JP6622188B2 - ローレンツ力バイアスが向上された電気スイッチデバイス - Google Patents

Description

本発明は、第１及び第２の端子と、少なくとも２つのコンタクト部材を有し且つコンタクト部材同士が互いに接触する接続位置からコンタクト部材同士が互いから離間している遮断位置へ移動されるように構成されたコンタクトサブアセンブリと、コンタクトサブアセンブリの接続位置において、第１の端子から前記コンタクトサブアセンブリを介して第２の端子まで延在する電流路であって、コンタクトサブアセンブリの遮断位置では遮断される電流路と、電流路に設置される少なくとも２つの導体部材を備え、導体部材に作用してコンタクトサブアセンブリを接続位置に付勢する接触力を発生するローレンツ力を発生するように配置されるローレンツ力発生器を備える、リレーのような電気スイッチデバイスに関する。

かかる電気スイッチデバイスは、従来の技術から一般的に知られている。コンタクト部材同士が接続位置にある場合、電流路は、電気スイッチデバイス内を途切れなく延在し、電流は、電流路に沿って電気スイッチデバイスを流れている。コンタクト部材同士を離すと、電流路、従って電気スイッチデバイス内を流れる電流は遮断される。

電気スイッチデバイス、特にリレーは、単純な構造のものであり且つ製造が安価であることが必要とされる大量生産物品である。さらに、スイッチ動作は、何周期にも渡って信頼できるものであるべきである。

リレーのような電気スイッチデバイスでは、接続位置にてコンタクトサブアセンブリのコンタクト部材同士が互いに接触する部分では電流同士が互いに反対方向に流れるため、コンタクト部材同士間には電磁反発力が生じる。この電磁反発力は、コンタクト部材同士を互いから分離するように作用する。電磁反発力による偶発的な分離を回避するために、コンタクトサブアセンブリは、例えば圧縮ばね又はローレンツ力によって、接続位置に付勢される。

しかしながら、電磁反発力は、流れる電流が増大するにつれて増大する。従って、付勢ばねの弾性力又はローレンツ力は、電流値の増加に従って増大させなければならない。その結果、コンタクトばねの本体サイズ又はローレンツ力発生器の導体部材の長さが大きくなる。これにより、今度は、電気スイッチデバイスのサイズを拡大することが必要になる。

本発明は、これらの問題に対処しようとするものであり、コスト効率よく製造されることができ、単純な構造を有し、信頼でき、さらに、高電流値でも電磁反発力によるコンタクトサブアセンブリのコンタクト部材同士の偶発的な分離を抑制するリレーのような電気スイッチデバイスを提供することを目的とする。

本発明に係る電気スイッチデバイスは、コンタクトサブアセンブリを接続位置に付勢する接触力を増幅する強制ローレンツ力を発生するように配置された少なくとも１つの支援ローレンツ力発生器をさらに備える。

本発明に係る電気スイッチデバイスは、既存の付勢成分、例えば、ばねのサイズ又はローレンツ力を増大しない。正確には、本発明の電気スイッチデバイスは、少なくとも１つの更なるローレンツ力発生器、即ち、以下では強制ローレンツ力と呼ぶ追加の補助的なローレンツ力を発生する支援ローレンツ力発生器を備える。支援ローレンツ力発生器の強制ローレンツ力とローレンツ力発生器のローレンツ力を合計することによって、接続位置にコンタクトサブアセンブリを付勢する接触力を増幅する。この増幅により、本発明の電気スイッチデバイスは、コンタクトサブアセンブリのコンタクト部材同士の偶発的な電磁反発がなく、内部を流れるより高い電流値を維持することができる。電気スイッチデバイスに支援ローレンツ力発生器を備えることにより、電気スイッチデバイスは、製造が安価な単純な構造を備えるように設計することができる。本発明に係る電気スイッチデバイスは、ローレンツ力の発生が導体部材における機械的摩耗又はその他の摩耗に繋がらないため、幾度ものスイッチ周期に渡って信頼できる。さらに、支援ローレンツ力発生器のサイズは、ローレンツ力発生器のサイズ、特にその導体部材の長さに容易に一致させることができるため、本発明の電気スイッチデバイスにおけるローレンツ力を増大するためにローレンツ発生器の導体部材の長さを増加する必要が無い。

本発明の以下の説明は、互いから独立して、電気スイッチデバイスの更なる改良に繋がる可能性がある。様々な特徴は、特に指摘しない限りは、本発明の特定の用途に対して必要に応じて組み合わされてよい。

例えば、少なくとも一つの支援ローレンツ力発生器は、電流路に設置され且つ導体部材に作用する強制ローレンツ力に対して配置される少なくとも二つの導体部材を備えることができる。これによって、支援ローレンツ力発生器の単純で一層効果的な設計が可能となる。

