KR20170030647A - 고압 및/또는 고전류를 위한 전기 스위치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 특히 고압 및/또는 고전류를 위한 전기 스위치로서, 적어도 두 개의 접점(3, 5, 7, 7`)를 포함하는 접촉 유닛(4), 스위칭 부재(9), 및 상기 스위칭 부재(9)를 위한 드라이브(11)를 포함하는 전기 스위치에 관한 것이다. 상기 드라이브(11)는 상기 스위칭 부재(9)를 초기 위치로부터 최종 위치까지 이동시키도록 형성된다. 본 발명에 따르면, 상기 스위칭 부재(9)는 가속 단계 동안 간접적으로 또는 직접적으로 드라이브(11)에 의해 가속된 후, 최종 위치에 도달할 때까지 자유 이동 단계를 통과한다.

Description

고압 및/또는 고전류를 위한 전기 스위치{ELECTRIC SWITCH, IN PARTICULAR FOR HIGH VOLTAGES AND/OR HIGH CURRENTS}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부의 특징을 가지는 고압 및/또는 고전류를 위한 전기 스위치에 관한 것이다.
고전압, 또한 선택적으로는 고전류를 개폐하기 위하여 스위칭 부재는 바람직한 스위칭 과정을 발생시키기 위하여; 예를 들어, 스위칭 부재의 초기 위치에서 서로 절연된 접촉 유닛의 두 개의 단말 접점을 최종 위치에서 연결시키기 위하여 초기위치로부터 최종위치까지 선적으로 이동하게 되면서 전기 스위치가 사용된다.
예를 들어, DE 10 2010 010 669 A1에서는 진공 스위칭 튜브가 분배되는 인버터(inverter)의 하위 모듈을 연결하기 위한 스위치를 말하고 있다. 이는 파이로 테크닉(pyrotechnic) 적으로 작동되는 스위치의 스위칭 부재에 의해 이루어지고 그럼으로써 충분히 높은 이동 속도로 스위치에 도달하게 되는데, 고진공 상에서의 접점 배열의 분배 결과로써 필요로해지는 길어진 스위칭 경로는 요구되는 절연 거리를 유지하기 위하여 또한 가능하게 된다. 이 경우에, 파이로 테크닉 드라이브 유닛(pyrotechnic drive unit)은 전기적으로 전도성이 있는 외벽과 텔레스코핑(telescoping) 슬라이드 요소가 배열되어 있는 내부로 구성되어 있다. 불꽃 점화 추진제가 점화될 때, 뒤편에 있는 슬라이드 요소는 점화 추진제에 의해 발생 되는 가스 압력에 영향을 받기 쉽고, 가스 압력이 유지되는 동안 고정 접점으로 이동하게 된다. 전기적으로 전도성이 있는 외벽과 고정 접점 사이의 이전에 차단된 접촉은 결국 폐쇄되고, 여기서 전기적 연결은 드라이브의 외벽, 최종 위치에서 전기적으로 연결되어있는 것과 마찬가지의 슬라이드 요소, 그리고 고정 접점을 통하여 전달된다.
여기서의 단점은 파이로테크닉 드라이브의 구성에서, 오직 상대적으로 제한된 스위칭 경로만이 가능하고, 그런 이유로 최초의 위치에서 오직 제한된 절연 거리만이 이용 가능하게 된다는 사실에 있다. 그에 더하여, 폐쇄 기능이 있는 양극 스위치만이 드라이브의 고정 벽 안쪽에 있는 슬라이드 요소의 텔레스코픽(telescopic) 배열을 가능하게 한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 더욱 큰 스위칭 경로를 가지고 접점의 수와 스위칭 과정(스위치의 개폐)의 성질의 관점에서 가변적으로 형성될 수 있는, 고압 및/또는 고전류를 위한 전기 스위치를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기한 목적은 청구항 제1항의 특징에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태들은 종속항에 기재되어 있다.
본 발명은, 스위칭 부재가 가속 단계 동안 간접적으로 또는 직접적으로 드라이브에 의해 가속될 수 있고, 그 후 최종 위치에 도달할 때까지 자유 이동 단계를 통과하는 특징에 기초한 것이다. 이는 스위치 설계에서 더욱 큰 자유도를 제동하며, 특히 더욱 긴 스위칭 경로와 절연 거리가 가능하게 한다.
적절하게 설계된다면, 스위칭 부재와 접점들은 복수의 접점들의 열림 및/또는 닫힘을 사실상 동시에 하는 것 또한 가능하게 한다.
일 변형 형태에서, 특정 모멘텀(momentum) 또는 운동 에너지에 도달한 후에는 실제 스위칭 부재는 드라이브로부터 분리될 수 있고, 그 후로는 자유 이동 단계를 거치면서 더 이상 구동력을 받지 않게 된다. 이러한 변형 형태에서, 스위칭 부재는 오로지 자유 이동 단계에 이를 때까지만 드라이브에 연결된다. 따라서, 스위칭 부재가 항상 드라이브에 결합 되어 있는 스위치, 다시 말해 초기 위치와 최종 위치 사이의 실질적인 전체 스위칭 경로 동안 스위칭 부재가 구동력을 받는 스위치보다 스위칭 부재를 위한 상당히 긴 이동 경로와 절연 거리가 가능하게 된다. 그러나, 본 변형 형태에서, 드라이브 자체는 가속 단계 동안 스위칭 부재에 대한 결합이 가능하도록 항상 스위칭 부재 또는 접촉 유닛에 충분히 가깝게 배치되어야 한다.
또 다른 변형 형태에서는, 가속 단계 동안에는 스위칭 부재에 구동력이 직접적으로 전달되지 않지만, 모멘텀 전달 요소를 통하여 간접적으로 전달된다. 이러한 과정에서, 드라이브에 직접적으로 연결된 모멘텀 전달 요소는 먼저 사전에 규정된 운동 에너지나 모멘텀으로 가속되고 그 후에 드라이브로부터 분리된다. 모멘텀 전달 요소는 발사체 방식으로 스위칭 부재에 충돌하여 모멘텀의 적어도 상당 부분을 스위칭 부재에 전달하기 전에 자유 이동 단계를 거칠 수 있게 된다. 따라서, 스위칭 부재는 충분한 스위칭 속도가 달성되도록 성택된 특정 운동 에너지 또는 모멘텀으로 가속된다. 따라서, 이러한 변형 형태에서, 실제 드라이브는 항상 스위칭 부재에서 분리되어 모멘텀 전달 요소만을 가속시킨다. 그러므로 드라이브는 또한 스위칭 부재에서 멀리 떨어져 배치될 수 있다. 이에 의해, 예를 들어, 접촉 유닛이 고전위에 있고 접점들 사이에 총 전압의 일 부분 전압만 전달될 수 있는 스위치를 제공하는 것이 가능해진다.
이 경우에 드라이브 또한 고전위에 있을 필요는 없고, 낮은 전위에 있거나 심지어 영(0) 전위상에 놓일 수도 있다. 이러한 실시형태에서, 스위칭 부재는 모멘텀 전달에 의해 요구되는 스위칭 시간을 달성하는데 충분한 바람직한 운동 에너지 또는 모멘텀으로 가속된다.
드라이브는 바람직하게는 가스 발생 물질이 제어가능한 방식으로 활성화되는 파이로 테크닉 드라이브로 형성될 수 있다. 이를 위하여, 활성화될때 바로 증발하는 (예를 들어 테트라젠(tetrazene)같은) 물질 또한 사용될 수 있고; 원칙적으로는 특히 빠른 과정이 요구되는 경우라면 폭발 물질도 또한 가능하다. 파이로 테크닉에 있어 전세계적으로 폭발적인 효과는 2000 m/s 보다 큰 화염 전면 속도에 도달하는 것으로 정의된다. 그러나 주로 안전상의 이유 때문에 드라이브의 생산이나 조작시의 폭발 물질의 사용은 오직 예외적인 경우에만 고려된다. 아주 짧은 스위칭 요구 시간은 비 폭발 물질로도 또한 가능하다. 이에 따른 스위칭 시간은 보통 0.5 - 2 ms의 범위 내에서(아주 큰 스위치에서는 2 - 20 ms) 가능하며, 스위칭 부재의 속도 또는 모멘텀 전달 범위는 20 - 1000 m/sec 범위이다.
드라이브는 또한 다른 적합한 방식으로, 특히 "자기장 펄스"가 짧은 서지(surge)가 적용되는 코일에 의해 발생되고, 그 자기장 펄스는 금속, 비자기성 드라이브 요소에서 와전류를 발생시키고, 차례로 와전류는 구동 자기장 임펄스의 반대 방향으로 자기장을 발생시키고, 구동 요소의 반발력에 이르게 되는, 전기역학 드라이브로 형성될 수 있다. 이러한 방식으로, 필요한 운동 에너지 또는 운동 모멘텀을 달성할 수 있도록 구동 요소를 가속하는 적합한 높은 구동력을 발생시키는 것이 가능하다.
드라이브는 가속 메커니즘(예컨대, 전기 역학적으로 또는 파이로 테크닉적으로 생성된 힘을 통한 가속)과 관계없이 하나의 유닛으로 구성될 수 있다. 이 경우에 드라이브는 스위칭 부재에 가속력을 직접 또는 간접적으로 전달하는 구동 요소를 가진다. 이 경우에, 드라이브는, 구동 요소가 드라이브의 시동 중 또는 그 이후에도 드라이브에 여전히 남아있도록 구성된다. 또한, 바람직하게는, 구동 요소는 드라이브의 시동 중 또는 그 후에 드라이브 하우징(drive housing)으로부터 돌출되지 않는다. 이는 구동 유닛을 조립, 설치, 또는 작업하는 동안 특히 우발적 시발의 관점에서 추가적인 안정성을 제공한다.
