制御部は、加速度測定信号の振幅を第２のしきい値と比較し、移動時間の開始が、検出された後、振幅が、第２のしきい値以上になるならば、移動時間の終わりを検出するように構成され、
−  接続部材は、接続要素およびアクチュエータを備え、接続要素は、接続ランドに対して第１の位置と第２の位置との間で可動であり、接続要素が、第１の位置にあるとき、２つの接続ランドを電気的に接続し、接続要素が、第２の位置にあるとき、２つの接続ランドを電気的に切り離すように構成され、アクチュエータは、接続ランドに対して第３の位置と第４の位置との間で可動である少なくとも１つの部分を含み、接続部材が、閉鎖位置にあるとき、可動部分は、第３の位置にあり、接続要素は、第１の位置にあり、接続部材が、開放位置にあるとき、可動部分は、第４の位置にあり、接続要素は、第２の位置にあり、可動部分が、第３の位置にあるとき、可動部分は、接続要素からある距離にあるように構成され、第３の位置から第４の位置へのその動きの間に、接続要素を第１の位置から第２の位置に動かすために接続要素を圧迫（ｂｅａｒ）することになるように構成され、制御部はさらに、少なくとも加速度測定信号に基づいて、接続要素に対抗する可動部分の圧迫時間の終わりを検出するように構成され、摩耗は、検出された圧迫時間の終わりに基づいてさらに決定され、
−  加速度測定信号は、各々がある強度を有する一組の周波数成分を備え、制御部は、所定の周波数幅を有する連続周波数範囲にわたって、各周波数成分の強度が、第３の所定のしきい値以上であるとき、圧迫時間の終わりを検出するように構成され、
−  スイッチング・デバイスは、接触器である。
【００１１】
本発明はまた、加速度計、少なくとも入力接続ランド、出力接続ランド、および電流が入力接続ランドと出力接続ランドとの間で流れることを許容する閉鎖位置と電流の流れを防止する閉鎖位置との間でスイッチングする能力がある接続部材を備える電気スイッチング・デバイスのための摩耗検出方法にもあり、本方法は、
−  接続部材を閉鎖位置と開放位置との間でスイッチングさせるステップと、
−  加速度計が、少なくともスイッチング中のスイッチング・デバイスの加速度の成分に対応する加速度測定信号を生成するステップと、
−  加速度測定信号に基づいて閉鎖位置と開放位置との間での接続部材のスイッチング期間を推定するステップと、
−  少なくとも推定されたスイッチング期間に基づいてスイッチング・デバイスの摩耗を決定するステップとを含む。
【００１２】
本発明の有利だがしかし義務的でない態様によると、本方法はさらに、少なくとも１つのスイッチング動作中に加速度測定信号を生成することおよび加速度計によって供給される加速度測定信号において接続部材の移動時間の開始または移動時間の終わりの少なくとも１つの痕跡（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）を識別することにある校正ステップを備え、推定ステップは、生成ステップ中に生成される加速度測定信号を識別された痕跡と比較することによる接続部材の移動時間の開始または移動時間の終わりの検出を含む。
【００１３】
本発明の特徴および利点は、添付の図面を参照して、限定されないほんの一例として与えられる次の記述を読むことで明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の好ましい実施形態による電気スイッチング・デバイスの図式表現であり、接続部材は、２つの接続ランドに電気的に接続されている。
【図２】開放位置にある図１からのスイッチング・デバイスの図式表現であり、接続部材は、２つの接続ランドから切り離されている。
【図３】図１からのスイッチング・デバイスのための摩耗検出方法の例のステップの流れ図である。
【図４】スイッチング動作中のスイッチング・デバイスの接続部材の位置および加速度の３つの成分の経時変化を表すグラフである。