例えば、ローレンツ力及び／又は強制ローレンツ力は、例えば、コンタクト部材同士を互いに対して押圧することにより、コンタクト部材の少なくとも一方に即時に印加してもよい。また、ローレンツ力及び／又は強制ローレンツ力は、発生したローレンツ力及び／又は強制ローレンツ力が作用する導体部材とコンタクトサブアセンブリとの間に、機械的要素等の少なくとも１つの変換要素が動作可能に介在するという点で、間接的に印加してもよい。変換要素は、導体部材に作用し、一方、コンタクトサブアセンブリを接続位置に付勢する接触力を発生するローレンツ力を受容する。次に、ローレンツ力の電流路は、伝送要素を介してコンタクトサブアセンブリまで延在される。

ローレンツ力発生器は、好ましくは、コンタクトサブアセンブリに直列に、即ち、電流路においてコンタクトサブアセンブリの前又は後ろのいずれかに配置される。また、少なくとも１つの支援ローレンツ力発生器は、好ましくは、コンタクトサブアセンブリに直列に、即ち、電流路においてコンタクトサブアセンブリ（及び／又はローレンツ力発生器又は他の支援ローレンツ力発生器）の前又は後ろのいずれかに配置される。

他の有利な実施形態によれば、導体部材の少なくとも１つは、無電流状態に対して、ローレンツ力や支援ローレンツ力によって撓むように構成される。この撓みは、コンタクトサブアセンブリを接続位置に付勢する接触力を発生する駆動運動として用いられてもよい。

可撓性導体は、固定端と、固定端の反対側の可動端とを備えてもよい。かかるレバーのような構成により、ローレンツ力を増大することができ、コンタクトサブアセンブリの接続位置への効果的な付勢が可能になる。

例えば、好ましくは可撓性の導体部材の可動端は、少なくとも１つのコンタクト部材を備えてもよく、このコンタクト部材は、ローレンツ力によって直接駆動されてもよく、それによって、単純且つ信頼できるが効果的且つコンパクトな構造が達成される。

一構成において、ローレンツ力発生器及び／又は支援ローレンツ力発生器の少なくとも１つの導体部材、特にローレンツ力の少なくとも１つの導体部材と全ての支援ローレンツ力発生器の少なくとも１つの導体部材は、可撓性コンタクト部材よりも固くてもよい。特に、より剛体の高いコンタクト部材は、ローレンツ力発生器及び少なくとも１つの支援ローレンツ力発生器の電流の動作範囲に渡る剛性体と見なしてもよく、この剛性体は、それに作用するローレンツ力の下で実質的に変形しない。

他の実施形態によれば、当該電気スイッチデバイスは、隔離障壁を含んでもよく、この隔離障壁は、隣接し合う導体同士を互いから隔離し、ローレンツ力発生器及び少なくとも１つの支援ローレンツ力発生器のコンタクト部材の変形が、電気スイッチデバイスの機能に悪影響を及ぼさない程度に維持されることを確実にする。一構成において、この障壁は、導体部材の望ましくない変形を抑制するピン、壁、又はその他の支持体又は境界部等の非導電性構造体でもよい。

キロアンペア範囲の非常に大きな電流用に構成されたスイッチデバイスでは、電流路の様々な部品は、電流を安全に流すために大きな断面を有する必要がある。可撓性導体部材が使用される場合、大きな電流に必要な大きな断面積は、その可撓性に対しては不利益となる可能性がある。電流路における所与の電流ひいては所与のローレンツ力のために大きな撓みを達成するために、可撓性導体部材は、ある程度の可撓性を有する必要がある。かかる可撓性を得るために、可撓性導体部材が、中央部分と、中央部分に隣接する端部分とを含み、可撓性導体部材の可撓性が、端部分よりも中央部分において高くなると有利である可能性がある。中央部分において増大した可撓性により、この領域における導体部材のより容易な変形に繋がり、ひいてはローレンツ力発生器及び／又は少なくとも１つの支援ローレンツ力発生器によって発生される大きなストロークに繋がる。

一実施形態において、数層の導電性金属板を備える多層の可撓性導体部材が使用されてもよい。これらの層は、中央部分において可撓性を増大するために、中央部分において、少なくとも部分的に互いに非平行になっていてもよい。例えば、これらの層の少なくとも１つは、中央部分で屈曲されてもよい。

他の実施形態によれば、ローレンツ力発生器の少なくとも２つの導体部材は、好ましくは、それらの端部の少なくとも一方において互いに固定されてもよい。少なくとも２つのコネクタ要素の互いに対する貼着は、これらを電気的に接続する容易な方法である。当然のことながら、この貼着は、例えば、導体部材の少なくとも１つの撓みを可能にすることによってローレンツ力が、テープされる（ｔａｐｅｄ）ことができるようにすべきである。

