(57)【要約】  真空スイッチ（２）に用いられる接点アセンブリ（６，８）は、電極ステム（１０，２２）と、電極ステムのねじ部（１８，３０）に螺合するねじ部品を介して電極ステムの端部（１４，２６）に結合される接点（１２，２４）とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極ステム（１０，２２）と、
前記電極ステムのねじ部（１８，３０）に螺合されるねじ部品（１６，２８）を介して前記電極ステムの端部（１４，２６）に結合される接点（１２，２４）と、を備えた真空スイッチ（２）に用いられる接点アセンブリ（６，８）。
【請求項２】
更に、前記接点（１２，２４）は、ろう付け材料（２０，３２）を介して前記電極ステム（１０，２２）に結合されることを特徴とする請求項１に記載の接点アセンブリ（６，８）。
【請求項３】
前記ねじ部品（１６，２８）は、段付きねじを含むことを特徴とする請求項１に記載の接点アセンブリ（６，８）。
【請求項４】
前記ねじ部品（１６，２８）は、前記電極ステム（１０，２２）又は前記接点（１２，２４）のいずれかが形成されるいくつかの材料よりも低い熱膨張率を有する材料から形成されることを特徴とする請求項１に記載の接点アセンブリ（６，８）。
【請求項５】
前記ねじ部品（１６，２８）は、ステンレス鋼材料又はニッケル鉄材料の一つから形成されることを特徴とする請求項１に記載の接点アセンブリ（６，８）。
【請求項６】
真空エンベロープ（４）と、
前記真空エンベロープ内に一部が配置された固定接点アセンブリ（６）と、
前記真空エンベロープ内に一部が配置され、前記固定接点アセンブリに電気接点する閉位置と前記固定接点アセンブリから離間された開位置との間で移動可能な可動接点アセンブリ（８）と、を含む真空スイッチ（２）であって、
前記固定接点アセンブリ及び前記可動接点アセンブリの少なくとも一方は、請求項１に記載の接点アセンブリを含むことを特徴とする真空スイッチ。
【請求項７】
前記接点（１２，２４）は、ろう付け材料（２０，３２）を介して前記電極ステム（１０，２２）に結合されることを特徴とする請求項６に記載の真空スイッチ（２）。
【請求項８】
前記ねじ部品（１６，２８）は、段付きねじを含むことを特徴とする請求項６に記載の真空スイッチ（２）。
【請求項９】
前記ねじ部品（１６，２８）は、前記電極ステム（１０，２２）又は前記固定接点（１２，２４）のいずれかが形成されるいくつかの材料よりも低い熱膨張率を有する材料から形成されることを特徴とする請求項６に記載の真空スイッチ（２）。
【請求項１０】
前記固定接点アセンブリ及び前記可動接点アセンブリの他方は、
第２電極ステム（１０，２２）と、
前記第２電極ステム（１０，２２）のねじ部（１８，３０）に螺合する第２ねじ部品（１６，２８）を介して前記第２電極ステム（１０，２２）の端部（１４，２６）に結合される第２接点（１２，２４）と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の真空スイッチ（２）。
【請求項１１】
前記第２ねじ部品（１６，２８）は、第２段付きねじを含むことを特徴とする請求項１０に記載の真空スイッチ（２）。
【請求項１２】
真空スイッチ（２）に使用する接点アセンブリ（６，８）の組立方法であって、
前記接点アセンブリ（６，８）は、電極ステム（１０，２２）と接点（１２，２４）とを有し、
前記接点を前記電極ステムの一部に配置して、
ねじ部品（１６，２８）を介して前記接点を前記電極ステムに結合することを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記ねじ部品（１６，２８）を介して前記接点を前記電極ステムに結合することは、段付きねじを介して前記接点を前記電極ステムに結合することを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ねじ部品を介して前記接点を前記電極ステムに結合する前に、前記接点と前記電極ステムの一部との間にろう付け材料（２０，３２）を設けることを含むことを特徴する請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
