(57)【要約】  回路への電力を切り換えるように適合された接触器またはスイッチアセンブリ。ハウジングは、内側コンパートメント内で横方向に延びて保護チャンバを画定する内壁を有する。ハウジングの保護チャンバ内に、電流搬送コンタクトが配置される。電流搬送コンタクトは、ハウジングから突出して回路を閉じるように構成された導電体を含む。保護チャンバ内にアーク放散領域が設けられ、アーク放散領域は、電流搬送コンタクト近傍に位置する。放散領域の端部近傍に、磁石が設けられる。磁石は、電流搬送コンタクトを横切って延びる磁束または磁場を生じさせる。磁束は、電流搬送コンタクトの１つまたは複数から放射される電気アークをアーク放散領域内へ誘導し、それによって電気アークが移動する実効距離を増大させ、電気アークは、放散領域内で放散される。【選択図】図５
2017529679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源を有する回路への電力を切り換えるように適合された接触器アセンブリであって、
前記接触器アセンブリは、
内側コンパートメントを画定し、前記内側コンパートメント内で横方向に延びて保護チャンバを画定する内壁を含むハウジングと、
前記ハウジングの前記保護チャンバ内に配置された電流搬送コンタクトであって、前記ハウジングから突出して前記回路を閉じるように構成された導電体を含む電流搬送コンタクトと、
前記内側コンパートメントの前記保護チャンバ内に設けられ、前記電流搬送コンタクトの近傍に位置するアーク放散領域と、
前記放散領域の端部近傍に設けられ、前記電流搬送コンタクトを横切って延びる磁束または磁場を生じさせる磁石と、を備え、
前記磁石からの前記磁束は、前記電流搬送コンタクトの１つまたは複数から放射される電気アークを前記アーク放散領域内へ誘導し、それによって前記電気アークが移動する実効距離を増大させ、前記電気アークは前記放散領域内で放散される、接触器アセンブリ。
【請求項２】
前記磁石は湾曲している、
請求項１に記載の接触器アセンブリ。
【請求項３】
前記磁石は丸い、
請求項１に記載の接触器アセンブリ。
【請求項４】
前記磁石は弓形である、
請求項１に記載の接触器アセンブリ。
【請求項５】
前記磁石は、前記接触器の内側ハウジングと前記接触器の外側ハウジングとの間に形成された磁石受取り凹部内に挿入されて保持される、
請求項１に記載の接触器アセンブリ。
【請求項６】
前記磁石は永久磁石である、
請求項１に記載の接触器アセンブリ。
【請求項７】
前記磁石は電磁石である、
請求項１に記載の接触器アセンブリ。
【請求項８】
前記磁石からの前記磁束は、放物線に近似する経路内で前記電気アークを誘導する、
請求項１に記載の接触器アセンブリ。
【請求項９】
前記磁石は、磁石受取り凹部内に挿入されて保持され、
前記電気アークは、前記磁石に直接接触せず、前記磁石が磁気特性を保ち安定した性能を実現することを可能にする、
請求項１に記載の接触器アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、電気回路向けのスイッチに関し、より詳細には、改善されたアーク制御を有する接触器アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの周知の電気回路は、回路を流れる電流の流れを制御する接触器を含む。接触器は、接触器を通って延びる導電経路を開閉し、それに対応して回路を開閉することによって、回路を流れる電流の流れを制御する。
【０００３】
比較的高いレベルの直流電流を伝達する回路では、接触器が閉状態から開状態に切り換わって回路を開くとき、接触器内で電気アークが生成される。接触器が閉状態から開状態に変化するとき、接触器内のコンタクトから電気アークが放射され、電流はアークの抵抗によってゼロにされ続ける。電気アークは、比較的高いエネルギーを有する可能性がある。アークが十分に高いエネルギーおよび持続時間を有するとき、アークは、接触器内のコンタクトを損傷および／または汚染する可能性がある。閉動作中のコンタクトの跳ね返り中にアークが存在する場合、アークはまた、複数のコンタクトを互いに溶接する可能性がある。たとえば、アークは、複数のコンタクトをともに溶接することがあり、それにより接触器は、コンタクトを分離して接触器が接続された回路を開くことができなくなる。
