(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接点部材（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）と、
該接点部材（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）を構造的に補強するように構成された補強部材（１０４、２０４、３０４、４０４、５０４、６０４）と、を備え、
前記補強部材は、前記接点部材の内部に密閉されていることを特徴とする真空開閉器（２）用の接点アセンブリ（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項２】
前記接点部材（１０２、３０２）は、第１面（１０６、３０６）、該第１面（１０６、３０６）の反対側に配置された第２面（１０８、３０８）、及び、前記第１面（１０６、３０６）と前記第２面（１０８、３０８）との間の距離によって測定される接点厚み（１１０、３１０）を含んでおり、
前記補強部材（１０４、３０４）は、前記接点厚み（１１０、３１０）より小さい補強厚み（１１２、３１２）を有することを特徴とする請求項１に記載の接点アセンブリ（１００、３００）。
【請求項３】
前記接点部材（１０２）は、さらに、接点直径（１１４）を含んでおり、
前記補強部材（１０４）は、補強直径（１１６）を含み、該補強直径（１１６）は、前記接点直径（１１４）より小さいことを特徴とする請求項２に記載の接点アセンブリ（１００）。
【請求項４】
前記補強部材（１０４）は、前記接点部材（１０２）の前記第１面（１０６）と前記接点部材（１０２）の前記第２面（１０８）との間の、前記接点部材（１０２）内部に埋め込まれることを特徴とする請求項２に記載の接点アセンブリ（１００）。
【請求項５】
前記補強部材（１０４、２０４、３０４、４０４）は、概ね平面状の部材を含むことを特徴とする請求項２に記載の接点アセンブリ（１００、２００、３００、４００）。
【請求項６】
前記補強部材は、メッシュ部材（２０４、４０４）であることを特徴とする請求項５に記載の接点アセンブリ（２００、４００）。
【請求項７】
前記接点部材は、複数の径方向セグメント（５５０、５６０、５７０、５８０、６５０、６６０、６７０）を含んだ螺旋状接点（５０２、６０２）であり、
前記補強部材（５０４、６０４）は、前記径方向セグメント（５５０、５６０、５７０、５８０、６５０、６６０、６７０）のための、複数の補強部品（５７２、５８２、６５２、６６２、６７２）を含むことを特徴とする請求項２に記載の接点アセンブリ（５００、６００）。
【請求項８】
前記接点部材（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）は、第１材料から作られており、
前記補強部材（１０４、２０４、３０４、４０４、５０４、６０４）は、第２材料から作られており、
前記第１材料は、前記第２材料と異なることを特徴とする請求項１に記載の接点アセンブリ（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項９】
前記第１材料は、第１熱膨張係数を有し、また、前記第２材料は、第２熱膨張係数を有しており、
前記第１熱膨張係数は、前記第２熱膨張係数と概ね同一であることを特徴とする請求項８に記載の接点アセンブリ（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項１０】
真空容器（４）と、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の少なくとも１つの接点アセンブリ（１００、２００、３００、４００、５００、６００）と、を含み、
少なくとも１つの前記接点アセンブリ（１００、２００、３００、４００、５００、６００）は、前記真空容器（４）内部に封入されていることを特徴とする真空開閉器（２）。
【請求項１１】
前記真空開閉器は、真空遮断器（２）であり、
少なくとも１つの前記接点アセンブリは、固定接点アセンブリ（１００）及び可動接点アセンブリ（１００’）であり、
前記可動接点アセンブリ（１００’）は、前記固定接点アセンブリ（１００）と電気的に接触する閉位置と、前記固定接点アセンブリ（１００）から離間した開放位置との間で、移動可能であることを特徴とする請求項１０に記載の真空開閉器（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、2013年9月4日に出願された米国出願第14／017,418号に対する優先権及び利益を主張し、その開示内容は、その全体を参照として本明細書に組み込む。
【０００２】
本発明において開示される概念は、真空開閉器、特に、例えば真空遮断器のような真空開閉器に関するものである。
また、本発明において開示される概念は、真空遮断器用の接点アセンブリに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
例えば、約1,000ボルト以上で作動するシステム用の電力回路遮断器のような回路遮断器は、概して、開閉器として真空遮断器を用いる。真空遮断器は、概して、絶縁ハウジング内に配置された分離可能な電気接点を含む。
