JP2015514287A - ライン保護スイッチ - Google Patents

Abstract

本発明は、許容負荷電流を越える過電流から電気負荷回路を保護するライン保護スイッチ（１）に関する。構造的に簡単で、コンパクトで且つ迅速に作動するライン保護スイッチを提供するために、ライン保護スイッチは、動作位置から保護位置へ移動できるスイッチング部材（６）を備える。負荷回路に接続できるライン保護スイッチ（１）のコンタクト部材（２Ａ，２Ｃ）は、動作位置において閉路され且つ保護位置において開路される。本発明に係るライン保護スイッチ（１）は、更に、負荷電流から独立する保持磁場（MH）を生成する保持部材（１０）を有し、この保持部材（１０）によってスイッチング部材（６）は、動作位置に保持され、且つこのライン保護スイッチ（１）は、負荷電流から独立する反力部材（１４）を有し、この反力部材（１４）によってスイッチング部材（６）は、保護位置に保持される。更に、スイッチング部材（６）と共に移動されることができる作動部材（１５）が設けられ、この作動部材（１５）を介して負荷電流が動作位置へ流れ、負荷電流に依存し且つ保持磁場（MH）に重畳される作動磁場（MA）を生成する。

Description

本発明は、許容負荷電流を越える過電流から電気負荷回路を保護するライン保護スイッチに関する。

そのようなライン保護スイッチは、従来の技術から公知となっている。そのようなライン保護スイッチの例は、例えば、過電流の場合には負荷電流が流れるコイルがスイッチング部材に接続されるアーマチャを引き付けるリレーである。負荷電流が許容範囲内である限り、スプリングは、コイルの磁気吸引力に抗するように作用する。その負荷電流が増加すると、コイルによって生成される力もまた増加する。負荷電流が過電流値に達すると、コイルの反力がスプリングの保持力を越え、スイッチング回路がアーマチャに接続されるスイッチング部材の機械的作動によって遮断される。最早存在しない過電流に起因してスイッチング回路の再び閉路することを防止するために、しばしば機械的又は磁気的係止機構が設けられる。これらの機構は、スイッチにおける必要なコンポーネントの数、従って、それらの機構の重量と体積を増加するのみならず、更なる潜在的誤差要因を構成することになる。更に、磁気係止機構の場合、もう一度スイッチング装置内に負荷電流経路を案内する必要がある。

このタイプのライン保護スイッチの更なる不都合なことは、力の増加に起因して、部品が対応して安定した固定的な方法で構成されなければならないことである。このことは、全体として、ライン保護スイッチの重量と大きさを増加するのみならず、移動されるべき質量に起因してライン保護スイッチが一層不活発にされることである。

従って、本発明の目的は、より小さく且つより軽いライン保護スイッチを提供することである。更に、そのライン保護スイッチは、速い動作時間を可能とするように意図されている。

この目的は、本発明に係るライン保護スイッチによって達成され、このライン保護スイッチは、動作位置から保護位置へ移動できるスイッチング部材を有し、前記負荷回路に接続できるコンタクト部材が前記動作位置で閉路され且つ前記保護位置で開路されること、前記ライン保護スイッチは、前記負荷回路から独立する保持磁場を生成する保持部材を有すること、前記保持部材によって前記スイッチング部材は、前記動作位置に保持されること、前記ライン保護スイッチは、前記負荷電流から独立する反力部材を有すること、前記反力部材によって前記スイッチング部材は、前記保護位置に保持されること、前記ライン保護スイッチは、前記スイッチング部材に一体化される作動部材を有すること、この作動部材を介して負荷電流が前記動作位置に流れ、前記負荷電流から独立し且つ前記保持磁場に重畳する作動磁場を生成することを有する。

前記作動部材の前記スイッチング部材への一体化により、当該ライン保護スイッチのコンポーネントの数を大幅に減少でき、それによって、より軽く且つより小さなライン保護スイッチが得られる。更に、本発明に係るライン保護スイッチは、移動されるべき質量が減少できるので、従来のライン保護スイッチよりも速い。作動磁場が負荷電流に依存しているので、スイッチング部材を流れる負荷電流は、作動磁場の生成のために使用でき、それによって、構造的構成が単純化される。

互いに自由に組み合わされることができる有利な展開と実施形態が以下に記述される。

例えば、第１の有利な実施形態によれば、保持磁場によって生成される保持力や反力部材によって生成される反力は、負荷電流から独立できる。この実施形態によって、負荷電流に依存し、従って、保持磁場にのみ依存するライン保護スイッチの作動点の調整を単純化される。作動特性は、作動部材のみを使用して調整できる。

特に、前記保持部材は、帯電されない、即ち、電気エネルギーから独立している。その結果、保持部材は、またエネルギー供給が中断されると、機能する。そのような場合、保持部材は、その保持部材がなお保持力を生成するので、電流が中断されても、ライン保持スイッチを閉路状態に保持できる。