【０００４】
比較的大きい電流サージに耐えることが可能ないくつかの周知の接触器は、大きく、重く、かつ製造するのが高価である。これらの接触器は、比較的大きいコンタクト、アクチュエータ機構、および／またはアーク放散部材を含むことがあり、これらは重く、かつ／または作製するのが高価である。他のより小さくかつ／または軽い接触器は、アーク磁石の配置と相まって接触力が小さいため、比較的大きい電流に耐えることができない。また、これらの接触器内のコンタクトおよび／またはアーク放散部材は、コンタクトから放射される電気アークによってより容易に損傷する。加えて、コンタクトのいくつかは、コンタクトが大きいサージ電流にかけられたとき、互いから分離されて回路を開くことがある。それらの事象のために出るアークの結果、破局的なアーク事象が生じることがあり、または再び閉じたときにコンタクトが溶接されることがある。
【０００５】
いくつかの電源切換え接触器では、永久磁石の使用によってアーク制御が容易にされる。しかし、多くのそのようなデバイスでは、磁石は、デバイスが遮断電流の極性の影響を受けるように配置される。加えて、永久磁石の位置決めは、コンタクトの磁場と相互作用し、その結果、コンタクトが閉じられて電流を伝導するとき、接触力は、接点の斥力（repulsive force）の正常な寄与による接触力を超えて低減される。
【０００６】
米国特許第８，２３２，４９９号は、永久磁石を有する接触器アセンブリを開示している。接触器アセンブリは、電源を有する回路への電力を切り換えるように適合される。接触器アセンブリは、ハウジング、キャリーコンタクト、およびアークコンタクトを含む。ハウジングは、内側コンパートメントを画定し、コンパートメント内で横方向に延びて保護チャンバを画定する内部チャンバ壁を含む。キャリーコンタクトは、ハウジングの保護チャンバ内に配置される。アークコンタクトは、ハウジング内で保護チャンバの外側に配置される。ハウジングの内部チャンバ壁は、電気アークがアークコンタクトの１つまたは複数から出るときにアークコンタクトの１つまたは複数から排出される材料が、キャリーコンタクトの１つまたは複数を汚染するのを防止する。内側コンパートメントの両側に、横方向周囲壁に沿って、または横方向周囲壁に隣接して、磁石を設けることができる。磁石は、アークコンタクトを横切って延びまたはアークコンタクトを囲む磁束または磁場を生じさせる。この磁束があれば、磁束はアークの経路を変え、それによってアークが移動しなければならない距離を実質的に増大させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
米国特許第８，２３２，４９９号の接触器アセンブリは、十分なアーク制御を提供するが、比較的大きい電流を安全にオンおよびオフにしながら、接触器内のコンタクトに対する溶接および過剰なアークによる損傷を回避することが可能な、より小さく、軽く、かつ／または安価な接触器が必要とされている。加えて、極性の影響を受けず、コンタクトが閉位置へ動かされたときに接触力の低減をもたらさないアーク制御が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
解決策は、電源を有する回路への電力を切り換えるように適合された、内側コンパートメントを有するハウジングを含む接触器アセンブリによって提供される。ハウジングは、内側コンパートメント内で横方向に延びて保護チャンバを画定する内壁を有する。ハウジングの保護チャンバ内に、電流搬送コンタクトが配置される。電流搬送コンタクトは、ハウジングから突出して回路を閉じるように構成された導電体を含む。内側コンパートメントの保護チャンバ内に、アーク放散領域が設けられる。アーク放散チャンバは、電流搬送コンタクト近傍に位置する。放散領域の端部近傍に、磁石が設けられる。磁石は、電流搬送コンタクトを横切って延びる磁束または磁場を生じさせる。磁石からの磁束は、電流搬送コンタクトの１つまたは複数から放射される電気アークをアーク放散領域内へ誘導し、それによって電気アークが移動する実効距離を増大させ、電気アークは、放散領域内で放散される。
【０００９】
本発明について、添付の図面を参照して例として次に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の一実施形態による接触器アセンブリを含む回路の概略図である。
