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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsschalter,
der einen feststehenden Kontakt und einen beweglichen Kontakt aufweist
und der mit einem Elektromagnet-Betätigungsmechanismus versehen
ist, um den beweglichen Kontakt mit dem feststehenden Kontakt in
Kontakt zu bringen oder den beweglichen Kontakt von dem feststehenden
Kontakt zu trennen.
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Stand der Technik
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Unter
den herkömmlichen
Niederspannungs-Leistungsschaltern steht ein Leistungsschalter vom
Typ mit Federbetätigung
im Vordergrund, bei dem unter Verwendung der Energie, die beim Lösen einer
zurückgehaltenen
Feder freigesetzt wird, der Kontaktschließvorgang oder der Kontaktöffnungsvorgang
eines beweglichen Kontakts ausgeführt wird (vgl. zum Beispiel
Patentdokument 1).
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Weiterhin
ist auch ein Leistungsschalter eingeführt worden, bei dem der Kontaktschließvorgang oder
der Kontaktöffnungsvorgang
eines beweglichen Vakuumschalter-Kontakts
unter Verwendung eines Elektromagnet-Betätigungsmechanismus stattfindet (vgl.
zum Beispiel Patentdokument 2).
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Offenbarung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösende
Probleme
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Der
in dem Patentdokument 1 offenbarte Niederspannungs-Leistungsschalter
verwendet eine große
Anzahl von Sperren und Verbindungsgliedern, so daß die Größe der Vorrichtung
zunimmt; da die Anzahl der Komponenten groß ist, ist es ferner notwendig,
eine Wartung in konstanten Intervallen auszuführen, um die Zuverlässigkeit
der Vorrichtung zu gewährleisten.
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Bei
dem in dem Patentdokument 2 offenbarten Leistungsschalter ist ferner
das Verbindungsglied zwischen einer Betätigungsstange, um einen beweglichen
Kontakt mit einem feststehenden Kontakt in Kontakt zu bringen oder
um den beweglichen Kontakt von dem feststehenden Kontakt zu trennen,
und der Antriebsachse eines Elektromagnet-Betätigungsmechanismus langgestreckt
ausgebildet; daher ist immer noch eine gewisse Verbesserung erforderlich, um
die Zuverlässigkeit
der Vorrichtung zu erhöhen und
die Größe der Vorrichtung
zu vermindern.
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Darüber hinaus
ist der in dem Patentdokument 2 offenbarte Leistungsschalter mit
einem U-förmigen
Stromweg zum Erzielen eines Kurzschluß-Leitungsvermögens des
Kontaktbereichs versehen; es ist jedoch notwendig, die Größe und die
Formgebung des U-förmigen
Stromweges in Abhängigkeit
von der Strombelastbarkeit zu verändern. Der Begriff "Kurzschluß-Leitungsvermögen" bezeichnet hier
eine der Leistungseigenschaften, die in dem Fall erforderlich sind,
in dem der vorstehend beschriebene Leistungsschalter als Hauptleistungsschalter
verwendet wird, d.h. die Fähigkeit,
einen Kurzschlußstrom
weiter fließen
zu lassen, bis beim Fließen
eines hohen Stroms aufgrund eines Kurzschlußdefekts oder dergleichen eine
Schutzrelaisvorrichtung aktiviert wird und ein sicherer Unterbrechungsvorgang
ausgeführt
wird.
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Im
allgemeinen wird in einem Fall, in dem ein hoher Strom fließt, eine
hohe elektromagnetische Abstoßkraft
zwischen den Kontakten erzeugt, so daß der bewegliche Kontakt schweben
kann; aus diesem Grund ist eine Konstruktion, wie zum Beispiel der U-förmige Stromweg
gemäß dem Patentdokument
2 erforderlich, bei der ein Schweben oder Floating des beweglichen
Kontakts verhindert wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist zum Lösen
der vorstehend geschilderten Probleme von herkömmlichen Leistungsschaltern
konzipiert worden; die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung besteht
in der Schaffung eines Leistungsschalters, bei dem der Betätigungsmechanismus
vereinfacht ist und der in seiner Größe reduziert ist und bei dem
die Steuerbarkeit und die Zuverlässigkeit
verbessert sind.
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Mittel zum Lösen der
Probleme
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Ein
Leistungsschalter gemäß der vorliegenden
Erfindung weist folgendes auf:
einen feststehenden Leiter mit
einem feststehenden Kontakt;
einen beweglichen Körper, der
einen beweglichen Kontakt aufweist und derart antriebsmäßig bewegt wird,
daß der
bewegliche Kontakt mit dem feststehenden Kontakt in Kontakt gebracht
oder von diesem getrennt wird;
eine Stange, die derart vorgesehen
ist, daß sie
um eine zentrale Achse schwenkbar ist;
einen Betätigungsarm,
der mit der Stange über
einen ersten Kopplungsbereich derart schwenkbar gekoppelt ist, daß er in
Vertikalrichtung in einem ersten vorbestimmten Abstand von der zentralen
Achse entfernt angeordnet ist, und der mit dem beweglichen Körper über einen
zweiten Kopplungsbereich gekoppelt ist; sowie
eine Elektromagnet-Betätigungseinrichtung,
die mit der Stange über
einen dritten Kopplungsbereich gekoppelt ist, der in Umfangsrichtung
der Stange an einer anderen Stelle als der Position des ersten Kopplungsbereichs
vorgesehen ist und der eine Antriebsachse aufweist, die derart antriebsmäßig bewegt wird,
daß sie
sich auf einer vertikalen Linie bewegt, die horizontal in einem
zweiten vorbestimmten Abstand von der zentralen Achse angeordnet
ist.
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Der
Leistungsschalter ist derart konfiguriert, daß durch ein Aktivieren des
Elektromagnet-Betätigungsmechanismus
zum antriebsmäßigen Bewegen der
Antriebsachse die Stange rotationsmäßig bewegt wird und dadurch
der bewegliche Körper
mittels des Betätigungsarms
antriebsmäßig bewegt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung beinhaltet einen Fall, in dem der erste Kopplungsbereich,
der eine Stange mit einem Betätigungsarm
koppelt, ein Kopplungsbereich ist, der die Stange direkt mit dem
Betätigungsarm
koppelt, sowie einen Fall, in dem der erste Kopplungsbereich ein
Kopplungsbereich ist, der die Stange über ein weiteres Element in
indirekter Weise mit dem Betätigungsarm
koppelt.
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Weiterhin
beinhaltet die vorliegende Erfindung einen Fall, in dem es sich
bei dem zweiten Kopplungsbereich, der einen Betätigungsarm mit einem beweglichen
Körper
koppelt, um einen Kopplungsbereich handelt, der den Betätigungsarm
direkt mit dem beweglichen Körper
koppelt, sowie einen Fall, in dem es sich bei dem zweiten Kopplungsbereich
um einen Kopplungsbereich handelt, der den Betätigungsarm über ein weiteres Element in
indirekter Weise mit dem Betätigungsarm
koppelt.