負荷電流から独立している反力部材は、例えば、一定且つ良好に画定された反力を印加し得る。更に、負荷電流から独立している反力部材は、そのコンポーネントが正確に画定された力の経路のためにのみ構成されなければならない利点を与える。

特に、反力部材は、電気エネルギーから独立される。それによって、反力部材は、停電の場合にも機能することが保障される。その結果、反力部材がなお反力を生成し且つスイッチング部材が保護位置に移動できるので、停電の場合の自動作動が保障される。反力部材は、スプリングすなわち弾性部材であってもよい。非常に単純な場合、反力部材は、反力として働く重力でのみで動作する。

反力部材が電気エネルギーから独立してもよいが、反力部材が好ましくは負荷電流から独立する電流に依存することが十分考えられる。それによって、反力は、例えば、この電流の大きさのみがその反力の計算のために必要とされるので、良好に画定できる。

構成を単純に保ち且つ重量、容積及び製造コストを減少するために、負荷電流経路は、スイッチング部材の一部であってもよい。例えば、負荷電流経路は、導電態様で電気回路のコンタクト部材を互いに接続し且つスイッチング回路の部品である可動架橋コンタクトを介して延出する。この架橋コンタクトは、コンタクト部材に向かって、例えば、動作位置から保護位置へ配向される方向に前進させられることができる。特に、負荷電流がスイッチング部材を通って流れる時、負荷電流は、ライン保護スイッチを作動するために使用される磁場を生成し得る。

保持部材は、保持磁場の磁場源として永久磁石を備える。電流が流れるコイルと比較して、この実施形態は、よりコンパクトな構造となる。

それにもかかわらず、この永久磁石の代わりに或いはそれに加えて、コイルが保持部材に設けられてもよい。停電の場合に、コイルの磁場が無くなり、ライン保護スイッチは、反力部材の動作によって自動的に作動される。その結果、作動基準としての過電流に加えて、停電もまたライン保護スイッチの追加の作動基準として実施される。しかしながら、従来の技術と対比して、コイルは、必ずしもライン保護スイッチを作動するように働く必要はない。従って、コイルは、負荷電流から独立している電流によって制御される。ライン保護スイッチの他の作動点は、この負荷電流から独立する電流によって決定される。

スイッチング部材と作動部材の一体化は、スイッチング部材を通って延出し且つ動作位置でコンタクト部材から分離され同時に負荷電流が負荷電流経路を流れる時に作動磁場を生成する当該負荷電流経路の領域によって簡単な方法で実行されることができる。

単純な構成は、特に、一展開に従って、作動磁場が負荷電流によって誘導される場合に作られる。このように、電流が流れる導体によって生成される磁場は、作動磁場として使用されることができる。

他の一有利な実施形態によれば、作動部材は、コンタクト部材同士間に配置される可動架橋コンタクトによって形成されることができる。その結果、架橋コンタクトは、負荷電流のための導体として及び過電流の場合のアクチュエータとしての二重の機能を実行する。

また、コンパクトで単純な構成への寄与は、作動部材がコンタクト部材同士間の負荷電流経路に配置される場合や負荷電流経路が分岐しないようにライン保護スイッチを通るように延出する場合に達成されることができる。

また、動作位置において、スイッチング部材のアーマチャにおける保持磁場の方向がコンタクト部材同士間で接続ラインに対して垂直に延出する場合に、コンパクトな構造が可能である。結果として、コンタクト部材同士は、構造的により近接されることができる。

少なくとも動作位置における保持部材は、反力部材の反力に対して抗するように作用する保持磁場を生成できる。特に、スイッチング部材から見ると、保持力は、動作位置の方向に配向され、且つ反力は、保護位置の方向に配向される。

動作位置において、スイッチング部材に作用する保持力は、反力よりも大きいことが好ましく、それによってこの位置が安定的に保たれる。

また、保護位置を安定的に取るために、スイッチング部材に作用する反力は、保護位置における保持力よりも大きい。

他の一実施形態において、保持力は、動作位置から保護位置への移動方向における反力よりもより効果的に減少し得る。

互いに垂直に延出する作動磁場と保持磁場を有するコンパクトの構造を可能とするために、負荷電流経路は、コンタクト部材同士間のスイッチング部材の領域内でＳ形状又はＺ形状に延出する。それによって、架橋コンタクトとアーマチャは、スペースを節約する横方向に配置されることができ、それにもかかわらず、負荷電流経路と保持磁場の平行な範囲がアーマチャにおいて達成されることができる。

