(57)【要約】      （修正有）【課題】電流強度から独立した改善された電気力学的補償を伴う小さなサイズのパワーコンタクト装置を提供する。【解決手段】パワーコンタクト装置であり、ショート電流に耐えるコンタクトを備えている。このコンタクト装置は、固定コンタクト要素１１と可動コンタクト要素１２とを備え、これらの２つの要素は、開放位置において互いに向かい合うように配置された２つの近接している巻かれたターンの形態をしている。各ターンは、透磁性と導電性とを有する材料であり、且つ、シングルパートを構成するような材料から形成されている。このシングルパートは、パワーコンタクトとして、誘導磁場を生成するコイルとして、及び、この磁場を補強しチャネリングとを行う磁気回路として、機能する。【選択図】図１
2013048091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気制御装置のパワーコンタクト装置（１０、１００、２００、３００）は、
−  少なくとも第１の固定コンタクト要素（１１）と第２の可動コンタクト要素（１２）とを備え、前記第１の固定コンタクト要素と前記第２の可動コンタクト要素とは、電気的接触を形成し且つ電流を流すために電気的接触状態にあるような閉成位置と、２つの前記コンタクト要素が互いに分離して、電流の流れを遮断するような開放位置と、をとるように設計され、
−  電気力学的補償手段をさらに備え、前記電気力学的補償手段は、ショート電流が生じた際に複数の前記コンタクト要素を前記閉成位置に保持し、この補償は、２つの前記コンタクト要素中で同じ方向に電流の流れが生じることによる電気力学的引力効果を用いて行われ、
前記固定コンタクト要素（１１）と前記可動コンタクト要素（１２）とは、前記開放位置において互いに向かい合うように配置された２つの近接している巻かれたターンの形態をしており、前記各ターンは、透磁性と導電性とを有する材料であり、且つ、シングルパートを構成するような材料から形成されており、前記シングルパートは、パワーコンタクトとして、誘導磁場を生成するコイルとして、及び、この磁場を補強しチャネリングを行う磁気回路として、機能する、
ことを特徴とするパワーコンタクト装置。
【請求項２】
前記第１の固定コンタクト要素（１１）と前記第２の可動コンタクト要素（１２）とは、鋼鉄金属材料から形成される、ことを特徴とする請求項１に記載のコンタクト装置（１０、１００、２００、３００）。
【請求項３】
前記第１の固定コンタクト要素（１１）と前記第２の可動コンタクト要素（１２）とは、熱可塑性バインダーを有する磁気金属パウダを焼結させることにより形成される、ことを特徴とする請求項２に記載のコンタクト装置（１０、１００、２００、３００）。
【請求項４】
前記第１の固定コンタクト要素（１１）と前記第２の可動コンタクト要素（１２）との２つの前記巻かれたターンは、前記開放位置においては２つの平行な面に伸び、前記第２の可動コンタクト要素は、垂直軸（ＸＸ´）上に回転するように搭載される、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のコンタクト装置（１０、１００、２００、３００）。
【請求項５】
前記第２の可動コンタクト要素（１２）は、前記第１の固定コンタクト要素（１１）と第３の固定コンタクト要素（２０）との間に挿入され、中央の前記開放位置の各サイドに位置する２つの閉成位置を有する逆電流コンタクト装置を構成する、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のコンタクト装置（１００、２００、３００）。
【請求項６】
前記第３の固定コンタクト要素（２０）は、前記第１の固定コンタクト要素（１１）の前記巻かれたターンの材料と同じ材料から形成された巻かれたターンの形態をしており、前記第１の固定コンタクト要素に対して平行に伸びる、ことを特徴とする請求項５に記載のコンタクト装置（１００、２００、３００）。
【請求項７】
三相反転スイッチに適用された請求項６に記載のコンタクト装置（１００、２００、３００）であって、
前記三相反転スイッチの複数の極（Ｒ、Ｓ、Ｔ）は、絶縁材料から形成されたケース（２５）の３つの近接するコンパートメントに格納され、
−  端にある２つの前記極（Ｒ、Ｔ）の前記第１の固定コンタクト要素（１１）は、第１の接続端子（Ｂ１）に接続された第１の接続導体（２２）により相互接続され、
