(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空遮断器のための電極アセンブリであって、
接触板と、
前記接触板に接続された電極コイルであって、
前記真空遮断器の端子ポストへの取り付けのためのベースと、
前記ベースと前記接触板との間の少なくとも１つの弓状アームであって、各弓状アームが、前記電極アセンブリの進行方向に対しておよそ垂直な平面内の湾曲した経路に沿って延在する、弓状アームと、を含む電極コイルと、
少なくとも１つの支持部材と、を備え、
各弓状アームが、開口を含む端面を含み、１つの弓状アームの端面の開口は、別の弓状アームの隣接する端面の対応する開口と整列するように位置決めされ、
各支持部材が、隣接する端面間の間隙を維持するために、整列した開口内に部分的に位置決めされている、電極アセンブリ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの支持部材が、前記少なくとも１つの弓状アームの電気抵抗率よりも高い電気抵抗率を有する材料を含む、請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの支持部材が、ピン支持体である、請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの支持部材が、中空コアを含む、請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項５】
前記少なくとも１つの支持部材が、前記支持部材の側壁の第１の端部から前記支持部材の前記側壁の反対側の第２の端部まで延在する長手方向スロットを更に備える、請求項４に記載の電極アセンブリ。
【請求項６】
少なくとも１つの前記開口の一部に充填され、前記少なくとも１つの前記開口を有する前記記弓状アームを前記接触板に固定する充填材料を更に含む、請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項７】
前記充填材が、ろう付け要素であり、
各支持部材が、中空部分を含み、
前記ろう付け要素が、各支持部材の前記中空部分内に位置決めされて、前記接触板を前記支持部材及び前記開口が一部である前記弓状アームに接続している、請求項６に記載の電極アセンブリ。
【請求項８】
前記間隙が、前記平面に対して約３０度の角度を有する、請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項９】
前記間隙が、前記平面に対して約１５度〜約７５度の角度を有する、請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項１０】
各弓状アームが、その弓状アームを前記接触板に接続する隆起部分を備え、
各弓状アームの前記隆起部分が、前記平面に対しておよそ垂直な方向に延在している、請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項１１】
全ての前記弓状アームによって形成される円形が、前記接触板の外半径におよそ等しい外半径を有する、請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項１２】
前記電極コイルが、前記弓状アームのうちの３つを含み、
前記弓状アームの各々が、前記電極アセンブリの円周の周りにほぼ１２０°延在している、請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項１３】
前記電極コイルの前記ベースに取り付けられた下側支持体を更に備え、
前記電極コイルの前記ベースが、スロットを更に含み、
前記下側支持体が、スロットを含み、
前記下側支持体の前記スロットが、前記ベースの前記スロットに隣接して位置決めされている、請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項１４】
前記接触板と前記電極コイルの前記ベースとの間に取り付けられ、前記弓状アームの各々の内部に位置決めされた内側支持体を更に備える、請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項１５】
請求項１に記載の電極アセンブリを備える、真空遮断器。
【請求項１６】
各弓状アームの前記端面が、少なくとも部分的に半径方向に傾斜しており、
隣接する端面の間の前記間隙もまた、少なくとも部分的に半径方向に傾斜している、請求項１に記載の電極アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願及び優先権の主張）
本特許文献は、２０１９年８月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／８８５，５７１号に対する優先権を主張する。優先権出願の開示は、参照により本文書に完全に組み込まれる。
