JP7221655B2

JP7221655B2 - ダブルブレーカスイッチ

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Publication number: JP7221655B2
Application number: JP2018211958A
Authority: JP
Inventors: ツィーグラー，ティトゥス
Original assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2018-11-12
Publication date: 2023-02-14
Anticipated expiration: 2038-11-12
Also published as: DE102017220503B3; US11120963B2; EP3486936A1; US20190148096A1; JP2019091688A; KR20190056324A; CN109801798B; EP3486936B1; CN109801798A; ES2793277T3

Description

本発明は、ダブルブレーカスイッチに関する。

今日まで、電気スイッチ、特にコンタクタおよびリレーのために、様々な技法が開発されてきた。概して、電気スイッチは、電気制御電圧によって少なくとも１つの電気回路を開閉するのに適しており、
－わずかな電力によって制御される高電力のスイッチング、
－異なる電圧レベル、たとえば入力側の低電圧および出力側のネットワーク電圧の分離、
－直流回路および交流回路の分離、
－単一の制御信号による複数の回路の同時スイッチング、
－情報のリンク、およびそれによる制御手順の構築
という適用分野で使用される。

特に、自動車電子機器の分野では、異なるスイッチングタスク用のスイッチが使用される。この場合、たとえば電池式電気車両（ＢＥＶ）、ハイブリッド式電気車両（ＨＥＶ）、またはプラグインハイブリッド式電気車両（ＰＨＥＶ）などの電気モータを有する車両に対して、スイッチが使用される。たとえば、中出力の範囲におけるハイブリッド車両および電気車両に対して、高電圧コンタクタを使用することができる。したがって、そのようなコンタクタは、４００Ｖリチウムイオン蓄電池用の主スイッチとして使用することができる。そのような高電圧コンタクタは、たとえば、１７５Ａの一定の電流および５ｋＡの短絡容量用に構成することができる。したがって、そのような高電圧コンタクタは、中電流の負荷に対する要件を満たす。

必須ではないが全体的に、リレーは、シングルブレーカスイッチとして説明され、ダブルブレーカスイッチは、コンタクタとして説明される。たとえば、ダブルブレーカスイッチは、スイッチに確実に接続された２つの固定コンタクトと、スイッチ内で可動のコンタクトブリッジに嵌合された２つのブリッジコンタクトとを有することができる。

さらに、リレーは、概して比較的低いスイッチング電力用に構成され、通常はスパーク消滅チャンバをもたないが、コンタクタは、比較的大きいスイッチング電力用に構成され、通常はスパーク消滅チャンバをさらに有する。

通常、スイッチング電力が比較的大きい結果、コンタクタにはより大型のコンタクトが必要とされる。概して、電気または電子回路が短絡中に出力部でいかなる損傷も受けない場合、これは短絡抵抗と呼ばれる。短絡抵抗は、過負荷の場合または短絡中に過電圧もしくは過電流または熱負荷によって回路が損傷または破壊されないことを確実にする。

たとえば、短絡抵抗は、ブリッジコンタクトを固定コンタクトに強力に圧迫することによって増大させることができる。それによって、高い短絡電流でのコンタクトの溶着またはダブルブレーカスイッチの破壊を防ぐことができる。

「ＵｎｔｅｒｓｕｃｈｕｎｇｅｎａｎｄｅｒＳｔｒｏｍｔｒａｇｆａｈｉｇｋｅｉｔｕｎｄｄｅｓＳｃｈａｌｔｖｅｒｍｏｇｅｎｓｖｏｎＫｏｎｔａｋｔａｎｏｒｄｎｕｎｇｅｎｉｎｎｉｃｈｔｈｅｒｍｅｔｉｓｃｈｇｅｄｉｃｈｔｅｔｅｎＳｃｈａｌｔｋａｍｍｅｒｎｂｅｉ４００Ｖ（４００Ｖの気密封止されていないスイッチングチャンバにおけるコンタクト配置の通電容量およびスイッチング容量の研究）」、［２１ｓｔＡｌｂｅｒｔ－ＫｅｉｌＣｏｎｔａｃｔＳｅｍｉｎａｒ、Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ、２０１１年９月２８～３０日、ＶＤＥ－Ｆａｃｈｂｅｒｅｉｃｈ６７、ＶＤＥＶＥＲＬＡＧＧＭＢＨ、Ｂｅｒｌｉｎ、Ｏｆｆｅｎｂａｃｈ］という刊行物から、２つの分離可能なコンタクト間の接点で反発力が生じうることが知られている。特に、図１１は側面図として、図１２は平面概略図として、コンタクトの反発を引き起こす本刊行物による電流路を示す。

