JP2009527878A - 過電流開閉装置 - Google Patents

Abstract

閾値電流を上回ると付属する接点システムを第１状態から第２状態へと移行させるための電流検出手段を有し、その開閉特性が正確である中圧又は高圧応用用過電流開閉装置を形成するために、第１分岐回路中にある電流検出手段の下流側に連結手段を介して操作手段が設けられており、この操作手段が、第２分岐回路中にある接点システムを第１状態から第２状態へと移行させるよう形成されている。

Description

本発明は、閾値電流を上回った際、付属する接点システムを第１状態から第２状態へ移行させるための電流検出手段を有する中圧又は高圧用の過電流開閉装置に関する。

先行技術である国際特許出願ＰＣＴ／ＤＥ２００５／００１１４７号明細書により、このような過電流開閉装置を備えた電子モジュールが公知である。この先願の過電流開閉装置では、結合導体が、電流検出手段として変形可能部分を有する。閾値電流を上回ると、接点システムが第１状態から第２状態へ移行するように変形可能部分が変形する。変形可能部分はここでも、接点部品と一緒に接点システムを形成することによって、接点システムを形成するのに利用される。

本発明の課題は、その都度求められる要求に応じて柔軟かつ正確に形成することのできる過電流開閉装置を提供することである。

本発明によれば、この課題は、第１分岐回路中にある電流検出手段の下流側に連結手段を介して操作手段が設けられており、該操作手段が、第２分岐回路中にある接点システムを第１状態から第２状態へ移行させるよう形成されていることにより解決される。

本発明に係る過電流開閉装置の主要な利点は、この過電流開閉装置では電流検出手段と連結手段および操作手段がそれ自体組立体又は要素となり、従ってそれ自体として製造可能、相応に設計可能であることにある。このことは接点システムに関しても妥当する。なぜならば、接点システムはそれ自体操作手段の作用を受けるシステムだからである。これら全てのことから、接点システムが第１状態から第２状態へ移行可能となる閾値電流の正確な調整と、大きな調整範囲が可能となる。接点システムの第１状態を接点システムの開放状態、第２状態を閉鎖状態、又はその逆とすることができ、その都度の要求に応じて開放型又は閉鎖型過電流開閉装置が簡単に形成される限りで、接点システムは有利なことに柔軟に利用可能である。更に、第１分岐回路で過電流のとき第２分岐回路において開閉過程を引き起こす有利な可能性が与えられている。

好ましい実施形態では、電流検出手段は互いに平行に延びる２つの導体レール部分を含み、導体レール部分を電流が逆方向に流れ、導体レール部分のうち少なくとも一方の部分が変形可能であり、変形可能部分は、閾値電流を上回ることによって通常位置から動作位置へと移行可能である。このような構成では、平行に延びて逆方向に電流を通す導体の間で電磁力が作用し、閾値電流を上回ると変形可能部分はこの力によって変形し、通常位置から動作位置へと移行する。閾値電流は、変形可能部分の変形性を介して簡単かつ柔軟に調整可能である。

本発明の他の構成では、連結手段は変形可能部分と強固に結合された遮断要素を含む。この遮断要素、例えば保持ピンは、電流検出手段を操作手段と連結するための簡単な手段である。

好ましい実施形態では、操作手段はばね付勢可能な操作部材を含み、該操作部材は、遮断要素の下で変形可能部分の通常位置のとき操作部材が或る位置において緊張ばねで保持され、かつ変形可能部分の動作位置で解放されるように構成される。このような操作部材は遮断要素によって簡単に解放可能であり、このため第１状態から第２状態への接点システムの迅速な移行が可能となる利点がある。

操作部材は様々に、例えば突き棒として形成できる。特別好ましい構成では、操作部材は、剛性に結合された案内棒を有し、ばねにより緊張可能な可動スライドである。該可動スライドは、遮断要素により保持又は解放可能であると特に好ましい。

他の構成では、接点システムは、第１、第２相手接点の間の導電結合を形成すべく、操作手段と剛性に結合された可動接点から形成される。相手接点は両方とも固定接点として形成できる。場合により、一方の相手接点を固定接点、他方の相手接点をフレキシブル接点として構成するとよく、フレキシブル接点は、例えばフレキシブル接続線路を使用して得られる。この接点システムは操作手段により第１状態から第２状態に簡単に移行する。