−  端にある２つの前記極（Ｒ、Ｔ）の前記第３の固定コンタクト要素（２０）は、第３の接続端子（Ｂ３）に接続された第２の接続導体（２３）により相互接続され、
−  ２つの前記接続導体（２２、２３）は、平行で、且つ、互いに分離されている、
ことを特徴とするコンタクト装置（１００、２００、３００）。
【請求項８】
中央の前記極（Ｓ）は、第２の接続端子（Ｂ２）と接続されたパススルー導体（２４）を備え、前記第２の接続端子は、前記反転スイッチの前記第１の接続端子（Ｂ１）と前記第３の接続端子（Ｂ３）との間に配置されている、ことを特徴とする請求項７に記載のコンタクト装置（３００）。
【請求項９】
請求項１から４のいずれか１つに記載のコンタクト装置を用いる電気スイッチ。
【請求項１０】
請求項１から４のいずれか１つに記載のコンタクト装置を用いる電気接触器。
【請求項１１】
請求項１から８のいずれか１つに記載のコンタクト装置を用いる電気反転スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気制御装置のパワーコンタクト装置（power contact device）に関し、パワーコンタクト装置は以下を備える。
【０００２】
−  少なくとも第１の固定コンタクト要素（stationary contact element）と第２の可動コンタクト要素（movable contact element）とを備え、第１の固定コンタクト要素と第２の可動コンタクト要素とは、電気的接触を形成し、且つ、電流を流すための電気的接触状態にあるような閉成位置（closed position）と、２つのコンタクト要素が互いに分離して、電流の流れを遮断するような開放位置（open position）とをとるように設計され、
−  さらに、電気力学的補償手段（electrodynamic compensation mean）を備え、この電気力学的補償手段は、ショート電流が生じた際に複数のコンタクト要素を閉成位置に保持し、この補償は、２つのコンタクト要素中で同じ方向に電流の流れが生じることによる電気力学的引力効果(electrodynamic attraction effect)を用いて行われる。
【０００３】
電気制御装置は遮断性（breaking capacity）を持たず、しかしながら、そのコンタクトは、ショート状態の下で強制的に閉成状態に維持されなければならず、ショート状態は、ライン側に接続された保護回路ブレーカー（protective circuit breaker）により解消される。
【背景技術】
【０００４】
ショート状態が生じた際のこのコンタクトの耐性を保証するために、反対方向に働く電気力学的対向力（opposing electrodynamic force）により、コンタクトの間に働く電気力学的斥力（electrodynamic repulsion force）を補償することが知られている。
【０００５】
可動コンタクト上に働く力は、単位面積当たりの電流に比例し、一方、コンタクトの間の距離に反比例する。この距離は、小さな、もしくは、中程度の過電流に対する著しい影響を有するには大きすぎるものである。一方、大きなショート電流の場合には、電気力学的な力が高く、銅のコンタクト部分が変形することがある。
【０００６】
特許文献ＦＲ２９０５７９５は、２つの分離されたコンタクト要素を備えるコンタクト装置に関するものであり、閉成位置においては、２つのコンタクト要素は互いに平行に伸びており、それぞれ、コンタクトパッドのペアが設けられている。閉成位置においては、２つのコンタクト要素は互いに向かい合うように配置されており、２つのコンタクト要素の中で同じ向きに流れる電流を２つのコンタクト要素で分け合うように、２つのコンタクト要素は、並列に電気的に接続されている。この結果、コンタクトパッドが閉成状態に維持されるような電気力学的引力が働く。これらの力は、すべてが空気中で生じることから、生じうる磁気回路の飽和により影響されることはない。大きなショート電流の場合には、引力は非常に高く、細長いブランチを有するコンタクト要素を変形させることがある。このようなコンタクト装置は、コンタクト要素ごとに２つのコンタクトパッドをさらに必要とし、製造コストを増加させる。
【０００７】
他の公知の解決方法は、コンタクトを閉成状態に維持するために、Ｕ字型の磁気回路を用いることにより構成される。この結果、飽和状態により引力は限定され、しかしながら、電流を遮断するためのチャンバ(chamber)の能力を大きくする。
