(57)【要約】【課題】短絡又はその他の異常な高電流の際に接点エレメントが溶着されるリスクを低減するスイッチング装置を提供する。【解決手段】スイッチング装置１において、ハウジング５０内にアクチュエータ１０が設けられており、該アクチュエータ１０が、固定接点エレメント８０と、ブリッジ接点作動領域２００におけるブリッジ形成接点としての可動接点エレメント１００とを有しており、該可動接点エレメント１００が、閉鎖位置、すなわちオン位置と、開放位置、すなわちオフ位置との間を移動することができ、前記スイッチング装置１が、可動接点エレメント１００の閉鎖移動の動力に影響することができる、少なくとも１つの部材を備えた幾何学的エレメントを有する、開放方向でみて可動接点エレメント１００の上方に配置された幾何学的エレメントを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング装置（１）において、ハウジング（５０）内にアクチュエータ（１０）が設けられており、該アクチュエータ（１０）が、固定接点エレメント（８０）と、ブリッジ接点作動領域（２００）におけるブリッジ形成接点としての可動接点エレメント（１００）とを有しており、該可動接点エレメント（１００）が、閉鎖位置、すなわちオン位置と、開放位置、すなわちオフ位置との間を移動することができる形式のものにおいて、
前記スイッチング装置（１）が、開放方向でみて可動接点エレメント（１００）の上方に配置された幾何学的エレメントであって、可動接点エレメント（１００）の閉鎖移動の動力に影響することができる、少なくとも１つの部材（３１０，３２０，４１０，４２０，５１０，５２０）を備えた幾何学的エレメント（３００，４００，５００）を有することを特徴とする、スイッチング装置（１）。
【請求項２】
可動接点エレメント（１００）の閉鎖移動の動力に影響することができる、少なくとも１つの部材（３１０，３２０，４１０，４２０，５１０，５２０）を備えた幾何学的エレメント（３００，４００，５００）が、ブリッジ接点作動領域（２００）に配置されている、請求項１記載のスイッチング装置（１）。
【請求項３】
前記幾何学的エレメント（３００）が、可動接点エレメントの開放時に、可動接点エレメントの長手方向軸線によって可動接点エレメントを回転させることができる、長い部材（３１０）を含んでいる、請求項１又は２記載のスイッチング装置。
【請求項４】
前記幾何学的エレメント（４００）が、触手として形成された少なくとも１つの部材（４１０，４２０）を含んでおり、該部材が、可動接点エレメント（１００）に配置された開口（１３０）内に摩擦を生じながら入り込むことによって該開口とともに作用しかつ可動接点エレメント（１００）の閉鎖移動を減速させることができる、請求項１又は２記載のスイッチング装置。
【請求項５】
前記幾何学的エレメント（５００）が、可動接点エレメント（１００）が開放した場合に該可動接点エレメント（１００）を固定することができる少なくとも１つの部材（５１０，５２０）を含む、請求項１又は２記載のスイッチング装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの部材（５１０，５２０）が、可動接点エレメント（１００）に配置された開口（１３０）に嵌合するもどり止フック（５３０）を含む、請求項５記載のスイッチング装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの部材（５１０，５２０）のもどり止フック（５３０）が、可動接点エレメント（１００）の開口（１３０）に配置された切欠に捕捉される、請求項６記載のスイッチング装置。
【請求項８】
もどり止フック（５３０）を有する少なくとも１つの部材（５１０，５２０）が、可動接点エレメント（１００）の開口（１３０）を貫通し、可動接点エレメント（１００）の開口（１３０）の外側で捕捉される、請求項６記載のスイッチング装置。
【請求項９】
スイッチング装置が、可動接点エレメント（１００）を開始位置、すなわちオン位置においてアウト位置から取り出すことができる、ブリッジ接点作動領域（２００）に配置されたバッファを有している、請求項５から８までのいずれか１項記載のスイッチング装置。
【請求項１０】