ライン保護スイッチにおける磁力線をクループ化するために、ライン保護スイッチは、例えば、伝導部材の磁気回路を備えることができる。この伝導部材は、導磁性材料、例えば、強磁性材料から製造されることができる。磁場源は、磁気回路の一部であり、閉環内に挿入されることができる。例えば、永久磁石、磁場伝導部材やアーマチャは、磁気回路の部材であってもよい。アーマチャは、少なくとも動作位置において磁気回路の一部であることが特に好ましい。保護位置において、アーマチャは、磁気回路から離れるように移動されることができる。特に、磁気回路は、保持部材やスイッチング部材の一部であってもよい。

作動磁場と保持磁場との間の本発明に係る相互作用は、一方では、これら二つの磁場の実質的に線形の重畳に基づくことができる。この実施形態では、作動磁場と保持磁場は、累積的に重畳される。保持磁場は、特に、負荷電流が増加するとより強くなる作動磁場によって増々弱くされる。従って、保持力は減少される。作動点で、保持力は、反力よりも僅かに小さく、作動部材は、この反力の作用下で保護位置に移動する。

値に関してできるだけ効率的な磁束の加算又は減算を達成するために、作動磁場と保持磁場は、スイッチング部材内に、特に磁気回路内に、特にアーマチャ内に平行に重畳されることができる。

他方、本発明に係る相互作用は、作動磁場と保持磁場の非線形状の重畳に基づくことができる。軟磁材料又は硬磁材料の場合、その材料の磁化は、外部の増々強くなる磁場に線形には従わず、即ち、磁化は、外部磁場の強さが２倍になった時、２倍の大きさにならず、代わりに、元の磁化の値の２倍未満である。従って、磁化のベクトルは、単純なベクトル加算による強磁場によって計算されることができない。特に、動作磁場が飽和閾値を越えると、磁気飽和が生じる。この閾値から、外側から印加される磁場の増加は、材料内の磁場の増加にはならず、その結果、磁力の増加にもならない。作用する磁場が材料の磁束と平行ではない場合、それによって、磁束の方向が回転されることができる。そのような場合、作動点の保持力は、動作位置に関して回転されるが、値に関しては、必ずしも減少されない。非線形加算と結果としての回転のおかげで、反力に平行に即ち移動方向に延出する保持力の成分のみが減少される。作動点で、移動方向に働く保持力の成分は、反力よりも僅かに小さくなる。ライン保護スイッチが特に容易且つ正確に定義されたように作動できるので、磁気回路の一部は、少なくとも作動点で磁気的に飽和されることが特に有利である。この部分は、特に作動磁場と保持磁場が重畳される部分である。飽和部分は、特に磁気回路内に位置されることができる。これらの磁場の重畳により、保持力は、アーマチャを保持できないように影響を及ぼされる。例えば、重畳は、作動部材に、スイッチング部材に又は伝導材料に生じ得る。可能な限り単純で且つコンパクトな構造を保つために、有利な一実施形態では、磁気的に飽和された又は磁気的に飽和される部分がアーマチャに配置される。

負荷電流に係る保持力の回転は、特に、スイッチング部材の、特にアーマチャの作動磁場と保持磁場が互いに対してある角度で配向される場合に達成される。負荷電流が変化する場合の最も大きな回転は、作動磁場と保持磁場が互いに対して垂直に延出する場合に、達成される。

保持磁場と作動磁場の非線形重畳によって、値に関して累積的な重畳に対比して、ベクトルの回転が作動磁場を生成する電流、この場合は、特に負荷電流の方向から独立しているという追加の利点が提供される。作動磁場と保持磁場が互いに対して垂直に延出するならば、作動挙動は、電流の方向に対して関して一層対称的になる。

方向から独立するような作動を達成するために、作動部材の負荷電流経路は、スイッチング部材、特にアーマチャの磁気回路の一部の保持磁場の方向と平行に延出する。スイッチング部材のこの部分、特にアーマチャにおいて、作動磁場と保持磁場は、互いに対して垂直に重畳される。

重畳のタイプに関係なく、スイッチング部材の動作位置において、可能な限り強力な保持磁場、従って、可能な限り強力な保持力が働くならば有利である。従って、可能な限り小さな磁場源を使用できるために、保持磁場は、硬磁性磁場伝導部材、しかしながら、好ましくは軟磁性磁場伝導部材を介して動作位置におけるスイッチング部材へ伝導されるべきである。磁場伝導部材は、磁場源からスイッチング部材への保持磁場の損失の無い又は損失が少ない磁束を保証する。

コンタクト部材同士が互いから分離されると、切替え電弧がライン保護スイッチにおける接触面にしばしば生じる。保持部材や反力部材を保護するために、少なくとも１個の保護壁が、ライン保護スイッチと保持部材とのコンタクト面間に配置される。

この保護壁は、他の有利な一実施形態によれば、スイッチング部材が移動方向へ案内される案内面を有することによって二重の機能を実行する。

スイッチング部材は、スイッチング部材の正確な移動を得るために、案内面に沿って案内される案内部材を有する。案内部材は、ポット状に構成され、保持部材や反力部材を受容する。更なる保護として、案内部材は、一方では、接触点と、他方では保持部材や反力部材の間に延出する。

