JP2000067679A - スイッチング装置及びスイッチング装置を製造する方法 - Google Patents

スイッチング装置及びスイッチング装置を製造する方法

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JP2000067679A
JP2000067679A JP11236050A JP23605099A JP2000067679A JP 2000067679 A JP2000067679 A JP 2000067679A JP 11236050 A JP11236050 A JP 11236050A JP 23605099 A JP23605099 A JP 23605099A JP 2000067679 A JP2000067679 A JP 2000067679A
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switching
switching device
protective layer
contact
switch
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Thomas Dr Schoenemann
シェーネマン トーマス
Lukas Dr Zehnder
ツェーンダー ルーカス
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少なくとも１つのアーク室と少なくとも１つ
の第１のスイッチング部材と第２のスイッチング部材と
を有し、両方のスイッチング部材が互いに接触するスイ
ッチオン位置と両方のスイッチング部材が互いに解離す
るスイッチオフ位置との間で両方のスイッチング部材が
相互に移動可能にアーク室内に配置されており、アーク
室において少なくとも表面の１部が耐焼損性の材料から
形成されているスイッチング装置が容易に製作されるよ
うにすること。 【解決手段】 耐焼損性の材料の少なくとも１部が基体
の上にプラズマ放射によって施された保護層として存在
していること。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング装
置、特にパワープラント、変圧プラント及び電気エネル
ギを供給する他の装置において稼働及び過電流のオン及
びオフに使用されるようなパワースイッチ並びに該スイ
ッチング装置を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】前記形式のスイッチング装置であって、
特にスイッチングに際して形成されるアークの脚点が位
置するスイッチング部材の部分が特に耐焼損性の材料か
ら成るものが公知である。このような材料は普通は金属
粉、例えば高溶融性の成分としてのタングステン及び低
溶融性の成分としての銅の混合物の焼結によって製造さ
れる。この焼結材料は加工が比較的に困難である。特に
この焼結材料は脆性が特に大きく、切削加工方法でしか
成形することができない。さらに一般的な形式で溶着す
ることができず、他の材料とは比較的に複雑な方法でし
か、例えば銅を背後に流すか又は摩擦溶接するか又は焼
損突合せ溶接するか又は電子ビーム溶接するか又はろう
接することでしか結合することができない。この結果、
強度が比較的に低くなる。又、ねじ結合により取外し可
能に結合されるが、この場合には複雑な加工が必要であ
る。耐焼損性の部分の取付け又はライニングは一般的に
費用がかかる。
【０００３】耐焼損性の材料は実質的に変形可能ではな
いので、耐焼損性のライニングを備えた基体における変
形はきわめて制限される。材料の脆性に基づき、耐焼損
性のライニングをフレキシブルな部分に設けることは可
能ではない。これらの理由から通常はスイッチングピン
の尖端、焼損リング及び耐焼損性の材料から成る類似し
た部分を使用することで満足していた。これに対し、ア
ーク室の他の部分及び同様にスイッチオフに際して発生
する熱いガスに晒される、アーク室に接続した範囲は保
護されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、製作
が簡単である、冒頭に述べた形式のスイッチング装置並
びにその製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、請求項
１もしくは請求項２２に記載した特徴によって解決され
た。
【０００６】本発明によって達成された利点は、スイッ
チング装置、特に耐焼損性に構成された部分の製作が容
易になった他に、耐焼損性の保護層を施す可能性が著し
く拡大されたことにある。したがって本発明による保護
層はほぼ任意の形が与えられた部分の上に、種々の厚さ
と組成で施すことができる。保護層のフレキシブル性が
大きいことに基づき、保護層はフレキシブルな、特に弾
性的に変形可能な部分の上にも、そのフレキシブル性を
著しく損うか又は保護層に亀裂が形成される惧れなしで
施すことができる。
【０００７】耐焼損性の保護層をほぼ任意である表面に
局部的な要求の程度に応じて施すことができることによ
