KR20150028830A - 전기 접점 장치, 조립체, 및 작동 방법 - Google Patents
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Abstract
전기 접점 장치가 개시된다. 접점 장치는 제 1 접점을 가지는 제 1 접점 부재, 제 1 접점 부재에 인접하게 수용되는 가동식 접점 부재로서, 상기 가동식 접점 부재는 상기 제 1 접점에 인접하게 위치되는 상대 접점을 가지는, 가동식 접점 부재, 및 제 1 접점 부재, 가동식 접점 부재를 통한 전류의 인가시 가동식 접점 부재가 폐쇄 상태로 유지되도록 하는 전자기 폐쇄력을 생성하도록 작동 가능한 전기자를 갖는다. 다른 양태들이 되는 것으로서 접점 조립체들 및 접점 장치 작동 방법이 개시된다.
Description
관련 출원들
본 출원은 2012년 6월 29일에 출원되고 발명의 명칭이 "접점 장치에서 고장 전류(fault current) 동안 접촉력의 강화에 대한 해법"인 된 미국 가 특허 출원 일련 번호 제 61/665,988호를 우선권으로 청구하며, 이에 의해 이의 개시는 인용에 의해 전체가 본원에 포함된다.
분야
본 발명은 일반적으로 전기 접점(contact) 조립체들, 및 더욱 상세하게는 전기 접점 조립체들 내의 전기 접점 장치에 관한 것이다.
전기 스위칭을 위한 기계적 장치들은 고장 또는 단락 상태를 견디는 것이 필요할 수 있는데, 이 상태에서 전기 장치를 통한 전류는 장치의 연속 전류 정격(소위 정격 전류) 보다 다수 배 더 클 수 있다. 이 같은 고장 전류는 심지어 몇(a few) 초 지속되고, 전기 장치의 전도 부품들이 저하되거나 심지어 용융될 수 있고, 전기 장치가 파손될 수 있거나, 그 외에도 의도된 기능을 계속해서 수행할 수 없게 된다. 이는 또한 가능하게는 전기 장치에 연결된 다른 컴포넌트들을 손상시킬 수 있다. 하나의 처리 방안은 예를 들면 회로 차단기에서와 같이 고장 전류를 감지하여 고장 전류를 차단하도록 전기 장치를 설계하는 것이다. 그러나, 큰 고장 전류들을 차단하는 능력은 상당한 비용이 들고 내화 금속들, 아크-스플리터(arc-splitter)들, 및 자기 아크 편향의 사용에 영향을 끼칠 수 있다.
제 2 전기 장치가 전류를 차단하는 제 1 장치(예를 들면, 퓨즈, 또는 회로 차단기)에 의해 보호되면, 제 2 장치에 차단 성능의 비용을 부가할 필요가 없을 수 있다. 그러나, 고장 전류가 흐르는 동안, 전류의 제곱에 비례하는 반발력이 제 2 장치의 전기 접점들을 분리시키도록 작용할 것이다. 이러한 반발 또는 "이격(blow-apart)" 력은 가동식 접점들에 스프링 바이어스를 제공함으로써 종래의 전기 장치들에서 처리되었으며 이에 의해 접점들을 폐쇄 상태(closed condition)로 유지하기에 즉, 전기 접점이 이격되는 것을 방지하기에 충분한 크기의 대항력을 제공하였다. 비록 단지 약간이지만 접점들이 이격되면, 접점들이 아크를 발생할 수 있거나 용접될 수 있고, 제 2 장치는 파손 또는 손상될 수 있다. 이 같은 전기 장치들은 매우 무거운 접점 바이어싱 스프링을 가질 수 있다.
이에 따라, 단락 상태 동안, 접점기 장치의 전기 접점들(예를 들면 접점 버튼들)을 통하여 축방향으로 흐르는 매우 높은 전기 고장 전류들에 의해, 전기 접점들이 분리하도록 작용하는 접점 구역 내에서 이격력이 커지는 것이 인정되어야 한다. 결과적으로, 접점기의 바이어싱 스프링(들) 및/또는 액추에이터에 의해 정상적으로 생성된 접점 압력이 감소된다. 최종적인 결론은 전기 접점 구역에서의 전력 손실이 증가되고, 이는 접촉 용접(contact welding) 또는 다른 바람직하지 않은 영향들을 초래할 수 있다.
이에 따라 위에서 언급된 낮아진 접촉력(contact force)이 상쇄되도록 구성된 전기 접점 장치가 바람직하다.
제 1 실시예에서, 전기 접점 장치가 제공된다. 전기 접점 장치는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지며 제 2 단부에 제 1 접점을 가지는 제 1 접점 부재, 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지며 제 2 단부에 제 2 접점을 가지는 제 2 접점 부재, 제 1 접점 부재 및 제 2 접점 부재의 제 2 단부들에 인접하게 수용된 가동식 접점 부재로서, 상기 가동식 접점 부재는 제 1 접점에 인접하게 위치된 제 3 접점 및 제 2 접점에 인접하게 위치된 제 4 접점을 가지며 가동식 접점 부재의 제 3 접점 및 제 4 접점은 제 1 접점 및 제 2 접점과 접속되게(into engaging contact) 그리고 접속 해제되게(out of engaging contact) 이동되도록 형성되고 구성되는, 가동식 접점 부재; 및 적어도 제 1 접점 및 제 3 접점에 인접하게 위치되고 제 1 접점 부재, 가동식 접점 부재 및 제 2 접점 부재를 통한 전류의 인가시 가동식 접점 부재가 폐쇄된 상태로 유지되도록 하는 힘을 생성하도록 작동 가능한 제 1 전기자를 포함한다.
또 다른 양태에서, 접점 조립체가 제공된다. 상기 접점 조립체는 접점 장치를 가지며 상기 접점 장치는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지며 제 2 단부에 제 1 접점을 가지는 제 1 접점 부재, 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지며 상기 제 2 단부에 제 2 접점을 가지는 제 2 접점 부재, 제 1 접점 부재 및 제 2 접점 부재의 제 2 단부들에 인접하게 수용된 가동식 접점 부재로서, 상기 가동식 접점 부재가 상기 제 1 접점에 인접하게 위치된 제 3 접점 및 상기 제 2 접점에 인접하게 위치된 제 4 접점을 가지며 가동식 접점 부재의 제 3 접점 및 제 4 접점은 상기 제 1 접점 및 상기 제 2 접점과 접속되게 그리고 접속 해제되게 이동되도록 형성되고 구성되는 가동식 접점 부재, 및 적어도 제 1 접점 및 제 3 접점에 인접하게 위치되고 가동식 접점 부재가 제 1 접점 부재, 가동식 접점 부재, 및 제 2 접점 부재를 통한 전류의 인가시 폐쇄 상태로 유지되도록 하는 힘을 생성하도록 작동 가능한 제 1 전기자; 및 가동식 접점 부재에 커플링되고 접점 장치를 개폐하도록 구성된 액추에이터 기구를 포함한다.
방법 실시예에서, 접점 장치를 작동하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 제 1 접점을 가지는 제 1 접점 부재, 제 2 접점을 가지는 제 2 접점 부재, 제 1 접점 부재 및 상기 제 2 접점 부재에 인접하게 수용된 가동식 접점 부재로서, 가동식 접점 부재는 제 1 접점에 인접하게 위치된 제 3 접점, 및 제 2 접점에 인접하게 위치된 제 4 접점을 가지는, 가동식 접점 부재, 및 적어도 제 1 접점 및 제 3 접점에 인접하게 위치된 제 1 전기자를 가지는 접점 장치를 제공하는 단계, 및 가동식 접점 부재가 폐쇄된 상태로 유지되도록 하는 폐쇄력을 생성하는 단계로서, 상기 폐쇄력이 제 1 접점 부재, 가동식 접점 부재, 및 제 2 접점 부재를 통한 전류의 인가시 생성되는, 단계를 포함한다.