【図２】バスバーが除去された、図１に示す接触器アセンブリの斜視図である。
【図３】本開示の一実施形態による図２に示す線３−３に沿って切り取った接触器アセンブリの横断面図である。
【図４】本開示の一実施形態による図２に示す線４−４に沿って切り取った接触器アセンブリの横断面図である。
【図５】接触器アセンブリが開位置で示されている、本開示の一実施形態による図２に示す線５−５に沿って切り取った接触器アセンブリの断面図である。
【図６】接触器アセンブリが閉位置で示されている、本開示の一実施形態による図５に示す接触器アセンブリに類似の接触器アセンブリの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
一実施形態では、電源を有する回路への電力を切り換えるように適合された接触器アセンブリは、内側コンパートメントを有するハウジングを含む。ハウジングは、内側コンパートメント内で横方向に延びて保護チャンバを画定する内壁を有する。ハウジングの保護チャンバ内に、電流搬送コンタクトが配置される。電流搬送コンタクトは、ハウジングから突出して回路を閉じるように構成された導電体を含む。内側コンパートメントの保護チャンバ内に、アーク放散領域が設けられる。アーク放散チャンバは、電流搬送コンタクト近傍に位置する。放散領域の端部近傍に、磁石が設けられる。磁石は、電流搬送コンタクトを横切って延びる磁束または磁場を生じさせる。磁石からの磁束は、電流搬送コンタクトの１つまたは複数から放射される電気アークをアーク放散領域内へ誘導し、それによって電気アークが移動する実効距離を増大させ、電気アークは、放散領域内で放散される。
【００１２】
別の実施形態では、電源を有する回路への電力を切り換えるように適合されたスイッチアセンブリが開示される。スイッチアセンブリは、内側コンパートメントを画定するハウジングを含む。ハウジングは、内側コンパートメント内で横方向に延びて保護チャンバを画定する内壁を含む。ハウジングの保護チャンバ内に、電流搬送コンタクトが配置される。電流搬送コンタクトは、ハウジングから突出して回路を閉じるように構成された導電体を含む。内側コンパートメントの保護チャンバ内に、アーク放散領域が設けられ、アーク放散領域は、電流搬送コンタクト近傍に位置する。放散領域の端部近傍に弓形磁石が設けられ、磁石は、電流搬送コンタクトを横切って延びる磁束または磁場を生じさせる。磁石からの磁束は、電流搬送コンタクトから放射される電気アークをアーク放散領域内へ誘導し、電気アークの経路は、放物線に近似し、それによってアークが移動しなければならない距離を実質的に増大させる。
【００１３】
別の実施形態では、電源を有する回路への電力を切り換えるように適合されたスイッチアセンブリが開示される。スイッチアセンブリは、内側コンパートメントを画定するハウジングを含む。ハウジングは、内側コンパートメント内で横方向に延びて保護チャンバを画定する内壁を含む。ハウジングの保護チャンバ内に、１対の電流搬送コンタクトが配置される。１対の電流搬送コンタクトは、ハウジングから突出して回路を閉じるように構成された導電体を含む。内側コンパートメントの保護チャンバの両端部に、１対のアーク放散領域が設けられる。アーク放散チャンバは、電流搬送コンタクト近傍に位置する。放散領域の端部近傍に、１対の磁石が設けられる。各磁石は、それぞれの電流搬送コンタクトを横切って延びる磁束または磁場を生じさせる。各磁石からの磁束は、それぞれの電流搬送コンタクトから放射される電気アークをそれぞれのアーク放散領域内へ誘導し、それによって電気アークが移動する実効距離を増大させ、電気アークは、それぞれの放散領域内で放散される。
【００１４】