【０００２】
（発明の分野）
本特許文献は、真空遮断器に関し、より具体的には、真空遮断器のための改善された軸方向磁場コイルに関する。
【背景技術】
【０００３】
真空遮断器は、典型的には、電流の流れを遮断するために使用される。遮断器は、対向する接触面を有する一対の同軸状に整列した分離可能な電極アセンブリを取り囲む、略円筒形の真空エンベロープを含む。接触面は、閉鎖回路位置で互いに当接し、回路を開放するように分離される。各電極アセンブリは、真空エンベロープの外側に延在し、電気回路に接続される電流搬送端子ポストに接続される。
【０００４】
アークは、典型的には、接触が電流を搬送しながら開放回路位置まで移動して離れたときに、接触面の間に形成される。アークは、電流が遮断されるまで継続する。アークによって気化した接点からの金属は、アーク発生中にプラズマを形成し、接点に凝縮して戻るとともに、電流が消えた後、電極アセンブリと真空エンベロープの間に載置された蒸気シールド上に凝縮する。
【０００５】
一般的にアークは、主に、熱プラズマを形成する収縮した円柱状の形態にある。熱プラズマは、非常に高温であり、接点間の著しい電流を支持することができ、したがって電流を遮断することはより困難である。円柱状アークが拡散アークになるように促され、より低い温度のプラズマ及び電流ゼロでのより容易な遮断をもたらすことが有利である。拡散アークは、接触面のより広い面積にわたってアークエネルギーを分配するため、円柱状のアークと同様に、接触の大部分が蒸発せず、したがって、接点及び遮断器の耐用年数を延長する。
【０００６】
拡散アークの形成を促進する１つの技術は、接点間の領域に軸方向磁気磁場（ＡＭＦ）を課すことによるものである。磁場は、各接点の後方に位置するコイル内の電流によって自己発生し得る。軸方向磁場真空遮断器のためのこのようなコイルを組み込んだ様々な電極アセンブリが、Ｐａｕｌ  Ｓｌａｄｅによる「Ｔｈｅ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｒ  Ｃｏｎｔａｃｔ」，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．ｏｎ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，Ｈｙｂｒｉｄｓ，ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｔｅｃｈ．、Ｖｏｌ．７、Ｎｏ．１、Ｍａｒｃｈ  １９８４で論じられている。
【０００７】
参照により本明細書に組み込まれる米国特許第４，２６０，８６４号、同第４，５８８，８７９号及び同第５，０５５，６３９号に開示されるコイルなどの従来技術のコイルは、典型的には、中央ハブから放射状に伸びる電流搬送アームを含み、半径方向アームは、弓状コイル要素に接続される。参照により本明細書に組み込まれる米国特許第４，６７５，４８３号、同第４，８７１，８８８号、同第４，９８２，０５９号及び同第５，３１３，０３０号に開示されているものなどのいくつかの軸方向磁場真空遮断器設計は、複数の角度付きスロットを有する円筒状コイルを使用することにより、コイルの径方向に延在する部分を低減又は排除する試みがなされており、角度付きスロットは、複数の螺旋状に延在する電流搬送アームを画定する。参照により本明細書に組み込まれる米国特許第３，８２３，２８７号、同第４，７０４，５０６号及び同第５，７７７，２８７号に開示されているものなどの他の軸方向磁場真空遮断器は、裏層板の軸方向前方に離間配置された円筒状コイルを組み込んでいる。
【０００８】
上述の全ての実施例では、アームの方位長は、半円（すなわち、１８０°）未満である。より高い電圧及び／又はより高い電流定格のいずれかへのその用途を可能にするために、真空遮断器の遮断能力を更に増加させるために、弓状コイルアームの長さは、これらのアームに沿った円形の電流の流れによって自己発生ＡＭＦが増加するよう増加させる。例えば、コイル設計は、円の約２／３のアーム長さ（すなわち２４０°）、円の３／４のアーム長さ（すなわち、２７０°）、又は電流が完全な円（すなわち、３６０°）を流れて最大ＡＭＦを発生させるコイルを有してもよい。
【０００９】
しかしながら、アームの延長に伴い、コイルの機械的強度は弱くなり、長い片持ち梁アームは、ベース（すなわち開始点）への接続において変形しやすい。これは、高電圧及び高電流定格のより厳格な適用条件によって更に悪くなる。より高い電圧定格は、開放間隙のより大きな進行距離、及びより速い開放速度を要求する。より大きい電流定格は、より大きなアーム断面を有するより大きなコイル直径を要求する。これらの条件は、コイルの機械的一体性が、真空遮断器の閉鎖及び開放動作に耐えるための課題を提起する。
【００１０】