【図５】スイッチング動作中のスイッチング・デバイス加速度測定信号を周波数の関数として表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
スイッチング・デバイス１０の第１の例は、図１に示される。
【００１６】
スイッチング・デバイス１０は、電流Ｃを第１の電気導体から受け取り、電流Ｃを第２の電気導体に伝達するように構成される。スイッチング・デバイス１０はその上、第１の電気導体と第２の電気導体との間での電流Ｃの通過を中断するように構成される。
【００１７】
スイッチング・デバイス１０は、例えば接触器である。接触器は、対応する制御信号に応答して電流Ｃの通過を許容するまたは中断するように構成されるスイッチング・デバイスである。対応する制御信号は、例えばスイッチング・デバイスの遠隔制御デバイスによって送られる電気信号または空気圧信号である。
【００１８】
変形によると、スイッチング・デバイス１０は、電流Ｃの電気的パラメータの値を測定し、測定された値の関数として電流Ｃの通過を許容するまたは中断するように構成される回路遮断器である。
【００１９】
スイッチング・デバイス１０は、少なくとも１つの入力接続ランド１５、少なくとも１つの出力接続ランド２０、少なくとも１つの接続部材２５、ケーシング３０、加速度計３５および制御部４０を含む。
【００２０】
図１の例によると、スイッチング・デバイス１０は、１つだけの入力接続ランド１５、１つだけの出力接続ランド２０および１つだけの接続部材２５を含む。入力接続ランド１５、出力接続ランド２０およびスイッチング部材２５の数が、変化しやすいことは、注意されるべきである。例えば、一実施形態では、スイッチング・デバイス１０は、３つの入力接続ランド１５、３つの出力接続ランド２０および３つのスイッチング部材２５を備える三相スイッチング・デバイスである。変形によると、単一の接続部材２５は、すべての入力および出力接続ランド１５、２０に共通している。
【００２１】
スイッチング・デバイス１０に結び付けられる基準フレームの３つの方向Ｘ、ＹおよびＺは、図１に表される。３つの方向Ｘ、ＹおよびＺは、互いに直交している。
【００２２】
入力接続ランド１５は、第１の電気導体に接続され、電流Ｃを第１の導体から受け取るように構成される。
【００２３】
出力接続ランド２０は、第２の電気導体に接続され、電流Ｃを第２の導体に伝達するように構成される。
【００２４】
図１の例によると、各入力または出力接続ランド１５、２０は、１つの端部において対応する電気導体に接続され、別の端部において接続部材２５と接触するように構成される金属部分である。別法として、各接続ランド１５、２０は、一組の相互接続された導電性部分を含む。
【００２５】
接続部材２５は、ケーシング３０ならびに入力および出力接続ランド１５、２０に対して閉鎖位置と開放位置との間で可動である。
【００２６】
図１では、接続部材２５は、その閉鎖位置に示される。接続部材２５が、閉鎖位置にあるとき、接続部材２５は、入力接続ランド１５と出力接続ランド２０との間での電流Ｃの通過を許容する。
【００２７】
図２では、接続部材２５は、その開放位置に示される。接続部材２５が、開放位置にあるとき、接続部材２５は、入力接続ランド１５と出力接続ランド２０との間での電流Ｃの通過を防止する。
【００２８】
接続部材２５は、その開放位置と閉鎖位置との間でスイッチングするように構成される。
【００２９】
例えば、スイッチング・デバイス１０が、接触器であるならば、接続部材２５は、対応する制御信号の受け取りに続いて開放位置と閉鎖位置との間でスイッチングするように構成される。スイッチング・デバイス１０が、回路遮断器であるならば、接続部材２５は、電流Ｃのパラメータの測定された値の関数として開放位置と閉鎖位置との間でスイッチングするように構成される。
【００３０】
図１の例によると、接続部材２５は、接続要素４５、アクチュエータ４７およびポール・スプリング５５を含む。
【００３１】