그러나, 스위칭 부재 자체(드라이브에 의한 스위칭 부재의 직접적인 가속을 위해) 또는 모멘텀 전달 요소 자체(드라이브에 의한 스위칭 부재의 간접적인 가속을 위해)를 구동력을 받는 구동 요소로 사용하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 드라이브의 이동 구동 요소는 이동 요소의 가속 단계 이후의 정지 단계 동안 스위칭 부재가 구동 요소로부터 분리되어 자유 이동 단계를 통과하도록 스위칭 부재에 연결된다. 이를 위하여, 스위칭 부재는 예를 들어 프레스 피트(press fit)에 의해 구동 요소에 연결될 수 있다. 또한, 구동 요소와 스위칭 부재를 단일품으로 구성하고 구동 요소와 사이에서 설정된 파단점(predetermined breaking point)을 제공하여, 정지 단계 동안 감속의 결과로서 부러져서 스위칭 부재를 자유 이동 단계로 이동시키도록 형성되는 것도 가능하다.
상기된 바와 같이, 드라이브는 선택적으로 구동 요소에 더해서 모멘텀 전달 요소를 구비할 수 있으며, 이 모멘텀 전달 요소는 드라이브의 작동에 의해 스위칭 과정이 시발될 때 스위칭 부재를 향하여 가속되고 드라이브로부터 분리되어 미리 특정된 모멘텀으로 자유 비행 단계를 통과하며, 스위칭 부재가 초기 위치에서 최종 위치로 이동하도록 스위칭 부재에 모멘텀의 적어도 일부를 전달한다. 이 경우에 모멘텀 전달 요소는 적절한 기계적 연결, 예를 들어 프레스 핏에 의해, 구동 요소에 연결될 수 있다. 모멘텀 전달 요소와 구동 요소는 그 사이에서 설정된 파단점을 가지는 단일품으로 형성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 모멘텀 전달 요소와 스위칭 부재는, 상기 모멘텀 전달 요소가 스위칭 부재에 충돌하면서 스위칭 부재에 결합되고 스위칭 부재와 함께 초기 위치로부터 최종 위치까지 이동하도록 형성될 수 있다.
만약 스위칭 부재가 상당한 유지력없이 초기 위치에서 발생한다거나 모멘텀 전달 요소에 의해 발생된 가속력과 비교하여 무시할 수 있는 힘에 의해 발생된다면, 가속 단계 이후의 스위칭 부재-모멘텀 전달요소 유닛 전체를 발생시키는 모멘텀은 완전 비탄성 충돌의 관계에 따라서 계산될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 운동 방향에서 볼 때 스위칭 부재는 전기 전도성 물질로 이루어진 적어도 하나의 접촉부과 전기 절연 물질로 이루어진 적어도 하나의 절연부(예를 들어 이동 방향에서 보게 될 때 앞쪽의 접촉부과 뒤쪽의 절연부과 같이)으로 구성될 수 있다. 이는 필요로 하는 절연 거리가 유지되면서 하나의 스위칭 부재로 복수의 스위칭 과정의 수행을 가능하게 한다.
접점과 스위칭 부재는 접점과 접촉부 사이에서 최소한으로 요구되는 절연 거리가 있는 방식으로 단부에서의 스위칭 부재는 접촉 유닛의 접점 내의 적어도 하나의 절연부에서 발생하는 것으로 구성될 수 있다. 적어도 하나의 절연부분은 스위칭 부재의 후단부(운동 방향에서 보이는) 또한 형성할 수 있다. 이 경우에 절연부은 스위칭 부재를 고정시키는데 사용되고, 또한 안전하게 접촉 유닛의 뒤에 위치하게 된다.
일 실시형태에서, 스위칭 부재는 정지 영역을 가지는데 바람직하게는 스위칭 부재의 앞쪽(이동 방향에서 본)에 구성되어있고 스위칭 부재는 최종 위치에 닿을 때까지 자유 이동 단계의 끝에서 제동을 받고, 여기서 정지 영역은 접촉 유닛의 분리된 고정 제동 요소나 제동 요소로 구성된 접촉 유닛의 제동 접촉부과 상호작용을 한다.
정지 영역은 제동 요소나 제동 접촉부과 이동 방향에 대해 동축으로 형성된 개구와 상호작용을 하고, 스위칭 부재의 세로축 정지 영역은 단부에 닿을 때까지 적어도 정지 단계 동안에는 정지 영역은 개구에 관여하게 된다.
이러한 목적을 위해서, 자유 이동 단계에서 스위칭 부재의 축방향 움직임을 제한하기 위하여 정지 영역은 제동 요소나 제동 접촉부상의 개구를 둘러싼 벽과 상호 작용을 하는 반경 정지 플랜지나 단수 또는 복수의 반경 방향 외측으로 돌출한 접촉 돌출부를 가질 수 있다. 그러나 이는 만약 접촉 유닛이 예를 들어 접점들간의 거리를 유지하기 위하여 공통 베이스(common base)에 배열된다면 명백하게 나머지 접촉 유닛으로 전송될 수 있는 제동 요소에 가해지는 상응하는 충격으로 갑작스런 정지 단계를 야기한다.
다른 실시형태로는, 정지 영역은 스위칭 부재의 전단부을 향하여 원추형으로 가늘어지는 영역을 포함할 수 있는데, 그 영역은 자유 이동 단계에서 스위칭 부재의 축방향 운동을 제동하기 위하여 제동 요소나 제동 접촉부내의 개구의 내부 벽과 상호작용을 하고, 개구의 내부 벽은 세로축과 스위칭 부재의 운동 방향과 관련하여 원추형으로 가늘어지는 형태로 구성되고 개구의 내부 벽의 원추 각도는 스위칭 부재의 가늘어지는 영역의 원추 각도와 같거나 더욱 가늘어지는 것이 바람직하다. 이는 스위칭 부재가 제동하는 동안에 정지한 경우보다 덜 강한 감속으로 나타난다.
정지 영역은 그 주변에서 및/또는 개구는 그 내부 벽 안에서 접촉부과 함께 정지 영역의 융합으로 이끌어내는 스위칭 부재의 스위칭 운동시에 정지 영역이 개구와 연관이 될 때 물질 흐름의 결과로 구성이 되는 구조를 가진다.
정지 영역은 그 주변에서 및/또는 개구는 그 내벽에서 구조부를 가지는데, 스위칭 부재의 스위칭 운동중에 정지 영역이 개구와 맞물리게 되는, 바람직하게는 정지 영역과 접촉부과의 결합에 이르는 물질 흐름을 발생시키는 것으로 구성되어 있는 구조부를 가진다.
정지 영역은 특히 축방향으로 이어진 홈이나 축방향으로 이어지고 반경 방향 외측으로 돌출된 돌출부를 가질 수 있고 축방향으로 이어진 외부 표면은 스위칭 부재의 전단부를 향해 가늘어지는 가상의 원추 위에 각각 존재하게 된다. 또 다른 실시형태나 추가적으로, 개구의 내부 벽은 축방향으로 이어진 홈이나 축방향으로 이어지고 반경 방향 내측으로 돌출된 돌출부를 가질 수 있고, 축방향으로 이어진 내부 표면은 스위칭 부재의 운동 방향으로 가늘어지는 가상의 원추 위에 각각 존재하게 된다. 여기서 정지 영역과 개구 및 물질, 적어도 돌출부의 기하학은 스위칭 부재의 제동시에 물질의 흐름이 존재하는 것과 비슷하다.
또 다른 변형 형태로, 정지 단계 동안에 스위칭 부재나 접촉부의 축방향 운동을 진행하면서, 정지 영역에서 축 방향으로 변환 가능한 제동 요소나 제동 접촉부상에서 개구로 구성되고 상호 작용하는 슬롯 링(slotted ring)으로 구성될 수 있다. 개구의 내부 벽과 정지 영역상에서의 스위칭 부재나 접촉부의 외부 벽 사이에 있는 반경 접촉 압력은 최종 위치에 도달할 때까지 축방향 제동 효과를 발생시키는 것에 의하여 증가하게 된다.
기하학과 물질의 측면에서, 정지 영역과 개구는 스위칭 부재의 제동시에 제동이 걸리게 하기 위하여 스위칭 부재의 운동 에너지에 구성되고 적응되고, 정지 영역의 적어도 일부는 제동 요소나 제동 접촉부과 연결된다. 이는 스위칭 부재와 제동 요소 또는 제동 요소로 작동하는 접촉부 사이에서 더욱 영구적이고 더욱 안전한 기계적/전기적 접촉을 발생시킨다.
드라이브나 스위칭 부재(그 기능성의 관점에서)의 나머지 부분들과 관련된 다른 특징들에도 불구하고, 정지 영역 및/또는 제동 접촉부의 개구상의 그러한 구조는 안전한 전기 접촉의 폐쇄에 영향을 주는 스위치를 생산하는데 또한 사용될 수 있다. 명백하게도, 정지 영역 및/또는 제동 접촉부의 개구에서 그러한 구조의 사용시의 중요한 특징이 있는 스위치는 또한 다른 특징들도 존재하는데, 다른 대표적인 실시형태와 함께 앞에서 또는 뒤에서 설명된다.
초기위치와 최종위치에서 스위칭 부재는 개구에 있는 단수 또는 복수의 접점들을 통하여 확장될 수 있는데, 여기서 접점들은 전기적 연결을 발생시키기 위하여 스위칭 부재의 외부 주변에 닿는 각 개구의 내부 벽면상의 안쪽 주변에 퍼져있는 복수의 탄성적으로 구성된 접촉 요소로 이루어져 있다. 이런 접촉을 위하여 상업적으로 이용 가능한 기성품이 사용될 수 있는데, 이는 다중 접촉 요소라고도 불리고 분리 가능한 전기적 플러그인 연결을 형성한다. 이는 보통 홈에 삽입되어 있는 탄성 접촉 요소들로 이루어져 있다. 홈은 보통 개구의 안쪽 벽에서 축 방향으로 나있고 홈을 통해 스위칭 부재가 접점에서 확장한다. 그런 다중 접촉 요소는 접촉 유닛의 각각의 접점 내에서 대응하는 개구로 삽입이 되는 환형 삽입으로 구성될 수 있는데 그런 방식에 있어서, 접점과 삽입 사이의 전기 전이 저항이 최소화되고 삽입 또는 다중 접촉이 접점 내에서 확실하게 발생된다. 매우 낮은 전이 저항을 가능하게 하는 그런 다중 접촉 연결은 안정적이고 지속 가능한 접점들에 해당한다.