別の好ましい実施形態では、電流検出手段は、通電する結合導体を取り囲むコイルを含む。結合導体を流れる電流によってコイル内に電圧が誘導され、この電圧で操作手段が簡単に操作可能なので、過電流はコイルによって正確に検出可能である。

本発明の他の構成では、接点システムは、連結および操作手段を介してコイルと結合された電気スイッチを含み、該スイッチは、閾値電流を上回ると、コイル内に誘導される電圧により第１状態から第２状態に移行する。電気スイッチは、有利なことに接点システムを第１状態から第２状態に移行させるための迅速かつ正確に調整可能な開閉特性を備えている。このスイッチは、第２状態に移行後、この状態に留まるように形成されている。

好適な実施形態では、電気スイッチはサイリスタである。サイリスタは、コイル内に誘導される電圧で簡単に直接制御可能な電気スイッチとしての正確な電子開閉要素である。

別の実施形態では、電気スイッチは電磁スイッチである。コイルで制御される電磁スイッチにより、正確かつ迅速な開閉が簡単に可能となる。

他の構成では、操作手段は電気スイッチ用制御装置を含む。制御装置は、検出すべき閾値電流の正確な調整のために有利である。

本発明は更に、冒頭に指摘した先行国際特許出願ＰＣＴ／ＤＥ２００５／００１１４７号明細書から読み取ることのできるような電子モジュール用の橋絡装置に関し、電子モジュール用のこのような橋絡装置を改良し、正確に調整可能な閾値電流において柔軟な構造を備えているようにすることを課題とする。

この課題を解決する本発明の装置は、前記諸構成の１つにおける過電流開閉装置を備えた電子モジュール用の橋絡装置であり、電流検出手段は、電子モジュール内で閾値電流を上回ると付属する接点システムを、電子モジュールが回路装置に接続された第１状態から回路装置内で電子モジュールが橋絡された第２状態に移行させるよう形成されている。この橋絡装置は、正確に調整可能な閾値電流を有する柔軟な構造を可能とする利点を持っている。それと共にこの橋絡装置は、本発明に係る過電流開閉装置の有利な応用を形成し、例えば独国特許出願公開第１０１０３０３１号明細書による電子モジュールを橋絡するのに利用できる特徴がある。

他の構成では、接点システムは電子モジュールの接続端子と導電結合されている。これにより、閾値電流を上回るとき電子モジュールの橋絡は接点システムを介して接続端子間に導電結合を形成することにより簡単に保証される。

本発明の他の構成において、電流検出手段は電子モジュールの電流を検出する。

以下、図面と添付図に関連した実施例とに基づいて本発明を詳しく説明する。

図１は電子モジュール１内の橋絡装置ＵB１の過電流開閉装置ＵS１を示し、接続端子２、３が導体４、５を経て、実施例において第１固定接点６、第２固定接点７として形成された第１相手接点６および第２相手接点７と回路ユニット８とに結合されている。回路ユニット８は略示した電子部品９、例えばＩＧＢＴ、ダイオード、インバータ中間回路コンデンサ等の複数の開閉要素を含み、開閉要素は結合導体１０、１１の態様の電流検出手段と図示しない他の結線とを介して互いに結合されている（前記独国特許出願公開第１０１０３０３１号明細書の回路ユニット参照）。結合導体１０、１１は、回路ユニット８内に、障害時に現れる過電流がこれら結合導体１０、１１を流れるように配置されている。結合導体１０、１１は導体レールとして実施され、一端を互いに結合されており、回路ユニット８内を流れる電流は導体レール１０、１１を逆方向に流れる。変形可能な導体レールとして形成された導体レール１１は、遮断要素１２として絶縁材料から成る保持ピン１２の態様の連結手段１２、１３と強固に結合されており、該保持ピンは導体レール１０のブッシング１３を通して導体レールに挿通されている。連結手段１２、１３の下流側に操作手段１４、１５、１８として可動スライド１４が配置されており、このスライドは保持ピン１２によって遮断され、ばね１５によって電子モジュールの絶縁体１６に向かって付勢されている。スライド１４の案内棒１８が絶縁体１６のブッシング１７内に延設され、案内棒の他端に配置された可動接点１９は第１固定接点６および第２固定接点７と一緒に接点システム２０を形成する。