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Zusätzlich dazu
beinhaltet die vorliegende Erfindung einen Fall, in dem es sich
bei dem dritten Kopplungsbereich, der eine Stange mit einer Antriebsachse
koppelt, um einen Kopplungsbereich handelt, der die Stange direkt
mit der Antriebsachse koppelt, sowie einen Fall, in dem es sich
bei dem dritten Kopplungsbereich um einen Kopplungsbereich handelt,
der die Stange über
ein weiteres Element in indirekter Weise mit der Antriebsachse koppelt.
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Vorteile der Erfindung
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Bei
einem Leistungsschalter gemäß der vorliegenden
Erfindung sind Vorkehrungen getroffen für einen Betätigungsarm, der mit der Stange über einen ersten
Kopplungsbereich derart schwenkbar gekoppelt ist, daß er in
Vertikalrichtung in einem ersten vorbestimmten Abstand von einer
zentralen Achse angeordnet ist, und der über einen zweiten Kopplungsbereich
mit einem beweglichen Körper
gekoppelt ist; sowie für
eine Elektromagnet-Betätigungseinrichtung,
die mit der Stange über
einen dritten Kopplungsbereich gekoppelt ist, welcher in Umfangsrichtung
der Stange an einer anderen Stelle als der Position des ersten Kopplungsbereichs
vorgesehen ist, und die eine Antriebsachse aufweist, die derart
antriebsmäßig betätigt wird,
daß sie
sich auf einer vertikalen Linie bewegt, die horizontal in einem
zweiten vorbestimmten Abstand von der zentralen Achse entfernt angeordnet
ist.
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Der
Leistungsschalter ist derart ausgebildet, daß durch ein Aktivieren der
Elektromagnet-Betätigungseinrichtung
zum antriebsmäßigen Bewegen der
Antriebsachse die Stange rotationsmäßig bewegt wird und dadurch
der bewegliche Körper über den Betätigungsarm
antriebsmäßig bewegt
wird; der Betätigungsmechanismus
läßt sich
somit vereinfachen und in seiner Größe reduzieren, und die Steuerbarkeit
und Zuverlässigkeit
des Leistungsschalters lassen sich verbessern.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung eines Leistungsschalters
gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Konfigurationsdarstellung eines wesentlichen Bereichs zum Erläutern der
Arbeitsweise eines Leistungsschalters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
Konfigurationsdarstellung eines wesentlichen Bereichs zum Erläutern der
Arbeitsweise eines Leistungsschalters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
graphische Darstellung zur Erläuterung
der Arbeitsweise eines Leistungsschalters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung des wesentlichen Bereichs
eines Leistungsschalters gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung des wesentlichen Bereichs
eines Leistungsschalters gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung des wesentlichen Bereichs
eines Leistungsschalters gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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8 eine
Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung des wesentlichen Bereichs
eines Leistungsschalters gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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9 eine
Konfigurationsdarstellung eines wesentlichen Bereichs zum Erläutern der
Arbeitsweise eines Leistungsschalters gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
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10 eine
Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung des wesentlichen Bereichs
eines Leistungsschalters gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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11 eine
Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung des wesentlichen Bereichs
eines Leistungsschalters gemäß einem
siebenten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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12 eine
Konfigurationsdarstellung zum Erläutern des wesentlichen Bereichs
eines Leistungsschalters gemäß einem
achten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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13 eine
Konfigurationsdarstellung des wesentlichen Bereichs eines Leistungsschalters
gemäß einem
neunten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Beste Art und Weise zum Ausführen der
Erfindung
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Ausführungsbeispiel
1
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1 zeigt
eine Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung eines Leistungsschalters
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; die 2 und 3 zeigen
erläuternde Darstellungen
zum Erläutern
der Arbeitsweise des Leistungsschalters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
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In 1 weist
ein isolierendes Gehäuse 1 Räume 101 und 102 auf,
die durch eine isolierende Wand 103 getrennt sind, und
ist mit einem Paar feststehender Leiter 21 und 22 versehen,
die von der Außenseite
des Gehäuses 1 her
in den Raum 101 eintreten. Die feststehenden Leiter 21 und 22 sind
mit einem Stromquellenleiter bzw. mit einem Lastleiter verbunden,
die nicht dargestellt sind. Die feststehenden Leiter 21 und 22 werden
auch als Stromquellenanschluß bzw.
Lastanschluß bezeichnet.
Ein feststehender Kontakt 211 ist an dem vorderen Ende
des feststehenden Leiters 21 angebracht, das in den Raum 101 des
isolierten Gehäuses 1 hinein
freiliegt.
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Ein
beweglicher Körper 3 ist
durch einen Verbindungsstift 4 schwenkbar gehaltert; ein
beweglicher Kontakt 311 ist an dem beweglichen Körper 3 an einer
Stelle angebracht, die dem feststehenden Kontakt 211 gegenüberliegt.
Zum Erzeugen eines Kontaktdrucks zwischen den beiden Kontakten,
wenn der bewegliche Kontakt 311 mit dem feststehenden Kontakt 211 in
Kontakt gebracht wird, ist eine Kontaktdruckfeder 5 in
einer Richtung vorgespannt, so daß der bewegliche Körper 3 in
bezug auf den Verbindungsstift 4 im Uhrzeigersinn verschwenkt
wird. Der bewegliche Körper 3 und
der feststehende Leiter 22 sind über einen flexiblen Leiter 6,
der sich biegen läßt, elektrisch
miteinander verbunden.
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Eine
flache bzw. tafelförmige
Kopplungsplatte 8, die in dem Raum 102 des isolierten
Gehäuses 1 vorgesehen
ist, ist auf einer Stange 9 festgelegt, die um eine zentrale
Achse 91 schwenkbar gehaltert ist. Die Kopplungsplatte 8 ist
mit einer in Form einer Langnut ausgebildeten Kopplungsöffnung 81 versehen,
die von dem Umfang in Richtung auf die Innenseite geneigt ausgebildet
ist.
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Ein
Betätigungsarm 7 durchsetzt
eine Durchgangsöffnung 104,
die in der Trennwand 103 des isolierten Gehäuses 1 vorgesehen
ist; das eine Ende von diesem Betätigungsarm 7 ist mit
dem beweglichen Körper 3 schwenkbar
gekoppelt, und das andere Ende des Betätigungsarms 7 ist über einen
Kopplungsstift 71 mit der Kopplungsplatte 8 schwenkbar gekoppelt.
Der Kopplungsbereich, in dem die Kopplungsplatte 8 und
das andere Ende des Betätigungsarms 7 über den
Kopplungsstift 71 gekoppelt sind, bildet einen ersten Kopplungsbereich;
der erste Kopplungsbereich ist an einer Stelle vorgesehen, die einen
Radius r, d.h. eine erste vorbestimmte Distanz von der zentralen
Achse 91 der Stange 9 entfernt angeordnet ist.