또 다른 양태에서, 전기 접점 장치가 제공된다. 상기 전기 접점 장치는 제 1 접점을 가지는 제 1 접점 부재, 제 1 접점에 인접하게 위치된 상대 접점(opposing contact)을 가지는 가동식 접점 부재로서, 제 1 접점 및 상대 접점은 접속되게 그리고 접속 해제되게 이동되도록 형성되고 작동 가능한, 가동식 접점 부재, 및 제 1 접점 및 상대 접점에 인접하게 위치되고 고장 전류가 제 1 접점 부재 및 가동식 접점 부재를 통과될 때 생성된 이격력(blow-apart force)에 대항하는 전자기력을 생성하도록 작동 가능한 전기자를 포함한다.
다른 방법 실시예에서, 접점 장치를 작동하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 제 1 접점을 구비한 제 1 접점 부재, 상대 접점을 구비한 가동식 접점 부재로서, 제 1 접점 및 상대 접점은 접속되게 그리고 접속 해제되게 이동되도록 형성되는, 가동식 접점 부재, 및 제 1 접점 및 상대 접점에 인접하게 위치된 전기자를 가지는 접점 장치를 제공하는, 단계, 및 고장 전류가 제 1 접점 부재 및 가동식 접점 부재를 통과할 때 생성된 이격력에 대항하는 전자기력을 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태들, 특징들, 및 장점들은 본 발명을 수행하기 위해 고려된 최고의 모드(best mode)를 포함하는, 다수의 예시적인 실시예들 및 구현예들을 예시함으로써 아래의 상세한 설명으로부터 확실히 명백하게 될 것이다. 본 발명은 또한 다른 및 상이한 실시예들을 실행할 수 있고 본 발명의 범주로부터 모두 벗어나지 않으면서 이의 수 개의 상세들이 다양한 면들에서 변형될 수 있다. 이에 따라, 도면들 및 설명들이 사실상 예시적인 것으로서 간주되고 제한적인 것으로서 간주되지 않아야 한다. 본 발명은 본 발명의 범주 내에 속하는 모든 변형예들, 등가예들, 및 대안예들을 포함하는 것이다.
도 1a는 실시예들에 따른 전기 접점 장치의 사시도를 예시하며,
도 1b는 실시예들에 따른 도 1a의 단면선 1B-1B를 따라 취한 전기 접점 장치의 횡단면 처리된 단부도를 예시하며,
도 1c 및 도 1d는 실시예들에 따른 제 1 접점 부재 및 제 2 접점 부재의 사시도들을 예시하며,
도 1e는 실시예들에 따른 가동식 접점 부재의 저부 사시도를 예시하며,
도 1f는 실시예들에 따른 도 1a의 단면선 1F-1F를 따라 취한 전기 접점 장치의 횡단면 처리된 측면도를 예시하며,
도 1g는 실시예들에 따른 전기자의 사시도를 예시하며,
도 2a는 실시예들에 따른 다른 전기 접점 장치의 사시도를 예시하며,
도 2b는 실시예들에 따른 도 2a의 단면선 2B-2B를 따라 취한 전기 접점 장치의 횡단면 처리된 단부도를 예시하며,
도 2c는 실시예들에 따른 제 1 접점 부재(뿐만 아니라 제 2 접점 부재)의 사시도를 예시하며,
도 2d 및 도 2e는 각각 실시예들에 따른 가동식 접점 부재의 평면 사시도 및 저부 사시도를 예시하며,
도 3a는 실시예들에 따른 가동식 접점 부재 조립체의 평면 사시도를 예시하며,
도 3b는 실시예들에 따른 가동식 접점 부재 조립체의 저부 사시도를 예시하며,
도 3c는 실시예들에 따른 도 3a의 단면선 3C-3C을 따라 취한 가동식 접점 부재 조립체의 횡단면 처리된 측면도를 예시하며,
도 3d는 실시예들에 따른 센터피스 부재의 사시도를 예시하며,
도 3e는 실시예들에 따른 가동식 접점 부재 조립체를 포함하는 전기 접점 장치의 평면 사시도를 예시하며,
도 4는 실시예들에 따른 추가 전기자(supplemental armature)들을 구비한 가동식 접점 부재를 포함하는 다른 접점 장치의 평면 사시도를 예시하며,
도 5는 실시예들에 따른 U자형 추가 전기자들을 포함하는 다른 접점 장치의 평면 사시도를 예시하며,
도 6은 실시예들에 따른 듀얼(dual) 추가 전기자들을 포함하는 다른 접점 장치의 평면 사시도를 예시하며,
도 7은 실시예들에 따른 듀얼 L자형 추가 전기자들을 포함하는 다른 접점 장치의 평면 사시도를 예시하며,
도 8은 실시예들에 따른 단부-장착식 추가 전기자들을 포함하는 다른 접점 장치의 평면 사시도를 예시하며,
도 9는 실시예들에 따른 전기 접점 조립체의 횡단면 처리된 측면도를 예시하며
도 10은 실시예들에 따른 접점 장치 작동 방법을 예시하는 흐름도이며,
도 11a는 실시예들에 따른 다른 전기 접점 장치의 평면 사시도를 예시하며,
도 11b는 실시예들에 따른 도 11a의 단면선 11B-11B를 따라 취한 다른 전기 접점 장치의 횡단면 처리된 측면도를 예시하며,
도 12는 실시예들에 따른 전기 접점 장치 작동 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 1b는 실시예들에 따른 도 1a의 단면선 1B-1B를 따라 취한 전기 접점 장치의 횡단면 처리된 단부도를 예시하며,
도 1c 및 도 1d는 실시예들에 따른 제 1 접점 부재 및 제 2 접점 부재의 사시도들을 예시하며,
도 1e는 실시예들에 따른 가동식 접점 부재의 저부 사시도를 예시하며,
도 1f는 실시예들에 따른 도 1a의 단면선 1F-1F를 따라 취한 전기 접점 장치의 횡단면 처리된 측면도를 예시하며,
도 1g는 실시예들에 따른 전기자의 사시도를 예시하며,
도 2a는 실시예들에 따른 다른 전기 접점 장치의 사시도를 예시하며,
도 2b는 실시예들에 따른 도 2a의 단면선 2B-2B를 따라 취한 전기 접점 장치의 횡단면 처리된 단부도를 예시하며,
도 2c는 실시예들에 따른 제 1 접점 부재(뿐만 아니라 제 2 접점 부재)의 사시도를 예시하며,
도 2d 및 도 2e는 각각 실시예들에 따른 가동식 접점 부재의 평면 사시도 및 저부 사시도를 예시하며,
도 3a는 실시예들에 따른 가동식 접점 부재 조립체의 평면 사시도를 예시하며,
도 3b는 실시예들에 따른 가동식 접점 부재 조립체의 저부 사시도를 예시하며,
도 3c는 실시예들에 따른 도 3a의 단면선 3C-3C을 따라 취한 가동식 접점 부재 조립체의 횡단면 처리된 측면도를 예시하며,
도 3d는 실시예들에 따른 센터피스 부재의 사시도를 예시하며,
도 3e는 실시예들에 따른 가동식 접점 부재 조립체를 포함하는 전기 접점 장치의 평면 사시도를 예시하며,
도 4는 실시예들에 따른 추가 전기자(supplemental armature)들을 구비한 가동식 접점 부재를 포함하는 다른 접점 장치의 평면 사시도를 예시하며,
도 5는 실시예들에 따른 U자형 추가 전기자들을 포함하는 다른 접점 장치의 평면 사시도를 예시하며,
도 6은 실시예들에 따른 듀얼(dual) 추가 전기자들을 포함하는 다른 접점 장치의 평면 사시도를 예시하며,
도 7은 실시예들에 따른 듀얼 L자형 추가 전기자들을 포함하는 다른 접점 장치의 평면 사시도를 예시하며,
도 8은 실시예들에 따른 단부-장착식 추가 전기자들을 포함하는 다른 접점 장치의 평면 사시도를 예시하며,
도 9는 실시예들에 따른 전기 접점 조립체의 횡단면 처리된 측면도를 예시하며
도 10은 실시예들에 따른 접점 장치 작동 방법을 예시하는 흐름도이며,
도 11a는 실시예들에 따른 다른 전기 접점 장치의 평면 사시도를 예시하며,
도 11b는 실시예들에 따른 도 11a의 단면선 11B-11B를 따라 취한 다른 전기 접점 장치의 횡단면 처리된 측면도를 예시하며,
도 12는 실시예들에 따른 전기 접점 장치 작동 방법을 예시하는 흐름도이다.
