KR102412668B1

KR102412668B1 - 전기 콘택트 세트

Info

Publication number: KR102412668B1
Application number: KR1020150061462A
Authority: KR
Inventors: 리차드 안쏘니 코넬
Original assignee: 존슨 일렉트릭 인터내셔널 아게
Priority date: 2014-05-01
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2022-06-22
Also published as: CN105047482B; US9484172B2; JP2015213069A; GB201407705D0; BR102015009749A2; US20150318134A1; CN105047482A; BR102015009749B1; KR20150126302A; EP2940704A1; JP6585922B2

Abstract

전기 콘택터는 제1 고정 전기 콘택트를 갖는 제1 단자;제2 고정 전기 콘택트를 갖는 제2 단자; 상기 제1 단자와 전기적 소통을 하고, 적어도 하나의 제1 가동 콘택트를 그 위에 갖는 제1 도전성 가동 암; 상기 제2 단자와 전기적 소통을 하고, 적어도 하나의 제2 가동 콘택트를 그 위에 가지며, 상기 제1 도전성 가동 암에 대향하는 제2 도전성 가동 암; 및 상기 제1 및 제2 가동 암을 대향 방향으로 이동시키기 위한 작동 수단을 포함한다. 상기 제1 가동 콘택트 및 상기 제2 고정 콘택트는 1차 콘택트 세트를 형성하고, 상기 제2 가동 콘택트 및 상기 제1 고정 콘택트는 2차 콘택트 세트를 형성하여, 제1 및 제2 가동 암은 제1 단자와 제2 단자 사이에서 전류-공유 암 쌍을 형성한다.

Description

전기 콘택트 세트{IMPROVEMENTS IN ELECTRICAL CONTACT SETS}

본 발명은 전기 콘택터에 관한 것으로, 특히 배타적이지는 않지만 일반적으로 100V AC 내지 250V AC인 보통의 가정용 주 공급 전압에서 부하-단선 기능을 수행하기 위하여 소위 '스마트 계측기'인 현대의 전기 계측기에서 채용되는 AC 스위칭 콘택터의 조정에 관한 것이다.

또한, 그러한 전류-조정 전기 콘택트의 개폐 타이밍은 아크 방전 손상을 감소 또는 방지하여 그 동작 수명을 증가시키기 위하여 더욱 엄밀하게 제어되어야 한다.

많은 전기 콘택터는 다수의 스위칭 부하 사이클을 위하여 예를 들면 100 Amps에서의 공칭 전류를 스위칭할 수 있다. 스위치 콘택트는 가용접(tack welding)을 방지하는 적합한 은-합금을 활용한다. 가동 콘택트를 갖는 스위치 암은 해당 공칭 전류에서 최소의 자기-가열로 단선 기능을 용이하게 작동하도록 구성되어야 한다.

대부분의 계측기 명세는 콘택트 용접 없는 기기의 동작 수명 동안의 만족할만한 공칭-전류 스위칭을 명문화한다. 그러나, 보통의 단락 회로 불량 조건에서, 콘택트는 용접되지 않아야 하고 다음 액츄에이터로 구동되는 펄스 구동에서 개방되어야 한다. 훨씬 더 관련된 완전 단락(dead-short) 불량 조건에서, 스위치 콘택트는 안전하게 용접될 수 있음이 명문화된다. 다시 말하면, 가동 콘택트 세트는 무손상을 유지해야 하고, 완전 단락 기간 동안 보호 퓨즈가 파괴되거나 또는 회로 차단기가 부하로의 라이브 주전원을 배제하고 단선할 때까지 어떠한 위험한 용융 재료도 폭발하거나 방출해서는 안 된다. 이러한 단락 회로 기간은 일반적으로 주 전원의 단지 1/2 사이클 동안만을 위한 것이나, 특정 지역에서는 이러한 단락 회로 기간은 4개의 전체 사이클 동아나 일 수 있음이 필요하다.

유럽에서 및 대부분의 다른 국가에서, 주 계측기-단선 전원은 IEC 62055-31 규격에 부합하여, 100 Amps, 보다 최근에는 120Amps에서 단상 230 V AC 이다. 기술적 안전 측면은 또한 UL 508, ANSI C37.90.1, IEC 68-2-6, IEC 68-2-27, IEC 801.3과 같은 다른 관련 규격에 의해 적용된다.

단락 회로 불량 및 소자의 동작 수명 동안의 공칭 전류를 견디는 것을 포함하는 IEC 규격 요건을 만족할 것을 주장하는 많은 보통의 전류 계측기-단선 커넥터가 공지된다. 제한 파라미터가 또한 특정 국가에 관련될 수 있어서, AC 전원은 하단에서 40 내지 60 Amps 상단에서 100 Amps 보다 최근에는 최대 120 Amps 범위에서의 공칭 전류를 갖는 단상일 수 있다. 이들 계측 어플리케이션에 대해, 관련 계측 하우징에 용이하게 합체될 수 있는 컴팩트하고 강한 전기 커넥터에 대한 기본 단선 요구 사항이 있다.

IEC 62055-31 규격의 맥락에서, 상황은 더욱 복잡하다. 계측기는 허용 가능한 자격 또는 승인에 대해 수행되는 특정 테스트에 의해 결정되는 단락 회로 불량 레벨 내성에 관한 강성의 레벨을 나타내는 수개의 UC(Utilization categories) 중 하나에 대해 구성되고 디자인된다. 이러한 불량 레벨은 계측기의 공칭 전류 등급과 무관하다.

액츄에이터 수단으로서 동작함에 있어서, 콘택트의 개방 및 폐쇄를 제어하도록 구동되는 전기자 또는 플런저가 있을 수 있다. 그러나, 일반적 액츄에이터는 단일 방향의 작동만을 제공하며, 이는 다극 컨택터에 있어서 문제를 초래할 수 있다.

일부 컨택터는 웨지 형상 부재에 의해 동시에 작동되는 평행한 또는 대체로 평행한 가동 암을 활용하며, 이 부재는 두 암 사이에서 암을 분리하고 두개의 콘택트를 동시에 파괴하게 된다. 그러나, 가동 암을 개방 및 폐쇄하는 순수 물리적 수단은 암을 통과하는 전류에 의해 생성되는 가능한 자력을 무시하는데, 이는 콘택트의 개방 및 폐쇄를 매끄럽게 하는데 이용될 수 있다.

본 발명은 전술한 문제점에 대한 해결책을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 전기 콘택터로서: 적어도 하나의 제1 고정 전기 콘택트를 갖는 제1 단자; 적어도 하나의 제2 고정 전기 콘택트를 갖는 제2 단자; 상기 제1 단자와 전기적 소통을 하고, 적어도 하나의 제1 가동 전기 콘택트를 그 위에 갖는 제1 도전성 가동 암; 상기 제2 단자와 전기적 소통을 하고, 적어도 하나의 제2 가동 전기 콘택트를 그 위에 가지며, 상기 제1 도전성 가동 암에 대향하는 제2 도전성 가동 암; 및 상기 제1 및 제2 도전성 가동 암에 대향 방향으로 기전력을 제공하기 위한 작동 수단을 포함하되, 상기 제1 가동 전기 콘택트 및 상기 제2 고정 콘택트는 1차 콘택트 세트를 형성하고, 상기 제2 가동 전기 콘택트 및 상기 제1 고정 콘택트는 2차 콘택트 세트를 형성하여, 대향하는 제1 및 제2 가동 암은 제1 단자와 제2 단자 사이에서 전류-공유 암 쌍을 형성한다.

그러한 전기 컨택터의 이점은 전류 부하가 제1 가동 암과 제2 가동 암 사이에서 공유된다는 점이다. 콘택트가 서로에 대해 인접하나 완전히 붙은 경우가 아닌 경우, 콘택트 사이에 전기 아크 방전이 발생한다. 아크 방전 동안 나타나는 침식 에너지는 전류 부하에 비례하고, 따라서 암 사이의 전류 공유는 상기 침식 에너지를 감소시킨다.

아크 방전은 또한 콘택트의 가열을 초래하며, 이는 콘택트의 용해로 이어진다. 침식 에너지의 감소는 유리하게는 각 콘택트 세트의 콘택트가 크기를 감소하도록 하고; 아크 방전 동안 콘택트 사이에 적은 에너지가 전달됨에 따라, 가열 효과가 감소되어, 작은 콘택트는 쉽게 용융되거나 및/또는 가용접되지 않을 것이다.