ブリッジ接点作動領域（２００）が、ガイド（２１５）を有しており、該ガイドが、可動接点エレメント（１００）と噛み合いかつ可動接点エレメントの開放移動又は閉鎖移動の際に該可動接点エレメントを案内することができる、請求項１から９までのいずれか１項記載のスイッチング装置。
【請求項１１】
高電流の切断後に請求項１から１０までのいずれか１項記載のスイッチング装置（１）における接点溶着のリスクを低減する方法において、
可動接点エレメント（１００）が閉鎖移動において妨げられることを特徴とする、接触溶着のリスクを低減する方法。
【請求項１２】
可動接点エレメント（１００）が、開放移動及び閉鎖移動に対して平行な長手方向軸線によって回転させられる、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
可動接点エレメント（１００）の閉鎖移動の速度が機械的エレメントとの摩擦により低減される、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
可動接点エレメント（１００）が開放位置に固定される、請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
可動接点エレメント（１００）の開放方向でみて可動接点エレメント（１００）の上方に配置された付加的なバッファに対抗して可動接点エレメントを移動させることによって、可動接点エレメント（１００）を、固定された開放位置から解放させることができる、請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジング内にアクチュエータが設けられており、該アクチュエータが、固定接点エレメントと、ブリッジ接点作動領域におけるブリッジ形成接点としての可動接点エレメントとを有しており、前記ブリッジ形成接点が、閉鎖位置、すなわちオン位置と、開放位置、すなわちオフ位置との間を移動することができるようになっている、電気的なスイッチング装置に関する。このようなスイッチング装置は、接触子であってよいが、回路遮断器、モータ保護スイッチ、又は電流を断絶するためのその他のスイッチング装置であってもよい。
【背景技術】
【０００２】
電流を伝導する場合、可動接点エレメントは、生じる電流力により、固定接点エレメントから持ち上がろうとする。電流が流れているときに可動接点エレメントが固定接点エレメントから持ち上がる場合、流れている電流に応じて、アークが生じる。このようなアークは、接点材料の溶融及び電極腐食を生ぜしめる恐れがある。欧州特許第０３２３４０４号明細書には、このような持ち上がりを回避する、いわゆる接触力ばねを有する引外し装置が開示されている。高いばね力を有するこのようなばねは、接点の開放が必要となるようなスイッチング装置の短絡又はその他の作動条件の場合に、接点開放速度を妨げる。電流力は、特に、接点エレメント間の距離に依存する。可動接点エレメントが固定接点エレメントから持ち上げられると、電流力は減少し、接触力ばねの力が前記電流力よりも大きくなる。その結果、可動接点エレメントは再び閉鎖する。これは、質量慣性が提供される引外し装置が回路を最終的に遮断するまで、繰り返される。可動接点エレメントが持ち上がり、やがて再び固定接点と接触すると、流れる電流と、電流が流れる時間と、接点材料とに応じて、固定接点エレメントと可動接点エレメントとの間に溶着のリスクが存在する。可動接点エレメントが、前述のように、これらの箇所の間を往復しないで、回路の迅速な遮断の直後に固定接点エレメントと接触するとしても、可動接点エレメントは、固定接点エレメントと溶着する。このような溶着の結果、装置は、電流を遮断することができない。これにより、設備及び健康に対する損害が生じる恐れがある。その他の場合、このようなスイッチング装置のための特定の試験に合格しない。
【０００３】
独国特許出願公開第１００２０６９５号明細書は、前記問題に対する解決策として、可動接点エレメントのための永久磁石拘束システムを開示している。引外し装置は、この永久磁石拘束システムと、機械的な、又はやはり永久磁石の加速システムとを有している。磁石拘束システムは、通常作動条件においては、可動接点エレメントと固定接点エレメントとの接触を保証する。異常な高電流の際には、電流力が、接点エレメントを互いに離反させる。加速システムはこの効果を増強する。他方、永久磁石拘束システムの力は、接点エレメントの距離に応じて低下する。