전술한 난점들의 관점에서, 개선된 전기 접점 장치 및 조립체들이 제공된다. 본 발명의 실시예들은 하나 및 바람직하게는 두 개의 자기 투과성 전기자들의 적절한 배치에 의해 가동식 접점 부재(때때로 접점 브리지(contact bridge)로서 지칭됨)의 구역 내에서의 자기장 분포의 "형성(shaping)"을 허용하도록 형성되고 구성되는 개선된 접점 구조물을 제공한다. 고 투과성 전기자들은 고체, 분말형 금속일 수 있거나 라미네이션들의 적층체(stack of lamination)로서 함께 패키지될 수 있다. 고 투과성 전기자들은 예를 들면, 강 또는 철일 수 있다. 다른 적절한 고 투과성 재료들이 사용될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 전기 접점 장치 및 조립체의 실시예들은 접점기 장치, 전기 접점 장치들(여기에서 고장 또는 그렇지 않으면 고 전류 상태들 동안 전기 접점들을 폐쇄된 상태로 유지하는 것이 중요함), 모터 스타터들, 단속 스위치들, 등에서 유용하다.
명백하게 되는 바와 같이, 전기 접점 장치는 유리하게는 가동식 접점 부재의 연결하는 전기 접점 또는 접점들이 고정식 접점 부재(예를 들면, 접점 패드들)의 전기 접점 또는 접점들과 접촉(contact)되게 더 강력하게 압박되는 것을 허용할 수 있다. 따라서, 접촉 용접 및/또는 저하를 유발하는 접점 분리의 경우들이 최소화되거나 회피될 수 있다.
전기 접점 장치, 접점 조립체들, 및 접점 조립체들 및 장치의 작동 방법의 이러한 및 다른 실시예들이 도 1a 내지 도 12를 참조하여 아래에서 설명된다.
지금부터 도 1a 내지 도 1g를 더 상세하게 참조하면, 전기 접점 장치(100) 및 전기 접점 장치의 컴포넌트(component)들이 도시된다. 접점 장치(100)는 전기 접점 조립체와 같은, 더 큰 전기 조립체(도시 안됨)의 서브컴포넌트(subcomponent)로서 사용될 수 있다.
전기 접점 장치(100)는 제 1 단부(104) 및 제 1 단부(104)와 마주하는 제 2 단부(106)를 가지는 제 1 접점 부재(102)를 포함할 수 있다. 제 1 접점 부재(102)는 제 1 단부(106)에 위치되어 고정되는 종래의 접점 버튼과 같은 제 1 접점(108)을 포함할 수 있다. 제 1 접점(108)은 예를 들면 은-코팅된 구리 또는 은-코팅된, 구리 합금 재료로 제조된 접점일 수 있다. 다른 적절한 접점 재료들이 사용될 수 있다. 제 1 접점 부재(102)는 제 1 접점 부재(102)를 전기 버스(111)와 같은 다른 전도체에 부착하도록 구성되고 형성된 하나 또는 둘 이상의 특징 부재(feature; 110)들(도 1c)을 포함할 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 특징 부재(110)들은 그 안에 나사들 또는 볼트들과 같은, 패스너(112)들을 수용할 수 있는 하나 또는 둘 이상의 구멍들일 수 있다. 제 1 접점 부재(102)는 예를 들면 은-코팅된 구리 판을 포함할 수 있다. 다른 구성들 및 재료가 사용될 수 있다. 더욱이, 임의의 적절한 전기 연결이 제공될 수 있다.
전기 접점 장치(100)는 또한 제 1 단부(116) 및 제 2 단부(118)를 가지며 제 2 단부(118)에 고정되는 제 3 접점(120)을 가질 수 있는 제 2 접점 부재(114)를 포함할 수 있다. 제 2 접점 부재(114) 및 제 3 접점(120)은 제 1 접점 부재(102) 및 제 1 접점(108)과 동일할 수 있다. 제 2 접점 부재(114)는 제 2 접점 부재(114)를 제 2 전기 버스(117)와 같은 다른 전도체에 부착하도록 구성되고 형성된 하나 또는 둘 이상의 특징 부재(115)(도 1d)들을 포함할 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 특징 부재(115)들은 그 안에 나사들 또는 볼트들과 같은, 패스너(119)들을 수용할 수 있는 하나 또는 둘 이상의 구멍들일 수 있다. 제 1 접점 부재(102)와 같은 제 2 접점 부재(114)는 예를 들면 은-코팅된 구리 판을 포함할 수 있다. 다른 구성들 및 재료들이 사용될 수 있다.
전기 접점 장치(100)는 도 1a, 도 1b, 도 1e 및 도 1f에 도시된 바와 같이, 설명된 실시예에서 각각의 제 1 접점 부재(102) 및 제 2 접점 부재(114)의 제 2 단부(106, 118)들에 인접하게 수용되는 가동식 접점 부재(122)를 포함한다. 가동식 접점 부재(122)는 제 1 접점(108)에 인접하고 이에 마주하게 위치되는 제 3 접점(124) 및 제 2 접점(120)에 인접하고 이에 마주하게 위치되는 제 4 접점(126)을 갖는다. 가동식 접점 부재(122)의 제 3 및 제 4 접점(124, 126)들은 제 1 및 제 2 접점(108, 120)들과 접속되게 그리고 접속 해제되게 이동되도록 형성되고 구성된다. 움직임은 접점 장치(100)에 커플링되는 적절한 액추에이터에 의해 수행될 수 있다. 가동식 접점 부재(122) 상의 힘 벡터의 작용선이 화살표(125)로 도시된다.
제 1 전기자(128)는 적어도 제 1 접점(108) 및 제 3 접점(124)에 인접하게 위치되고 전자기력을 생성하는데 도움이 되도록 작동 가동하여 제 1 접점 부재(102), 가동식 접점 부재(122), 및 제 2 접점 부재(114)를 통한 전류의 인가시 가동식 접점 부재(122)가 폐쇄된 상태로 유지되도록 한다. 힘은 제 1 접점(108) 및 제 3 접점(124)이 접속되게 더 강력하게 압박된다.
제 2 전기자(129)가 제공될 수 있고 제 1 접점 부재(102), 가동식 접점 부재(122) 및 제 2 접점 부재(114)를 통한 전류의 인가시 제 2 접점(120) 및 제 4 접점(126)이 접속되게 더 강력하게 압박하도록 작동될 수 있다.
제 1 및 제 2 전기자(128, 129)들은 SAE 1008 또는 SAE 1010 강과 같은 자기 투과성 재료를 포함할 수 있다. 다른 자기 투과성 재료들이 사용될 수 있다. 선택적으로, 제 1 및 제 2 전기자(128, 129)들은 분말형 금속 재료를 포함할 수 있다. 분말형 금속 재료는 MPIF 표준 35에 따른 F-0000-10, -15, 또는 -20 분말형 철일 수 있다. 분말형 금속 재료의 밀도는 예를 들면 약 6.0 g/cm3 내지 약 7.5 g/cm3 사이일 수 있다. 분말형 금속 합금들을 포함하는 다른 밀도들 및 유형들의 분말형 금속 재료들이 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제 1 및 제 2 전기자(128, 129)들이 자기 투과성 재료의 고체 형성 채널로부터 형성될 수 있고, 라운드형(rounded) 모서리들을 가질 수 있다. 제 1 및/또는 제 2 전기자(128, 129)들이 일부 실시예들에서 라미네이트된 강일 수 있다.
