KR101431354B1 - 주축을 포함하는 전기 접촉 요소 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주축(2)을 포함하는 전기 접촉 요소에 관한 것이다. 주축(2)은 접촉 요소의 다각형 베이스면(1, 1a, 1b)을 관통한다. 주축(2) 둘레에는 접촉 부싱(3, 3a)이 배치된다. 접촉 부싱(3, 3a)의 개구부는 접촉 요소의 베이스면(1, 1a, 1b) 반대편 측에 배치된 상부면(4)으로 통한다. 상부면(4)은 베이스면(1, 1a, 1b) 위쪽에서 구형으로 만곡되면서, 베이스면(1, 1a, 1b)과 상부면(4)을 연결하는 외부면(5)으로 연속적으로 전환된다.

Description

주축을 포함하는 전기 접촉 요소{ELECTRICAL CONTACT ELEMENT HAVING A PRIMARY AXIS}

본 발명은, 접촉 요소의 다각형 베이스면(base surface)을 관통하는 주축과 상기 주축 둘레에 배치되는 접촉 부싱을 포함하는 전기 접촉 요소에 관한 것이며, 접촉 부싱의 개구부는 접촉 요소의 베이스면 반대편 측에 배치된 상부면(top surface)으로 통한다.

상기 유형의 전기 접촉 요소는 예컨대 미국 특허 US 5,468,164로부터 공지되었다. 상기 미국 특허의 접촉 요소는 6각형 베이스면을 포함한다. 전기 접촉 요소의 접촉 부싱은 접촉 요소의 베이스면을 관통하는 주축 둘레에 배치된다. 접촉 부싱은 접촉 요소의 베이스면 반대편 측에 배치된 상부면에 놓이는 개구부를 포함한다.

베이스면의 영역에서 접촉 요소는, 베이스면의 6각형 구조를 채택하여 모서리들(corner) 사이에서 연장되는 베이스면의 직선으로부터 출발하여 주축 둘레에 대응하는 6각형 외부면을 보유하는 프리즘형 형상을 갖는다. 전기 접촉 요소의 상부면을 형성하기 위해 접촉 요소는 2개의 부재로 형성되고, 제1 부재는 수나사를, 그리고 제2 부재는 암나사를 포함한다. 상기 나사들에 의해 상기 두 부재가 서로 결합된다. 상부면으로 접촉 부싱이 연결된다. 또한, 외부면에는 주축의 방향으로 연장되는 모서리들 외에 계단형으로 비연속적인 횡단면 변화부도 제공된다.

상부면의 방향으로 접촉 부싱의 깔때기 모양 확장을 통해, 접촉 요소의 접촉 부싱이 접촉 핀과 보다 용이하게 접촉할 수 있는데, 그 이유는 접촉 핀이 주축의 방향으로 이동할 때 센터링되기 때문이다.

상기 유형의 구성에서 비록 전기 접촉 요소의 수월해진 접촉이 가능해지기는 하지만, 전압이 더욱 높을 경우, 유전적으로 불리한 형상으로 인해 접촉 부싱에서, 또는 전기 접촉 요소에서 방전 현상을 고려해야만 한다.

또한, 깔때기 모양으로 확장되는 접촉 부싱의 반경 방향 돌출부로 인해 접촉 장치를 위한 공간 소요가 크다. 특히 소형화가 요구될 경우 상기 유형과 같이 크게 구성되는 접촉 장치는 바람직하지 못한 것으로서 밝혀졌다.

그러므로 본 발명의 과제는, 출력 용량이 높은 조건에서도 콤팩트한 치수가 제공되고 전압 부하가 높은 조건에서도 확실한 작용이 보장되는 방식으로 접촉 요소를 구성하는 것이다.

상기 과제는, 본 발명에 따라 최초에 언급한 유형의 전기 접촉 요소에 있어서, 상부면이 베이스면 상부에서 구형으로 만곡되도록 형성되는 한편, 베이스면과 상부면을 연결하는 외부면은 다각형 베이스면으로부터 연속적으로 구형의 상부면으로 전환됨으로써 해결된다.

다각형 베이스면은 예컨대 3각형, 4각형, 5각형, 6각형 또는 일반적으로 다각형일 수 있다. 다각형 베이스면은 평탄해야 한다. 주축은 베이스면에 대해 실질적으로 수직으로 연장되어야 한다. 그럼으로써 서로 수직으로 위치하는 축들을 갖는 전기 접촉 요소의 곧은 포락면 윤곽이 가능해진다. 다각형 베이스면의 경우, 특히 베이스면의 모서리들이 꺾일 수 있으며, 특히 원호의 형태로 라운딩될 수 있으며, 그럼으로써 돌출되는 날카로운 모서리가 방지된다.