接続要素４５は、接続ランド１５、２０に対して図１に見られる第１の位置と図２に見られる第２の位置との間で可動である。例えば、接続要素４５は、方向Ｚでの並進において第１の位置と第２の位置との間で可動である。
【００３２】
接続部材２５が、閉鎖位置にあるとき、接続要素４５は、その第１の位置にあり、入力および出力接続ランド１５、２０を電気的に接続する。
【００３３】
接続部材２５が、開放位置にあるとき、接続要素４５は、その第２の位置にあり、入力および出力接続ランド１５、２０は、互いから電気的に切り離される。接続要素４５が、その第２の位置にあるとき、接続要素４５は、例えば対応する隣接要素を圧迫する。
【００３４】
接続要素４５は、導電性材料で作られている。
【００３５】
接続要素４５は、２つの接触パッド６０を担持する。接触パッド６０は、接続要素４５が、第１の位置にあるとき、接続要素４５によって対応する入力および出力接続ランド１５、２０に押し付けられるように設計される金属要素である。
【００３６】
図１の例によると、接触パッド６０はまた、入力および出力接続ランド１５、２０によっても担持される。
【００３７】
各接触パッド６０は、方向Ｚにおいて測定される厚さｅを有する。
【００３８】
アクチュエータ４７は、接続部材２５を開放位置と閉鎖位置との間でスイッチングさせるように構成される。特に、アクチュエータ４７は、接続要素４５をその第１の位置とその第２の位置との間で動かすように構成される。
【００３９】
アクチュエータ４７は、可動部分５０、固定部分５１およびリターン・スプリング５２を含む。
【００４０】
可動部分５０は、図１に見られる第３の位置と図２に見られる第４の位置との間で可動である。
【００４１】
接続部材２５が、閉鎖位置にあるとき、可動部分５０は、第３の位置にある。可動部分５０が、第３の位置にあるとき、可動部分５０は、接続要素４５からある距離にある。特に、可動部分５０が、第３の位置にあるとき、可動部分５０は、接続要素４５と接触していない。
【００４２】
可動部分５０が、第３の位置にあるとき、可動部分は、例えば固定部分５１を圧迫する。
【００４３】
接続部材２５が、開放位置にあるとき、可動部分５０は、第４の位置にある。可動部分５０が、第４の位置にあるとき、可動部分５０は、接続要素４５を圧迫する。
【００４４】
可動部分５０は、第３の位置と第４の位置との間で動かされるように構成される。例えば、可動部分５０は、電流が、コイルを通過するとき、可動部分を第３の位置から第４の位置に動かす傾向がある力を生成するように構成されるコイルを含む。
【００４５】
可動部分５０は、第３の位置から第４の位置へのその移動中に、接続要素４５を第１の位置から第２の位置に動かすためにポール・スプリング５５を介して力を接続要素４５に及ぼすように構成される。
【００４６】
リターン・スプリング５２は、可動部分５０を第３の位置から第４の位置に動かすように適合される。
【００４７】
ポール・スプリング５５は、接続要素４５を第２の位置から第１の位置に動かす傾向がある力を接続要素４５に印加するように適合される。
【００４８】
ケーシング３０は、接続部材２５をケーシング３０の外部から電気的に絶縁するように適合される。ケーシング３０は、例えばプラスチック材料で作られている。
【００４９】
加速度計３５は、スイッチング・デバイス１０の加速度の成分ｃの少なくとも１つの振幅を測定し、それに応じて加速度測定信号Ｓｍを配送するように適合される。
【００５０】
詳細に述べられる好ましい実施形態によると、加速度計３５は、３つの方向Ｘ、ＹおよびＺにおける加速度の３つの成分ｃを測定し、それに応じて３つの対応する測定信号Ｓｍｘ、Ｓｍｙ、Ｓｍｚを生成するように構成される。
【００５１】
図１の例によると、加速度計３５は、ケーシング３０に締結される。それは、例えばケーシング３０に直接固定される。別法として、それは、制御部４０を受け入れる回路基板に固定される。
【００５２】