図１に示す装置状態は電子モジュール１の正常動作状態に一致しており、この状態のとき電子モジュール１の内部を通常の動作電流が流れる。例えば電子モジュール１の内部での短絡又は開閉要素の誤制御による障害時、回路ユニット８のコンデンサの放電により通常の動作電流よりもかなり高い電流が電子モジュール内を流れることがある。導体レール１０、１１を電流が逆方向に流れることに伴う導体レール間の電磁的相互作用に基づき力が発生し、この力は導体レール１０、１１を相互に押し離し、変形可能な導体レール１１を変形させ、導体レール１１と強固に結合された保持ピン１２は移動矢印Ａの方向に移動させてスライド１４を解放する。ばね１５から加えられる力によりスライドは移動矢印Ｂの方向に移動する。スライド１４の移動は絶縁体１６のブッシング１７内で案内棒１８により案内され、可動接点１９と固定接点６、７との間に接点閉鎖を形成することで限定されている。従って、電子モジュール１内の短絡電流が接点システム２０の閉鎖を引き起こし、電子モジュール１の接続端子２、３間で導体４、５と固定接点６、７と可動接点１９とを介して電子モジュール１の残りの部品が橋絡される。複数のモジュールの回路装置内例えば直列回路内で電子モジュールを橋絡することは、誤機能に基づく単一電子モジュールの故障時に回路装置の機能性を維持せねばならないとき特に不可欠である。

図２は、電子モジュール２１内の橋絡装置ＵB２の過電流開閉装置ＵS２の他の実施例を示す。電子モジュール２１の接続端子２２、２３は導体２４、２５を介して接点２６、２７と回路ユニット２８とに結合されている。この回路ユニットは、略示した電子部品２９、例えばＩＧＢＴ、コンデンサ、ダイオード等の図示しない開閉要素を有する。結合導体３０、３１と図示しない他の結線は、部品２９を結合すべく設けられている。結合導体３０、３１は回路ユニット２８内に、障害時に現れる過電流がこれらの結合導体３０、３１を流れるように配置されている。結合導体３０、３１は一端を互いに結合され、コイル３２と一緒に電流検出手段３０、３１、３２を形成する。コイル３２は結合導体３０、３１の領域を取り囲み、接続線路３３、３４の態様の連結手段３３、３４を介して操作手段３６、３７と連結されている。図２の実施例において操作手段３６、３７は制御装置３６を含み、この制御装置は、接点２６、２７とで接点システム３９を形成する電気スイッチ３８を制御するための制御結線３７を有する。

図２の実施例において半導体部品が故障すると、回路ユニットのコンデンサによって駆動される短絡電流がコイル３２内に誘導電圧を引き起こし、この誘導電圧は制御装置３６において閾値と比較される。誘導電圧が閾値より上であると、制御結線３７を介してスイッチ３８が閉じられ、接点２６、２７とスイッチ３８とから成る接点システム３９が閉じられ、接続端子２２、２３と導体２４、２５とを介して電子モジュール２１の残りの要素が橋絡される。スイッチ３８は、短絡電流の減衰後にコイルの誘導電圧がもはや印加されない場合でも、第２状態、実施例において閉鎖状態に移行後にスイッチがこの状態に留まるように形成されている。複数のモジュールの回路装置内、例えば直列回路内で電子モジュールを橋絡することは、誤機能に基づく単一電子モジュールの故障時に直列回路の機能性を維持せねばならないとき特に不可欠である。スイッチ３８はサイリスタ又は電磁石とすることができる。制御は、所望の精度に応じ、コイル３２内に誘導される電圧によって直接にか、又は例えば単純なトリガ回路として形成した制御装置３６を介してかのいずれかで行うことができる。

第１構成の橋絡装置内の第１実施形態による本発明に係る過電流開閉装置の略図である。 第２構成の橋絡装置内の第２実施形態による本発明に係る過電流開閉装置の略図である。