제 1 전기자(128)는 횡방향 부분(128T) 및 횡방향 부분(128T)의 단부들로부터 연장하는 두 개의 측 부분(128S1, 128S2)들을 포함하며, 이에 따라 U자형 전기자를 형성한다. 측 부분(128S1 및 128S2)들은 횡방향 부분(128T)으로부터 실질적으로 수직하게 연장할 수 있으며, 일부 실시예들에서는 두 개의 측 부분(128S1, 128S2)들은 제 1 접점 부재(102) 및 제 2 접점 부재(114)의 가로 측면(lateral side)들과 나란히 연장한다. 횡방향 부분(128T)은 도시된 바와 같이, 제 1 접점 부재(102)의 하측을 따라 연장한다. 제 2 전기자(129)는 제 1 전기자(128)와 실질적으로 동일할 수 있다. 제 1 및 제 2 전기자(128, 129)들은 적절한 패스너들(예를 들면, 나사들) 등에 의한 것과 같이, 제 1 접점 부재(102) 및 제 2 접점 부재(114)의 하측들에 단단히 체결될 수 있다. 임의의 적절한 체결 수단이 사용될 수 있다.
작동 중, 제 1 접점 부재(102), 가동식 접점 부재(122), 및 제 2 접점 부재(114)를 통하여 흐르는 전류는 가동식 접점 부재(122)의 접점(124, 126)들을 제 1 및 제 2 접점 부재(102, 114)들의 접점(108, 120)들과 더 밀접하게 접촉되게 압박하도록 작용하는 상당히 큰 전자기력을 생성하는 상당히 큰 자기장을 유도하여 만드는 기능을 한다. 이러한 전자기력은 접점들을 폐쇄 상태로 유지하는 경향이 있으며, 이에 따라 접점 스프링들(도시 안됨)에 의해 제공될 수 있는 어떠한 힘도 보조한다. 이에 따라, 단락 또는 고장 상태들 동안, 접점 쌍(108, 124, 및 120, 126)들이 분리되는 것이 감소되는 경향이 있으며 접촉력이 알맞은 수준으로 유지될 수 있다. 이러한 생성된 전자기력은 제 1 및 제 3 접점(108, 124)들 및 제 2 및 제 4 접점(120, 126)들을 통한 전류의 축방향 흐름에 의해 접점 쌍(108, 124 및 120, 126)들을 개방하려고 하여 생성된 이격력을 상쇄한다.
묘사된 실시예에서, 제 1 및 제 2 전기자(128, 129)들은 도 1g에 도시된 바와 같이 1250 A 정격 전류 접점 장치에 대해, 약 1 mm 내지 약 10 mm인 횡방향 부분(128T)의 두께(Tt) 및 약 20,000 A의 고장 전류를 가질 수 있다. 측 부분(128S1, 128S2)들의 두께(Ts)는 예를 들면 약 1 mm 내지 10 mm일 수 있다. 전기자(128, 129)들의 폭(W)은 예를 들면 대략 10 mm 내지 50 mm일 수 있다. 다른 크기들이 사용될 수 있고, Tt 및 Ts는 동일하거나 상이할 수 있다. 명백한 바와 같이, 측 부분(128S1, 128S2)들은 가동식 접점 부재(122)의 각각의 마주하는 측면들에 근접하게 수용될 수 있다. 상이한 전류 정격들 및 상기 언급된 값들 위 또는 아래의 단락 전류 레벨들은 본 발명의 실시예들이 사용될 수 있는 다른 전기 장치들에 대해 가능하다.
도 2a 내지 도 2e는 접점 장치(200) 및 이 접점 장치의 컴포넌트들의 다른 실시예를 예시한다. 이러한 실시예는, 도 2c에 도시된 바와 같이, 그 위에 듀얼 접점(208A, 208B 및 220A, 220B)들을 가지는 제 1 및 제 2 접점 부재(202, 214)들을 포함한다는 점에서, 제 1 실시예와 상이하다. 부가적으로, 제 1 및 제 2 가동식 접점 부재(222A, 222B)들은 나란한 관계로 제공되고 부착된 액추에이터 기구(도시 되지 않고 점선(225)들에 의해 표시됨)에 의해 조화를 이뤄 작동된다. 임의의 적절한 작동 기구가 사용될 수 있다.
묘사된 실시예에서, 제 1 및 제 2 전기자(228, 229)들은 단일 접점 실시예에 대해 설명된 바와 같이 구성된다. 특히, 두 개의 측 부분(228S1 및 228S2)들은, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 접점 부재(202)의 가로 측면들과 나란히 연장한다. 유사하게, 두 개의 측 부분(228S1, 228S2)들은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제 2 접점 부재(214)의 가로 측면들과 나란히 연장할 수 있다.
도 3a 내지 도 3e는 전기 접점 장치(300)의 대안적인 실시예를 묘사하며 이 전기 접점 장치는 가동식 접점 부재(322) 및 전기 접점 장치의 컴포넌트들을 갖는다. 묘사된 실시예에서, 자기 투과성 센터피스 부재(330)가 포함되어 제 1 및 제 2 가동식 접점 부재(322A, 322B)들 사이에 위치된다. 유지 부재(332)(도 3c)는 제 1 및 제 2 가동식 접점 부재(322A, 322B)들 사이에 근접한 공간 관계(approximate spatial relationship)를 유지하도록 제공될 수 있지만, 그 사이에서 작은 양의 상대적인 수직 운동을 허용한다. 유지 부재(332)는 자기 투과성 센터피스 부재(330) 내의 통공을 통하여 구동된 강 핀(steel pin)(예를 들면, 롤 핀(roll pin))일 수 있으며, 강 핀의 단부들은 제 1 및 제 2 가동식 접점 부재(322A, 322B)들 각각에 형성된 포켓(334A, 334B)들 내로 느슨하게 삽입되고 예를 들면 자기 투과성 센터피스 부재(330)를 통하여 연장한다. 포켓(334A, 334B)들은 유지 부재(332) 보다 직경이 더 클 수 있다. 제 1 및 제 2 가동식 접점 부재(322A, 322B)들 사이에 제한된 양의 운동을 허용하도록 구성된 다른 특징 부재들은 접점들의 밀접한 연결(intimate engagement)을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 가동식 접점 부재(322A, 322B)들 사이의 위치에 자기 투과성 센터피스 부재(330)를 유지하기 위한 다른 수단들이 사용될 수 있다. 예를 들면 접점들이 상이한 높이들일 수 있거나 상이한 마모도들을 가질 때 제한된 운동은 제 1 및 제 2 가동식 접점 부재(322A, 322B)들이 이들의 각각의 접점들과 접촉하는 위치를 찾는 것을 허용한다. 가동식 접점 부재(322A, 322B)들의 개폐는 바이어스 스프링들을 통하여 가동식 접점 부재(322A, 322B)들에 커플링될 수 있는 적절한 액추에이터에 의해 제공될 수 있다. 접촉력의 추가 강화는 예를 들면 가동식 접점 부재(322A, 322B)들(그렇지 않으면, 가동식 접점 브리지들로서 인용됨) 사이에 자기-투과성 강으로 제조된 자기 투과성 센터피스 부재(330)를 배치함으로써 얻을 수 있다. 도 1a 내지 도 1b를 참조하여 앞에서 설명된 바와 같이, 가동식 접점 부재(322A, 322B)들 각각은 종래의 접점(324A, 324B 및 326A, 326B)들(예를 들면 접점 버튼들)을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 접점 부재(302, 314)들을 부분적으로 둘러싸고 자기 투과성 센터피스 부재(330) 상에 작용하는 전기자(328, 329)들은 전류가 제 1 및 제 2 접점 부재(302, 314)들 및 가동식 접점 부재(322)를 통하여 흐를 때 전기자들 내에서 생성된 자기장들에 의해 강화된 접촉력들을 제공한다.