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Da
im Fall der 1 die zentrale Achse 91 und
der Kopplungsstift 71 auf der y-Achse einander überlappen,
ist die Distanz ra in der y-Achsenrichtung zwischen dem ersten Kopplungsbereich
und der zentralen Achse 91 gleich dem Radius r; wie allgemein bekannt
ist, nimmt die Distanz ra in der y-Achsenrichtung in Abhängigkeit
von den Rotationswinkeln der Kopplungsplatte 8 und der
Stange 9 ab. Der Kopplungsbereich, in dem das eine Ende
des Betätigungsarms 7 und
der bewegliche Körper 3 gekoppelt
sind, bildet einen zweiten Kopplungsbereich.
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Ein
Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10 als
Elektromagnet-Betätigungseinrichtung
ist in dem Raum 102 des isolierten Gehäuses 1 vorgesehen
und weist folgendes auf: ein Joch 11, das aus magnetischem
Material gebildet ist; eine erste und eine zweite Spule 12 und 13,
die im Inneren des Jochs 11 angebracht sind; einen Permanentmagneten 14,
der zwischen der ersten Spule 12 und der zweiten Spule 13 angebracht
ist; einen beweglichen Eisenkern 15, der sich in 1 in
der y-Achsenrichtung im Inneren der ersten Spule 12, der
zweiten Spule 13 und des Permanentmagneten 14 bewegen kann;
sowie eine Antriebsachse 16, die an dem beweglichen Eisenkern 15 angebracht
ist und sich in Abhängigkeit
von der Bewegung des beweglichen Eisenkerns 15 in hin-
und hergehender Weise auf einer geraden Linie in y-Achsenrichtung
bewegt.
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Da
es erforderlich ist, die Betriebsmoden des Kontaktschließens und
Kontaktöffnens
des beweglichen Kontakts 311 aufrechtzuerhalten, ist der
Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10 in
einer bistabilen Konstruktion ausgebildet. In 1 wird
aufgrund der magnetischen Kraft des Permanentmagneten 14 der
bewegliche Eisenkern 15 in stabiler Weise in Richtung auf
den in 1 oberen Bereich des Jochs 11 angezogen;
wenn jedoch die Spule 13 aktiviert wird, so wirkt der durch
die Spule 13 erzeugte Magnetfluß auf den beweglichen Eisenkern 15 ein und
veranlaßt
eine antriebsmäßige Bewegung
von diesem in bezug auf 1 nach unten, um den beweglichen
Eisenkern 15 an dem Bodenbereich des Jochs 11 in
Anlage zu bringen.
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In
dieser Situation wird die Spule 13 deaktiviert; aufgrund
der magnetischen Kraft des Permanentmagneten 14 bleibt
jedoch der bewegliche Eisenkern 15 in stabiler Weise in
Richtung auf den Bodenbereich des Jochs 11 angezogen. Wenn
in dieser Situation die Spule 12 aktiviert wird, so wirkt
dann der durch die Spule 12 erzeugte Magnetfluß auf den
beweglichen Eisenkern 15 und bewegt diesen antriebsmäßig nach
oben in 1, so daß der bewegliche Eisenkern 15 in
Richtung auf den oberen Bereich des Jochs 11 angezogen
wird, wie dies in 1 dargestellt ist. In dieser
Situation ist die Spule 13 deaktiviert; aufgrund der magnetischen
Kraft des Permanentmagneten 14 bleibt der bewegliche Eisenkern 15 in
stabiler Weise in Richtung auf den Bodenbereich des Jochs 11 angezogen.
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Eine
Antriebsachse 16 ist mit der Kopplungsplatte 8 mittels
eines Kopplungsstifts 161 gekoppelt, der in die Kopplungsöffnung 81 der
Kopplungsplatte 8 eingesetzt ist. Der aus dem Kopplungsstift 161 und der
Kopplungsöffnung 81 gebildete
Kopplungsbereich bildet einen dritten Kopplungsbereich. Die Antriebsachse 16 bewegt
sich in der y-Achsenrichtung auf einer geraden Linie, die rechtwinklig
zu der zentralen Achse 91 verläuft und eine Distanz rb von
dieser aufweist.
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Die
Distanz rb entspricht einem zweiten vorbestimmten Abstand. Die Kopplungsplatte 8 führt zusammen
mit der Stange 9 eine Schwenkbewegung um die zentrale Achse 91 aus;
da jedoch die Kopplungsöffnung 81 mit
einer derartigen Formgebung ausgebildet ist, daß sie von dem Umfang der Kopplungsplatte 8 in
geneigter Weise in Richtung auf das Innere von dieser verläuft, führt zwar
die Kopplungsplatte 8 eine Schwenkbewegung aus, wobei jedoch der
Kopplungsstift 161 in die Kopplungsöffnung 81 eingesetzt
ist und die Distanz rb in der x-Achsenrichtung zwischen der zentralen
Achse 91 und dem Kopplungsstift 161 stets konstant
gehalten ist.
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1 veranschaulicht
einen Zustand, in dem der bewegliche Kontakt 311 von dem
feststehenden Kontakt 211 getrennt ist; wenn in dieser
Situation die Spule 13 des Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10 aktiviert
wird, dann wird der bewegliche Eisenkern 15 in 1 antriebsmäßig nach
unten bewegt, so daß sich
die an dem beweglichen Eisenkern 15 angebrachte Antriebsachse 16 auf
der y-Achse nach unten bewegt. Da sich die Antriebsachse 16 auf
der y-Achse nach unten bewegt, wird die mit der Antriebsachse 16 gekoppelte
Kopplungsplatte 8 über
den dritten Kopplungsbereich antriebsmäßig bewegt, der aus dem Kopplungsstift 161 und
der Kopplungsöffnung 81 besteht,
so daß die
Kopplungsplatte 8 eine Schwenkbewegung im Gegenuhrzeigersinn
ausführt.
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Aufgrund
der Schwenkbewegung der Kopplungsplatte 8 im Gegenuhrzeigersinn
wird der Betätigungsarm 7,
der durch den Kopplungsstift 71 mit der Kopplungsplatte 8 gekoppelt
ist, auf der x-Achse antriebsmäßig nach
rechts bewegt, so daß der
bewegliche Körper 3 in 1 antriebsmäßig nach
rechts bewegt wird.
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2 veranschaulicht
einen anfänglichen Kontaktschließzustand,
bei dem der bewegliche Körper 3 antriebsmäßig nach
rechts bewegt wird, so daß der
Kontakt zwischen dem beweglichen Kontakt 311 und dem feststehenden
Kontakt 211 beginnt. Bei diesem Kontaktschließvorgang
wird aufgrund der Wirkung der Kontaktdruckfeder 5 ein Kontaktdruck
zwischen dem feststehenden Kontakt 211 und dem beweglichen
Kontakt 311 erzeugt, so daß eine Belastungskraft Fa mit
einer durch einen Pfeil dargestellten Richtung auf den Betätigungsarm 3 ausgeübt wird.