更に、結合された前記接点及び前記電極ステムを真空炉内で真空サイクルにおくことによって、前記接点を前記電極ステムにろう付けする、ことを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【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、２０１２年８月２０日に出願された米国特許出願第１３／５８９，６８７号に対する優先権を主張するものであり、参照することにより、本書に含まれる。
【背景技術】
【０００２】
開示された概念は、一般に、回路遮断器に関し、より具体的には、真空遮断器等の真空エンベロープに用いられる回路遮断器に関する。さらに具体的には、開示された概念は、真空遮断器に用いられる接点アセンブリに関する。
【０００３】
回路遮断器は、電機システムを、電流過負荷、短絡及び異常電圧状態等の電気故障状態から保護する。一般に、回路遮断器は、異常状態に応答して電気システムの導体に流れる電流を遮断するために、電気接点を開放するばね動力作動機構を含む。
【０００４】
約１０００ボルトで作動するシステム用の電力回路遮断器等の回路遮断器は、一般に、スイッチングデバイスとしての真空遮断器を利用する。より高い電圧の場合、又は、よりコンパクトな構造の場合、それぞれ真空遮断器は、ポリグラス等の電気絶縁材料でモールドされたセパレートポッドに収納される。これらのモールドポッドは、順次に、作動機構を収納するメタルボックスにボルトで締結される。このメタルボックスは、作動機構を電力回路の線間電圧から絶縁するために接地される。作動機構用の手動制御部は、メタルボックスの前面で操作できる。例えば、米国特許第６，５８９，６８７号参照。
【０００５】
真空回路遮断器は、絶縁ハウジング内に配置された分離可能な主接点を含む。一般に、一方の接点は、ハウジング、及び、回路遮断器によって制御される回路に相互接続される外部導体の両方に対して固定されるが、他方の接点は、移動可能である。真空回路遮断器の場合、可動接点アセンブリは、通常、一端に真空室内に囲まれた接点を有し、他端に真空室の外部にある駆動機構を有する円形断面のステムを含む。操作ロッドアセンブリは、プッシュロッドを含み、このプッシュロッドは、可動接点の反対側のステムの端部に固定され、駆動機構は、可動接点を移動させて、固定接点に係合、離脱するために動力を与える。
【０００６】
一般的に、各接点は、ステム上のハブ、及び、ハブに嵌合する接点の対応する穴を介して関連するステムに固定される。ろう付けワッシャは、各接点の嵌合部品と関連するステムとの間に設けられ、真空炉内で真空サイクル中にこれら部品をろう付けする。確実なろう付け接合を確かにするために、ろう付け作業中に、接点とステムとの間の結合部を保持するために荷重（通常、１〜２ポンド）が与えられる。最大な炉負荷の場合、これは、さらに５０〜１００ポンドの大きさに達することもある。
【０００７】
真空遮断器等の電気スイッチング装置の改良の余地がある。また、真空遮断器の製造に用いられる方法の改善の余地がある。
【発明の概要】
【０００８】
これらの必要性及び他は、接点アセンブリ、接点アセンブリを含む真空スイッチ、及び、接点アセンブリの組立方法を対象とする開示された概念の実施形態によって満たされる。
【０００９】
開示された概念の一態様として、真空スイッチに用いられる接点アセンブリが提供される。接点アセンブリは、電極ステムと、この電極ステムのねじ部に螺合されるねじ部品を介して電極ステムの端部に結合される接点とを含む。
【００１０】
更に、接点は、ろう付け材料を介して電極ステムに結合される。ねじ部品は、段付きねじを含む。
【００１１】
ねじ部品は、ろう付けサイクル中、接合部を自己で締付けるように、電極ステム又は接点のいずれかが形成されるいくつかの材料よりも低い熱膨張率を有する材料から形成される。ねじ部品は、ステンレス鋼材料又はニッケル鉄材料の一つから形成される。
【００１２】