도 4는 접점 장치(400) 및 접점 장치의 컴포넌트들의 대안적인 실시예를 묘사한다. 이러한 실시예에서, 접점 장치(400)는 모두 앞에서 설명된 바와 같은, 제 1 접점 부재(402), 제 2 접점 부재(414), 및 제 1 및 제 2 전기자(428, 429)들을 포함한다. 게다가, 접점 장치(400)의 가동식 접점 부재(422)는 하나 이상, 그리고 바람직하게는 두 개의 추가 전기자(440, 442)들을 포함할 수 있으며, 이러한 두 개의 추가 전기자들은 가동식 접점 부재(422)의 전도성 부분(422C)에 단단히 커플링되어 이와 함께 이동할 수 있다. 추가 전기자(440, 442)들은 적절한 패스너들(예를 들면 나사들 등)에 의한 것과 같이, 도시된 바와 같은 전도성 부분(422C)의 단부들의 상부 표면들에 부착될 수 있다. 추가 전기자(440, 442)들은 여기서 설명된 강과 같은, 자기 투과성 금속으로 제조될 수 있다. 추가 전기자(440, 442)들은 평평한 바(bar)-형상을 가질 수 있고 도시된 바와 같이 접점들과 마주하는 전도성 부분(422C)의 표면에 커플링될 수 있다. 더욱이, 추가 전기자(440, 442)들은 각각의 전기자(428, 429)들의 측면들과 정렬될 수 있고 바람직하게는 이 측면들을 덮어씌울 수 있다. 추가 전기자(440, 442)들은 전도성 부분(422C)의 가로 측면들을 너머 연장할 수 있다.
도 5는 접점 장치(500) 및 이 접점 장치의 컴포넌트들의 다른 대안적인 실시예를 묘사한다. 이러한 실시예에서, 접점 장치(500)는 모두 앞에서 설명된 바와 같은, 제 1 접점 부재(502), 제 2 접점 부재(514), 및 제 1 및 제 2 전기자(528, 529)들을 포함한다. 게다가, 접점 장치(500)의 가동식 접점 부재(522)는 하나 이상 그리고 바람직하게는 두 개의 추가 전기자(540, 542)들을 포함할 수 있으며, 이러한 두 개의 추가 전기자들은 가동식 접점 부재(522)의 전도성 부분(522C)에 단단히 커플링되고 이 전도성 부분과 함께 이동할 수 있다. 추가 전기자(540, 542)들은 적절한 패스너들(예를 들면, 나사들, 등)과 같은, 전도성 부분(522C)의 단부들에 부착될 수 있다. 추가 전기자(540, 542)들은 여기서 설명된 강과 같은, 자기 투과성 금속으로 제조될 수 있고, U자형 부재들일 수 있다. 추가 전기자 (540, 542)들은 실질적으로 일부 실시예들에서 제 1 및 제 2 전기자(528, 529)들과 실질적으로 동일할 수 있다. 추가 전기자(540, 542)들은 도시된 바와 같이, 접점들과 마주하는 전도성 부분(522C)의 표면에 커플링될 수 있다. 더욱이, 추가 전기자(540, 542)들의 각각의 측면들은 바람직하게는 전기자(528, 529)들의 각각의 측면들에 덮어씌워질 수 있다. 각각의 제 1 전기자(528) 및 제 1 추가 전기자(540)의 측면들의 단부들 사이 및 제 2 추가 전기자(542) 및 제 2 전기자(529)의 단부들 사이의 측부 공기 갭이 예를 들면 약 1mm를 초과하고 약 10 mm 미만이어야 한다. 다른 공기 갭 크기들이 사용될 수 있다. 유사한 공기 갭들이 도 4의 실시예에서 제공될 수 있다.
도 6은 접점 장치(600) 및 이 접점 장치의 컴포넌트들의 대안적인 실시예를 묘사한다. 이러한 실시예에서, 접점 장치(600)는 모두 앞에서 설명된, 제 1 접점 부재(602), 제 2 접점 부재(614), 및 제 1 접점 부재(602) 및 제 2 접점 부재(614)들 아래로 그리고 제 1 접점 부재 및 제 2 접점 부재의 가로 측면들과 나란히 연장하는 제 1 및 제 2 전기자(628, 629)들을 포함한다. 게다가, 접점 장치(600)의 가동식 접점 부재(622)는 도시된 바와 같이, 나란한 배향으로 배열될 수 있는, 가동식 접점 부재(622)의 전도성 부분(622A, 622B)들에 단단히 커플링되어 이 전도성 부분과 함께 이동될 수 있는 추가 전기자(640A, 640B 및 642A, 642B)들을 포함할 수 있다. 추가 전기자(640A, 640B 및 642A, 642B)들은 적절한 패스너들(예를 들면, 나사들 등)에 의한 것과 같이 전도성 부분(622A, 622B)들의 단부들에 부착될 수 있다.
추가 전기자(640A, 640B, 642A, 642B)들은 여기서 설명된 바와 같은 강과 같은, 자기 투과성 금속으로 제조될 수 있다. 추가 전기자(640A, 640B, 642A, 642B )들은 평평한 바-형상을 가질 수 있고 도시된 바와 같이, 접점들과 마주하는 전도성 부분(622A, 622B)들의 표면들에 커플링될 수 있다. 더욱이, 추가 전기자(640A, 640B, 642A, 642B)들은 전기자(628, 629)들의 각각의 측면들과 정렬되고 바람직하게는 전기자(628, 629)들의 각각의 측면들을 덮어씌운다. 추가 전기자(640A, 640B 및 642A, 642B)들은 일부 실시예들에서 전도성 부분(622A, 622B)들의 가로 측면들과 나란히 연장할 수 있다. 추가 전기자(640A, 640B, 642A, 642B)들의 각각의 단부들과 상기 전기자(628, 629)들의 단부들 사이의 공기 갭은 약 1 mm를 초과하고 약 10 mm 미만일 수 있다. 다른 갭들이 사용될 수 있다. 추가 전기자(640A, 640B)들의 각각의 단부들 사이 및 추가 전기자(642A, 642B)들의 단부들 사이의 중심 갭들은 전도성 부분(622A, 622B)들의 제한된 독립 운동을 허용한다. 추가 전기자(640A, 640B, 642A, 642B)들의 각각의 단부들 사이의 중심 공기 갭들은 약 0 mm를 초과하고 약 10 mm 미만이 될 수 있다. 다른 중심 공기 갭들이 제공될 수 있다.
도 7은 접점 장치(700) 및 이 접점 장치의 컴포넌트들의 또 다른 대안적인 실시예를 묘사한다. 이러한 실시예에서, 접점 장치(700)는 모두 앞에서 설명된, 제 1 접점 부재(702), 제 2 접점 부재(714), 및 제 1 및 제 2 전기자들은 제 1 접점 부재(702) 및 제 2 접점 부재(714) 아래로 및 제 1 접점 부재 및 제 2 접점 부재의 가로 측면들과 나란히 연장하는 제 1 및 제 2 전기자(728, 729)를 포함한다. 게다가, 접점 장치(700)의 가동식 접점 부재(722)는 나란한 배향으로 배열되는 가동식 접점 부재(722)의 전도성 부분(722A, 722B)들에 단단히 커플링될 수 있으며 이 전도성 부분과 함께 이동될 수 있는 L자형 추가 전기자(740A, 740B, 및 742A, 742B)들을 포함할 수 있다. 추가 전기자(740A, 740B, 및 742A, 742B)들은 적절한 패스너(예를 들면, 나사들, 등)와 같은, 전도성 부분(722A, 722B)들의 단부들에 부착될 수 있다. 추가 전기자(740A, 740B 및 742A, 742B)들 및 전기자(728, 729)들은 SAE 1008 또는 SAE 1010 강 또는 다른 적절한 자기 투과성 재료와 같은, 자기 투과성 강으로 제조될 수 있다.