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Andererseits
wird eine Betätigungskraft
Fb auf der Basis der auf den beweglichen Eisenkern 15 ausgeübten Anziehungskraft
in einer durch einen Pfeil dargestellten Richtung auf die Antriebsachse 16 des
Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10 ausgeübt. Somit
beinhalten die Rotationsmomente, die auf die Stange 9 ausgeübt wer den,
an der die Kopplungsplatte 8 festgelegt ist, ein Lastmoment
Ma (= Fa × ra),
welches die Stange 9 im Uhrzeigersinn rotationsmäßig zu bewegen
versucht, sowie ein Betätigungsmoment
Mb (= Fb × rb),
welches die Stange 9 im Gegenuhrzeigersinn rotationsmäßig zu bewegen
versucht.
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Da
in diesem Fall Ma = Fa × ra
und Mb = Fb × rb
betragen, ist die Beziehung Mb > Ma
erforderlich, um die Stange 9 und die Kopplungsplatte 8 im Gegenuhrzeigersinn
zu verschwenken.
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Da
das Betätigungsmoment
Mb, welches das Lastmoment Ma übersteigt,
auf die Kopplungsplatte 8 ausgeübt wird, so wird die Kopplungsplatte 8 aus
der Position der 2 weiter im Gegenuhrzeigersinn
verschwenkt, und diese erreicht die Position gemäß 3, die dem
Kontaktschließ-Endzustand entspricht.
In dem Kontaktschließ-Endzustand sind die
zentrale Achse 91 der Stange 9, das Zentrum des Kopplungsstifts 71 und
das Zentrum des Verbindungsstifts 4 auf einer geraden Linie
fluchtend angeordnet; die Antriebsachse 16, die Kopplungsplatte 8, die
Stange 9, der Betätigungsarm 7 und
der bewegliche Körper 3 kommen
in dieser Position zu einem Stillstand, und der Kontakt zwischen
dem beweglichen Kontakt 311 und dem feststehenden Kontakt 211 bleibt
aufrechterhalten.
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Wie
vorstehend beschrieben, erreicht die Distanz ra in der y-Achsenrichtung
zwischen der zentralen Achse 91 und dem Kopplungsstift 71 ihr
Maximum, wenn sich diese Elemente in den in 1 dargestellten
Positionen befinden; die Distanz nimmt jedoch in Abhängigkeit
von dem Rotationswinkel der Kopplungsplatte 8 ab. Im Gegensatz
dazu ist die in x-Achsenrichtung vorhandene Distanz rb zwischen dem
Kopplungsstift 161 und der zentralen Achse 91 stets
konstant.
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Unter
der Annahme, daß die
durch die Kontaktdruckfeder 5 hervorgerufene Belastungskraft
Fa konstant ist, nimmt somit das Lastmoment Ma in bezug auf ihre
in 1 dargestellte Position in Abhängigkeit von dem Rotationswinkel
der Kopplungsplatte 8 ab. Da jedoch selbst bei einer Rotation
der Kopplungsplatte 8 die Distanz rb konstant ist, verändert sich
im Gegensatz dazu das Betätigungsmoment
Mb lediglich in Abhängigkeit
von der Antriebskraft Fb des Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10.
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4 veranschaulicht
die Beziehung zwischen der Belastungskraft Fa, die durch die Kontaktdruckfeder 5 aufgebracht
wird und auf die Kopplungsplatte 8 ausgeübt wird, und
dem Lastmoment Ma. In 4 ist entlang der Abszisse die
Hubbewegungsstrecke (mm) des Betätigungsarms 7 aufgetragen,
und entlang der Ordinate ist die Kraft (N) aufgetragen.
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Bei
der Hubbewegungsstrecke t1 des Betätigungsarms 7 steigt
die durch die Kontaktdruckfeder 5 hervorgerufene Belastungskraft
Fa an; wie mit einer durchgezogenen Linie in 4 dargestellt
ist, nimmt im Anschluß daran
die Belastungskraft Fa entsprechend der Zunahme bei der Hubbewegungsstrecke
linear zu, bis der Betätigungsarm 7 von
seiner Position in 1 in seine Position gemäß 2 übergeht
und anschließend
seine in 3 dargestellte Position erreicht,
die dem Endzustand des Kontaktschließvorgangs des beweglichen Kontakts 311 entspricht.
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Wenn
sich dagegen der Betätigungsarm 7 aus
seiner Position 1 in seine Position gemäß 3 bewegt,
führen
die Kopplungsplatte 8 und die Stange 9 eine Rotationsbewegung
aus; wie vorstehend beschrieben, wird somit die in y-Achsenrichtung
vorhandene Distanz ra zwischen der zentralen Achse 91 und
dem Kopplungsstift 71 in Abhängigkeit von dem Rotationswinkel
der Kopplungsplatte 8 und der Stange 9 geringer.
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Infolgedessen
verändert
sich das auf die Kopplungsplatte 8 und die Stange 9 ausgeübte Belastungsmoment
Ma in einer Weise, wie es in 4 in unterbrochener
Linie dargestellt ist, und erreicht sein Minimum etwa in der Position
gemäß 3,
die dem Endzustand des Kontaktschließvorgangs des beweglichen Kontakts 311 entspricht.
Die Hubbewegungsstrecke des Betätigungsarms 7 in
der Position, die dem Kontaktschließ-Endzustand entspricht, ist in 4 mit
t2 bezeichnet.
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Zum
Aufrechterhalten des Kontaktschließ-Endzustands gemäß 3,
nachdem der bewegliche Kontakt 311 mit dem feststehenden
Kontakt 211 in Kontakt gebracht worden ist, ist es erforderlich,
das Betätigungsmoment
Mb, das höher
ist als das Lastmoment Ma, in kontinuierlicher Weise auf die Kopplungsplatte 8 auszuüben. Wie
vorstehend beschrieben worden ist, nimmt das Lastmoment Ma in Abhängigkeit
von dem Rotationswinkel der Kopplungsplatte 8 ab und erreicht
sein Minimum, wenn der Kontaktschließvorgang abgeschlossen ist.
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Daher
ist es lediglich notwendig, daß das
Betätigungsmoment
Mb zum Aufrechterhalten des Kontaktschließ-Endzustands gleich oder größer ist
als das minimale Lastmoment Ma, so daß der Kontaktschließ-Endzustand
durch die Kraft des Permanent magneten 14 des relativ kleinen
Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10 aufrechterhalten
werden kann, der den beweglichen Eisenkern 15 anzieht.