本発明の原理による例示的な実施形態の説明は、添付の図面に関連して読まれることが意図され、添付の図面は、記載した説明全体の一部と見なされるべきである。本明細書に開示する本発明の実施形態の説明において、方向または向きに対するあらゆる言及は、説明の目的のみが意図され、本発明の範囲を限定することを一切意図するものではない。「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」、「水平（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」、「垂直（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「下（ｂｅｌｏｗ）」、「上（ｕｐ）」、「下（ｄｏｗｎ）」、「頂部（ｔｏｐ）」、および「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」などの相対的な用語、ならびにこれらの派生語（たとえば、「水平に（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｌｙ）」、「下向きに（ｄｏｗｎｗａｒｄｌｙ）」、「上方向きに（ｕｐｗａｒｄｌｙ）」など）は、議論中の図面内に記載または図示される向きを指すと解釈されるべきである。これらの相対的な用語は、説明のみを目的とし、そのように明示的に指示しない限り、その装置が特定の向きで構築または動作されることを必要とするものではない。「取り付けられた（ａｔｔａｃｈｅｄ）」、「固定された（ａｆｆｉｘｅｄ）」、「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」、「相互接続された（ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」などの用語は、別途明示的に指示しない限り、構造が、直接、または介在する構造を介して間接的に、互いに固定されまたは取り付けられる関係、ならびに可動または固定の取付けまたは関係を指す。
さらに、本発明の特徴および利益は、好ましい実施形態の参照によって説明する。したがって、本発明は明らかに、そのような好ましい実施形態に限定されるべきでなく、好ましい実施形態は、単独でまたは特徴の他の組合せで存在しうる特徴のいくつかの可能な非限定的な組合せを示し、本発明の範囲は、本明細書に添付の特許請求の範囲によって定義される。
【００１５】
図１は、本開示の一実施形態による接触器またはスイッチアセンブリ１２を含む回路１０の概略図である。回路１０は、導電経路１８、２０、２２および接触器アセンブリ１２を介して１つまたは複数の電気負荷１６と電気的に結合された電源１４を含む。電源１４は、電気負荷１６に給電するための電流を供給する様々なシステム、デバイス、および装置のいずれかとすることができる。たとえば、電源１４は、電気負荷１６に直流電流（ＤＣ）または交流電流（ＡＣ）を供給する電池とすることができる。
【００１６】
導電経路１８、２０、２２は、電流を送ることが可能な様々な導電体のいずれかを含むことができる。たとえば、導電経路１８、２０、２２は、ワイア、ケーブル、バスバー、コンタクト、コネクタなどを含むことができる。接触器アセンブリ１２は、回路１０を通る電力の送出を制御する中継器またはスイッチである。接触器アセンブリ１２は、導電経路１８、２０によって電源１４および電気負荷１６と接合される。図示の実施形態では、バスバー２４、２６が、接触器アセンブリ１２と導電経路１８、２０を結合する。別法として、回路１０と接触器アセンブリ１２を電気的に接合するために、異なる数のバスバー２４、２６を使用することができ、または異なる構成要素もしくはアセンブリを使用することができる。接触器アセンブリ１２は、開状態（図５に示す）と閉状態（図６に示す）とを交互に繰り返す。閉状態で、接触器アセンブリ１２は、導電経路１８、２０間またはバスバー２４間に導電ブリッジを提供して、回路１０を閉じ、電流が電源１４から電気負荷１６へ供給されることを可能にする。開状態で、接触器アセンブリ１２は、経路１８、２０間またはバスバー２４間の導電ブリッジを除去し、それにより回路１０は開かれ、電源１４から電気負荷１６へ接触器アセンブリ１２を介して電流を供給することができなくなる。
【００１７】
図１には、長手方向軸３２に沿って両端部２８、３０間に延びる外側ハウジング２７を含む接触器アセンブリ１２を示す。円筒管に近似した形状の外側ハウジング２７を示すが、別法として外側ハウジング２７は、異なる形状を有することができる。外側ハウジング２７は、１つもしくは複数の高分子などの誘電体材料を含むことができ、またはそのような誘電体材料から形成することができる。別の実施形態では、外側ハウジング２７は、１つもしくは複数の金属合金などの導電材料を含むことができ、またはそのような導電材料から形成することができる。後述するように、接触器アセンブリ１２は、接触器アセンブリ１２を通って電流を伝達する１組の電流搬送コンタクト３４、３６（図２に示す）を含む。コンタクト３４、３６は、回路１０を開閉する。一実施形態では、コンタクト３４、３６が回路１０を開閉するとき、電源１４によってコンタクト３４、３６を横切って供給される比較的高い電流を最初に伝送すると、コンタクト３４、３６がアーク発生をもたらすことがあり、または接触器アセンブリ１２内でコンタクト３４、３６の１つもしくは複数から延びる電気アークを生じさせることがある。