막대 모양 스위칭 부재의 일반적인 구조는 드라이브나 스위칭 부재(그 기능성의 관점에서)의 나머지에 관련되어 있는 다른 특성들에도 불구하고 닫힘장치, 열림장치, 및/또는 토글 및/또는 접합 스위치로의 기능 면에서 스위치의 유연한 디자인을 가능하게 하는데 사용될 수 있는데, 스위칭 부재는 하나의 위치 전환시에 각각의 접점과 스위칭 부재 사이에서 접촉을 형성하기 위하여, 그리고 또 다른 위치 전환시에는 접촉을 끊기 위하여 스위칭 부재에 각각의 개구를 가지는 적어도 두 개의 접점과 상호 작용한다. 이러한 목적으로, 스위칭 부재(스위칭 부재의 접촉부들과 절연부들의 숫자와 각각의 길이의 측면에서 그것의 길이와 디자인을 고려하면서)에 관하여 접점들의 위치나 숫자를 선택하는 것이 바람직한 기능성을 발생시키기 위하여 단지 필요할 뿐이다. 이 점에서 스위치를 설계하는데 있어서, 바람직한 전기 접촉은 정해진 숫자의 접점에 있어서 항상 초기 위치와 최종 위치에서 각각 스위칭 부재를 통하여 설정되거나 설정되지 않는 것을 보장하는 것이 필요하다.
명백하게도, 이러한 중요한 특성을 가진 스위치는 다른 대표적인 실시형태와 함께 앞에서 또는 뒤에서 설명되는 다른 특성 또한 가질 수 있다.
이하에서는 도면에 도시된 실시예들을 참조하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다.
도 1은 스위칭 부재를 직접적으로 구동하는 파이로 테크닉 드라이브를 구비한 단극 열림 장치(single-pole opener)로 구성된 본 발명에 따른 전기 스위치의 제1 실시예의 개략도로서, 스위칭 부재의 초기 위치(도 1a)와 최종 위치(도 1b)를 도시한 도면;
도 2는 모멘텀 전달 요소를 통하여 스위칭 부재를 간접적으로 구동하는 파이로 테크닉 드라이브를 구비한 단극 열림 장치로 구성된 본 발명에 따른 전기 스위치의 제2 실시예의 개략도로서, 스위칭 부재의 초기 위치(도 2a)와 최종 위치(도 2b)를 도시한 도면;
도 3은 도 1의 실시예와 유사한 실시예로서, 드라이브가 전기 역학 드라이브로 구성되는 제3 실시예의 개략도;
도 4는 스위칭 부재를 직접적으로 구동하는 전기 역학 드라이브를 구비한 단극 접합 스위치로 구성된 본 발명에 따른 전기 스위치의 제4 실시예의 개략도로서, 스위칭 부재의 초기 위치(도 4a)와 최종 위치(도 4b)를 도시한 도면;
도 5는 스위칭 부재를 직접적으로 구동하는 전기 역학 드라이브를 구비한 단극 토글 스위치로 구성된 본 발명에 따른 전기 스위치의 제5 실시예의 개략도로서, 스위칭 부재의 초기 위치(도 5a)와 최종 위치(도 5b)를 도시한 도면;
도 6은 도 5의 실시예와 유사한 실시예로서, 스위칭 부재의 정지 영역이 반경방향 정지 플랜지를 가지는 제6 실시예의 개략도;
도 7은 도 6의 실시예와 유사한 실시예로서, 전기 역학 드라이브가 레버 메커니즘을 포함하는 제7 실시예의 개략도;
도 8은 도 6의 실시예와 유사한 실시예로서, 드라이브가 에너지 저장 유닛으로서 탄성 요소를 포함하는 제8 실시예의 개략도;
도 9는 도 2의 실시예와 유사한 실시예로서, 접촉 유닛이 밀봉된 하우징(housing) 내에 배열되는 제9 실시예의 개략도;
도 10은 도 9의 실시예와 유사한 실시예로서, 드라이브가 하우징 막을 통하여 스위칭 부재에 직접적으로 충돌하는 제10 실시예의 개략도;
도 11은 도 1의 실시예와 유사한 실시예로서, 스위치가 밀봉된 하우징을 가지고, 그 내부에 드라이브, 접촉 유닛, 및 스위칭 부재가 배열되는 제11 실시예의 개략도;
도 12는 도 2의 실시예와 유사한 실시예로서, 스위칭 부재가 후단부에서 뒤쪽 접촉부의 막힌 홈으로 가압되는 제12 실시예의 개략도;
도 13은 도 12의 실시예와 유사한 실시예로서, 스위칭 부재와 두 개의 접점이 단일품으로 구성되고 스위칭 부재와 접점들 사이에는 설정된 파단점들이 제공되는 제13 실시예의 개략도;
도 14는 구조부를 가지는 정지 영역을 가지는 스위칭 부재의 종단면도;
도 15는 스위칭 부재의 정지 영역을 수용하기 위한 구조부를 가지는 개구를 포함하는 제동 접촉부 또는 별도의 제동 요소의 단면도;
도 16은 제동 접촉부 또는 별도의 제동 요소 및 환형의 원추형 제동 요소를 가진 스위칭 부재의 전단부의 개략도로서, 스위칭 부재가 제동 접촉부 또는 별도의 제동 요소의 개구에 결합 되기 전의 위치(도 16a)와, 스위칭 부재의 최종 위치를 도시한 도면이다.
도 1은, 두 개의 접점(3, 5), 제동 요소(7), 스위칭 부재(9), 및 스위칭 부재(9)를 위한 드라이브(11)를 포함하고, 상기 드라이브(11)는 파이로 테크닉 드라이브(11)(pyrotechnic drive)로 구성되는 전기 스위치(1)의 제1 실시예의 개략도이다. 본 실시예에서, 전기 스위치(1)의 개별 구성요소들은 커플링 요소(13)를 통해 개별 구성요소들 사이에 각각 설정된 거리를 두고 연결된다. 커플링 요소(13)는 수에 제한이 없이 제공될 수 있다. 커플링 요소(13)의 기능성이 보장되는 한 각각의 위치 또한 달라질 수 있다.
여기서, 개별 요소들의 정확한 모양과 구조는 각 기능이 보장되는 한 모든 도면에 도시된 변형예들로부터 벗어날 수 있다. 도면들은 단순히 관련된 스위치의 기능을 설명하기 위한 개략도이다.
도 1에 도시된 파이로 테크닉 드라이브(1)는 봉 형상의 스위칭 부재(9)의 후단에 충돌하는 구동 요소(15)를 가진다. 도시된 실시예에서, 스위칭 부재(9)의 후단에는 피스톤처럼 작용하는 구동 요소(15)의 전단에 있는 리세스(recess)에 연결되는 축방향 커플링 핀(17)이 형성된다. 이러한 연결은, 스위칭 부재(9)의 돌발적인 분리를 방지하기 위하여, 스위칭 부재(9)가 도 1에 도시된 전기 스위치(1)의 초기위치에 고정되도록 한다.
상기 드라이브(11)의 구동 요소(15)는 하우징(19) 내에서 스위칭 부재(9)의 축 방향으로 슬라이딩할 수 있도록 배치된다. 도 1a는 초기 위치에서의 구동 요소(15)를 도시한다. 이 위치에서, 구동 요소(15)는 차례로 고정 수단(21)을 통하여 하우징(19) 또는 하우징에 고정 연결된 드라이브(11)의 일부에 연결된다. 도시된 실시예에서, 고정 수단(21)은 핀형 요소로 형성되어 구동 요소(15)의 후면에 있는 축방향 리세스에 삽입되고 하우징에 고정 연결된 부품(23)의 전면의 리세스에 삽입된다. 핀 형태의 고정 수단(21)이 삽입됨으로써, 특정 최소 축방향 시동력이 스위칭 부재(9) 방향으로 구동 요소(15)에 작용할 때까지 구동 요소(15)를 방출시키지 않는다. 이를 위하여, 핀 형태의 고정 수단(21)은 두 개의 리세스에 가압되거나, 나사 결합, 또는 접착된다.
시동력이 작용하면, 고정 수단(21)은 두 개의 리세스 중 하나로부터 방출된다. 그러나, 다른 변형예에서, 고정 수단(21)은 예를 들어 구동요소(15)와 하우징 부품(23) 사이의 중심이 맞추어진 설정된 파단점을 가지도록 형성될 수도 있다. 이 경우에 설정된 파단점과 두 개의 리세스에 대한 고정 수단(21)의 고정은, 시동력에 도달하자마자 고정 수단(21)이 설정된 파단점에서 부러져서 구동 요소(15)를 방출시키도록 형성된다.
도 1에 도시된 드라이브(11)가 파이로 테크닉 드라이브(11)로 형성되는 실시예에서, 요구되는 탬핑 효과(tamping effect)가 또한 고정 수단(21)에 의하여 보장된다. 이에 의하여, 고정 수단(21)을 방출하기 위한 특정된 최소 힘, 즉 시동력에 도달할 때, 구동 요소(15)의 시동, 및 이에 따른 스위칭 부재(9)의 시동이 보장된다.
명백히, 고정 수단(21)은 다른 적절한 방식으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 하우징(19) 또는 하우징 부품(23)에 구동 요소(15)를 압착 연결(crimp connection)하는 것에 의해, 또는 초기 위치에서 구동 요소(15)에 방사상 방향으로 연결되고 일단 시동력에 도달되면 부러지는 시어 핀(shear pin)에 의해서도 형성될 수 있다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 드라이브(11)는 특히 전기적으로 작동가능하게 형성되는 트리거링 장치(25)(triggering device)를 포함한다. 트리거링 장치(25)는 구동 요소(15) 후면의 환형 홈으로 형성된 수용 공간(27)에 지지되는 파이로 테크닉 물질을 활성화하는데 사용된다. 명백히, 상기 수용 공간(27)은 하우징(19)의 하우징 부품(23) 내에 또는 추가적으로 형성될 수 있다.