ローレンツ力発生器及び／又は少なくとも１つの支援ローレンツ力発生器の少なくとも２つの導体部材、好ましくは、ローレンツ力発生器と全ての支援ローレンツ力発生器の全ての導体部材の少なくとも２つの導体部材は、スイッチデバイスの単純な構成を得るために直列接続されてもよい。

他の実施形態では、ローレンツ力発生器及び／又は少なくとも１つの支援ローレンツ力発生器の少なくとも２つの導体部材は、互いに平行に延在している。

かかる平行な延在により、発生するローレンツ力や強制ローレンツ力が最大化され、電気スイッチデバイスにおける導体部材の設置に対する空間的な要求事項が最小限とされる。

一構成において、ローレンツ力発生器の少なくとも１つの導体部材及び支援ローレンツ力発生器の少なくとも１つの導体は、互いに平行に延在してもよく、更なる実施形態では、ローレンツ力発生器の全ての導体部材と支援ローレンツ力発生器の全ての導体部材は互いに平行に延在し、それにより、非常にコンパクトな設計が可能になり、導体部材の総数を減らしてもよい。例えば、一構成において、電気スイッチデバイスは、ジョイント導体部材を含み、前記ジョイント導体部材は、ローレンツ力発生器の導体部材であり、支援ローレンツ力発生器の導体部材でもある。このように、ローレンツ力発生器及び少なくとも１つの支援ローレンツ力発生器は、１つの導体部材を共有し、例えば、３つの導体部材を備える設計が１つのローレンツ力発生器と１つの支援ローレンツ力発生器を構成する構成が可能になる。

他の実施形態によれば、ジョイント導体部材は可撓性導体部材である。かかるジョイントの可撓性導体部材は、任意の組み合わせにおいて、共にローレンツ力発生器及び／又は支援ローレンツ力発生器を作り上げる他の導体部材に引き付けられる又はそこから反発するようにしてもよい。

他の実施形態によれば、ローレンツ力発生器及び／又は少なくとも１つの支援ローレンツ力発生器の少なくとも２つの導体部材は、互いに隣接して延在し、それによって互いの距離を最小化することによって、発生するローレンツ力を増大してもよい。一構成において、導体部材は、互いに隣接して延在するだけでなく、平行に延在してもよく、即ち、導体部材は、互いに隣接して且つ平行に配置されてもよい。

ジョイント導体部材を備える一構成において、前記ジョイント導体部材は、ローレンツ力発生器の導体部材に隣接し且つ少なくとも１つの支援ローレンツ力発生器の導体部材に隣接して配置されてもよい。例えば、ジョイント導体部材に隣接するローレンツ力発生器の導体部材は、ジョイント導体部材に隣接する少なくとも１つの支援ローレンツ力発生器の導体部材とは反対側に配置されるため、ジョイント導体部材は、ローレンツ力発生器の導体部材と支援ローレンツ力発生器の導体部材の間に配置される。この構成により、非常にコンパクトな設計が可能になり、ローレンツ力発生器と支援ローレンツ力発生器の導体部材の間の距離が最小になる。

他の構成では、ジョイント導体部材は、ローレンツ力発生器の導体部材に隣接して配置されてもよく、少なくとも１つの支援ローレンツ力発生器の導体部材は、ジョイント導体部材の反対側のローレンツ力発生器の前記導体部材に隣接して配置される。この構成では、ローレンツ力発生器及び少なくとも１つの支援ローレンツ力発生器の導体部材は、ジョイント導体部材の同じ側に配置され、前記同じ側とは、ジョイント導体部材に作用するローレンツ力によって画定される平面に対してである。

上記に説明したように、ローレンツ力発生器及び少なくとも１つの支援ローレンツ力発生器を備える電気スイッチデバイスの単純だが効果的な設計を採用すると、コンタクトサブアセンブリを接続位置に付勢する接触力は、確実に低コストで、単純な構造によって、効果的に増幅されることができる。

以下、本発明は、添付の図面を用いて実施形態を参照して例示的に記載される。上述の改良点を考慮し、本実施形態の様々な特徴は、説明のためだけに組み合わされて示されていることは明らかである。特定の用途のために、個別の特徴は省略されてもよいし、上記で説明されたそれらに関連する利益が必要とされる場合は追加されてもよい。

遮断位置における本発明に係る第１の実施形態における電気スイッチデバイスの概略的な側面図を示す。 接続位置における図１の電気スイッチデバイスの概略的な側面図を示す。 電気スイッチデバイスの電流路及びその部品の斜視の側面図を示す。 図３の電流路の斜めの斜視図を示す。 接続位置における本発明の第２の実施形態に係る電気スイッチデバイスの概略的な側面図を示す。 接続位置における本発明の第３の実施形態に係る電気スイッチデバイスの概略的な側面図を示す。 接続位置における本発明の第４の実施形態に係る電気スイッチデバイスの概略的な側面を示す。