たとえば、コンタクト３４、３６を取り囲む接触器アセンブリ１２内のガスまたは大気が、電気的破壊をもたらし、コンタクト３４、３６中に急増する電荷が、ガスまたは大気中で飛び跳ねまたは動き回ることがある。アーク発生は、電流がガスまたは大気などの通常は非導電性の媒体を流れることから持続的なプラズマ放電をもたらすことがある。アーク発生の結果、非常に高温になる可能性があり、コンタクト３４、３６を含む接触器アセンブリ１２内の構成要素を溶解、蒸発、または損傷させる可能性がある。本明細書に記載する１つまたは複数の実施形態によれば、接触器アセンブリ１２は、電気アークがコンタクト３４、３６を損傷または汚染しないように電気アークをコンタクト３４、３６から離れる方へ誘導しかつ／または電気アークを放散する特徴を含む。
【００１８】
ハウジング２７の端部２８は、いくつかの開口３８を含み、開口３８を通ってコンタクト３４、３６が延びる。コンタクト３４、３６は、開口３８を通って延びて、バスバー２４、２６（図１に示す）などの回路１０と接合された導電体と嵌合する。図示の実施形態では、コンタクト３４はバスバー２４と嵌合し、コンタクト３６はバスバー２６と嵌合する。
【００１９】
接触器アセンブリ１２は、外側ハウジング２７内に配置された内側ハウジング４０（図３および図４に示す）を含む。内側ハウジング４０は、図５および図６に最もよく示すように、両端部４２、４４間に延びることができる。コンタクト３４、３６は、内側ハウジング４０の端部４２を通って突出して、外側ハウジング２７の端部２８に存在する。内側ハウジング４０は、１つもしくは複数の高分子などの誘電体材料を含むことができ、またはそのような誘電体材料から形成することができる。
【００２０】
図３および図４に最もよく示すように、内側ハウジング４０は、接触器アセンブリ１２の内側コンパートメント５８を画定する側壁４６、４８、端壁５０、５２、頂壁５４、および底壁５６を含む。壁４６、４８、５０、５２、５４、５６は、それだけに限定されるものではないが、１つもしくは複数の高分子などの誘電体材料を含むことができ、またはそのような誘電体材料から形成することができる。
【００２１】
側壁４６、４８および端壁５０、５２を、周囲壁と呼ぶことができ、頂壁５４および底壁５６を、それぞれ上壁および下壁と呼ぶことができる。周囲壁４６〜５２は、長手方向軸３２（図１）に沿って下壁５６と上壁５４との間に延びる。周囲壁４６〜５２はまた、内側コンパートメント５８の周辺部の周りに延びる。たとえば、図示の実施形態では、周囲壁４６〜５２は、図３および図４に見られるように、ボウタイまたは蝶の形状を形成し、端壁５０、５２は、弓形の構成を有する。図３に示すように、周囲側壁４６、４８の一部分は、互いに対向し、内側コンパートメント５８の両側に位置する。周囲端壁５０、５２は互いに対向し、内側コンパートメント５８の両端部に位置する。周囲側壁４６、４８は、周囲端壁５０、５２間に横方向に延び、周囲端壁５０、５２と相互接続または交差する。周囲端壁５０、５２は、周囲側壁４６、４８間に横方向に延び、周囲側壁４６、４８と相互接続または交差する。蝶の形状の周囲壁４６〜５２を示すが、壁４６〜５２は、図示の実施形態に示すものとは異なる形状を有することができ、かつ／または異なる向きにすることができる。
【００２２】
図３に示すように、コンタクト３４、３６は、内側コンパートメント５８内に配置される。内側コンパートメント５８は、それだけに限定されるものではないが、六フッ化硫黄、窒素など、不活性ガスおよび／または絶縁ガスで封止および装填することができる。周囲壁４６〜５２ならびに上壁５４および下壁５６は、コンタクト３４、３６を密閉し、その結果、コンタクト３４、３６から延びるあらゆる電気アークは、内側コンパートメント５８内に抑制され、内側コンパートメント５８の外へ延びて接触器アセンブリ１２または回路１０（図１に示す）の他の構成要素を損傷しない。