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Im
folgenden wird eine Arbeitsweise in dem Fall erläutert, in dem der bewegliche
Kontakt 311 aus dem in 3 dargestellten
Kontaktschließ-Endzustand
gelöst
bzw. geöffnet
wird. In dem in 3 dargestellten Kontaktschließ-Endzustand
ist der bewegliche Eisenkern 15 des Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10 in
einer Position gegenüber
der in 1 dargestellten Position stabilisiert, d.h. in
stabiler Weise in Richtung auf den Bodenbereich des Jochs 11 in 1 angezogen.
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Wenn
in diesem Zustand die Spule 12 aktiviert wird, so wird
der bewegliche Eisenkern 15 aufgrund der Wirkung des durch
die Spule 12 erzeugten Magnetflusses in Richtung auf den
oberen Bereich in 1 angezogen, wobei er auf den
Betätigungsarm 16 die
Betätigungskraft
Fb ausübt,
deren Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der Betätigungskraft
in 2 ist. Aufgrund des Betätigungsmoments Mb (= Fb × rb) auf
der Basis der Betätigungskraft
Fb beginnt die Kopplungsplatte 8, eine Schwenkbewegung
im Uhrzeigersinn um die zentrale Achse 91 der Stange 9 auszuführen.
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In
dem Kontaktschließ-Endzustand
gemäß der Darstellung
in 3 sind die zentrale Achse 91, der Kopplungsstift 71 und
der Verbindungsstift 4 stationär auf einer geraden Linie fluchtend
angeordnet; die Ausfluchtung wird jedoch aufgehoben, wenn die Kopplungsplatte 8 eine
Schwenkbewegung im Uhrzeigersinn ausführt, und der Betätigungsarm 7 bewegt
sich dann von der Hubbewegungsstrecke t2 in Richtung auf die Hubbewegungsstrecke
t1. In dieser Situation wird die in y-Achsenrichtung vorhandene Distanz
ra zwischen der zentralen Achse 91 und dem Kopplungsstift 71 in
Abhängigkeit
von dem Rotationswinkel der eine Schwenkbewegung im Uhrzeigersinn
ausführenden
Kopplungsplatte 8 größer; wie
in 4 dargestellt ist, steigt das Lastmoment Ma somit sehr
stark an.
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Infolgedessen
bewirkt das hohe Lastmoment Ma eine starke rotationsmäßige Bewegung
der Kopplungsplatte 8, und der Betätigungsarm 7 trennt den
beweglichen Kontakt 311 des beweglichen Körpers 3 von
dem feststehenden Kontakt 211, so daß der Leistungsschalter in
dem in 1 dargestellten Auslösemodus bzw. Kontaktöffnungsmodus
stabilisiert wird.
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Wenn
in dem in 3 dargestellten Kontaktschließ-Endzustand
ein Strom durch einen externen Schaltkreis (nicht gezeigt) fließt, der
zwischen die feststehenden Leiter 21 und 22 geschaltet
ist, und zum Beispiel ein Kurzschlußdefekt auftritt, entsteht eine
hohe elektromagnetische Abstoßungskraft
zwischen dem feststehenden Kontakt 211 und dem beweglichen
Kontakt 311; da jedoch in dem in 3 dargestellten
Kontaktschließ-Endzustand
das Zentrum der Achse 91 der Stange 9, das Zentrum
des Kopplungsstifts 71 und das Zentrum des Verbindungsstifts 4 auf
einer geraden Linie fluchtend angeordnet sind, wird das Lastmoment,
das die Kopplungsplatte 8 durch die elektromagnetische
Abstoßkraft
zu verschwenken versucht, aufgehoben, so daß die Kopplungsplatte 8 keine
Schwenkbewegung ausführt
und der bewegliche Kontakt 311 nicht von dem feststehenden
Kontakt 211 getrennt wird. Selbst wenn der vorstehend beschriebene
Leistungsschalter als Hauptleistungsschalter verwendet wird, kann somit
ein Kurzschluß-Leitungsvermögen erzielt
werden.
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Wie
vorstehend beschrieben, ist es bei einem Leistungsschalter gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, daß wie bei
herkömmlichen
Vorrichtungen eine große
Anzahl von Verbindungseinrichtungen verwendet wird und auf der Basis
von Verbindungseinrichtungsverhältnissen
die Belastungskraft vermindert wird, um die Antriebskraft zu reduzieren,
die für
den Elektromagnet-Betätigungsmechanismus
erforderlich ist. Infolgedessen läßt sich der Betätigungsmechanismus
vereinfachen und in seiner Größe reduzieren;
zusätzlich
dazu können
die Steuerbarkeit und die Zuverlässigkeit
des Leistungsschalters verbessert werden und auch ein wartungsfreier Betrieb
von diesem erzielt werden.
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Ausführungsbeispiel
2
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5 zeigt
eine Konfigurationsdarstellung des wesentlichen Bereichs eines Leistungsschalters gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In 5 ist ein
Kopplungsverbindungsglied 17 mit der Antriebsachse 16 des
Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10 und
mit der Kopplungsplatte 8 schwenkbar verbunden, und zwar mittels
Kopplungsstiften 171 bzw. 172.
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Der
Kopplungsbereich, in dem die Kopplungsplatte 8 und die
Antriebsachse 16 über
das Kopplungsverbindungsglied 17 miteinander gekoppelt
sind, bildet einen dritten Kopplungsbereich und entspricht dem dritten
Kopplungsbereich bei dem ersten Ausführungsbeispiel, der aus der
Kopplungsöffnung 81 der
Kopplungsplatte 8 und dem Kopplungsstift 161 besteht,
und koppelt die Antriebsachse 16 mit der Kopplungsplatte 8,
während
die Bewegung der Antriebsachse 16 in 5 auf
einer geraden Linie in der vertikalen Richtung (y-Achsenrichtung)
gehalten bleibt.
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Im übrigen ist
die Konfiguration die gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Bei
dem Leistungsschalter gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
ist es nicht notwendig, irgendeine Kopplungsöffnung vorzusehen, so daß sich die
Herstellung des Leistungsschalters vereinfacht.
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Ausführungsbeispiel
3
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6 zeigt
eine Konfigurationsdarstellung eines wesentlichen Bereichs eines
Leistungsschalters gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In 6 ist ein
Anschlagstift 801 an der Kopplungsplatte 8 befestigt.
Eine Stifthalterung 802 tritt mit dem Anschlagstift 801 in
Eingriff, um die Kopplungsplatte 8 zu dem Zeitpunkt zu
stoppen, wenn die Kopplungsplatte 8 in die Position (die in 6 dargestellte
Position) verschwenkt wird, die dem Kontaktschließ-Endzustand
entspricht, in der die zentrale Achse 91 der Stange 9,
der Kopplungsstift 71 und der Verbindungsstift 4 auf
einer geraden Linie fluchtend angeordnet sind und dieser Zustand aufrechterhalten
bleibt.