まず、本発明の第１の実施形態に係るスイッチデバイスの構成が、図１及び図２を参照して説明される。図２において、図１の参照記号の一部は、明確にするために省略されている。さらに明確にするために、電気スイッチデバイスの概略的な表現は、（全）図面において、電気スイッチデバイスの電流路を構成する部品のみに簡略化されている。

電気スイッチデバイス１は、第１の端子２及び第２の端子４を備え、第１の端子２及び第２の端子４は、機械又は回路（両方とも図示せず）に電気的に接続することができる。

電気スイッチデバイス１は、コンタクトサブアセンブリ６をさらに備え、コンタクトサブアセンブリ６は、少なくとも２つのコンタクト部材８，１０を含む。コンタクトサブアセンブリ６は、コンタクト部材８，１０が互いに離間した図１に示す遮断位置１４から、図２に示す接続位置１２へ移動させることができる。接続位置１２では、コンタクト部材８，１０は互いに接触している。接続位置１２では、図面では小さい矢印で示す電流路１６が、第１及び第２の端子２，４間に延在している。従って、第１の端子２と第２の端子４との間を電流路１６に沿って電流が流れることができる。遮断位置１４では、電流路は、コンタクトサブアセンブリ６において遮断され、コンタクトサブアセンブリ６のコンタクト部材８，１０は互いに離間し、端子２，４間を電流が流れることはない。

電気スイッチデバイス１は、ローレンツ力発生器１８をさらに備え、ローレンツ力発生器１８は、コンタクトサブアセンブリ６に直列に設置することができる。ローレンツ力発生器１８は、電流路１６において、コンタクトサブアセンブリ６の前又は後ろに設置されてもよい。図１及び図２に示す実施形態では、ローレンツ力発生器１８は、電流路１６において、コンタクトサブアセンブリ６の前に設置されている。

電気スイッチデバイス１が、例えば電磁駆動システム（図示せず）によって遮断位置１４から接続位置１２へ移行した後、少なくとも２つの導体部材２０，２２を備えるローレンツ力発生器１８は、ローレンツ力２４を発生する。導体部材２０，２２は、好ましくは、電流路１６に設置される。電流路１６に沿って電流が印加されると、ローレンツ力２４が生じ、ローレンツ力２４は、導体部材２０，２２間に作用する。ローレンツ力２４の方向は、導体部材２０，２２における電流の方向によって決まる。この電流が導体部材２０，２２において同一方向であれば、ローレンツ力２４は、導体部材２０，２２を互いに引き付け合うように作用する。

図示の実施形態では、導体部材２０における電流の方向は、導体部材２２における電流の方向と反対である。従って、ローレンツ力２４は、導体部材２０，２２を押し離す。ローレンツ力２４のこの即時的な効果が、コンタクト部材８，１０を互いに接触するように押圧する接触力２５を生じる。

図１及び図２に示すように、導体部材２０，２２の少なくとも一方は、図１に示す遮断位置１４とすることができる初期の無電流状態に対してローレンツ力２４によって撓むように構成されてもよい。単に一例として、以下では、ローレンツ力２４によって撓むのは導体部材２０である。

可撓性導体部材２０は、一端２６が固定されるが、他端２８は可動である。導体部材２０の撓みは、特に弾性変形でもよい。導体部材２０が撓み状態にある場合、コンタクトサブアセンブリ６のコンタクト部材１０を備えることができる可動端２８は、コンタクトサブアセンブリ６のコンタクト部材８に対して押圧され、それにより、図２に示す接続位置１２へコンタクトサブアセンブリ６を付勢する。図示の実施形態では、コンタクト部材８は、所定の位置に固定され、即ち、移動不可能である。

ローレンツ力発生器１８の少なくとも２つの導体部材２０，２２は、好ましくは、図１及び図２に示すように、互いに平行に且つ隣接して延在する。これにより、ローレンツ力２４は最大効率で発生されることが確実とされる。

導体部材２０，２２が導体部材２０の固定端２６にて互いに対して固定される場合、導体部材２０，２２は、電流路１６内で直列接続されてもよい。

コンタクトサブアセンブリ６に電流が流れると、コンタクト部材８，１０間に電磁反発力３０が生じ、電磁反発力３０は、コンタクト部材８，１０を互いから分離するように作用する。かかる分離により、電流路１６が誤って遮断され、コンタクト部材８，１０間にスイッチングアークを生じることになるが、これは回避されなければならない。

ローレンツ力発生器１８が生じさせることができる最大ローレンツ力２４は、例えば導体部材２０，２２間の距離及び２つの導体部材２０，２２の長さによって制限されるが、電磁反発力３０は、電流路１６を流れる電流の増大と共に増大し続ける。電流路１６を流れる非常に高い電流では、コンタクト部材８，１０を互いから分離するように作用する電磁反発力３０は、コンタクト部材８，１０を互いに押し付け合うことによってコンタクトサブアセンブリ６のコンタクト部材８，１０を接続位置に付勢するローレンツ力発生器１８のローレンツ力２４を上回る可能性がある。従って、コンタクトサブアセンブリ６のコンタクト部材８，１０を接続位置１２に付勢する接触力をできるだけ増大し、接触力２５が反発力３０を上回り、電気スイッチデバイス１が非常に高い電流値であっても維持することができるようにすることが望ましい。