【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、電流強度から独立した改善された電気力学的補償を伴う小さなサイズのパワーコンタクト装置を提供することにより構成される。
【０００９】
本発明によるコンタクト装置は、２つの固定及び可動のコンタクト要素が、開放位置において互いに向かい合うように配置された２つの近接している（juxtaposed）巻かれたターン(coiled turn)の形態をしており、各ターンは、透磁性と導電性とを有する材料であり、且つ、シングルパート（single part）を構成するような材料から形成されており、このシングルパートは、パワーコンタクトとして、誘導磁場（magnetic induction field）を生成するコイルとして、及び、この磁場を補強しチャネリングを行う磁気回路として、機能することを特徴とする。
【００１０】
閉成位置においては、電流が可動コンタクト要素から固定コンタクト要素まで流れる場合には、シリーズの２つのターンを持つコイルとして得られ、その結果、ターンが磁気回路として働くことから、ターン自身によりチャネリングされた磁場が形成される。この結果、電気力学的引力は可動ターンと固定ターンとの間に生じ、ショート状態もしくは過電流の場合には、コンタクトを閉成状態に維持する。このようなコンタクト装置は、所望の補償のための力を得るために複数のパーツを必要とする。この２つのターンは、磁気回路の飽和に従う電気力学的な力を限定することが可能であり、強い電流の上でのコンタクト要素の変形を避けることができる。
【００１１】
電気制御装置は、パワースイッチ、電気接触器（contactor）、又は、反転スイッチ（reversing switch）であることができる。
【００１２】
本発明の１つの特徴によれば、第１のコンタクト要素と第２のコンタクト要素とは、鋼鉄金属材料もしくは熱可塑性バインダーを有する磁性金属パウダの焼結により形成される。
【００１３】
本発明の他の特徴によれば、第１の固定コンタクト要素及び第２の可動コンタクト要素の２つの巻かれたターンは、開放位置においては２つの平行な面に伸びており、第２の可動コンタクト要素は、垂直軸上に回転するように搭載されている。
【００１４】
好ましい実施形態によれば、第２の可動コンタクト要素は、第１の固定コンタクト要素と第３の固定コンタクト要素との間に挿入され、中央の開放位置の各サイドに位置する２つの閉成位置を有する逆電流コンタクト装置（current-reversing contact device）を構成する。第３の固定コンタクト要素は、第１の固定コンタクト要素の巻かれたターンの材料と同じ材料から形成された巻かれたターンの形態をしており、第１の固定コンタクト要素に対して平行に伸びる。
【００１５】
このようなコンタクト装置は、三相反転スイッチ（three-phase reversing switch）に適用され、この三相反転スイッチは、２つの相の間の接続を反転させることにより三相電気モータの回転の方向を反転させることができる。この反転スイッチのコンタクトは、ショート状態においては閉成状態に維持される。
【００１６】
反転スイッチの複数の極は、絶縁材料から形成されたケースの３つの近接するコンパートメントに格納されており、
−  端にある２つの極の第１の固定コンタクト要素は、第１の接続端子に接続された第１の接続導体（connecting conductor）により相互接続（interconnect）され、
−  端にある２つの極の第３の固定コンタクト要素は、第３の接続端子に接続された第２の接続導体により相互接続されている。
【００１７】
２つの接続導体は、平行で、且つ、互いに分離されており、電流遮断ギャップ（current interruption gap）の無いパススルー導体（pass-through conductor）は有利には中央の極に集積される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明によるコンタクト装置の分解斜視図であり、このコンタクト装置は１つの固定コンタクト要素を備える。
【図２】図２は、本発明による他の実施形態の分解斜視図であり、反転スイッチタイプの固定コンタクトのペアが設けられたダブルコンタクト装置を有する。
【図３】図３は、各極に図２のコンタクト装置を用いた三相反転スイッチの２つの端部に極を有するコンタクト装置を示す。