구형 만곡부를 포함하는 상부면도 마찬가지로 주축에 대해 대칭으로 배치되어야 하며, 베이스면은 가능한 한 동일한 형태로 균일하게 펼쳐져야 한다. 이 경우 구형 만곡부는 접촉 부싱의 개구부 둘레에서 볼록하게 만곡되어야 하며, 그럼으로써 상부면의 구형 만곡부로부터 베이스면을 둘러싸는 외부면으로 가능한 한 지속적이고 연속적인 전환이 이루어지게 된다. 특히 베이스면의 모서리들이 라운딩되고, 그에 상응하게 베이스면의 모서리들로부터 출발하여 외부면 안쪽으로 연장되는 모서리들이 적합하게 라운딩된 경우, 가능한 한 돌출부 및 날카로운 모서리가 없는 포락면 윤곽이 형성될 수 있다. 이 경우 전기 접촉 요소의 접촉 부싱 내에는 하나 이상의 접촉 부재가 배치된다. 접촉 부재는 예컨대 탄성 변형될 수 있다. 상기 유형의 접촉 부재들은 예컨대 접촉 핑거, 환형으로 삽입된 접촉 스프링, 접촉 리프(contact leaf) 등일 수 있다. 이 경우 접촉 부재들은 완전히 전기 접촉 요소의 내부에, 다시 말하면 포락면 윤곽의 내부에 배치되고, 접촉 부싱 내에 배치되는 가동 접촉 부재들과 접촉 요소 사이에는 전기 전도성 연결이 제공되며, 그럼으로써 전기 접촉 요소의 내부에는 가동 접촉 부재들의 전기 전도성 연결을 통해 영구적인 전류 경로가 존재하게 된다. 따라서 전기 접촉 요소는, 다각형 베이스면과, 상부면과, 외부면을 포함하는 본체 자체가 전류 경로의 부분으로서 이용될 수 있다.

다각형 베이스면이 선택됨으로써, 예컨대 베이스면의 영역에 복수의 접촉 요소를 서로 밀집되게 이웃하는 방식으로 배치할 수 있다. 그럼으로써 이웃한 접촉 요소들을 통해 전달되는 전력의 전력 밀도가 증대될 수 있다. 따라서, 회전 대칭형 포락면 윤곽을 갖는 통상적으로 이용되는 접촉 요소들에 비해서, 틈새 공간이 방지될 수 있고 가용 공간은 더욱 효과적으로 이용될 수 있다.

추가의 바람직한 구현예에 따라, 외부면의 베이스면 쪽 측면이 적어도 부분적으로 각뿔대의 외부면 형태로 구성될 수 있으며, 구형 상부면은 타원체 형태로 라운딩되고 연속적으로 몸체 모서리들에서 꺾이면서 각뿔대의 외부면으로 전환된다.

베이스면에서 외부면이 각뿔대의 형태로 형성된다면, 다시 말해 베이스면으로부터 출발하여 전기 접촉 요소의 포락면 윤곽이 구형 상부면의 방향으로 갈수록 점차 가늘어지면, 복수의 접촉 요소가 서로 나란하게 밀집되게 배치되는 경우에도, 적어도 구형 상부면으로 향하는 전환 영역에서는 상기 접촉 요소들 사이에서 냉각 매체, 예컨대 기상 냉각 매체의 순환이 이루어질 수 있다. 전류 열은 전기 접촉 요소의 표면으로부터 방출 및 이송될 수 있다.

또한, 접촉 부재의 전기 접촉을 위해 접촉 요소의 베이스면을 이용할 수도 있다. 예컨대 베이스면이 전기 전류 경로 상에 배치될 수 있음으로써 전류가 전류 경로로부터 접촉 요소 내로 넘어갈 수 있게 하는 큰 면적이 제공된다. 베이스면 내로 유입되는 전류는 전기 전도성 연결에 의해 접촉 부싱의 내부에 배치되는 가동 접촉 부재들을 통해서 경우에 따라 접촉 부싱 내로 삽입되는 접촉 핀으로 전달될 수 있다. 접촉 부재들의 접촉들에 비해서 확대된 표면으로 인해, 베이스면에서는 접촉 부싱 자체 내에서보다 더 약한 가열이 발생한다. 그에 따라 전기 접촉 장치로부터는 실질적으로 접촉 부싱 내에서 경계 저항에 의해 야기되는 전류 열이 방출된다.

구형 상부면이 타원체로 형성됨으로써 개구부가 더욱 바람직하게는 환형으로 라운딩된 구조에 의해 둘러싸인다. 더욱 바람직하게는 타원체는 외부면으로 전환되는 구형 캡(spherical cap)의 형태로 형성된다. 개구부는 원형의 관통구로서 구형 캡 내에 위치할 수 있다. 이상적인 구형에서 벗어난 타원체 형태도 마찬가지로 개구부의 충분한 유전 차폐(dielectric shielding)를 가능하게 한다. 그 외에도 구형 캡은, 구형 상부면의 영역에서 주축을 중심으로 한 접촉 요소의 회전 시에 이웃한 부품에 대한 접촉 요소의 유전 작용이 변하지 않는다는 장점을 갖는다. 다각형 베이스면은 개구부의 유전 차폐 영역으로부터 이격되어 있으므로, 상기 영역에서는 각뿔대 형태의 구성이 바람직하다. 접촉 요소의 베이스면의 영역에서 각뿔 형태로 기울어진 외부면 부분들에 의해 구형으로 만곡된 상부면으로의 전환이 단순화된 형태로 가능해지는데, 그 이유는 각뿔대형 기본 형태가 개구부의 방향으로 갈수록 점차 가늘어지기 때문이다. 각뿔대형 기본 형태로부터 구형 상부면으로의 연속적인 전환은 계단형 표면 변화부 없이 연속적으로 이루어진다.