切替え電弧に対して保護するために、保持磁場は、コンタクト部材とスイッチング部材との間の接触点の領域で消失磁場としても働く。

本発明は、実施形態と図面を参照して以下により詳細に説明される。個々の実施形態の異なる特徴は、上記説明に従って互いに組み合わされてもよい。更に、上記に従って、これらの実施形態の個々の特徴は、この特徴に繋がる利点が特定の用途で顕著ではない場合、除外されてもよい。

閉路状態にある本発明に係るライン保護スイッチの概略の側面図である。 図１Ａに示されるライン保護スイッチの概略の正面図である。 開路状態にある図１Ａに示されるライン保護スイッチの概略の側面図である。 図２Ａに示されるライン保護スイッチの概略の正面図である。 他の一実施形態を説明するためのライン保護スイッチの概略の詳細図である。 図３Ｂの矢印“Ａ”に沿う図である。 有利な一実施形態における磁化の方向と電流の流れを概略的に示す。

図１Ａは、本発明に係るライン保護スイッチ１の側面図である。

ライン保護スイッチ１は、図１Ａに閉路状態で示されており、電流が第１のコンタクト部材２Ａから架橋コンタクト２Ｂを介して第２のコンタクト部材２Ｃへ負荷電流経路３に沿って流れることができる。第１のコンタクト部材２Ａ又は第２のコンタクト部材２Ｃは、接触点４によって架橋コンタクト２Ｂに導電的に接続される。また、架橋コンタクト２Ｂは、そのような接触点４を有し、電気接触面５で第１のコンタクト部材２Ａ又は第２のコンタクト部材２Ｃへ導電的に接続される。このように、架橋コンタクト２Ｂは、可動スイッチング部材６の一部であり、この可動スイッチング部材６によって、電気回路が閉路又は開路されることができる。

架橋コンタクト２Ｂは、スイッチング部材６の一部でもある、ライン保護スイッチ１のアーマチャ８上に固定部材７によって保持される。アーマチャ８と架橋コンタクト２Ｂとの間に、弾性部材９が配置される。架橋コンタクト２Ｂは、弾性部材９によって生成される弾性力に抗してアーマチャ８に対して方向を変えられる。弾性部材９によって生成される弾性力は、架橋コンタクト２Ｂの接触点４からコンタクト部材２Ａ，２Ｃの関連する接触点へ向けられ、接触面５で所定の接触力を生成する。接触力を生成するために、アーマチャ８は、架橋コンタクト２Ｂとコンタクト部材２Ａ，２Ｃの接触面５が当接している点を越えて弾性力の作用に抗して移動される。

スイッチング部材６は、移動方向Ｂへの移動のためにライン保護スイッチ１内に保持される。スイッチング部材６がこの方向へ移動されると、ライン保護スイッチ１は、閉路状態、従って図１Ａに示される電導状態から開路状態、従って非導電状態に変化する。ライン保護スイッチ１の閉路状態において、スイッチング部材６は、動作位置にあり、ライン保護スイッチ１の開路状態において、スイッチング部材６は、保護位置にある。従って、動作位置において、電流は、第１のコンタクト部材２Ａから第２のコンタクト部材２Ｃへ流れることができ、それによって、接続された電気回路を閉路することができる。

保持部材１０は、スイッチング部材６を動作位置に保持する。図１Ａの保持部材１０は、フレームに固定され且つ好ましくは軟磁性である磁場伝導部材１１と磁場源Ｑ、例えば、永久磁石１２を有する。磁場源は、保持磁場M_Hを生成する。永久磁石１２の代わりに又はそれに加えて、電磁石（図示せず）が使用されてもよい。電磁石は、ライン保護スイッチ１が試験のために制御状態で作動されるべき時に、特に使用される。

永久磁石１２によって生成される磁束は、結合面１１´を介して磁場伝導部材１１に送られ、それによって、アーマチャ８に向けられ、それによって、保持部材１０によって引き付けられる。磁束が流れなければならないエアギャップ１３は、保持部材１０とアーマチャ８との間に設けられる。しかしながら、保持部材１０は、アーマチャ８と直接に機械接触していてもよく、それによって、より良好な磁束伝送が達成される。図示されていない一展開では、フレームに固定される追加の磁場伝導部材１１がアーマチャ８に対向するように配置されてもよい。

ライン保護スイッチ１は、更に、この例の場合、スプリング１４Ａの形態の反力部材１４を有する。反力部材１４は、少なくとも動作位置において、保持部材１０の保持力Ｈに抗するように向けられる反力Ｇを有する。反力部材１４は、スイッチング部材６を動作位置から第１のコンタクト部材２Ａが導電的に第２のコンタクト部材２Ｃに接続されない保護位置へ押圧される。その結果、接続される電気回路は、保護位置において閉路されない。