典型的には、電気接点の一方は、ハウジングと、真空遮断器に関連した電力回路と電気的に相互接続された外部導電体と、の両方に固定される。他方の接点は、円形断面のステム、及び、ステムの一端部に配置された一接点を含む可動接点アセンブリの一部であり、また、真空チャンバ内に封入される。
駆動機構が、真空チャンバの外部にあるステムの他端部に配置される。
【０００４】
接点は、例えば、比較的大きな電流に関連付けられた大きな接触力を受ける。これにより、他の問題がある中で、接点は、破断または曲げを起こしやすい。
従って、真空遮断器のような真空開閉器、及びその接点アセンブリにおいて改善の余地がある。
【発明の概要】
【０００５】
これらのニーズ及びその他のものは、真空遮断器のような真空開閉器用の補強された接点を対象にした、本発明において開示される概念の実施形態によって満たされる。
【０００６】
本発明において開示される概念の一態様として、真空開閉器用の接点アセンブリが提供される。この接点アセンブリは、接点部材と、該接点部材を構造的に補強するように構成された補強部材と、を備える。
接点部材は、第１面、該第１面の反対側に配置された第２面、及び、第１面と第２面との間の距離によって測定される接点厚みを含んでもよい。補強部材は、接点厚みより小さい補強厚みを有してもよい。接点部材は、さらに、接点直径を含んでもよく、補強部材は、補強直径を含んでもよく、該補強直径は、接点直径より小さくてもよい。
補強部材は、接点部材の第１面と接点部材の第２面との間の、接点部材内部に埋め込まれてもよい。あるいは、補強部材は、接点部材の第１面及び接点部材の第２面のうちの対応するいずれかの面に接着されてもよい。
接点部材は、第１材料から作られてもよく、補強部材は、第２材料から作られてもよく、第１材料は、第２材料と異なってもよい。第１材料は、第１熱膨張係数を有してもよく、また、第２材料は、第２熱膨張係数を有してもよい。第１熱膨張係数は、第２熱膨張係数と概ね同一であってもよい。
本発明において開示される概念の他の態様によれば、真空開閉器は、真空容器と、この真空容器内部に封入された少なくとも１つの接点アセンブリと、を含んでおり、この少なくとも１つの接点アセンブリは、接点部材と、該接点部材を構造的に補強するように構成された補強部材と、を備える。
真空開閉器は、真空遮断器であってもよい。少なくとも１つの接点アセンブリは、固定接点アセンブリ及び可動接点アセンブリを含んでもよい。この可動接点アセンブリは、固定接点アセンブリと電気的に接触する閉位置と、固定接点アセンブリから離間した開放位置との間で、移動可能であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
添付図面と併せて読みとると、本発明において開示される概念の十分な理解が、以下の好適な実施形態の記述から得られるであろう。
【図１】本発明において開示される概念の実施形態に係る、真空遮断器及びその接点アセンブリの部分的な側断面図である。
【図２】図１の接点アセンブリの拡大断面図である。
【図３】図３Ａは、本発明において開示される概念の別の実施形態に係る、接点アセンブリの部分的な等角断面図である。図３Ｂは、図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線に沿った断面図である。
【図４】図４Ａは、本発明において開示される概念のさらなる実施形態に係る接点アセンブリの組立分解等角図であり、また、部分的に隠れ、仮想線で描画されたアセンブリ状態の接点補強を示している。図４Ｂは、図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線に沿った断面図である。
【図５】本発明において開示される概念の、別の実施形態に係る接点アセンブリの組立分解等角図である。
【図６】本発明において開示される概念の、さらなる実施形態に係る接点アセンブリの等角図である。
【図７】本発明において開示される概念の、別の実施形態に係る接点アセンブリの等角図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明において開示される概念は、真空遮断器に関連して記載されるが、本発明において開示される概念は、他の真空開閉器や電気的スイッチング装置と共に使用するための接点アセンブリに、幅広く適用可能である。
本明細書中に用いられる方向の相（例えば、上、下、及び、これらから派生した方向）は、図面に示される構成要素の向きに関するものであり、明細書中に明確に記載しない限り、特許請求の範囲を限定するものではない。
本明細書において用いられる、２つ以上の部品が「接続される」かまたは合体させて「連結される」という記述は、それらの部品が直接的に連結されるか、または、間に介在する１つ以上の部品によって連結されることを意味するものとする。
さらに、本明細書において用いられる、２つ以上の部品が「取り付けられる」という記述は、部品が直接的に合体されて連結されることを意味するものとする。
【０００９】
本明細書において用いられる「接着」という用語は、任意の公知のまたは適切な接着方法（例えば、これらに限定されないが、接着；溶接；ろう付け；はんだ付け；固体焼結；液相焼結；機械プレス成形；溶融材料の堆積物、冶金的接合等）を用いて接合されることを意味するものとする。