액츄에이터 수단이 가동 암을 동시 재촉을 제공할 수 있지만, 바람직하게는, 1차 콘택트 세트는 진상 콘택트일 수 있으며, 2차 콘택트 세트는 지상 콘택트일 수 있다. 이 경우, 액츄에이터 수단은 상기 제2 가동 전기 콘택트가 상기 제1 고정 전기 콘택트와 접촉하도록 작동되기 전에, 상기 제1 가동 전기 콘택트가 상기 제2 고정 전기 콘택트와 접촉하도록 작동되도록 한다.

진상-지상 콘택트 배치가 이용되는 경우, 진상 콘택트는 초기에는 콘택트 폐쇄에서 전류를 보유할 수 있다. 이 콘택트는 가용접을 회피하도록 콘택트 침식 에너지와 관련된 열을 보다 용이하게 방출하기 위한 규격 크기일 수 있다.

그러나, 콘택트가 지상 콘택트가 폐쇄되는 시간까지 이미 폐쇄될 것이므로, 지상 콘택트 폐쇄와 관련된 아크 방전의 위험이 최소일 것이다. 이를 감안하여, 지상 콘택트는 지상 콘택트 보다 상당히 작아지도록 할 수 있어서, 콘택트를 제작하는데 이용되는 도전성 재료의 양을 감소하게 된다. 도전성 재료는 일반적으로 은과 같은 귀금속이므로, 이로서 콘택터의 제조 비용은 크게 감소할 수 있다.

바람직하게는, 상기 대향하는 제1 및 제2 가동 암을 통과하는 전류가 동일한 방향으로 흐를 수 있어서, 상기 제1 가동 암과 상기 제2 가동 암 사이에서 자기 인력을 생성하게 된다.

가동 암들 사이의 자기 인력은 일단 콘택트가 폐쇄되면 콘택트 바운스를 제한하도록 돕는다. 콘택트 바운스는 충돌의 힘에 의해 콘택트에 물리적 손상을 초래하나, 더 해로운 것은, 콘택트 폐쇄 주기의 제어 불가능을 초래할 수 있다. 콘택트의 폐쇄를 관련 부하 전류의 영교차점에 일치시키는 것이 유리하다. 이로 인하여, 아크 방전을 초래할 수 있는 가용 콘택트 침식 에너지를 최소화한다. 콘택트 바운스는 영교차점을 폐쇄 시간에 맞추는 것을 어렵게 하며, 따라서 콘택트 바운스를 최소로 제한하려는 시도는 매우 유리하다.

바람직하게는, 적어도 하나의 가동 암은 단일-블레이드 배치를 갖는다. 보다 바람직하게는, 상기 제1 가동 암은 제1 가동 콘택트를 그 위에 갖는 단일 블레이드 배치를 가질 수 있으며, 제2 고정 콘택트는 제1 가동 콘택트와 일치하도록 하는 크기 및 위치를 갖는다. 더욱이, 적어도 하나의 가동 암은 분리-블레이드 배치를 가지며, 보다 바람직하게는, 제2 가동 암은 두개의 블레이드를 포함하는 분리 블레이드 배치를 가질 수 있으며, 두개의 제2 가동 콘택트가 각각의 브레이드 상에 하나씩 제공되며, 두개의 제2 가동 콘택트에 일치하도록 하는 크기 및 위치의 두개의 제1 고정 콘택트가 있다.

또한 바람직하게는, 상기 1차 콘택트 세트의 콘택트는 상기 2차 콘택트 세트의 콘택트와 상이한 크기를 갖는다.

또한, 상기 가동 암을 개별 블레이드로 분리하는 것은 추가 전류 공유 효과로 이어져서, 상기 2차 콘택트 세트의 콘택트의 크기 및 이에 따른 사용된 귀금속의 양의 추가 감소를 이득적으로 가능하게 한다.

바람직하게는, 전기 콘택터는 적어도 하나의 제3 고정 전기 접촉을 갖는 제3 고정 부재를 갖는 제3 단자; 적어도 하나의 제4 고정 전기 콘택트를 갖는 제4 고정 부재를 갖는 제4 단자; 상기 제3 단자와 전기적 소통을 하며 적어도 하나의 제3 가동 전기 콘택트를 그 위에 갖는 제3 도전성 가동 암; 및 상기 제4 단자와 전기적 소통을 하며 적어도 하나의 제4 가동 전기 콘택트를 그 위에 가지며, 상기 제3 도전성 가동 암에 대향하는 제4 도전성 가동 암을 더 포함하며; 제3 가동 전기 콘택트 및 제4 고정 콘택트가 3차 콘택트 세트를 형성하며, 제4 가동 전기 콘택트 및 제3 고정 콘택트가 4차 콘택트 세트를 형성하며, 제3 및 제4 가동 암이 제3 단자와 제4 단자 사이에서 추가 전류-공유 암 쌍을 형성한다.

일반적으로, 전기 콘택터는 안전 규격에 부합하는 2극 소자로서 형성된다. 그러므로, 상기 2극 콘택터를 형성하기 위하여 전류-공유 암의 제2 쌍을 제공하는 것은 유리하다.

바람직하게는, 3차 콘택트 세트는 진상 콘택트일 수 있고, 4차 콘택트 세트는 지상 콘택트일 수 있으며, 액츄에이션 수단은 상기 제4 가동 전기 콘택트가 상기 제3 고정 전기 콘택트와 접촉하도록 작동되기 전에, 상기 제3 가동 전기 콘택트가 상기 제4 고정 전기 콘택트와 접촉하도록 작동되도록 된다.

바람직하게는, 상기 제3 가동 암, 단자, 고정 콘택트 및 가동 콘택트는 제1 가동 암, 단자, 고정 콘택트 및 가동 콘택트와 동일 또는 대체로 동일한 형태 및/또는 배향일 수 있다.

제3 및 제4 가동 암은 제1 및 제2 가동 암고 대체로 유사한 방식으로 구성되어, 그 유리한 특징 전체를 보유하게 된다.

바람직하게는, 가동 암은 적어도 2개의 도전성 상부층을 포함할 수 있어서, 만곡력(flexure force)을 감소하게 된다.

가동 암을 다중 도전성층으로 적층함에 의해, 가동 암이 다중 블레이드로 분리되는 경우에 전류-공유를 달성하는 것과 유사한 방식으로 전류가 도전성층을 통해 공유될 것이므로, 가용접의 해로운 효과가 감소될 수 있다.

바람직하게는, 대향하는 제3 및 제4 가동 암을 통과하는 전류는 동일한 방향으로 흘러서, 상기 제3 가동 암과 제4 가동 암 사이에서 자기 인력을 생성한다.

다시, 대향하는 제3 및 제4 가동 암을 통과하여 흐르는 전류는 콘택트 세트의 보다 확실한 폐쇄를 제공함에 의해 콘택트 바운스의 효과를 방지하도록 자기 인력을 생성할 수 있다.

바람직하게는, 제3 및 제4 가동 암을 통과하여 흐르는 전류는 제1 및 제2 가동 암을 통과하여 흐르는 전류에 평행하고 반대로 흐르며, 바람직하게는, 상기 전류-공유 암 쌍과 상기 추가 전류-공유 암 쌍 사이의 평행 및 대향 전류 흐름의 결과로서 제2 가동 암과 제4 가동 암 사이에 자기 척력이 생성될 수 있다.

제1 전류-공유 암 쌍에 반대 방향의 추가 전류-공유 암 쌍을 통과하여 전류를 흘림에 의해, 각각의 암 쌍의 가장 가까운 암들, 이 경우에는 제2와 제4 가동 암 사이에서 자기 척력이 생성될 것이다. 이는 추가 콘택트 폐쇄력을 제공하여, 콘택터의 콘택트 바운스에 대한 내성을 개선한다.

바람직하게는, 상기 작동 수단은 중심 장착 자석, 상기 자석의 일측에 위치된 제1 및 제2 구동가능 코일, 제1 코일과 제2 코일 사이의 지점에서 피봇 가능한 자기-인력성 로킹 전기자, 및 각각의 가동 암을 작동하기 위하여 상기 로킹 전기자의 단부에 연결된 작동 요소를 포함하며; 상기 제1 코일의 구동은 상기 제1 코일내의 자속의 감소를 초래하여, 제2 코일 내의 자속의 대응하는 증가를 초래하고, 상기 로킹 전기자가 상기 제2 코일로 래칭하여, 각각의 가동 암을 제1 방향으로 작동하고, 상기 제2 코일의 구동은 상기 제2 코일내의 자속의 감소를 초래하여, 제1 코일 내의 자속의 대응하는 증가를 초래하고, 상기 로킹 전기자가 상기 제1 코일로 래칭하여, 각각의 가동 암을 제2 방향으로 작동한다.