각각의 U자형 제 1 전기자(728) 및 L자형 제 1 추가 전기자(740A)의 각각의 측면들의 단부들 사이(및 U자형 제 1 전기자(728)와 L자형 제 2 추가 전기자(740B)들 사이)의 측부 공기 갭이 예를 들면 약 10 mm 미만이어야 한다. 측부 공기 갭은 일부 실시예들에서 1 mm를 초과할 수 있다. 다른 측부 공기 갭들 크기들이 사용될 수 있다. 또한, 각각의 U자형 제 2 전기자(729) 및 L자형 제 1 추가 전기자(742A)의 측면들의 단부들 사이 및 U자형 제 2 전기자(729)와 L자형 제 2 추가 전기자(742B) 사이의 공기 갭은 예를 들면 1 mm를 초과할 수 있고 약 10 mm 미만일 수 있다. 다른 갭 크기들이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, L자형 전기자(740A, 740B, 742A, 742B)들의 횡방향 부분의 두께는 중심 공기 갭을 통한 자기장 세기의 손실을 최소화하도록 중심 공기 갭 면적을 확장하도록 측 부분들보다 더 두꺼울 수 있다. L자형 전기자(740A, 740B 및 742A, 742B)들의 중심 단부들 사이의 중심 공기 갭이 예를 들면 약 0 mm 내지 10 mm 사이일 수 있다.
도 8은 접점 장치(800) 및 이 접점 장치의 컴포넌트들의 다른 대안적인 실시예를 묘사한다. 이러한 실시예에서, 접점 장치(800)는 모두 앞에서 설명된 바와 같은, 제 1 접점 부재(802), 제 2 접점 부재(814), 및 제 1 접점 부재(802) 및 제 2 접점 부재(814)들 아래로 및 제 1 접점 부재 및 제 2 접점 부재의 가로 측면들을 과 나란히 제 1 및 제 2 전기자(828, 829)들을 포함한다. 게다가, 접점 장치(800)의 가동식 접점 부재(822)는 도시된 바와 같이 전도성 부분(822A, 822B)들의 길이 방향 단부들에 단단히 커플링되어 부착될 수 있는, 바-형상의 추가 전기자(840A, 840B, 및 842A, 842B)들을 포함할 수 있다. 바-형상의 추가 전기자(840A, 840B, 및 842A, 842B)들은 나란한 배향으로 배열되는 전도성 부분(822A, 822B)들과 함께 이동하도록 구성된다. 추가 전기자(840A, 840B, 및 842A, 842B)들은 적절한 패스너들(예를 들면, 나사들 등)에 의한 것과 같이, 전도성 부분(822A, 822B)들의 길이 방향 단부들에 부착될 수 있다. 추가 전기자(840A, 840B, 및 842A, 842B)들 및 전기자(828, 829)들은 예를 들면 SAE 1008 또는 SAE 1010 강과 같은 자기 투과성 강, 또는 다른 적절한 자기 투과성 재료로 제조될 수 있다.
각각의 제 1 전기자(828) 및 제 1 추가 전기자(840A)의 측면들의 단부들 사이(및 제 2 추가 전기자(840B)와 제 1 전기자(828) 사이)의 측부 공기 갭은, 예를 들면, 약 1 mm를 초과하고 약 10 mm 미만일 수 있다. 다른 측부 공기 갭 크기들이 사용될 수 있다. 동일한 공기 갭들은 각각의 제 2 전기자(729)의 가로 측면들의 단부들과 제 1 추가 전기자(842A)와 제 2 추가 전기자(842B) 사이에 제공될 수 있다. 다른 갭 크기들이 사용될 수 있다. 중심에서 제 1 및 제 2 추가 전기자(840A, 840B)들의 단부들 사이에서 횡방향으로 측정된 중심 공기 갭은 기계적 간섭 없이 가능한 작아야 하며 일부 실시예들에서 약 0 mm 내지 10 mm일 수 있다. 접점들을 포함하는 전도성 부재(822A, 822B)들은 스프링-작동식 액추에이터 기구(850)(점선으로 도시됨)에 의해 작동될 수 있다.
위에서 설명된 실시예들 각각은 단락 또는 고장 상태 동안 이용가능한 접촉력을 보충하는 동일한 목적을 갖는다. 이에 따라, 이동하는 접점들의 구역에 자기 투과성 강의 공간 분포를 제공하는 이러한 부가 전기자들은 접점 스프링들(도시 안됨)에 의해 이미 제공된 힘을 보조하는 부가 접촉력을 제공한다.
도 1a 및 도 2a에 도시된 실시예들과 같은, 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 물리적 효과는 각각 전류 밀도와 자기 플럭스 밀도 벡터들의 외적(cross product)과 동일한 로렌츠력 밀도 식으로부터 유도된다. 가동식 접점 부재에서의 전류 밀도는 접점들이 폐쇄 위치에 있을 때 주어진 양이며, 단락 전류가 흐를 때, 가동식 접점 부재에서의 자기장 분포가 접점 구역에서 투과성 강 전기자들의 편리한 배치에 의해 영향을 받을 수 있어 접촉력(압력)의 강화가 비교적 높은 전류 레벨들에서 얻어진다. 도 3e 및 도 4 내지 도 9의 실시예들에서 제시되는 대안적인 해결책은 투과성 강 전기자들 사이의 인력을 사용한다. 이에 따라, 단락 및 고장 상태 동안 접점들의 개선된 작동이 가능하다. 더욱이, 접촉력을 제공하도록 종래 구성들에서 사용되는 접점 스프링들이 일부 실시예들에서 크기가 감소될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시예들의 결과로서, 접점 장치의 작동은 이 같은 단락 및 고장 상태들 동안 더 신뢰성있게 될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 작동 기구(예를 들면, 솔레노이드)는 일부 실시예들에서 크기 및 비용이 감소될 수 있다.
도 9는 전기 접점기 조립체와 같은, 전기 접점 조립체(900) 및 전기 접점 조립체의 컴포넌트들의 일 실시예를 묘사한다. 접점 조립체(900)는 접점 장치(901) 및 액추에이터 기구(955)를 포함한다. 접점 장치(901)는 접점 장치(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 또는 800) 중 어느 하나의 구성 또는 그렇지 않으면 본 명세서에서 설명된 구성을 가질 수 있다. 특히, 접점 장치(901)는 조립체(900)에 고정되게 장착되는 제 1 접점 부재(902) 및 제 2 접점 부재(914), 및 제 1 접점 부재(902) 및 제 2 접점 부재(914)들의 하부로 및 제 1 접점 부재 및 제 2 접접 부재의 가로 측면들과 나란히 연장하고 앞에서 설명된 바와 같이 U자 형상을 가질 수 있는 제 1 및 제 2 전기자(928, 929)들을 포함한다. 전기자(928, 929)들은 접점들에 인접하게 위치될 수 있다.
게다가, 가동식 접점 부재(922)는 도시된 바와 같이, 전기자(928, 929)들에 인접한 가동식 접점 부재(922C)의 길이 방향 단부에 단단히 커플링되고 부착될 수 있는 추가 전기자(940 및 942)들을 포함할 수 있다. 추가 전기자(940, 942)들은 본 명세서에서 설명된 형상들 중 어느 하나를 가질 수 있고 전도성 부분(922C)들과 함께 이동하도록 구성된다.