り、スイッチング装置、特にスイッチング部材の構成の
著しい制限は解消され、さもないと実地において役に立
たなかったか又は制限されてしか役に立たなかった構成
に変えることが可能になった。これによりスイッチ設計
の自由度は著しく高くなった。
【０００８】
【実施例】例えば発電機スイッチとして使用できる、左
側にスイッチオン位置で示されかつ右側にスイッチオフ
位置で示されたパワースイッチは、スイッチ軸２に対し
ほぼ回転対称的でかつ上方のケーシング部分３と下方の
ケーシング部分４とを有するケーシング１を有してい
る。上方のケーシング部分３と下方のケーシング部分４
はいずれも金属から成り、絶縁材料から成る円筒形の中
央のケーシング部分５によって結合されている。ケーシ
ング部分３，４はパワースイッチの、それぞれ反対の電
圧を導く接続部に接続されている。
【０００９】中央のケーシング部分５の高さには外側に
公称電流スイッチング装置が配置されている。この公称
電流スイッチング装置はそれぞれ上方のケーシング部分
３と下方のケーシング部分４に接続された、軸方向で互
いに間隔をおいて環状に延びる、不動の公称電流接触
器、上方の不動の公称電流接触器６及び下方の不動の接
触器７と、周方向で連続する、スイッチオン位置でそれ
ぞれ不動の公称電流接触器６，７の間の間隔を橋絡する
接触フィンガを有する、可動な公称電流接触器８とを有
している。可動な公称電流接触器８は図示されていない
切換え駆動装置と結合され、この切換え駆動装置によっ
て可動な公称電流接触器８は軸方向で、該公称電流接触
器８が上方の不動な公称電流接触器６と下方の不動な公
称電流接触器７との間のギャップを橋絡するスイッチオ
ン位置と、該公称電流接触器８が上方の不動の公称電流
接触器６から間隔を有しているスイッチオフ位置との間
で移動可能である。
【００１０】上方のケーシング部分３は水平な分離壁９
によって下方に向って閉鎖されている。分離壁９は焼損
スイッチング装置１０の不動の部分を保持している。分
離壁９の中央の開口には第１のスイッチング部材として
接触チュウリップ体１１が取付けられている。この接触
チュウリップ体１１は周方向で連続する、斜め下方へか
つスイッチ軸２に向けられた、スリットで分離された複
数の接触フィンガを有している。接触チュウリップ体１
１に向き合ってスイッチ軸２を取囲んで、電気的な絶縁
材料から成るノズル１２が配置されている。このノズル
１２は上方へ狭ばめられたホッパの形を有している。下
方のケーシング部分４内に配置され、同様に導電性の良
い結合をも形成する滑り案内１３内には、第２のスイッ
チ部材として、切換え駆動装置で軸方向に可動なスイッ
チングピン１４が支承されている。このスイッチングピ
ンはスイッチオン位置で接触チュウリップ体１１内へ突
入しかつ接触チュウリップ体１１の接触フィンガが外か
らスイッチングピン１４に接触する。この場合、接触フ
ィンガはわずかに弾性的に変形されるので、接触フィン
ガは比較的に高い接触圧をスイッチングピン１４に生ぜ
しめる。滑り案内１３は下方のケーシング部分４を上方
へ閉鎖する分離壁１５に係留されている。分離壁１５の
中央の開口にはノズル１２が固定されている。
【００１１】スイッチオフ位置ではスイッチングピン１
４は下に向って引っ張られているので、スイッチングピ
ンの尖端はノズル１２の下側に位置している。接触チュ
ウリップ体１１とスイッチングピン１４との間にはアー
ク室１６が位置している。このアーク室１６においてス
イッチオフに際して前記スイッチング部材の間にアーク
１７が形成される。アーク室１６は連続するリング状の
加熱容積１８によって取囲まれている。該加熱容積１８
はアーク室１６に、接触チュウリップ体１１をノズル１
２から分離する、環状のブロースリット１９を形成する
ギャップによって結合されている。外側では加熱容積１
８は絶縁材料から成る環状の壁２０によって閉鎖されて
いる。分離壁１５には複数の、例えば４つの周方向に分
配されたブローシリンダ２１が、切換え駆動装置で作動
可能なブローピストン２２と共に配置されている。ブロ
ーシリンダ２１はそれぞれブロー通路２３を介して加熱
容積１８と接続されている。加熱容積１８に対するブロ
ー通路２３の開口にはそれぞれ逆止弁２４が組み込まれ
ている。
【００１２】スイッチオフするためには可動な公称電流
接触器８とスイッチングピン１４とが下方へ引っ張られ
る。可動な公称電流接触器８は上方の不動な公称電流接
触器６から離されるので、電流は公称電流スイッチング
装置から焼損スイッチング装置へ切換えられる。次いで
スイッチングピン１４を接触チュウリップ体１１から離
した場合にはアーク１７が形成される。このアーク１７
はスイッチングピン１４がスイッチオフ位置に達すると
ノズル１２を通って接触チュウリップ体１１をスイッチ
ングピン１４の尖端と結合する。アーク１７から発する
熱とピストン２２がスイッチングピン１４と一緒に下方
へ運動するブローシリンダ２１のポンプ作用とによっ
て、加熱容積１８においては高い圧力が生ぜしめられ、
この圧力が接触チュウリップ体１１とノズル１２とを通
して強い消火ガス流を生ぜしめかつアーク１７を次の電
流通過量零で消火する。