本発明によれば、ローレンツ力発生器１８によって発生されるコンタクトサブアセンブリ６を接続位置１２に付勢する接触力２５は、図１及び図２に示す本発明に係る電気スイッチデバイス１の例示的な第１の実施形態を参照して以下に説明するように、少なくとも１つの支援ローレンツ力発生器３２によって増幅される。

支援ローレンツ力発生器３２は、少なくとも２つの導体部材２０，３４を備える。導体部材２０，３４は、電流路１６に設置される。電流路１６に沿って電流が印加されると、強制ローレンツ力３６と呼ぶ更なるローレンツ力が生じ、導体部材２０，３４の間で作用する。図示の実施形態では、導体部材２０における電流の方向は、導体部材３４における電流の方向とは反対である。従って、強制ローレンツ力３６も、コンタクト部材８に対してコンタクト部材１０を押し付け、このように接触力２５の第２の成分を生じ、コンタクトサブアセンブリ６を接続位置１２へ付勢する接触力２５を増幅する。

図示の実施形態では、撓み体導体部材２０はジョイント導体部材３８であり、ジョイント導体部材３８は、ローレンツ力発生器１８の導体部材２０であり、少なくとも１つの支援ローレンツ力発生器３２の導体部材２０でもある。ジョイント導体部材３８を有する一構成において、ローレンツ力発生器１８及び支援ローレンツ力発生器３２における導体部材の総数は減らすことができ、それにより、本発明の電気スイッチデバイス１の構造が簡単になる。さらに、それにより、必要な導体材料ひいては電気スイッチデバイス１のコストが減少する。

図示の実施形態では、ローレンツ力発生器１８の導体部材２０，２２は直列接続されている。支援ローレンツ力発生器３２の導体部材２０，３４も直列接続されている。ここで、以下の順、即ち、第１の端子２、導体部材２２、可撓性導体部材２０、コンタクト部材８，１０を備えるコンタクトサブアセンブリ６、渡り導体４０、導体部材３４、及び最終的に第２の端子４という順に電流路１６を構成する第１の端子２から第２の端子４への直列接続。

ローレンツ力発生器１８の導体部材２０，２２は、互いに平行に延在し、それにより、発生されたローレンツ力２４を最大化する。支援ローレンツ力発生器３２の少なくとも２つの導体部材２０，３４も互いに平行に延在し、それにより、強制ローレンツ力３６を最大化することによって、可撓性導体部材２０に対して同一方向に作用する結合したローレンツ力２４及び強制ローレンツ力３６の結果である接触力２５を最大化する。図１及び図２に見られるように、ローレンツ力発生器１８の一方の導体部材２２と支援ローレンツ力発生器３２の導体部材３４も互いに平行に延在してもよく、それにより、導体部材を設置するための空間的要求事項を最小限にし、電気スイッチデバイス１のコンパクトな構造を可能にする。図１及び図２に示す構成では、ローレンツ力発生器１８の全ての導体部材２０，２２と、少なくとも１つの支援ローレンツ力発生器３２の全ての導体部材２０，３４は、互いに平行に延在している。

互いに対して延在することとは別に、発生するローレンツ力２４，３６は、互いに隣接して延在する導体部材２０，２２／２０，３４を、好ましくはできるだけ近接させて設置することによって増大させてもよい。図１及び図２に示す第１の実施形態では、ローレンツ力発生器１８の導体部材２０，２２は、互いに直接隣接して延在し、それにより、発生するローレンツ力２４を最大化する。支援ローレンツ力発生器３２の導体部材３４は、ローレンツ力発生器１８の導体部材２２に隣接し、且つ可撓性導体部材２０であるジョイント導体部材３８の反対側に延在する。接続位置１２におけるコンタクトサブアセンブリ６を付勢する接触力２５の方向に関して、導体部材２０，２２，３４は、以下の配置、即ち、支援ローレンツ力発生器３２の導体部材３４、ローレンツ力発生器１８の導体部材２２、及びローレンツ力発生器１８及び支援ローレンツ力発生器３２のジョイント導体部材３８という配置で互いに隣接して設置される。

導体部材３４を導体部材２０の反対側の導体部材２２に隣接配置するために、渡り導体４０が、コンタクトサブアセンブリ６のコンタクト部材８と導体部材３４を接続する。渡り導体４０の設計は、以下に図３及び図４を参照して説明される。