真空遮断器の閉鎖動作中、電極アセンブリの接点は、一緒に（すなわち、閉鎖動作中に圧縮下で）激しく締まり、回路を再接続することができる。通常の動作の間、１つ以上の小溶接部は、可動接点と固定接点との間の接触境界面に形成され得る。真空遮断器の開放動作中、回路遮断器は、回路の電流を遮断するために、それらの小溶接部を破断して一対の接点を分離することができなければならない。この溶接−破断プロセスでは、コイルは、引張荷重を経験する（すなわち、開放動作中の張力下で）。コイルは、塑性変形なしに、すなわち、アームが引き離されることなく、この引張荷重に耐えることができなければならない。
【００１１】
通常の動作中、離間したコイルアームは、これらの遮断中に発生する大きな引張力及び圧縮力（例えば、応力）に耐えることができるが、重要な事象中、力は大きすぎ、コイルの形状を変化させる（すなわち、コイルのアームが変形する）。コイルアームは、大きな引張力の発生の間に引き離されてもよく、又は大きな圧縮力の発生中にともに膨潤されてもよい。変形したコイルは、コイルが真空エンベロープ内で永久的に封止されるときに、高価な交換及び長いサービス中断を必要とする真空遮断器の性能を損なう及び／又は無効にする場合がある。より高い電圧定格に使用される電極アセンブリはまた、より長いコイルアームを必要とし、これは、より低い電圧定格のための電極アセンブリと比較してより損傷しやすい。
【００１２】
上記の問題を解決する最も一般的な方法は、アームのベースへの接続の断面積を増加させ、それによって各コイルのアーム長を短くすることである。これは、コイルによって生成される軸方向磁場を低下させるような望ましくない効果を有する。
【００１３】
したがって、電極アセンブリの耐用年数を増加させる支持アームを有するコイル構造を有する真空遮断器のための電極アセンブリを得ることが望ましい。
【発明の概要】
【００１４】
様々な実施形態では、真空遮断器のための電極アセンブリは、接触板、電極コイル、及び少なくとも１つの支持部材を含む。電極コイルは、真空遮断器の端子ポストへの取り付けのためのベースと、電極アセンブリの進行方向に対して実質的に垂直な平面内の湾曲した経路に沿って延在するベースと接触板との間の少なくとも１つの弓状アームと、を含む。電極コイルは、そのアーム又はアームの端部又はその近くで接触板に接続されてもよく、又は以下に記載されるように接続されてもよい。
【００１５】
いくつかの実施形態では、各弓状アームは、隣接する弓状アームの隣接する端面の対応する開口と整列するように位置決めされた開口を含む端面を含む。支持部材の各々は、隣接する端面間の間隙を維持するために、整列した開口内に部分的に位置決めされている。
【００１６】
代替的に又は更に、開口は、弓状アームの端部付近に載置されてもよく、それらは、１つのアームの下側面と別のアームの上側面との間、又はアームと電極アセンブリの接触板若しくはベースとの間の間隙を維持する支持ピンを保持するように位置決めされてもよい。
【００１７】
いくつかの実施形態では、充填材料は、各支持部材及び／又は弓状アームを接触板に機械的及び電気的に接続するために、開口（複数可）とともに少なくとも部分的に含まれてもよい。任意選択的に、各支持部材は、中空ピンであってもよく、各開口の一部は、充填材料で充填されてもよい。例えば、充填材料は、支持部材及び弓状アームを電極コイル及び接触板に接合するろう付け材料であってもよい。
【００１８】
いくつかの実施形態では、間隙は、平面に対して約１５度〜約７５度の角度を有してもよい。例えば、間隙は、平面に対して約３０度の角度を有する。代替的に、間隙は、平面に対して９０度の角度を有してもよい。
【００１９】
いくつかの実施形態では、各弓状アームは、弓状アームをベースに接続する延長部材を含んでもよい。ベースは、略ディスク形状であってもよく、各延長部材は、その弓状アームから、平面に対して実質的に垂直な方向に延在してもよい。弓状アームの全ては、略ディスク形状のベースの外半径に実質的に等しい外半径を集合的に有してもよい。
【００２０】
いくつかの実施形態では、各弓状アームは、各弓状アームを接触板に接続する隆起部分を含んでもよい。接触板は、略ディスク形状であってもよく、各弓状アームの隆起部分は、平面に対して実質的に垂直な方向に延在してもよい。弓状アームの全ては、略ディスク形状の接触板の外半径に実質的に等しい外半径を集合的に有してもよい。
【００２１】
いくつかの実施形態では、電極コイルは、３つの弓状アームを含んでもよく、弓状アームの各々は、電極アセンブリの円周の周りにほぼ１２０°延在してもよい。
【００２２】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの弓状アームは、実質的に均一な曲率半径を有してもよい。
【００２３】