【００１３】接触チュウリップ体１１（図２のａ）は焼
損スイッチング装置の第１のスイッチング部材として、
スイッチ軸２を取囲む個々の接触フィンガ２５から成っ
ている。接触フィンガはわずかに弾性的に変形可能であ
り、接触フィンガの尖端はスイッチオン位置で、スイッ
チングピン１４との接触によりいくらか外へ偏位させら
れる。この偏位は十分な接触圧を保証する。接触チュウ
リップ体１１は銅又は他の適当な材料から成る基体２６
を有している。この基体２６の表面は接触フィンガ２５
の範囲にて最終寸法の後ろに位置しかつ基体２６は前記
範囲にて、最終寸法に対する差を充す耐焼損性の保護層
２７を保持している。保護層２７の製作は他の技術分野
で良く知られているプラズマ放射方法により行われる。
保護層２７の組成は従来の耐焼損性の材料に相当するこ
とができる。
【００１４】さらにスイッチングピン１４、焼損スイッ
チング装置の第２のスイッチング部材も、例えば銅合金
又は他の公知のこの目的に適した材料から製作された基
体２８から成り、かつ基体２８の表面が尖端及び該尖端
に続く範囲にて最終寸法後の表面の後ろにあり、最終寸
法後の表面が基体２８の上にこの場合にもプラズマ放射
により施された保護層２９により製作されていることが
できる。保護層２９はスイッチングピン１４の尖端に比
較的に質量の大きいキャップを形成しかついくらか薄く
なった套壁を成して終っている。図２の（ａ）に示され
ているように前記套壁はスイッチオン位置で接触チュウ
リップ体１１の接触フィンガ２５が接触する接触範囲を
越えるまで延びている。
【００１５】図２の（ｂ）には保護層２９のいくらか異
なる構成が示されている。この保護層２９は前記接触範
囲の前で終っている。この保護層２９の導電性は基体２
８の導電性よりもわずかである。これにより接触抵抗は
小さくかつ焼損スイッチング装置への電流の切換えが容
易になっている。ここに記載した焼損スイッチング装置
では接触チュウリップ体１１を、スイッチオフに際して
熱ガスが貫流するので、その保護層を少なくともフロン
ト範囲及び内側まで延すことがすすめられる。スイッチ
ングピン１４においては尖端よりもさらに後ろに位置す
る範囲がいくらか小さな負荷を受け、通常は保護層を必
要としない。両方のスイッチング部材のフロント範囲の
後ろにある部分は強く負荷されないスイッチング装置の
場合には、保護層を両側でそれぞれ接触範囲まで延ばさ
ず、これにより接触抵抗をさらに低下させることが考え
られる。
【００１６】保護層２７，２９の構成は拡がりと厚さと
に関し、きわめて正確に、スイッチング部材の負荷によ
り生じる要求に合わせて調節することができる。一般的
には、スイッチオフに際してスイッチング部材が互いに
離反しかつまずアーク脚点が形成されるスイッチング部
材の離反範囲と、スイッチオフ位置で互いに向き合い、
アークに基づき間で燃焼し、放射及び熱ガスにより特に
強く負荷されるフロント範囲とに保護層を設けるだけで
十分である。しかしながらアーク室の他の部分、例えば
壁区分をプラズマ放射によって施された耐焼損性の保護
層でアークにより加熱されたガスに対して保護すること
も可能でかつ場合によっては有意義である。
【００１７】図１に示されたパワースイッチの公称電流
スイッチング装置は上方の不動の公称電流接触器６を第
１のスイッチング部材としてかつ可動な公称電流接触器
８を第２のスイッチング部材として有している。可動な
公称電流接触器は公称電流スイッチング装置の周囲に亙
って分配された平行な接触フィンガを数百個有している
（図３のａ，ｂ）。これらの接触フィンガは複数の接触
フィンガのグループにまとめられてそれぞれ１つの圧着
ばね３０を介して、軸方向に移動可能な保持リング３１
に支承されている。この場合には接触フィンガ３２の複
数のグループには、いくらか長いパワーフィンガ３３の
１つのグループが続いている。上方の不動の公称電流接
触器６は接触リング３４として構成され、該接触リング
３４の外側には接触フィンガ３２とパワーフィンガ３３
とがスイッチオン位置で接触する。パワーフィンガ３３
は同様に（特に図３のｃを参照）、基体３５から成り、
該基体３５は接触リング３４に向いた円頂部に耐焼損性
の保護層３６を有している。この保護層３６もプラズマ
放射により施されている。これはスイッチオフ側の縁部
に保護層３７を有する接触リング３４にもあてはまる。
この保護層３７は外側にていくらか上方へ延長されてい
る。保護層３７の上側に接触リング３４は銀めっき可能
な接触ゾーン３８を有している。この接触ゾーン３８に
はスイッチオン位置にてパワーフィンガ３３だけではな
く、同様に銀めっきされたいくらか短い接触フィンガ３
２も接触する。公称電流スイッチング装置はきわめて高
い継続電流キャリッジキャパシティを有しかつきわめて
低い接触抵抗を有している。
【００１８】スイッチオフに際してまず接触フィンガ３
２が接続リング３４から離れる。次いで電流は完全にパ
ワーフィンガ３３に切換られる。パワーフィンガも同様
に接触リング３４から離されると、電流が完全に焼損ス
イッチング装置に切換えられる前に、パワーフィンガ３
３の端部の離反範囲と接触リング３４の縁との間にアー