피봇하는 액츄에이터를 갖는 전기 콘택터의 장점은 두개의 작동이 동시에 될 수 있으며, 로킹 전기자의 일 단부에 부착되는 작동 요소가 있어야 하는, 컴팩트 소자가 생성될 수 있다는 점이다. 이는 가동 암의 대향하여 캔틸레버되는 배치를 가능하게 하며, 콘택트의 동시에 또는 진상/지상으로의 제어된 개방 또는 폐쇄가 단일 래칭 동작으로 달성될 수 있다. 제1 및 제2 및, 제공된다면 제3 및 제4의 가동 암은 그러므로 일제히 개방 및 폐쇄될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 및 제2 코일은 공통 중심 연결로 상호 연결될 수 있다.

제1 및 제2 코일을 상호 연결하는 것은 유익하게도 제2 코일이 구동되는 경우 제1 코일이 네트 탬퍼링(nett tempering) 또는 피드백 효과를 경험하도록 허용할 수 있다. 코일의 피쳐의 세심한 최적화는 콘택트의 폐쇄에 추가될 동적 지연을 허용하고, 폐쇄 시간을 관련 부하 전류 파형의 영교차점에 동조함에 의해 콘택트 침식 에너지가 최소화 되도록 한다.

바람직하게는, 로킹 전기자는 서로에 대해 둔각으로 위치된 2개의 암렛을 포함한다.

로킹 전기자의 그러한 구조는 래칭 시에 합리적인 작동이 발생하는 것을 보장하고, 동시에 전기자의 미래치된 암랫이 대향 코일의 생성된 자계 내에 유지되는 것을 보장한다.

전기 콘택터는 바람직하게는 제1 및/또는 제2 코일에 에너지를 공급하기 위한 DC 전원을 더 포함할 수 있으며, DC 전원은 구동 회로를 통해 구동 펄스를 출력한다.

다르게는, 전기 컨택터는 제1 및/또는 제2 코일에 에너지를 공급하기 위한 AC 전원을 더 포함할 수 있으며, AC 전원은 구동 회로를 통해 구동 펄스를 출력한다.

직류 DC 구동 또는 AC 구동 컨택터가 상상될 수 있으며, 피드백 안정화된 작동 수단이 아크 방전으로 인한 콘택트 침식의 해로운 효과를 감소하기 위하여 관련 부하 파형의 영교차에 적절히 대응될 수 있다.

AC 구동 펄스는 바람직하게는 콘택트 사이의 침식 에너지를 감소하도록 1/2 사이클 파형 프로파일을 가질 수 있다. 다르게는 및 가장 바람직하게는, AC 구동 펄스는 피크 부하 전류 이전에 콘택트 분리를 방지하도록 1/4-사이클 파형 프로파일을 가질 수 있다.

바람직하게는, 코일 중 하나의 구동은 다른 코일에서의 전자기장을 유도할 수 있어, 콘택트의 개방 및 폐쇄를 AC 파형 교차와 동기화 또는 대체로 동기화하기 위하여 평균 템퍼링 플럭스 및 댐핑 효과를 초래한다.

1/2 또는 1/4 사이클로의 구동 펄스의 절단은 콘택트 폐쇄에 가용한 콘택트 침식 에너지의 손상을 제한하는 것을 돕는다. 콘택트의 폐쇄가 피크 부하 전류점 이전에 발생할 수 없으므로, 1/4 사이클 펄스가 가장 유리하다. 이 지점 이전의 폐쇄는 대규모의 치명적 콘택트 침식 에너지를 일반적으로 초래할 것이다.

바람직하게는, 제2 가동 콘택트는 콘택트 개방 동안 진상하도록 될 수 있고, 제1 가동 콘택트는 콘택트 개방 동안 지상하도록 될 수 있다.

진상-지상 배치를 제공함에 의해, 진상 콘택트의 동일한 가열 효과를 경험하지 않을 것이므로, 제2 가동 암과 관련된 콘택트는 크기를 감소할 수 있다. 이는 유리하게 콘택트 세트의 형성에 이용되는 귀금속의 양의 감소를 가능하게 한다.

콘택트 바운스는 전기 콘택트에 대해 파괴력이 될 수 있어서, 콘택트 폐쇄를 강화하는 방법을 제공하는 것은 따라서 상기 해로운 효과를 방지하는데 유리하다.

이는 단일 콘택트 세트 내의 대향 가동 암의 제공에 의해 용이하게 달성될 수 있다. 전류가 암을 단일 방향으로 통과하여 흐르므로, 암은 서로 끌리게 된다. 암의 제2 대향 세트를 제공하는 것은 콘택트를 폐쇄 구성으로 유지하도록 척력 효과를 초래할 수 있다. 이러한 효과를 제공하는 것은 이들 이점을 동시에 조합한다.

본 발명의 바람직한 실시예를 이제 수반하는 도면의 도면들을 참조하여 예를 들어서만 기재할 것이다. 도면들에서, 하나 보다 많은 도면에서 나타나는 동일한 구조, 요소 또는 부분은 일반적으로 이들이 나타나는 도면들 모두에서 동일한 참조번호로 표시한다. 도면들에서 도시된 구성요소 및 특성의 치수는 일반적으로 표시의 편의와 명료성을 위해서 선택한 것이며, 반드시 실제 축적대로 도시되는 것은 아니다. 도면은 아래와 같다.
도 1은, 본 발명의 제1 양상에 따라, 전기 콘택터의 제1 실시예의 개략도를 도시한다.
도 2는, 콘택트가 콘택트-폐쇄된 구성으로 되어 있는, 도 1의 전기 콘택터의 평면도를 도시한다.
도 3은, 도 2의 전기 콘택터의 액츄에이터의 확대한 평면도를 도시한다.
도 4는, 횡단면을 도 2에 도시한 라인(A-A)을 따라 취한, 도 2의 전기 콘택터의 측면 횡단면도이다.
도 5는, 도 2에 도시한 전기 콘택터와 사용하기 위한 제1 또는 제3 및 제2 또는 제4 가동 암의 평면도를 도시한다.
도 6a 내지 도 6e는 그 작동 사이클 내의 여러 위치에서 도 3의 액츄에이터를, 명료성을 보충하기 위해 주석을 포함하여, 도시한다.
도 7은, 포지티브 1/2 사이클 구동 펄스에 의해 구동될 때, 전기 콘택터에 의해 제공되는 콘택트의 폐쇄에 대한 추가 제어를 그래픽을 통해 도시한다.
도 8은, 도 7과 유사하게, 네거티브 1/2 사이클 구동 펄스에 의해 구동될 때, 전기 콘택터에 의해 제공되는 콘택트의 개방에 대한 추가 제어를 그래픽을 통해 도시한다.
도 9는, 포지티브 1/4-사이클 구동 펄스에 의해 구동될 때, 전기 콘택터에 의해 제공되는 콘택트의 폐쇄에 대한 추가 제어를 그래픽을 통해 도시한다.
도 10은, 도 9와 유사하게, 네거티브 1/4-사이클 구동 펄스에 의해 구동될 때, 전기 콘택터에 의해 제공되는 콘택트의 개방에 대한 추가 제어를 그래픽을 통해 도시한다.

먼저, 도면 중 도 1 내지 도 4를 참조하면, 전체적으로 10으로 도시하고 2-극 디바이스인 전기 콘택터의 제1 실시예를 도시하고 있다. 2-극 디바이스를 기재할지라도, 제안된 개선은 단극 디바이스 또는 2개보다 많은 극을 갖는 디바이스에 적용될 수 있다.

콘택터(10)는 제1, 제2, 제3 및 제4 단자(12, 14, 16 및 18)를 포함하며, 각 단자는 콘택터 하우징(20)으로부터 연장하고, 단자 스탭(22)에서 종료하며, 콘택터 하우징(20)의 하우징 베이스(24) 및/또는 직립 둘레 벽(26)에 장착된다. 하우징 베이스는 대표적으로 점선으로 도시하며, 하우징 커버는 명료성을 위해 도시하지 않는다.