別の実施形態によると、加速度計３５は、接続部材２５に締結され、その結果ケーシング３０に対して可動である。例えば、加速度計３５は、接続要素４５に締結される。
【００５３】
制御部４０は、加速度計３５から各加速度測定信号Ｓｍｘ、Ｓｍｙ、Ｓｍｚを受け取るように構成される。
【００５４】
制御部４０は、少なくとも加速度測定信号Ｓｍからスイッチング・デバイス１０の摩耗を決定するように構成される。例えば、制御部４０は、閉鎖位置と開放位置との間での接続部材２５のスイッチング中に、接続部材２５のスイッチング期間Ｄｃを推定し、少なくともスイッチング期間Ｄｃに基づいて摩耗を決定するように構成される。
【００５５】
「摩耗」によって、スイッチング・デバイス１０の一部分の劣化が、意味される。例えば、制御部４０は、スイッチング部材２５の摩耗を決定するように構成される。
【００５６】
摩耗は、例えば接触パッド６０の摩耗である。限界厚さを下回る接触パッド６０の厚さｅの減少は、スイッチング部材２５の摩耗の例である。他の種類の摩耗が、決定されてもよいことは、注意されるべきである。
【００５７】
制御部４０は、例えばケーシング３０に締結される。
【００５８】
制御部４０は、プロセッサ６５、メモリ７０および信号伝達（ｓｉｇｎａｌｌｉｎｇ）モジュール７５を含む。
【００５９】
コンピュータ・プログラムは、メモリ７０に記憶される。コンピュータ・プログラムは、それらが、プロセッサ６５上で実行されるとき、スイッチング・デバイス１０の摩耗を検出する方法を実施するソフトウェア命令を含む。
【００６０】
信号伝達モジュール７５は、スイッチング・デバイス１０の摩耗が、検出されたことをユーザに示す検出信号をスイッチング・デバイス１０のユーザに伝達するように構成される。例えば、信号伝達モジュール７５は、ケーシング３０における開口を通して見える発光体を含み、それは、摩耗が検出されたことを示すために点灯される。
【００６１】
変形によると、信号伝達モジュール７５は、例えばケーブル接続によってまたは例えば短距離ＲＦＩＤ型の無線リンクによって、警告をユーザに表示するように構成される遠隔デバイスに検出信号Ｓｕを伝達するように構成される。
【００６２】
スイッチング・デバイス１０の動作が、次に述べられる。
【００６３】
電気スイッチング・デバイス１０によって実施される摩耗検出方法のステップの流れ図は、図３に示される。
【００６４】
本方法は、校正ステップ１００、スイッチング・ステップ１１０、測定信号生成ステップ１２０、スイッチング期間推定ステップ１３０および摩耗決定ステップ１４０を備える。
【００６５】
校正ステップ１００の間に、接続部材２５の少なくとも１つのスイッチング動作が、実行される。例えば、接続部材２５の少なくとも１０のスイッチング動作が、実行される。
【００６６】
各スイッチング動作は、例えば閉鎖位置から開放位置へのスイッチング部材２５の動きである。別法として、各スイッチング動作は、開放位置から閉鎖位置へのスイッチング部材２５の動きである。
【００６７】
各スイッチング動作の間に、可動部分５０は、その第３の位置からその第４の位置に動かされる。可動部分５０が、接続要素４５と接触するとき、可動部分５０は、接続要素４５をその第１の位置からその第２の位置に動かす傾向がある力を接続要素４５に及ぼす。
【００６８】
移動時間の開始Ｔ１、移動時間の終わりＴ２および圧迫時間の終わりＴ３は、各スイッチング動作について規定される。
【００６９】
移動時間の開始Ｔ１は、可動部分５０が、第３の位置から第４の位置に動かされ始まる時間である。移動時間の終わりＴ２は、接続要素４５が、第２の位置に達する時間である。例えば、移動時間の終わりＴ２は、接続要素４５が、対応する隣接要素に当接する時間である。
【００７０】
圧迫時間の終わりＴ３は、可動部分５０が、接続要素４５を第２の位置に動かすために接続要素４５と接触する時間である。圧迫時間の終わりＴ３の前は、接続要素４５は、入力および出力接続ランド１５、２０を圧迫し、２つの接続ランド１５、２０に対して不動である。