符号の説明

ＵB１、ＵB２ 橋絡装置、ＵS１、ＵS２ 過電流開閉装置、１ 電子モジュール、２、３、２２、２３ 接続端子、４、５、２４、２５ 導体、６、７ 固定接点、８ 回路ユニット、９ 電子部品、１０、１１ 導体レール、１２ 保持ピン、１３、１７ ブッシング、１４ スライド、１５ ばね、１６ 絶縁体、１８ 案内棒、１９ 可動接点、２０ 接点システム、２１ 電子モジュール、２６、２７ 接点、２８ 回路ユニット、２９ 部品、３０、３１ 結合導体、３２ コイル、３３、３４ 接続線路、３５ 電気開閉装置、３６ 制御装置、３７ 制御結線、３８ 開閉接点、３９ 接点システム、Ａ、Ｂ 移動矢印

Claims (14)

1. 閾値電流を上回ると付属する接点システム（２０、３９）を第１状態から第２状態へと移行させるための電流検出手段（１０、１１、３０、３１、３２）を有する中圧又は高圧用過電流開閉装置であって、
   第１分岐回路中にある電流検出手段（１０、１１、３０、３１、３２）の下流側に連結手段（１２、１３、３３、３４）を介して操作手段（１４、１５、１８、３６、３７）が設けられており、この操作手段（１４、１５、１８、３６、３７）が、第２分岐回路中にある接点システム（２０、３９）を第１状態から第２状態へと移行させるよう形成されている過電流開閉装置。
2. 電流検出手段（１０、１１）が互いに平行に延びる２つの導体レール部分（１０、１１）を含み、導体レール部分を電流が逆方向に流れ、導体レール部分のうち少なくとも一方の部分（１１）が変形可能であり、変形可能部分（１１）が、閾値電流を上回ることによって通常位置から動作位置へと移行可能である請求項１記載の過電流開閉装置。
3. 連結手段（１２、１３）が変形可能部分（１１）と強固に結合された遮断要素（１２）を含む請求項２記載の過電流開閉装置。
4. 操作手段（１４、１５、１８）がばね付勢可能な操作部材（１４）を含み、この操作部材（１４）は、遮断要素（１２）の下で変形可能部分（１１）の通常位置の際、操作部材（１４）が或る位置において緊張ばね（１５）で保持されかつ変形可能部分（１１）の動作位置において解放されているように構成されている請求項３記載の過電流開閉装置。
5. 操作部材（１４）が、ばね（１５）によって緊張可能な可動スライド（１４）であり、剛性に結合された案内棒（１８）を有する請求項４記載の過電流開閉装置。
6. 接点システム（２０）が、第１、第２相手接点（６、７）間に導電結合を形成すべく、操作手段（１４、１５、１８）と剛性に結合された可動接点（１９）から形成されている請求項１から５の１つに記載の過電流開閉装置。
7. 電流検出手段（３０、３１、３２）が、通電する結合導体（３０、３１）を取り囲むコイル（３２）を含む請求項１記載の過電流開閉装置。
8. 接点システム（３９）が、連結手段（３３、３４）および操作手段（３６、３７）を介してコイル（３２）と結合された電気スイッチ（３８）を含み、このスイッチが、閾値電流を上回ると、コイル（３２）内に誘導される電圧によって第１状態から第２状態に移行可能である請求項７記載の過電流開閉装置。
9. 電気スイッチ（３８）がサイリスタである請求項８記載の過電流開閉装置。
10. 電気スイッチ（３８）が電磁スイッチ（３８）である請求項８記載の過電流開閉装置。
11. 操作手段（３６、３７）が電気スイッチ（３８）用制御装置（３６）を含む請求項８から１０の１つに記載の過電流開閉装置。
12. 請求項１から１１の１つに記載の過電流開閉装置を有する電子モジュール（１）用の橋絡装置であって、
    電流検出手段（１０、１１、３０、３１、３２）が、電子モジュール（１）内で閾値電流を上回ると付属する接点システム（２０、３９）を、電子モジュール（１）が回路装置に接続された第１状態から、回路装置内で電子モジュールが橋絡された第２状態に移行させるよう形成されている橋絡装置。
13. 接点システム（２０）が電子モジュール（１）の接続端子（２、３）と導電結合されている請求項１２記載の橋絡装置。
14. 電流検出手段（１０、１１、３０、３１、３２）が電子モジュール（１）の電流を検出する請求項１２又は１３記載の橋絡装置。

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