【０００４】
この解決策は、このような永久磁石拘束システムと、機械的な、又はやはり永久磁石の加速システムとを必要とするという欠点を有し、これは、大きなスイッチ寸法及び高コストを生じる。
【０００５】
本発明は、このような電気的装置を作動させる方法にも関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第０３２３４０４号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１００２０６９５号明細書
【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、前記欠点を有さない、短絡又はその他の異常な高電流の際に接点エレメントが溶着されるリスクを低減するスイッチング装置を提供することである。本発明の課題は、大きなスイッチ寸法を必要とせず、従来のスイッチよりも低コストで、短絡又はその他の異常な高電流の際にもスイッチング装置において接点エレメントが溶着されるリスクを低減する方法を提供することでもある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、前記課題は、独立請求項１の特徴を有するスイッチング装置によって解決される。スイッチング装置の有利な改良点は、従属請求項２から１１までに示されている。
【０００９】
前記課題は、請求項１２に記載の方法によっても解決される。方法の有利な実施の形態は同様に従属請求項１３から１５までに示されている。
【００１０】
第１の態様によれば、本発明は、ハウジング内にアクチュエータを有しており、該アクチュエータは、固定接点エレメントと、ブリッジ接点作動領域におけるブリッジ形成接点としての可動接点エレメントとを有しており、前記ブリッジ形成接点が、閉鎖位置、すなわちオン位置と、開放位置、すなわちオフ位置との間を移動することができ、スイッチング装置は、開放方向でみて可動接点エレメントの上方に配置された幾何学的エレメントを有しており、可動接点エレメントの閉鎖移動の動力に影響することができる少なくとも１つの部材を備えた幾何学的エレメントを有する、スイッチング装置を提案する。
【００１１】
本発明によるスイッチング装置及び関連する方法の利点は、可動接点エレメントの閉鎖移動のための抵抗を有効かつ確実に高めることである。
【００１２】
発明の第１の好適な実施の形態は、可動接点エレメントの並進開放運動を回転運動に変換することによって可動接点エレメントの閉鎖移動の動力に影響することができる、少なくとも１つの部材を備えた幾何学的エレメントを有する、開放方向でみて可動な接点エレメントの上方に配置された幾何学的エレメントに関する。この回転運動の大きさは、可動接点を同じ距離だけ開放させる場合に、並進運動の場合よりも大きくなる。
【００１３】
有利には、接点の再閉鎖の際にこの回転運動を再び行わなければならないので、可動接点は閉鎖運動において遅らされる（deferred）。
【００１４】
この実施の形態において、特に有利には、接点の起こり得る溶着を破壊するための所要の力が、その他の場合よりも小さく、スイッチング装置によって達成される。起こり得る電極腐食、及びアークによって生ぜしめられる、可動接点エレメントの材料の溶融は、固有の接点領域ではなく、接点領域に対してほぼ垂直に配置された可動接点エレメントの側壁に配置されている。可動接点エレメントの側壁は通常は接点領域自体よりも著しく小さいので、可動接点エレメントと固定接点エレメントとの間の起こり得る溶着は、より小さな領域に限定され、これは、より小さな固着を生ぜしめる。
【００１５】
発明の付加的な好適な実施の形態において、可動接点エレメントの閉鎖移動の動力に影響することができる、少なくとも１つの部材を備えた幾何学的エレメントを有する、開放方向で見て可動接点エレメントの上方の幾何学的エレメントは、触手として形成された幾何学的特徴である。この触手は、可動接点エレメントに設けられた開口に関連して働き、摩擦を伴いながらこの開口内に突入することができる。
【００１６】
