(57)【要約】【課題】  本発明は、電流回路を遮断するためのスイッチングユニット（４）を備える回路遮断器（２）に関する。【解決手段】  回路遮断器（２）は、静止した固定接点（２２）と、該固定接点（２２）に対して相対運動可能であり、閉鎖位置から開放位置に移行可能である可動接点（２４）と、これらの接点（２２、２４）が開放された時に生じるアークを消弧するための消弧装置（２８）であって、アークを接点（２２、２４）から消弧室（３０）まで導くための前室（３４）を備え、該前室（３４）は、２つの絶縁側壁（５２）及びこれらの間に設置された一対のアークガイドレール（３６、３８）を有する消弧装置（２８）と、を備えている。ここで、側壁（５２）にそれぞれ１つの強磁性の成形部品（５４）が配置されており、固定接点（２２）の領域には、永久磁石（５８）が配置され、永久磁石（５８）の磁界が、アークをアークガイドレールのうちの一方（３６）に沿って導く。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流回路を遮断するためのスイッチングユニット（４）を備える回路遮断器（２）であって、
静止した固定接点（２２）と、前記固定接点（２２）に対して相対運動可能であり、閉鎖位置から開放位置に移行可能である可動接点（２４）と、
前記接点（２２、２４）が開放された時に生じるアークを消弧するための消弧装置（２８）であって、前記アークを前記接点（２２、２４）から消弧室（３０）まで導くための前室（３４）を備え、前記前室（３４）は、２つの絶縁側壁（５２）及びこれらの間に設置された一対のアークガイドレール（３６、３８）を有する消弧装置（２８）と、を備える回路遮断器（２）において、
前記側壁（５２）にそれぞれ１つの強磁性の成形部品（５４）が配置されており、
前記固定接点（２２）の領域には、永久磁石（５８）が配置され、永久磁石（５８）の磁界が、前記アークを前記アークガイドレールのうちの一方（３６）に沿って導くことを特徴とする、回路遮断器（２）。
【請求項２】
前記アークを導くために、前記永久磁石（５８）に加えて、２つの成形磁石が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の回路遮断器（２）。
【請求項３】
電流回路を遮断するためのスイッチングユニット（４’）を備える回路遮断器（２）であって、
静止した固定接点（２２）と、前記固定接点（２２）に対して相対運動可能であり、閉鎖位置から開放位置に移行可能である可動接点（２４）と、
前記接点（２２、２４）が開放された時に生じるアークを消弧するための消弧装置（２８）であって、前記アークを前記接点（２２、２４）から消弧室（３０）まで導くための前室（３４）を備え、前記前室（３４）は、２つの絶縁側壁（５２）及びこれらの間に設置された一対のアークガイドレール（３６、３８）を有する消弧装置（２８）と、を備える回路遮断器（２）において、
前記側壁（５２）にはそれぞれ１つの成形磁石（５４’）が配置されており、前記成形磁石（５４’）の共通の磁界が、前記アークを前記アークガイドレールのうちの一方（３６）に沿って導くことを特徴とする、回路遮断器（２）。
【請求項４】
前記アークガイドレール（３６）は、前記固定接点（２２）に繋がっており、
前記アークガイドレール（３６）は、前記固定接点（２２）から前記消弧室（３０）まで、湾曲又は屈曲した経路を有していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路遮断器（２）。
【請求項５】
前記アークガイドレール（３６）は、前記固定接点（２２）と前記消弧室（３０）の第１の側壁（４０）とを接続し、前記固定接点（２２）から凸状の経路を有することを特徴とする、請求項４に記載の回路遮断器（２）。
【請求項６】
前記側壁（４０）は、短絡引外し装置（４２）の磁石ヨークによって形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の回路遮断器（２）。
【請求項７】
前記永久磁石（５８）は、前記アークガイドレール（３６）の屈曲部又は湾曲部（６０）の領域に配置されていることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の回路遮断器（２）。
【請求項８】
前記永久磁石（５８）は、前記屈曲部又は湾曲部（６０）に対して径方向内側に配置されていることを特徴とする、請求項７に記載の回路遮断器（２）。
【請求項９】
前記強磁性の成形部品（５４）又は前記成形磁石（５４’）は、前記消弧室（３０）側の端面に、それぞれ１つの電気絶縁体（５６）を有していることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の回路遮断器（２）。
【請求項１０】
前記成形部品（５４）又は前記成形磁石（５４’）は、インサートとして、その周りを、前記端面の領域において前記絶縁体（５６）で出射成形されることを特徴とする、請求項９に記載の回路遮断器（２）。
【請求項１１】
前記消弧室（３０）は、アーク消弧箱を有する脱イオン室として構成されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回路遮断器（２）。