知覚できるノイズおよび振動を防止するためのダブルブレーカスイッチに対する解決策が、ＷＯ２０１４／０９３０４５Ａ１からさらに知られている。この解決策では、２つの固定コンタクトに接触可能な３つの表面コンタクトを可動ブリッジに設ける。特に、コンタクトブリッジのアームは、アクチュエータからの力を伝達するように対称形である。

ＷＯ２０１４／０９３０４５Ａ１

「ＵｎｔｅｒｓｕｃｈｕｎｇｅｎａｎｄｅｒＳｔｒｏｍｔｒａｇｆａｈｉｇｋｅｉｔｕｎｄｄｅｓＳｃｈａｌｔｖｅｒｍｏｇｅｎｓｖｏｎＫｏｎｔａｋｔａｎｏｒｄｎｕｎｇｅｎｉｎｎｉｃｈｔｈｅｒｍｅｔｉｓｃｈｇｅｄｉｃｈｔｅｔｅｎＳｃｈａｌｔｋａｍｍｅｒｎｂｅｉ４００Ｖ（４００Ｖの気密封止されていないスイッチングチャンバにおけるコンタクト配置の通電容量およびスイッチング容量の研究）」、［２１ｓｔＡｌｂｅｒｔ－ＫｅｉｌＣｏｎｔａｃｔＳｅｍｉｎａｒ、Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ、２０１１年９月２８～３０日、ＶＤＥ－Ｆａｃｈｂｅｒｅｉｃｈ６７、ＶＤＥＶＥＲＬＡＧＧＭＢＨ、Ｂｅｒｌｉｎ、Ｏｆｆｅｎｂａｃｈ］

本発明の目的は、スイッチの耐用寿命にわたって短絡抵抗を増大させること、使用される材料を低減させること、およびたとえば負荷電流の急速な周期変化の結果として生じるホイッスリングノイズを低減させることである。

さらに、本発明の目的は、既存のシステムに後付けすることができる費用効果の高い解決策を見出すことである。

この目的は、独立請求項によって実現される。有利な発展形態は、従属請求項の構成要素である。

一実施形態によれば、ダブルブレーカスイッチが、接続点でアクチュエータに力伝達式に（ｉｎａｆｏｒｃｅ－ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇｍａｎｎｅｒ）接続されたコンタクトブリッジを備える。ダブルブレーカスイッチは、第１のアームを介して接続点に力伝達式に接続されており、スイッチの閉状態において、第１の接点で第１のブリッジコンタクトを対向する第１の固定コンタクトに電気的に接触させる第１のコンタクト配置をさらに備える。ダブルブレーカスイッチは、第２のアームを介して接続点に力伝達式に接続されており、スイッチの閉状態において、第２の接点および第３の接点で第２のブリッジコンタクトを対向する第２の固定コンタクトに電気的に接触させる第２のコンタクト配置をさらに備え、第２のアームは、第１のアームより長い。

そのようなスイッチの結果、第１の閉状態で電流Ｉを伝えることができる。スイッチの第２の開状態では、電流は２回遮断される。この場合、スイッチに確実に接続された固定コンタクトの位置に対するコンタクトブリッジの第１の位置および第２の位置の結果、スイッチの閉状態および開状態は互いに異なる。有利には、コンタクトブリッジは、アクチュエータによって第１の位置と第２の位置との間を動かされる。

特に、電流Ｉに対する線断面は、閉状態において接点で最小になる。さらに、スイッチの閉状態において接点で接続される互いに対向する固定コンタクトおよびブリッジコンタクトは、有限の範囲を有する。この場合、固定コンタクトおよびブリッジコンタクトの外周は、接点の外周より大きい。したがって、接点を通って流れるために、電流Ｉは、接点の一方の側に集束され、接点の反対側ではぼかされる。特に、丸い固定コンタクトおよびブリッジコンタクトの場合、導体内に放射対称形の電界が形成され、接点は電界の中心点を形成する。言い換えれば、接点は、星形に供給される。この場合、電流が一度は接点の方へ流れ、反対側で接点からから離れる方へ流れるため、対向する固定コンタクトおよびブリッジコンタクト内の電流の方向はそれぞれ逆になる。
接点の領域内の第１次近似として円形以外、すなわちたとえば、矩形、長円形、または任意の多角形の周辺形状を有する固定コンタクトおよびブリッジコンタクトも、放射対称形の電界を形成し、接点はこの電界の中心点を形成することが、当業者には明らかである。