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Die übrige Konfiguration
ist die gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Bei
einem Leistungsschalter gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
wird eine positionsmäßige Abweichung
in dem Kontaktschließ-Endzustand verhindert,
die durch Verschleiß an
den Kontakten aufgrund von lang anhaltendem Gebrauch, Ungleichmäßigkeiten
bei der Montage oder dergleichen bedingt ist, und es lassen sich
eine stabile Arbeitsweise und Leistungsfähigkeit erzielen.
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Ausführungsbeispiel
4
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7 zeigt
eine Konfigurationsdarstellung eines wesentlichen Bereichs eines
Leistungsschalters gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In 7 ist das
eine Ende einer Verblockungsstange 1601 mittels eines Kopplungsstifts 1611 mit
der Antriebsachse 16 des Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10 schwenkbar verbunden.
Das eine Ende eines Anschlaghebels 1602 ist mit einem Halterungsstift 1613 schwenkbar gehaltert,
und der etwa zentrale Bereich von diesem ist mit dem anderen Ende
der Verblockungsstange 1601 durch einen Kopplungsstift 1612 schwenkbar gekoppelt.
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Ein
Anschlagstift 8011 ist an dem anderen Ende des Anschlaghebels 1602 angebracht.
Wie in 7 dargestellt, befindet sich nach dem Abschluß des Kontaktschließvorgangs
des Leistungsschalters der Anschlagstift 8011 in Eingriff
mit einem Aussparungsbereich (nicht dargestellt) der Kopplungsplatte 8 in
einer ähnlichen
Weise, als wenn ein Keil eingesetzt wäre, wobei er die dem Kontaktschließ-Endzustand
entsprechende Position der Kopplungsplatte 8 und der Stange 9 aufrechterhält und dadurch
ein Verschwenken der Kopplungsplatte 8 sowohl im Uhrzeigersinn
als auch im Gegenuhrzeigersinn verhindert ist.
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Wenn
der Leistungsschalter den Kontaktöffnungsvorgang vornimmt, wird
dem Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10 ein
Auslöse-
bzw. Kontaktöffnungsbefehl
zugeführt,
so daß der
Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10 die
Antriebsachse 16 in 7 antriebsmäßig nach
oben bewegt. Infolgedessen wird der über die Verblockungsstange 1601 mit
der Antriebsachse 16 gekoppelte Anschlaghebel 1602 in
bezug auf den Halterungsstift 1613 im Gegenuhrzeigersinn
verschwenkt; auf diese Weise wird der Eingriff zwischen dem Anschlagstift 8011 und
dem Aussparungsbereich der Kopplungsplatte 8 aufgehoben,
die Kopplungsplatte 8 wird im Uhrzeigersinn verschwenkt,
und anschließend
wird der Kontaktöffnungsvorgang
des beweglichen Kontakts 211 ausgeführt.
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Bei
dem dritten Ausführungsbeispiel
besteht das Hauptziel des Anschlagstifts 801 darin, eine
weitergehende Rotationsbewegung der Kopplungsplatte 8 und
der Stange 9 über
die dem Kontaktschließ-Endzustand
entsprechende Position hinaus zu verhindern; dagegen ist bei dem
vierten Ausführungsbeispiel
der Anschlagstift 8011 vorgesehen, so daß nach dem
Abschluß des
Kontaktschließvorgangs
eine Schwenkbewegung der Kopplungsplatte 8 sowohl im Uhrzeigersinn
als auch im Gegenuhrzeigersinn verhindert wird und der Rotationswinkel
der Kopplungsplatte 8 nach Abschluß des Kontaktschließvorgangs
vollständig
aufrechterhalten bleibt.
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Wie
in 7 dargestellt ist, sind bei dem vierten Ausführungsbeispiel
nach Abschluß des
Kontaktschließvorgangs
die jeweiligen Zentren der Stange 9, des Kopplungsstifts 71 und
des Verbindungsstifts 4 nicht auf einer geraden Linie fluchtend
angeordnet, und der Kopplungsstift 71 ist in bezug auf
die zentrale Achse 91 der Stange 9 wie der Verbindungsstift 4 im
Uhrzeigersinn weiter bewegt.
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Somit übt eine
hohe elektromagnetische Abstoßkraft,
die bei einem Kurzschluß oder
dergleichen und damit beim Fließen
eines hohen Stroms zwischen den Kontakten auf tritt, eine hohe Drehkraft
im Uhrzeigersinn auf die Kopplungsplatte 8 aus; jedoch verhindert
der Anschlagstift 8011, der mit dem Aussparungsbereich
der Kopplungsplatte 8 in Eingriff steht, eine Rotationsbewegung
der Kopplungsplatte 8 und der Stange 9, so daß ein Kurzschluß-Leitungsvermögen erzielt
wird.
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Sonst
ist die Konfiguration die gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Ferner
sind in 7 die Antriebsachse 16 und
der Anschlagstift 8011 durch die Verwendung der Verblockungsstange 1601 und
des Anschlaghebels 1602 mechanisch miteinander gekoppelt;
die Antriebsachse 16 und der Anschlagstift 8011 können jedoch
auch durch andere Einrichtungen miteinander gekoppelt sein, beispielsweise
können
die Arbeitsweise des Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10 und
die Arbeitsweise des Anschlagstifts 8011 elektrisch miteinander
gekoppelt sein.
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Ausführungsbeispiel
5
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Die 8 und 9 zeigen
Konfigurationsdarstellungen zur Erläuterung des wesentlichen Bereichs
eines Leistungsschalters gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; dabei veranschaulicht 8 den
Auslöse-
bzw. Kontaktöffnungs-Endzustand
und 9 veranschaulicht den Kontaktschließ-Endzustand.
Wie in den 8 und 9 gezeigt,
ist eine in der Kopplungsplatte 8 vorgesehene Kopplungsöffnung 810 mit
einem ersten und einem zweiten Öffnungsbereich 811 und 812 ausgebildet,
die L-förmig
miteinander verbunden sind.
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In
dem in 8 dargestellten Kontaktöffnungs-Endzustand ist der
an der Antriebsachse 16 vorgesehene Kopplungsstift 161 in
den zweiten Öffnungsbereich
der Kopplungsöffnung 810 eingesetzt; in
dem in 9 dargestellten Kontaktschließ-Endzustand ist der Kopplungsstift 161 jedoch
in den ersten Öffnungsbereich 811 der
Kopplungsöffnung 810 eingesetzt.