네 개의 단자(12, 14, 16 및 18)는 바람직하게는 하우징(20) 내의 직사각형의 정점을 규정하도록 배치되며, 작동 수단(30)의 액츄에이터(28)를 중간 공간에 삽입한다. 콘택터(10)는 그러므로 이들 단자(12, 14, 16 및 18)의 위치에 따라 나눌 수 있으며; 제1 및 제2 단자(12 및 14)는 콘택터 하우징(20)의 상부(32)에서 볼 수 있으며, 제3 및 제4 단자(16 및 18)는 콘택터 하우징의 하부(34)에 위치한다. 유사하게, 제2 및 제3 단자(14 및 16)는 콘택터 하우징(20)의 좌측편(36) 상에 위치하며, 제1 및 제4 단자(12 및 18)는 우측편(38) 상에 위치한다.

제1 단자(12)로부터, 제2 단자(14)를 향해, 제1 가동 암(40a)이 연장하며, 이러한 암은 도전성의 가요성 블레이드로 형성된다. 제1 가동 암(40a)의 원단(42a)으로부터 신장된 탱(elongate tang)(44a)이 연장되며, 근단(46a)에는, 제1 가동 암(40a)의 측방향 축을 따라 서로 이격되어 있는 두 개의 애퍼쳐(48a)가 있다. 도 5를 참조하기 바란다.

제1 가동 암(40a)은, 애퍼쳐(48a)를 통해 제1 단자(12)에 체결되는 두 개의 제1 고정 콘택트(50a)를 통해 제1 단자(12)에 부착된다. 원단(42a)에는 제1 가동 콘택트(52a)가 위치한다. 콘택트(50a 및 52a)는 도전성 소재, 통상은 은으로 형성되며, 제1 가동 암(40a) 넓이의 적어도 절반인 크기를 가질 수 있다.

제2 단자(14)로부터, 제1 단자(12)를 향해, 제2 가동 암(54a)이 연장하며, 이 암은 도전성의 가요성 블레이드로 형성되며, 원단(58a)으로부터 근단(60a)을 향해 블레이드의 길이의 대부분을 연장하는 중앙 스플릿(56a)을 갖는다. 이 암 구성은 그러므로 좌측 및 우측 블레이드(62a 및 64a)를 갖는 양날 배치로서 알려져 있다.

좌측 및 우측 블레이드(62a 및 64a)의 각각의 원단(58a)으로부터 제1 가동 암(40a)의 신장된 탱과 유사한 신장된 탱(66a)이 연장된다. 근단(60a)에는 단일 애퍼쳐(68a)가 있다.

제2 가동 암(54a)은, 애퍼쳐(68a)를 통해 제2 단자(14)에 체결되는 하나의 제2 고정 콘택트(70a)를 통해 제2 단자(14)에 부착된다. 좌측 및 우측 블레이드(62a 및 64a)의 각각의 원단(60a)에는 제2 가동 콘택트(72a)가 있다. 다시, 콘택트(70a 및 72a)는 도전성 소재, 통상은 은으로 형성된다.

제1 가동 콘택트(52a) 및 제2 고정 콘택트(70a)는 바람직하게는 상보적인 크기 및 형상을 가지며, 함께 1차 콘택트 세트(74)를 형성한다. 제2 가동 콘택트(72a) 및 제1 고정 콘택트(50a)는 또한 바람직하게는 상보적인 크기 및 형상을 가지며, 함께 2차 콘택트 세트(76)를 형성한다.

조합하여, 1차 콘택트 세트(74), 2차 콘택트 세트(76) 그리고 제1 및 제2 가동 암(40a 및 54a)은 전류-공유 암 쌍(78a)을 형성한다.

제1 단자(12)에 대각선 방향으로 반대되는 제3 단자(16)로부터, 제4 단자(18)를 향해, 도전성의 가요성 블레이드로서 형성된 제3 가동 암(40b)이 연장한다. 제3 가동 암(40b)의 원단(42b)으로부터 신장된 탱(44b)이 연장하며, 근단(46b)에는 제3 가동 암(40b)의 측방향 축을 따라 서로로부터 이격되는 두 개의 애퍼쳐(48b)가 있다.

제3 가동 암(40b)은, 애퍼쳐(48b)를 통해 제3 단자(16)에 체결되는 두 개의 제3 고정 콘택트(50b)를 통해 제3 단자(16)에 부착된다. 원단(42b)에는 또는 그 인근에는, 제3 가동 콘택트(52b)가 위치한다. 콘택트(50b 및 52b)는 도전성 소재, 통상적으로 은으로 형성된다.

제4 단자(18)로부터, 제3 단자(16)를 향해, 제4 가동 암(54b)이 연장하며, 이 암은 도전성의 가요성 블레이드로 형성되며, 원단(58b)으로부터 근단(60b)을 향해 블레이드의 길이의 대부분을 연장하는 중앙 스플릿(56a)을 갖는다. 이 암 구성은 그러므로 좌측 및 우측 블레이드(62b 및 64b)를 갖는 양날 배치로도 알려져 있다.

좌측 및 우측 블레이드(62b 및 64b)의 각각의 원단(58b)으로부터 제2 가동 암(54a)의 신장된 탱과 유사한 신장된 탱(66b)이 연장된다. 근단(60b)에는 단일 애퍼쳐(68b)가 있다.

제4 가동 암(54b)은, 애퍼쳐(68b)를 통해 제4 단자(14)에 체결되는 하나의 제4 고정 콘택트(70b)를 통해 제4 단자(14)에 부착된다. 좌측 및 우측 블레이드(62b 및 64b)의 각각의 원단(60b)에는 제4 가동 콘택트(72b)가 있다. 다시, 콘택트(70b 및 72b)는 도전성 소재, 통상은 은으로 형성된다.

제3 가동 콘택트(52b) 및 제4 고정 콘택트(70b)는 바람직하게는 상보적인 크기 및 형상을 가지며, 함께 3차 콘택트 세트(80)를 형성한다. 제4 가동 콘택트(72b) 및 제3 고정 콘택트(50b)는 또한 바람직하게는 상보적인 크기 및 형상을 가지며, 함께 4차 콘택트 세트(82)를 형성한다.

조합하여, 3차 콘택트 세트(80), 4차 콘택트 세트(82) 그리고 제3 및 제4 가동 암(40b 및 54b)은 추가 전류-공유 암 쌍(78b)을 형성한다.

사용된 콘택트는, 수반되는 힘겨운 스위칭 및 전달 임무를 견디어서, 콘택트 마모를 감소시키기 위해서, 충분한 탑-레이(top-lay) 은-합금 두께를 갖는 것이 중요하다. 8mm 직경의 바이-메탈인 종래 기술의 전기 콘택트는 0.65mm 내지 1.0mm 범위의 은-합금 탑-레이 두께를 갖는다. 이것은 결국 상당한 은 비용을 초래한다.

높은 단락 회로 부담 하에서 콘택트 사이에 가용접(tack welding)의 문제를 해결하기 위해, 특정한 혼합물 탑-레이가 사용될 수 있어서, 이 경우에, 은 합금 매트릭스를 텅스텐-산화물 첨가제로 강화할 수 있다. 탑-레이 매트릭스에 텅스텐-산화물 첨가제의 첨가는 많은 중요한 효과 및 장점이 있으며, 그 중에는, 이러한 구성은 더욱 균질한 탑-레이 구조를 만들어, 침식 표면을 더욱 균일하게 메우지만(puddling), 그렇게 많은 은-강화 영역을 만들지는 못하며, 따라서 가용접을 제한하거나 방지한다. 텅스텐-산화물 첨가제는 스위칭 지점에서 일반적인 용융-풀(melt-pool) 온도를 높이며, 이것은 다시 가용접을 막으며, 총 탑-레이 질량의 상당한 비율인 텅스텐-산화물 첨가제로 인해, 주어진 두께에서, 그 사용은 비용 절약을 제공한다.

미국 국가 표준 협회(ANSI: American National Standards Institute) 요건은 특히 최대 200Amps의 공칭 전류에 대해 요구하고 있다. 단락 회로 전류는 12K.Amps rms이지만, 네 개의 풀 부하 사이클의 더 오랜 견딤 지속기간에 대해 '안전한' 용접이 허용 가능하다. 더 나아가, 5K.Amps rms의 "중간의" 단락 회로 전류 레벨 요건이 유효할 수 있으며, 콘택트는 여섯 개의 풀 부하 사이클 동안 가용접하지 않아야 한다.