【００７１】
各スイッチング動作の間に、方向Ｘ、ＹおよびＺにおける加速度の３つの成分ｃの値は、加速度計３５によって測定される。
【００７２】
加速度測定信号Ｓｍｘ、Ｓｍｙ、Ｓｍｚは、加速度の各成分ｃについて加速度計３５によって生成される。各測定信号Ｓｍｘ、Ｓｍｙ、Ｓｍｚは、測定された加速度成分の値を表すアナログまたはデジタル信号である。
【００７３】
各加速度測定信号Ｓｍは、測定された加速度成分ｃの値に応じた振幅を有する。
【００７４】
一実施形態によると、少なくとも１つのフィルタリング動作が、各加速度測定信号Ｓｍに適用される。
【００７５】
例えば、低域フィルタリングが、各加速度測定信号Ｓｍに適用される。低域フィルタリングは、５００ヘルツ（Ｈｚ）以上のカットオフ周波数を有する。
【００７６】
代わりにまたはこれに加えて、広域フィルタリングが、各加速度測定信号Ｓｍに適用される。広域フィルタリングは、５Ｈｚ以上のカットオフ周波数を有する。
【００７７】
ミリ秒単位での時間ｔの関数としての接続部材２５のスイッチング動作中の各加速度測定信号Ｓｍｘ、Ｓｍｙ、Ｓｍｚの振幅の変化は、図４に示される。
【００７８】
可動部分５０の位置の変化もまた、移動時間の開始Ｔ１および移動時間の終わりＴ２を示す曲線Ｐによって図４に示される。
【００７９】
スイッチング部材２５の移動時間の開始Ｔ１および移動時間の終わりＴ２の特徴的な痕跡は、校正段階のスイッチング動作中に生成される加速度測定信号Ｓｍｘ、Ｓｍｙ、Ｓｍｚにおいて識別される。
【００８０】
「痕跡」によって、所与の事象と再現性良く関連する１つまたは複数の加速度測定信号の特徴または一組の特徴が、意味される。
【００８１】
例えば、図４では、移動時間の開始Ｔ１の痕跡は、方向Ｘにおける加速度成分の振幅を表す曲線Ｓｍｘ上での非ゼロ信号の出現である。
【００８２】
その上、移動時間の終わりＴ２の痕跡は、方向Ｙにおける加速度成分の振幅を表す曲線Ｓｍｙにおける移動時間の開始Ｔ１の後の最小値の出現であり、その絶対値は、移動時間の終わりＴ２の前の方向Ｙにおける加速度成分の振幅の絶対値よりもはるかに高い。
【００８３】
校正ステップ１００は、例えば単一の電気スイッチング・デバイス１０について実行され、識別された痕跡はその後、移動時間の開始および終わりＴ１およびＴ２を識別するために製造されるすべてのスイッチング・デバイス１０において使用される。
【００８４】
校正ステップ１００は、例えば工場において実行される。
【００８５】
スイッチング・ステップ１１０、生成ステップ１２０、推定ステップ１３０および決定ステップ１４０は、電気設備または配電ネットワークにおけるその使用中に各スイッチング・デバイス１０について繰り返される。
【００８６】
スイッチング・ステップ１１０は、接続部材２５をその閉鎖位置とその開放位置との間でスイッチングさせる動作を含む。スイッチングは例えば、スイッチング・デバイス１０が組み込まれる電気設備または配電ネットワークの要件に従ってユーザによって遠隔で制御される。
【００８７】
生成ステップ１２０および推定ステップ１３０は、設置された各スイッチング・デバイス１０の接続部材２５の各スイッチング動作中に実行される。変形によると、生成ステップ１２０および推定ステップは、いくつかのスイッチング動作についてだけ、例えば１０のスイッチング動作ごとに、またはそれらのステップの最後の実行から最小期間の後に実行される。
【００８８】
生成ステップ１２０の間に、３つの方向Ｘ、ＹおよびＺにおける加速度成分に対応する３つの測定信号Ｓｍｘ、Ｓｍｙ、Ｓｍｚが、生成される。
【００８９】
推定ステップ１３０の間に、接続部材２５の少なくとも１つのスイッチング期間Ｄｃが、推定される。このために、移動時間の開始Ｔ１および移動時間の終わりＴ２が、検出される。
【００９０】