再び、可動接点は、有利には、前記触手と、可動接点に設けられた開口の縁部との摩擦により、閉鎖移動において遅らされる。発明の実施の形態は、開放位置に可動接点エレメントを固定することができる幾何学的エレメントによって可動接点エレメントの閉鎖移動の動力に影響することができる少なくとも１つの部材を備えた幾何学的エレメントを有する、開放方向で見て可動接点エレメントの上方の幾何学的エレメントに関する。
【００１７】
有利には、可動接点エレメントは、付加的な操作なしには再閉鎖することはできない。この操作が、十分な遅れを伴って行われると、可動接点エレメントと固定接点との間の接点材料は、再び固まるので、溶着することはできない。
【００１８】
発明の付加的な好適な実施の形態において、開放位置において可動接点エレメントを固定することによって可動接点エレメントの閉鎖移動の動力に影響することができる少なくとも１つの部材を備えた幾何学的エレメントを有する、開放方向でみて可動接点エレメントの上方の幾何学的エレメントは、もどり止フックを含む幾何学的エレメントである。
【００１９】
発明の特定の好適な実施の形態において、可動接点エレメントの閉鎖移動の動力に影響することができる少なくとも１つの部材を備えた幾何学的エレメントを有する、開放方向でみて可動接点エレメントの上方の幾何学的エレメントは、ブリッジ接点作動領域に配置されている。
【００２０】
別の態様によれば、本発明は、開始位置、すなわちオン位置において固定されたアウト位置から可動接点エレメントを取り外すことができる、ブリッジ接点作業領域に配置されたバッファを含むスイッチング装置を提案する。
【００２１】
発明の有利な実施の形態において、ブリッジ接点作動領域は、可動接点エレメントと噛み合っておりかつ可動接点エレメントの開放移動又は閉鎖移動の間にスイッチング装置の機能の信頼性を高めるように可動接点エレメントを案内するガイドを有している。
【００２２】
別の態様によれば、本発明は、可動接点エレメントの閉鎖移動を遅らせることによって、高電流の遮断後のスイッチング装置における接点溶着のリスクを減じる方法を提案する。
【００２３】
有利には、本発明による方法は、本発明の実施の形態を用いて、前記接点エレメントの再閉鎖移動のための運動を高めるために、可動接点エレメントの開放移動によって行われる運動を用いる。
【００２４】
本発明の付加的な利点、特別な特徴及び実用的な改良は、従属請求項、及び図面を参照した好適な実施の形態の以下の説明から収集することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】切断図で示されたアクチュエータを備えるスイッチング装置である。
【図２】第１の長い部材と第２の短い部材とを有する、可動接点の上方の幾何学的エレメントを備えたブリッジ接点作動領域である。
【図３】触手として形成されたエレメントを有する可動接点エレメントの上方の幾何学的エレメントを備えたブリッジ接点作動領域である。
【図４】もどり止フックを有する可動接点エレメントの上方の幾何学的エレメントを備えたブリッジ接点作動領域である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
ここで「実施の形態」とは、実施の形態に関連して説明された特定の特徴、構造又は特性を、発明の少なくとも１つの実施に含むことができることを意味する。明細書中の様々な箇所における「１つの実施の形態において」の文言の出現は、全て、必ずしも全て同じ実施の形態を引用しているのではなく、また、その他の実施の形態を必然的に相互に排除する別個の又は択一的な実施の形態でもない。
【００２７】
発明は、様々な修正及び択一的形態を許容するが、特定の実施の形態が、例として図面に示されておりかつここで詳細に説明される。しかしながら、発明は、開示された特定の形態に限定されることは意図されていないことが理解されるべきである。むしろ、発明は、以下の添付の請求項によって規定されるような発明の思想及び範囲に含まれる全ての修正、均等物及び択一例を網羅する。
【００２８】