クが形成される。この場合、保護層３６と３７は焼損が
狭い範囲に制限されるために役立つ。
【００１９】以下、本発明により開発された可能性が適
用されている、焼損スイッチング装置の２つの実施例に
ついて記載する。特に焼損スイッチング装置は接触圧を
高めるために電磁的な力を活用する目的で複合的に形成
されかつ部分的にフレキシブルに構成されている。しか
しこの場合には要求にほぼ相応する耐焼損性の保護層を
備えたスイッチング部材が設けられている。焼損スイッ
チング装置は特にスイッチングピンを有し、該スイッチ
ングピンは尖端に続く、外側に保護層を有する抵抗性の
区分を有している。この区分は２つ又は３つ以上の平行
な又は非平行な部分導体に分割されている。
【００２０】図４の左にスイッチオン位置でかつ右にス
イッチオフ位置で示された、図１のパワースイッチにお
いて図１と図２の（ａ），（ｂ）とに示された本発明に
よる焼損スイッチング装置の第１実施例の代りを成すパ
ワースイッチの焼損スイッチング装置の本発明の第２実
施例（したがって対応する部分は同じ符号で示されてい
る）は、絶縁材料から成る回転対称的なケーシング内に
リング状の加熱容積１８を有している。この加熱容積１
８は第１の電気的な接続部と接続された第１のスイッチ
ング部材と第２のスイッチング部材とを取囲んでいる。
第１のスイッチング部材は分離壁９の下面に固定された
第１のスイッチングリング３９として構成され、第２の
スイッチング部材はスイッチングピン１４として構成さ
れている。第１のスイッチングリング３９に間隔をおい
て向き合って、分離壁１５の上面に固定された第２のス
イッチングリング４０が、スイッチ軸２に対して同心的
に配置されたスイッチングリングの間にアーク室１６が
位置するように配置されている。アーク室１６は加熱容
積１８に環状のブロースリット１９を介して接続されて
いる。
【００２１】スイッチングピン１４はさらに下側で、滑
りチュウリップ体４１により取囲まれている。この滑り
チュウリップ体は第２のスイッチングリング４０と同様
に第２の電気的な接続部と接続されている。スイッチン
グピン１４は中央のマンドレル４２として構成された保
持体を有している。この保持体の尖端には耐焼損性の材
料から成るキャップ４３がねじ込まれている。このキャ
ップ４３は高導電性のばね弾性的な材料から成るスリー
ブ、特にリング４５を保持体の前端に固定的に緊定す
る。リング４５からはスイッチングピン１４に同じ高さ
で配置された、スリットによって分離された８つの細長
い接触フィンガ４６のグループが延びている。これらの
接触フィンガ４６はマンドレル４２をほぼ平行に取囲ん
で下方へ突出している。マンドレル４２はキャップ４３
から接触フィンガ４６の端部を越えるまで絶縁材スリー
ブ４７で取囲まれ、この絶縁材スリーブ４７に厚い絶縁
材リング４８がオーバラップしている。
【００２２】スイッチオン位置で接触フィンガ４６の端
部のすぐ手前に位置する接触面４９が第１のスイッチン
グリング３９の内面に接触する。スイッチングピン１４
は第１のスイッチングリング３９の開口同様、内部に絶
縁材リング４８が位置している第２のスイッチングリン
グ４０の開口をほぼ充たしている。流路は第１のスイッ
チングリング３９から接触面４９を介して接触フィンガ
４６に達し、この接触フィンガ４６を通ってリング４５
にかつマンドレル４２を通ってかつ滑りチュウリップ体
４１を介して延びている。接触フィンガ４６により取囲
まれたマンドレル４２の最先端部分は、部分導体を形成
し、この部分導体は同様に部分導体を形成する、前記マ
ンドレル４６にリング４５によって導電的に結合された
接触フィンガ４６における電流に対し非平行な電流を保
持する。このようにしてマンドレル４２と接触フィンガ
４６との間に引き起される電磁的な突き離しによって、
接触フィンガ４６が拡開させられ、接触フィンガ４６の
接触面４９が第１のスイッチングリング３９の内面に向
って押される。このようにして得られた接触力は、それ
とは反対の接触除去力同様、電流強さが大きければ大き
いほど強く、電流強さと無関係な力の補償を結果として
もたらす。
【００２３】スイッチオフ運動の第１の時相の間に、ス
イッチングピン１４の、第１のスイッチングリング３９
に接触していた範囲はキャップ４３に向って移動する。
したがって非平行な流路の長さは比較的に迅速に短くな
りかつそれと共に接触力が低減する。スイッチングピン
１４が第１のスイッチングリング３９から引抜かれる
と、スイッチングリング３９とキャップ４３との間にア
ークが形成される。キャップ４３が第２のスイッチング
リング４０を通過すると、アーク脚点はキャップ４３か
らこの第２のスイッチングリング４０に飛び移り、アー
クは第１のスイッチングリング３９と第２のスイッチン
グリング４０との間で燃焼する。アークは加熱容積１８
から外へ吹き出されかつ次いで電流通過量が零になると
消える。
【００２４】第１のスイッチングリング３９、第２のス
イッチングリング４０及びキャップ４３は、これらが簡
単な剛性の部分であるので、内実の、公知の形式で焼結
によって製造された材料から成っている。しかしながら