いくつかの実施形態では、電極アセンブリは、内側支持体及び下側支持体を更に含んでもよい。内側支持体は、接触板と電極コイルのベースとの間に取り付けられてもよく、少なくとも１つの弓状アームの内部に位置決めされてもよい。下側支持体は、電極コイルのベースに取り付けられてもよい。いくつかの実施形態では、電極コイルのベースは、少なくとも１つのスロットを含んでもよく、下側支持体は、少なくとも１つのスロットを含んでもよく、下側支持体の少なくとも１つのスロットは、ベースの少なくとも１つのスロットに隣接して位置決めされてもよい。
【００２４】
いくつかの実施形態では、支持部材は、ピンであってもよく、長手方向スロットを含んでもよく、中空であってもよく、及び／又はコイルアームの材料の導電率よりも低い導電率の材料で作製されてもよい。例えば、支持部材は、鋼、ニッケルクロム合金（例えば、ニクロム）及びチタン合金などの材料、又はセラミックなどの絶縁材料でさえ含んでもよい。
【００２５】
いくつかの実施形態では、各開口は、弓状アームの隆起部分上、弓状アームの非隆起部分上、又は両方に位置してもよい。
【００２６】
本開示の別の態様では、各弓状アームは、隣接する弓状アームの隣接する端面又はベース上のいずれかの対応する開口と整列するように位置決めされた少なくとも１つの追加の開口を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】電極コイルが設置され得る例示的な真空遮断器（真空エンベロープの一部が除去された）の等角図である。
【図２】真空エンベロープが除去された、図１の真空遮断器の部分図である。
【図３】電極アセンブリの例示的な構成要素の分解図である。
【図４Ａ】接触板の上面図、側面図、底面図、及び等角図である。
【図４Ｂ】接触板の上面図、側面図、底面図、及び等角図である。
【図４Ｃ】接触板の上面図、側面図、底面図、及び等角図である。
【図４Ｄ】接触板の上面図、側面図、底面図、及び等角図である。
【図５Ａ】電極コイルの上面図、側面図、底面図、及び等角図である。
【図５Ｂ】電極コイルの上面図、側面図、底面図、及び等角図である。
【図５Ｃ】電極コイルの上面図、側面図、底面図、及び等角図である。
【図５Ｄ】電極コイルの上面図、側面図、底面図、及び等角図である。
【図６Ａ】下側支持体の上面図、側面図、底面図、及び等角図である。
【図６Ｂ】下側支持体の上面図、側面図、底面図、及び等角図である。
【図６Ｃ】下側支持体の上面図、側面図、底面図、及び等角図である。
【図６Ｄ】下側支持体の上面図、側面図、底面図、及び等角図である。
【図７】支持部材の等角図である。
【図８】内側支持体の等角図である。
【図９】電極コイル内に位置決めされた１つの支持部材に沿った断面図である。
【図１０】代替の電極コイルの等角図である。
【図１１】図１０のものと同様の別の電極コイルの等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本明細書で使用されるとき、単数形「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈が別途明確に示さない限り、複数のものへの言及が含まれる。特に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書で使用するとき、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、限定するものではないが、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」ことを意味する。本明細書で使用するとき、用語「例示的な（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」は、「例として（ｂｙ  ｗａｙ  ｏｆ  ｅｘａｍｐｌｅ）」を意味することを意図するものであり、特定の例示的な項目が好ましいか又は必要であることを示すことを意図するものではない。
【００２９】
この文書では、そのような「第１の」及び「第２の」という用語が名詞を修正するために使用される場合、そのような使用は、単に１つの項目を別の項目と区別することを意図するものであり、具体的に記載されない限り、連続的な順序を必要とするものではない。数値に関連して使用されるとき、用語「約（ａｂｏｕｔ）」及び「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）は、数値に近いが正確には数字ではない値を含むことが意図される。例えば、いくつかの実施形態では、用語「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」は、値の＋／−１０パーセント以内の値を含み得る。
【００３０】
本文書で使用される場合、「上部」及び「下部」、「上側」、及び「下側」、又は「前側」及び「後側」などの用語は、絶対的な向きを有することを意図するものではなく、代わりに、互いに対する様々な構成要素の相対的位置を説明することを意図する。例えば、第１の構成要素は「上側」構成要素であってもよく、第２の構成要素は、構成要素が一部であるデバイスが第１の方向に配向されているときに「下側」構成要素であってもよい。構成要素の相対的な配向は逆であってもよく、又は構成要素を含む構造の向きが変更される場合には、構成要素が同じ平面上にあってもよい。図面は、縮尺とおりではない。特許請求の範囲は、そのような構成要素を含むデバイスの全ての配向を含むことを意図する。