スイッチング期間Ｄｃは、移動時間の開始Ｔ１および移動時間の終わりＴ２に基づいて推定される。特に、スイッチング期間Ｄｃは、移動時間の開始Ｔ１および移動時間の終わりＴ２によって区切られる。
【００９１】
移動時間の開始Ｔ１および移動時間の終わりＴ２は、スイッチング・ステップ中に生成される加速度測定信号Ｓｍｘ、Ｓｍｙ、Ｓｍｚを、校正段階において得られた対応する痕跡と比較することによって検出される。
【００９２】
例えば、移動時間の開始Ｔ１は、加速度信号Ｓｍｘを対応する痕跡と比較することによって識別される。特に簡単な一実施形態によると、痕跡は、第１のしきい値のオーバーシュートである。したがって制御部４０は、加速度信号Ｓｍｘの振幅を第１のしきい値と比較する。第１のしきい値は、例えば加速度計３５の全測定範囲の３分の１に等しい。
【００９３】
加速度信号Ｓｍｘの振幅が、第１のしきい値をオーバーシュートするとき、制御部４０は、移動時間の開始Ｔ１を検出する。
【００９４】
移動時間の終わりＴ２は、加速度信号Ｓｍｙを対応する痕跡と比較することによって識別される。特に簡単な一実施形態では、移動時間の終わりＴ２は、移動時間の開始Ｔ１の後の第２のしきい値のオーバーシュートである。したがって制御部４０は、加速度信号Ｓｍｙの振幅を第２のしきい値と比較する。第２のしきい値は、例えば加速度計３５の全測定範囲の３分の１に等しい。
【００９５】
加速度信号Ｓｍｙの振幅が、移動時間の開始Ｔ１が検出された後に第２のしきい値以上になるとき、制御部４０は、移動時間の終わりＴ２を検出する。図４の例によると、移動時間の終わりＴ２において第２のしきい値以上になるのは、加速度信号Ｓｍｙの振幅の絶対値である。
【００９６】
制御部４０は、移動時間の開始Ｔ１と移動時間の終わりＴ２との間の差を計算することによってスイッチング期間Ｄｃを推定する。
【００９７】
決定ステップ１４０の間に、スイッチング・デバイス１０の摩耗が、スイッチング期間Ｄｃに基づいて決定される。
【００９８】
例えば、制御部４０は、スイッチング期間Ｄｃを第３の所定のしきい値と比較し、スイッチング期間Ｄｃが、第３のしきい値以上であるならば、スイッチング・デバイス１０の摩耗を決定する。第３のしきい値は、例えば５ミリ秒（ｍｓ）から４０ｍｓを含めての間である。
【００９９】
特に、スイッチング期間Ｄｃが、第３のしきい値以上であるならば、制御部４０は、摩耗が、所定の摩耗しきい値以上であると決定する。摩耗しきい値は、例えばそれを下回ると電気スイッチング・デバイス１０の正しい動作が、脅かされる、接触パッド６０の厚さに対応する。
【０１００】
制御部４０が、スイッチング・デバイス１０が摩耗されていると決定するとき、制御部４０は、信号をスイッチング・デバイスのユーザに送るように信号伝達モジュールに命令する。
【０１０１】
加速度計の使用のおかげで、スイッチング・デバイス１０の摩耗は、効果的に決定される。それに応じて、良いときでの摩耗部分の予防保全および交換が、容易にされ、それは、スイッチング・デバイス１０の誤動作のリスクを制限する。したがってスイッチング・デバイス１０は、より安全であり、スイッチング・デバイス１０が、設置される、電気設備または配電ネットワークも同様である。
【０１０２】
その上、加速度計による摩耗の検出は、３８０ボルトまたはそれ以上の高電圧における応用を含む、多数の応用と互換性がある。
【０１０３】
加速度測定信号Ｓｍｘ、Ｓｍｙ、Ｓｍｚの振幅をしきい値と比較することによって移動時間の開始および終わりＴ１、Ｔ２を検出することは、制御部４０において実施するのが容易であり、少ない計算パワーしか必要としない。
【０１０４】
スイッチング期間Ｄｃが、対応するしきい値を超えるならば摩耗を決定することは、いくらかの摩耗が簡単にかつ効果的に検出されることを可能にする。特に、厚さｅの過度の減少に、または接続要素４５と、対応する接続ランド１５、２０との間の直接的接触にさえつながる接触パッド６０の摩耗は、スイッチング部材の移動距離の増加に、したがってスイッチング期間Ｄｃの増加につながる。そのような摩耗はしたがって、スイッチング期間Ｄｃをしきい値と比較することによって効果的に決定される。