액추에이터 기구(955)는 가동식 접점 부재(922)를 개방(접속 해제(contact disengaged)) 및 폐쇄(접속(contact engaged)) 상태 사이에서 이동하도록 구성되고 작동되는 임의의 적절한 기구일 수 있다. 묘사된 실시예에서, 액추에이터 기구(955)는 프레임 부재(960)에 커플링된 액추에이터(958)를 포함한다. 프레임 부재(960)는 액추에이터(958) 및 또한 제 1 및 제 2 고정식 접점 부재(902, 914)들을 지지하기 위한 절연 지지체(962)에 커플링될 수 있다. 프레임 부재는 예를 들면 섬유 강화 플라스틱과 같은 절연 플라스틱 재료로 제조될 수 있다. 다른 적절한 절연 재료들이 사용될 수 있다. 액추에이터(958)는 코일(964A, 964B), 중심 폴(965), 및 링 또는 다른 적절한 형상을 가지는 NyFeB 자석과 같은 주변 자석(968)을 포함할 수 있다. 다른 적절한 자석들이 사용될 수 있다. 액추에이터 기구(955)는 액추에이터(958)의 중심 샤프트(970)에 커플링되는 샤프트(967)를 포함할 수 있다. 샤프트(967)는 절연 부분(969) 및 스프링 지지체(962)를 포함할 수 있다. 스프링 지지체(962)는 가동식 접점 부재(922)가 적절한 바이어싱 스프링력에 의해 제 1 및 제 2 접점 부재(902, 914)들의 접점들과 접촉되게 압박되는 것을 허용하는 하나 또는 둘 이상의 스프링들을 포함한다. 액추에이터 기구(955)는 가동식 접점 부재(922)에 커플링되고 접점 장치(901)를 개폐하도록 구성된다.
도 10은 실시예들에 따른 접점 장치(예를 들면, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 및 901)을 작동하는 방법을 예시하는 흐름도이다. 상기 방법(1000)은 1002에서, 제 1 접점(예를 들면 전기 접점 버튼)을 갖춘 제 1 접점 부재(예를 들면, 102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 802, 및 902), 제 2 접점(예를 들면, 전기 접점 버튼)을 가지는 제 2 접점 부재(예를 들면, 114, 214, 314, 414, 514, 614, 714, 814, 및 914), 제 1 접점 부재 및 제 2 접점 부재에 인접하게 수용되는 가동식 접점 부재로서, 상기 가동식 접점 부재는 제 1 접점에 인접하게 위치된 제 3 접점(예를 들면, 전기 접점 버튼) 및 제 2 접점에 인접하게 위치된 제 4 접점(예를 들면 전기 접점 버튼)을 갖춘, 가동식 접점 부재(예를 들면, 122, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 822, 및 922), 및 적어도 제 1 접점 및 제 3 접점에 인접하게 위치된 제 1 전기자(예를 들면, 128, 228, 328, 428, 528, 628, 728, 828, 및 928)를 가지는 접점 장치를 제공하는 단계를 포함한다.
상기 방법(1000)은 1004에서 가동식 접점 부재를 폐쇄된 상태로 유지하도록 하는, 폐쇄력(전자기력일 수 있음)을 생성하여 제공하는 단계로서, 상기 폐쇄력은 제 1 접점 부재, 가동식 접점 부재, 및 제 2 접점 부재를 통한 전류의 인가시 생성되는, 단계를 포함한다. 제 2 전기자는 제 1 및 제 2 접점들 상에 폐쇄력들의 균형을 유지하도록 제공될 수 있다. 폐쇄력들은 가동식 접점 부재의 부분으로서 이동하는 추가 전기자들을 부가함으로써 더 증가될 수 있으며, 여기에서 전기자들 내에 생성된 자기장들이 추가 전기자들을 끌어 들인다.
도 11a 및 도 11b는 전기 접점 장치(1100) 및 전기 접점 장치의 컴포넌트들의 다른 대안적인 실시예를 묘사한다. 이러한 실시예에서, 전기 접점 장치(1100)는 이에 고정되는 제 1 접점(1108)(예를 들면, 제 1 접점 버튼)을 가지는 제 1 접접 부재(1102), 및 이에 고정되고 제 1 접점(1108)에 인접하게 위치되는 상대 접점(1124)(예를 들면, 다른 접점 버튼)을 가지는 가동식 접점 부재(1122)를 포함한다. 제 1 접점(1108) 및 상대 접점(1124)은 액추에이터(도시 안됨)에 의한 것과 같이, 접속 및 접속 해제되게 이동되도록 구성되고 작동 가능하지만, 이의 작동 라인이 힘 벡터(1125)를 따른다. 전기 접점 장치(1100)는 제 1 접점(1102) 및 상대 접점(1122)에 인접하게 위치되고 고장 전류가 제 1 접점 부재(1102) 및 접점(1108, 1124)들을 통하여 가동식 접점 부재(1122)를 통과할 때 생성된 이격력에 대항하는 전자기력(1141)을 생성하도록 작동 가능한 전기자(1128)를 포함한다. 전기자(1128)는 이전에 설명된 전기자와 동일할 수 있고 제 1 접점 부재(1102) 및 가동식 접점 부재(1122)에 인접한 임의의 적절한 위치에 위치 설정될 수 있다.
게다가, 접점 장치(1100)는 도시된 바와 같이, 가동식 접점 부재(1122)의 부분으로서 단단히 커플링되고 부착될 수 있는 바-형상의 추가 전기자(1140)를 포함할 수 있다. 추가 전기자(1140)는 적절한 패스너들(예를 들면, 나사들 등)에 의한 것과 같이 표면에 부착될 수 있다. 추가 전기자(1140) 및 전기자(1128)는 예를 들면 SAE 1008 또는 SAE 1010 강과 같은 자기 투과성 강 또는 다른 적절한 자기 투과성 재료로 제조될 수 있다. 자기 인력들은 스프링 바이어스력 및/또는 액추에이터력에 의해 제공되는 접점 폐쇄력들을 보충하기 위해 전기자(1128)와 추가 전기자(1140) 사이에 생성될 수 있다.
도 12는 실시예들에 따른 접점 장치(예를 들면, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 901, 및 1100)를 작동하는 방법을 예시하는 흐름도이다. 상기 방법(1200)은 1202에서 제 1 접점(예를 들면, 전기 접점 버튼)을 구비한 제 1 접점 부재(예를 들면, 102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 802, 902, 1102), 상대 접점(예를 들면, 다른 전기 접점 버튼)을 구비한 가동식 접점 부재(예를 들면, 122, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 822, 922, 및 1122)로서, 제 1 접점 및 상대 접점이 (예를 들면, 액추에이터에 의한 것과 같이) 접속되고 접속 해제되게 이동하도록 구성되는, 가동식 접점 부재, 및 제 1 접점 및 상대 접점에 인접하게 위치된 전기자(예를 들면, 128, 228, 328, 428, 528, 628, 728, 828, 928, 및 1128)를 가지는 접점 장치를 제공하는 단계를 포함한다.
상기 방법(1200)은 1204에서 전기 고장 전류가 제 1 접점 부재(1102) 및 가동식 접점 부재(1122)를 통과할 때의 생성된 이격력에 대항하는 전자기력을 생산하는 단계를 포함한다. 이격력은 특히 전류가 제 1 접점(1108) 및 상대 접점(1124)을 통하여 축방향으로 통과할 때 생성된다. 이격력에 대항하는 생성된 전자기력은 추가 전기자가 제공되지 않을 때 로렌츠력일 수 있다. 이격력에 대항하여 생성된 전자기력은 추가 전기자(예를 들면, 330, 440, 540, 640A, 640B, 740A, 740B, 840A, 840B, 940, 1140)가 가동식 접점 부재(예를 들면, 122, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 822, 922, 및 1122) 상에 제공될 때 추가 전기자 상에 작용하는 자기 인력이 될 수 있다. 어쨌든, 전자기력이 이격력에 대항하고 분리될 전기 접점들의 경향을 감소시키거나 제거하도록 작동된다.
본 발명이 다양한 수정예들 및 대안적인 형태들을 허용하지만, 특정 실시예들 및 이의 방법들이 도면들에서 예로서 도시되었으며 여기서 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명을 개시된 특정 장치, 조립체들, 또는 방법들로 제한하고자 하는 것이 아니며, 반대로 본 발명의 범주 내에 있는 모든 수정예들, 균등예들 및 대안예들을 포함하고자 하는 것이 이해되어야 한다.