【図４】図４は、三相反転スイッチの３つの極を有するコンタクト装置を示し、この装置は、図３のコンタクト装置を用いるものであり、加えて、中央の極に集積されるパススルー導体を有する。
【図５】図５は、三相反転スイッチの分解斜視図であり、この三相反転スイッチの複数の極は絶縁材料から形成されたケースの３つの近接するコンパートメントに格納されている。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
他の利点及び特徴は、本発明の特有の実施形態についての下記の説明により、さらに明らかにされる。本発明の特有の実施形態は、単なる例示であって、本発明を限定するものではない。本発明の特有の実施形態は、添付の図面により示される。
【００２０】
図１においては、電気制御装置のためのパワーコンタクト装置１０は、第１の固定コンタクト要素１１と第２の可動コンタクト要素１２とを備える。第２の可動コンタクト要素１２は、垂直方向に整列した２つの対向する端部１３、１４により定められた垂直軸ＸＸ´の周りに回転するように搭載される。第１の固定コンタクト要素１１には、第２の可動コンタクト要素１２に固着された他のコンタクトパッド１６と向かい合うように配置されたコンタクトパッド１５が設けられている。２つのコンタクトパッド１５、１６は、電気的接触を形成し、且つ、電流を流すために電気的接触状態にあるような閉成位置、又は、第２の可動コンタクト要素１２が回転した後にコンタクトパッド１６が他のコンタクトパッド１５と分離しているような開放位置をとることができる。このコンタクトの分離は、電流の流れを遮断する。
【００２１】
コンタクト装置１０の開放操作及び閉成操作は、電気装置のケースに格納された操作機構（operating mechanism）（不図示）を用いて行われる。特に、スイッチ、接触器、又は、反転スイッチタイプのこの制御機能装置は、遮断性（breaking capacity）を持たず、コンタクト要素１１、１２は、コンタクトパッド１５、１６の間で電気力学的斥力を生成することができる高い強度の電流の存在の下で、絶対的に閉成位置に維持される。
【００２２】
過電流時における斥力を補償するために、固定コンタクト要素１１と可動コンタクト要素１２との両方は、透磁性と導電性とを有する材料から形成された巻かれたターンからなる。例えば、過熱されるために、この材料は、従来の銅の伝導体よりも断面を増加させることにより鋼鉄から形成することができる。
【００２３】
コンタクト要素は、熱可塑性のモールディングにより転写することができる材料の顆粒（granule）を得るために、熱可塑性バインダーを有する微細な磁気金属パウダを混合することから構成されるＭＩＭ法により製造される。このようにして得られた部分は、熱可塑性バインダーを除去するために炉の中に置かれ、バインダーはガス状になって除去される。炉の温度上昇は、部分を焼結させることを可能にし、部分を凝集させ、金属部分の構造を与える。
【００２４】
第１の固定コンタクト要素１１と第２の可動コンタクト要素１２との２つの巻かれたターンは、開放位置においては２つの平行な面に伸び、良好な耐電圧（dielectric strength）のために最適化された縮小された分離距離により、互いに隔てられている。各巻かれたターンは、細長いスロット１９により互いに隔てられた下部ブランチ１７と上部ブランチ１８とを有し、スロットは、第２の可動コンタクト要素１２の回転軸ＸＸ´である垂直方向に対して直角に伸びる。
【００２５】
透磁性と導電性とを有する材料から形成された各巻かれたターンは、パワーコンタクトとしての役割と、誘導磁場を生成するコイルとしての役割と、さらに、この磁場を補強しチャネリングを行う磁気回路としての役割と、が結合した役割を行うシングルパートを形成する。
【００２６】
図１は、コンタクト装置１０の分解斜視図であり、この図から、２つのコンタクト要素１１、１２がそれらのコンタクトパッド１５、１６を介して電気的に接触することがイメージできる。破線ＴＲは、コンタクトパッド１６が固定コンタクトパッド１５に対して係合している際の閉成位置における電流の流れを示す。電流の流れる方向は、２つのループの下部ブランチ１７中と同じ方向であることがわかる。２つのループの２つの上部ブランチ１８の中でも同様である。このような電流の流れは、ショート電流が生じた際に２つのループの間に電気力学的引力を生じさせる。引力Ｆ１及びＦ２は、単位面積当たりの電流に比例し、同じ電流によりコンタクトパッド１５、１６の面に与えられる斥力を補償することができる。従って、ショート電流の存在の下で、閉成位置にコンタクト要素１１、１２を維持することが保障される。パワー供給源に対してライン側に位置する保護回路ブレーカーを操作した後に、ショート電流は解消される。