本明細書において用いられる「埋め込まれた」という用語は、内部に封入される（すなわち、密閉される）ことを意味するものとする。例えば、これに限定されないが、本発明において開示される概念に従った接点アセンブリの補強部材は、任意の公知のまたは適切な方法（例えば、これに限定されないが誘導成形）を用いて、対応する接点部材内に埋め込まれることができる。
【００１０】
本明細書において用いられる「真空容器」という用語は、その中を部分的に真空にした容器を意味する。
本明細書において用いられる「構造的に補強する」という用語は、構成要素の構造的完全性（例えば、これらに限定されないが、曲げ強度；曲げまたは破断に対する抵抗性）が改善されるように、構成要素を意図的に補強するか、または、機械的に強化することを意味するものとする。
本明細書において用いられる用語としての「複数」は、１つ、または、１つより大きい整数（つまり複数）を意味するものとする。
【００１１】
図１を参照すると、真空遮断器２のような真空開閉器が示されている。真空遮断器２は真空容器４を含んでおり、この真空容器４は、隠れた構造を示すための図１の断面図に示されている。
真空遮断器２は、本発明において開示される概念の非限定的な実施形態に従った、接点アセンブリ１００、１００’を用いる。特に、固定接点アセンブリ１００は、少なくとも部分的に真空容器４内にある。
また、可動接点アセンブリ１００’は、固定接点アセンブリ１００と電気的に接触して示されている閉位置と、固定接点アセンブリ１００から離間した開放位置（図示せず）との間で、（例えば、これに限定されないが、図１から見て矢印７００の上下方向に）移動可能である。
【００１２】
本開示を例示かつ節約しやすくするために、固定接点アセンブリ１００のみを本明細書において詳細に説明することが理解されるであろう。
しかしながら、真空開閉器２によって用いられる任意の個数の接点アセンブリが、実質的に同一か、あるいは、公知の若しくは適切な異なる構成、または、それらの組み合わせであってもよいことが理解されるであろう。
【００１３】
図１を引き続き参照し、さらに図２を参照すると、各接点１００は、本発明において開示される概念に従って、接点部材１０２、及び、接点部材１０２を構造的に補強するように構成された補強部材１０４を含む。
従って、他の利点もある中で、接点アセンブリ１００の強度すなわち構造的完全性が改善される。すなわち、接点アセンブリ１００は、例えば比較的高い電流に関連した比較的大きな接触力に応じた曲げまたは破断の影響を、大幅により受けにくくする。
上記に加えて、本発明において開示される補強された接点アセンブリの設計は、接点アセンブリ１００の外形寸法（例えば、これに限定されないが、厚み）が縮小されることを可能にする。
これにより、より少ない材料が接点アセンブリ用に必要とされるようになるので、コスト削減をもたらすことができる。
【００１４】
また、本発明において開示される概念の接点アセンブリ１００、１００’、２００、３００、４００、５００、６００は、図１〜７を参照しながら説明される以下の実施例を参照して理解されるであろう。
なお、以下の実施例は、例示のためにのみ提供されたものであり、本発明において開示される概念の範囲を限定するものではないことが理解されよう。
【００１５】
実施例１
図２に示されているように、接点部材１０２は、第１面１０６、第１面１０６の反対側に配置された第２面１０８、及び、第１面１０６と第２面１０８との間の距離によって測定される接点厚み１１０を含むことができる。
補強部材１０４は、接点厚み１１０より小さい補強厚み１１２を有してもよい。
また、図４Ｂにおける、接点部材３０２の第１面３０６と第２面３０８との間の距離によって測定される接点厚み３１０、及び、補強部材３０４の補強厚み３１２を同様に参照されたい。
【００１６】
実施例２
接点部材１０２は、接点直径１１４を有することができ、また、補強部材１０４は、補強直径１１６を有することができる。
図２に示されているように、補強直径１１６は、接点直径１１４より小さくてもよい。
【００１７】
実施例３
図２、３Ａ、３Ｂ、及び７に其々示されているように、補強部材１０４、２０４、６０４は、接点部材１０２、２０２、６０２内に埋め込まれることができる。
具体的には、図２の断面図において最もよく示されているように、補強部材１０４は、接点部材１０２の第１面１０６と接点部材１０２の第２面１０８との間に埋め込まれることができる。
【００１８】
実施例４
接点アセンブリ１００、２００、３００、４００の補強部材１０４、２０４、３０４、４０４は、概ね平面状の部材であってもよい。
【００１９】
実施例５
図３Ａ、３Ｂ、及び５における非限定的な実施例に其々示されているように、接点アセンブリ２００、４００の補強部材２０４、４０４は、メッシュ部材であってもよい。
【００２０】
実施例６
補強部材（例えば、これらに限定されないが１０４、２０４、６０４）は、例えば、これらに限定されないが、真空誘導鋳造、冷却に先立っての溶融物への挿入、浸漬及び取り出し、または、任意の他の公知の若しくは適切な埋め込み方法または工程等の、任意の公知の若しくは適切な方法または工程を用いて、対応する接点部材（例えば、これらに限定されないが１０２、２０２、６０２）内に埋め込まれることができる。
【００２１】
実施例７
図４Ａ及び４Ｂに示されているように、補強部材３０４は、代替的に、接点部材３０２の第１面３０６及び第２面３０８のうちの対応するいずれかの面に適切に接着されてもよい。