추가의 바람직한 구현예에 따라, 외부면의 베이스면 쪽 측면은 적어도 부분적으로 프리즘의 외부면 형태로 형성되고, 구형 상부면은 타원체 형태로 라운딩되며 연속해서 몸체 모서리들에서 꺾이면서 프리즘의 외부면으로 전환된다.

점차 가늘어지는 각뿔대와 다르게, 프리즘의 경우 상부면의 방향으로 더욱 큰 섹션에 걸쳐서 우선 접촉 요소에 동일한 원주를 갖는 횡단면이 제공된다. 그에 따라, 접촉 요소의 베이스면으로부터 부싱의 방향으로 더욱 높은 전류를 더욱 큰 횡단면을 통해 전도하기 위해, 접촉 부싱의 영역 내에까지 부싱 둘레에 충분한 벽 두께가 제공될 수 있다.

또한, 본 실시예에서도, 타원체 상부면은 더욱 바람직하게는 내부에 접촉 부싱의 개구부가 위치하는 구형 캡일 수 있다.

또한, 바람직하게는, 구형 상부면으로의 연속적인 전환은 원형 실린더의 외부면 상에 위치하는 섹션들을 이용하여 이루어질 수 있다.

다각형 베이스면과 구형 타원체 상부면 사이의 균일화된 전환을 달성하기 위해, 각뿔대형 또는 프리즘형 외부면이 구형 상부면으로 직접 전환되는 것과 다르게, 접촉 요소의 외부면의 하나 이상의 섹션이 원형 실린더의 외피의 한 섹션에 상응할 수 있다. 이 경우 (가상의) 원형 실린더는 바람직하게는 주축에 대해 동축으로 배향되어야 하며, 원형 실린더의 지름은 예컨대 구형 상부면의 타원체 횡단면의 초점을 통과하는 현(chord)에 상응한다. 예컨대, 다각형 베이스면의 일 측면에, 예컨대 베이스면 상에 거의 수직으로 놓인 수직 이등분선이 그어질 수 있다. 그에 상응하게 라운딩된 몸체 모서리는 예컨대 수직 이등분선을 따라서 베이스면의 일 측면에서 시작하여 구형 상부면에서 종료되는 각뿔대형 외부면 영역으로부터 돌출된다. 이처럼 수직 이등분선 상에 놓이는 추가의 몸체 모서리들은 주축에 대해 평행하게 연장되면서 각각 주축에 대해 동일한 반경 방향 간격을 가짐으로써, 수직 이등분선과 이 수직 이등분선에 정렬된 추가의 몸체 모서리들은 원형 실린더의 외부면 내에 위치하게 된다.

프리즘형 구조의 경우, 추가적인 몸체 모서리들은 프리즘의 외부면 내부에서 연장된다. 프리즘형 외부면으로부터 구형 상부면으로의 전환 시, 베이스면으로부터 상부면으로의 연속적인 전환을 구현하기 위해 원형 실린더형 외부면의 부분들, 예컨대 협폭의 링 등이 이용될 수 있다.

추가의 구현예에 따라, 몸체 모서리들은 라운딩되어 꺾일 수 있다.

베이스면이 다각형으로 구성되는 경우 몸체 모서리들은 외부면에서 돌출 형상을 형성한다. 상기 몸체 모서리들은 더욱 바람직하게는 라운딩되는 방식으로 꺾여야만 한다. 그럼으로써 한편으로 접촉 요소들에서의 상해 위험이 감소하고, 다른 한편으로는 바람직하게 돌출 모서리들에 부분 방전부가 형성됨으로써 접촉 요소의 유전 강도에 긍정적인 영향이 미친다. 베이스면으로부터 출발하여 상부면의 방향으로 연장되는 몸체 모서리들은 상부면의 방향으로 갈수록 점차로 더욱 강하게 라운딩되고/뭉툭해져야만 하며, 그럼으로써 각이 진 베이스면으로부터 타원체 횡단면을 갖는 상부면으로의 연속적인 전환이 제공된다.

또한, 몸체 모서리들의 라운딩을 통해서는, 다각형 베이스면으로부터 각뿔대형 받침대 또는 프리즘형 받침대를 지나 타원체 상부면으로의 균일화된 전환을 제공할 수도 있다. 이 경우 몸체 모서리들 사이에 위치하는 외부면의 개별 섹션들은 직사각형 또는 사다리꼴을 연상시킨다. 이 경우 외부면 내에 위치하는 외부면 몸체 모서리들은 바람직하게, 베이스면으로부터 출발하여 개구부의 방향으로 갈수록 꺾임 정도가 증가함으로써 몸체 모서리들이 구형 상부면의 방향으로 갈수록 점차로 소멸되고 베이스면 상부쪽으로 구형의 만곡된 윤곽이 펼쳐지는 방식으로 꺾일 수 있다.

추가의 바람직한 구현예에 따라 외부면은 오목하게 만곡될 수 있다.