電流Ｉが対向する導体内で逆方向に流れる放射対称形の電界を有するそのような対向する通電導体は、ローレンツ力の結果として反発される。したがって、そのようなダブルブレーカスイッチ内では、閉状態において、それぞれの固定コンタクトとブリッジコンタクトとの間に反発力Ｆが生じる。この場合、接点における力Ｒは、電流Ｉの強度の２乗に概ね比例し、すなわちＦ≒Ｉ^２である。

次に電流Ｉが第１のコンタクト配置および第２のコンタクト配置によって伝えられる場合、第１のアームに作用する力Ｆ_１および第２のアームに作用する力Ｆ_２，３を計算することができる。詳細には、第１の反発力Ｆ_１＝ｋ＊Ｉ^２が、第１のブリッジコンタクトと第１の固定コンタクトとの間に作用する。ここで、ｋは定数である。第２のコンタクト配置の場合、電流Ｉは、第２の接点および第３の接点に対して分割することができる。電流Ｉが第２の接点および第３の接点に対して均一に分割される場合、すなわち電流Ｊ＝Ｉ／２が第２の接点および第３の接点のそれぞれを通って流れる場合、特に有利であろう。したがって、第２の接点に対して力Ｆ_２＝ｍ＊Ｊ^２＝ｍ＊Ｉ^２／４が得られ、第３の接点に対して力Ｆ_３＝ｎ＊Ｊ^２＝ｎ＊Ｉ^２／４^２が得られ、ここでｍおよびｎは定数である。
したがって、反発力Ｆ_２，３＝（Ｆ_２＋Ｆ_３）が、第２のブリッジコンタクトと第２の固定コンタクトとの間に作用する。定数を考慮しない場合、すなわち、たとえばｋ＝ｍ＝ｎの場合、この結果、２つの接点によって電流が均一に伝えられることから、第２のアームにかかる力が低減される。特に、Ｊ＝Ｉ／２の場合、力Ｆ_２，３は半分になる。

これらの力はまた、定数ｋ、ｍ、およびｎの値によって調整されることが、当業者には明らかである。この場合、定数ｋ、ｍ、およびｎはまた、少なくとも固定コンタクトおよびブリッジコンタクトの特性も考慮に入れる。これらの定数は特に、固定コンタクトおよびブリッジコンタクトの形状を考慮に入れる。この場合、形状は、固定コンタクトおよびブリッジコンタクトの外周ならびに対向する固定コンタクトおよびブリッジコンタクトの表面の特性などの変数を含む。たとえば、反発力は、固定コンタクトおよびブリッジコンタクトの外周とともに増大する。表面の特性は、曲率半径とすることができ、曲率半径によって固定コンタクトまたはブリッジコンタクトに接点が形成される。たとえば、接点は、固定コンタクトまたはブリッジコンタクトの円錐によって形成することができる。

反発力Ｆ_１およびＦ_２，３は、スイッチを閉状態で保持するために補償しなければならない。この目的で、アクチュエータは、接続点でコンタクトブリッジに力伝達式に接続される。特に、てこの原理によって、アクチュエータで少なくとも必要な力Ｆ_Ｂを計算することができる。したがって、好ましくはアームの長さおよび力からの積がそれぞれ同一であることが分かる。したがって、第１のアームの長さａに力Ｆ_１を掛けた値は、好ましくは、第２のアームの長さｂに力Ｆ_２，３を掛けた値に等しい。定数ならびにアームの長さａおよびｂが適切に選択されることによって、アクチュエータがコンタクトブリッジへ伝達しなければならない力を低減させることができる。特に、第２のアームが第１のアームより長い場合、この力を低減させることができる。

したがって、アクチュエータは、固定コンタクトとブリッジコンタクトとの間の反発力を補償するために、より小さい力を提供しなければならない。同時に、同じ力が使われた場合、短絡抵抗を低減させることができる。

第１のブリッジコンタクトおよび第２のブリッジコンタクトが電気的に接続されている場合が有利であり、有利には、第１のブリッジコンタクトおよび第２のブリッジコンタクトは、コンタクトブリッジの両端に配置されている。

好ましくは、３つの接点は、平面を画定している。したがって、コンタクトブリッジは、固定コンタクトに対して安定して位置決めすることができる。平面の法線がアクチュエータによって伝達される力の方向に向けられている場合、特に有利である。したがって、力の伝達は、アクチュエータによって最適化することができる。さらに、３つの接点が等辺三角形を形成している場合、したがって力が最適に伝達され、ブリッジコンタクトを固定コンタクトに対して特に安定して位置決めすることができるため、有利であろう。