따라서, 파이로 테크닉 물질의 활성화는 가스 압력을 생성하고, 이는 구동 요소(15)에 스위칭 부재(9) 방향으로 대응하는 축방향 압축력을 가한다.
도 1에서 알 수 있듯이, 구동 요소(15)는, 하우징 부품(23)과 마주하는 후단부에, 하우징(19)에 대하여 수용 공간(27)의 충분한 밀봉을 보장하기 위한 원주 둘레의 실링 엣지(sealing edge)(29)를 가진다.
드라이브(11)가 트리거링 장치(25)의 대응하는 작동 의해 시동되면, 바람직하게는 수용 공간(27) 내의 파이로 테크닉 충전물의 폭연 물질에 의하여 가스 압력이 생성되며, 이러한 압력은 초기에 고정 수단(21)의 탬핑 효과(tamping effect)의 결과로 급속하게 증가한다. 시동력을 초과하는 경우 고정 수단(21)은 구동 요소(15)를 방출시킨다. 축방향의 커플링 핀(17)을 통해 스위칭 부재(9)와 연결되어 있는 구동 요소(15)는 결국 충분히 높은 스위칭 속도로 스위칭 부재(9)의 축방향을 따라서 미끄러지게 된다. 스위칭 부재(9)는 결과적으로 도 1a에 나타난 초기위치에서부터 도 1b에 나타난 최종위치까지 움직이게 된다.
도 1에 도시된 실시예에 따르면, 스위칭 부재(9)는 서로 안전하게 연결되어 있는 앞쪽의 접촉부(9a)과 뒤쪽의 절연부(9b)으로 구성되어 있다. 접촉부(9a)과 절연부(9b)은 접촉부(9a)의 후단부에 위치하는 절연부(9b)의 전단부가 도 1에 도시된 바와 같이 연결되는 곳인 리세스를 제공함으로써 서로가 연결될 수 있다. 이 요소들은 압력, 접착, 수축 등에 의해 연결될 수 있다.
스위칭 부재(9)의 절연부(9b)은 전도성 물질로 이루어진 접촉부(9a)의 후단부 사이에서 충분한 절연 거리를 보장한다. 이러한 목적으로 플라스틱 같은 절연 물질로 이루어진 절연부(9b)은 표면 전류 또는 바닥 전류를 위한 더욱 긴 루트가 있는 방식과 같이 그 주변에 구성될 수 있다. 이는 도 1에서와 같이 주변 홈의 기계 가공을 통해 이뤄질 수 있는데, 이 홈은 세로 단면상에서 스위칭 부분(9a)의 단부와 드라이브(11)의 앞면, 또는 오히려 드라이브(11)의 하우징(19) 사이의 곡류길을 발생시킨다.
도 1에서 파악할 수 있듯이, 구동 요소(15)는 드라이브(11)의 하우징(19) 내의 최종 위치에 도달한 후에는 축방향으로 미끄러지는 운동을 멈추게 된다. 이를 위해서, 구동 요소(15)의 실링 엣지(29)는 더 작은 직경을 가진 하우징(19)의 앞부분과 더 큰 직경을 가진 하우징(19) 내부의 또다른 영역 사이의 스탑 숄더(stop shoulder)와 상호 작용한다. 파이로 테크닉 드라이브(11)에 의해 발생한 가스는 또한 더 큰 직경을 가진 영역에 존재하게 된다.
하우징과 구동 요소(15)의 실링 엣지(29)를 적합하게 구성함으로써, 심지어 구동 요소(15)의 단부에 도달한 이후에도 발생된 가스를 수용하는 이 공간은 충분히 밀봉될 수 있어서, 고온 가스의 방출로 인한 어떠한 위험이나 해로움이 존재하지 않는다. 드라이브(11)가 구동 이후에 발생된 압력에 영향을 받는 것을 막기 위하여 하우징에 작은 바람직하게는 해로운 어떤 것이라도 고온 가스 방출의 결과로 발생될 수 없도록 하는 충분히 작은 가스 배출 개구가 있도록 제공될 수 있다. 그러한 배출 개구는 또한 오직 구동 요소(15)의 단부에서만 효력을 발휘하도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 작은 직경의 하우징(19)의 앞쪽 영역에서, 반경 방향 깊이를 가진 축방향으로 이어진 홈이 구성될 수 있고, 그렇게 작은 직경의 공간과 큰 직경의 공간 사이의 실링 엣지(29)에서 가스가 홈을 통하여 내부에서 앞쪽으로 방출될 수 있다.
도 1b에서 확인할 수 있듯이, 커플링 핀(17)을 통한 스위칭 부재(9)나 절연부(9b)의 구동 요소(15)와의 연결은 구동 요소(15)의 축방향 슬라이딩 운동이 갑작스럽게 멈추면서 끊기게 된다. 이 관성의 결과로써 스위칭 부재(9)는 최종 위치(도 1b)에 도달할 때까지 상응하는 속도로 움직임을 계속하게 된다. 스위칭 부재(9)와 구동 요소(15)와의 연결은 결국 실질적으로 없거나 거의 무시가능한 부분으로 설계되고, 특정한 경우에는 연결을 끊기 위한 스위칭 부재(9)가 가지는 운동 에너지의 요구되는 부분 또한 구동 요소(15)가 드라이브(11)의 하우징(19)내의 최종 위치에 도달하는 때에 소멸하게 된다.
스위칭 부재(9)는 드라이브(11)로부터 분리된 후에는 자유 이동 단계를 거치게 되거나 더이상 뒤쪽에서 발생된 힘에 의해 영향을 받지 않게 된다. 결과적으로, 스위칭 부재(9)의 스위칭 경로의 길이는 거의 대부분 가능하다. 드라이브(11)에 의해 제공될 수 있는 이동경로로부터 스위칭 경로가 더이상 결정되지 않는다는 것은 사실이다.
원칙적으로, 스위칭 부재(9)나 뒤쪽에 있는 절연 요소(9b)가 직접적으로 드라이브(11)의 가스압을 받게 만드는 것 또한 가능하다. 그러나 드라이브(11)와 스위칭 부재(9)로 구성된 유닛의 생산을 복잡하게 할 수 있다. 더욱이 파이로 테크닉 드라이브(11)에 의해 유발되어 발생된 고온 가스는 더이상 위험하거나 해롭지 않다고 보장할 수 없게 된다.
도 1에 도시된 스위치 1의 실시예에서는, 스위칭 부재(9)의 이동 경로는 별도의 제동 요소(7)에 의해 제한된다. 스위칭 부재의 이동 축과 일치하는 스위칭 부재의 축 내에서 후방은 개구(31)를 가지는데, 세로방향 단면에서 원추형으로 가늘어지는 형태로 구성되어 있고 다시 말하면 개구(31)의 내경은 스위칭 부재의 방향으로 해서 좁아지게 된다.
스위칭 부재의 전단부나 오히려 접촉부(9a)은 마찬가지로 원추형으로 구성되고, 여기서 원추의 각도는 대략적으로 개구(31)의 원추 각도에 상응한다. 개구(31)에 삽입되어 있는 스위칭 부재의 이상적인 제동을 위해서, 개구(31)의 최소 직경은 스위칭 부재(9) 앞쪽 부분의 최대 직경보다 작아야 함은 당연하다. 이는 제동 요소(7)의 개구(31)로 스위칭 부재(9)의 전단부가 빠른 속도로 들어갈 시에 스위칭 부재(9)의 상대적으로 느린 차단을 야기한다. 스위칭 부재(9)의 미끄러지는 운동의 상대적으로 느린 제동은 스위치(1)의 낮은 기계 응력을 야기한다.
도 1에서 확인할 수 있듯이, 별도의 제동 요소(7)는 센서(33)로 이루어져 있는데 이는 예를 들어 센서 와이어로 구성될 수 있다. 후방부분은 정해진 영역에서 스위칭 부재(9)의 세로축을 향하여 수직으로 흘러서, 센서(33)는 스위칭 부재(9)가 개구(31)에 들어갈 때 파괴될 것이다. 그러므로 스위치가 작동 되자마자 간단한 저항 측정에 의해 신호가 발생될 수 있다. 그 신호는 스위치가 실제로 작동되었고 스위칭 부재(9)가 정확하게 최종 위치에 도달하였다는 정보를 가지게 된다.
도 1에 도시된 스위치(1)의 실시예에서, 두 개의 접점(3, 5)은 초기 위치(도 1a)에서 전기 전도 방식으로 연결되어 있다. 이는 스위치에 흐르는 전류 I의 각각의 화살표에 의해 표시된다. 스위치(1)의 접점(3, 5)의 연결은 확실히 어떠한 적합한 방식으로도 발생될 수 있다.
도 1b에 도시된 최종 위치에서, 스위칭 부재(9)는 최종 위치까지 충분히 멀리 이동하였고, 도 1에 도시된 초기 위치에서 전기 전도 방식으로 두 개의 접점(3, 5)에 연결하는 접촉부(9a)은 더이상 접점(5)과 전기적 연결을 하지 않는다. 최종 위치에서 전기 스위치(1)는 오프너(opener)로서 구성되고 접점(3, 5)을 통한 전기 회로를 차단하게 된다.
최종 위치에서, 스위칭 부분은 도 1에 도시된 실시예에서 접점(5)에서의 절연부(9b)에서 여전히 유지된다. 이는 특히 큰 스위치(1)와 그에 따른 큰 스위칭 부재(9)에서 충분한 안정성을 가능케 한다. 도 1b의 최종 위치에서, 스위칭 부분(9a)과 접점(5) 사이에서 충분한 최소한의 절연 거리가 보장되도록 절연부(9b)이 측정된다.
스위칭 부재(9)가 드라이브(11)로부터 분리된 후의 스위칭 부재(9)의 자유 이동 경로에 의해 가능토록 만들어진 긴 변위 경로 덕택에, 접점(3, 5)들 사이의 사이클 거리는 충분히 커질 수 있어서 스위치는 전기 회로가 열린 이후의 접점에 존재하는 고압, 특히 10kV가 넘는 고압에서 또한 사용 가능하다. 더욱이, 절연부(9b)의 적절한 치수측정과 함께 접촉 유닛(4)과 드라이브(11) 사이의 긴 거리를 유지하는 것 또한 가능해진다. 만약 접촉 유닛(4)이나 접점(3, 5)에 존재하는 최대 스위칭 전압이 지나치게 높지 않음에도 불구하고 드라이브 유닛(11)보다 더 높은 전위전압을 가진다면, 이는 특히 중요하다.