【００２３】
図４に示すように、コンタクト３４、３６は、アーク放散領域６０、６２内に位置する。アーク放散領域６０、６２は、内部コンパートメント５８の一部または区画である。図示の実施形態では、内部コンパートメント５８の総体積または総空間は、アーク放散領域を含む。別法として、１つまたは複数の他のチャンバ、コンパートメントなどを設けることができる。アーク放散領域６０は、周囲端壁５０近傍で周囲側壁４６、４８間に延び、かつ上壁５４と下壁５６との間に延びる。アーク放散領域６２は、横方向端部周囲壁５２近傍で横方向周囲側壁４６、４８間に延び、かつ上壁５４と下壁５６との間に延びる。アーク放散チャンバ６０、６２は、各コンタクト３４、３６の両側に位置決めされた拡大領域またはポケットである。
【００２４】
放散チャンバ６０、６２は、コンタクト３４、３６から放射される電気アークが放散すなわち「消滅」するための空間または体積を提供する。たとえば、コンタクト３４から出る電気アークを、コンタクト３６から離れてチャンバ６０内へ誘導して、電気アークを抑制し、消弧することができる。
【００２５】
図示の実施形態では、内側コンパートメント５８の両側に、湾曲した、丸い、または弓形の消弧用永久磁石６４、６６が設けられる（図３に示す）。図示の例示的な実施形態では、磁石６４、６６は、内側ハウジング４０と外側ハウジング２７との間に形成された磁石受取り凹部６８、７０内に挿入されて保持される。たとえば、永久磁石６４、６６は、内側コンパートメント５８の外側で、横方向周囲端壁５０、５２に沿って、または横方向周囲端壁５０、５２に隣接して、位置することができる。別法として、磁石６４、６６は、電磁石または他の磁束源とすることができる。
【００２６】
消弧用永久磁石６４、６６は、放散もしくは消弧領域６０、６２近傍に、または放散もしくは消弧領域６０、６２に隣接して、位置決めされる。消弧用永久磁石６４、６６は、内側ハウジング４０の端壁５０、５２近傍に配置されるため、消弧用永久磁石６４、６６は、より詳細に説明するように、コンタクト３４、３６に近接し、かつアクチュエータアセンブリ７４の結合部材７２に近接して位置決めすることができる。
【００２７】
磁石６４、６６は、コンタクト３４、３６を横切って延びまたはコンタクト３４、３６を囲む磁束または磁場を生じさせる。たとえば、磁石６４、６６の磁極性は、概して矢印７６（図３）の方向に沿ってＳ極からＮ極へ延びる磁束または磁場が生成されるように、互いに位置合わせすることができる。磁石６４、６６からの磁束は、コンタクト３４、３６の１つまたは複数から放射される電気アークをアーク放散または消弧領域またはチャンバ６０、６２内へ横方向に誘導することができる。たとえば、磁石６４、６６によって生じる磁束または磁場は、電気アークをコンタクト３４、３６から離れる方へ誘導し、それによって電気アークが伝搬または移動するために移動する必要のある実効距離を増大させることができる。磁束は、ほぼ１つまたは複数の逆の方向７６に沿って、コンタクト３４、３６の一方または他方へアークを「吹き飛ばす」。アークが吹き飛ばされまたは誘導される方向７６は、アークを流れる電流の極性に依存する。磁束がなければ、電気アークは、典型的には、可能な限り最も短い距離、すなわちまっすぐな線を移動するはずである。磁束があれば、磁束は、放物線に近似するようにアークの経路を誘導し、それによってアークが移動しなければならない距離を実質的に増大させる。磁束が印加されることによって、アーク発生を促す条件を減らすことができる。
【００２８】
図示の実施形態では、１対のコンタクト３４、３６を示す。１対のそれぞれの放散領域６０、６２および１対のそれぞれの磁石６４、６６を、１対のコンタクト３４、３６近傍に示す。しかし、本発明の範囲から逸脱することなく、他の変形形態および数のコンタクト、放散領域、および磁石を設けることもできる。
【００２９】