さらに、固定コンタクトおよびブリッジコンタクトのうちの少なくとも１つが、体積要素に接続されたコンタクト突起を備えている場合が有利であり、コンタクト突起の外周は、体積要素の外周より小さい。

この場合、コンタクト突起はまた、体積要素のコンタクト接触面であると理解することができることが、当業者には明らかである。別法として、コンタクト突起は、コンタクト接触点を有するコンタクト先端とすることもできる。そのような体積要素は、接触発火による侵食のための材料を提供するため、特に有利である。体積要素の外周がコンタクト突起の外周より大きい場合、スイッチの耐用寿命にわたって体積要素は主に表面で侵食され、同時に体積要素の高さは保護される。この場合、スイッチの耐用寿命にわたる高さの侵食は、アクチュエータの力Ｆ_Ｂをより大きくすることによって補償することができる。コンタクト突起の直径が数ミリメートル、たとえば２ｍｍであり、体積要素の直径が２倍から３倍大きい場合、特に有利であろう。

コンタクト突起を有する体積要素が、体積要素の高さｈにわたって一定のコンタクト断面を有している場合、特に有利である。このコンタクト突起はコンタクト先端とすることもできる。たとえば、半径ｒを有する円形のコンタクト断面は、外周２＊π＊ｒおよび体積２＊π＊ｒ＊ｈを有するコンタクト突起を有する円柱形の体積要素を形成する。このコンタクト突起はコンタクト先端とすることもできる。コンタクト断面はまた、別法として、長円形、三角形、四辺形の外周、またはたとえば多角形によって表すことができる任意の外周を有することもできることが、当業者には明らかである。特に、鋭いコンタクト、すなわちたとえばコンタクト接触点でもあるコンタクト先端を有する円錐形の体積要素は、最初により急速に摩耗するため、そのような一定のコンタクト断面は有利である。特に、反発力は、コンタクト片の直径と実際の金属導電性のコンタクト接触点との比から得られる対数に比例することが、当業者には明らかである。すなわち、コンタクトの直径が２分の１に低減された場合、反発力は１０％低減される。

特に、コンタクト突起の外周と体積要素の外周との間のサイズ比を選択する際、異なる変数を考慮することができる。このコンタクト突起はコンタクト接触点とすることもできる。たとえば、コンタクトの直径がゼロに近づく場合、すなわち鉛筆の芯、円錐、または円錐台のように見える場合、反発力にとって好ましいであろう。同時に、この結果、摩耗がより強力になり、したがってこの場合も、持上げアーマチュア（ｌｉｆｔｉｎｇａｒｍａｔｕｒｅ）に対してより多くの材料が必要とされる。固定コンタクトおよびブリッジコンタクトのうちの少なくとも１つが、銀または銀合金から構成されている場合、さらに有利であろう。有利には、すべての固定コンタクトおよびブリッジコンタクトが、銀から形成される。

第２の固定コンタクトおよびブリッジコンタクトのうちの少なくとも１つが、別個の個別コンタクトに細分されている場合、さらに有利であろう。有利には、これらの別個の個別コンタクトは、同じ寸法を有している。第１の固定コンタクトおよびブリッジコンタクトのうちの少なくとも１つが、個別コンタクトと同じ寸法を有している場合、特に有利である。そのような少なくとも部分的に同一の固定コンタクトおよびブリッジコンタクトは、より高い費用効果で形成することができる。さらに、同一の構成要素からなるアセンブリは誤りを生じにくいため、この形成を最適化することができる。すべての個別コンタクトおよびダブルコンタクトが同一であり、特に同じ寸法を有する場合、特に有利であることが分かった。

別法として、第２の固定コンタクトおよびブリッジコンタクトのうちの少なくとも１つが、体積要素に接続された２つのコンタクト突起を有するプロファイル付きダブルコンタクトを有している場合、有利であろう。そのような解決策は、既存のシステム内に容易に後付けすることができるため、特に有利である。

ダブルブレーカスイッチが、アクチュエータのための電磁駆動装置を備えている場合、さらに有利であろう。しかし、アクチュエータは、たとえば空気圧で駆動することもできるため、本発明は、そのような駆動装置に限定されるものではない。

ダブルブレーカスイッチは、スイッチングアークによって生じる接触発火を低減させるために、吹消し磁石（ｂｌｏｗｍａｇｎｅｔ）をさらに備えている場合、有利であろう。さらに、そのような吹消し磁界は、電流が流れているコンタクトブリッジに力Ｆ_Ｍを加えることができることが、当業者には明らかである。特に、最適の接続点を計算する上で、この力Ｆ_Ｍを考慮することが有利であろう。特に、そのような吹消し磁界はまた、第１のアームおよび第２のアームの異なる長さをもたらす。