反力部材１４の反力Ｇは、保持部材１０の保持力Ｈに正対することができるが、保持力に対向する成分を含むだけでもよい。例えば、反力と保持力は、互いに１２０°の角度を有してもよい。

反力部材１４は、異なるように構成されてもよい。スプリング１４Ａの代わりに又はスプリング１４Ａに加えて、任意の弾性部材が設けられてもよい。非常に単純な場合、反力は、重力によってのみ生成されてもよい。

他の一実施形態では、移動方向Ｂは、直線状ではなくてフレームに固定される軸回りに回転するように延出する。例えば、架橋コンタクト２Ｂは、固定手段７の回りに回転可能に配置される。この例では、反力Ｇは、回転可能スイッチング部材６に作用するトルクを生成する。これは、以下の記述を何ら変更することなく、図１Ａに示される圧縮スプリングの代わりに捩じりスプリング又は回転（レッグ）スプリングで容易に実施されることができる。

動作位置において、少なくとも移動方向Ｂへの保持部材１０の保持力は、反力部材１４の反力よりも大きい。従って、保持部材１０と反力部材１４は、追加の力が作用していない限り、動作位置において安定的にスイッチング部材６を保持する。

保持力Ｈと反力Ｇの両方は、スイッチング部材６が保持部材１０から離れる移動方向Ｂへ、即ち動作位置から離れるように保護位置へ移動する時に減少する。保護位置において、反力は、保持力よりも大きいので、スイッチング部材６は、保護位置に安定的に保持される。

保護位置及び動作位置において保護スイッチ１のこの様な双安定性を達成するために、保持力は、スイッチング部材が保持部材から更に離れるように移動すると、反力よりも大きな程度まで減少する。

この例に示されるライン保護スイッチ１は、作動部材１５を更に有し、この作動部材１５の作動によって、ライン保護スイッチ１が作動される、即ち、スイッチング部材６が動作位置から保護位置に変化される。作動部材は、過電流が存在する、即ち、負荷電流が許容できない程高くなると、自動的に作動する。作動部材１５は、負荷電流経路３の一部、この例では、架橋コンタクト２Ｂを備え、それによって、作動部材は、スイッチング部材６に一体化される。その結果、架橋コンタクト２Ｂは、スイッチング部材６の一部であると同時に作動部材１５の一部である。

作動部材１５は、動作位置において保持部材１０に作用し、移動方向Ｂに作用する保持力を減少する。保持部材１０の保持力は、少なくとも移動方向Ｂにおいて反力部材１４の反力よりも弱いので、ライン保護スイッチ１は、作動され、第１のコンタクト部材２Ａと第２のコンタクト部材２Ｃとの電気接続を分離する。

作動部材１５は、保持部材の負荷電流から独立している保持磁場M_Hに重畳される負荷電流に依存する作動磁場M_Aを生成する。この作動磁場M_Aは、負荷電流経路３に配置された架橋コンタクト２Ｂを通って流れ且つ架橋コンタクト回りに磁場を生成する負荷電流自体によって生成される。少なくともアーマチャ８において、作動磁場は、保持磁場とは反対の成分を有する。作動磁場と保持磁場の重畳によって、保持磁場、従って、保持力が弱められることになる。

作動磁場は、負荷電流の強度の増加に従ってより強くなる。保持力は、負荷電流から独立する保持磁場によって生成され、一定のままである。その結果、保持力は、負荷電流の増加に従ってより弱くなる。特定の負荷電流に達すると、減少された保持力が、反力よりも小さくなり、ライン保護スイッチが作動される。作動点で、負荷電流がライン保護スイッチに接続された構造部材を損傷する可能性がある許容できない値に達する。ライン保護スイッチは、過電流のような場合に作動されて損傷からこれらの構造部材を保護する。

負荷電流に依存する磁場の動作が保持部材１０と、例えばスイッチング部材６が保護位置に即座に入る作動点に影響を及ぼすために、磁場伝導部材１１は、適切な位置に嵌められる、除去される又は他の形態で使用されることができる。エアギャップ１３の大きさも、作動点を調節するために使用されることができる。

磁場伝導部材１１がアーマチャ８に嵌ると、磁場伝導部材の固有の重みで、アーマチャ８の慣性を増加し、従って作動がより遅くなる。迅速な作動が望まれる場合、アーマチャ８は可能な限り軽くされるべきである。この場合、磁場伝導部材１１は、フレームに固定されるように嵌まるようにされることが好ましい。

外部の影響に対して保護することや外部の磁場を避けるために、ライン保護スイッチ１は、更に、好ましくは軟磁ハウジング１６を有する。

可能な限りコンパクトで小さな構成を可能とするために、保持部材１０と反力部材１４の両方は、接触点４同士間に配置されている。図１Ａに示されるように、保持部材１０、反力部材１４及び作動部材１５又はスイッチング部材６は、移動方向Ｂに整列している。反力部材１４は、磁場伝導部材によって画定された空間領域内に配置される。