【００３１】
ここで図１を参照すると、一実施形態による真空遮断器１００は、第１及び第２の電極アセンブリ３００及び３０２、第１及び第２の端子ポスト１２０及び１２２、並びに真空エンベロープ１１０を含む。図２は、真空エンベロープ１１０が除去された、図１の真空遮断器１００の電流搬送部分の部分図である。
【００３２】
真空エンベロープ１１０は、１つ以上の管状絶縁ケーシング１１６ａ、１１６ｂによって接合された離間したエンドキャップ１１２及び１１４を含む。蒸気シールド１１８は、真空エンベロープ１１０内に含まれてもよく、電極アセンブリ３００及び３０２から電気的に絶縁されてもよく、又は電極アセンブリ３００及び３０２のうちの１つのみに接続されてもよい。絶縁ケーシング１１６ａ、１１６ｂの絶縁面は、回路遮断事象中に発生した金属蒸気によって劣化することを防ぐ。真空エンベロープ１１０は、電極アセンブリ３００及び３０２の両方を取り囲み、真空のカプセルを形成する。
【００３３】
第１及び第２の端子ポスト１２０及び１２２は、第１及び第２の電極アセンブリ３００及び３０２を電気回路に結合するために、第１及び第２の電極アセンブリ３００及び３０２にそれぞれ電気的に結合される。ベローズアセンブリ１３０などの機構は、真空エンビロープ１１０の真空シールを維持しながら、閉鎖回路位置（図１）と開放回路位置（図２）との間の電極アセンブリ３００及び３０２のうちの少なくとも一方の軸方向移動を可能にする。第１及び第２の電極アセンブリ３００及び３０２並びに第１及び第２の端子ポスト１２０及び１２２は、真空遮断器１００の共通の長手方向軸を画定する。
【００３４】
図３は、電極アセンブリ３００の構成要素及びそれが接続される端子ポスト１２０の部分図である。電極アセンブリ３００は、接触板４００と、内側支持体８００と、（以下により詳細に記載されるように）３つの弓状アーム５３０と、を有する、略カップ形状の電極コイル５００と、下側支持体６００と、弓状アーム５３０の間に（及び任意選択的に部分的に）位置決めされた３つの支持部材７００と、を含む。電極アセンブリ３００の構成要素を組み立てるために、支持部材７００は、電極コイル５００の弓状アーム５３０の間に位置決めされ、内側支持体８００は、電極コイル５００の内部内に位置決めされ、接触板４００は、電極コイル５００の弓状アーム５３０の上に位置決めされ、内側支持体８００及び電極コイル５００は、下側支持体６００及び端子ポスト１２０の上に位置決めされる。なお、図１及び図２の各電極アセンブリ３００、３０２は、図３〜図１１に示されるような構造を有してもよい。したがって、先に述べたように、「上部（ｔｏｐ）」及び「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上方（ａｂｏｖｅ）」及び「下方（ｂｅｌｏｗ）」、「頂部（ａｔｏｐ）」及び「下部（ｕｎｄｅｒ）」、「上側（ｕｐｐｅｒ）」及び「下側（ｌｏｗｅｒ）」、若しくは「前側（ｆｒｏｎｔ）」及び「後側（ｒｅａｒ）」であるような項目への参照は、相対的であり、図３に示される配向を反映することのみを意図している。電極アセンブリ３００のためのアセンブリと比較して、同様の電極アセンブリ３０２は必ず反転されるであろう。又は、電極アセンブリは、水平面上で傾斜又は横向きのいずれかで整列していてもよい。
【００３５】
接触板４００の電極コイル５００及び端子ポスト１２０及び１２２は全て、電流の流れに対して高い導電性を有する材料から作製され、下側支持体６００、支持部材７００及び内側支持体８００は全て、電流の流れに対して高い電気抵抗率を有する材料から作製される。これにより、電流が電極アセンブリ３００及び３０２に沿って通過することを可能にし、支持デバイス６００、７００、８００の効果が、真空エンベロープ１１０内の軸方向磁場を生成する所望の円形の流れと干渉することがない。例えば、接触板４００は、銅−クロム（Ｃｕ−Ｃｒ）合金から作製されてもよく、電極コイル５００及び端子ポスト１２０は、酸素を含まない銅（ＯＦＣ）、ＣｕＣｒ合金、又は他の好適な材料から作製されてもよく、下側支持体６００、支持部材７００、及び内側支持体８００は、ステンレス鋼、セラミック、又は他の好適な材料から作製されてもよい。例えば、ニッケルクロム合金（例えば、ニクロム）及びチタン合金は、高電気抵抗率（電極アームの抵抗率と比較して）、低い蒸気圧、及び真空ろう付けに適合する高融点を有する好適な支持材料である。
【００３６】
