KR20190126858A - 영구 자석 아크 소멸이 개선된 스위치 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 적어도 하나의 접촉점 및 상기 접촉점과 쌍을 이루는 영구 자석 아크 블로잉 장치(arc blowing device)를 포함하는 스위치 장치에 관한 것이다. 상기 아크 블로잉 장치는 제1 측면 극판(pole plate), 제2 측면 극판, 이들 극판 사이에 배열된 중심 극판, 및 자기 블로우-아웃 장(magnetic blow-out field)을 생성하기 위한 적어도 하나의 제1 영구 자석을 갖는다. 상기 적어도 하나의 제1 영구 자석은 상기 블로우-아웃 장의 제1 자기장 영역이 상기 제1 측면 극판과 상기 중심 극판 사이에 제공되도록 그리고 상기 블로우-아웃 장의 제2 자기장 영역이 상기 제2 측면 극판과 상기 중심 극판 사이에 제공되도록 자기 전도체를 통해 또는 직접 상기 극판들 중 적어도 하나의 극판과 접촉하여 배열되고, 상기 제1 자기장 영역의 자기력선은 상기 제2 자기장 영역의 자기력선과 반대로 정렬된다. 상기 블로우-아웃 장은 상기 제1 자기장 영역과 상기 제2 자기장 영역을 함께 연결하는 전이 영역을 추가로 갖고, 상기 접촉점을 개방할 때 상기 전이 영역 내에 생성된 스위칭 아크가 상기 접촉점으로부터 전류 방향에 따라 상기 제1 자기장 영역으로 전도되거나 또는 상기 제2 자기장 영역으로 전도되고 그리고 두 경우 모두 상기 영역에서 상기 접촉점으로부터 동일한 방향으로 블로우되도록 상기 자기력선들은 각 경우에 상기 제1 자기장 영역 및 상기 제2 자기장 영역으로부터 시작하여 상기 전이 영역의 접촉점을 향해 동일하게 정렬된다. 본 발명에 따르면, 상기 아크 블로잉 장치는 보조 자석으로서 적어도 하나의 제2 영구 자석(15)을 포함한다.

Description

영구 자석 아크 소멸이 개선된 스위치 장치

본 발명은 독립 청구항 1의 전제부에 따른 스위치 장치에 관한 것이다.

일반 스위치 장치는 적어도 하나의 접촉점 및 상기 접촉점과 관련된 영구 자석 아크 블로잉 장치(arc blowing device)를 포함한다. 상기 아크 블로잉 장치는 제1 측면 극판(pole plate), 제2 측면 극판, 이들 사이에 배열된 중심 극판, 및 자기 블로우-아웃 장(magnetic blow-out field)을 생성하기 위한 적어도 하나의 제1 영구 자석을 갖는다. 상기 적어도 하나의 제1 영구 자석은 상기 블로우-아웃 장의 제1 자기장 영역이 상기 제1 측면 극판과 상기 중심 극판 사이에 제공되도록 그리고 상기 블로우-아웃 장의 제2 자기장 영역이 상기 제2 측면 극판과 상기 중심 극판 사이에 제공되도록 자기 전도체(magnetic conductor)를 통해 또는 직접 상기 극판들 중 적어도 하나의 극판과 접촉하여 배열되고, 상기 제1 자기장 영역의 자기력선(magnetic field line)은 상기 제2 자기장 영역의 자기력선과 반대로 정렬되고, 상기 블로우-아웃 장은 상기 제1 자기장 영역과 상기 제2 자기장 영역을 함께 연결하는 전이 영역을 추가로 갖는다. 상기 접촉점을 개방할 때 상기 전이 영역 내에 생성된 스위칭 아크가 상기 접촉점으로부터 전류 방향에 따라 상기 제1 자기장 영역 또는 상기 제2 자기장 영역으로 전도되고 그리고 두 경우 모두 상기 영역의 접촉점으로부터 동일한 방향으로 블로우되도록 상기 자기력선들은 각 경우에 상기 제1 자기장 영역 및 상기 제2 자기장 영역으로부터 시작하여 상기 전이 영역의 접촉점을 향해 동일하게 정렬된다.

3개의 극판은 서로에 대해 본질적으로 평행하게 배향된다. 일반적으로, 2개의 제1 영구 자석이 제공되고, 여기서 2개의 제1 영구 자석은 서로에 대해 반대로 분극(polarized)된다. 상기 2개의 제1 영구 자석은 2개의 측면 극판 중 하나와 각각 쌍을 이룰 수 있거나, 또는 그렇지 않고 상기 중심 극판의 양측에 배열될 수 있다. 상기 2개의 측면 극판은, 예를 들어 자기 전도체 또는 복귀(return)를 통해 상기 중심 극판과 각각 연결된다. 상기 제1 영구 자석은 이러한 자기적 연결(magnetic connection)의 일부일 수 있고 또는 상기 측면 극판과 상기 중심 극판 사이의 연결 요소 자체를 형성할 수 있다.