前記部分は、図２の（ｂ）のスイッチングピンの尖端と
同じように、それぞれ例えば銅合金から成る基体から成
り、この基体がプラズマ放射によって施された、耐焼損
性の保護層を保持している。
【００２５】複雑な形に成形されているフレキシブルな
スリーブ４４はこの場合にも基体５０とプラズマ放射に
よって該基体５０の上に施され、スリーブの外面を形成
する保護層５１とから成っている。基体５０は導電性の
良い弾性材料から成っている。保護層５１は接触フィン
ガ４６が晒される弾性変形に追従するために十分にフレ
キシブルである。したがってスイッチングピン１４の尖
端と、アーク脚点が形成される第１のスイッチングリン
グ３９と第２のスイッチングリングとのような特別に負
荷される部分だけを保護するのではなく、キャップ４
３、スリーブ４４、マンドレル４２の、内部に位置する
前方部分によって形成された、流出する熱ガスによって
同様に強く負荷される抵抗性のスイッチングピン区分を
も保護することが可能である。
【００２６】図５の（ａ）〜（ｄ）に示された焼損スイ
ッチング装置の本発明による第３実施例はだいたい第２
実施例に相応しているが、平行な電流の間の引き付け
が、必要な接触力を与えるために利用されている。スイ
ッチングピン１４はこの場合にもマンドレル４２として
構成された保持体の端部に接続した、弾性的にたわみ可
能な２つの平行な付加部５２ａ，ｂを有している。これ
らの付加部５２ａ，ｂはスリット５３で分離されてい
る。各付加部５２ａ，ｂはその端部に接触部材５４ａも
しくは５４ｂを有している。この接触部材５４ａ，５４
ｂは第１のスイッチングリング３９の内面に接触するた
めの接触面４９を有している。該接触部材５４ａ，５４
ｂと付加部５２ａ，ｂは結合部材５２ａもしくは５５ｂ
を介して、各接触部材５４ａ，ｂが各付加部５２ａもし
くは５２ｂに対し、スイッチ軸２と合致するスイッチン
グピン軸に関し１８０゜ずらされるように結合されてい
る。結合部材５５ａ，ｂは短い、１／２ねじ山を形成す
るねじ区分として構成されている。
【００２７】接触部材５４ａ，５４ｂは互いにスリット
５３の延長５３′によって分離されている。接触部材５
４ａ，５４ｂは合わせて多角形状の、例えば１２角形の
横断面を有している。第１の接触部材５４ａはスイッチ
ングピン１４の半球状の尖端で終っている。この相異を
除いてそれぞれ付加部５２ａ又は５２ｂ、結合部材５５
ａもしくは５５ｂ及び接触部材５４ａもしくは５４ｂか
ら成る、マンドレル４２と一体に高導電性のばね弾性的
な材料から成るスイッチングピン部分は互いに完全に相
応している。
【００２８】図５の（ａ）に示された、接触部材５４
ａ，ｂが第１のスイッチングリング３９との接触により
いくらか互いに押されかつ付加部５５ａ，ｂが相応して
押し離され、したがって接触面４９がすでに弾性的な戻
し力によって第１のスイッチングリング３９の内面に押
されているスイッチオン位置では、流路は第１のスイッ
チングリング３９と接触面４９とを介して接触部材５４
ａ，ｂに延び、この接触部材５４ａ，ｂと結合部材５５
ａ，ｂ、付加部５２ａ，ｂ及びマンドレル４２の区分及
びさらに滑りチュウリップ体４１を介して延びる。第２
のスイッチングリング４０はスイッチングピン１４に接
触しない。両方の比較的に長い付加部５２ａ，ｂは平行
な電流を導きかつこれによって相互に引き付けられる。
該付加部と結合された、該付加部に対して１８０゜ずら
された接触部材５４ａ，ｂはこれによって押し離され、
その接触面４９はこの結果、より強く第１のスイッチン
グリング３９の内面に対して押される。接触面４９の範
囲におけるスイッチングピン１４の多角形の横断面によ
ってスイッチングピン１４は第１のスイッチングリング
３９に常に少なくとも４個所で接触する。
【００２９】スイッチオフ運動が開始したすぐあとで接
触部材５４ａ，ｂは第２のスイッチングリング４０にも
接触し、上記の流路を部分的に短絡的に閉じる。これに
より、付加部５２ａと５２ｂとの間の電磁的な引き付け
力が減少し、同様にこれにより引き起される接触力が減
退する。したがってスイッチングピン１４の引き戻しは
高すぎる摩擦力によって阻止されない。スイッチングピ
ン１４の尖端が第１のスイッチングリング３９の開口か
ら引き出されると、これらの部分の間にはアークが形成
される。スイッチングピン１４の尖端が次いで第２のス
イッチングリング４０の開口を通過するとアークはその
上に切換えられる。アークは第１のスイッチングリング
３９と第２のスイッチングリング４０との間で燃焼しか
つ加熱容積１８からの空気流で吹かれ、次の電流通過量
零で消される。
【００３０】この場合にも、第１のスイッチングリング
３９と第２のスイッチングリング４０は通常の形式で内
実の焼結された耐焼損性の材料から成っている。スイッ
チングピン１４はしかしながらこの場合にも高導電性の
弾性材料から成っている。基体は結合部材５５ａ，ｂと
これに続く接触部材５４ａ，ｂにより形成された、２つ
の部分導体に分割された抵抗性の区分の範囲にプラズマ
放射によって施された耐焼損性の保護層５７を保持して
いる。この保護層５７はアーク脚点によって特に強く負