図４Ａ〜図４Ｄは、様々な実施形態による接触板４００の上面図、側面図、底面図、及び等角図である。接触板４００は、外側面４０２及び内側面４０４を含む。接触板４００は、内側支持体８００の内側又は周囲に嵌合する内側面４０４上の隆起部分４０６などの任意の好適な構造によって内側支持体８００に取り付けられてもよい。１つの電極アセンブリ３００の接触板４００が他の電極アセンブリ３０２の接触板４００（すなわち、接触板が接触する）に接触すると、回路は、閉鎖され、電流は、連続的に通過することができる。接触板４００、４００が分離されると、回路が、開放され、電流が、遮断される。回路を再び閉鎖するために、接触板４００、４００は、接触位置に戻される。上述したように、接触板４００、４００を引き離して一緒に押すことにより、大きな応力（引張力及び圧縮力）が生じる。支持部材７００は、電極アセンブリ３００の剛性を補強して、以下でより詳細に説明するように、これらの大きな応力に耐えることを可能にする。
【００３７】
図５Ａ〜図５Ｄは、様々な実施形態による電極コイル５００の上面図、側面図、底面図、及び等角図である。電極コイル５００は、ベース５１０及び少なくとも２つの弓状アーム５３０を有してもよい。例えば、図５Ａ〜図５Ｄに示されるように電極コイル５００は、３つの弓状アーム５３０Ａ、５３０Ｂ、及び５３０Ｃ（以下、互いに明確に区別されない限り、５３０）を有してもよく、これらの各々は、実質的に均一な曲率半径を有し、コイルの円周の周りにほぼ１２０°延在して、円周方向の電流経路を提供してもよい。３つの弓状アームが示されているが、任意の好適な数の弓状アームが使用されてもよいことを理解されたい。例えば、コイルの円周の周りにほぼ３６０°延在する単一の弓状アームが使用されてもよい。代替的に、２つ、４つ、又はそれより多くの弓状アームが使用されてもよく、ただし、アームは、１つ以上のリング（例えば、積層又は螺旋構造）内の円周の周りに延在し、電極コイルの動作中に十分な軸方向磁場を発生させることができる。弓状アーム５３０は、電極アセンブリの進行方向に対して実質的に垂直な平面内の湾曲した経路に沿って延在してもよい。更に、図５Ａ〜図５Ｄに示される弓状アームは、コイルの中心に対して実質的に均一な曲率半径を有し、螺旋アームなどの他の構成が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、必要とされないが、ベース５１０及び弓状アーム５３０は、単一の材料片から製作されてもよい。これらの構成要素の材料は、十分な導電率及び熱伝達能力を有する任意の材料であってもよい。銅及びＣｕ／Ｃｒ複合体などの金属が好適である。
【００３８】
図５Ａ及び図５Ｃを参照すると、一般に、ベース５１０は、内側面５１２及び外側面５１４を有するディスク形状である。内側面５１２は、以下により詳細に記載されるように、内側支持体８００を受容するための円形窪み５１６を含んでもよい。外側面５１４は、以下により詳細に記載されるように、下側支持体（図３の６００）を受容するための円形隆起部分５１８を含んでもよい。ベース５１０は、溶接、ろう付け、はんだ付け、圧入（例えば、締まり嵌め）、又は他の接続方法などの任意の接続方法によって端子ポスト１２０の端部に突出部（図３の１２４）を受容するための開口５２０を含んでもよい。開口５２０は、ガス捕捉を防止するベース５１０の中心を通過してもよい。ベース５１０は、径方向延長部５２４を形成するスロット５２２を含んでもよい。例えば、図５Ｃに示すように、ベース５１０は、３つの径方向延長部５２４Ａ、５２４Ｂ、及び５２４Ｃを有してもよい。
【００３９】
図５Ｂ及び図５Ｄを参照すると、各弓状アーム５３０は、弓状アーム５３０から延在し、弓状アーム５３０をベース５１０に接続する延長部材５３２と、接触板４００の内側面４０４に接続するための隆起部分５３６と、を含んでもよい。各弓状アーム５３０は、内側面５３８、外側面５４０、上側面５４２、下側面５４４、第１の端面５４６、及び第２の端面５４８を含む。１つの弓状アーム５３０の第１の端面５４６は、間隙Ｇを形成する隣接する弓状アーム５３０の第２の端面５４８に面してもよい。弓状アーム５３０は、各々の弓状アーム５３０の第１及び第２の端面５４６、５４８の間にわずかな間隙Ｇのみを有する、電極コイル５００の円周の周りに完全な円を略形成する。端面５４６、５４８の各々の間の間隙Ｇは、真空遮断器１００の長手方向に沿って延在してもよく（すなわち、直角を有する）、又は約１０°〜約９０°の範囲、約１５°〜約６０°の範囲、約２０°〜約４５°の範囲、又は約２５°〜約３５°の範囲で放射状に傾斜していてもよい。例えば、図５Ｂに示されるように、端面５４６、５４８の各々の間の間隙Ｇは、およそ３０°に傾斜している。比較のために、図１０に示される実施形態では、端面５４６’、５４８’の各々の間の間隙Ｇは傾斜していない。
【００４０】