【０１０５】
加速度計３５が、ケーシング３０に締結されるとき、制御部４０への加速度計３５の接続は、容易にされる。例えば、加速度計３５は、制御部４０と同じ電子回路カード上に統合されてもよい。
【０１０６】
加速度計３５が、スイッチング部材２５に締結されるとき、測定される加速度振幅は、より高く、したがって摩耗検出方法は、より正確である。
【０１０７】
適用されるフィルタリングのおかげで、低周波数および高周波数の干渉信号が、除去され、それは、誤った結果（ｆａｌｓｅ  ｐｏｓｉｔｉｖｅｓ）の検出を防止する。
【０１０８】
上で述べられたスイッチング・デバイス１０および関連する検出方法の第１の例は、特定の種類の接続部材２５の状況において述べられ、その接続部材の接続要素は、加速度計３５が加速度成分ｃを測定するように構成されるその方向の１つである方向Ｚに対して並進移動できる。他の種類の接続部材２５が、使用されてもよく、加速度計３５が、接続部材２５の動きに対して異なって向けられてもよいことは、注意されるべきである。移動時間の開始および終わりＴ１、Ｔ２を検出するために使用される痕跡はしたがって、スイッチング・デバイス設計によって変化しやすい。
【０１０９】
識別される痕跡がまた、スイッチング・デバイス１０における加速度計３５の位置および向きの関数として変化しやすいこともまた、注意されるべきである。
【０１１０】
例えば、いくつかのスイッチング・デバイス設計では、移動時間の開始および終わりＴ１、Ｔ２の痕跡は、方向Ｘ、ＹまたはＺにおける加速度成分に対応する同じ加速度測定信号Ｓｍにおいて検出されやすい。
【０１１１】
異なる種類の摩耗が、決定されてもよいこともまた、注意されるべきである。例えば、接触パッド６０の摩耗は、２つの方向ＸおよびＹに対応する加速度測定信号Ｓｍに基づいて決定され、接触パッド６０以外の部分の摩耗は、方向Ｚに対応する加速度測定信号Ｓｍにおいて検出される痕跡の識別に基づいて決定される。
【０１１２】
可動部分５０のジャミングまたは可動部分５０上の過度の摩擦は、検出されてもよい摩耗の他の例である。
【０１１３】
スイッチング・デバイス１０の第２の例が、次に述べられる。図１から図４の第１の例のそれらと同一の要素は、再び述べられることはない。差だけが、強調される。
【０１１４】
各加速度測定信号Ｓｍは、一組の周波数成分を含む。各周波数成分は、ある強度を有する。
【０１１５】
制御部４０は、少なくとも１つの加速度測定信号に基づいて圧迫時間の終わりＴ３を検出し、検出された圧迫時間の終わりＴ３に基づいて摩耗を検出するように構成される。
【０１１６】
制御部４０はその上、少なくとも２つの周波数成分の強度を推定するように構成される。例えば、制御部４０は、スイッチング動作中に所定の周波数範囲から各周波数成分の強度を連続的に推定するように構成される。
【０１１７】
異なる方法が、周波数成分の強度を推定するために制御部４０によって使用されてもよい。一実施形態によると、制御部４０は、例えば「短期（ｓｈｏｒｔ−ｔｅｒｍ）フーリエ変換」型の方法を使用して、加速度測定信号Ｓｍの周波数分解を成し遂げるように構成される。
【０１１８】
制御部４０は、対応する痕跡との測定信号Ｓｍの検出比較によって移動時間の少なくとも１つの開始もしくは終わりＴ１、Ｔ２または圧迫時間の終わりＴ３を検出するように構成され、痕跡は、少なくとも２つの周波数成分の強度の関数である。
【０１１９】
例えば、制御部４０は、各周波数成分の強度が、その範囲にわたって第４のしきい値以上である周波数範囲を加速度測定信号の周波数断絶において検出するように構成される。一実施形態によると、圧迫時間の終わりＴ３は、所定の連続周波数範囲にわたって、各周波数成分が、第４のしきい値以上の強度を有するとき、検出される。
【０１２０】