図５および図６に最もよく示すように、コンタクト３４、３６は、嵌合端部７８と係合端部８０との間に延びる細長い物体である。嵌合端部７８は、回路１０（図１に示す）に結合して、回路１０と接触器アセンブリ１２を電気的に結合する。たとえば、嵌合端部７８は、バスバー２４（図１に示す）と接合することができる。図示の実施形態では、係合端部８０は、導電パッド８２を含む。導電パッド８２は、それだけに限定されるものではないが、１つもしくは複数の金属もしくは金属合金などの導電材料を含み、またはそのような導電材料から形成される。たとえば、導電パッド８２は、銀（Ａｇ）合金から形成することができる。銀合金を使用することで、導電パッド８２がアクチュエータサブアセンブリ７４の導電パッド８４に溶接されるのを防止することができる。
【００３０】
図示の例示的な実施形態では、アクチュエータサブアセンブリ７４は、長手方向軸３２に沿ってまたは長手方向軸３２に対して平行な方向に動いて、コンタクト３４、３６を互いに電気的に結合する。アクチュエータアセンブリ７４は、結合部材７２を含む。たとえば、結合部材７２は、細長い棒の形状とすることができる。結合部材７２は、それだけに限定されるものではないが、１つもしくは複数の金属もしくは金属合金などの導電材料を含み、またはそのような導電材料から形成される。結合部材７２は、結合部材７２の両端部に導電パッド８４を含む。
【００３１】
アクチュエータサブアセンブリ７４は、結合部材７２をコンタクト３４、３６の方へ動かし（閉位置、図６）、コンタクト３４、３６から離れる方へ動かす（開位置、図５）ように、長手方向軸３２に沿って両方向に動く。たとえば、アクチュエータサブアセンブリ７４は、コンタクト３４、３６の係合端部８０の方へ動いて、結合部材７２を係合端部８０の方へ持ち上げることができる。
【００３２】
結合部材７２をコンタクト３４、３６と嵌合させることで、アクチュエータサブアセンブリ７４は回路１０を閉じる。図示の実施形態では、結合部材７２は、コンタクト３４、３６を互いに接合させ、それにより電流は、アクチュエータサブアセンブリ７４を横切ってコンタクト３４、３６を両方向に流れることができる。コンタクト３４、３６とアクチュエータサブアセンブリ７４の嵌合および切断について、本開示の一実施形態に関連して以下に図示および説明する。
【００３３】
図５は、本開示の一実施形態による開状態の接触器サブアセンブリ１２の断面図である。アクチュエータサブアセンブリ７４は、長手方向軸３２に沿って向けられた細長いシャフト８６を含む。結合部材７２は、クリップまたは他の周知の方法を使用して、シャフト８６に一方の端部で接合される。
【００３４】
図５に示すように、接触器アセンブリ１２は、アクチュエータサブアセンブリ７４がコンタクト３４、３６から切り離されているため、開状態にある。アクチュエータサブアセンブリ７４は、コンタクト３４、３６から分離され、それにより結合部材７２は、コンタクト３４、３６を互いに相互接続または電気接合しない。その結果、電流は、コンタクト３４、３６を横切って通過することはできない。
【００３５】
アクチュエータサブアセンブリ７４は、プランジャ８６に結合された磁化された物体８８を含む。物体８８は、長手方向軸３２に沿って向けられた磁場または磁束を生成する永久磁石を含むことができる。接触器アセンブリ１２は、物体８８を取り囲むコイル体９０を含む。コイル体９０は、シャフト８６の磁性体８８を長手方向軸３２に沿って駆動するために、電磁石として使用することができる。たとえば、コイル体９０は、磁性体８８を取り囲む導電ワイアまたは他の構成要素を含むことができる。コイル体９０に電流を印加して、長手方向軸３２に沿って向けられた磁場を生じさせることができる。電流がコイル体９０を通過する方向に応じて、コイル体９０によって引き起こされる磁場は、Ｎ極を外側ハウジング２７の端部２８の方へ上向きにし、または端部３０の方へ下向きにすることができる。
【００３６】
アクチュエータサブアセンブリ７４をコンタクト３４、３６の方へ駆動するために、コイル体９０に通電して、長手方向軸３２に沿って磁場を生じさせる。この磁場は、アクチュエータアセンブリ７４の磁性体８８を長手方向軸３２に沿ってコンタクト３４、３６の方へ動かすことができる。図示の実施形態では、磁性体８８と内部コンパートメント５８の下壁５６との間に、プランジャばね９２が延びる。プランジャばね９２は、外側ハウジング２７の端部３０の方へ下方向の力をプランジャ８６に作用させる。プランジャばね９２によって作用される力は、コイル体９０による磁場が生じていない場合に、アクチュエータサブアセンブリ７４がコンタクト３４、３６の方へ動いてコンタクト３４、３６と嵌合するのを防止する。コイル体９０によって生成される磁場は、プランジャばね９２によってプランジャ８６に作用される力に打ち勝って、シャフト８６およびアクチュエータサブアセンブリ７４をコンタクト３４、３６の方へ駆動するのに十分な大きさまたは強さである。
