JP6961787B2 - 事前に仕上げられた導体によって過電流または電流限界値を不可逆的に検出および表示するための構成 - Google Patents

Description

本発明は、事前に仕上げられた導体によって過電流または電流限界値を不可逆的に検出および表示するための請求項１に記載の構成に基づく。

例えばバリスタとして形成された少なくとも１つのアレスタ素子を有するサージアレスタが、独国特許出願公開第１０ ２００６ ０３７ ５５１号明細書からすでに知られている。

この既知のサージアレスタは、１つ以上のアレスタ素子の１つの極またはすべての極を幹線から切り離すための切り離し装置を備えている。

それぞれの切り離し装置は、アレスタ内の電気接続経路に組み込まれたはんだ点を備えており、このはんだ点を介して、可動導体部または可動導電ブリッジが、一方ではアレスタ素子へと接続されており、導体部またはブリッジは、他方ではアレスタの外部電気接続部に接続されている。

さらに、付勢力を発生させる少なくとも１つのばねが存在し、この点に関し、力のベクトルは、導体部またはブリッジに間接的または直接的に、切り離し方向に作用する。

この既知の教示の核となる考え方は、熱によって作動させることができるブロック要素が、付勢力のベクトルに対して可動導体部または可動ブリッジをブロックしており、したがって、この力によって引き起こされる恒久的な荷重が、実際の切り離し装置のはんだ点に加わることがないというものである。

一実施形態において、熱によって作動させることができるブロック要素は、かんぬき状の部品としてレバー伝達部の移動経路をブロックする。この場合、熱によって作動させることができるブロック要素を、事前に形成された部品としての低融点はんだで構成することができる。

さらに、独国特許出願公開第１０ ２００６ ０３７ ５５１号明細書は、ブロック要素の作動温度が、はんだ点の溶融温度よりも低くてよいことを示している。したがって、ブロック要素の働きが、温度が臨界範囲へと上昇したときにキャンセルされ、したがって温度がさらに上昇するとき、障害の事象において切り離し装置を妨げのない様相で作動させることができる。ブロック要素の作動温度に達し、レバー部品が第１の距離を移動して導体部またはブリッジのストッパに達する場合、この移動距離を使用して、サージアレスタの事前の損傷を示すために重大な温度上昇がすでに発生したことを知らせるリモート信号接点または光学ディスプレイを作動させることができる。このように、光学ディスプレイは、専ら熱によって作動し、したがってサージアレスタを通る実際の電流には、間接的にしか依存していない。

さらに、古典的なヒューズ、またはいわゆるインジケータヒューズに基づいて、電流限界値を不可逆的に検出するだけでなく、表示もするための構成が知られている。用途の事例に応じて応答挙動に異なる慣性を有するそのような既知のヒューズにおいて、対応する電流負荷において積分ＳＩ^２ｔ／ｄＴに鑑みて溶け、したがってそれぞれの電流経路を切断するヒューズワイヤが、通常は閉じられているハウジングに挿入される。

このような電流経路の切断は、インジケータヒューズにおいて光学的にも視覚化される。

使用の目的およびそれぞれの構造ゆえに、ヒューズを、基本的に、不可逆な電流検出器と考えることができる。

サージ保護の分野における既知の負荷または損耗のディスプレイは、例えば使用されているバリスタなどのサージアレスタの熱的挙動に対する依存性だけに注目しているため、ディスプレイ自体の反応がきわめて不正確であるという共通の欠点を有する。この熱的挙動は、電流の流れおよび瞬間的な負荷だけでなく、周囲温度、すなわち使用条件にも依存する。

したがって、以上から、本発明の課題は、事前に仕上げられた導体を参照しつつ、過電流または電流限界値を不可逆的に検出および表示するためのさらなる発展した構成であって、通電中の導体の加熱に基づいて反応するのではなく、したがって間接的に反応するのではなく、むしろ電流そのものに直接反応し、したがって周囲温度、設置条件、ならびに隣接する構造装置部分または部品による影響などの外的影響を回避することができる構成を提案することである。

この本発明の課題の解決は、請求項１の特徴の組み合わせによる構成、および請求項１０による教示の使用によって果たされ、従属請求項が、少なくとも適切な構成およびさらなる発展を示す。

したがって、事前に仕上げられた導体に基づいて過電流または電流限界値を不可逆的に検出するだけでなく、表示もするための構成が、基礎として採用される。

導体は、互いに間隔を空けて位置しかつ互いに平行に延びる少なくとも２つの導体部を有し、これらの導体部は、電流が２つの平行な導体部を通って同じ方向に流れるように設計される。

平行な導体部のうちの少なくとも１つは、機械的な表示またはスイッチ要素の移動の経路を制限する突起、ノーズ、または同様のブロック要素を有する。

移動の経路のこの制限は、平行な通電中の導体部に作用する電磁力によって、ブロック要素が機械的な表示またはスイッチ要素の移動の経路に関する解放位置へと移行するように実行される。