図２において最もよく分かるように、電流は、ローレンツ力発生器１８及び支援ローレンツ力３２の導体部材２２及び３４を夫々同一の方向に流れている。これにより、導体部材２２，３４を引き付け合うように作用する更なる副産物としてのローレンツ力４２が生じる。望ましくない副産物としてのローレンツ力４２を補償するために、導体部材２２，３４は、ばねのような能力を有する可撓性導体部材２０よりも固くてもよい。固い導体部材２２，３４は、ローレンツ力発生器１８，３２の動作範囲の電流において変形しない剛性体と見なしてもよい。隣接し合う導体部材２２，３４を流れる電流の隔離を確実にするために、導体部材２２，３４の間に介在するように隔離障壁４４が形成されている。この障壁４４は、まず、電気的に導体部材２２，３４を隔離する。さらに、隔離障壁４４は、副産物としてのローレンツ力４２を補償して吸収する支持要素でもよい。従って、導体部材２２，３４が副産物としてのローレンツ力４２の下で変形しても、支持要素４４は、介在する隔離障壁４４による短絡を防止する。隔離障壁４４は、図面では壁として示されている。隔離障壁の他の実施形態は、副産物としてのローレンツ力４２によって導体部材２２，３４の最も大きな変形を生じる箇所に設置された少なくとも１つの隔離ポストでもよい。

以下では、電流路１６を構成する要素の構成が、図３及び図４を参照して説明される。図面を単純にしておくため、図１及び図２の参照番号の一部は省略されている。

電流路１６は、この直列において、第１の端子２から、導体部材２２、ジョイント導体部材３８である可撓性導体部材２０、コンタクトサブアセンブリ６のコンタクト部材８，１０、渡り導体４０へ、支援ローレンツ力発生器３２の導体部材３４及び最終的に第２の端子４まで延在している。

図示の通り、渡り導体４０は、コンタクトサブアセンブリ６のコンタクト部材８を支持し、この位置で、電気的に接触している。渡り導体４０は、この時、図３及び図４では可撓性導体部材２０、導体部材２２及び隔離障壁（図示せず）に沿って、支援ローレンツ力発生器３２の導体部材３４に接続される点まで跨って通っている。

図３及び図４では、可撓性導体部材２０は、より詳細に示されている。大電流に対して、可撓性導体部材２０は、２つ以上の平行な部分に分割されてもよい。この各部分は、その可動端２８に１つのコンタクト部材１０を備える。中央部分４６において、可撓性導体部材２０は、可撓性が増した領域を有してもよい。可撓性導体部材２０が２つ以上の層４８，５０を備える場合、これらの層は、例えば、層４８を真っ直ぐに維持しながら層５０を曲げることによって中央部分４６にて分離されてもよい。これにより、高電流に必要な大きな断面にも拘らず、可撓性導体部材２０の高い可撓性が確実とされる。

以下では、本発明に係る電気スイッチデバイス１の他の実施形態が、図５〜図７を参照して示される。以下では、図１〜図４に示す第１の実施形態に係る電気スイッチデバイス１と図５〜図７に示す後続の実施形態との間の違いのみが記述される。先行の実施形態の要素と構造的や機能的に類似又は同一である要素に関しては、同一の参照記号が使用される。図面を単純にしておくため、図１〜図４の参照番号の一部は、図５〜図７では省略されており、渡り導体は、単純な線として概略的にのみ示されている。以下の図５〜図７における全ての電気スイッチデバイス１は、接続位置１２にて示されている。

図５に示す本発明の電気スイッチデバイス１の第２の実施形態は、図１に示す電気スイッチ１と類似の第１のローレンツ力発生器１８、可撓性導体部材２０及び剛性導体部材２２、及び２つのコンタクト部材８，１０を有するコンタクトサブアセンブリ６を備える。しかしながら、電流路１６は、第１の端子２がコンタクトサブアセンブリ６に直接接続され、次に、ローレンツ力発生器１８の可撓性導体部材２０及び導体部材２２に直列に続いているという点で異なる。

支援ローレンツ力発生器３２は、ジョイント導体部材３８でもある可撓性導体部材２０と、導体部材３４とを備える。図１〜図４の実施形態とは異なり、導体部材３４は、可撓性導体部材２０が導体部材２２及び３４の間に介在するように配置される。導体部材２２から導体部材３４へ電流を伝達するために、渡り導体４０が使用され、渡り導体４０は、可撓性導体部材２０とコンタクトサブアセンブリ６を跨ぐための図１に示す渡り導体４０と類似の設計のものでもよい。

電流路１６に沿って電流が印加されると、強制ローレンツ力３６が発生し、強制ローレンツ力３６は、支援ローレンツ力発生器３２の導体部材２０，３４の間で作用する。図５に示す実施形態では、電流は、導体部材２０，３４におけるものと同一方向のものである。従って、支援ローレンツ力発生器３２は、導体部材２０，３４を互いに引き付け合うように作用する強制ローレンツ力３６を生じ、それによって可撓性導体部材２０を導体部材３４に向かって撓ませ、コンタクトサブアセンブリを接続位置１２に付勢する増幅された接触力２５を生じる。分かり易いように、導体部材２２，３４間に発生される副産物としてのローレンツ力４２は、図５〜図７では省略されている。