【請求項１２】
前記スイッチングユニット（４、４’）の前記可動接点（２４）は、揺動可能な開閉アーム（２６）に配置されており、前記開閉アーム（２６）は、手動で前記開閉アーム（２６）を前記開放位置と前記閉鎖位置との間で位置調節するための手動操作機構（１４）と、引外し条件が満たされた場合に前記開閉アーム（２６）を自動的に前記開放位置に戻すための引外し機構（４４）と、に結合されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の回路遮断器（２）。
【請求項１３】
前記スイッチングユニット（４、４’）及び前記引外し機構（４４）並びに前記手動操作機構（１４）は、少なくとも部分的に、共通のスイッチハウジング（６）に収容されていることを特徴とする、請求項１２に記載の回路遮断器（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流回路を遮断するための断路装置としてのスイッチングユニットを備える回路遮断器に関する。この回路遮断器は、静止した固定接点と、固定接点に対して相対運動可能であり閉鎖位置から開放位置に移行可能である可動接点と、これらの接点を開放した際に生じるアークを消弧するための消弧装置と、を備え、前記消弧装置は、アークをこれらの接点から消弧室に導くための前室を備える。
【背景技術】
【０００２】
電気部品又は装置をスイッチング回路又は電流回路から確実に分離することは、例えば、設置、取り付け、又は、メンテナンスの目的のために、及び具体的には一般的な人的保護にとって望ましい。この場合、対応するスイッチングユニット又は断路装置は、負荷下において、すなわち電流回路に給電する電圧源を事前にオフしていない状態において、遮断を行うことが可能でなければならない。負荷を分離するために、機械スイッチ（スイッチング接点）を用いることが可能である。これらは、接点が開放されると、電気装置の電圧源からのガルバニック絶縁も行われるという利点を有している。
【０００３】
具体的には、２４ボルト（ＤＣ）以上の直流電圧を切り替える場合には、電流が流れる電気接点を分離する際にスイッチングアークが発生することが多い。これは、接点が開放された後に、電流がアーク経路に沿ってアーク放電の形で流れ続けるためである。約５０ボルト以上の直流電圧、及び、約１アンペア以上の直流電流では、このようなスイッチングアークは、状況によっては自動的に消弧しないので、例えば、接点分離を加速するために機械バネを用いた、いわゆるスナップアクション接点が、機械接点システムとして使用される。
【０００４】
負荷下での接点開放時に生じたアークは、直ちに、このために設けられた消弧装置の中に移動し、そこで対応するアーク消弧が行われる。このために必要とされる力は、例えば、典型的には１つ又は複数の永久磁石によって生成される磁界、いわゆる吹き消し磁界によって生じる。アークは、接点ゾーン及びアーク変換器の特定の構成によって、対応する消弧室に導かれ、そこで公知の原理に基づいたアーク消弧が行われる。
【０００５】
このようなスイッチングアークを回避又は制圧するための基本的な対策は、実質的に、耐電圧を上昇させることによってアーク消弧を行うための絶縁体を、接点距離が短い場合にも使用すること、又は、アークを分割することによりアーク電圧を低減することである。
【０００６】
ＤＥ第２０  ２００６  ０２１  ０６４  Ｕ１号には、接点システムの開放時に生じる（スイッチング）アークを消弧装置により消弧するスイッチングユニットを備える回路遮断器が記載されている。この消弧装置は、２つのアークガイドレールを有する前室を備えている。２つのアークガイドレールは、横方向の境界である２つの絶縁側壁又はカバー壁の間において、アークを導くように配置されている。アークは、この前室によって消弧室に導かれ、そこで消弧される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、電流回路を分離するために特に適した回路遮断器を提供することにある。
【０００８】
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴、及び、選択的に請求項２の特徴により解決される。有効な形態及び発展形態については、各従属請求項の対象である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る回路遮断器は、電流回路、具体的には直流電流回路を遮断するために適していると共にそのように構成されている。すなわち、この回路遮断器は、許容される電流値又は電圧値を超えた場合（過電流、故障電流）に、電流回路又は個々の家電製品を手動及び／又は自動でオフするためのスイッチング機器として実施される。
【００１０】
このために、回路遮断器は、スイッチングユニットを、スイッチング可能な機械式接点システムを有する断路装置として備えている。本段落及び以下において、「スイッチング」とは、具体的には、接点システムを機械式又はガルバニック式に接点分離（「開放」）すること、及び／又は、接点を閉じる（「閉鎖」）することであると理解される。