それに応じて、図５では、スイッチング動作中の方向Ｙにおける測定信号Ｓｍの様々な周波数成分の振幅ａの変化が、示され、各周波数成分の周波数ｆおよびミリ秒単位での時間ｔの関数である。移動時間の開始および終わりＴ１、Ｔ２ならびに圧迫時間の終わりＴ３が、強調されている。
【０１２１】
図５では、圧迫時間の終わりＴ３は、１００Ｈｚから２００Ｈｚを含めての間の各周波数成分の強度が、第４のしきい値以上であるとき、効果的に検出されることが、見られる。
【０１２２】
別法として、圧迫時間の終わりＴ３は、所定の周波数範囲からのすべての成分の最小強度が最大値に達する瞬間に対応する。
【０１２３】
別の変形によると、２つの時間Ｔ１、Ｔ２またはＴ３は、２つの異なる周波数成分の強度を２つの異なるしきい値と比較することによってコンピュータ４０によって識別される。図５の例によると、圧迫時間の終わりＴ３は、１５０Ｈｚ周波数成分の強度が、最大値にあるとき、検出され、移動時間の終わりＴ２は、２５０Ｈｚ周波数成分が、最大強度を有するとき、検出される。
【０１２４】
測定信号Ｓｍの周波数成分の分析は、圧迫時間の終わりＴ３の効果的な検出を可能にする。移動時間の開始Ｔ１と圧迫時間の終わりＴ３との間の持続時間はまた、パッド６０の摩耗とも相互に関連がある。
【０１２５】
その上、圧迫時間の終わりＴ３の痕跡は、接触パッド６０の摩耗の関数として変化しやすい。例えば、接触パッド６０の顕著な摩耗は、より強い周波数成分の最大強度の減少および他の周波数成分の最大強度の増加につながりやすい。言い換えれば、接触パッド６０が、より多く摩耗されるほど、図５において時間Ｔ３に見られる印は、より広くかつより弱い。
【０１２６】
上記の第１および第２の例は、制御部４０が、プロセッサおよびソフトウェア命令がその中に記憶されるメモリを含むという状況において述べられた。制御部４０の機能は、プログラマブル論理回路または１つもしくは複数の特定用途向け集積回路の形で同様に実施されやすいことが、注意されるべきである。例えば、制御部４０は、移動時間の開始Ｔ１を検出するためのモジュール、移動時間の終わりＴ２を検出するためのモジュール、圧迫時間の終わりＴ３を検出するためのモジュール、スイッチング期間Ｄｃを推定するためのモジュール、スイッチング期間Ｄｃをしきい値と比較するためのモジュールおよび摩耗を決定するためのモジュールを含む。
【０１２７】
いくつかの実施形態では、例えば制御部４０が、加速度計３５によって生成される加速度測定信号Ｓｍを無線、例えばＲＦＩＤ型の通信またはケーブル通信によって受け取るという状況において、制御部４０は、ケーシング３０の外部に置かれやすいこともまた、注意されるべきである。この場合、コントローラ４０は、複数のスイッチング・デバイス１０によって共用されやすい。
【０１２８】
本発明は、上で述べられた実施形態の任意の技術的に可能な組み合わせに対応する。
【符号の説明】
【０１２９】
１０  スイッチング・デバイス
１５  入力接続ランド
２０  出力接続ランド
２５  接続部材、スイッチング部材
３０  ケーシング
３５  加速度計
４０  制御部、コンピュータ、コントローラ
４５  接続要素
４７  アクチュエータ
５０  可動部分
５１  固定部分
５２  リターン・スプリング
５５  ポール・スプリング
６０  接触パッド
６５  プロセッサ
７０  メモリ
７５  信号伝達モジュール
１００  校正ステップ
１１０  スイッチング・ステップ
１２０  測定信号生成ステップ
１３０  スイッチング期間推定ステップ
１４０  摩耗決定ステップ
【図１】
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【図２】
2019061948.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019061948.tif 000006
【図５】
2019061948.tif 000007
【外国語明細書】
2019061948000001.pdf