電流が第２の接点および第３の接点に対して均一に分割されている場合、すなわちＪ＝Ｉ／２であり、定数は、同一になるように、すなわちｋ＝ｍ＝ｎになるように選択され、他の力が作用せず、すなわちＦ_Ｍ＝０であり、または接続点でコンタクトブリッジにＦ_Ｍが作用し、その結果、第２のアームが第１のアームの２倍の長さである場合、有利であろう。代替実施形態によれば、電流は、不均一に分割される。このとき、第２のアームの長さが第１のアームの長さの２倍未満であることから、アクチュエータが印加しなければならない力Ｆ_Ｂが低減される。

本発明のより良好な理解のために、本発明について、以下の図に示す実施形態を参照してより詳細に説明する。この場合、同じ構成要素を同じ参照番号および同じ構成要素名で示す。さらに、図示および説明する異なる実施形態からのいくつかの特徴または特徴の組合せもまた、それ自体独立した発明の解決策または本発明による解決策を示すことができる。

固定コンタクトおよびコンタクトブリッジの斜視図である。固定コンタクトおよびコンタクトブリッジの別の斜視図である。固定コンタクトおよびコンタクトブリッジの側面図である。ダブルブレーカスイッチの側面図である。コンタクトブリッジによって接触された固定コンタクトの概略図である。図５の配置における電子の動きの概略図である。図５の配置における作用力の概略図である。図５の配置における合力の概略図である。３つの接点の配置の概略平面図である。３つの接点の別の配置の概略平面図である。コンタクトの反発を引き起こす電流路の概略側面図である。コンタクトの反発を引き起こす電流路の概略平面図である。

本発明について、図を参照して次に説明する。まず図１～３を参照する。図１に最もよく見ることができるように、ダブルブレーカスイッチ１００は、コンタクトブリッジ２００、第１の固定コンタクト３００、および第２の固定コンタクト４００から構成される。

図３に見ることができるように、接続点２０４でコンタクトブリッジ２００にアクチュエータ２０２が力伝達式に接続されている。コンタクトブリッジ２００は、接続点２０４に力伝達式に接続された第１のアーム２１０および第２のアーム２２０をさらに備える。第１のアーム２１０では、第１のブリッジ端部２０６に第１のブリッジコンタクト２３０が構成され、第２のアーム２２０では、第１のブリッジ端部２０６とは反対側の第２のブリッジ端部２０８に第２のブリッジコンタクト２４０が構成される。さらに、コンタクトブリッジ２００は、弾性要素２０５によって接続点２０４でアクチュエータ２０２に弾性的に接続される。

図示の実施形態によれば、スイッチ１００の開状態において、第１の固定コンタクト３００は、第１のブリッジコンタクト２３０に対向し、第２の固定コンタクト４００は、第２のブリッジコンタクト２４０に対向している。この配置は、本発明を限定するものではないことが、当業者には明らかである。別法として、ブリッジコンタクト２３０および２４０はまた、スイッチ１００の開状態において、固定コンタクト３００および４００に対して横方向にずらして配置することもできる。

さらに、図１に最もよく見ることができるように、第１の固定コンタクト３００は、第１の体積要素３０４を有するシングルコンタクトとして構成される。第２の固定コンタクト４００は、ダブルコンタクトとして構成され、第２の体積要素４０４および第３の体積要素４０６を備える。

同様に、図２に最もよく見ることができるように、第１のブリッジコンタクト２３０は、第４の体積要素２３４を有するシングルコンタクトとして構成される。第２のブリッジコンタクト２４０は、ダブルコンタクトとして構成され、第５の体積要素２４４および第６の体積要素２４６を備える。

本発明は、第２の固定コンタクト４００および／または第２のブリッジコンタクト２４０がダブルコンタクトとして構成されることによって限定されるものではないことが、当業者には明らかである。たとえば、スイッチ１００の閉状態において、第２の固定コンタクト４００にのみダブルコンタクトが構成され、または第２のブリッジコンタクト２４０にのみダブルコンタクトが構成されることから、第２のアーム２２０にダブルコンタクトを形成することもできる。別法として、両方、すなわち第２の固定コンタクト４００および第２のブリッジコンタクト２４０をシングルコンタクトとして構成し、スイッチ１００の閉状態において、接触させられた第２の固定コンタクト４００と第２のブリッジコンタクト２４０との間に、絶縁デバイス、たとえば絶縁糸を導入することも可能である。