각각의 가동 암(40a, 54a, 40b 및 54b)은 그러므로 적어도 두 개의 도전성 중첩 층을 더 포함할 수 있어서, 라미네이트된 가동 암을 형성할 수 있다. 각 층은 바람직하게는 단일 층 가동 암보다 더 얇으며, 그러므로 더 큰 가열 효과를 수용할 수 있다. 이점은 유리하게도 가용접의 가능성을 감소시킬 것이다.

작동 수단(30)은 중심에 위치한 액츄에이터(28)와 두 개의 슬라이드 가능한 작동 요소(84a 및 84b)를 포함하며, 가동 암(40a, 54a, 40b 및 54b) 각각을 작동시킬 수 있다.

액츄에이터(28)는 바람직하게는, 얇고 실질적으로 직사각형인 베이스 플레이트(88)를 포함하는 철재 요크(86)를 포함한다. 액츄에이터(28)의 측방향 중심선(L)을 따라 상부 직사각형 면(90)으로부터 연장하는 것은 영구 자석 스택(92)이며, 그리하여 액츄에이터(28)의 좌측편(36') 및 우측편(38')을 규정한다. 자석 스택(92)은 바람직하게는 적어도 하나의 희토류 자석을 포함한다. 그러나, 스택이 아니라, 단일의 일원화된(single unitary), 바람직하게는 영구적인 자석 요소를 사용할 수 있다.

베이스 플레이트(88)의 상부 직사각형 면(90)의 좌측편(36')으로부터 연장하는 것은 제1 구동 가능한 코일(94)이며, 상부 직사각형 면(90)의 우측편(38')으로부터 연장하는 것은 제2 구동 가능한 코일(96)이다. 각 코일(94 및 96)은 중심의 원통형 철재 코어(98a 및 98b)를 포함하며, 이 코어 주위에는 도전성 와이어 권선(100a 및 100b)이 타이트한 나선형으로 감긴다.

요크(86)는 베이스 플레이트(88)에 실질적으로 유사한 형상을 갖는 캡 플레이트(102)를 더 포함하며, 캡 플레이트(102)는 상부 및 하부 직사각형 면(104 및 106)을 포함한다. 하부 직사각형 면(106)은 코일(94 및 96) 및 영구 자석 스택(92)의 상부 에지에 인접한다.

캡 플레이트(102)의 상부 면(104) 상에는 액츄에이터(28)의 측방향 중심선(L)을 따라서 정렬된 지주(fulcrum)(108)가 있다. 지주(108)는 두 단부 캡(112)에 의해 캡 플레이트(102)에 부착된 자유롭게 회전하는 선회 핀(110)을 포함한다.

각 암렛(116)의 본체(120)가 다른 본체에 둔각으로 위치하도록 각각 중심점(118)에서 연결되는 두 개의 신장된 반대편 암렛(armlet)(116)으로서 일체적으로 형성되는 로킹 전기자(114)가 또한 구비된다. 로킹 전기자(114)는 자유롭게 회전하는 선회 핀(110)에 연결되어, 로킹 전기자(114)가 지주(108)를 중심으로 선회하게 한다. 각 암렛(116)은 그러므로 액츄에이터(28)의 우측편(38')이나 좌측편(36') 중 어느 하나와 관련되어, 좌측편 암렛(116a) 및 우측편 암렛(116b)을 규정한다.

작동 요소는, 액츄에이터(28)와 가동 암(40a, 54a, 40b 및 54b)을 상호 연결하는 좌측편 및 우측편 슬라이드 작동 요소(84a 및 84b)로서 구비된다. 각 작동 요소(84a 및 84b)는, 이 경우에 중앙에 위치하며 제1 단부(120)를 향해 약간 오프셋된 두 개의 돌출부(128)를 갖는 제1 및 제2 단부(124a, 124b, 126a 및 126b)를 갖는 신장된 본체(122)를 포함하여, 로킹 전기자(114)의 암렛(116)의 자유단(130)과 맞물린다.

좌측편 작동 요소(84a)의 제1 단부(124a)에는, 제1 가동 암(40a)의 탱(44a)과 맞물리기 위한 제1 슬롯 리프터(132a)가 있다. 그러한 작동 요소(84a)의 제2 단부(126a)에는, 제4 가동 암(54b)의 탱(66b)과 맞물리는 두 개의 제4 슬롯 리프터(134a)가 있다.

유사하게, 우측편 작동 요소(84b)의 제1 단부(124b)에는, 제2 가동 암(40a)의 탱(66a)과 맞물리는 두 개의 제2 슬롯 리프터(134b)가 있다. 그러한 작동 요소(84b)의 제2 단부(126b)에는 제3 슬롯 리프터(132b)가 있어서 제3 가동 암(40b)의 탱(44b)과 맞물린다.

제2 가동 암(54a)의 등가의 탱(66a)이 우측편 작동 요소(84b)의 제1 단부(124b)로부터 떨어지기보다는, 제1 가동 암(40a)의 탱(44a)이, 좌측편 작동 요소(84a)의 제1 단부(124a)로부터 약간 더 떨어져 제1 슬롯 리프터(132a)와 맞물린다.

유사하게, 제4 가동 암(54b)의 등가의 탱(66b)이 좌측편 작동 요소(84a)의 제2 단부(126a)로부터 떨어지기보다는, 제3 가동 암(40b)의 탱(44b)이, 우측편 작동 요소(84b)의 제2 단부(126b)로부터 약간 더 떨어져 제3 슬롯 리프터(132b)와 맞물린다.

좌측편 작동 요소(84a)는 좌측편 암렛(116a)의 자유단(130a)과 맞물리며, 우측편 작동 요소(84b)는 우측편 암렛(116b)의 자유단(130b)과 맞물린다.

제1 및 제2 코일(94 및 96)은 개별적으로 구동 가능하며, 그에 따라 순차적으로 구동될 수 있어서 로킹 전기자(116)의 작동을 실현할 수 있다. 코일(94 및 96)을 구동하지 않고도, 영구 자석 스택(92)에 의해 생성되는 자속이 존재하며, 이러한 자속은 액츄에이터(28)의 좌측편(36')과 우측편(38')에 걸쳐서 확산된다. 이들 환경 하에서, 로킹 전기자(114)는 어느 측편(36' 및 38')으로도 어떤 강한 래치 힘을 겪지 않을 것이다.

콘택터(10)의 콘택트-개방 및 콘택트-폐쇄 상태를 각각 도 6a 내지 도 6e에 예시하며, 여기서 가동 암(40a, 54a, 40b 및 54b)의 탱(44a, 44b, 66a 및 66b)을 움직이는 좌측편 및 우측편 작동 요소(84a 및 84b)의 움직임을 도시한다.

코일(94 및 96)의 구동은, 관련 코일(94 및 96)에서 그리고 코일(94 및 96)이 위치한 액츄에이터(28)의 측편(36 및 38)의 철재 요크(86)를 통해 소자 영향(demagnetisation affect)을 초래한다. 이점은 반대편(36 및 38)에 존재하는 자속에서의 대응하는 상승을 초래할 것이다. 증가한 자속은 그에 따라 로킹 전기자(114)를 반대편 코일(96 및 94)로 끌어당길 것이다. 이처럼, 작동 시퀀스는, 도 6a 내지도 6e에서 예시한 바와 같이 생성할 수 있다.

도 6a 내지 도 6e를 참조하여 사용할 때, 제2 코일(96)은 구동하여, 우측편(38')의 자속을 감소시키거나 소자하여, 좌측편(36')에서의 자속을 대응하여 증가시킬 것이다. 좌측편 암렛(116a)은 그에 따라 제1 코일(94)을 향해 끌어당겨질 것이며, 좌측편(36')에서 래칭될 것이다. 좌측편 작동 요소(84a)는 그에 따라 제1 단부(124a)를 향해 위쪽으로 슬라이드할 것이며, 동시에 제1 및 제4 가동 암(40a 및 54b)을 누를 것이다.

로킹 전기자(114)가 지주(108)를 중심으로 선회함에 따라, 우측편 암렛(116b)은 제2 코일(96)로부터 멀리 작동되어, 우측편 작동 요소(84b)를 그 제2 단부(126b)를 향해 슬라이드시켜 제2 및 제3 가동 암(54a 및 40b)를 당길 것이다. 우측편(84a)의 래칭된 구성을 도 6a에 도시한다.