독립 청구항 1의 전제부에 따른 스위치 장치는 단 하나의 단일 아크 소멸 장치(arc extinction device)만이 필요한 스위치 장치의 양방향 동작이 가능하다는 장점을 제공한다. 스위칭 아크는, 전류 방향에 따라 제1 자기장 영역 또는 제2 자기장 영역으로 편향된 후, 전류 방향과 무관하게 항상 동일한 방향으로 접촉점으로부터 블로우되어, 스위칭 아크는 전류 방향에 무관하게 하나의 동일한 아크 소멸 장치에서 소화(extinguished)될 수 있다. 이에 필요한 아크 소멸 장치는 임의의 설계일 수 있으며 본 출원의 주제가 아니다. 이것은 예를 들어, 복수의 세라믹 소화 요소 또는 소화 판을 갖는 종래의 아크 소화 챔버일 수 있다. 블로우-아웃 장은 단지 영구 자기 방식(permanent magnetic manner)으로 생성되어서, 블로우-아웃 코일이 필요치 않다. 따라서 일반적인 스위칭 장치는 상대적으로 콤팩트하고 가벼우며 더욱이 가격도 저렴하다.

일반적인 스위치 장치는 예를 들어 DE 10 2015 000 796 A1, EP 3048626 A1 및 US 2012145675 A1에 알려져 있다.

일반적인 유형의 기존 스위치 장치의 문제점은 스위치 장치의 신뢰성 있는 기능이 특정 스위칭 전력까지만 보장될 수 있다는 것이다. 스위칭 전력이 증가함에 따라, 스위치 장치는 대응하여 더 큰 디자인을 가져야 한다. 이 경우, 스위칭 아크를 제어하고 이 아크를 각각의 올바른 자기장 영역으로 보내는 것이 점점 어려워진다. 블로우-아웃 장을 구축하기 위해 보다 강력한 영구 자석을 사용하는 것이 기본적으로 가능하지만, 이는 제조 비용을 상당히 증가시킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 스위치 장치를 대응하여 더 크게 설계하여 아크 진행의 신뢰성 있는 거동이 보장될 수 있도록 일반 유형의 스위치 장치를 더 개선하는 것이다. 스위치 장치를 저렴하게 제조하는 것이 여전히 가능해야 한다.

본 발명은 독립 청구항 1의 특징에 의해 달성된다. 따라서, 독립 청구항 1의 전제부에 따른 스위치 장치에 의해, 아크 블로잉 장치가 보조 자석으로서 적어도 하나의 제2 영구 자석을 포함하고, 상기 보조 자석은 상기 보조 자석의 자기장의 적어도 하나의 구획이 상기 전이 영역에서 블로우-아웃 장을 증폭시키도록 접촉점에 바로 근접하여 배열되는 경우 본 발명에 따른 목적의 해결책이 제공된다.

본 발명에 따른 해결책은, 특히 저렴한 방식으로, 상기 스위치 장치를 대응하여 크게 설계하여 아크 진행이 신뢰성 있게 거동되는 것을 허용한다.

상기 보조 자석은 상기 제1 영구 자석(들)의 기능과는 다른 기능을 갖고 있다는 것을 강조해야 한다. 상기 제1 영구 자석(들)은 3개의 극판 중 적어도 하나와 쌍을 이루고, 그리하여 직접 또는 대응하는 자기적 복귀(magnetic return)를 통해 대응하는 극판과 자기적으로 연결된다. 이것은 본 발명의 청구항 1의 의미에서 상기 보조 자석에 의한 것이 아니다. 상기 보조 자석은 상기 3개의 극판 중 임의의 극판과 직접 접촉하지 않고, 대응하는 자기 전도체를 통해 상기 극판과 전혀 연결되지 않는다. 상기 보조 자석의 기능은 자기 블로우-아웃 장의 상기 전이 영역에서 자기장의 증폭만을 야기하는 것이다. 이 증폭은 상기 전이 영역으로 제한되고, 상기 제1 자기장 영역 또는 제2 자기장 영역과 관련이 없다.

본 발명의 유리한 실시형태는 종속 청구항의 주제이다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 보조 자석은 상기 중심 극판의 연장 평면에 의해 획정된 아크 블로잉 장치의 대칭 평면에 대해 평면 대칭이 되도록 배열된다. 이러한 방식으로, 상기 전이 영역에서 자기장을 대칭적으로 증폭하는 것이 야기된다. 상기 보조 자석은 특히 상기 접촉점 및 상기 아크 블로잉 장치에 대해 소위 중심에 배열되기 때문에, 특히 중요 영역, 즉 아크가 형성되는 영역에서 증폭이 일어난다.