【００２７】
引力Ｆ１及びＦ２は、さらに、２つの隣り合う磁気材料のループにより形成された磁気回路により補強される。この磁気回路は、最適な引力効果を得るために、シリーズに巻かれた２つの巻かれたターンにより生成された磁界の力線とチャネリングし、且つ、集結させる。
【００２８】
コンタクト装置１０の電気力学的補償を伴うこのような構造は、特に、スイッチ、接触器、又は、反転スイッチといった、ショート電流の存在の下で応答することのない電気装置に適用することができる。
【００２９】
図２においては、図１のコンタクト装置１０のものと同じように設計された部分には、同じ符号を用いる。第２の可動コンタクト要素１２は、第１の固定コンタクト要素１１と第３の固定コンタクト要素２０との間に挿入され、中央の開放位置の各サイドに位置する２つの閉成位置を有する逆電流コンタクト装置１００を形成する。第３の固定コンタクト要素２０は、第１の固定コンタクト要素１１の巻かれたターンの材料と同じ材料から形成された巻かれたターンの形態をしており、第１の固定コンタクト要素に対して平行に伸びる。第２の可動コンタクト要素１２のコンタクトパッド１６は、第１の固定コンタクト要素１１のコンタクトパッド１５、もしくは、第３の固定コンタクト要素２０のコンタクトパッド２１（破線で示される）と接触することができる。
【００３０】
図２から、２つのコンタクト要素１１、１２がそれらのコンタクトパッド１５、１６を介して電気的に接触することがイメージできる。破線ＴＲは、閉成位置における電流の流れを示し、電流の流れの方向は図１のものと同じであり、電気力学的補償のための同じ引力Ｆ１及びＦ２を伴う。反転スイッチコンタクト装置１００の他の状態においては、コンタクトパッド１６が第３の固定コンタクト要素２０のコンタクトパッド２１に対して係合するように、第２の可動コンタクト要素１２が反対方向に回転する。この場合、シリーズに巻かれた２つの巻かれたターンは、閉成位置に保持するための同じ電気力学的引力を有する。
【００３１】
図３は、各極に図２のコンタクト装置１００を用いた、三相反転スイッチの２つの端の極Ｒ、Ｔを有するコンタクト装置２００を示す。端にある２つの極Ｒ、Ｔの第１の固定コンタクト要素１１は、第１の接続端子Ｂ１に接続された第１の接続導体２２により電気的に相互接続されている。端にある２つの極Ｒ、Ｔの第３の固定コンタクト要素２０は、第３の接続端子Ｂ３に接続された第２の接続導体２３により相互接続されている。２つの接続導体２２、２３は、平行で、且つ、互いに分離されている。
【００３２】
図４は、図３のコンタクト装置２００を用いた三相反転スイッチの３つの極Ｒ、Ｓ、Ｔを有するコンタクト装置３００を示し、加えて、中央の極Ｓに集積される電流遮断ギャップの無いパススルー導体２４を有する。この導体２４は、第２の接続端子Ｂ２と接続された連続するコンタクトパッドにより形成され、第２の接続端子は、反転スイッチの第１の端子Ｂ１と第３の端子Ｂ３との間に配置される。
【００３３】
図５は、三相反転スイッチの分解斜視図であり、この三相反転スイッチの複数の極Ｒ、Ｓ、Ｔは、絶縁材料から形成されたケース２５の３つの近接するコンパートメントに格納されている。複数のコンパートメントは垂直分離壁（vertical separating wall）２６により互いに隔てられており、コンタクト装置２００は、開かれたケース２５の上部を介して端にある極Ｒ、Ｔに挿入される。ナット２７は、複数の極におけるコンタクト装置２００のコンタクトストリップ（contact strip）を固定するように働く。
【００３４】
反転スイッチの最終的なアセンブリは、中央の極Ｓにパススルー導体２４をフィットさせ、それに続いて、動作機構（actuating mechanism）及びカバー（不図示）にフィットさせることにより行われる。
【図５】
2013048091.tif 000003
【図１】
2013048091.tif 000004
【図２】
2013048091.tif 000005
【図３】
2013048091.tif 000006
【図４】
2013048091.tif 000007
【外国語明細書】
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