결과적으로, 2차 및 4차 콘택트 세트들(76, 82)을 개방하도록, 제2 가동 암(54a)이 밀어지고 제4 가동 암(54b)이 당겨지며, 제2 및 제4 가동 콘택트들(72a, 72b)이 제1 및 제3 고정 콘택트들(50a, 50b)과 접촉되지 않게 된다.

단편적으로 그 후에, 동시적인 제1 가동 암(40a)의 밀림과 제3 가동 암(40b)의 당김은, 제1 및 제3 가동 콘택트들(52a, 52b)이 개개의 제2 및 제4 고정 콘택트들(70a, 70b)과 접촉되지 않게 됨에 따라, 1차 및 3차 콘택트 세트들(74, 80)을 개방시킨다.

반대로, 제1 코일(94)이 구동될 때, 좌측부(36)가 소자(demagnetise)되거나 감소된 자속이 주어지며, 로킹 전기자(114)의 좌측 암렛(armlet)(116a)이 제1 코일(94)로부터 디래치(delatch)된다. 액츄에이터(28)의 디래치된 상태가 도 6b에 도시되어 있다.

제1 코일(94)의 구동은 우측부(38)에 있어서의 자속의 증가를 유발시킨다. 우측 암렛(116b)은 제2 코일(96)쪽으로 끌어 당겨질 것이고 우측부(38)에서 래치될 것이다. 따라서, 우측 작동 요소(84b)는 그 자신의 제1 단부(124b)쪽으로 상향하여 슬라이드할 것이고, 그에 의해 제2 및 제3 가동 암들(54a, 40b)을 밀 것이다. 이러한 위치는 도 6c에 도시되어 있다.

유사하게, 좌측 암렛(116a)은 제1 코일(94)로부터 떨어져 작동되어, 좌측 작동 요소(84a)를 그 자신의 2차 단부(126a)쪽으로 하향하여 슬라이드시키며, 그에 의해 제1 및 제4 가동 암들(40a, 54b)을 당길 것이다.

동시적인 제1 가동 암(40a)의 당김 및 제3 가동 암(40b)의 밀림은, 제1 및 제3 가동 콘택트들(52a, 52b)이 개개의 제2 및 제4 고정 콘택트들(70a, 70b)과 접촉되어짐에 따라, 1차 및 3차 콘택트 세트들(74, 80)의 폐쇄를 유발한다. 이러한 점에서, 회로가 완성되고, 제1 가동 암(40a)을 통해 제1 및 제2 단자들(12, 14)들 간에, 그리고 제3 가동 암(40b)을 통해 제3 및 제4 단자들(16, 18)간에 전류가 운반된다.

단편적으로 그 후에, 제2 가동 암(54a)이 밀어지고 제4 가동 암(54b)이 당겨짐으로써, 2차 및 4차 콘택트 세트들(76, 82)을 폐쇄하고, 제2 및 제4 가동 콘택트들(72a, 72b)이 제1 및 제3 고정 콘택트들(50a, 50b)과 접촉되어진다.

일단 2차 및 4차 콘택트 세트들(76, 82)이 폐쇄되면, 전류가 제1 및 제3 가동 암들(40a, 40b), 그리고 제2 및 제4 가동 암들(54a, 54b)의 좌측 및 우측 블레이드들(62a, 64a, 62b, 64b) 간에 공유된다.

콘택터(10)용으로 가동 암 쌍들(78a, 78b)을 갖는 제1 장점은, 전류가 개별적인 암들간에 공유되고, 상기한 바와 같이 진상-지상(lead-lag) 구성을 인에이블(enable)시키며, 결국 콘택트들을 형성하기 위해 요구되는 귀금속의 양에 있어서의 대응하는 감소를 초래한다는 것이다. 가동 암 쌍들(78a, 78b)의 장점들이 제1 및 제2 가동 암들(40a, 54a)에 대해 설명될 것이지만, 개념들은 제3 및 제4 가동 암들(40b, 54b)에 동등하게 적용될 것이다.

본 실시예에 있어서, 제1 가동 암(40a)은 진상 암(lead arm)이고, 대형의 제1 가동 콘택트(52a)를 가진 유일한 블레이드이다. 2차 콘택트 세트(76)가 폐쇄되기 전에, 제1 가동 콘택트(52a)가 제2 고정 콘택트(70a)와 접촉하여 1차 콘택트 세트(74)를 폐쇄할 것이다. 제1 가동 콘택트(52a)는, 전체 전류가 이 포인트에서 1차 콘택트 세트(74)를 통해 운반될 것이기 때문에, 가용접(tack welding)을 억제하기 위해 대형이어야 한다.

제2 가동 암(54a)의 좌측 및 우측 블레이드들(62a, 64a)이 제1 가동 암(52a) 후에 단편적으로 작동한다. 따라서, 제2 가동 콘택트들(72a)이 제1 고정 콘택트들(50a)과 접촉되어질 때까지, 가용접의 더 낮은 위험이 있을 것이다. 따라서, 이러한 지상 콘택트들(72a, 50a)이 1차 콘택트 세트(74)의 대응하는 콘택트들(70a, 52a)보다 더 작을 수 있다. 회로가 이미 완성되었기 때문에, 콘택트들간에 아크방전(arcing)의 가능성이 감소되고, 따라서 아크 용접의 가능성이 감소된다.

1차 및 2차 콘택트 세트들(74, 76) 양쪽의 폐쇄시에, 전류가 제1 및 제2 가동 암들(40a, 54a)의 양쪽을 통해 동일 방향으로 흐를 것이다. 암페어 법칙에 따라서, 가동 암들(40a, 54a)내에 발생되는 자계들은, 각각의 가동 암(40a, 54a)이 다른 것으로부터의 인력을 체험시키는 결과를 가져올 것이다.

가동 암들(40a, 54a)이 다른 것에 끌어 당겨짐에 따라, 1차 및 2차 콘택트 세트들(74, 76)을 제 위치에 유지시키는 폐쇄력이 상응하게 증가된다. 이것은, 아크방전 및 후속적인 콘택트들에 대한 손상의 위험을 증대시킬 수 있는, 콘택트 바운스(bounce)의 가능성을 제한시킨다.

제1 및 제2 가동 암들(40a, 54a)과 제3 및 제4 가동 암들(40b, 54b)간에는 자기 상호작용(magnetic interaction)만이 있는 것이 아니고, 제2 및 제4 가동 암들(54a, 54b)간에는 더 약한 상호 작용이 또한 있을 것이다. 제1 단자(12)로부터 제2 단자(14)로 그리고 제3 단자(16)로부터 제4 단자(18)로 전류가 흐르기 때문에, 제2 및 제4 가동 암들(54a, 54b)을 통하는 전류는 반대 방향들로 흐를 것이다.

제2 및 제4 가동 암들(54a, 54b)이 예컨대 제1 및 제2 가동 암들(40a, 54a)과는 더욱 떨어져 있고, 암페어 법칙에 따라서, 자기 상호작용이 상응하게 더 약해질 것이다. 하지만, 반대로 흐르는 전류로 인해서, 상호작용이 반발적일 것이고, 그에 의해 2차 및 4차 콘택트 세트들(76, 82)에 대한 콘택트 압력을 증대시킬 것이다. 이것은 다시, 콘택트 바운스의 가능성을 유리하게 억제할 것이다.

그 다음으로 콘택트들을 재개방시키기 위해서, 제2 코일(96)이 다시 구동될 수 있고, 그에 의해 우측부(38)에서의 소자를 유발시킬 수 있으며, 로킹 전기자(114)의 우측 암렛(116b)을 제2 코일(96)로부터 디래치시킬 수 있다. 액츄에이터(28)의 이러한 디래치된 상태가 도 6d에 도시되어 있다. 제1 코일(94)의 자속의 후속적인 증대가 그 다음으로 좌측 암렛(116a)을 끌어 당겨서, 제1 코일(94)에 그것을 래치시켜서, 도 6e에 도시된 바와 같이 작동 사이클을 완성시킬 것이다.

액츄에이터(28)의 코일들(94, 96)의 구동이 다양한 방식들로 달성될 수 있다.

우선적으로, 제1 코일(94)의 코일 권선(100a)의 끝이, 공통 연결(136)을 통해 제2 코일(96)의 코일 권선(100b)의 시작에 연결될 수 있다. 2개의 권선들(100a, 100b)이 그것들의 개개의 코어들(98a, 98b) 주위로, 면 대 면으로, 직렬로 감겨 있다. 각각의 코일(94, 96)은 그러면, 상기한 바와 같이 로킹 작동을 달성하기 위해 개별적으로, 적절한 구동 회로를 통해 DC 전력 공급 장치에 의해, DC 펄스-구동될 수 있다.