외부면 내에서 몸체 모서리들 사이에 위치하는 외부면의 섹션들은 오목하게 만곡될 수 있다. 오목한 만곡부는 평면의 실시예에 비해 외부면의 표면을 확대함에 따라 접촉 요소에서 전류 열의 방출을 위해 제공되는 표면을 확대시킨다. 그에 따라 접촉 요소의 내부로부터, 특히 접촉 부싱으로부터 접촉 요소의 확대된 표면을 통해 수월하게 전류 열을 방출할 수 있다. 더 나아가, 오목한 만곡부는 추가로 몸체 모서리들로 향하는, 간단하게 라운딩된 전환부를 형성하고 상기 몸체 모서리들이 라운딩되는 방식으로 꺾이게 하는데 적합하다. 그에 따라 불룩한 구조가 생성되며, 또한 상기 구조는 베이스면의 영역에서 복수의 접촉 요소들 상호 간의 밀집된 배치를 가능하게 하며, 전류 용량이 높은 경우 냉각 매체의 충분한 순환을 가능하게 한다. 베이스면의 모서리들 사이에서 연장되는 측면들도 마찬가지로 볼록하게 만곡된 연장부를 갖는다.

또한, 바람직하게는 베이스면 내에 베이스면의 모서리의 개수에 상응하는 개수의 나사 구멍들이 형성될 수 있다.

베이스면이 나사 구멍들의 수용을 위해 제공된다면, 간단하게는, 차폐 작용의 보호 아래 접촉 요소의 고정을 실행하기 위해, 포락면 윤곽의 내부에서 외부면 및 구형 상부면에 의해 형성된 차폐 영역을 이용할 수 있다. 특히 접촉 요소가 베이스면을 통해 도체 트랙에 접촉될 때, 나사 구멍들 내로 나사 체결된 볼트들을 이용하여 베이스면을 도체 트랙 쪽으로 압착할 수 있다. 따라서 한편으로 베이스면과 인접한 도체 트랙 사이에 높은 압착력이 생성되며, 다른 한편으로 도체 트랙에서 접촉 요소의 기계적인 고정 및 포지셔닝이 보장된다. 도체 트랙은 예컨대 베이스면에 대해 거울 반사 형상이면서 동일한 횡단면을 갖는 압착 표면을 포함할 수 있다. 특히 돌출 형상부 상에 접촉 요소를 배치하는 경우, 외부면은 상기 형상부로 전환될 수 있음으로써 도체 트랙의 형상부와 접촉 요소 사이에 협폭의 접합 간극(joint gap)이 형성된다. 상기 형상부는 접촉 요소의 외부면의 윤곽을 연장시킬 수 있으며, 그럼으로써 접촉 요소의 유전체 형상이 베이스면의 영역에서 상기 형상부로도 전이된다.

접촉 요소의 모서리들을 이용함으로써, 더욱 큰 힘도 전달할 수 있도록 하기 위해, 본체 내에서 상기 모서리들 영역에 제공된 벽 두께를 활용할 수 있다. 특히 접촉 부싱의 구조가 회전 대칭인 경우, 포락면 윤곽의 모서리들 내에는 나사 구멍들의 수용을 위해 이용될 수 있는 틈새 공간들이 형성된다. 또한, 접촉 요소를 고정하기 위한 또 다른 고정 변형예도 제공될 수 있다. 따라서 예컨대 접촉 부싱 안쪽으로 돌출되는 단일의 중심 볼트도 접촉 요소의 고정을 위해 이용될 수 있다.

추가의 바람직한 구현예에 따라 베이스면과 상부면이 일체형으로 서로 결합될 수 있다.

베이스면과 상부면의 일체형 결합은, 한편으로 베이스면을 통해 접촉 요소의 접촉을 실행하고, 다른 한편으로는 일체형 구조를 바탕으로 베이스면의 전기 전위를 상부면 안쪽으로도 전달하여 접촉 요소의 포락면 윤곽에 지속적으로 동일한 전기 전위를 인가할 수 있게 한다. 추가로 일체형 결합은 예컨대 주조 방법 또는 단조 방법을 이용하여 접촉 요소 내에 접촉 부싱을 위한 개구부를 구성할 수 있게 한다. 또한, 일체형 형성을 통해 접촉 요소 내부의 경계 저항이 감소한다. 접촉 부싱의 개구부를 둘러싸는, 베이스면과 상부면 사이의 전류 경로는 일체형 구조를 바탕으로 낮은 전기 임피던스를 보유한다. 전기 전류는 접촉 요소의 내부에서 비교적 저손실 방식으로 전달될 수 있다. 베이스면 및 상부면의 형성을 위해서는 예컨대 알루미늄, 구리뿐 아니라 추가의 철 및 비철 금속 및 그 합금과 같은 전기 전도성 재료로 구성된 본체가 적합하다.

추가의 바람직한 구현예에 따라 베이스면 및 상부면은 전기 전도성일 수 있다.

표면의 전기 전도성은 상기 표면에 목표한 바대로 소정의 전기 전위를 공급할 수 있게 한다. 그럼으로써 다른 부품들에 대한 소정의 전위 제어가 가능할 수 있다. 따라서, 특히 연속적으로 만곡되고 돌출이 감소하는 몸체들의 경우, 표면으로부터 방사되는 전계선들(field line)의 균일한 분포가 달성될 수 있음으로써 본 발명에 따른 접촉 요소는 균일한 전계로 둘러싸이게 된다.