図６は、本発明の電気スイッチデバイス１の第３の実施形態を示す。図６の電気スイッチデバイス１は、主に、図１〜図４に示す第１の実施形態のスイッチデバイス１に対応している。図１〜図４の第１の実施形態とは異なり、図６に示す第３の実施形態では、導体部材３４は、第２の端子４と直接的には直列接続されてない。正確には、第２の渡り導体４０'が導体部材３４を接続し、更なる導体部材５２が続き、次に第２の端子４に接続されている。導体部材５２は、その他の導体部材２０，２２，３４と実質的に平行に延在している。導体部材５２は、可撓性導体部材２０に対して、導体部材２２の反対側に配置されているため、導体部材２０は、導体部材５２，２２の間に配置されている。

導体部材５２及び可撓性導体部材２０は、第２の支援ローレンツ力発生器５４を構成する。電流路１６に沿って電流が印加されると、第２の強制ローレンツ力５６が生じ、導体部材５２と２０の間で作用する。電流は、導体部材２０，５２におけるものと同一方向のものであるため、第２の強制ローレンツ力５６は、導体部材２０，５２を互いに引き付け合うように作用し、導体部材５２の方向への可撓性導体部材２０の変形を生じる。従って、第２の強制ローレンツ力５６は、更なる増幅接触力２５としてコンタクトサブアセンブリに直接作用することができる。図６を単純にしておくため、導体部材２２，３４及び５２の間に発生される副産物であるローレンツ力は、図６では省略されている。

図６に示す実施形態では、可撓性導体部材２０は、ローレンツ力発生器１８、第１の支援ローレンツ力発生器３２、及び第２の支援ローレンツ力発生器５４のジョイント導体部材３８である。

図７は、本発明の電気スイッチデバイス１の第４の実施形態を示す。図７の電気スイッチデバイス１は、主に、図５に示す第２の実施形態のスイッチデバイス１に対応している。図５の第２の実施形態とは異なり、図７に示す第４の実施形態では、導体部材３４は、第２の端子４と直接的には直列接続されていない。正確には、第２の渡り導体４０'が、導体部材３４を更なる導体部材５２と接続し、次に第２の端子４に接続されている。導体部材５２は、他の導体部材２０，２２，３４と実質的に平行に延在する。導体部材５２は、導体部材２２に対して、可撓性導体部材２０とは反対側に配置されているため、導体部材２２は、図１〜図４のローレンツ力発生器１８及び支援ローレンツ力発生器３２の構成と同様に、導体部材５２，２０の間に配置される。

導体部材５２及び可撓性導体部材２０は、第２の支援ローレンツ力発生器５４を構成する。電流路１６に沿って電流が印加されると、第２の強制ローレンツ力５６が生じ、導体部材５２及び２０の間で作用する。電流は、導体部材２０，５２において反対方向のものであるため、第２の強制ローレンツ力５６は、導体部材２０，５２を互いに押し離すように作用する。従って、第２の強制ローレンツ力５６は、更なる増幅接触力２５としてコンタクトサブアセンブリに直接作用することができる。図７を単純にしておくため、導体部材２２，３４及び５２の間に発生する副産物としてのローレンツ力４２は、図７では省略されている。

図７に示す実施形態では、可撓性導体部材２０は、ローレンツ力発生器１８、第１の支援ローレンツ力発生器３２、及び第２の支援ローレンツ力発生器５４のジョイント導体部材３８である。

本発明に係る電気スイッチデバイス１の図示の実施形態は、コンタクトサブアセンブリ６を接続位置に１２に付勢する接触力をさらに増幅してもよい更なる支援ローレンツ力発生器を構成する更なる導体部材を追加することによってさらに定義されてもよい。このようにして、コンタクトサブアセンブリ６を接続位に１２に付勢する非常に高い接触力２５を発生するコンパクトな電気スイッチデバイス１を提供することができる。

１ 電気スイッチデバイス
２ 第１の端子
４ 第２の端子
６ コンタクトサブアセンブリ
８ コンタクト部材
１０ コンタクト部材
１２ 接続位置
１４ 遮断位置
１６ 電流路
１８ ローレンツ力発生器
２０ （可撓性）導体部材
２２ 導体部材
２４ ローレンツ力
２５ 接触力
２６ 固定端
２８ 可動端
３０ 電磁反発力
３２ 支援ローレンツ力発生器
３４ ３２の導体部材
３６ 強制ローレンツ力
３８ ジョイント導体部材
４０，４０' 渡り導体
４２ 副産物としてのローレンツ力
４４ 隔離障壁
４６ ２０の中央部分
４８ ２０の層
５０ ２０の更なる層
５２ ５４の導体部材
５４ 更なる支援ローレンツ力発生器
５６ 強制ローレンツ力