이때 언급해야 할 부분은, 스위치(1)는 어떤 적합한 크기로도 확실하게 생산될 수 있다. 이는 특히 전환된 전압이나 전류의 세기에 의존하게 된다. 그 크기는 수십~수백 볼트의 전압이 필요한 작은 공사 규모부터 해서 수천, 수만, 심지어는 수십만 볼트의 전압이 필요한 큰 공사 규모에까지 이를 수 있다. 큰 스위치에서는, 스위칭 부재의 크기는 1에서 수미터까지도 될 수 있다.
도 2에 도시된 스위치(1)에서는, 스위칭 부재(9)의 초기위치에서 드라이브(11)는 이미 스위칭 부재(9)의 후단으로부터 멀리 떨어져 진 곳에 위치하며, 다시 말해 드라이브(11)는 더 이상 스위칭 부재(9)에 직접적으로 충돌하지 않는다.
도 2에 따른 실시예에서, 파이로 테크닉 드라이브(11)는 도 1의 실시예의 드라이브(11)와 본질적으로 동일하다. 그러나 이 변형 형태와 달리, 드라이브(11)는 드라이브(11)의 하우징(19) 앞쪽 영역에 들어가 있는 모멘텀 전달 요소(35)를 포함하고 있다. 도 1에 따른 변형시의 절연부(9b)처럼, 모멘텀 전달 요소(35)는 드라이브(11)로부터 모멘텀 전달 요소(35)가 불필요하게 분리되는 것을 막기 위해서 구동 요소(15)에 연결될 수 있다.
모멘텀 전달 요소(35)는 스위칭 부재(9)에 상응하여 큰 모멘텀을 전달할 수 있기 위하여 충분한 질량을 가지는 것으로 구성되는데, 드라이브(11)에 의해 간접적인 영향의 결과로써 스위칭 부재(9)는 초기 위치(도 2a)로부터 최종 위치(도 2b)까지 가속되고 움직이게 된다. 유일한 차이점은 스위칭 부재(9)는 더 이상 드라이브(11)에 의해 직접적으로 영향을 받지 않는단 사실인데, 드라이브(11)가 작동될 때 모멘텀 전달 요소(35)를 가속시키고 스위칭 부재(9)의 단부에서 또는 오히려 절연부(9b)에서 마치 발사체처럼 발사한다.
모멘텀 전달 요소(35)를 제어 불가능한 방식으로 선회하거나 스위칭 부재(9)에 충격을 가한 후에 스위치(1) 내에 잔존하는 것을 막기 위하여 스위칭 부재(9), 특히 절연부(9b)과 모멘텀 전달 요소(35)는 스위칭 부재(9)나 절연부(9b)의 단부에 충격을 가한 후에 그것에 결합하는 것으로 구성될 수 있다. 이러한 목적으로 또한 도 2a에 도시된 바와 같이, 절연부(9b)의 뒷면은 모멘텀 전달 요소(35)의 앞 부분이 충격하는 동안에 결합하는 작은 리세스(recess)나 컷아웃(cutout)(37)을 가지게 된다. 양자택일적이거나 또는 추가적으로, 스위칭 부재(9)나 절연부(9b) 그리고 모멘텀 전달 요소(35)의 물질은 모멘텀 전달 요소(35)가 스위칭 부재(9)나 절연부(9b)에 결합하는 식으로 선택될 수 있다. 이 경우에 스위칭 부재(9)와 모멘텀 전달 요소(35)는 결합해서 최종 위치(도 2b)까지 이동하게 된다.
도 2에 도시된 스위치(1)의 실시예에서, 스위칭 부재(9)는 모멘텀 전달 요소(35)에 의한 모멘텀 전달을 통해 드라이브로부터 간접적으로 영향을 받는다. 이는 드라이브(11)가 더 이상 초기 위치에서 스위칭 부재(9)의 단부에 직접적으로 위치할 필요가 없다는 장점을 발생시킨다. 특히 매우 높은 전압을 위한 큰 스위치에서, 접촉 유닛(4)과 드라이브(11)사이의 거리가 수 미터가 되는 것을 가능케 만든다. 그러한 스위치들은 접촉 유닛(4)이나 접점(3, 5)과 드라이브(11) 사이에서 매우 높은 전위차를 발생시킬 수 있는 경우에 또한 사용될 수 있다. 특히, 뒤쪽 부분이 접촉 유닛(4)과 동일한 전위를 가지고 있는 드라이브(11)를 설계하는 것은 더이상 필요치 않다. 심지어 전위 분리도 가능하다.
이때 언급해야 할 부분은 도 2에서 접점과 제동 요소 그리고 드라이브 사이의 커플링 요소(13)들은 도시되지 않았다. 명백하게도, 어떤 적절한 치수도 이러한 요소들을 설계하는데 사용될 수 있다.
도 3에 따른 실시예는 크게 도 1의 실시예와 부합한다. 그러나, 단극 오프너로 구성된 이 스위치(1)는 파이로 테크닉 드라이브(11)보다는 전기 역학 드라이브(11)로 구성된다. 그러한 전기 역학 드라이브(11)는 예를 들어 매우 높은 전류상에서 짧은 전류 펄스를 받는 코일(39)로 구성될 수 있다. 결국 자기장이 발생되는데, 적합하게 설계된 구동 요소(15)에서 와전류를 발생시키고 차례로 반발 자기장을 야기하게 된다. 코일(39)을 통한 충분히 높은 전류 상에서, 구동 요소(15)(파이로 테크닉 드라이브의 경우도 마찬가지)는 초기 위치(도 3a)에서 최종 위치(도 3b)까지 상응하는 힘과 속도로 이동하게 된다.
그렇지 않으면 도 3의 스위치(1)는 도 1의 스위치(1)와 같은 방법으로 기능하게 된다. 접점들 사이의 거리나 접촉부(9a)과 절연부(9b) 사이의 길이의 치수가 약간 다른 결과로써 오직 절연부(9b)만이 스위칭 부재(9)의 최종 위치에서 접점(5)에서 개구로부터 드라이브(11) 방향으로 일정범위 돌출하게 된다.
도 4에 도시된 실시예에 따른 스위치(1)는 본질적으로 접점(3, 5)과 제동 요소(7)의 거리에 관하여 접촉부(9a)과 절연부(9b)의 길이의 관점에서 스위칭 부재(9)의 또 다른 치수에 의해 도 3의 실시예와 다르다. 도 4에서 확인할 수 있듯이, 이 스위치(1)는 접합 스위치로 기능한다. 도 4a에 따른 초기 위치에서 접촉부(9a)은 접점(3, 5)사이에 합선을 만들거나 오히려 전기적 연결을 만든다.
도 4b에서 확인 가능하듯이, 스위칭 부재(9)의 접촉부(9a)이 적절한 길이로 구성되었기 때문에 스위칭 부재(9)의 최종 위치에서 접점들(3, 5) 사이에 여전히 전기적 접촉이 있다. 추가로, 실시예에서의 제동 요소는 제동 접촉부(7`)으로 구성된다. 스위칭 부재(9)의 최종 위치에서 중간 접점(3)은 두 개의 접점(7`, 5)에서 합선을 만들고, 접점(3)에 들어간 전류 I는 접점(5)을 통한 부분 전류 I1과 제동 접촉부(7`)을 통한 I2로 빠져나온다.
도 5에 따른 실시예에서의 스위치(1)는 또한 초기 위치(그리고 가속 단계 상에서)에서 스위칭 부재(9)에 직접적으로 영향을 주는 전기 역학 드라이브(11)를 가진다. 그러므로 기계적 기능은 도 4에 따른 실시예와 매우 흡사하다. 그러나 이 경우에, 접촉부(9a)과 절연부(9b)으로 축 방향 분할을 통해 스위칭 부재가 측정되고, 초기 위치(도 5a)에서 오직 접점(3, 5)들만이 합선되고 최종 위치에서 오직 접점(3, 7`)들만이 합선된다. 그러므로 이 스위치는 토글 스위치이다.
도 4에 따른 실시예에서는, 제동 접촉부(7)은 확실하게 예를 들어 센서 와이어, 센서 필름, 특히 폴리플루오르화비닐리덴(polyvinylidene)(PVDF) 필름이나 PVDF와이어, 또는 광섬유같은 형태의 센서(33)를 포함할 수 있다.
도 5b에서 확인할 수 있듯이, 이 스위치(1)에서 접촉 유닛(4)에 관한 스위칭 부재의 측정은 최종 위치에서 절연부(9b)이 더이상 접점(5)에 고정되지 않는다는 것을 말한다.
이러한 점에서, 도 6에 도시된 실시예에 따라 스위치(1)는 최종 위치에서 절연부(9b)을 고정하는 별도의 방법이 있다는 변형 형태를 보여준다. 이 스위치는 또한 토글 기능을 수행하고, 도 5의 변형형태에 크게 부합하게 된다.
그러나 앞서 설명된 실시예와 달리 제동 점점(7`)내의 접촉부(9a)은 원추형의 개구와 스위칭 부재(9)의 원추형 전단부를 통해 제동되지 않으나 스위칭 부재(9)의 접촉부(9a)의 전단부 주변을 향해 연장되는 정지 플랜지(41)에 의해 제동된다. 도 6에서 확인 가능하듯이, 스위칭 부재의 제동을 설계하기 위하여 정지 플랜지(41)의 앞부분은 예를 들어 플라스틱같은 충격 흡수 재료로 감싸져있는데, 완전히 강성 정지 플랜지의 경우보다 다소 느려질 수 있게 된다.