開示された概念の他の様態として、真空スイッチが提供される。真空スイッチは、真空エンベロープ、真空エンベロープ内に一部が配置された固定接点アセンブリ、及び、真空エンベロープ内に一部が配置され、固定接点アセンブリに電気接点する閉位置と固定接点アセンブリから離間された開位置との間で移動可能な可動接点アセンブリを含む。固定接点アセンブリ及び可動接点アセンブリの少なくとも１つは、電極ステムと、電極ステムのねじ部分に螺合するねじ部品を介して電極ステムの端部に結合される接点とを含む。
【００１３】
更に、接点は、ろう付け材料を介して電極ステムに結合される。このねじ部品は、段付きねじを含む。ねじ部品は、ろう付けサイクル中、接合部を自己で締付けるように、電極ステム又は固定接点のいずれかが形成されるいくつかの材料よりも低い熱膨張率を有する材料から形成される。ねじ部品は、ステンレス鋼材料又はニッケル鉄材料の一つから形成される。
【００１４】
真空スイッチは、真空遮断器である。
【００１５】
固定接点アセンブリ及び可動接点アセンブリの他方は、第２電極ステムと、第２電極ステムのねじ部に螺合する第２ねじ部品を介して第２電極ステムの端部に結合される第２接点を含む。この第２ねじ部品は、第２段付きねじを含む。
【００１６】
本発明のさらに別の態様として、真空スイッチに用いられる電極ステム及び接点を有する接点アセンブリの組立方法が提供される。この方法は、接点を電極ステムの一部に配置し、ねじ部品を介して接点を電極ステムに結合することを含む。
【００１７】
ねじ部品を介して接点を電極ステムに結合することは、段付きねじを介して接点を電極ステムに結合することを含む。
【００１８】
更に、この方法は、ねじ部品を介して接点を電極ステムに結合する前に、接点と電極ステムの一部との間にろう付け材料を備えることを含む。
【００１９】
更に、この方法は、結合された接点と電極ステムとを真空炉内で真空サイクルにおかれることによって、接点を電極ステムにろう付けすることを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
添付した図面と共に読むとき、開示された概念の十分な理解は、好ましい実施形態の以下の説明から得ることができる。
【００２１】
【図１】図１は、開示された概念の実施形態に従った閉位置に配置された真空スイッチの断面図である。
【図２】図２は、図１の真空スイッチの固定接点アセンブリの断面図である。
【図３】図３は、図１の真空スイッチの可動接点アセンブリの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本明細書に用いられる用語「数」は、１又は１より大きい整数（すなわち、複数）を意味するものとする。
本明細書に用いられる二以上の部品が「接続される」又は「結合される」という文は、部品が直接的に接合されるか一以上の中間部品を介して接合されることを意味するものとする。更に、本明細書に用いられる二以上の部品が「取付けられる」という文は、部品が直接的に接合されることを意味するものとする。
本明細書に用いられる用語「真空エンベロープ」は、その内部を部分真空にするエンベロープを意味する。
本明細書に用いられる用語「部分真空」は、適切な装置（限定されないが、例えば、エアポンプ、真空炉）によって部分的に排気された（例えば、実施可能な最高水準に、比較的最高水準に、真空スイッチ装置の用途に用いられる適切な水準の）空間（例えば、真空エンベロープ）を意味する。
【００２３】
開示された概念は、真空遮断器に関して説明されるが、真空スイッチの広い範囲に適用できる。
【００２４】
開示された概念は、真空スイッチに用いられる接点アセンブリの組立改良方法を提供する。更に、開示された概念は、真空スイッチに用いられる接点アセンブリを改良するために提供する。
【００２５】
図１を参照して、真空遮断器２等の真空スイッチが示されている。真空スイッチ２は、真空エンベロープ４と、この真空エンベロープ４内に一部が配置された固定接点アセンブリ６と、真空エンベロープ４内に一部が配置され、固定接点アセンブリ６に電気接点する閉位置（図１参照）と固定接点アセンブリ６から離間された開位置（図１に部分的に仮想で示される）との間に移動できる可動接点アセンブリ８とを含む。
【００２６】