接触点４同士間の間隔は、ライン保護スイッチ１のアーマチャ８の幅よりも大きい。

図１Ｂは、図１Ａに示されたライン保護スイッチ１の概略の正面図である。作動部材１５の動作方法は、ここで明白になる。

動作位置において、負荷電流は、スイッチング部材６と作動部材１５として作用する架橋コンタクト２Ｂを通って流れる。負荷電流は、スイッチング部材６すなわち架橋コンタクト２Ｂの回りに実質的に環状の作動磁場M_Aを誘導する。作動磁場の磁力線１７と保持磁場M_Hの磁力線１８が描かれている。見られるように、磁力線１７，１８は、アーマチャ８において相互に反転される。その結果、作動磁場は、永久磁石１２によって生成された、アーマチャ８における保持磁場による磁化に抗するように作用し、磁化を弱める。保持部材１０の保持力Ｈが減少し、反力部材１４の反力Ｇが優勢であり、それによって、ライン保護スイッチ１が作動され動作位置から保護位置へ移動する。

構造的空間をできるだけコンパクトに保つために、アーマチャにおける保持磁場M_Hの磁力線１８は、接触点２Ａ，２Ｃ同士間の概念的な接続線に対して垂直に延出する。

スイッチング部材は、アーマチャ８が固定される案内部材１９を有する。案内部材１９は、移動方向に平行に延出する案内すなわち接触表面２１の固定部分２０上を案内される。接触面２１は、一方では、保持磁場に対する結合面として、及び他方では、スイッチング部材６に対する案内部として働き、それによって、アーマチャが移動方向Ｂに正確に案内される。

案内部材１９は、ポット状、例えば、直方体形状や円筒状である。円筒形状は、回転移動方向Ｂに関して特に有利であり、直方体形状は、平方移動方向Ｂに関して特に有利である。案内部材１９は、保持部材１０と反力部材１４が配置される空間を画定することが好ましい。案内部材１９の側壁１９ａは、ハウジング１６からスイッチング部材６すなわち架橋コンタクト２Ｂの方向へ突出する保護壁２２に平行に延出する。保護壁２２は、保持部材１０と作動部材１４が配置される空間の範囲を定める。

案内部材１９は、軟磁材料から製造され、それによって、案内部材１９は、また永久磁石１２によって生成される保持磁場を伝導する。ガイド部材１９、或いはアーマチャ８は、接触面５の近傍に延出し、それによって、保持磁場M_Hは、接触面５に作用し、接触面５が分離される時に生成される電弧を消す。

側壁１９ａ同士を接続する案内部材１９の基部１９ｂは、架橋コンタクト２Ｂに平行に延出してそれに固定される。

磁気回路Ｃは、ここに描かれている動作位置において、永久磁石１２、磁場伝導部材１１及びアーマチャ８を備える。磁気回路Ｃは、保持磁場の磁力線１８を束ねる。磁気回路Ｃのコンポーネントが閉環を形成するように接続され、導磁材料、例えば、強磁性材料から製造されるので、保持磁場の磁力線１８もまた閉環に沿って延出する。

上記から理解されるように、負荷電流から独立する保持力を生成する磁気保持部材１０が設けられる。反力部材１４もまた負荷電流から独立する保持力を生成する。作動部材１５は、スイッチング部材６、特にスイッチング部材６に配置される負荷電流経路３のその部によって形成される。従って、ライン保護スイッチの作動は、負荷電流が保持部材又は反力部材へ向けられることを必要とすることなく、負荷電流から独立することが単純な方法で保証される。その結果、負荷電流が流れるスイッチング部材６の部分は、特に簡単な方法で構成される。

図２Ａは、保護位置にあるライン保護スイッチ１の概略の側面図である。第１のコンタクト部材２Ａと第２の架橋コンタクト２Ｂの間又は架橋コンタクト２Ｂと第２のコンタクト部材２Ｃとの間の接続が中断される。これら３個の部材の接触点４は、最早接触していない。その結果、ライン保護スイッチ１を通る電流の流れは、最早不可能である。保護位置において、反力部材１４の反力Ｇは、保持部材１０の保持力Ｈに勝っている。反力Ｇは、先に圧縮されたスプリング１４Ａの拡大によって減少するが、保持部材１０の保持力Ｈは、大きく増加されたエアギャップ１３によってより大きな範囲で減少する。その結果、保護位置は、安定的に保持され、それは、外部から印加される力によってのみ変更できる。