접촉부(9a)과 제동 접촉부(7) 사이의 안전한 전기적 접촉을 보증하기 위하여, 제동 접촉부(7)은 다른 접점들과 같은 방식으로 사용될 수 있는 접촉 수단(43)을 가지는데, 여기서 다른 접점들은 스위칭 부재(9)의 미끄러짐 운동 이후뿐만 아니라 이전에서도 전기적 접촉에 반드시 영향을 미친다. 확실히도, 그러한 접촉 수단(43)은 스위칭 부재(9)의 초기 위치나 최종 위치 둘 중 하나에서 스위칭 부재에 전기적으로 연결되는 것을 필요로 하는 접점들과 함께 사용될 수 있다.
특히 접촉 수단(43)은 소위 다중 접촉으로 구성될 수 있다. 접점(3, 5, 7`)에서의 각각의 개구의 내부벽에서, 다중 접촉은 일반적으로 내부 주변상에 분산 배치된 탄성요소를 가진다. 탄성 요소들은 한쪽의 단부에서 각각의 접점(3, 5, 7`)에 전기적으로 결합하고, 다른 쪽 단부에서는 스위칭 부재(9)나 오히려 접촉부(9a)의 외부 주변에 결합하게 된다. 따라서 안전한 결합이 보장되는 것이다. 그러한 다중 접촉은 상업적으로 기성품 구성요소로 이용 가능하고 예를 들어 링 모양으로 구성될 수 있다. 여기서는 탄성 접촉부이 배치되고 링의 내부벽을 따라서 이어진 축방향의 홈이 있을 수 있는데, 여기서 링의 내부 둘레 위의 반경 방향으로 접촉부이 자유단(free end)으로 돌출된다. 스위칭 부재나 오히려 접촉부(9a)의 외부 주변은 본질적으로 다중 접촉 링의 내부 둘레에 부합한다. 그에 따라 스위칭 부재의 외부 주변은 안전하게 탄성 접촉 요소에 결합하게 되는 것이다. 그러한 다중 접촉은 또한 스위칭 부재(9)나 오히려 접촉부(9a)과 각각의 접점 부분(3, 5, 7`) 사이에서 탄성적인 접촉을 유지함과 동시에 스위칭 부재의 내외로의 반복적인 미끄러짐 운동을 가능케 한다.
접촉 유닛(4)과 스위칭 부재(9)의 관점에서 보면, 도 7에 도시된 스위치(1)는 도 6에 따른 실시예와 부합한다. 그러나 이 경우에는 전기역학 드라이브 대신에 작동요소(47)가 작용하는 플런저 코일(45)로 구성된 드라이브(11)가 사용된다. 작동요소(47)는 그 단부에서 충분한 고전류가 플런저 코일(45)에 작용하는 때에 플런저 코일(45)에 의해 발생된 자기장에 의해 이끌려진 강자성체의 플랜지를 가진다. 이는 레버(49)의 한쪽 만에 작용하는 레버 메커니즘을 작동시킨다. 더욱 긴 레버 팔과 함께, 레버(49)는 스위칭 부재(9)의 뒤쪽, 다시 말하면 절연부(9b)의 뒷쪽에 충돌하게 된다. 플런저 코일(45)에 의해 만들어진 스위칭 경로는 결국 전달된다. 그러하지 않는다면 스위치(1)의 기능성은 도 6에 따른 변형과 일치하게 된다.
도 8은 에너지 저장 장치로서의 압축된 나선형 스프링(51)을 가진 드라이브의 또 다른 변형형태를 보여준다. 한쪽 단부에서 이 스프링은 압력판(53)을 통해 구동요소(15)와 접촉하게 된다. 명백하게도 구동요소(15)의 직접적인 충돌 또한 가능하다.
압력판(53)은 축방향 이동에서 트리거링 장치(55)에 의해 방출될 수 있다. 명백하게도, 트리거링 장치(55)의 구성에 따라 수동 또는 제어된 작동 또한 가능하다. 제어 가능한 트리거링 장치(55)는 예를 들어 압력판에 반경 방향으로 삽입된 핀이 트리거링 장치(55)의 전자석에 의하여 잠금 위치에서 발사 위치까지 이동하는 방식으로 구성될 수 있다.
그러하지 않는다면 스위치(1)의 이러한 변형형태의 기능성은 도 6이나 도 7의 실시예와 일치하게 된다.
도 9는 접촉 유닛(4)과 스위칭 부재(9)가 밀봉된 하우징(57) 내에 위치하는 전기 스위치(1)의 또 다른 실시예를 보여준다. 이것의 뒷 쪽 단부에서, 스위칭 부재(9)는 본질적으로 하우징(57)의 변형 가능한 막이나 막 영역까지 미치게 된다. 드라이브로는 도 2에 따른 실시예의 경우와 같이 모멘텀 전달 요소(35)에 의해 스위칭 부재(9)에 간접적으로 충돌하는 것으로 구성된 파이로 테크닉 드라이브(11)가 사용이 된다.
드라이브(11)가 구동이 된 때, 모멘텀 전달 요소(35)는 더이상 스위칭 부재(9)나 오히려 절연부(9b)의 뒷면에 직접적으로 작용하지 않으나, 사이 막(59)에 직접적으로 작용한다. 이 경우에 모멘텀은 모멘텀 전달 요소(35)로부터 스위칭 부재(9)까지 막(59)을 통하여 간접적으로 전달되게 되는 것이다.
막은 모멘텀이 전달되는 동안에 이것이 변형하는 방식으로 전달되기 위하여 바람직하게는 모멘텀에 구성되고 적응하게 된다. 모멘텀 전달 요소는 결국 더욱 천천히 제동이 걸리게 된다.
막과 모멘텀 전달 요소(35)를 설계하는 것 또한 가능하다. 모멘텀 전달 요소가 막(59)에 충돌한 후에, 예를 들어 상응하는 수신 수단의 공급에 의해 또는 충격력에 기인한 각각의 재료의 융합에 의해 후방에 결합하게 된다.
그러하지 않는다면, 도 9에 도시된 스위치(1)의 기능성은 도 2의 변형 형태의 기능성과 일치하게 된다.
도 10에 도시된 실시예는 대체로 도 9의 실시예와 일치한다. 초기 위치(즉, 작동되지 않은 상태)에서의 드라이브(11)는 하우징(57)에 계속 근접해와서 모멘텀 전달 요소의 앞 부분이 이미 막(59)과 충돌하고 있다. 그리하여 스위칭 부재가 초기 위치에서 막(59)과 접촉하고 있기 때문에 사실상 드라이브에 의한 스위칭 부재의 직접적인 충돌이 있게 된다.
기능성의 관점에서 도 11에 따른 스위치(1)의 실시예는 도 1의 실시예와 일치하게 된다. 도 1의 변형형태(도 2-10에 따른 다른 변형형태에서 같이 커플링 요소(13)는 도 11에 도시되어 있지 않다)와 비교하여, 점점 유닛(4) 뿐만 아니라 스위치(1) 전체에 이르기까지 하우징(57)이 추가적으로 구성되어있다.
도 12는 접촉 유닛(4)의 스위칭 부재(9)로의 모멘텀 전달 요소(35)에 의한 모멘텀을 전달시키도록 구성된 파이로 테크닉 드라이브(11)가 사용되는 스위치(1)를 보여준다. 이 접촉 유닛(4)은 오직 첫 번째 접점(3)과 두번째 접점(5)으로만 구성되어 있다. 추가적인 제동 요소나 센서가 이 경우에는 제공되어 있다. 스위칭 부재(9)는 접점(3)에서의 스위칭 운동을 제한하는데 사용되는 정지 플랜지(41)를 가진다. 접점(3)은 예를 들면 다중 접촉과 같은 접촉 수단(43)을 통하여 스위칭 부재(9)와 접촉하여 있다.
이 접촉 유닛의 유일한 특징은 스위칭 부재(9)는 뒤쪽 접점(5)에서의 리세스(recess)의 뒤쪽 단부에 고정되있다. 이 경우에 접촉 요소는 예를 들어 생산하는 동안에 압축될 수 있다. 뒤쪽에서 정지 플랜지(41)는 압축을 위한 경계역할을 한다. 따라서 오직 탈출구(61)를 형성하는 얇은 벽만이 접점(5)의 움푹 패인 수용부의 바닥에 남아있게 된다. 모멘텀 전달 요소(35)가 탈출구(61)에 충격을 가한 때, 후방은 접점(5)으로부터 탈출하게 되고 모멘텀 전달 요소(35)의 모멘텀(적어도 충분히 큰 모멘텀)은 스위칭 부재(9)에 전달된다. 벽이나 오히려 탈출구(61)는 충격력의 결과로 스위칭 부재(9)의 뒤쪽에 결합될 것이다.
도 12b에 도시되었듯이, 기하학적 관점에서 모멘텀 전달 요소(35)나 리세스 또는 접점(5)에서의 개구는 최종적인 개구에서 모멘텀 전달 요소가 붙들려있는 형태로 설계될 수 있다.
도 13에서 스위치는 접촉 유닛(4)이 다른 방식으로 구성되어 있다는 사실만이 도 12에 따른 실시예와 다르다. 이 경우에 단지 하나의 접촉부(절연 영역은 존재하지 않는)만으로 구성된 것과 같이 도 12에 따른 변형 형태로서 스위칭 부재(9)와 접점(5)은 하나의 단일품으로 구성된다. 접점(5)은 스위칭 부재(9)와 똑같은 과정으로 생산된다. 여기에는 오직 스위칭 부재와 접점 사이에 설정된 파단점을 구성하는 접점에 적합한 얇은 지점을 제공하는 것만이 필요하다.
도 13에 따른 실시예에서, 앞쪽의 접점(3)과 스위칭 부재(9)는 또한 단일품으로 구성될 수 있다. 이 경우 또한 스위칭 부재와 접점 사이의 얇은 지점(63)이 형성되어 있다.
도 13에 도시된 변형형태에서 스위칭 부재(9)가 접점(5)에서 초기에 존재하는 개구 안에 삽입되어 있다면 얇은 지점(63)은 용접 공정에 의해 생산될 수 있다.
만약 정지 플랜지(41)가 직접적으로 접점(5)에 위치하지 않는다면, 접점(5)에서 얇은 지점(63)을 생산하기 위하여 절단 공정이나 가공 공정이 사용될 수 있다. 더욱이 신속한 프로토 타이핑 기술이라 불리는 것과 함께 하나의 단일품안에서 도 13a에 나타난 것만큼 복잡한 한 부분을 생산하는 것 또한 가능하다. 금속 재료 또한 가능하다.