【００３７】
図６は、本開示の一実施形態による閉状態の接触器アセンブリ１２の断面図である。閉状態で、アクチュエータサブアセンブリ７４は、結合部材７２がコンタクト３４、３６と嵌合されるのに十分に遠くまで、接触器アセンブリ１２内で長手方向軸３２に沿って動いている。その結果、アクチュエータサブアセンブリ７４は、電気的に結合されたコンタクト３４、３６により、回路１０を閉じる。上記のように回路１０が開かれると、磁石６４、６６は、コンタクト３４、３６を横切って延びまたはコンタクト３４、３６を囲む磁束または磁場を生じさせる。
たとえば、磁石６４、６６の磁極性は、概して矢印７６の方向に沿ってＳ極からＮ極へ延びる磁束または磁場が生成されるように、互いに位置合わせすることができる。磁石６４、６６からの磁束は、コンタクト３４、３６の１つまたは複数と結合部材７２との間に放射される電気アークを消弧領域またはチャンバ６０、６２内へ横方向に誘導し、それによって電気アークが伝搬または移動するために移動する必要のある実効距離を増大させることができる。磁束は、ほぼ１つまたは複数の逆の方向７６に沿って、コンタクト３４、３６の一方または他方へアークを「吹き飛ばす」。アークが吹き飛ばされまたは誘導される方向７６は、アークを流れる電流の極性に依存する。磁束がなければ、電気アークは、典型的には、可能な限り最も短い距離、すなわちまっすぐな線を移動するはずである。磁束があれば、磁束は、放物線に近似するようにアークの経路を誘導し、それによってアークが移動しなければならない距離を実質的に増大させる。
【００３８】
磁石６４、６６は、アークが放散領域または消弧領域６０、６２内で消弧されることを確実にするのに十分なアーク長さを確立するのに十分な磁束および方向を提供するように寸法設定される。磁石６４、６６の弓形の形状は、アークが消弧領域６０、６２へ誘導されることを確実にし、それによってアークが安定して発達し、消弧性能が改善されることを容易にするのに役立つ。
【００３９】
消弧用永久磁石６４、６６は、それぞれ凹部６８、７０内に収容されるため、アークは、消弧用永久磁石６４、６６に直接接触しない。したがって、消弧用永久磁石６４、６６の磁気特性は安定して維持されて、安定した遮断性能を実現する。
【００４０】
一実施形態では、プランジャ８６は、長手方向軸３２に沿ってコンタクト３４、３６の方へ引き続き動くことができる。回路１０を開くには、アクチュエータサブアセンブリ７４は、長手方向軸３２に沿って逆の方向に動くことができる。たとえば、アクチュエータサブアセンブリ７４は、長手方向軸３２に沿って接触器アセンブリ１２の端部３０（図１に示す）の方へ動くことができる。アクチュエータサブアセンブリ７４は、コイル体９０を通過する電流の大きさを低減させることによって、またはコイル体９０を流れる電流の通過をなくすことによって、端部３０の方へ動くことができる。たとえば、電流の大きさを低減させまたはなくすことができ、それにより圧縮されたプランジャばね９２が、プランジャ８６およびアクチュエータサブアセンブリ７４を長手方向軸３２に沿って端部３０の方へ駆動する。
【００４１】
本明細書に記載する磁石および接触器は、遮断電流の極性の影響を受けない電源切換えデバイスを提供する。加えて、磁石の位置決めのため、接触器は、磁力の相互作用によって引き起こされる接触力の望ましくない低減を受けない。コンタクトブリッジに対して平行に配置するのではなく、コンタクト間隙の端部近傍に磁石を配置することで、接触器のより小型で効率的な構成が可能になる。
【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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【図６】
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【国際調査報告】
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