또한, 바람직하게는 접촉 부싱은 상부면과 베이스면 모두로 통할 수 있다.

접촉 부싱은 접촉 요소 내에서 예컨대 비관통 홀의 형태로 구성될 수 있으며, 다시 말하면 접촉 부싱은 접촉 요소의 내부에 주머니 형태로 배치되며, 상부면의 개구부로부터만 직접 접근할 수 있고 그 속이 들여다보일 수 있다.

이는 베이스면의 모든 측면으로부터 배출되는 전기 전류를 접촉 부싱 둘레에 분배하기 위해, 접촉 부싱의 주머니 형상의 바닥 영역에 위치하는 영역이 이용될 수 있다는 장점이 있다. 또한, 그에 상응하게 접촉 부싱의 바닥 영역을 치수화할 경우 접촉 부싱 자체가 바닥부에 의해 안정화된다.

또는, 접촉 부싱이 전기 접촉 요소를 완전히 관통할 수 있으며, 다시 말하면 접촉 요소가 슬리브의 형태로 구성될 수 있다. 이런 유형의 구성은, 접촉 부싱 내로 접촉 핀이 삽입되어야 하고 접촉 핀의 삽입 깊이가 측정되어야 할 때 바람직한 것으로 밝혀졌다. 접촉 핀의 구조가 가능한 한 원통형이고 균일한 경우, 접촉 핀의 외피에서는 접촉 부싱 내로의 삽입 깊이를 알 수 없다. 오히려 베이스면도 접촉 부싱에 의해 관통된다면, 다시 말해 접촉 부싱이 상부면 내 개구부 외에 베이스면으로도 통해 있을 경우, 베이스면에서 아이 컨택(eye contact) 또는 기타 적합한 수단을 통해 접촉 부싱 내로의 접촉 핀의 삽입 깊이를 검사할 수 있다. 또한, 접촉 요소의 접촉 부싱이 추가로 냉각 매체, 예컨대 가스 또는 액체의 흐름에 의해 관류되어 냉각이 향상될 수도 있다.

하기에서 본 발명의 실시예는 도면에 개략적으로 도시되고 후속하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 제1 실시예에 따른 전기 접촉 요소의 상면도, 축 I-I에 따른 횡단면도, 및 축 II-II에 따른 횡단면도이다.
도 2는 전기 접촉 요소의 제2 실시예의 상면도, 축 III-III에 따른 횡단면도 및 축 IV-IV에 따른 횡단면도이다.
도 3은 도체 트랙 상에 실장된 제3 실시예에 따른 전기 접촉 요소의 횡단면도이다.
도 4는 다상 전기 에너지 전달 시스템의 복수의 도체 트랙 상에서의 복수의 전기 접촉 요소의 기본 배치도이다.
도 5는 접촉 요소의 제1 실시예의 와이어 프레임 모델이다.

도 1에 따른 제1 실시예에서 전기 접촉 요소는 4개의 모서리를 갖는 실질적으로 정방형인 베이스면(1)을 포함한다. 베이스면(1)의 모서리들은 라운딩되는 방식으로 꺾이며, 그럼으로써 실질적으로 베이스면(1)은 정방형 윤곽을 구비하여 형성되고, 베이스면의 모서리는 라운딩된다. 베이스면(1)에 대해 수직으로 주축(2)이 배치된다. 주축(2)은 베이스면(1)을 중심에서 관통한다. 주축(2)에 대해 동축으로 전기 접촉 요소는 자체의 제1 실시예에 따라 접촉 부싱(3)을 포함한다. 접촉 부싱(3)은 주축(2) 전체에 따라 제1 실시예에 따른 전기 접촉 요소를 관통하며, 그럼으로써 접촉 부싱(3)은 제1 구현예의 전기 접촉 요소 내에서 연속적인 개구부를 나타낸다. 접촉 부싱(3)은 베이스면(1)의 반대편 측에서 주축(2)에 대해 대칭으로 배향된 구형 상부면(4)으로 통한다. 구형 상부면(4)은 실질적으로 접촉 부싱(3)의 개구부 둘레에 환형으로 연장된다. 구형 상부면(4)은 본 실시예에서 주축(2)을 중심으로 대칭으로 연장되는 타원체의 한 섹션이다. 예컨대 구형 상부면(4)은 구형 캡의 외부면의 한 섹션이다. 베이스면(1)으로부터 출발하여 제1 구현예의 전기 접촉 요소는, 주축(2) 둘레에 환형으로 연장되고 구형 상부면(4)의 방향으로 안내되는 외부면(5)으로 둘러싸인다. 본 실시예에서 외부면(5)은, 외부면(5)이 각뿔대의 형태로 베이스면(1)으로부터 출발하여 구형 상부면(4)의 방향으로 점차 가늘어지는 방식으로 구성된다. 이 경우 각뿔의 외부면 내에 위치하는 모서리들이 적절하게 라운딩되는 방식으로 형성되며, 이때 베이스면(1)의 라운딩된 모서리들의 곡선부들이 통합되면서 구형 상부면(4)의 방향으로 계속된다. 이 경우 라운딩된 모서리들의 곡선부는, 베이스면의 영역에서 외부면(5)의 곡선 모서리들이 날카로운 모서리가 없는 구형 상부면(4)으로 연속적으로 전환되는 방식으로, 구형 상부면(4)의 방향으로 점진적으로 형성된다. 구형 상부면(4)으로 각뿔대형 외부면(5)의 전환은 제1 구현예의 전기 접촉 요소의 상면도에 윤곽선(6)에 의해 상징적으로 도시되어 있다. 구형 상부면(4) 및 장방형 베이스면(1)의 회전 대칭형 구성을 바탕으로 각뿔대 형태의 외부면이 제공된다. 절단선 I-I를 따라서 외부면은 주축(2)에 대해 평행하게 연장되는 구성요소들을 포함한다. 베이스면(1)의 일 측면의 중점에서 시작하여, 베이스면 상에 수직으로 위치하고 각뿔대형 외부면에 중첩되는 수직 이등분선이 연장된다. 이 수직 이등분선은 주축(2)에 대해 평행하게 배향되면서, 각뿔대형 외부면의 관통과 구형 상부면으로의 연속적인 전환을 가능하게 한다. 수직 이등분선은 베이스면과 구형 상부면(4)을 연결한다.