荷されるスイッチングピン１４の尖端では比較的に厚
く、接触部材５４ａ，ｂと結合部材５５ａ，ｂの外面で
はいくらか薄く構成されている。さらに、スイッチング
ピンの半球状の先端を内実である、一般的な形式で焼結
された、耐焼損性の材料から成るキャップとして構成す
ることも考えられる。いずれの場合にも流出する熱ガス
の１部が擦過する、複雑に成形された抵抗性のスイッチ
ングピン区分の外側は、耐焼損性の保護層５７の表面に
より形成されている。
【００３１】耐焼損性の保護層を施すことは本発明によ
り著しく容易になるので、スイッチング部材の部分だけ
ではなく、スイッチオフの場合にも発生する熱ガスで負
荷される他の部分をも保護することが実際的である。例
えば焼損リング３９，４０に続く、拡大する排気開口の
環状の壁面も同様に、分離壁９，１５の基体６０，６１
の上にプラズマ放射によって形成された保護層５８，５
９によって形成される。
【００３２】焼損性の保護層を基体の上に施すために使
用されたプラズマ放射では、高い電気的なフィールドに
より、適当なプラズマガスからプラズマが形成され、こ
のプラズマに搬送ガスにより粉体混合物が供給される。
この場合、粉体混合物は液化され、ガスと一緒に電気的
なフィールドを通して基体に向って加速されかつ基体の
表面に放射され、そこに迅速に硬化する層を形成する。
酸化を回避するためにはプラズマ放射は有利には真空下
で実施される。
【００３３】このようにして製作された保護層は従来製
作されていた耐焼損性の部分の保護層に劣らない耐焼損
性を有している。この保護層は比較的にフレキシブルで
あり、起こり得る基体の変形が妨げられない。プラズマ
放射によって施された層の厚さは正確にかつ可変に調節
可能である。したがって切削加工による後加工はたいて
い、特に表面特性を調節するためにわずかに必要である
に過ぎない。特にしばしば有効であることは、表面粗さ
を研削又は研磨で減少させることである。例えばフライ
ス加工で大きい材料容積を除去することも可能ではある
が、たいていの場合には不要である。
【００３４】基体の上に耐焼損性の保護層を製作するた
めにそれぞれ使用されかつ保護層の組成にも相応する粉
体混合物の組成に関しては、多くの可能性がある。この
粉体混合物の組成はほぼそのつどの要求に合わせること
ができる。通常は公知の焼結された耐焼損性の材料の場
合のように良好な耐焼損性に関し、高溶融性の成分と、
蒸発により冷却に寄与する低溶融性の成分とを有する混
合物が用いられる。たいていの場合には、少なくとも２
０００℃の融点を有する高溶融性の金属、例えばＷ、Ｍ
ｏ又はＩｒの割合は少なくとも１０％重量、有利には少
なくとも５０％重量が適性であるのに対し、融点が２０
００℃よりも低い低溶融材料としてはＣｕ、Ａｇ、Ｔ
ｉ、Ｆｅを使用することができる。きわめて良いと証明
されたのは、従来の焼結された耐焼損性の材料のよう
に、タングステンと銅との混合物、特に割合が約８０％
重量もしくは２０％重量の混合物である。他の銅合金、
特にＭｏとの銅合金も適している。
【００３５】さらにもっぱら高溶融性の材料から成るか
又は−負荷が小さい場合に使用するためには−このよう
な成分を有しておらず、例えば添加物、例えばChromを
有する銅だけしか有していない保護層も可能である。そ
もそも、そのつどの使用の耐焼損性に十分であることを
条件としてきわめて多くの組成が可能である。したがっ
て粉体混合物の成分としては前述の成分の他に、Ａｕ、
Ｒｕ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｐｔの他にＮｉ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃも
考えられる。
【００３６】同様に基体のためにも要求に応じて選ばれ
る多くの材料、例えばＣｕ、Ａｇ、Ｆｅ、鋼、Ａｌ又は
材料の高い導電性と共に高い弾性が要求される場合には
フレキシブルな銅合金、例えばＣｕＢｅ、ＣｕＣｒ又は
ＣｕＣｒＺｒが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスイッチング装置を有するパワー
スイッチを軸方向に断面して、左側にスイッチオン位置
を示し、右側にスイッチオフ位置を示した図。
【図２】（ａ）は図１のパワースイッチを軸方向に断面
して拡大して示し、（ｂ）は（ａ）に示した焼損スイッ
チング装置の変化実施例を拡大して示した図。
【図３】（ａ）は図１のパワースイッチの公称電流スイ
ッチング装置をスイッチオン位置で半径方向外側から概
略的にかつ拡大して示した図、（ｂ）は図３の（ａ）の
Ｂ−Ｂ線に沿って断面して縮小して示した図、（ｃ）は
図３の（ｂ）の１部を拡大して示した図。
【図４】（ａ）は本発明による別のスイッチング装置を
軸方向に断面して左側にスイッチオン位置を示しかつ右
側にスイッチオフ位置を示した図、（ｂ）は図４の
（ａ）の焼損スイッチング装置の一部を図４の（ｃ）の
Ｂ−Ｂ線に沿って軸方向に断面して拡大して示した図、
（ｃ）は図４の（ｂ）のＣ−Ｃ線に沿って断面して示し
た図。
【図５】（ａ）は本発明による別のスイッチング装置を