대안적으로, 액츄에이터(28)가, 강력히 구동될 때, 신속히 작동하기 때문에, DC 펄스가 AC 구동 펄스로 대체될 수 있다. 권선들(100a, 100b)이 직렬로 연결되기 때문에, 코일들(94, 96)이 적절한 구동 회로를 통해 AC 전력 공급장치로부터 단일 AC 펄스에 의해 구동될 수 있고, 펄스의 포지티브 사이클이 제2 코일(96)을 여자시키고 소자시키며 콘택트들을 폐쇄시킬 수 있으며, 펄스의 네거티브 사이클이 제1 코일(94)을 여자시키고 소자시키며 콘택트들을 개방시킬 수 있다.

코일들이 직렬로 바람직하게 연결될지라도, 동일 또는 유사한 최종 결과를 달성하기 위해 다른 구성들로 코일들을 연결하는 것이 가능할 수 있다.

AC 구동 펄스의 장점은, 구동 코일(94, 96)이 여자되고 따라서 소자되거나 감소된 자속을 가질 때, 다른 코일(96, 94)이, 로킹 전기자(116)의 피보팅 동안에 자속을 경감시키고 효과를 완화시키는 수단을 초래시키는 유도 전자계를 체험한다. 이러한 완화 효과는 공급 전압 진폭에 더욱 또는 덜 비례적으로, 콘택트 폐쇄 시간을 지연시키고 안정화시킨다.

대안적으로, 1/2 사이클 구동 펄스, 1/4 사이클 구동 펄스, 및/또는 가능성 있는 추가적인 절단 변형(truncation variant)과 같은 절단된 파형 프로파일(truncated waveform profile)을 갖는 구동 펄스를 제공하는 것에 의해, 콘택트 폐쇄시에 방전될 수 있는 가능성 있는 콘택트 침식 에너지가 현저히 감소될 수 있다.

1/2 사이클 구동 펄스의 경우에 대해 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 또는 1/4 사이클 구동 펄스에 대해 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 콘택트 개방 시간이 제어될 수 있고 따라서, 코일들, 피드백 연결의 세기, 및 따라서 콘택트들의 개방의 제어된 지연을 주의 깊게 매칭시키는 것에 의해, AC 부하 파형 영교차점 A에 근접하거나 시프트될 수 있다. 그러한 아크방전 및 그에 따른 콘택트 침식 에너지 X1이 감소되거나 제거됨에 따라, 콘택트 수명을 연장시키거나 내구 수명을 향상시킨다. 가능성 있는 콘택트 바운스 Y1이 또한 영교차점 A로 시프트되거나 더 가깝게 되어, 개방 동안에 콘택트 수명 및 강건함을 다시 향상시킨다.

예로서, 표준의 또는 전통적인 콘택트 개방 및 폐쇄 시간은, 주로 로킹 전기자(90)를 디래치시키는데 소요되는 시간으로 인해서, 5 내지 6 밀리초의 동적 지연 DD를 포함할 수 있다. 본 발명의 제어를 이용하는 것에 의해, 이러한 동적 지연은, AC 부하 파형의 다음의 또는 후속적인 영교차점와 더욱 가깝게 일치시키거나 동기화하기 위해 단편적으로 7 내지 8 밀리초로 연장될 수 있다. 영교차점 A를 가진 동적 지연 DD의 동기화 또는 실질적인 동기화는 아크방전 및 콘택트 침식 에너지를 감소시킬 것이다. AC 구동 펄스는 바람직하게, 이러한 지연을 달성하도록 1/2 사이클 펄스 프로파일을 갖기 위한 모양을 가질 수 있다.

콘택터(10)가 넓은 범위의 공급 전압에 걸쳐 사용되는 경우에, 동적 지연 DD가 상이한 전압들 간에 크게 변동될 수 있다. 공급 전압이 높을수록, 로킹 전기자의 작동이 더욱 신속하다. 결과적으로, 1/2 사이클 구동 펄스에 있어서는, 피크 부하 전류 전에 또는 피크 부하 전류에서 발생하는 콘택트 폐쇄를 초래할 수 있는, 매우 짧은 동적 지연 DD의 가능성이 있다.

동적 지연 DD이 높은 또는 더 높은 AC 공급 전압으로 인해 짧은 경우에는, 후속의 콘택트 침식 에너지 X1이 매우 클 수 있다. 이러한 큰 콘택트 침식 에너지 X1이 콘택트들을 손상시켜, 그 수명을 감소시킬 수 있다.

콘택트 침식 에너지 X1이, 절단된 구동 펄스로, 본 경우에 있어서는 1/2 사이클 구동 펄스 대신에 바람직하게 1/4 사이클 구동 펄스로 코일들(94, 96)을 여자시키는, AC 공급장치를 이용하는 것에 의해 더욱 감소될 수 있다. 이러한 배열에 있어서, 1/4 사이클 구동 펄스가, 피크 부하 전류가 도달될 때까지, 제1 또는 제1 구동 코일(96, 94)을 트리거시키지 않을 것이고 그에 따라 구동시키지 않을 것이다. 그와 같이, 이것은 ‘지연된’ 구동 접근법이 고려될 수 있다.

절단된 사이클의, 본 경우에 있어서는 1/4 사이클의 피크 부하 전류에 대한 구동 펄스를 트리거시키는 것에 의해, 콘택트들의 폐쇄가 피크 부하 전류 전에 절대로 발생되지 않을 수 있다. 하지만, 전기적 액츄에이터에 대해 출력하는 전력 공급 장치의 부분으로서 제어 회로를 활용하는 것에 의해, 시간 축상의 전류 파형의 절단의 정도가 피크 부하 전류, 요구되는 콘택트 개방 및 폐쇄의 힘과 지연, 및 콘택트 개방 및 폐쇄 절차 동안에 콘택트들에 주어지는 침식 에너지 및/또는 아크에 기초하여 주의 깊게 선택되고 최적화될 수 있다. 그와 같이, 1/4 사이클 구동 펄스가 바람직할지라도, 이것은 피크 부하 전류와 일치하기 때문에, 액츄에이터에 여자 전류를 출력하는 제어기가 피크 부하 전류의 전이거나 후속이 될 구동 펄스의 파형을 절단하도록 설정되는 것이 유익할 수 있다.

동적 지연 DD은 여전히 바람직하게, 영교차점 A와 동기화시켜서 또는 실질적으로 동기화시켜서 콘택트 침식 에너지 X1을 더욱 더 최소화시키도록 구성된다. 하지만, 구동 펄스의 제어된 절단된 파형과 함께 활용될 때, 이것은 1/2 사이클 구동 펄스와 함께 활용될 때 보다는 더욱 제어된 방식으로 달성된다.

AC 구동 펄스가 절단될 수 있을지라도, DC 구동 펄스를 또한 절단할 수 있을 수 있고, 그것은 몇몇의 상황에 있어서 아크방전 및/또는 콘택트 침식의 관점에 있어서 유익할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명이 그저 단일 실시예이고, 동일 결과를 달성하는 다른 수단이 생각될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 로킹 전기자의 펄크럼(fulcrum)이 액츄에이터의 요크의 캡 플레이트(cap plate)에 부착되는 피벗 핀인 것으로 설명되었다. 하지만, 결과적인 작동이 동일하다는 것을 조건으로, 임의의 적절한 피보팅 수단이 콘택터의 부분으로서 활용될 수 있다.

작동 수단의 슬라이드 가능 작동 요소들이, 가동 암들을 진상-지상 방식으로 작동시키도록 배열되었다는 것이 또한 언급되었다. 이것은 슬라이드 가능 작동 요소들의 슬롯이 나있는 리프터(slotted lifter)들의 특정 배열에 의해 달성된다; 진상 슬롯이 나있는 리프터(lead slotted lifter)들은 지상 리프터(lag lifter)들 보다는 그 개개의 콘택트에 더 가깝다.

하지만, 생각될 수 있는 대안적인 가능성 있는 배열들이 있다. 예를 들어, 지상 가동 암(lagging moveable arm)들의 탱(tang)들이 그 개개의 슬롯이 나있는 리프터들내에 단단히 유지되지 않을 수 있고, 따라서 결과적으로 진상 가동 암들보다 나중에 작동될 수 있다.