Claims (6)

1. リレーのような電気スイッチデバイス（１）であって、
   第１及び第２の端子（２，４）と、
   ２つのコンタクト部材（８，１０）を有し、前記２つのコンタクト部材（８，１０）が互いに接触する接続位置（１２）から、前記２つのコンタクト部材（８，１０）が互いから離間している遮断位置（１４）へ移動されるように構成されたコンタクトサブアセンブリ（６）と、
   前記コンタクトサブアセンブリ（６）の前記接続位置（１２）において、前記第１の端子（２）から前記コンタクトサブアセンブリ（６）を介して前記第２の端子（４）まで延在する電流路（１６）であって、前記コンタクトサブアセンブリ（６）の前記遮断位置（１４）では遮断される電流路（１６）と、
   前記電流路（１６）に設置される少なくとも２つの導体部材（２０，２２）を備え、前記導体部材（２０，２２）に作用して前記コンタクトサブアセンブリ（６）を前記接続位置（１２）に付勢する接触力（２５）を発生するローレンツ力（２４）を発生するように配置されるローレンツ力発生器（１８）と、
   前記電流路（１６）に設置される少なくとも２つの導体部材（２０，３４）を備え、前記コンタクトサブアセンブリ（６）を前記接続位置（１２）に付勢する前記接触力（２５）を増幅する強制ローレンツ力（３６）を発生するように配置される支援ローレンツ力発生器（３２）を備え、
   ジョイント導体部材（３８）は、前記ローレンツ力発生器および前記支援ローレンツ力発生器のそれぞれと前記コンタクトサブアセンブリとをつなぐ部材として、前記ローレンツ力発生器（１８）の導体部材（２０）であり、前記支援ローレンツ力発生器（３２）の導体部材（２０）でもあり、
   前記ジョイント導体部材（３８）は、前記ローレンツ力発生器（１８）の前記ジョイント導体部材（３８）ではない他の導体部材（２２）に隣接して配置され、前記支援ローレンツ力発生器（３２）の前記ジョイント導体部材（３８）ではない他の導体部材（３４）は、前記電流路に設定され、かつ、前記ジョイント導体部材（３８）とは反対側の前記ローレンツ力発生器（１８）の前記他の導体部材（２２）に隣接した位置に配置され、
   前記ジョイント導体部材（３８）は、前記２つのコンタクト部材（８，１０）が前記遮断位置にある無電流状態に対して前記ローレンツ力（２４）によって前記２つのコンタクト部材が前記接続位置へ付勢されるように、撓むように構成された可撓性導体部材であり、
   前記ジョイント導体部材（３８）は、固定端（２６）と、前記固定端（２６）とは反対側の可動端（２８）とを備え、前記可動端（２８）は、前記２つのコンタクト部材のうち、前記ローレンツ力によって一方のコンタクト部材（８）に押圧される他方のコンタクト部材（１０）を備え、
   前記ローレンツ力発生器（１８）と前記支援ローレンツ力発生器（３２）の全ての導体部材（２０，２２，３４）は、前記ローレンツ力発生器（１８）の前記他の導体部材（２２）、前記ジョイント導体部材（３８）、前記コンタクトサブアセンブリ（６）、前記支援ローレンツ力発生器（３２）の前記他の導体部材（３４）の順で前記電流路が構成されるように直列接続された、
   電気スイッチデバイス（１）。
2. 前記ローレンツ力発生器（１８）の前記少なくとも２つの導体部材（２０，２２）は互いに対して固定される、
   請求項１に記載の電気スイッチデバイス（１）。
3. 前記ローレンツ力発生器（１８）の前記少なくとも２つの導体部材（２０，２２）及び／又は前記支援ローレンツ力発生器（３２）の前記少なくとも２つの導体部材（２０，３４）は互いに平行に延在する、請求項１または２に記載の電気スイッチデバイス（１）。
4. 前記ローレンツ力発生器（１８）の少なくとも１つの導体部材（２０，２２）と前記支援ローレンツ力発生器（３２）の前記他の導体部材（３４）は互いに平行に延在する、
   請求項３に記載の電気スイッチデバイス（１）。
5. 前記ローレンツ力発生器（１８）の全ての導体部材（２０，２２）と前記支援ローレンツ力発生器（３２）の全ての導体部材（２０，３４）は互いに平行に延在する、
   請求項４に記載の電気スイッチデバイス（１）。
6. 前記ローレンツ力発生器（１８）の前記少なくとも２つの導体部材（２０，２２）及び／又は前記支援ローレンツ力発生器（３２）の前記少なくとも２つの導体部材（２０，３４）は互いに隣接して延在する、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気スイッチデバイス（１）。
   
   

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