도 14는 구조화된 주변부를 가지는 앞쪽 영역(9`)과 마찬가지로 구조화된 주변부를 가지는 또다른 영역(9``)이 있는 스위칭 부재(9)를 보여준다. 여기에 도시된 접촉부으로만 구성되어있고 결국 전기 전도성 물질로 이루어진 스위칭 부재(9)는 절연부에 의해서 또한 오른쪽으로 연장 가능하다. 스위칭 부재(9)가 대응하는 접점(도시되지 않은)에 밀어 넣어졌을 때 안전한 전기 접촉에 영향을 주기 위하여 구조화된 영역(9`, 9``)이 각각 구성된다. 여기 도시된 실시예에서는 도 14의 B-B영역으로부터 확인 가능하듯이 그 구조는 홈(73`, 73``)들과 양갹의 돌출부(75)들로 각각 구성되어 있다. 스위칭 부재(9)는 두 개의 제동 접촉부에 있는 대응하는 개구 내에서 이 구조화된 정지 영역에 의해 결합될 수 있는데, 후방영역은 스위치가 작동될 때 전기 전도를 위해 연결된다. 그 구조는 물질이, 특히 구조의 돌출부의 물질에 있어서 초기에 아무 물질도 없는 영역 안으로 통하는 것을 가능케 한다. 물질 흐름은 높은 압력, 높은 마찰, 그리고 생성된 높은 온도에 의해 야기되었다. 도 14에서 스위칭 부재(9)의 앞쪽 영역(9`)은 예를 들어 도 5에 따른 스위칭 부재에 연결되어 사용될 수 있다. 제동 접촉부(7)에 관통되도록 설계된 구조화된 영역(9`)은 물질의 흐름을 발생시키고, 높은 온도와 물질의 연화의 결과로 구조화된 영역(9`)과 제동 접촉부(7)의 개구의 내부 벽과의 결합을 발생시킨다.
그러므로 그 구조는 안전한 접촉을 성립하고 스위칭 부재의 재료와 제동 접촉부 간의 이상적인 결합을 위하여 매우 결정적인 요소에 해당한다. 초기 위치에서 도 14에 따라 스위칭 부재(9)는 이미 두 개의 구조화된 영역(9`, 9``)사이의 스위칭 부재(9)의 영역이 스위칭 부재(9)의 최종 위치에서 구조화된 영역(9``)에 의하여 접촉된 접점에서의 개구에 위치하는 방식으로 초기의 전류가 흐르지 않는 제동 접촉부에 연결이 될 수 있다.
도 14에 따른 스위칭 부재(9)는 두 개의 구조화된 영역(9`, 9``)에서의 스위칭 부재(9)와 각 경우의 한 개의 접점 사이에서 두 개의 안전한 전기적, 선택적으로는 결합된 연결을 만드는 것을 가능케 한다.
상응하는 접점의 내부 벽에서의 접촉이나 결합이 요구되는 상기 스위칭 부재(9)의 한 영역이나 축 방향 단면에서 스위칭 부재(9)의 구조화 대신에 또는 추가적으로 제동 접촉부(7`)상의 각각의 개구의 내부 벽 또한 그 구조에 구성될 수 있다. 스위칭 부재(9)의 구조화된 영역 내에서의 물질의 흐름 대신에 또는 추가적으로, 물질흐름은 또한 각각의 접점 상의 개구의 내부 벽 영역에서 생성될 것이다. 제동 접촉부(7`)내의 그러한 구조화된 개구가 도 15에 도시되어 있다. 축방향 단면으로 원추형으로 나아간 그 개구는 본질적으로 내부 벽에서 축 방향으로 흐르는 홈(77)들을 가진다. 이 홈(77)들은 돌출부(79) 재료의 연화나 용융에 의해 공급된 변형 물질이 흐를 수 있는 틈새를 형성한다.
홈 대신에 명백히 연화물질을 수용하기 위한 적절한 틈새를 생성하는 어떤 다른 구조도 생각해볼 수 있다.
도 16은 원통형 요소(65)가 위치된 스위칭 부재(9)의 전단부를 보여준다. 도 16에 도시된 바와 같이, 원통형 요소(65)는 스위칭 부재(9)의 앞쪽에 있는 나사식 시추공에 상응하는 나사산 영역에 나사 결합될 수 있다. 확실히도, 원통형 요소(65)와 스위칭 부재(9)는 단일품으로 구성될 수 있다. 원통형 요소(65)는 스위칭 부재(9)의 인접 영역의 외경보다 더 작은 외경을 가진다. 이는 스탑 숄더(67)를 발생시킨다.
가상의 원추형 영역(69)는 원통형 요소(65)에 밀어넣어 진다. 단부에서 원추형 영역은 본질적으로 원통형 요소(65)의 외경과 일치하는 내경을 가진다. 원추형 영역(69)은 또한 하나 또는 복수의 축방향으로 연장되는 세로방향 홈들을 가질 수 있다. 원추형 영역(69)의 외벽은 스위칭 부재(9)가 접점(3)의 개구(31)에 삽입될 때 이 벽이 원추형 단면 구성을 마찬가지로 가지는 개구(31)의 내벽에 의해 접촉되는 방식으로 선택되어 축방향 내부로 가리키는 힘은 원추형 영역(69)에 작용한다. 이는 초기에 원추형 영역(69)의 내벽과 원통형 요소(65)의 외벽 사이뿐만 아니라 접점(3)에서의 개구(31)의 내벽과 원추형 영역(69) 사이에도 마찰력을 발생시킨다. 스위칭 부재(9)가 밀려 들어가는 강한 힘의 결과로써 온도 상승을 발생시키고 원추형 영역(69)의 외벽에 있는 세로방향 홈들에 의해 수용되는 물질 흐름을 야기한다. 스탑 숄더는 원통형 요소(65)에의 원추형 영역(69)에의 미끄러짐 운동을 멈추게 하여 멈추게 되면 원추형 영역(69)은 스위칭 부재(9)의 나머지 부분과 함께 개구(31) 안으로 밀려 들어가게 된다.
원추형 영역(69)내의 세로방향의 홈은 주변에 골고루 배열되도록 구성될 수 있다. 그러나 도 16에서 볼 수 있듯이, 단지 한 개의 연속적인 축 선상의 세로방향 홈(71)이 있는 것 또한 가능하다. 이에 더하여, 원추형 영역(69)의 외부 주변 및/또는 재료 흐름의 수용을 가능하게 하는 개구(31)의 내부 주변에서 다른 구조를 가지는 것도 가능하다. 기능성에 관하여 도 14, 15의 실시예에서 참고 가능하다.
마지막으로 언급되어져야 할 부분은, 앞서 언급되었던 하나 또는 그 이상의 실시예와 함께 설명되었던 특징들은 또한 다른 실시예와 결합될 수 있다는 것이다. 이는 특히 단순한 원뿔이나 정지 플랜지(41)로 구성될 수 있는 스위칭 부재(9)의 정지 영역의 디자인에 적용될 수 있다. 확실히도 그 다른 결합 또한 생각해볼 수 있다. 도 14, 15, 그리고 16과 함께 설명된 물질 흐름을 가능케하는 구조화와 이에 의해 가능해지는 각각의 접점과 스위칭 부재(9)의 결합은 모든 변형 형태에서 명백히 제공될 수 있다. 접점을 갖는 스위칭 부재의 이러한 구조화 및/또는 결합은 스위칭 부재(9)의 자유 이동 단계와 무관하게 달성될 수 있다.
이것은 또한 도면들에 도시된 접촉 유닛, 스위칭 부재, 그리고 스위칭 기능의 다른 변형 형태에도 적용된다. 그렇게 긴 스위칭 경로가 요구되지 않는다면, 드라이브는 영구적으로(즉, 스위칭 부재의 초기 위치와 최종 위치 사이에서 전체 이동중에) 스위칭 부재에 결합될 수 있다. 앞서 설명된 접촉 유닛과 접촉 변형 형태의 이점은 특히 스위칭 기능의 유연한 디자인은 접점 내의 개구나 제동 요소에 결합된 봉 형태의 스위칭 부재를 제공함으로써 유지된다.
다른, 도시되지 않은 변형 형태가 다음에서 간략히 설명될 것이다.
하나의 변형 형태에서, 도면에 도시된 원칙적으로 원형 단면을 갖는 스위칭 부재는 또 다른 예를 들어 직사각형, 특히 편평한 직사각형 단면을 가질 수 있다. 접점에서의 그 개구는 상응하는 모양을 가진다. 이는 스위치가 평평한 조립으로 설계될 수 있다는 이점을 발생시킨다.
적어도 두개의 접점이 적어도 두개의 스위칭 부재에 상호 작용하는 복수의 스위치를 사용하는 것 또한 가능하다. 한편으로는 여분을 생산하면서 다른 한편으로는 동일한 접점으로의 또는 접점으로부터 다른 접점을 연결하거나 연결 해제할 수 있다.
전술한 바와 같이, 스위치의 특정 구성요소나 모든 구성요소를 둘러싸는 스위치의 하우징은 또한 사용될 수 있으며 그에 따라 스위치의 상태는 외부로부터 결정될 수 있는 방식으로 구성될 수 있다. 동시에 하우징이나 단수 또는 복수의 내부 또는 외부의 물질은 전자기 스크리닝 효과를 발생시키기 위하여 선택될 수 있다.
스위치 상태는 예를 들어, 물질로부터 적어도 관련된 영역 안에서 만들어지거나 코팅되도록 가시화될 수 있다. 특정한 스위칭 상태에서 스위치 내에서 발생하는 전력손실이나 특정한 스위칭 상태에서 발생하는 전자기장은 하우징이나 하우징 코팅의 물질 상태를 변화시킬 것이다. 특히, 자기장의 존재나 전력 손실로 인한 온도 변화에 반응하는 물질이 색상을 변화시킴으로써 이용될 수 있다. 이러한 방식으로 스위치의 상태는 심지어 멀리 떨어져 있을 때에도 시각적으로 설정 및/또는 모니터될 수 있다.