【００１１】
接点システムは、静止した固定接点、及び、可動接点を備えている。可動接点は、ここでは、固定接点に対して相対運動可能であり、閉鎖位置から開放位置に移行可能である。これは、接点システム又はスイッチングユニットを切り替えるために、可動接点が開放位置と閉鎖位置との間を移動することを意味している。
【００１２】
スイッチングユニットは、接点を開放した時に生じる（スイッチング）アークを消弧するための消弧装置をさらに備えている。消弧装置は、スイッチングアークを消弧するための消弧室、及び、アークを接点から消弧室に導くための前室を有して実施される。
【００１３】
前室は、２つの絶縁側壁を、横方向のカバープレートとして有している。これらの側壁の間には、一対のアークガイドレールが設置されている。したがって、前室は、両側の端面において開いており、一方の端面は接点システムに面し、他方の端面は消弧室に面している。こうして、前室は、アーク移動空間を形成し、このアーク移動空間は、側面において、カバープレートとしての絶縁側壁、及び、アークを導くためのアークガイドレールによって制限されている。アークが接点システムの接点から隣接する前室のアークガイドレールに移行することは、以下では、転流とも呼ばれる。
【００１４】
消弧室は、好適には、前室の開かれた端面に面した入口と、その反対側に配置された、アークの気体流用の出口とを有する。
【００１５】
本発明の第１の態様では、本発明によれば、側壁にそれぞれ１つの強磁性の成形部品が配置されており、これはアークガイドレールの経路に適合していることが好ましい。この成形部品は、例えば打ち抜き部品として容易に製造可能である。ここで、成形部品は、アーク移動空間の外部、すなわち前室の側壁の外面に取り付けられることが好ましい。成形部品は、前室のアーク移動空間のほぼ全面を包囲する。
【００１６】
固定接点の領域において、本態様では、追加的に永久磁石が配置されている。この永久磁石の磁界は、アークをアークガイドレールのうちの一方に沿って導く。これによって、発生したアークを、特に迅速かつ効果的に消弧することが可能になる。したがって、特に有効かつ信頼性を有したスイッチングユニットが実現される。
【００１７】
絶縁された（スイッチング）アークは、永久磁石の磁界との電気力学的相互作用によって、消弧室の方向に送られる、又は、運ばれる。側板としての強磁性の成形部品によって、一方では、磁界の結束又は集束が、接点の接点領域のすぐ近くで実現される。他方では、アークを伴うアーク磁界が、強磁性物質の近傍において、磁気導通がより良好な成形部品を通過しようとする。これによって、「吸引効果」が成形部品の方向に生じ、このため、アークは前室に移動することになる。
【００１８】
強磁性の成形部品は、永久磁石の磁界によって少なくとも部分的に帯磁され、その結果、アークガイドレール間の磁界又はその磁力線が効果的に束ねられる、すなわち集中又は集束される。この磁界を集中的に結束することにより、特に均一かつ迅速にアークを消弧箱まで導くことができる。
【００１９】
永久磁石は、好適には耐熱材から製造される。これは、永久磁石が、具体的にはアークの領域におけるような高温時にもその磁気特性を維持する磁性材料から製造されることを意味している。換言すると、例えば、材料固有のキュリー温度がアークの領域において予想される温度よりも高い強磁性の磁化材料が、永久磁石に使用される。
【００２０】
永久磁石は、例えば、サマリウム合金、具体的にはサマリウム−コバルト−合金、好ましくはＳｍ２Ｃｏ１７、又は、ネオジム合金、具体的にはネオジム−ＮｉＣｕＮ、又はアルミニウム合金、具体的にはＡｌＮｉＣｏ５００から成る。ここで、永久磁石は、磁界強度が９００ｍＴ（ミリテスラ）〜１５００ｍＴ、具体的には１０００ｍＴ〜１２５０ｍＴである磁界を生成する。
【００２１】
これによってアークは、特に迅速に固定接点からガイドレールに転流し、こうして接点システムから離脱する。したがって、アークの発生による接点領域内の接点材料の損失が低減される。さらにアークは、成形部品によって集束された磁界によって、特に安定してかつ迅速にアークガイドレールに移動する。
【００２２】
好ましい実施形態では、消弧装置は、スイッチングアークが、前室及び永久磁石によって迅速かつ効果的に消弧室に「吸引」されるように最適化されており、その際に、消弧室を通過して出口において再点火しないように、又は、消弧室で跳ね返ってその入口の前で再点火しないように最適化されている。前室によってアークを迅速かつ信頼性を有して導くことにより、特に効果的な消弧装置が実現され、その結果、十分に良好な消弧性能を有する消弧室を、特に平坦な構成で実施可能である。これによって、特に小型のスイッチングユニットが実現される。
【００２３】
想定可能な一態様では、アークを導くために、永久磁石に対して追加的に、２つの成形磁石が設けられる。永久磁石は、ここでは、これらの成形磁石の間に配置されることが好都合である。これによって、特に確実に、かつ、信頼性を有してアークを消弧室に導くことが確保される。
【００２４】
上述の第１の態様について説明した利点及び好ましい構成は、矛盾しない限り、以下に説明する他の態様に利用してもよいし、その反対も有効である。