정방형 베이스면(1)이 선택됨으로써, 베이스면(1)의 모든 측면에 각각 하나의 수직 이등분선이 배치된다. 수직 이등분선들은 주축(2)으로부터 반경 방향으로 동일한 간격으로 이격된다. 수직 이등분선들은 주축(2)을 중심으로 분포된 환상로(circular path) 상에 주축(2)의 방향으로 놓인다.

횡단면도 I-I 및 II-II에서는, 접촉 부싱(3)이 전기 접촉 요소 전체를 관통하여 연장됨으로써, 접촉 부싱(3)이 베이스면(1)에서도 그리고 구형 상부면(4)에서도 개구부를 포함하는 것을 알 수 있다. 접촉 부싱(3)은 그 내벽부에 주축(2) 둘레에 환형으로 형성된 그루브(7)를 구비하여 구성된다. 그루브(7) 내로는 하나 이상의 접촉 부재(8)가 삽입된다. 접촉 부재(8)는 본 실시예의 경우 밀폐된 헬리컬 웜 스프링(helical worm spring)이며, 이 헬리컬 웜 스프링은 자체의 탄성력을 이용하여 그루브(7) 내로 삽입된다. 접촉 부재(8)는 반경 방향으로 안쪽을 향해 접촉 부싱(3)의 개구부보다 더 돌출된다. 그에 따라 접촉 부싱(3) 내로 예컨대 접촉 핀이 삽입될 수 있고, 상기 접촉 핀은 자체의 외주면에서 접촉 부재(8)와 전기 전도 방식으로 접촉할 수 있다. 이를 위해 접촉 부재(8)는 가역 변형될 수 있으면서, 접촉 핀과 전기 접촉 요소의 전기 접촉을 가능하게 한다.

도 1에 다른 제1 실시예의 경우 베이스면은 라운딩된 모서리들에서 종결되는 선형의 직선들로 범위 한정된다.

베이스면(1)에는 4개의 나사 구멍(9a, 9b, 9c, 9d)이 형성된다. 나사 구멍들(9a, 9b, 9c, 9d)에 의해서는 전기 접촉 요소의 제1 구현예가 고정될 수 있으며, 예컨대 접촉 요소가 전기 도체 트랙 상에 나사 체결될 수 있음으로써 베이스면(1)은 전기 도체 트랙과의 전기적 및 기계적 접촉을 위해 이용되고, 베이스면(1)과 압착된 전기 도체 트랙 사이에는 전기 전도성 연결이 형성된다. 상기 전기 전도성 연결은 전기 접촉 요소의 벽부를 통해 접촉 부재(8)에까지 전달됨으로써, 지지하는 전기 도체 트랙의 전기 전위가 접촉 부재(8)에까지 전도된다.

도 1을 기초로, 도 2에는 전기 접촉 요소의 제2 실시예가 도시되어 있다. 후속하는 도 2, 3, 4 및 5에는 동일한 작용을 하는 부재들에 대해 도 1에 도시된 것과 동일한 도면 부호가 이용된다. 도 2에 따른 전기 접촉 요소의 제2 실시예는 도 1에 도시된 전기 접촉 요소의 변형예를 근거로 하기 때문에, 하기에서는 제1 실시예와 제2 실시예 사이의 차이점만을 다룬다. 기본적으로 도 1과 도 2에 도시된 전기 접촉 요소의 구성은 동일하다. 도 2에 따른 변형예는 베이스면(1a)의 구조와 관련해서만 변경된다. 도 2에 따른 전기 접촉 요소의 제2 실시예의 경우, 베이스면(1a)은 다각형 윤곽을 갖는다. 베이스면(1a)의 모서리들은 도 1에 도시된 것과 마찬가지로 라운딩되어 있다. 그러나 베이스면(1a)의 모서리들을 연결하는 선들은 볼록하게 만곡됨에 따라, 결과적으로 외부면(5)의 섹션들은 오목한 만곡부도 포함하게 된다. 상기 섹션들은 외부면(5)의 라운딩된 몸체 모서리들 사이에 위치한다.