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Im übrigen ist
die Konfiguration die gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
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In
dem Endzustand des Kontaktschließvorgangs des beweglichen Kontakts 311 wird
aufgrund der auf den Betätigungsarm 7 ausgeübten Belastungskraft
Fa eine Last-Teilkraft Fb2, wie sie in 9 veranschaulicht
ist, über
die Kopplungsplatte 8 in der durch einen Pfeil dargestellten
Richtung auf den Kopplungsstift 161 aufgebracht. Wenn die
Kontaktfläche
des ersten Öffnungsbereichs 811 der
Kopplungsöffnung 810, die
sich mit dem Kopplungsstift 161 in Eingriff befindet, parallel
zu der Bewegungsrichtung der Antriebsachse 16 ist, hat
die Last-Teilkraft Fb2 nur die in 9 dargestellte
horizontale Komponente; somit tritt nahezu keine Last-Teilkraft
in der vertikalen Richtung in 9, d.h.
in der Bewegungsrichtung der Antriebsachse 16 des Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10 auf,
mit Ausnahme einer winzigen Kraftkomponente, die durch Ungleichmäßigkeiten
bei der Produktion bedingt ist.
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Aus
diesem Grund muß der
Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10 keine
hohe Haltekraft zum Aufrechterhalten des Kontaktschließ-Endzustands
aufweisen, so daß der
Kontaktschließ-Endzustand
ohne Vergrößerung des
Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10 aufrechterhalten
werden kann.
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Ausführungsbeispiel
6
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10 zeigt
eine Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung des wesentlichen Bereichs
eines Leistungsschalters gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel,
wie es die 10 zeigt, ist eine Kopplungsöffnung 820 mit
einem ersten und einem zweiten Öffnungsbereich 821 und 822 versehen,
die unter einem Winkel von etwa 120° miteinander verbunden sind.
In dem Endzustand des Kontaktschließvorgangs des beweglichen Kontakts befindet
sich der an der Antriebsachse (nicht gezeigt) vorgesehene Kopplungsstift 161 in
Eingriff mit dem schräg
verlaufenden Wandbereich des zweiten Öffnungsbereichs 822 der
Kopplungsöffnung 820.
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10 veranschaulicht
den Eingriffszustand zwischen dem Kopplungsstift 161 und
der Kopplungsöffnung 820 in
dem Kontaktschließ-Endzustand.
Aufgrund einer Belastungskraft Fa (nicht dargestellt) ähnlich der
in 9 dargestellten Belastungskraft Fa, die auf den
Betätigungsarm
ausgeübt wird,
wird eine Last-Teilkraft Fb3 in der durch einen Pfeil dargestellten
Richtung auf den Kopplungsstift 161 ausgeübt; wenn
man die x-Achsenrichtung und die y-Achsenrichtung entsprechend der
Darstellung in 10 definiert, tritt eine Last-Teilkraft
Fb3y mit einer Richtung, die der Bewegungsrichtung der Antriebsachse
entspricht, in der durch einen Pfeil dargestellten Richtung auf,
wobei diese auf die Antriebsachse des Elektromagnet-Betätigungsmechanismus ausgeübt wird.
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Im
Gegensatz dazu wird eine Reibungskraft Fc, die durch den Eingriff
zwischen dem Kopplungsstift 161 und dem Wandbereich des
zweiten Öffnungsbereichs 822 bedingt ist,
entlang des Wandbereichs des zweiten Öffnungsbereichs 822 ausgeübt, und
die Teilkraft von dieser in der y-Achsenrichtung wird als Reibungs-Teilkraft
Fcy in der Bewegungsrichtung der Antriebsachse ausgeübt.
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In
diesem Fall beträgt Fcy = μ × Fb3,wobei μ ein Reibungskoeffizient
ist.
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Die
Richtung der Reibungs-Teilkraft Fcy ist entgegengesetzt zu der Richtung
der Last-Teilkraft Fb3y
und hebt die Last-Teilkraft Fb3y, die die Antriebsachse in der Kontaktöffnungsrichtung
zu bewegen versucht, mittels des Kopplungsstifts 161 auf. Die
Reibungskraft Fc ist proportional zu dem Reibungskoeffizienten μ der Seitenfläche des
zweiten Öffnungsbereichs 822 der
Kopplungsöffnung 820; durch
Anordnen eines Elements mit hoher Reibung, das einen hohen Reibungskoeffizienten
aufweist, entlang des Wandbereichs von mindestens dem zweiten Öffnungsbereich 822 der
Kopplungsöffnung 820,
um dadurch die Reibungskraft Fc in positiver Weise auf den Kopplungsstift 161 auszuüben, wird eine
hohe Reibungs-Teilkraft Fcy erzeugt, die den Kontaktschließ-Endzustand
des Leistungsschalters aufrechterhält, so daß eine Widerstandseigenschaft gegen
die elektromagnetische Abstoßkraft
in dem Fall gesteigert werden kann, in dem ein hoher Strom fließt.
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Im übrigen entspricht
die Konfiguration der des ersten Ausführungsbeispiels.
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Ausführungsbeispiel
7
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11 zeigt
eine Konfigurationsdarstellung für
den wesentlichen Bereich eines Leistungsschalters gemäß einem
siebenten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
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In
dem Fall, in dem in dem Kontaktschließ-Endzustand des Leistungsschalters
die vorstehend beschriebene Belastungskraft Fa auf den Kopplungsstift 161 aufgebracht
wird, werden eine Last-Teilkraft mit einer Richtung (y-Achsenrichtung) parallel
zu der Bewegungsrichtung der Antriebsachse 16 sowie eine
Last-Teilkraft mit einer Richtung (x-Achsenrichtung) rechtwinklig
zu der Last-Teilkraft in der y-Achsenrichtung auf die Antriebsachse 16 ausgeübt; somit
kann die Last-Teilkraft in der x-Achsenrichtung die Antriebsachse 16 beeinträchtigen und
verformen.
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Aus
diesem Grund ist bei dem in 11 dargestellten
Ausführungsbeispiel
die Antriebsachse 16 des Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10 verlängert und
durch ein Paar Lager 171 und 172 beidseits der
Kopplungsplatte 8 gehaltert. Der Kopplungsstift 161 ist
an der Antriebsachse 16 an einer Stelle zwischen den Lagern 171 und 172 vorgesehen und
in die Kopplungsöffnung 810 der
Kopplungsplatte 8 eingesetzt.
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Da
gemäß dem siebenten
Ausführungsbeispiel
die beiden Lager 171 und 172 die Antriebsachse 16 haltern,
kann eine Verformung der Antriebsachse 16 verhindert werden,
so daß die
Widerstandseigenschaft gegen die elektromagnetische Abstoßkraft beim
Fließen
eines hohen Stroms gesteigert werden kann.
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Ausführungsbeispiel
8
-
Im
allgemeinen werden Niederspannungs-Leistungsschalter bei einer Dreiphasen-Schaltung verwendet;
aus diesem Grund sind Dreiphasen-Leistungsschalter, die mit feststehenden Kontakten
und beweglichen Kontakten entsprechend den jeweiligen Phasen der
drei Phasen versehen sind, sehr häufig geworden. Als ein Betriebsverfahren
können
durch einen Elektromagnet-Betätigungsmechanismus
bei dem vorstehend genannten Dreiphasen-Leistungsschalter der Kontaktschließvorgang
und der Kontaktöffnungsvorgang
für die
drei Phasen auf einmal ausgeführt
werden, oder der Kontaktschließvorgang
und der Kontaktöffnungsvorgang können für jede Phase
getrennt ausgeführt
werden.