【００２５】
本発明の他の第２の態様では、上述の態様と異なり、スイッチングユニットは、成形部品の代わりに、具体的にはそれぞれ１つの成形磁石を備えている。ここで、成形磁石によって生成される共通の磁界が、アークをアークガイドレールのうちの一方に沿って導く。
【００２６】
成形磁石は、ここで、強磁性の成形部品とほぼ同じ形状又は輪郭を有している。したがって例えば、成形部品及び成形磁石を、互いに交換可能に実施することも想定可能である。
【００２７】
成形磁石は、選択的に、永久磁石を有して、又は、永久磁石無しで利用可能である。例えば、少なくとも１つの強磁性の成形部品と少なくとも１つの成形磁石との組み合わせを、永久磁石を有して、又は、永久磁石無しで用いることも想定可能である。
【００２８】
成形部品とは異なり、成形磁石は、永久磁石が無い場合にも、アークを導くための磁界を生成する磁性を常に有している。
【００２９】
したがって、本発明に係る回路遮断器は、必要に応じて、生じたスイッチングアークを消弧するための特に効果的な消弧装置を有している。消弧装置の消弧動作が改善されることにより、回路遮断器は、特に平坦な構成で実施可能である。こうして平坦な回路遮断器構造が実現されることにより、例えばスイッチングボックスのような、面積の狭い取り付け状況下における使用が改善される。
【００３０】
有効な一発展形態では、アークを永久磁石及び／又は成形磁石の磁界によって導くアークガイドレールは、固定接点に近接して設けられている。ここで、アークガイドレールは、固定接点から消弧室まで湾曲又は屈曲した経路を有している。これによって、特に実用的かつ信頼性を有したアークガイドレールの経路が実現される。
【００３１】
可能な一態様では、この（第１の）アークガイドレールは、固定接点と消弧室の第１の側壁とを接続している。アークガイドレールは、屈曲部により、固定接点から凸状の経路を有している。この湾曲部又は屈曲部によって、アークは特に確実に、固定接点から離脱するので、固定接点の材料損失又は摩耗は低減される。
【００３２】
別の（第２の）アークガイドレールは、可動接点が開放位置において当接する打撃面と、消弧室の第２の側壁とを接続していることが好ましく、可動接点の領域においても、アークの確実な転流が可能になる。
【００３３】
好適な一発展形態では、消弧室の第１の側壁は、具体的には、回路遮断器の引外し機構の短絡引外し装置の磁石ヨークとして実施されている。この（第１の）アークガイドレールは、具体的には磁石ヨークと一体に構成されている。
【００３４】
有効な一態様では、永久磁石は、アークレールの屈曲部又は湾曲部の領域に配置されている。
【００３５】
特に好適な一態様では、永久磁石は、屈曲部又は湾曲部の曲げ半径に関連して、（第１の）アークガイドレールに対して径方向内側に配置されている。永久磁石がこのように径方向内側に配置されていることにより、永久磁石は、前室の外側に配置される。具体的にはつまり、永久磁石は、（第１の）アークガイドレールによって少なくとも部分的に囲まれている、又は、包囲されている。つまり（第１の）アークガイドレールは、凸状の経路において、ほぼＵ字型又はＶ字型に永久磁石の周りを延びている。したがって永久磁石は、確実かつ積極的に、アークに直接接触することから容易に保護される。これによって、永久磁石の耐用年数は大幅に改善される。
【００３６】
他の一実施態様では、例えば、永久磁石を径方向外側に、すなわち、アークガイドレールの外側、つまり前室のアーク移動空間の内部に配置することも想定可能である。
【００３７】
実用的な一形態では、強磁性の成形部品及び／又は成形磁石は、消弧室に面した端面に、それぞれ１つの電気絶縁体を有している。換言すると、成形部品又は成形磁石は、消弧室の入口において、絶縁体を備えている。これによって、消弧室及び成形部品又は成形磁石に沿って電気的短絡が生じることが回避される。これは結果的に、消弧装置及び従ってスイッチングユニットの耐用年数に、有利に作用する。
【００３８】
好ましい一態様では、成形部品又は成形磁石は、インサートとして、その周りを、端面の領域において絶縁体で出射成形される。他の一実施形態では、成形部品又は成形磁石は、端面側において、具体的には絶縁部品の中に挿入される。換言すると、絶縁体が、強磁性の成形部品又は成形磁石に、及び／又は、その周りに加工技術的に出射成形される、若しくは、嵌め込まれる。これは、成形部品又は成形磁石、及び、絶縁体が、具体的にはアセンブリとして実施されていることを意味している。これによって、特に容易かつ手間のかからない、成形部品又は成形磁石の製造及び絶縁が確保される。したがって、特に安価な回路遮断器が実現される。
【００３９】
本発明の追加的又はさらなる態様は、消弧室を、アーク消弧箱を備える脱イオン室として、すなわち、多数の消弧板又は分散板を備える消弧箱の積み重ねを有する脱イオン室として実施することである。消弧板用の材料としては、例えば、強磁性物質が使用される。なぜなら、アークを伴う磁界は、強磁性物質の近傍において、磁気導通がより良好な消弧板を通過しようとするからである。これによって、吸引効果が消弧板の方向に生じ、このためアークは、この消弧板構造体に向かって移動し、これらの間で分割されることになる。