後者は、平行な通電中の導体に作用する電磁力により、導体が互いに引き付け合い、すなわちお互いに向かって移動することで実現される。この動きが、ブロック機能をキャンセルできるようにブロック要素の元の位置を変化させる。

本発明の一実施形態においては、ブロック要素を単純なストッパとして形成することができる。

ブロック要素を、例えば、導体部の対応する領域の変形を目的としたエンボス加工または打ち抜きによって実現することができる。

本発明の着想の好ましい実施において、導体は、２つの平行な導体ストリップに収束する二次元の中央部を有するテープ導体、平板導体、またはストリップ導体として形成される。

このような平板導体は、古典的な打ち抜き技術を使用して、再現性のあるやり方で、低コストで、きわめて容易に製造することができる。

主として電流および電磁力による導体部の相対移動が本発明による手法において重要であるという事実とは無関係に、平行に延びる導体部を、導体の残りの断面に関して、対応する導体部分において電流のさらなる増加が生じたときにヒューズに関する安全機能が保証されるように形成することができる。

この場合、二次元の導体は、中央部において機械的に堅固であり、形状によって組み合わせられ、あるいは取り付けられるブロック要素の作用が通常の機械的な荷重の際にも維持されるように安定であるように構成されると理解される。

好ましい実施形態においては、変位可能なスリーブが、導体上に支持される。

スリーブの変位の経路が、ブロック要素によって制限され、ブロック要素は、電流限界値に達したとき、すなわち平行な導体ストリップに作用する電磁力の結果として、変位の経路を解放する。

スリーブは、スリーブの変位またはスリーブの変位に関連した色変化を、例えば観察窓を介して認識できるという点で、今や間接的に状態インジケータとして機能することができる。

代案として、スリーブが、状態表示部または電気的スイッチ装置、例えばリモート信号装置を、レバー機構を介して間接的に作動させてもよい。

基本的に、既知の種類の電気スイッチを、スリーブと、必要であればレバー機構とによって、作動させることができるさらなる可能性が存在する。

スリーブに、移動の実行またはレバー機構の作動に必要なエネルギをもたらすために、付勢力が変位の経路の方向に加えられる。

平行に延びる導体部の断面および間隔を変えることで、応答感度を調整し、導体への電磁力が変形ならびに表示またはスイッチ要素の移動の経路の解放を実行できるように大きくなる、対応するサージ電流限界値を定義することができる。

上記提示の構成を、過電流アレスタの負荷または事前の損傷の表示装置として使用することも、本発明の一部である。

この点で、導体は、サージアレスタの内部の電気的な接続または配線の一部として形成され、あるいはサージアレスタに対応して挿入される。次いで、いわゆる交通信号式表示器を、本発明による構成によって実現することができる。この場合に、対応する表示装置の緑色が、例えば、採用されているサージアレスタが完全に動作可能であり、事前の損傷がないことを表す。

上記の説明による２つの平行な通電中の導体を備える構成が作動すると、表示部が「黄色」に変化する。これは、事前の損傷電流の検出が応答したことを知らせる。

さらに、さらなる古典的な熱による切り離し装置の応答および赤色への移行により、例えばバリスタなどのサージアレスタに使用されている保護素子の障害が発生したことを知らせることができる。

本発明を、典型的な実施形態に基づき、図面を参照して、以下でさらに詳しく説明する。

互いに間隔を空けて位置して互いに平行に延びており、使用時に電流が同じ方向に流れる少なくとも２つの導体部を備える本発明による導体の原理図を示している。 スリーブと、表示用スライドに連絡したレバー機構とを有する本発明による構成の典型的な実施形態の原理図を示している。 ここでは差し込み式の部品として形成され、生じ得る事前の損傷に関して過電流の負荷を不可逆的に検出および表示するための構成が組み込まれているサージアレスタの実施形態を示しており、「事前の損傷がない」状態（緑色）を表している。 ここでは差し込み式の部品として形成され、生じ得る事前の損傷に関して過電流の負荷を不可逆的に検出および表示するための構成が組み込まれているサージアレスタの実施形態を示しており、「事前の損傷が生じた」状態（黄色）を表している。 ここでは差し込み式の部品として形成され、生じ得る事前の損傷に関して過電流の負荷を不可逆的に検出および表示するための構成が組み込まれているサージアレスタの実施形態を示しており、「熱による切り離し装置が作動した」状態（赤色）を表している。

過電流および電流限界値の不可逆的検出および表示のための本発明による構成は、例えば図１に従って平板導体またはテープ導体として打ち抜くことによって製造することができる事前に仕上げられた導体に基づく。