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12 veranschaulicht
die Konfiguration des wesentlichen Bereichs eines Dreiphasen-Leistungsschalter
gemäß dem achten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; der Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10 führt die
Betätigung der
jeweiligen Leistungsschalter für
drei Phasen gleichzeitig aus. In 12 sind
drei Kopplungsplatten 8a, 8b und 8c,
die die gleiche Konstruktion aufweisen, auf der Stange 9 befestigt.
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Die
vorstehend genannten Kopplungsplatten 8a, 8b und 8c sind
mit beweglichen Kontakten 311a, 311b bzw. 311c gekoppelt.
Jede Kopplung zwischen den Kopplungsplatten 8a, 8b und 8c und
den entsprechenden beweglichen Kontakten 311a, 311b und 311c ist
so konfiguriert, wie dies bei jedem der Ausführungsbeispiele 1 bis 7 der
Fall ist. Die beweglichen Kontakte 311a, 311b und 311c werden
mit feststehenden Kontakten 211a, 211b bzw. 211c,
die mit Leitern für
die entsprechenden Phasen verbunden sind, in Kontakt gebracht oder
von diesen getrennt.
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Die
Antriebsachse 16 des Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10 ist
mit der Kopplungsplatte 8b gekoppelt; die Kopplungsplatte 8b wird
zum Verschwenken der Stange 9 antriebsmäßig bewegt, so daß der Kontaktschließvorgang
oder der Kontaktöffnungsvorgang
der jeweiligen Leistungsschalter für die drei Phasen gleichzeitig
ausgeführt wird.
Die Kopplung zwischen der Kopplungsplatte 8b und der Antriebsachse 16 ist
wie im Fall eines jeden der Ausführungsbeispiele 1 bis 7 konfiguriert.
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Gemäß dem achten
Ausführungsbeispiel läßt sich
ein Dreiphasen-Leistungsschalter erzielen, der die gleichen Wirkungen
wie bei jedem der Ausführungsbeispiele 1 bis 7 aufweist.
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Ausführungsbeispiel
9
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13 veranschaulicht
die Konfiguration eines wesentlichen Bereichs eines Leistungsschalters gemäß einem
neunten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; eine Kopplungsplatte 8d, die mit
der Antriebsachse 16 des Elektromagnet-Betätigungsmechanismus 10 gekoppelt
ist, ist separat vorgesehen. Die übrige Konfiguration ist die
gleiche wie bei dem achten Ausführungsbeispiel.
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Gemäß dem neunten
Ausführungsbeispiel sind
die Kopplungsplatten 8a, 8b und 8c, die
mit den beweglichen Kontakten 311a, 311b bzw. 311c gekoppelt
sind, auf der Stange 9 in einem Winkel festgelegt, der
von dem Winkel verschieden ist, in dem die mit der Antriebsachse 16 gekoppelte
Kopplungsplatte 8d auf der Stange 9 festgelegt
ist; somit läßt sich die
Konfiguration für
jede Kopplung optimal ausführen.
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Bei
jedem der Ausführungsbeispiele
1 bis 9 werden ein normaler beweglicher Kontakt und ein normaler
feststehender Kontakt verwendet; es versteht sich jedoch, daß diese
Kontakte auch durch ein Vakuumventil gebildet sein können.
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Industrielle Anwendbarkeit
-
Ein
Leistungsschalter gemäß der vorliegenden
Erfindung kann als Leistungsschalter zum Öffnen und Schließen einer
Niederspannungs-Steigleitung oder dergleichen Verwendung finden.
-
Zusammenfassung
-
Ein
Leistungsschalter gemäß der vorliegenden
Erfindung weist folgendes auf: eine Stange (9), die um
eine zentrale Achse (91) schwenkbar vorgesehen ist; einen
Betätigungsarm
(7), der mit der Stange (9) über einen ersten Kopplungsbereich
derart schwenkbar gekoppelt ist, daß er in Vertikalrichtung in
einer ersten vorbestimmten Distanz (ra) von der zentralen Achse
(91) entfernt angeordnet ist, und der mit dem beweglichen
Körper über einen
zweiten Kopplungsbereich gekoppelt ist; sowie eine Elektromagnet-Betätigungseinrichtung
(10), die mit der Stange (9) über einen dritten Kopplungsbereich
gekoppelt ist, der in Umfangsrichtung der Stange (9) an einer
anderen Stelle als der Position des ersten Kopplungsbereichs vorgesehen
ist, und die eine Antriebsachse (16) aufweist, die antriebsmäßig derart bewegt
wird, daß sie
sich auf einer vertikalen Linie bewegt, die in horizontaler Richtung
in einem zweiten vorbestimmten Abstand (rb) von der zentralen Achse (91)
entfernt angeordnet ist. Der Leistungsschalter ist derart konfiguriert,
daß durch
das Aktivieren der Elektromagnet-Betätigungseinrichtung
(10) zum antriebsmäßigen Bewegen
der Antriebsachse (16) die Stange (9) rotationsmäßig bewegt
wird und dadurch der bewegliche Körper über den Betätigungsarm (7) antriebsmäßig bewegt
wird; die Betätigungsmechanismen
lassen sich somit vereinfachen und in der Größe reduzieren, und die Steuerbarkeit
sowie die Zuverlässigkeit
des Leistungsschalters lassen sich steigern.
-
- 1
- isoliertes
Gehäuse
- 101,
102
- Raum
- 103
- isolierende
Wand
- 21,
22
- feststehender
Leiter
- 211,
211a, 211b, 211c
- feststehender
Kontakt
- 3
- beweglicher
Körper
- 311,
311a, 311b, 311c
- beweglicher
Kontakt
- 4
- Verbindungsstift
- 5
- Kontaktdruckfeder
- 6
- flexibler
Leiter
- 7
- Betätigungsarm
- 71,
161, 1611, 1612
- Kopplungsstift
- 8,
8a, 8b, 8c, 8d
- Kopplungsplatte
- 81,
810, 820
- Kopplungsöffnung
- 811,
821
- erster Öffnungsbereich
- 812,
822
- zweiter Öffnungsbereich
- 9
- Stange
- 91
- zentrale
Achse
- 10
- Elektromagnet-Betätigungsmechanismus
- 11
- Joch
- 12
- erste
Spule
- 13
- zweite
Spule
- 14
- Permanentmagnet
- 15
- beweglicher
Eisenkern
- 16
- Antriebsachse
- 17
- Kopplungsverbindungsglied
- 801,
8011
- Anschlagstift
- 802
- Stifthalterung
- 1601
- Verblockungsstange
- 1602
- Anschlaghebel
- 1613
- Halterungsstift
- 171,
172
- Lager