【００４０】
好ましい一態様では、使用されるスイッチングユニットの可動接点は、揺動可能な開閉アームに配置されている。開閉アームは、手動で開閉アームを開放位置と閉鎖位置との間で位置調節するための手動操作機構と、引外し条件が満たされた場合に開閉アームを自動的に開放位置に戻すための引外し機構とに、結合されている。これによって、特に好適な回路遮断器が実現される。
【００４１】
手動操作機構は、例えば、１つの機構を介して開閉アームに結合された揺動レバーを備えている。この機構は、例えば、バネ要素、実用的にはねじりバネを有している。このバネは、揺動レバーに、予め、開閉アームの開放位置に対応する第１の揺動位置の方向の圧縮応力を加えているので、揺動レバーは、負荷がかかっていない状態では、常にこの第１の揺動位置に自動的に戻るようになっている。反対に、開閉アームの閉鎖位置に対応する第２の揺動位置では、揺動レバーは、好ましくは該機構のラッチ部により、閉鎖位置にある開閉アームに固定される。開閉アーム及び手動操作機構は、実用的には、開閉アームが開放位置に戻ると共に揺動レバーが第１の揺動位置に戻ると、自動的に該機構が開閉アームとラッチするように互いに調節されており、そのため、開閉アームが、追加的な措置を行うことなく、手動操作機構により直ちにまた位置調節ができるようになっている。
【００４２】
引外し機構は、好ましくは短絡引外し装置を備えている。これは、引外し条件としての電気的短絡の場合に、引外し機構を作動させるように構成されている。短絡引外し装置は、例えば、電磁コイル、磁石ヨーク、及び、アーマチュアを備えており、磁石ヨークは、具体的には、消弧室の第１の側壁として構成されている。
【００４３】
短絡引外し装置に対して追加的又は選択的に、引外し機構は、過負荷引外し装置又は過電流引外し装置を備えていることが好ましい。例えば、過負荷引外し装置は、実質的にバイメタルストリップによって形成されており、このバイメタルストリップは、電流が流れることにより加熱されて変形し、過負荷の場合、すなわち該当する引外し条件の場合に、引外し装置機構、及び従って、開閉アーム又は接点システムを作動させる。
【００４４】
好適な一発展形態では、スイッチングユニット及び引外し機構並びに手動操作機構は、少なくとも部分的に、共通のスイッチハウジングに収容されている。これによって、確実な接触保護（指保護）が実現される。
【００４５】
ここで、スイッチングユニットの側壁は、スイッチハウジングの端面に平行に向けられており、前室とスイッチハウジングとの間に、隙間領域、すなわちクリアランスが形成されている。このような隙間領域は、アークを消弧する工程で圧力を均一にするために特に有効である。隙間領域は、ここで、好ましくは前室の端面において、すなわち接点及び入口において開口している。アークは、前室において、突然の空気の加熱により圧縮波を押し出す。これは、アークが消弧室に入るのを阻害し得る。スイッチハウジングと前室との間の隙間領域により、前室の前後の圧力を均一化することが可能であるので、アークが消弧室に入ることは阻害されない。これによって、特に信頼性を有したかつ確実なアークの消弧が確保される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
以下に、本発明の実施形態を、図面を参照しながらより詳細に説明する。
【図１】回路遮断器を示す斜視図である。
【図２】接点システム及び消弧ユニットを有する回路遮断器のスイッチングユニットを示す斜視図であり、消弧ユニットは、２つの側壁を有する前室と消弧室とを備えている。
【図３】図２のスイッチングユニットから、一方の側壁を除去した斜視図である。
【図４】手動動作機構及び回路遮断器の引外し機構を有する、スイッチングユニットの他の実施形態を示す斜視図である。
【図５】図４の実施形態を拡大して詳細に示す斜視図である。
【００４７】
互いに対応する部材及び寸法は、全ての図面において、常に、同じ参照符号が付されている。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１は、電流回路を遮断するための回路遮断器２を示す図である。このために、回路遮断器２は、図２〜図５を参照してより詳細に説明するスイッチングユニット４を有している。回路遮断器２は、さらに、絶縁材から成るスイッチハウジング６を備えている。
【００４９】
回路遮断器２は、好ましくは、直列型取付装置のように構成されている。そのため、スイッチハウジング６は、そのような装置に特徴的な、前面８に対称に段が設けられた形状を有している。前面８の突出した中央部分１０において、スイッチングユニット４を手動で操作するために、手動操作機構１４（図４、図５）の揺動レバー１２がスイッチハウジング６から突出している。前面８の反対側にある背面１６において、回路遮断器２は、直列型取付装置に典型的なラッチ溝１８を備えている。ラッチ溝１８は、支持レール、具体的にはトップハットレールに係合するためのものである。前面８及び背面１６に対して直角に、スイッチハウジング６の２つの端面２０が配置されている。回路遮断器２は、端面２０に沿って、直列型取付装置が取り付けられた又は実装された状態で互いに整列する。