また、図５の（接点部材４０２の第１面４０６に接着される前の、分解された状態の配置で示された）補強部材４０４、及び、図６の接点部材５０２に接着された補強部材５０４を参照されたい。
【００２２】
実施例８
補強部材（例えば、これらに限定されないが、３０４、４０４、５０４）は、例えば、これらに限定されないが、固体拡散焼結接合、液相焼結接合、機械プレス、溶接、ろう付け、はんだ付け、または、補強部材（例えば、これらに限定されないが、３０４、４０４、５０４）と接点部材（例えば、これらに限定されないが、３０２、４０２、５０２）との間の金属結合のその他の形成等の、任意の公知の若しくは適切な接着方法または工程などを用いて、接点部材（例えば、これらに限定されないが、３０２、４０２、５０２）に、接着されることができることが理解されるであろう。
【００２３】
実施例９
接点アセンブリ５００の接点部材５０２は、複数の径方向セグメント５５０、５６０、５７０、５８０（４つのセグメントが、図６の非限定的な例として示されている）を有する螺旋状接点であってもよい。
補強部材５０４は、径方向セグメント５７０、５８０其々のための、複数の補強部品５７２、５８２を含んでもよい。
このような複数の補強部品（例えば、これらに限定されないが、５７２、５８２）は、螺旋状接点５０２の対応する径方向セグメント（例えば、５７０、５８０）に適切に接着、または、この対応する径方向セグメント（例えば、５７０、５８０）内に埋め込まれてもよいことが理解されるであろう。
【００２４】
接点アセンブリ６００の螺旋状接点６０２をさらに参照すると、螺旋状接点６０２は、例えば、これに限定されないが、３つの径方向セグメント６５０、６６０、６７０を含んでおり、また、補強部材６０４は、３つの対応する補強部品６５２、６６２、６７２を含む。
図７に部分的に示されているように、各補強部品６５２、６６２、６７２は、径方向セグメント６５０、６６０、６７０の対応するいずれか１つの中に埋め込まれている。
【００２５】
実施例１０
接点部材１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２は、例えば、これに限定されないが、銅などの第１材料から作られてもよい。
補強部材１０４、２０４、３０４、４０４、５０４、６０４は、接点部材１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２の第１材料と異なることが好ましい、任意の公知または適切な第２材料から作られてもよい。
一例として、これに限定されないが、補強部材１０４、２０４、３０４、４０４、５０４、６０４は、タングステン、チタン、炭素繊維、ステンレス鋼、または、高温に耐え、かつ、接点アセンブリ１００、２００、３００、４００、５００、６００の強度に貢献するために必要な材料特性を有することができる他の公知または適切な材料から作られてもよい。
【００２６】
実施例１１
好ましくは、第１材料は、第１熱膨張係数を有し、また、第２材料は、第１熱膨張係数と概ね同一の第２熱膨張係数を有する。
接点部材１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２と、補強部材１０４、２０４、３０４、４０４、５０４、６０４との熱膨張係数を一致させることで、例えば異なる速度で熱膨張するような熱に関連したデメリット、及び、関連する問題を最小限にすることができ、これにより、接点アセンブリ１００、２００、３００、４００、５００、６００の完全性を向上させることができる。
【００２７】
従って、本発明において開示された真空開閉器２は、接点部材１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、及び、補強部材１０４、２０４、３０４、４０４、５０４、６０４を含んだハイブリッド構成を有する、特有の接点アセンブリ１００、２００、３００、４００、５００、６００を含む。
補強部材１０４、２０４、３０４、４０４、５０４、６０４は、接点部材１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２を構造的に補強するように、それらに適切に埋め込まれるか、または、接着される。
【００２８】
このように他の利点がある中で、比較的高い作動力が加えられても、本発明において開示された接点アセンブリ１００、２００、３００、４００、５００、６００は、曲げまたは破断に耐え、また、全体のサイズが縮小されることを可能にする（例えば、これに限定されないが、図２の接点厚み１１０及び補強厚み１１２、並びに、図４Ｂの接点アセンブリ３００の接点厚み３１０及び補強厚み３１２を参照）。
これに従って、関連する製造コスト及び製品コストが削減される。
【００２９】
本発明の開示された概念の具体的な実施形態を詳しく説明してきたが、当然のことながら、当業者によって、本開示における教示全体を踏まえてこれらの詳細な説明に対する様々な変更や代替例が、展開可能であろう。従って、開示された特定の構造は、例示的なものでしかなく、かつ、添付された請求の範囲及びそのあらゆる全ての均等なものの全容によって与えられる本発明の開示された概念の範囲を、限定するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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