本発明の１つ又は２つ以上の特定の実施の形態を以下に説明する。これらの実施の形態の正確な説明を提供するための努力において、実際の実施の全ての特徴が明細書において説明されるわけではない。あらゆるこのような実際の実施の発展において、あらゆる工学又は設計プロジェクトにおけるように、実施ごとに異なる、開発者の特定の目的、例えば、システム関連又はビジネス関連の制約への追従、を達成するために、多くの実施特定決定がなされなければならないことが認められるべきである。さらに、このような開発努力は、複雑でかつ時間のかかるものであるが、それにもかかわらず、この開示の利益を有する当業者にとって、設計、製作及び製造を担う日常業務であることが認められるべきである。
【００２９】
開示された実施の形態と、範囲において比例した、ある態様が、以下に示される。
【００３０】
図１には、ハウジング５０内にアクチュエータ１０を有するスイッチング装置１が示されている。スイッチング装置１は、固定接点エレメント８０と、可動接点エレメント１００とを有しており、固定接点エレメント８０と可動接点エレメント１００とは接点領域において接触する。この可動接点エレメント１００は、ブリッジ接点作動領域２００に配置された接点ブリッジを形成している。接点ブリッジは、ブリッジ接点作動領域２００において、閉鎖位置、すなわち固定接点エレメントと可動接点エレメントとが接触する、オン位置と呼ばれる位置と、開放位置、すなわち固定接点エレメントと可動接点エレメントとが接触しない、オフ位置と呼ばれる位置との間を移動することができる。ブリッジ接点作動領域２００は、固定接点エレメント８０と、２つの側壁２１０と、上側２２０とによって形成されている。この上側２２０は、少なくとも１つの部材３１０，３２０，４１０，４２０，５１０，５２０を備えた、幾何学的形状（geometry）を備えたエレメント３００，４００，５００を有しており、前記部材は、可動接点エレメントの閉鎖移動の動力に影響することができる。側壁２１０は、ガイド２１５を有しており、このガイド２１５は、可動接点エレメント１００に配置されたガイドエレメント１１０と噛み合い、可動接点エレメントの開放移動又は閉鎖移動の際に可動接点エレメントを案内する。
【００３１】
図２に示された第１の実施の形態において、ブリッジ接点作動領域２００の上側２２０において可動接点エレメントの閉鎖移動の動力に影響することができる、第１の幾何学的エレメント３００を備えたエレメントは、第１の長い部材３１０と、ほぼ１８０゜ずれた第２の短い部材３２０とを有している。これらの部材３１０，３２０は、前記可動接点エレメント１００の長手方向寸法の多かれ少なかれ中央において、可動接点エレメント１００に関連して配置されている。第１の幾何学的エレメント３００及び／又は、ブリッジ接点作動領域２００の側壁と、可動接点エレメント１００とにおけるガイド２１５，１１０の幾何学的形状により、これらの部材３１０，３２０は、可動接点エレメント１００の長手方向寸法の中央を越えて配置されていてよい。可動接点エレメント１００が開放する、すなわち固定接点エレメント８０からブリッジ接点作動領域２２０の上側２００の方向へ移動する場合、可動接点エレメント１００は、第１の長い部材３１０と接触する。これにより、可動接点エレメント１００は、開放行程に対して平行な長手方向軸線によって回転し始める。つまり、可動接点エレメント１００は、並進開放運動を回転運動に変換する。回路が切断された後、可動接点エレメント１００は、固定接点エレメント８０に再接触するために、再び回転しなければならない。すなわち、可動接点エレメントは、再び回転運動を行い、これにより、減速されて固定接点エレメント８０に再接触する。付加的な効果として、起こり得る電極腐食、及びアークによって生ぜしめられる可動接点エレメント１００の材料の溶融は、固有の接点領域ではなく、接点領域に対してほぼ垂直に配置された、可動接点エレメント１００の側壁１２０に配置される。可動接点エレメント１００の側壁１２０は、通常、接点領域よりも著しく小さいので、可動接点エレメント１００と固定接点エレメント８０との間の起こり得る溶着は、より小さな領域に限定され、これはより小さな固着を生ぜしめる。付加的に、可動接点エレメント１２０の側壁の、この起こり得る溶融される領域は、固定接点と溶着することはできない。なぜならば、この領域は、回転移動により、固定接点と接触しないからである。従って、溶着を破壊するための所要の力は、他の場合よりも小さく、スイッチング装置によって達成されてよい。
【００３２】