【００５０】
図２及び図３は、スイッチングユニット４、４’の第１及び第２の実施形態を示している。スイッチングユニット４、４’は、静止した固定接点２２と該固定接点に対して相対運動可能な可動接点２４とを備える機械接点システムを備えている。可動接点２４は、開閉アーム２６によって支えられており、この開閉アームによって、固定接点２２と可動接点２４とが互いに離間された開放位置と、固定接点２２と可動接点２４とが導電接触している閉鎖位置との間を移動可能又は移行可能である。
【００５１】
スイッチングユニット４、４’は、接点２２、２４を開放した時に発生する（スイッチング）アークを消弧するための消弧装置２８をさらに備えている。消弧装置２８は、消弧室３０を備えており、この消弧室３０は、互いに平行に配置された消弧板３２の箱が内蔵された脱イオン室として形成されている。これらの図では、消弧板３２は、単に例示的に参照番号が付されている。
【００５２】
消弧装置２８は、アークを接点２２、２４から消弧室３０に導く前室３４をさらに備えている。この前室３４は、第１のアークガイドレール３６、及び、第２のアークガイドレール３８を備えている。アークガイドレール３６は、ここでは、回路遮断器２の引外し機構４４の短絡引外し装置４２の磁石ヨーク４０と一体化されて実施されている（図４、図５）。アークガイドレール３８は、電流リード４６と共に一体に連結された板状部品として形成されており、ここで、電流リード４６は同時に、引外し機構４４の過負荷引外し装置５０のバイメタルストリップ４８用の支持部として形成されている（図４、図５）。
【００５３】
前室３４はさらに、２つの絶縁側壁５２を、横方向のカバープレートとして有している。これらの絶縁側壁５２の間で、アークガイドレール３６、３８が包囲されている。したがって、側壁５２及びアークガイドレール３６、３８は、アークを接点２２、２４から消弧室３０に導くためのアーク移動空間を形成している。
【００５４】
具体的には図２から明らかなように、スイッチングユニット４の側壁５２の外表面、すなわち端面２０に面した表面には、強磁性の成形部品５４が取り付けられている。成形部品５４は、アークガイドレール３６、３８の経路にほぼ適合した外観を有している。成形部品５４は、成形部品５４の消弧室３０側の端面に配置された射出成形体である絶縁体５６とのアセンブリとして構成されている。
【００５５】
他の態様であるスイッチングユニット４’では、強磁性の成形部品５４の代わりに、２つの成形磁石５４’が備えられている。成形磁石５４’は、成形部品５４とほぼ同じ形状又は輪郭を有している。具体的には、成形磁石５４’は、同じく絶縁体５６を備えている。これは、成形磁石５４’及び成形部品５４が、実質的に、用いられる材料によってのみ区別されていることを意味している。
【００５６】
図３は、図２のスイッチングユニット４、４’から側壁５２を除去した図である。図３から明らかなように、固定接点２２の領域に、耐熱性の永久磁石５８が配置されている。スイッチングユニット４’の態様では、永久磁石５８は、成形磁石５４’に対して追加的に設けられ得る。例えば、永久磁石５８を含まないスイッチングユニット４’の実施形態も、想定可能である。
【００５７】
２つの成形磁石５４’に対して追加的に永久磁石５８を使用することによって、結果として生じる磁界が、固定接点２２の領域において特に強く束ねられるので、アークは、特に迅速に、ここからアークガイドレール３６上に移動する。ここでは、成形磁石５４’は（成形部品５４と同じく）、各側壁５２に配置されている。
【００５８】
永久磁石５８は、アークをアークガイドレール３６に沿って導く磁界を生成する。このため、永久磁石５８は、アークガイドレール３６の（固定接点２２から見て）凸状の屈曲部又は湾曲部６０の径方向内側に配置されている。したがって、永久磁石５８は、実質的に、アークガイドレール３６の経路内に配置されている。
【００５９】
絶縁側壁５２は、強磁性の成形部品５４又は成形磁石５４’をアークに対して絶縁するので、成形部品５４又は成形磁石５４’は、具体的にはそれぞれのキュリー温度を超えて加熱されることはなく、したがって常磁性状態で維持される。側壁５２は、接点２２、２４の接点位置を超えて端面側に突出しているので、接点２２、２４は、実質的に、前室３４の側壁５２の間で包囲される。したがってアークは、側壁５２の間で発生した場合であっても「押しつぶされ」、これによって電圧上昇を引き起こす。
【００６０】
スイッチングユニット４の成形部品５４は、永久磁石５８の磁界を束ねる。永久磁石５８を固定接点２２の近傍に配置したことにより、結果として生じる磁力が、発生したアークに直ちに作用し、これを固定接点２２からアークガイドレール３６に引き降ろす。換言すると、アークは発生時に、磁界によって特に迅速にアークガイドレール３６上に転流し、消弧室３０に導かれる。
【００６１】
これに応じて、永久磁石５８の磁界に対して追加的又は選択的に、スイッチングユニット４’の成形磁石５４’によって磁界が生成され、したがってこのアークは、結果として生じる磁力によって、固定接点２２からアークガイドレール３６上に転流する。
【００６２】