スイッチオン位置で、軸方向に断面して示した図、
（ｂ）は図５の（ａ）のスイッチング装置をスイッチン
グ位置で示した図、（ｃ）は図５の（ａ）、（ｂ）の焼
損スイッチング装置の１部を図５の（ｄ）のＣ−Ｃ線に
沿って断面して示した図。（ｄ）は図５の（ｃ）のＤ−
Ｄ線に沿って断面して示した図。
【符号の説明】
１ ケーシング、 ２ スイッチ軸、 ３ 上方のケー
シング部分、 ４ 下方のケーシング部分、 ５ 中央
のケーシング部分、 ６ 上方の不動の公称電流接触
器、 ７ 下方の不動の公称電流接触器、 ９ 分離
壁、 １０ 焼損スイッチング装置、 １１ 接触チュ
ウリップ体、 １２ ノズル、 １３ 滑り案内、 １
４ スイッチングピン、 １５ 分離壁、 １６ アー
ク室、 １７アーク、 １８ 加熱容積、 １９ ブロ
ースリット、 ２０ 壁、 ２１ブローシリンダ、 ２
２ ブローピストン、 ２３ ブロー通路、 ２４ 逆
止弁、 ２５ 接触フィンガ、 ２６ 基体、 ２７
保護層、 ２８ 基体、２９ 保護層、 ３０ 圧着ば
ね、 ３１ 保持リング、 ３２ 接触フィンガ、 ３
３ パワーフィンガ、 ３４ 接触リング、 ３５ 基
体、 ３６，３７保護層、 ３８ 接触ゾーン、 ３９
第１のスイッチングリング、 ４０第２のスイッチン
グリング、 ４１ 滑りチュウリップ体、 ４２ マン
ドレル、 ４３ キャップ、 ４４ スリーブ、 ４５
リング、 ４６ 接触フィンガ、 ４７ 絶縁材スリ
ーブ、 ４８ 絶縁材リング、 ４９ 接触面、 ５０
基体、 ５１ 保護層、 ５２ａ，ｂ 付加部、 ５
３，５３′ スリット、５４ａ，ｂ 接触部材、 ５５
ａ，ｂ 接続部材、 ５６ 基体、 ５７，５８，５９
保護層、 ６０，６１ 基体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルーカス ツェーンダー スイス国 バーデン−デットヴィル ドル フシュトラーセ 28

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つのアーク室（１６）並び
    に少なくとも１つの第１のスイッチング部材及び１つの
    第２のスイッチング部材を有し、該スイッチング部材が
    アーク室において、スイッチング部材が互いに接触する
    スイッチオン位置とスイッチング部材が互いに離反され
    ているスイッチオフ位置との間で互いに運動可能に配置
    されており、前記アーク室（１６）における表面の少な
    くとも１部が耐焼損性の材料から形成されている形式の
    ものにおいて、前記耐焼損性の材料の少なくとも１部が
    基体（２６，２８，３５，５０，５６，６０，６１）の
    上にプラズマ放射により施された保護層（２７，２９，
    ３６，３７，５１，５７，５８，５９）として存在して
    いることを特徴とする、スイッチング装置。
  2. 【請求項２】 前記第１のスイッチング部材と前記第２
    のスイッチング部材の少なくとも離反範囲、つまりスイ
    ッチオン位置からスイッチオフ位置へ移行する場合に互
    いに離反される離反範囲が、それぞれ１つの保護層（２
    ７，２９，３６，３７，５１，５７）を有している、請
    求項１記載のスイッチング装置。
  3. 【請求項３】 少なくとも前記第１のスイッチング部材
    又は前記第２のスイッチング部材の、スイッチオフ位置
    で各対応スイッチング部材に向い合ったフロント範囲が
    保護層（２７，２９，３６，３７，５７）を有してい
    る、請求項１又は２記載のスイッチング装置。
  4. 【請求項４】 少なくとも前記第１のスイッチング部材
    又は前記第２のスイッチング部材の、前記スイッチオン
    位置で対応スイッチング部材に接触する範囲が、保護層
    を有していない、請求項２又は３記載のスイッチング装
    置。
  5. 【請求項５】 第１のスイッチング部材がスイッチ軸
    （２）に沿って移動可能なスイッチングピン（１４）と
    して構成された焼損スイッチング装置として当該スイッ
    チング装置が構成されており、スイッチングピン（１
    ４）の尖端が保護層（２９，５７）を有している、請求
    項１から４までのいずれか１項記載のスイッチング装
    置。
  6. 【請求項６】 前記スイッチングピン（１４）の尖端に
    続く抵抗性のスイッチングピン区分が同様に保護層（２
    ９，５１，５７）により形成されている、請求項５記載
    のスイッチング装置。
  7. 【請求項７】 抵抗性を有する前記スイッチングピン区
    分が少なくとも２つの、分離した平行な又は非平行な部
    分導体を有し、これらの部分導体の少なくとも１つが、
    保護層によって覆われた外側面の１部を形成している、
    請求項６記載のスイッチング装置。
  8. 【請求項８】 部分導体がスイッチングピン（１４）の
    尖端の範囲で中央の保持体に固定された、自由に後方へ
    突出する接触フィンガ（４６）として構成されており、
    前記接触フィンガ（４６）が前記保持体を取囲んでい