ベース（図示せず）を有さない単一平面内に弓状アームを有する電極コイルでは、上側面５４２は、接触板４００に面し、下側面５４４は、下側支持体６００に面する。例えば、図５Ａ〜図５Ｄ及び図１０に示されるように、ベース５１０の内側面５１２から延在する単一のレベルの弓状アーム５３０を有する電極コイル５００の場合、上側面５４２は、接触板４００に面し、下側面５４４は、ベース５１０の内側面５１２に面している。各弓状アーム５３０は、弓状アーム５３０の下側面５４４から延在し、弓状アーム５３０をベース５１０に接続する延長部材５３２を含んでもよい。
【００４１】
ベースの内側面から半径方向に延在する複数のレベルの弓状アームを有する電極コイルの場合（すなわち、各弓状アームが３６０°／ｎを超える半径方向アークを延在するように螺旋状に延在し、ｎは弓状アームの総数であり、図示せず）、１つのレベルの上側面５４２は、接触板に面し、一方、異なるレベルの下側面５４４は、ベース５１０に面している。これらの２つのレベルは、互いに隣接していてもよく、又は更なるレベルがそれらの間にあってもよい。
【００４２】
全ての実施形態において、全ての弓状アームの端面の少なくとも一部は、別の弓状アームの端面に部分的に面する。これら２つの端面間の間隙Ｇ（例えば、距離）は、以下により具体的に記載されるように、支持部材７００によって維持される。
【００４３】
各弓状アーム５３０は、その端面５４６又は５４８の一方又は両方に延在する少なくとも１つの開口５５０、５５２を含む。任意選択的に、開口は、弓状アーム５３０を通って、対応する上側面５４２若しくは下側面５４４（例えば、貫通穴）まで延在してもよく、又は凹部として弓状アーム５３０内に部分的にのみ延在してもよい。各開口５５２は、隣接する弓状アーム５３０の対応する開口５５０と整列していてもよい（又は、１つの弓状アームのみが使用される場合、弓状アームの他の端部上の開口と）。開口５５０、５５２は、例えばドリル加工などの任意の好適な方法によって形成されてもよい。図３及び図９に示されるように、開口５５０、５５２は、真空遮断器１００の長手方向軸に平行に形成されてもよく、あるいは、開口５５０、５５２は、平行ではない角度で形成されてもよい。例えば、開口５５０、５５２は、端面５４６、５４８に垂直に形成されてもよい。開口５５０、５５２は、電極コイル５００の弓状アーム５３０がその最終形状に形成される前又は後に形成されてもよい。図３及び図９は、以下により詳細に説明するように、各支持部材７００の部分が、隣接する弓状アーム５３０の各対の開口対５５０、５５２内に固定されていることを示す。ピン７００は、隣接する弓状アームの端面間の間隙Ｇを維持するのに役立つ。
【００４４】
図６Ａ〜図６Ｄは、様々な実施形態による下側支持体６００の上面図、側面図、底面図、及び等角図である。下側支持体６００は、電極コイル５００の外側面５１４に隣接して位置決めされて、真空遮断器動作中に電極コイル５００を支持してもよい。下側支持体６００は、外側面６０２、内側面６０４、及び開口６０６を含む。開口６０６は、電極コイル５００の外側面５１４上の円形隆起部分５１８が、溶接、ろう付け、はんだ付け、圧入（例えば、締まり嵌め）、又は他の接続方法などの好適な接続方法で通過できるように寸法決めされる。下側支持体６００は、電極コイル５００のベース５１０上のスロット５２２と同様に載置された少なくとも１つの外向きに延在するスロット６０８含んでもよい。スロット６０８を有する下側支持体６００は、支持板６００を流れる電流を減少させることによって、軸方向磁場を増加させることができる。スロット６０８を有する下側支持体６００は、第１の電極アセンブリ３００（図３を参照）、第２の電極アセンブリ３０２、又はその両方を支持してもよい。同様に、下側支持体６００は、スロットを任意選択的に含まなくてもよい（図２の第２の電極アセンブリ３０２を参照されたい）。
【００４５】
支持部材７００は、電極コイル５００の１つの弓状アーム５３０の自由端を電極コイル５００の別の部分に強固に接続してスペーサとして機能し、真空遮断器１００のサイクル動作中に引張力及び圧縮力に対する抵抗力を提供する。例えば、支持部材７００は、ピン、ねじ付きねじ、細長い梁などであってもよい。支持部材７００は、１つの弓状アーム５３０の第１の端面５４６を別の弓状アーム５３０の第２の端面５４８に強固に連結するように、第１の端面５４６及び第２の端面５４８上の整合開口５５０、５５２の中に垂直に位置決めされてもよい。例えば、図７に示すようなピン形状の支持部材７００は、整合開口５５０、５５２内に位置決めされてもよい。代替的に、支持部材７００は、ねじ付き開口５５０、５５２に垂直に位置決めされたねじ付きねじ支持部材であってもよい。任意選択的に、支持部材７００は、第１の端面５４６及び第２の端面５４８上の整合するチャネルの間に半径方向に位置決めされて、１つの弓状アーム５３０の第１の端面５４６を第２の端面５４８に強固に連結（例えば、インターロック）するようにしてもよい。例えば、Ｉ梁形状の支持部材７００は、第１の端面５４６及び第２の端面５４８上の整合するＴ形チャネル内に半径方向に位置決めされてもよい。
【００４６】