アーマチャ８の移動H_B（図１Ａ）は、図示の実施形態では、ハウジング１６に突き当たる固定手段７によって形成されるストップ７ａによって制限される。

図２Ａは、二つの接触点の間の反力部材１４と保持部材１０の空間を節約する配置を明確に示している。

図２Ｂは、図２Ａに示されたライン保護スイッチの正面図である。本例では、主に永久磁石１２の回りに延出する保持磁場M_Hの磁力線１８が明瞭に示されている。保護位置において、アーマチャ８と固定部分２０は、高い磁気抵抗を生成し且つ磁場伝導部材１１を通る磁束を妨げるエアギャップ１３によって互いから分離される。

本発明の他の実施形態は、図３Ａと図３Ｂを参照して説明される。図３Ａと図３Ｂにおいて、簡略化のために、スイッチング部材６すなわち負荷電流経路３の切り抜き部分とアーマチャ８が拡大スケールで描かれた状態で示されている。

この実施形態では、保持力Ｈは、直接且つ好ましくは保持磁場と作動磁場の純粋に累積された重畳によっては減少されず、代わりに、硬磁材料又は軟磁材料の非線形挙動が保持力減少のために磁気飽和の領域において使用される。作動磁場によって、アーマチャ８は、飽和まで駆動され、それによって保持力の方向が回転され、それによって、移動方向Ｂに作用する保持力の成分がより小さくなる。その結果、ライン保護スイッチが作動される。この実施形態の利点は、飽和、従って、作動が電流の方向から独立して実行されることである。ライン保持スイッチの作動を行う保持磁場の飽和は、必ずしもアーマチャで起こる必要はない。飽和は、磁気回路の他の位置で実行されてもよい。従って、例えば、磁場伝導部材１１、結合面１１´や磁気回路の他のコンポーネントで飽和されるか飽和になってもよい。

この実施形態では、負荷電流経路３は、スイッチング部材６の領域において、アーマチャ８における保持磁場M_Hの方向１８と平行に延出する部分３Ａを有する。この部分３Ａによって生成される作動磁場は、結果的に、アーマチャ８において保持磁場に対して垂直に配向される。この配向を達成するために、負荷電流経路は、スイッチング部材の領域においてＳ形状に又はＺ形状に延出する。

動作位置におけるアーマチャは、少なくとも作動点で保持磁場及び作動磁場によって磁気的に飽和又は磁気的にほぼ飽和され、それによって、負荷電流の増加、その結果としての、作動磁場の磁束の増加は磁化の量を、結果としての保持力をもう変化しないが、その方向のみを変化する。負荷電流が増加して保持力の方向が回転すると、移動方向Ｂに作用する保持力の成分は、反力がもう補償されることができなくなるまで減少する。従って、先の例に対比して、この実施形態の保持力は、減少されず、代わりに、値に関して実質的に一定のままであり、単に回転される。

この状態が図４に示されている。保持磁場M_Hによってのみの初期磁化１８は、結果としての磁場のベクトル２３が示すように、作動磁場１７の増加によって回転される。この回転により、値が同じままである場合、移動方向Ｂへ向けられる保持力Ｈの成分を生成する成分２４は、減少される。

作動部材１５は、負荷電流の方向から独立しており、負荷電流経路の一部３Ａが保持磁場１８と平行に延出することだけが重要である。従って、図４に示される状態では、電流は、下方に向かって生じ得るのみならず、上方に向かっても生じる。この例では、作動磁場１７の磁力線は、左から右への延出せずに、代わりに、右から左へ延出する。動作位置から外へ配向される方向に平行である、アーマチャ８における磁化の成分２４は、また、この例では減少され、ライン保護スイッチ１が作動される。

負荷電流経路３の一部３Ａは、保持磁場１８と正確に平行に延出する必要はない。しかしながら、両者が正確に平行に延出しない場合、また、作動点は、電流の方向に依存する。この依存性が作動点を調節するために使用されることができる。

上述の効果を達成るために、材料が、動作位置から外方で且つ保護位置内に配向される方向と実質的に平行又は逆平行である方向に飽和されることが有利である。

１ ライン保護スイッチ
２Ａ 第１のコンタクト部材
２Ｂ 架橋コンタクト
２Ｃ 第２のコンタクト部材
３ 負荷電流経路
３Ａ 負荷電流経路の一部
４ 接触点
５ 電気接触面
６ スイッチング部材
７ 固定手段
７ａ ストップ
８ アーマチャ
９ 弾性部材
１０ 保持部材
１１ 磁場伝導部材
１１´ 結合面
１２ 永久磁石
１３ エアギャップ
１４ 反力部材
１４Ａ スプリング
１５ 作動部材
１６ ハウジング
１７ 作動磁場の磁力線
１８ 保持磁場の磁力線
１９ 案内部材
１９Ａ 案内部材の側壁
１９Ｂ 案内部材の基部
２０ 固定部
２１ 接触面すなわち案内面
２２ 案内部材すなわち保護壁
２３ 飽和時の磁場方向
２４ 保持力を生成する成分
Ｂ 移動方向
H_B 移動
Ｃ 磁気回路
Ｇ 反力
Ｈ 保持力
Ｋ 接触力
M_A 作動磁場
M_H 保持磁場
Ｑ 磁場源