導体１は、その中央部に、互いに間隔を空けて位置しかつ互いに平行に延びている２つの導体部２、３を有する。

これらは、導体１が電力回路に接続されたときに、電流が導体部２、３を通って同じ方向に流れるように構成されている。

図１によれば、両方の導体部２、３は、それぞれノーズ４、５を有する。

これらのノーズ４、５は、例えば、機械的な表示またはスイッチ要素の変位の経路を制限するためのブロック要素として機能する（図２を参照）。

電流Ｉが流れているとき、電磁力Ｆが、平行な導体部２、３に作用する。

結果として、導体部２、３が互いに引き付け合い、ブロック要素４、５が解放位置に到達する（ここでも図２を参照）。

図２による原理図において、平行な導体部２、３をノーズまたはブロック要素５と併せて有する上述の導体１を、やはり見て取ることができる。

ここで、ブロック要素５は、変位可能なスリーブ６に対するストッパとして実現される。

スリーブ６は、ばね要素７によって固定点８に対して付勢されている。

スリーブ６は、レバー機構９を介して状態表示部１０に連絡している。

電流限界値に達すると、平行な通電中の導体２、３への電磁力Ｆが大きくなって、導体２、３が互いに引き付け合い、ノーズ５が、スリーブ６の変位の経路が開かれるような位置に達する。

その結果、スリーブ６が、ばね力７を使用して固定点８に向かって移動する。結果として、表示部が、レバー９を使用して変位する。

今や表示部が、図２には示されていない窓または同様の構成を介して、発生した関連の負荷状況を知らせることができる。

同様に、図示されていないリモート信号装置や、例えばレバー機構９を介して作動する電気スイッチの動作などの選択肢も存在する。

図３〜図５が、差し込み式の部品として形成されたサージアレスタを示している。本発明による構成をより見やすくするために、差し込み式の部品１１の図において、関連のカバーは省略されている。

図３〜図５から、この特別な導体の構成が、差し込み接続部２２および２３から始まるサージアレスタの電流経路にどのように接続されているのかが、明らかである。

レバー機構９、および導体１上に変位可能に取り付けられたスリーブ６も、見て取ることができる。

図３は、事前の損傷がこれまでに生じていないことを意味する「緑色」の状態を示している。

図４は、電流によるすでに発生した事前の損傷の状態に関する。導体部２、３の変形によって、スリーブ６が下端位置に達する。

レバー機構９が、ばね力が作用しているスライド１２を解放する。スライド１２が下方に移動する。黄色表示１３が、観察窓１４に対して解放される。

同時に、スライド１２は、リモート信号ユニット１６を制御することができるさらなるスライド１５を作動させる。

図５に示されるように、既知のやり方で構成された熱による切り離し装置が、実際のサージアレスタの過負荷に起因して応答すると、黄色表示１３が図５による図の左方に移動し、「赤色」表示を観察窓において見て取ることができる。

Claims (10)

1. 事前に仕上げられた導体によって過電流または電流限界値を不可逆的に検出および表示するための構成であって、
   前記導体（１）は、互いに間隔を空けて位置しかつ互いに平行に延び、同じ方向に電流を通すように設計された少なくとも２つの導体部（２、３）を有し、前記平行な導体部のうちの少なくとも１つは、機械的な表示またはスイッチ要素の移動の経路を制限する突起、ノーズ、または同様のブロック要素（４、５）を有し、サージ電流限界値（Ｉ）に達したとき、前記平行な導体部（２、３）に作用する電磁力（Ｆ）によって、前記ブロック要素は、前記機械的な表示またはスイッチ要素の移動の経路に関する解放位置へと移行する、ことを特徴とする構成。
2. 前記ブロック要素（４、５）は、ストッパとして形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の構成。
3. 前記ブロック要素は、エンボス加工または打ち抜きによって実現された前記平行な導体部（２、３）の変形部である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の構成。
4. 前記導体（１）は、２つの平行な導体ストライプへと変化する二次元の中央部を有する平板導体またはテープ導体として形成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の構成。
5. 変位可能なスリーブ（６）が、前記導体（１）上に取り付けられている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の構成。
6. 前記スリーブ（６）の変位の経路が、前記ブロック要素（４、５）によって制限されており、前記ブロック要素（４、５）は、前記サージ電流限界値（Ｉ）に達したときに前記スリーブ（６）の変位の経路を解放する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の構成。
7. 前記スリーブ（６）は、レバー機構（９）を介して間接的または直接的に状態表示部（１０）を作動させる、
   ことを特徴とする請求項５および／または６に記載の構成。
8. 前記スリーブ（６）に、変位の経路の方向の付勢力（７、８）が加えられている、
   ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の構成。
9. 平行に延びている前記導体部（２、３）の断面および間隔を変えることで、前記サージ電流限界値（Ｉ）を定義することができる、
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の構成。
10. サージアレスタ（１１）の負荷または事前の損傷の表示装置として使用され、前記導体（１）が、この場合には、前記サージアレスタの内部の電気的な配線または接続の一部として形成されている、
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の構成。

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