콘택터내의 고정 콘택트들이, 다수의 가동 콘택트들과 접촉될 수 있는 단일의 모놀리식 콘택트(monolithic contact)인 것으로 설명되었지만, 대응하는 복수의 고정 콘택트들을 제공하여 그에 의해 고정 콘택트들을 만드는데 사용되는 재료의 양을 감소시키는 것이 바람직할 수 있다.

따라서, 가동 암들의 전류-공유 쌍에 의해 상호연결될 수 있는 적어도 한 쌍의 단자들을 갖는 전기적 콘택터를 제공하는 것이 가능하다. 가동의 암들이 전류 부하를 공유하므로, 콘택트 침식 에너지가 크게 감소되어, 더 긴 수명의 콘택터를 이끈다.

또한, 가동 암 쌍은, 서로를 자기적으로 끌어 당기고, 그에 의해 폐쇄시에 폐쇄의 힘을 증대시키도록, 배열될 수 있다. 이것은, 콘택트 패드들에 손상을 유발시킬 수 있는 콘택트 바운스를 유리하게 억제시킨다.

'~로 이루어지는(comprises/comprising)'이라는 단어와 '갖는(having)/포함하는(including)'이라는 단어는, 본 발명에 대해 참조로 본 명세서에서 사용될 때, 언급된 특징, 완전체, 단계 또는 구성요소를 지정하기 위해 사용되지만, 하나 이상의 특징, 완전체, 단계, 구성요소 또는 그 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

명료성을 위해 별개 실시예들의 맥락으로 설명된 본 발명의 특정 특징들이 또한 단일 실시예에서 조합하여 제공될 수 있다는 것이 이해되어진다. 역으로, 간략성을 위해 단일 실시예의 맥락으로 설명된 본 발명의 다양한 특징들이 또한 임의의 적절한 하위-조합(sub-combination)으로 또는 개별적으로 제공될 수 있다.

상기한 실시예들은 예시로서만 제공되었고, 다양한 다른 변형들이 본 명세서에 규정된 바와 같은 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고 당업자에게 명백할 것이다.

Claims

전기 콘택터로서:
적어도 하나의 제1 고정 전기 콘택트를 갖는 제1 단자;
적어도 하나의 제2 고정 전기 콘택트를 갖는 제2 단자;
상기 제1 단자와 전기적 소통을 하고, 적어도 하나의 제1 가동 전기 콘택트를 그 위에 갖는 제1 도전성 가동 암;
상기 제2 단자와 전기적 소통을 하고, 적어도 하나의 제2 가동 전기 콘택트를 그 위에 가지며, 상기 제1 도전성 가동 암에 대향하는 제2 도전성 가동 암; 및
상기 제1 및 제2 도전성 가동 암에 대향 방향으로 기전력을 제공하기 위한 작동 수단
을 포함하되, 상기 제1 가동 전기 콘택트 및 상기 제2 고정 콘택트는 1차 콘택트 세트를 형성하고, 상기 제2 가동 전기 콘택트 및 상기 제1 고정 콘택트는 2차 콘택트 세트를 형성하여, 대향하는 제1 및 제2 가동 암은 제1 단자와 제2 단자 사이에서 전류-공유 암 쌍을 형성하고,
상기 1차 콘택트 세트는 진상 콘택트이며, 상기 2차 콘택트 세트는 지상 콘택트이며, 상기 작동 수단은 상기 제2 가동 전기 콘택트가 상기 제1 고정 전기 콘택트와 접촉하도록 작동되기 전에, 상기 제1 가동 전기 콘택트가 상기 제2 고정 전기 콘택트와 접촉하도록 작동되도록 하는, 전기 콘택터.
청구항 1에 있어서, 상기 대향하는 제1 및 제2 가동 암을 통과하는 전류가 동일한 방향으로 흘러서, 상기 제1 가동 암과 상기 제2 가동 암 사이에서 자기 인력을 생성하는, 전기 콘택터.
청구항 1에 있어서, 적어도 하나의 가동 암은 단일-블레이드 배치를 갖는, 전기 콘택터.
청구항 1에 있어서, 적어도 하나의 가동 암은 분리-블레이드 배치를 갖는, 전기 콘택터.
청구항 1에 있어서, 상기 1차 콘택트 세트의 콘택트는 상기 2차 콘택트 세트의 콘택트와 상이한 크기를 갖는, 전기 콘택터.
청구항 5에 있어서, 상기 1차 콘택트 세트의 콘택트는 상기 2차 콘택트 세트의 콘택트 보다 더 큰, 전기 콘택터.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 제3 고정 전기 접촉을 갖는 제3 고정 부재를 갖는 제3 단자; 적어도 하나의 제4 고정 전기 콘택트를 갖는 제4 고정 부재를 갖는 제4 단자; 상기 제3 단자와 전기적 소통을 하며 적어도 하나의 제3 가동 전기 콘택트를 그 위에 갖는 제3 도전성 가동 암; 및 상기 제4 단자와 전기적 소통을 하며 적어도 하나의 제4 가동 전기 콘택트를 그 위에 가지며, 상기 제3 도전성 가동 암에 대향하는 제4 도전성 가동 암을 더 포함하며; 제3 가동 전기 콘택트 및 제4 고정 콘택트가 3차 콘택트 세트를 형성하며, 제4 가동 전기 콘택트 및 제3 고정 콘택트가 4차 콘택트 세트를 형성하며, 제3 및 제4 가동 암이 제3 단자와 제4 단자 사이에서 추가 전류-공유 암 쌍을 형성하는, 전기 콘택터.
청구항 7에 있어서, 상기 3차 콘택트 세트는 진상 콘택트이며, 상기 4차 콘택트 세트는 지상 콘택트이며, 상기 작동 수단은 상기 제4 가동 전기 콘택트가 상기 제3 고정 전기 콘택트와 접촉하도록 작동되기 전에, 상기 제3 가동 전기 콘택트가 상기 제4 고정 전기 콘택트와 접촉하도록 작동되도록 하는, 전기 콘택터.
청구항 7에 있어서, 상기 제3 가동 암, 단자, 고정 콘택트 및 가동 콘택트는 제1 가동 암, 단자, 고정 콘택트 및 가동 콘택트와 동일 또는 대체로 동일한 형태 및/또는 배향이며,
상기 제4 가동 암, 단자, 고정 콘택트 및 가동 콘택트는 상기 제2 가동 암, 단자, 고정 콘택트 및 가동 콘택트와 동일 또는 대체로 동일한 형태인, 전기 콘택터.
청구항 7에 있어서, 대향하는 제3 및 제4 가동 암을 통과하는 전류는 동일한 방향으로 흘러서, 상기 제3 가동 암과 제4 가동 암 사이에서 자기 인력을 생성하는, 전기 콘택터.
청구항 10에 있어서, 대향하는 제3 및 제4 가동 암을 통과하여 흐르는 전류는 제1 및 제2 가동 암을 통과하여 흐르는 전류에 평행하고 반대로 흐르는, 전기 콘택터.
청구항 11에 있어서, 상기 전류-공유 암 쌍과 상기 추가 전류-공유 암 쌍 사이의 평행 및 대향 전류 흐름의 결과로서 제2 가동 암과 제4 가동 암 사이에 자기 척력이 생성되는, 전기 콘택터.
청구항 1에 있어서, 상기 작동 수단은 중심 장착 자석, 상기 자석의 일측에 위치된 제1 및 제2 구동가능 코일, 제1 코일과 제2 코일 사이의 지점에서 피봇 가능한 자기-인력성 로킹 전기자, 및 각각의 가동 암을 작동하기 위하여 상기 로킹 전기자의 단부에 연결된 작동 요소를 포함하며, 상기 제1 코일의 구동은 상기 제1 코일내의 자속의 감소를 초래하여, 제2 코일 내의 자속의 대응하는 증가를 초래하고, 상기 로킹 전기자가 상기 제2 코일로 래칭하여, 각각의 가동 암을 제1 방향으로 작동하고, 상기 제2 코일의 구동은 상기 제2 코일내의 자속의 감소를 초래하여, 제1 코일 내의 자속의 대응하는 증가를 초래하고, 상기 로킹 전기자가 상기 제1 코일로 래칭하여, 각각의 가동 암을 제2 방향으로 작동하는, 전기 콘택터.
청구항 13에 있어서, 상기 제1 및 제2 코일은 공통 중심 연결로 상호 연결되는, 전기 콘택터.
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