図４及び図５は、スイッチングユニット４、４’のさらなる実施形態を示している。この実施形態では、可動接点２４は、開閉アーム２６の自由端に、一体物として、すなわち１つの部品又はモノリシック部品として形成されている。図４及び図５は、前室３４を、側壁５２、すなわち成形部品５４又は成形磁石５４’を除去した状態で示す図であり、これらの側壁５２、すなわち成形部品５４又は成形磁石５４’は、本実施形態でも、端面２０に取り付けられた状態において前室３４のアーク移動空間の境界を定めるものである。
【００６３】
図４及び図５は、スイッチングユニット４に加えて、手動操作機構１４と、短絡引外し装置４２及び過電流引外し装置５０を備える引外し機構４４とを示している。手動操作機構１４、及び、引外し機構４４、並びに、スイッチングユニット４、４’の開閉アーム２６は、詳細には図示されていない回路遮断器２のラッチを形成する。
【００６４】
手動操作機構１４は、実質的には、揺動レバー１２、連結バー６２、及び、ねじりバネ６４によって形成されている。
【００６５】
開閉アーム２６は、図示された実施形態では２段構造に実施されており、自由端側に可動接点２４を有する接点レバー６６、及び、ハンドルレバー６８を有している。開閉アーム２６は、引張バネ７０によってあらかじめ圧縮応力が加えられている。
【００６６】
引外し機構４４は、引外し滑り弁７２と、実質的にバイメタルストリップ４８から成る過負荷引外し装置５０と、電磁式短絡引外し装置４２とを備えている。短絡引外し装置４２は、電磁コイル７４及び磁心７６、並びに、磁石ヨーク４０及びアーマチュア７８を備えている。アーマチュア７８は、ここでは、圧縮バネによってあらかじめ圧縮応力が加えられた状態で維持された、詳細には図示されていないプラスチック棒と結合されている。
【００６７】
取付状態では、開閉アーム２６のハンドルレバー６８は、ハウジングに固定された回転軸８０の周りを揺動可能に取り付けられている。接点レバー６６は、ヒンジ８２によってハンドルレバー６８に連結されており、そのため、開閉アーム２６自体は、ある程度柔軟性を有している。これによって作用する、ハンドルレバー６８に対する接点レバー６６の相対可動性は、線形ガイドの技術に従って回転軸８０が噛合った接点レバー６６の後方の端部、すなわち可動接点２４の反対側の端部に形成された長孔８４によって制限される。
【００６８】
可動接点２４は、固定接点２２と協働して、電流回路をオフする。ここで、固定接点２２は、具体的には、磁石ヨーク４０の上部において、これと一体に組み付けられたアークガイドレール３６の始端部に取り付けられている。
【００６９】
図４は、接点レバー６６の可動接点２４を形成する自由端が固定接点２２に当接した閉鎖状態、又は、開閉アーム２６が閉鎖位置にあるスイッチングユニット４、４’を示している。この閉鎖位置では、給電端子８６又は連結接点８８と、回路遮断器２の負荷端子９０との間に、導電接続が生成される。この導電接続は、バスバー９２、電磁コイル７４、磁石ヨーク４０、固定接点２２、可動接点２４付き接点レバー６６、バイメタルストリップ４８、及び、これに接続したバスバー９４を介して繋がっている。接点レバー６６の後端部とバイメタルストリップ４８との間、及び、バイメタルストリップ４８とバスバー９４との間の電気接続は、いずれも、より線接続部９６により実現されているが、より線接続部９６は、図４では概略的にのみ示されている。
【００７０】
引外し機構４４の主要構成部品は、引外し滑り弁７２である。引外し滑り弁７２は、過負荷引外し装置５０のバイメタルストリップ４８だけでなく、アーマチュア７８に結合された短絡引外し装置４２のプラスチック棒によっても動作され、引外し滑り弁７２は、引外し装置５０又は４２が動作されると、開閉アーム２６を閉鎖位置から開放位置（図５）に戻すように作用する。
【００７１】
端子８６及び９０に接続された電流回路において短絡が生じると、電磁コイル７４を流れる電流が急上昇する。この大きな電流上昇は、これに比例して、電磁コイル７４によって生成される磁界を上昇させ、その結果として、アーマチュア７８が作動する。この結果として生じた運動により、引外し滑り弁７２が動作され、これによって接点２２及び２４が分離される。
【００７２】
図５は、この場合の引外し工程の最終状態を示している。ここで、可動接点２４は、打撃面９８に当接しており、打撃面９８は、固定接点２２に対して空間を置いて対向する第２のアークガイドレール３８の始端部を形成している。
【００７３】
このような引外し工程の間に、固定接点２２とこれから浮き上がった可動接点２４との間に、温度を著しく上昇させると共に長期に渡って接点２２及び２４の燃焼を導く（スイッチング）アークが生じる。ここで、消弧装置２８は、このアークを素早く効果的に消弧する。
【００７４】
接点２２及び２４が開放されると、電流は、接点レバー６６、アーク経路、及び、接点レバー６６に対向する磁石ヨーク４０の経路内で、電流ループとして機能する。この電流ループは、成形部品５４によって束ねられた永久磁石５８の磁界によるローレンツ力に加えて、誘導力をアークに加えて、アークを消弧室３０の方向に移動させる。
【００７５】