さらに、図５に特に見ることができるように、一実施形態によれば、６つの体積要素はそれぞれ、コンタクト突起に接続することができる。各コンタクト突起はまた、体積要素のコンタクト先端とすることもできる。特に、第１の体積要素３０４は、第１のコンタクト突起３０２に接続され、第２の体積要素４０４は、第２のコンタクト突起４０２に接続され、第３の体積要素４０６は、第３のコンタクト突起４０５に接続される。さらに、第４の体積要素２３４は、第４のコンタクト突起２３２に接続され、第５の体積要素２４４は、第５のコンタクト突起２４２に接続され、第６の体積要素２４６は、第６のコンタクト突起２４５に接続される。

図５に示す一実施形態によれば、コンタクト突起は、丸い円錐台の第１次近似として構成される。特に、コンタクト突起の外周は、コンタクト突起に接続された体積要素の外周より小さい。そのような配置は、体積要素がそれによって、スイッチの耐用寿命中に接触発火の結果として侵食される可能性のある材料を提供するため、特に有利である。特に、コンタクト突起の外周に比べて体積要素の外周が比較的大きい結果、体積要素の材料の侵食は、高さより表面積に関して大きくなる。したがって、体積要素の外周がコンタクト突起の外周以下であり、したがって耐用寿命にわたって高さに関してより強力に侵食するはずの場合より、スイッチ１００の耐用寿命にわたって、スイッチの閉状態におけるコンタクトの間隔は、より小さい程度だけ低減される。

たとえば、コンタクト突起の直径が約２ｍｍであり、体積要素の直径が約５ｍｍである場合、スイッチの耐用寿命にわたって体積要素の高さが０．２ｍｍ低減される。さらに、コンタクト突起に比べて体積要素の直径が比較的大きい場合、そのようなコンタクトは横方向の公差も提供するため、有利である。しかし、体積要素の外周が比較的大きい結果、対向する固定コンタクト３００および４００とブリッジコンタクト２３０および２４０との間の反発力は増大する。

コンタクト突起は、外周に関して体積要素より小さくするために、必ずしも丸い円錐台によって形成される必要はないことが、当業者には明らかである。たとえば、コンタクト突起は、体積要素に位置する突起によって形成することができる。体積要素およびコンタクト突起が一体形成される場合、特に有利であろう。

たとえば図１～４に示す一実施形態によれば、ブリッジコンタクト２３０および２４０ならびに固定コンタクト３００および４００の６つの体積要素２３４、２４４、２４６、３０４、４０４、および４０６は、立方形になるように構成される。図１～４に示されていないコンタクト突起は、好ましくは、固定コンタクトおよびブリッジコンタクトの体積要素の対向するベース面で中心に構成される。これらのベース面は方形であり、辺の長さは体積要素の高さより大きい。

図示されていない代替実施形態では、体積要素は、円柱として構成される。コンタクト突起は、好ましくは、円柱の対向する円形面の中心に配置される。好ましくは、円柱の高さは、円柱の直径より小さい。

概して、ベース面および高さによって示される体積要素は、コンタクトとして、すなわち固定コンタクトおよびブリッジコンタクトの両方として使用することができる。ベース面、特にその外周は、たとえば、多角形によって示すことができる。ベース面は、対向するコンタクトに接点で接触し、この接点は、好ましくはベース面で中心に配置され、好ましくはコンタクト突起によって形成される。この場合、ベース面の中心直径は、好ましくは、体積要素の高さより大きい。

本発明によれば、図９および図１０に見ることができるように、スイッチ１００は、閉状態において、第１のコンタクト配置５００および第２のコンタクト配置６００を備える。

第１のコンタクト配置５００は、スイッチ１００の閉状態において第１のブリッジコンタクト２３０によって対向する第１の固定コンタクト３００とともに形成される第１の接点５０１を備える。一実施形態によれば、第１の接点５０１は、第１のコンタクト突起３０２および第４のコンタクト突起２３２によって形成される。

第２のコンタクト配置６００は、スイッチ１００の閉状態において第２のブリッジコンタクト２４０によって対向する第２の固定コンタクト４００とともに形成される第２の接点６０２および第３の接点６０３を備える。一実施形態によれば、第２の接点６０２は、第２のコンタクト突起４０２および第５のコンタクト突起２４２によって形成され、第３の接点６０３は、第３のコンタクト突起４０５および第６のコンタクト突起２４５によって形成される。

図６が示すように、負に帯電した電子が、第１のコンタクト配置５００および第２のコンタクト配置６００を通って流れる。別法として、これらの作用は、正孔の伝導によって示すこともできる。特に、接点５０１、６０２、および６０３に到達すると電子は集中し、接点５０１、６０２、および６０３から離れると電子は分散する。相互に逆方向に動く電荷は、逆方向の磁界を形成し、その結果、接点５０１、６０２、および６０３のそれぞれの反発するローレンツ力が生じる。