図２を参照して、固定接点アセンブリ６は、電極ステム１０及び固定接点１２を含む。固定接点１２は、少なくとも最初は段付きねじ１６等のねじ部品を介して電極ステム１０の端部に結合され、電極ステム１０の端部に対して押圧され、段付きねじ１６は、電極ステム１０のねじ部１８に螺合される。図示された例示的な実施形態に段付きねじ１６として示されているが、他の適切なねじ部品が本発明の範囲から逸脱することなく用いられることを理解されるであろう。固定接点１２を電極ステム１０に結合する前に、ろう付けワッシャ２０等のろう付け材料は、電極ステム１０と固定接点１２との間に設けられる。固定接点１２が段付きねじ１６を介して電極ステム１０に結合された後、アセンブリ６は、固定接点１２及び電極ステム１０を一体にろう付けする真空炉内で真空サイクルにおかれる。固定接点１２を電極ステム１０に最初に結合及び押圧するために段付きねじ１６を用いることによって、ろう付け処理中、固定接点１２を電極ステム１０に対して位置決め及び押圧する荷重又は他の仮固定機構の必要性が除かれる。
【００２７】
真空炉内で真空サイクル中に、段付きねじ１６が固定接点１２を電極ステム１０に強固に結合することを確かにするために、段付きねじ１６は、望ましくは、固定接点１２又は電極ステム１０が形成される材料より、低い熱膨張率を有する材料から形成される。接点１２、電極１０及びねじ１６の間の異なる熱膨張により、ろう付け接合は、ろう付けサイクル中、締付けられる。
【００２８】
開示された概念の例示的な実施形態において、段付きねじ１６は、ステンレス鋼材料（限定されないが、例えば、ＳＳＴ４１６）から形成され、さらに、固定接点１２は、クロム銅から形成され、電極ステム１０は、高伝導度無酸素銅（ＯＦＨＣ）から形成される。開示された概念の他の実施形態において、段付きねじ１６は、ニッケル鉄材料から形成される。
【００２９】
図３を参照して、通常、可動接点アセンブリ８は、固定接点アセンブリ６と同様の方法で組み立てられている。可動接点アセンブリ８は、可動電極ステム２２と、可動接点２４とを含む。可動接点２４は、段付きねじ２８等のねじ部品を介して可動電極ステム２２の端部に少なくとも最初は結合されて、可動電極ステム２２の端部に押圧され、段付きねじ２８は、可動電極ステム２２のねじ部３０に螺合される。図示された例示的な実施形態に段付きねじ２８として示されているが、他の適切なねじ部品が本発明の範囲から逸脱することなく用いられることを理解されるであろう。可動接点２４を可動電極ステム２２に結合する前に、ろう付けワッシャ２０等のろう付け材料は、可動電極ステム２２と可動接点２４との間に設けられる。可動接点２４が段付きねじ２８を介して可動電極ステム２２に結合された後、アセンブリ８は、可動接点２４及び可動電極ステム２２を一体にろう付けする真空炉内で真空サイクルにおかれる。可動接点２４を可動電極ステム２２に最初に結合するために段付きねじ１６を用いることによって、ろう付け処理中、可動接点２４を可動電極ステム２２に対して位置決め及び押圧する荷重又は他の仮固定機構の必要性が除かれる。
【００３０】
真空サイクル中、段付きねじ２８が可動接点２４を可動電極ステム２２に強固に結合することを確かにするために、段付きねじ２８は、望ましくは、可動接点２４又は可動電極ステム２２が形成される材料より、低い熱膨張率を有する材料から形成される。開示された概念の例示的な実施形態において、段付きねじ２８は、ステンレス鋼材料（限定されないが、例えば、ＳＳＴ４１６）から形成され、さらに、可動接点２４は、クロム銅から形成され、可動電極ステム２２は、高伝導度無酸素銅（ＯＦＨＣ）から形成される。開示された概念の他の実施形態において、段付きねじ２８は、ニッケル鉄材料から形成される。
【００３１】
開示された概念の具体的な実施形態を詳細に説明してきたが、これら詳細の様々な改良及び変更が本開示の全体の教示を考慮して開発できることを当業者によって理解されるであろう。従って、開示された特定の配置は、一例にすぎず、添付された特許請求の範囲の全容と、あらゆる及び全てのその均等物とを与えられる開示された概念の範囲に限定されないことを意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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