일반적으로, 하우징은 임의의 재료로부터 생산될 수 있는데, 특정 전기 전도도는 전류 경로상에서 물질의 특정 전기 전도도와 관련하여 낮다. 예를 들어, 하우징 물질로 흑연이 사용될 수 있어서, 하우징이나 스위치 전체가 고온을 적용시키는데 사용될 수 있다.
1 전기 스위치
3 접점
4 접촉 유닛
5 접촉 유닛
7 제동요소, 7` 제동 접촉부
9 스위칭 부재
9a 접촉부
9b 절연부
11 드라이브
13 커플링 요소
15 구동 요소
17 축방향 커플링 핀
19 하우징
21 고정 수단
23 하우징 부품
25 트리거링 장치
27 수용 공간
29 실링 엣지
31 개구
33 센서
35 모멘텀 전달 요소
37 리세스
39 코일
41 정지 플랜지
43 접촉 수단
45 플런저 코일
47 작동 부재
49 레버
51 나선형 스프링
53 압력판
55 트리거링 장치
57 밀봉된 하우징
59 막
61 탈출구
63 얇은 지점
65 원통형 요소
67 스탑 숄더
69 원추형 영역
71 세로방향 슬롯(slot)
73' 홈
73" 홈
75' 돌출부
75" 돌출부
77 홈
79 돌출부

Claims (22)

  1. 특히 고압 및/또는 고전류를 위한 전기 스위치로서, 적어도 두 개의 접점(3, 5, 7, 7`)를 포함하는 접촉 유닛(4), 스위칭 부재(9), 및 상기 스위칭 부재(9)를 위한 드라이브(11)를 포함하고, 상기 드라이브(11)는 상기 스위칭 부재(9)를 초기 위치로부터 최종 위치까지 이동시키도록 형성되는 전기 스위치에 있어서,
    상기 스위칭 부재(9)는 가속 단계 동안 간접적으로 또는 직접적으로 드라이브(11)에 의해 가속된 후, 최종 위치에 도달할 때까지 자유 이동 단계를 통과하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 드라이브(11)는 자유 이동 단계에 도달할 때까지 스위칭 부재(9)에 결합되는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 드라이브(11)의 이동 구동 요소(15)가 상기 스위칭 부재(9)에 연결되고, 가속 단계 다음의 정지 단계 동안에 상기 스위칭 부재(9)가 상기 구동 요소(15)로부터 분리되어 자유 이동 단계를 통과하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 드라이브(11)는 모멘텀 전달 요소(35)를 가지고, 상기 모멘텀 전달 요소(35)는 스위칭 과정이 시발될 때 상기 스위칭 부재(9) 방향으로 가속된 후 상기 드라이브(11)로부터 분리되어 미리 정해진 모멘텀으로 자유 비상 단계(free flight phase)를 통과하고 모멘텀의 적어도 일부를 상기 스위칭 부재(9)에 전달하여 스위칭 부재(9)가 초기 위치로부터 최종 위치까지 이동되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 자유 비상 단계 이후에, 상기 모멘텀 전달 요소(35)는 스위칭 부재(9)에 충돌하며, 상기 모멘텀 전달 요소(35)와 스위칭 부재(9)는, 상기 모멘텀 전달 요소(35)가 스위칭 부재(9)에 충돌하면서 스위칭 부재(9)에 결합되고 스위칭 부재(9)와 함께 초기 위치로부터 최종 위치까지 이동하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 부재(9)는, 이동 방향에서 보았을 때, 전기 전도성 물질로 이루어진 적어도 하나의 접촉부(9a)와 전기 절연 물질로 이루어진 적어도 하나의 절연부(9b)로; 예를 들어 이동 방향에서 보았을 때 전방 접촉부(9a)와 후방 절연부(9b)로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 접촉 유닛(4)과 스위칭 부재(9)는, 상기 스위칭 부재(9)가 최종 위치에 있을 때 적어도 하나의 절연부(9b)가 상기 접촉 유닛(4)의 접점(5)에 의해 지지되도록 형성되어, 상기 접촉부(9a)과 접점(5) 사이에 요구되는 최소 거리가 유지되는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 부재(9)는, 바람직하게는 이동 방향에서 보았을 때 스위칭 부재(9)의 전단부에 제공되는 정지 영역을 가지고, 상기 정지 영역은 상기 스위칭 부재가 최종 위치에 이를 때까지 자유 이동 단계의 끝에서 제동이 되도록 형성되며, 상기 제동을 위하여 상기 정지 영역은 상기 접촉 유닛(4)의 별도의 고정된 제동 요소(7) 또는 제동 요소로서 형성되는 상기 접촉 유닛(4)의 제동 접촉부(7`)와 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정지 영역은 상기 제동 요소(7) 또는 제동 접촉부(7`)에 제공되는 개구(31)와 상호작용하며, 상기 개구는 이동 방향과 스위칭 부재(9)의 종축에 대하여 동축으로 상기 제동 요소(7) 또는 제동 접촉부(7`)에 제공되고, 상기 정지 영역은 적어도 정지 단계 동안 최종 위치에 도달할 때까지 상기 개구에 맞물리는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 정지 영역은 반경방향 정지 플랜지(41) 또는 반경방향 외측으로 돌출된 하나 이상의 정지 돌출부를 가지고, 자유 이동 단계에서 상기 스위칭 부재(9)의 축방향 운동을 제한하기 위하여 상기 반경방향 정지 플랜지(41) 또는 정지 돌출부는 상기 제동 요소(7) 또는 제동 접촉부(7`)의 개구(31)를 둘러싸는 벽과 상호작용하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 정지 영역은 상기 스위칭 부재(9)의 전단부를 향하여 원추형으로 가늘어지는 영역을 가지며, 상기 정지 영역은 자유 이동 단계에서 상기 스위칭 부재(9)의 축방향 운동을 제동하기 위해 상기 제동 요소(7) 또는 제동 접촉부(7`)의 개구(31)의 내벽과 상호작용하고, 상기 개구(31)의 내벽은 상기 스위칭 부재(9)의 종축 및 운동 방향에 대하여 원추형으로 가늘어지도록 형성되며, 상기 개구(31) 내벽의 원추 각은 바람직하게는 상기 스위칭 부재(9)의 가늘어지는 영역의 원추 각과 동일하거나 더 큰 것을 특징으로 하는 전기 스위치.

  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정지 영역의 외주면 및/또는 개구(31)의 내벽에는, 상기 스위칭 부재(9)의 스위칭 이동 중 상기 정지 영역이 개구에 맞물릴 때 바람직하게는 정지 영역이 제동 요소(7) 또는 제동 접촉부(7`)와 결합되게 재질의 변형을 일으키도록 형성된 구조부(73', 73", 75', 75", 77, 79)가 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 정지 영역은 축방향으로 뻗어있는 홈(73', 75') 또는 축방향으로 뻗어있고 반경방향 외측으로 돌출된 돌출부(75", 75")를 가지고, 상기 홈 또는 돌출부의 축방향으로 뻗어있는 외부면은 각각 상기 스위칭 부재의 전단부를 향해 가늘어지는 가상의 원추에 배치되며, 및/또는 상기 개구(31)의 내벽에는 축방향으로 뻗어있는 홈(77) 또는 축방향으로 뻗어있고 반경방향 내측으로 돌출된 돌출부(79)가 제공되고, 상기 홈 또는 돌출부의 축방향으로 뻗어있는 내부면은 각각 상기 스위칭 부재(9)의 운동 방향으로 가늘어지는 가상의 원추에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  14. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정지 영역에는, 상기 제동 요소(7) 또는 제동 접촉부(7`)의 개구(31)와 상호작용하도록 형성되는 축방향으로 치환가능한, 바람직하게는 슬롯이 형성된 링(69)이 제공되어, 정지 단계 동안에 개구(31)의 내벽과 정지 영역의 스위칭 부재(9)의 외벽 사이에서 상기 스위칭 부재(9)의 점진적 축방향 이동과 함께 증가하는 반경방향 접촉 압력이 발생하여 최종 위치에 도달할 때까지 축방향 제동 효과가 발생하도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  15. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    기하형상과 재료에 있어, 상기 스위칭 부재(9)의 정지 영역과 상기 제동 요소(7) 또는 제동 접촉부(7`)의 개구(31)는, 상기 정지 영역의 적어도 일 부분 영역이 스위칭 부재(9)의 제동 중에 상기 제동 요소(7) 또는 제동 접촉부(7`)과 결합되도록, 제동되는 스위칭 부재(9)의 운동 에너지에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 부재(9)는 초기 위치 및 최종 위치에서 개구(31) 내에서 하나 또는 복수의 접점(3, 5, 7`)을 관통하여 뻗어있고, 전기 접촉을 형성하기 위하여 복수의 탄성적으로 형성된 접촉 요소가 각 개구(31)의 내벽의 내부 가장자리에 분포되며, 상기 접촉 요소들은 상기 스위칭 부재(9)의 외부 가장자리에 접촉하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    일반적으로는 둥근/동심원인 스위칭 부재는 전체적으로 또는 부분적으로 평평한 어셈블리가 되며, 이 경우 적어도 접점들은 평평한 스위칭 부재(9)에 대응되도록 유사하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 상기 스위칭 부재와 접접들은 동축으로 하나의 유닛으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 부재와 접점들이 위치되는 하우징은 전체적으로 절연 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 부재와 접점들이 위치되는 하우징은 전체적으로 또는 부분적으로 절연성이 낮은 재료, 예를 들어 흑연 또는 약 전도성 플라스틱으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 부재와 접점들이 위치되는 하우징은, 기준 전위를 생성하여 스위치의 시동 중 및 시동 후에 전자기 간섭을 약화시키거나 방지하기 위하여, 내부는 전기적으로 절연되나, 외부에는 적어도 하나의 전기 전도체 층을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 부재와 접점들이 위치되는 하우징은 내부 또는 외부가 특히 유전체 또는 빛 또는 온도 특성을 이용할 수 있는 고체, 젤라틴, 또는 액체층으로 코팅되거나 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
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