コンタクトブリッジ２００に作用する力が、図７に示されている。特に、力Ｆ_１は、第１の接点５０１で第１のブリッジコンタクト２３０に作用し、力Ｆ_２は、第２の接点６０２で第２のブリッジコンタクト２４０に作用し、力Ｆ_３もまた、第３の接点６０３で第２のブリッジコンタクト２４０に作用する。さらに、アクチュエータ２０２によって伝達される力Ｆ_Ｂは、接続点２０４で逆方向にコンタクトブリッジ２００に作用する。力はまた、作用および反作用の原理に従って、逆方向の反力を常に生成することが、当業者には明らかである。これらは、見やすくするために、図７および図８には示されていない。

図８は、概念上の補助平面２０９に作用する合力を示す。補助平面２０９は、コンタクトブリッジ２００内に位置する。別法として、３つの接点５０１、６０２、および６０３によって補助平面を形成することが有利であろう。補助平面２０９は、第１のアーム２１０および第２のアーム２２０に作用する合力を確立する働きをする。たとえば、てこの原理を使用して計算することができる。特にこのとき、補助平面２０９に作用する第１の力Ｆ_１および補助平面２０９に作用するアクチュエータの力Ｆ_Ｂは、応力中心距離ａによって接続されることが分かる。さらに、力Ｆ_２および力Ｆ_３は、力Ｆ_２３として表すことができる。補助平面２０９に作用する力Ｆ_２３および補助平面２０９に作用するアクチュエータの力Ｆ_Ｂは、応力中心距離ｂによって接続される。特に、吹消し磁石Ｆ_Ｍの結果、力を無視することができる場合、スイッチ１００を閉状態で保持するために、Ｆ_Ｂ≧ａ＊Ｆ_１＋ｂ＊Ｆ_２３でなければならないことが分かる。

同じ電流Ｉが、閉状態で第１のコンタクト配置５００および第２のコンタクト配置６００を通って流れる。第２のコンタクト配置６００は、２つの接点６０２および６０３を有し、力は電流強度の２乗に比例するため、電流Ｉが均一に分割され、コンタクト特性が無視される場合、Ｆ_２３＜Ｆ_１になり、極値としてＦ_２３＝０．５＊Ｆ_１になる。したがって、応力中心距離ａより長い応力中心距離ｂの場合、アクチュエータが印加しなければならない力Ｆ_Ｂが低減されることになる。したがって、第１のコンタクト配置５００と第１のアーム２１０および第２のコンタクト配置６００と第２のアーム２２０が協働する結果、アクチュエータによって印加しなければならない力Ｆ_Ｂが最小になるという効果が得られる。

たとえば吹消し磁石によって生じる力Ｆ_Ｍの存在などの他の作用も、同様に考慮に入れることができる。特に、この目的で、てこの原理を使用することもできる。たとえば、力Ｆ_１は、応力中心距離ｃを介して力Ｆ_Ｍに接続することができる。特にそれによって、アーム２１０および２２０の異なる長さをもたらすことができる。好ましくは、ａ＜ｂ＜２＊ａである。

図１～４および図９によれば、３つの接点５０１、６０２、および６０３は、等辺三角形を形成する。図１０には、コンタクトが不規則な鈍角三角形を形成する代替のコンタクト配置が示されている。図示されていない別の実施形態では、３つのコンタクトは、不規則な鋭角三角形を形成する。

概して、ダブルブレーカスイッチは、３つのコンタクトを常に形成する。４つ以上の接点は、システムが普通なら過剰に指定されるはずであり、少なくとも１つの点に接触しないはずであるため、可能でない。さらに、３つの接点は、直線上に位置しないで、平面を画定する。

さらに、固定コンタクト３００、４００およびブリッジコンタクト２３０、２４０はそれぞれ、銀の部分を有することができる。

図４に示す別の実施形態によれば、スイッチ１００は、電磁駆動されるアクチュエータ２０２を備える。特に、駆動装置は、この目的で、コア２５０、コイル２５２、および持上げアーマチュア２５４を有する。

図示されていない別の実施形態によれば、ダブルブレーカスイッチ１００は、スイッチが開かれているときのスイッチングアークに起因する摩耗を最小にするために、吹消し磁石およびスパーク消滅チャンバを備える。