또한, 도 1에 따른 제1 실시예에서처럼, 도 2에 따른 실시예의 경우에서도, 구형 상부면(4)의 반경 방향 확장을 통해 실질적으로 각뿔대형인 외부면(5)으로의 구형 상부면(4)의 전환은 원형 실린더의 외부면의 한 섹션을 이용하여 제공된다. 따라서 외부면 내에는 이상적인 각뿔대와 다르게 주축(2)에 대해 평행하게 연장되는 수직 이등분선이 존재한다(도 2의 절단선 III-III 참조).

도 3에는 제3 실시예의 전기 접촉 요소를 절단한 단면도가 도시되어 있으며, 도 3에 도시된 접촉 요소는 외부면(5a)에 의해 둘러싸인 장방형 베이스면(1b)을 포함한다. 외부면(5a)은 프리즘의 외부면, 본 실시예에서는 불룩한 장방형 베이스면을 갖는 프리즘의 외부면이며, 상기 프리즘의 모서리들은 꺾여 있고, 베이스면(1b)으로부터 구형 상부면(4) 쪽으로 주축(2)을 따라 원형의 횡단면을 갖는 프리즘으로 바뀌면서 상부면(4)으로 이어진다. 연속적인 전환을 통해, 베이스면(1b)에서 라운딩되어 꺾인 모서리들 또는 라운딩된 몸체 모서리들은 점차로 사라지며, 그럼으로써 구형 상부면(4)에 연결되는 외부면은 원형 실린더 외피의 한 섹션을 포함하게 된다. 또한, 도 1과 도 2에 도시된 전기 접촉 요소의 실시예들과는 다르게, 도 3에 따른 제3 실시예의 경우, 대응하는 접촉 부싱(3a)은 비관통 홀 형태의 개구부로서 구성된다. 그에 따라 제3 구현예의 전기 접촉 요소는 베이스면(1b) 상부의 밀폐된 바닥부에 의해 기계적으로 안정화된다. 전기 접촉 요소의 제3 실시예는 베이스면(1b)으로써 도체 트랙(10)에 대해 압착된다. 도체 트랙(10)의 압착 표면은 제3 실시예의 전기 접촉 요소의 베이스면(1b)에 대해 거울 반사 형상으로 구성된다. 압착 표면은 베이스면(1b)과 동일한 치수를 갖는다. 압착 표면은 도체 트랙(10)의 받침대형 형상부 상에 위치한다. 이 경우 받침대형 형상부는 접촉 요소의 외부면(5a)의 형상을 수용하면서, 도체 트랙(10)으로 향하는, 유전적으로 유리하게 라운딩된 전이부를 형성한다. 또한, 도 3에는, 나사 볼트들(12a, 12b)이 도체 트랙(10)을 관통하여 전기 접촉 요소의 나사 구멍들 내로 돌출함으로써, 도체 트랙(10)과 전기 접촉 요소 사이의 압착력을 야기하는 점이 도시되어 있다.

도 3에는 전기 접촉 요소가 분리 스위치에 적용된 상태가 도시되어 있다. 이 경우 분리 스위치는, 주축(2)에 대해 동축으로 연장되고 주축(2)의 방향으로 이동될 수 있는 접촉 핀(11)을 포함한다. 이 경우 접촉 핀(11)의 횡단면은 접촉 부싱(3a)과 이 접촉 부싱 내로 삽입된 접촉 부재(8)의 횡단면에 상응한다. 접촉 핀(11)은 접촉 부싱(3a) 내로 삽입될 수 있으며, 거기서 접촉 핀의 외부면이 접촉 부재(8)와 접촉한다. 접촉 부재(8)는 도체 트랙(10)과 접촉 핀(11) 사이의 전기 전도성 전류 경로의 일부분이다. 이 경우 도체 트랙(10)으로부터 베이스면(1a), 접촉 부싱(3a) 및 삽입된 접촉 부재(8)를 경유하여 접촉 핀(11)의 외부면에 이르는 전기 전도성 전류 경로가 형성된다. 접촉 핀(11)이 반복해서 접촉 부싱(3a) 내로 삽입되고 그로부터 배출될 수 있음으로써, 접촉 핀(11)과 도체 트랙(10) 사이의 전기 전도성 연결의 반복적인 형성 및 분리가 가능해진다. 도 3의 도해에서 접촉 핀(11)은 스위치 오프 위치에 있으며, 이 경우 접촉 핀(11)은 이 접촉 핀의 유전 차폐를 위해서도 이용되는 가이드 장치에 의해 둘러싸여 있다.

도 4에는 도 3에 도시된, 제3 실시예에 따른 복수의 전기 접촉 요소의 상면도들이 도시되어 있으며, 제3 실시예에 따른 동일한 구조의 3개의 전기 접촉 요소는 각각 도체 트랙(10)에 고정되고, 도체 트랙들(10) 각각은 동일한 유형으로 형성된다. 접촉 요소들은 다상 교류 전압 시스템의 전도에 이용된다. 명료화를 위해 도 4에는 제3 실시예의 전기 접촉 요소들이 단면도로 도시됨에 따라, 나사 구멍들(9a, 9b, 9c, 9d)을 각각 확인할 수 있다.