各支持部材７００は、引張力及び圧縮力に対する抵抗の両方を提供する材料から作製されてもよい。例えば、ステンレス鋼で作製された支持部材７００は、引張荷重下で、弓状アームの長い片持ち梁部分が電極コイルの他の構成要素から引き離され、圧縮荷重下で塑性変形されることを最小限に抑える。支持部材７００はまた、支持部材７００によって電流が乱されないようにするために、電極アームよりも実質的により電気抵抗性（導電性がより低い）のある材料から作製されてもよい。上述のように、例示的な材料としては、ステンレス鋼、ニッケルクロム合金（例えば、ニクロム）、及びチタン合金が挙げられる。
【００４７】
図７は、様々な実施形態によるピン形状支持部材７００の等角図である。各支持部材７００は、任意選択的に円筒形である外側壁７０２を含んでもよく、任意選択的に、電極コイル５００の各弓状アーム５３０の開口（図５Ｄ及び図９の５５０、５５２）を通じた挿入を補助するテーパ状端部７０４ａ、７０４ｂを含む。支持部材７００は、弓状アーム５３０の開口５５０、５５２の内径よりも小さい直径（又は非円形であれば、幅の他の測定値）を有する外側側壁を有してもよく、支持部材７００を開口５５０、５５２内に載置することができる。支持部材７００は、任意選択的に、例えば、支持部材の全体積の抵抗率を増加させるために、中央に位置する中空コア７０８を有してもよい。支持部材７００はまた、側壁の一方の端部７０４ａから側壁の他方の端部７０４ｂまで延在し、真空遮断器１００の軸方向と整列する、支持部材７００自体に誘導される渦電流を最小化するための長手方向スロット７０６を有してもよい。
【００４８】
図８は、いくつかの実施形態に含まれ得る内側支持体８００の等角図である。内側支持体８００は、電極コイル５００のベース５１０の円形窪み５１６内に嵌合する（図５Ａを参照）。ガスが内側支持体８００内に捕捉されるのを防ぐために、穴８０２が内側支持体８００を通って提供されてもよい。図３に示すように、接触板４００は、内側支持体８００の内側に嵌合する円形隆起部分４０６によって内側支持体８００に取り付けられる。
【００４９】
図９は、様々な実施形態による、電極コイル５００内に位置決めされた１つの支持部材７００に沿った断面図である。支持部材７００は、例えば、第１の弓状アーム５３０Ｂの開口５５０とともに位置決めされ、次いで、第２の弓状アーム５３０Ａ内の整合開口５５２に当接することができる。残りの空隙は、充填材料で充填されてもよい。例えば、最初の空隙に整合するＴ字形状のプリフォームを有するろう付け要素５５４は、支持部材７００を第１の弓状アーム５３０Ａ、第２の弓状アーム５３０Ｂ及び接触板４００に適切かつ固く接合する。Ｔ形ろう付け要素５５４は、ろう付け要素５５４の上側面が弓状アーム５３０の隆起部分５３６の上方に延在するように、開口５５０、５５２内の支持部材７００の中空部分７０８内に配置されてもよい。接触板４００は、ろう付け要素５５４の上側面及び弓状アーム５３０の隆起部分５３６に接して載置され、次いでろう付け温度に加熱されてもよい。このろう付けプロセス中、ろう付け要素５５４は、溶融形態に加熱され、冷却中に隣接する面に適合することができ、したがって、接触板４００を弓状アーム５３０及び支持部材７００に接続する。この接続は、閉鎖動作中の圧縮力に耐えるように電極コイル５００の弓状アーム５３０を強化しながら、開放動作中の引張力に耐える電極コイル５００の能力を改善する。
【００５０】
図１０は、別の実施形態による代替的な電極コイル５００の等角図である。電極コイル５００’の各弓状アーム５３０’は、弓状アーム５３０’から長手方向（すなわち、真空遮断器１００の長手方向と平行）に延在し、弓状アーム５３０’をベース５１０’に接続する延長部材５３２’を有してもよい。この実施形態では、隣接する弓状アーム５３０’の端面５４６’、５４８’間の間隙Ｇは、垂直軸を有する（すなわち、作動されるときに遮断器の進行経路に平行である）、したがって、弓状アーム５３０’のうちの１つの開口５５０’は、ベース５１０’上に位置する対応する開口５５２’と整列してもよい。
【００５１】
図１１は、別の実施形態による、図１０と同様の別の電極コイル５００”の等角図である。電極コイル５００”は、ベース５１０上に位置する整合開口５５２”と整列するように位置決めされた各弓状アーム５３０”内に２つ以上の開口５５０”を有してもよい。例えば、図１１に示す電極コイル５００”は、各弓状アーム５３０”上に５つの開口５５０”を含む。
【００５２】
上記の特徴及び機能、並びに代替物は、多くの他の異なるシステム又は用途に組み合わされてもよい。様々な現在予期されない又は予期されない代替物、修正、変形、又は改善は、当業者によって行われてもよく、これらの各々はまた、開示される実施形態によって包含されることを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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