１００ダブルブレーカスイッチ
１０２電磁駆動装置
２００コンタクトブリッジ
２０２アクチュエータ
２０４接続点
２０５弾性要素
２０６第１のブリッジ端部
２０８第２のブリッジ端部
２０９補助平面
２１０第１のアーム
２２０第２のアーム
２３０第１のブリッジコンタクト
２３２第４のコンタクト突起
２３４第４の体積要素
２４０第２のブリッジコンタクト
２４２第５のコンタクト突起
２４４第５の体積要素
２４５第６のコンタクト突起
２４６第６の体積要素
２５０コア
２５２コイル
２５４持上げアーマチュア
３００第１の固定コンタクト
３０２第１のコンタクト突起
３０４第１の体積要素
４００第２の固定コンタクト
４０２第２のコンタクト突起
４０４第２の体積要素
４０５第３のコンタクト突起
４０６第３の体積要素
５００第１のコンタクト配置
５０１第１の接点
６００第２のコンタクト配置
６０２第２の接点
６０３第３の接点

Claims

ダブルブレーカスイッチ（１００）であって、
接続点（２０４）でアクチュエータ（２０２）に力伝達式に接続されたコンタクトブリッジ（２００）と、
第１のアーム（２１０）を介して前記接続点に力伝達式に接続されており、前記スイッチの閉状態において、第１の接点（５０１）で第１のブリッジコンタクト（２３０）を対向する第１の固定コンタクト（３００）に電気的に接触させる第１のコンタクト配置（５００）と、
第２のアーム（２２０）を介して前記接続点に力伝達式に接続されており、前記スイッチの前記閉状態において、第２の接点（６０２）および第３の接点（６０３）で第２のブリッジコンタクト（２４０）を対向する第２の固定コンタクト（４００）に電気的に接触させる第２のコンタクト配置（６００）とを備え、
前記接続点（２０４）と前記第２の接点（６０２）の間の距離、および、前記接続点（２０４）と前記第３の接点（６０３）の間の距離は、いずれも、前記接続点（２０４）と前記第１の接点（５０１）の間の距離より大きい、ダブルブレーカスイッチ。
前記第１のブリッジコンタクトおよび前記第２のブリッジコンタクトは、電気的に接続されている、請求項１に記載のダブルブレーカスイッチ。
前記第１のブリッジコンタクトおよび前記第２のブリッジコンタクトは、前記コンタクトブリッジの両端（２０６、２０８）に配置されている、請求項１または２に記載のダブルブレーカスイッチ。
３つの前記接点は、平面を画定している、請求項１から３のいずれか一項に記載のダブルブレーカスイッチ。
前記平面の法線は、前記アクチュエータによって伝達される力の方向に向けられている、請求項４に記載のダブルブレーカスイッチ。
３つの前記接点は、等辺三角形を形成している、請求項１から５のいずれか一項に記載のダブルブレーカスイッチ。
前記固定コンタクトおよび前記ブリッジコンタクトのうちの少なくとも１つが、体積要素（２３４、２４４、２４６、４０４、３０４、４０６）に接続されたコンタクト突起（２３２、２４２、２４５、４０２、３０２、４０５）を備え、前記コンタクト突起の外周は、前記体積要素の外周より小さい、請求項１から６のいずれか一項に記載のダブルブレーカスイッチ。
前記固定コンタクトおよび前記ブリッジコンタクトのうちの少なくとも１つが、銀または銀合金から構成されている、請求項１から７のいずれか一項に記載のダブルブレーカスイッチ。
前記第２の固定コンタクトおよび前記ブリッジコンタクトのうちの少なくとも１つが、別個の個別コンタクトに細分されている、請求項１から８のいずれか一項に記載のダブルブレーカスイッチ。
前記別個の個別コンタクトは、同じ寸法を有している、請求項９に記載のダブルブレーカスイッチ。
前記第１の固定コンタクトおよび前記ブリッジコンタクトのうちの少なくとも１つが、前記個別コンタクトと同じ寸法を有している、請求項１０に記載のダブルブレーカスイッチ。
前記第２の固定コンタクトおよびブリッジコンタクトのうちの少なくとも１つが、体積要素に接続された２つのコンタクト突起を有するプロファイル付きダブルコンタクトを有している、請求項１から８のいずれか一項に記載のダブルブレーカスイッチ。
前記アクチュエータのための電磁駆動装置（１０２）をさらに備えている、請求項１から１２のいずれか一項に記載のダブルブレーカスイッチ。
吹消し磁石をさらに備えている、請求項１から１３のいずれか一項に記載のダブルブレーカスイッチ。
前記第２のアームの長さが、前記第１のアームの長さの２倍以下である、請求項１から１４のいずれか一項に記載のダブルブレーカスイッチ。