図３に示された第２の実施の形態において、ブリッジ接点作動領域２００の上側２２０において可動接点エレメント１００の閉鎖移動の動力に影響することができる第２の幾何学的エレメント４００を備えたエレメントは、可動接点エレメント１００に配置された開口１３０とともに作用する触手（tentacles）として形成された部材４１０，４２０を有している。部材４１０，４２０は、摩擦を生じながら、可動接点エレメント１００に配置された開口１３０に嵌合し、これにより、可動接点エレメント１００の開放移動及び閉鎖移動は、遅らされる（deferred）。可動接点エレメントの開放移動の間に接点エレメント８０，１００の表面が溶融された場合、接点エレメント８０，１００が遅れながら再び閉鎖するまでに、再び固まる。図３には、本発明による幾何学的エレメント４００の１つの可能性が示されている。摩擦を生じながら可動接点エレメント１００の開口１３０に突入することができるその他の幾何学的エレメント４００も可能である。
【００３３】
図４に示された第３の実施の形態において、ブリッジ接点作動領域２００の上側２２０において可動接点エレメント１００の閉鎖移動の動力に作用することができる第３の幾何学的エレメント５００を備えたエレメントは、可動接点エレメント１００に配置された開口１３０に嵌合するもどり止フック５３０を有する部材５１０，５２０として形成されたエレメントを有している。可動接点エレメント１００が完全に開放する場合、もどり止フック５３０を含む前記部材５１０，５２０は、可動接点エレメント１００に配置された開口１３０に入り込む。もどり止フック５３０を含む部材５１０，５２０は、フックが、開口１３０の外側にスナップ係合するために、可動接点エレメント１００における関連する凹所にスナップ係合することができるか、又は可動接点エレメント１００を完全に貫通することができるように、設計されている。つまり、可動接点エレメント１００は、開放位置に固定され、再スナッピングのための別の操作を行わない限り、再び閉鎖することはできない。このような操作は、以下のようにして行われる。接点の開放位置において、スイッチング装置をオフ位置へ移動させることができる。その際、固定された可動接点エレメント１００を含む構造全体は、Ｚ方向へ移動させられる。ブリッジ接点作動領域２００に配置された付加的なバッファは、可動接点エレメントをもどり止フック５３０の張出し部から押し出す。可動接点エレメント１００にばね力が蓄えられていると、この力は、可動接点エレメントを固定接点エレメントに向かって再び移動させ、接点は再び閉鎖され、スイッチング装置は回路を再接続する。
【００３４】
図面には、触手、又はもどり止フック５３０を備えた部材５１０，５２０として設計された２つの部材４１０，４２０が示されている。もちろん、１つだけの関連する部材４１０，４２０，５１０，５２０又は３つ以上の部材４１０，４２０，５１０，５２０で発明を満たすことも可能である。
【００３５】
発明は、上述のような装置及び専用のプロセスを用いることによってこのようなスイッチング装置における接点溶着のリスクを低下させる方法にも関する。
【符号の説明】
【００３６】
１  スイッチング装置、  １０  アクチュエータ、  ５０  ハウジング、  ８０  固定接点エレメント、  １００  可動接点エレメント、  １１０  ガイドエレメント、  １２０  可動接点エレメントの側壁、  １３０  開口、  ２００  ブリッジ接点作動領域、  ２１０  側壁、  ２１５  ガイド、  ２２０  上側、  ３００  第１の幾何学的エレメント、  ３１０  長い部材、  ３２０  短い部材、  ４００  第２の幾何学的エレメント、  ４１０  第２の幾何学的エレメントの第１の部材、  ４２０  第２の幾何学的エレメントの第２の部材、  ５００  第３の幾何学的エレメントの第１の部材、  ５２０  幾何学的エレメントの第２の部材、  ５３０  もどり止フック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2012033493.tif 000006
【外国語明細書】
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2012033493.tif 000008
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