開閉アーム２６が打撃面９８を打撃すると、バイメタルストリップ４８、より線接続部９６（図４）、及び、接点レバー６６の間の導電接続は、電流リード４６を介して短絡する。電流リード４６とアークガイドレール３８とが一体に形成された板状ストライプの形状によって、この工程におけるアークに対する電流の誘導作用は、得られた後の符号のままで維持されることが確保される。
【００７６】
アークガイドレール３８は、次のような態様で、電流リード４６から分岐されている。すなわち、アークガイドレール３８は、打撃面９８の領域において、開放位置でこれに当接した接点レバー６６に沿って延びると共に、可動接点２４から接点レバー６６に沿って見た場合に、可動接点２４の後方で電流リード４６に移行するように構成されている。したがって、固定接点２２からアーク経路を介して可動接点２４まで導かれる電流は、接点レバー６６が既に打撃面９８に当接している場合でも接点レバー６６の打撃前と同様に、接点レバー６６又はアークガイドレール３８内の所定の経路を長孔側のレバー端部の方向に流れ、その後、電流リード４６を介して対向する方向に導かれるはずである。ここで、アークガイドレール３８は、具体的には電流リード４６の中央から切り抜かれており、移行領域において、電流が出来る限り対称に流れることが確保される。
【００７７】
電流経路の電気力学的相互作用を考慮して、ガイドレール３６が一体化された磁石ヨーク４０も、電磁コイル７４の周りを円形に閉鎖していない。反対に、磁石ヨーク４０は、アーマチュア７８に面した下部において、狭い空隙１００（図４）によって分離されている。ここで、空隙１００の寸法は、磁石ヨーク４０内の磁束は大きく阻害しないが、電流が空隙経路を介して向こう側に流れることは有効に回避されるように設定されている。反対に、磁石ヨーク４０の内部では、常に、固定接点２２及びアークガイドレール３６の方向に向けられた電流経路が強制的に生成される。電流経路の方向は、本明細書の範囲においては、実際の電流の方向とは無関係であり、給電端子８６又は連結接点８８から始まり負荷端子９０に向けられたものとしてみなされる。
【００７８】
全体として、回路遮断器２の内部の電流の形状的特徴、及び、これによって引き起こされる誘導作用は、アークを消弧するまでの引外し工程全体に渡って維持される。
【００７９】
誘導作用下において、及び、具体的には永久磁石５８の磁界が束ねられているため、アークは、遅くとも接点レバー６６が打撃面９８に当接すると、接点２２及び２４から離脱し、隣接するアークガイドレール３６及び３８上に移行する。この工程は、転流と呼ばれる。その後、アークは、側壁５２及び成形部品５４又は成形磁石５４’に閉じ込められて電気力学的力の影響を受けて、アークガイドレール３６及び３８に沿って、これらの間に形成された前室３４のアーク移動空間内を、消弧室３０の入口１０２にさらに移動する。
【００８０】
アークは、入口１０２を介して消弧室３０に入り、消弧板３２によって、多数の部分アークに分割される。消弧板３２は、アーク経路全体を介して降下する電圧全体を倍増させて、アークを冷却するという公知の方法で、アークの消弧を促進させる。
【００８１】
本発明は、上述の実施形態に限定されない。むしろ当業者は、本発明の他の変形例を、本発明の対象から逸脱することなく導くことが可能である。また、具体的には、本実施形態に関連して説明した全ての個々の特徴を、他の方法でも、本発明の対象から逸脱することなく互いに組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００８２】
２  回路遮断器
４、４’  スイッチングユニット
６  スイッチハウジング
８  前面
１０  中央部分
１２  揺動レバー
１４  手動操作機構
１６  背面
１８  ラッチ溝
２０  端面
２２  固定接点
２４  可動接点
２６  開閉アーム
２８  消弧装置
３０  消弧室
３２  消弧板
３４  前室
３６、３８  アークガイドレール
４０  磁石ヨーク
４２  短絡引外し装置
４４  引外し機構
４６  電流リード
４８  バイメタルストリップ
５０  過負荷引外し装置
５２  側壁
５４  成形部品
５４’  成形磁石
５６  絶縁体
５８  永久磁石
６０  湾曲部／屈曲部
６２  連結バー
６４  ねじりバネ
６６  接点レバー
６８  ハンドルレバー
７０  引張バネ
７２  引外し滑り弁
７４  電磁コイル
７６  磁心
７８  アーマチュア
８０  回転軸
８２  ヒンジ
８４  長孔
８６  給電端子
８８  連結接点
９０  負荷端子
９２、９４  バスバー
９６  より線接続部
９８  打撃面
１００  空隙
１０２  入口
【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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【国際調査報告】
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2021518632.tif 000009
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