    る、請求項７記載のスイッチング装置。
  9. 【請求項９】 前記部分導体が平行に前方へ突出する付
    加部（５２ａ，５２ｂ）に接続しておりかつほぼねじ条
    の１／２を形成する結合部材（５５ａ，５５ｂ）とこれ
    に接続した接触部分（５４ａ，５４ｂ）とを含んでい
    る、請求項７記載のスイッチング装置。
  10. 【請求項１０】 第２のスイッチング部分が接触チュウ
    リップ体（１１）として構成され、スイッチ軸（２）を
    取囲む複数の接触フィンガ（２５）を有し、該接触フィ
    ンガ（２５）が少なくとも尖端に保護層（２７）を有し
    ている、請求項５から９までのいずれか１項記載のスイ
    ッチング装置。
  11. 【請求項１１】 前記接触フィンガ（２５）が少なくと
    も内側にそれぞれ保護層（２７）を有している、請求項
    １０記載のスイッチング装置。
  12. 【請求項１２】 第２のスイッチング部材がスイッチ軸
    （２）に沿って移動可能な、該スイッチ軸（２）を取囲
    む接触フィンガの環を有し、前記接触フィンガの少なく
    とも１部が導体フィンガ（３３）として構成され、該導
    体フィンガの尖端がそれぞれ、第１のスイッチング部材
    に向いた側に保護層（３６）を有している公称電流スイ
    ッチング装置として当該スイッチング装置が構成されて
    いる、請求項１から４までのいずれか１項記載のスイッ
    チング装置。
  13. 【請求項１３】 第２のスイッチング部材がスイッチ軸
    （２）を取囲む接触リング（３４）として構成されてお
    り、該接触リング（３４）がスイッチオフ側の縁に、少
    なくとも導体フィンガ（３３）と協働する範囲にて、保
    護層（３７）を有している、請求項１２に記載のスイッ
    チング装置。
  14. 【請求項１４】 アーク室（１６）又は該アーク室（１
    ６）と結合された範囲を制限する壁面が保護層（５８，
    ５９）から形成されている、請求項１から１３までのい
    ずれか１項記載のスイッチング装置。
  15. 【請求項１５】 前記保護層（２７，２９，３６，３
    ７，５１，５７，５８，５９）が少なくとも２０００℃
    の融点を有する高溶融性の成分を有している、請求項１
    から１４までのいずれか１項記載のスイッチング装置。
  16. 【請求項１６】 高溶融性の成分の割合が少なくとも１
    ０％重量、特に少なくとも５０％重量である、請求項１
    ５記載のスイッチング装置。
  17. 【請求項１７】 高溶融性の成分が主として材料、Ｗ、
    Ｍｏ、Ｉｒの少なくとも１つから成っている、請求項１
    ５又は１６記載のスイッチング装置。
  18. 【請求項１８】 前記保護層（２７，２９，３６，３
    ７，５１，５７，５８，５９）が融点が２０００℃より
    も低い低溶融性の成分を有している、請求項１５から１
    ７までのいずれか１項記載のスイッチング装置。
  19. 【請求項１９】 低溶融性の前記成分が材料、Ｃｕ、Ａ
    ｇ、Ｔｉ、Ｆｅの少なくとも１つを包含している、請求
    項１８記載のスイッチング装置。
  20. 【請求項２０】 前記基体（２６，５０，５６）がフレ
    キシブルな、特に弾性的に変形可能な材料から成ってい
    る、請求項１から１９までのいずれか１項記載のスイッ
    チング装置。
  21. 【請求項２１】 前記基体（２６，２８，３５，５０，
    ５６，６０，６１）が主として材料、Ｃｕ、Ａｇ、Ｆ
    ｅ、鋼、Ａｌ、ＣｕＢｅ、ＣｕＣｒ、ＣｕＣｒＺｒの少
    なくとも１つから成っている、請求項１から２０までの
    いずれか１項記載のスイッチング装置。
  22. 【請求項２２】 請求項１から２１までのいずれか１項
    記載のスイッチング装置を製造する方法において、スイ
    ッチング装置の少なくとも１つの構成部分のために、１
    つの基体（２６，２８，３５，５０，５６，６０，６
    １）を製造し、該基体（２６，２８，３５，５０，５
    ６，６０，６１）の表面の内、少なくとも部分領域が最
    終寸法後の表面に対して後退させられており、該部分領
    域にてプラズマ放射で、耐焼損性の保護層が施されてお
    り、該保護層（２７，２９，３６，３７，５１，５７，
    ５８，５９）が最終寸法後の表面に対する差を充してい
    ることを特徴とする、スイッチング装置を製造する方
    法。
  23. 【請求項２３】 前記プラズマ放射を真空下で行う、請
    求項２２記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記保護層（２７，２９，３６，３
    ７，５１，５７，５８，５９）をプラズマ放射後、機械
    的に、特にフライス加工、研削加工又は研磨加工で後加
    工する、請求項２２又は２３記載の方法。
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