Claims (20)
- 전기 접점 장치로서,
제 1 단부 및 제 2 단부, 그리고 상기 제 2 단부에 제 1 접점을 가지는 제 1 접점 부재;
제 1 단부 및 제 2 단부, 그리고 상기 제 2 단부에 제 2 접점을 가지는 제 2 접점 부재;
상기 제 1 접점 부재 및 상기 제 2 접점 부재의 제 2 단부들에 인접하게 수용된 가동식 접점 부재로서, 상기 가동식 접점 부재는 상기 제 1 접점에 인접하게 위치된 제 3 접점, 및 상기 제 2 접점에 인접하게 위치된 제 4 접점을 가지며, 상기 가동식 접점 부재의 제 3 접점 및 제 4 접점은 상기 제 1 접점 및 상기 제 2 접점과 접속(into engaging contact) 및 접속 해제(out of engaging contact)되게 이동되도록 형성되고 구성되는, 가동식 접점 부재; 및
적어도 상기 제 1 접점 및 제 3 접점에 인접하게 위치되고 상기 가동식 접점 부재가 상기 제 1 접점 부재, 가동식 접점 부재, 및 제 2 접점 부재를 통한 전류의 인가시 폐쇄된 상태로 유지되도록 하는 힘을 생성하기 위해 작동 가능한, 제 1 전기자를 포함하는,
전기 접점 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전기자는 횡방향 부분 및 상기 횡방향 부분의 단부들로부터 연장하는 두 개의 측 부분들을 포함하는,
전기 접점 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 두 개의 측 부분들은 상기 제 1 접점 부재의 가로 측면(lateral side)들과 나란히 연장하는,
전기 접점 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 접점 및 상기 제 4 접점에 인접하게 위치되는 제 2 전기자를 포함하는,
전기 접점 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제 2 전기자는 횡방향 부분 및 상기 횡방향 부분의 단부들로부터 연장하는 두 개의 측 부분들을 포함하며, 상기 두 개의 측 부분들은 상기 제 2 접점 부재의 가로 측면들과 나란히 연장하는,
전기 접점 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 가동식 접점 부재는 나란한 배향으로 배열되는 제 1 가동식 접점 부재 및 제 2 가동식 접점 부재를 포함하는,
전기 접점 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 가동식 접점 부재와 상기 제 2 가동식 접점 부재 사이에 위치되는 자기-투과성 센터피스 부재를 포함하는,
전기 접점 장치.
- 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 가동식 접점 부재와 상기 제 2 가동식 접점 부재 사이에 근접한 공간 관계(approximate spatial relationship)를 유지하지만 상기 제 1 가동식 접점 부재와 상기 제 2 가동식 접점 부재 사이의 상대적 운동량을 허용하도록 형성되고 구성된 유지 부재를 포함하는,
전기 접점 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 가동식 접점 부재는 추가 전기자(supplemental armature)를 포함하는,
전기 접점 장치.
- 제 1 항에 있어서,
제 1 가동식 접점 부재와 제 2 가동식 접점 부재, 및 상기 제 1 가동식 접점 부재와 상기 제 2 가동식 접점 부재 각각에 커플링되는 추가 전기자를 포함하는,
전기 접점 장치.
- 전기 접점 조립체로서,
제 1 단부 및 제 2 단부, 그리고 상기 제 2 단부에 제 1 접점을 가지는 제 1 접점 부재,
제 1 단부 및 제 2 단부, 그리고 상기 제 2 단부에 제 2 접점을 가지는 제 2 접점 부재,
상기 제 1 접점 부재 및 상기 제 2 접점 부재의 제 2 단부들에 인접하게 수용되고 상기 제 1 접점에 인접하게 위치된 제 3 접점 및 상기 제 2 접점에 인접하게 위치된 제 4 접점을 가지며 상기 가동 접점 부재의 제 3 접점 및 제 4 접점은 상기 제 1 접점 및 상기 제 2 접점과 접속 및 접속 해제되게 이동되도록 형성되고 구성되는, 가동식 접점 부재를 가지는, 접점 장치;
적어도 제 1 접점 및 제 3 접점에 인접하게 위치되고 상기 제 1 접점 부재, 가동식 접점 부재, 및 제 2 접점 부재를 통한 전류의 인가시 상기 가동식 접점 부재가 폐쇄 상태로 유지되도록 하는 힘을 생성하도록 작동 가능한 제 1 전기자; 및
상기 가동식 접점 부재에 커플링되고 상기 접점 장치를 개폐하도록 구성된 액추에이터 기구를 포함하는,
전기 접점 조립체.
- 제 11 항에 있어서,
상기 가동식 접점 부재에 커플링되는 스프링 지지체를 포함하는,
전기 접점 조립체.
- 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 전기자는 횡방향 부분 및 상기 횡방향 부분의 단부들로부터 연장하는 두 개의 측 부분들을 포함하는,
전기 접점 조립체.
- 제 11 항에 있어서,
상기 두 개의 측 부분들은 상기 제 1 접점 부재의 가로 측면들과 나란히 연장하는,
전기 접점 조립체.
- 제 14 항에 있어서,
상기 제 2 접점 및 제 4 접점에 인접하게 위치되는 제 2 전기자를 포함하는,
전기 접점 조립체.
- 접점 장치 작동 방법으로서,
제 1 접점을 가지는 제 1 접점 부재, 제 2 접점을 가지는 제 2 접점 부재, 상기 제 1 접점 부재 및 제 2 접점 부재에 인접하게 수용되고 상기 제 1 접점에 인접하게 위치된 제 3 접점 및 상기 제 2 접점에 인접하게 위치된 제 4 접점을 가지는 가동식 접점 부재, 및 적어도 상기 제 1 접점 및 상기 제 3 접점에 인접하게 위치된 제 1 전기자를 가지는 접점 장치를 제공하는 단계; 및
상기 가동식 접점 부재가 폐쇄된 상태로 유지되도록 하는 폐쇄력을 생성하는 단계로서, 상기 폐쇄력은, 상기 제 1 접점 부재, 가동식 접점 부재, 및 제 2 접점 부재를 통한 전류의 인가시, 생성되는, 단계를 포함하는,
접점 장치 작동 방법.
- 제 16 항에 있어서,
상기 폐쇄력에 부가하여 스프링 바이어스력을 제공하는 단계를 포함하는,
접점 장치 작동 방법.
- 제 16 항에 있어서,
상기 폐쇄력은 상기 제 1 전기자와 상기 가동식 접점 부재 상에 포함된 추가 전기자 사이의 자기 인력에 의해 발생되는,
접점 장치 작동 방법.
- 전기 접점 장치로서,
제 1 접점을 가지는 제 1 접점 부재;
상기 제 1 접점에 인접하게 위치되는 상대 접점을 가지며 상기 제 1 접점 및 상기 상대 접점은 접속 및 접속 해제되게 이동되도록 형성되고 작동 가능한, 가동식 접점 부재; 및
상기 제 1 접점 및 상대 접점에 인접하게 위치되고 고장 전류가 제 1 접점 부재 및 가동식 접점 부재를 통과할 때 생성되는 이격력(blow-apart force)에 대항하는 전자기력을 생성하도록 작동가능한 전기자를 포함하는,
전기 접점 장치.
- 접점 장치 작동 방법으로서,
제 1 접점을 구비한 제 1 접점 부재, 상대 접점을 구비한 가동식 접점 부재로서, 상기 제 1 접점 및 상대 접점이 접속 및 접속 해제되게 이동되도록 형성되는, 가동식 접점 부재, 및 상기 제 1 접점 및 상기 상대 접점에 인접하게 위치되는 전기자를 가지는 접점 장치를 제공하는 단계; 및
고장 전류가 상기 제 1 접점 부재 및 가동식 접점 부재를 통과할 때 생성되는 이격력에 대항하는 전자기력을 생성하는 단계를 포함하는,
접점 장치 작동 방법.
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