도 5에는 보충의 측면에서 축 위치들을 명료화하기 위해 접촉 요소의 제1 실시예가 와이어 프레임 모델로서 개략적으로 도시되어 있다. 도 5에서는 장방형 베이스면(1)이 주축(2)에 의해 수직으로 관통되어 있음을 알 수 있다. 베이스면(1)으로부터 출발하여 구형 상부면(4) 방향으로는, 베이스면(2)에서 시작하여 전기 접촉 요소의 외부면(5)이 우선 각뿔대의 외부면 형태로 구형 상부면(4)의 방향으로 연장되며, 상기 구형 상부면은 타원체로 형성된다. 본 실시예의 경우에서는 원형 횡단면을 갖는 구형 캡이 적용된다. 구형 캡 내에는 접촉 부싱(3)의 개구부가 배치된다. 구형 상부면의 부분인 윤곽선(6)의 지름은 베이스면(1)의 측면 길이에 상응한다. 베이스면(1)으로부터는 베이스면(1) 상에 수직으로 위치하는 중선들(13a, 13b, 13c, 13d)이 돌출되어 있다. 상기 중선들(13a, 13b, 13c, 13d)은 외부면(5)의 몸체 모서리들 사이에 위치하는 섹션들을 추가로 분리한다. 중선들은 주축(2)에 대해 동축으로 연장되는 가상의 실린더의 외부면에 위치하며, 수직 이등분선들은 주축(2)에 대해 평행하게 배향된다.

대체되는 실시예에 따라 윤곽선(6), 다시 말해 타원체의 횡단면은 베이스면(1)의 측면 길이보다 더 작은 확장을 나타내며, 그럼으로써 베이스면(1)과 구형 상부면(4) 사이에서 외부면이 연속적으로 전환되는 경우, 도 5에 도시된 수직 이등분선들(13a, 13b, 13c, 13d)은 외부면 내에 위치하고, 베이스면(1)에 대해 수직으로 배치되는 것이 아니라, 가상의 교점 쪽으로 기울어진다.

기본적으로, 외부면, 접촉 부재, 접촉 부싱, 나사 구멍 등의 구성과 관련하여 개별 도들에 도시된 구성들은 본 발명의 특성을 변경하지 않으면서 바뀔 수 있다. 특히 예컨대 구형 상부면(4)의 만곡부의 두께, 구현 상부면의 반경 방향 확장 또는 외부면의 기울기가 변경될 수 있다.

Claims (10)

1. 접촉 요소의 다각형 베이스면(1, 1a)을 관통하는 주축(2)과, 이 주축(2) 둘레에 배치되는 접촉 부싱(3, 3a)을 포함하는 전기 접촉 요소이며, 상기 접촉 부싱의 개구부는 접촉 요소의 베이스면(1, 1a) 반대편 측에 배치된 상부면(4)으로 통하는, 전기 접촉 요소에 있어서,
   상부면(4)은 구형으로 만곡되어 베이스면(1, 1a) 상부에 걸쳐있고, 베이스면(1, 1a)과 상부면(4)을 연결하는 외부면(5)은 다각형 베이스면(1, 1a)으로부터 구형 상부면(4)으로 연속적으로 전환되는 것을 특징으로 하는, 전기 접촉 요소.
2. 제1항에 있어서, 상기 외부면(5)의 베이스면(1, 1a) 쪽 측면이 적어도 부분적으로 각뿔대의 외부면(5) 형태로 형성되며, 상기 구형 상부면(4)은 타원체 형태로 라운딩되고 몸체 모서리들에서 꺾이면서 연속적으로 각뿔대의 외부면(5)으로 전환되는 것을 특징으로 하는, 전기 접촉 요소.
3. 제1항에 있어서, 상기 외부면(5)의 베이스면(1, 1a) 쪽 측면이 적어도 부분적으로 프리즘의 외부면(5) 형태로 형성되며, 상기 구형 상부면(4)은 타원체 형태로 라운딩되고 몸체 모서리들에서 꺾이면서 연속적으로 프리즘의 외부면(5)으로 전환되는 것을 특징으로 하는, 전기 접촉 요소.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 구형 상부면(4)으로의 연속적인 전환은 원형 실린더의 외부면(5)에 위치하는 섹션들을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 전기 접촉 요소.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 몸체 모서리들은 라운딩되는 방식으로 꺾이는 것을 특징으로 하는, 전기 접촉 요소.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 외부면(5)은 오목하게 만곡되는 것을 특징으로 하는, 전기 접촉 요소.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스면 내에 나사 구멍들(9a, 9b, 9c, 9d)이 구성되며, 이들 나사 구멍의 개수는 상기 베이스면(1, 1a)의 모서리의 개수에 상응하는 것을 특징으로 하는, 전기 접촉 요소.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스면(1, 1a)과 상기 상부면(4)은 일체형으로 서로 결합되는 것을 특징으로 하는, 전기 접촉 요소.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스면(1, 1a)과 상기 상부면(4)은 전기 전도성인 것을 특징으로 하는, 전기 접촉 요소.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 접촉 부싱(3, 3a)은 상부면(4)과 베이스면(1, 1a) 모두로 통하는 것을 특징으로 하는, 전기 접촉 요소.

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