Claims (16)

1. 動作位置から保護位置へ移動できるスイッチング部材（６）を有し、許容負荷電流を越える過電流から電気負荷回路を保護するライン保護スイッチ（１）であって、
   前記負荷回路に接続されることができる前記ライン保護スイッチ（１）のコンタクト部材（２Ａ，２Ｃ）は、前記動作位置で閉路され且つ前記保護位置で開路され、
   前記ライン保護スイッチ（１）は、前記負荷電流から独立する保持磁場（M_H）を生成する保持部材（１０）を有し、
   前記保持部材（１０）によって前記スイッチング部材（６）が前記動作位置に保持され、
   前記ライン保護スイッチ（１）は、前記負荷電流から独立する反力部材（１４）を有し、
   前記反力部材（１４）によって前記スイッチング部材（６）が前記保護位置に保持され、
   前記ライン保護スイッチ（１）は、前記スイッチング部材（６）に一体化された作動部材（１５）を有し、
   前記作動部材（１５）を介して負荷電流が前記作動位置に流れ、前記負荷電流に依存し且つ前記保持磁場（M_H）に重畳される作動磁場（M_A）を生成するライン保護スイッチ（１）。
2. 前記保持磁場（M_H）によって生成される保持力（Ｈ）や前記反力部材（１４）によって生成される反力は、前記負荷電流から独立している請求項１に記載のライン保護スイッチ（１）。
3. 前記保持部材（１０）は、永久磁石（１２）を備える請求項１又は請求項２に記載のライン保護スイッチ（１）。
4. 前記作動磁場（M_A）は、前記負荷電流によって誘導される請求項１乃至３のいずれか一項に記載のライン保護スイッチ（１）。
5. 前記動作位置の前記保持部材（１０）は、前記反力部材（１４）の反力（Ｇ）に抗するように作用する磁気保持力（Ｈ）を生成する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のライン保護スイッチ（１）。
6. 前記作動部材（１５）は、前記コンタクト部材（２Ａ，２Ｃ）同士間の前記負荷電流経路（３）に位置される請求項１乃至５のいずれか一項に記載のライン保護スイッチ（１）。
7. 前記作動部材（１５）は、前記コンタクト部材（２Ａ，２Ｃ）同士間に配置される可動架橋コンタクト（２Ｃ）によって形成される請求項１乃至６のいずれか一項に記載のライン保護スイッチ（１）。
8. 磁気回路、特に前記保持部材（１０）や前記スイッチング部材（６）の磁気回路、の一部、特に、アーマチャ（８）は、少なくとも前記作動点で磁気的に飽和される請求項１乃至７のいずれか一項に記載のライン保護スイッチ（１）。
9. 前記保持力（Ｈ）は、前記動作位置での前記反力（Ｇ）よりも大きく、前記反力（Ｇ）は、前記保護位置での前記保持力（Ｈ）よりも大きい請求項１乃至８のいずれか一項に記載のライン保護スイッチ（１）。
10. 前記作動部材（１５）における前記負荷電流経路（３）は、前記保持磁場（M_H）の方向（１８）に平行に延出する請求項１乃至９のいずれか一項に記載のライン保護スイッチ（１）。
11. 前記作動磁場（M_A）と前記保持磁場（M_H）は、少なくとも磁気回路、特に前記保持部材（１０）や前記スイッチング部材（６）の磁気回路、の一部、特にアーマチャ（８）に垂直又は平行に重畳される請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のライン保護スイッチ（１）。
12. 前記保持磁場（M_H）は、少なくとも前記動作位置で軟磁磁場伝導部材（１１）によって前記スイッチング部材（６）に伝導される請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のライン保護スイッチ（１）。
13. 前記スイッチング部材（６）のアーマチャ（８）の前記保持磁場（M_H）の方向（１８）は、前記動作位置における前記コンタクト部材（２Ａ，２Ｃ）同士間の接続ラインに対して垂直に延出する請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のライン保護スイッチ（１）。
14. 少なくとも１つの保護壁（２２）が前記ライン保護スイッチ（１）と前記保持部材（１０）の接触面（５）同士間に配置される請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のライン保護スイッチ（１）。
15. 前記保護壁（２２）は、案内面（２１）を有し、
    前記スイッチング部材（６）は、前記案内面（２１）に沿って移動方向（Ｂ）へ案内される請求項１４に記載のライン保護スイッチ（１）。
16. 前記保持磁場（M_H）は、前記コンタクト（２Ａ，２Ｃ）と前記スイッチング部材（６）との間の接触点（４）の領域で消失磁場として働く請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のライン保護スイッチ（１）。

Images