여기서, 상기 보조 자석의 자화 장치는 상기 제1 자기장 영역의 자기력선과 상기 제2 자기장 영역의 자기력선 모두에 직각을 포함하는 것이 특히 유리하다.

가장 간단한 경우 단 하나의 보조 자석만이 제공된다. 그러나, 복수의 보조 자석이 또한 자기 블로우-아웃 장의 전이 영역의 하나의 구획을 각각 증폭하도록 배열될 수 있다.

본 발명에 따른 스위치 장치는 표준 부품을 상기 보조 자석에 사용할 수 있는 경우 저렴하게 제조될 수 있다. 유리한 영구 자석은 입방체 또는 원통형 형상을 갖지만, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 보조 자석은 또한 링 박편(ring segment)을 나타낼 수 있고 방사상으로 자화될 수 있다. 이 실시형태에서, 하나의 단일 보조 자석이 사용되는 경우, 상기 전이 영역의 비교적 큰 구획에서 상기 자기 블로우-아웃 장을 증폭하는 것이 가능하다. 기본적으로, 상기 보조 자석은 전체 전이 영역에서 상기 자기 블로우-아웃 장을 증폭시키도록 구현될 수도 있다. 이 경우 상기 보조 자석은 180°에 걸쳐 연장되는 링 박편일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특히 바람직한 실시형태에 따르면, 2개의 보조 자석이 제공되고, 여기서 상기 2개의 보조 자석은 상기 중심 극판의 연장 평면에 의해 획정된 블로우-아웃 장치의 대칭 평면에 대해 서로 대칭적으로 배열된다. 이 실시형태에서, 저렴한 표준 영구 자석을 사용함으로써 상기 전이 영역의 비교적 큰 구획이 증폭될 수 있다.

특히 바람직한 방식으로, 상기 2개의 보조 자석의 자화 방향은 이 경우에 대칭 평면에 대해 0°보다 크고 90°보다 작은 각도를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 이 각도는 5° 내지 45°의 영역에 있다. 특히 바람직한 각도는 5° 내지 30°의 영역에 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 접촉점은 제1 접촉부 및 제2 접촉부를 포함하고, 여기서 상기 제1 접촉부 및 상기 제2 접촉부는 상기 스위치 장치의 작동 시 서로 접촉될 수 있고, 상기 보조 자석은 각각의 다른 접촉부와는 반대쪽을 향하는 상기 제1 접촉부 또는 제2 접촉부 측에 배열된다. 이 실시형태에서, 상기 보조 자석은 자기장의 구획이 상기 전이 영역에서 블로우-아웃 장을 증폭시키도록 배열될 수 있는 반면, 상기 보조 자석의 자기장의 나머지 구획은 블로우-아웃 장에 부정적인 영향을 미치지 않는다. 상기 접촉부는 바람직하게는 비-자성 금속, 바람직하게는 구리로 구성된다. 따라서 상기 접촉부는 상기 보조 자석의 자기장에 전혀 영향을 미치지 않는다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 보조 자석은 각각의 접촉부와 용이하게 견고히 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 보조 자석은 대응하는 접촉부에 접착되거나 나사 결합될 수 있다. 그러나, 특히 바람직한 방식으로, 상기 보조 자석은 상기 스위치 장치의 하우징의 대응하는 리세스(recess)에 유지된다. 상기 하우징은 예를 들어 플라스틱으로 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 보조 자석은 희토류 자석이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스위치 장치의 대각선도;
도 2는 도 1에 도시된 절단선 II를 따라 도 1의 발명에 따른 스위치를 통한 단면도(측단면도);
도 3은 도 1에 도시된 절단선 III을 따라 도 1의 본 발명에 따른 스위치를 통한 단면도(길이방향 단면도);
도 4는 도 1에 도시된 절단선 IV를 따라 도 1의 발명에 따른 스위치를 통한 단면도(평단면도);
도 5는 도 2에 도시된 본 발명에 따른 스위치의 제1 접촉점의 상세도로서, 제1 예시적인 실시형태에 따라 본 발명에 따라 보조 자석이 제공된 것을 도시하는 도면;
도 6은 도 5에 상세히 도시된 접촉점의 고정 접촉부에 대한 평면도;
도 7은 도 6의 평면도에 대응하는 측면도;
도 8은 도 7의 변형예를 도시하는 도면으로서, 스위치 장치의 하우징의 리세스에 보조 자석이 유지된 것을 도시하는 도면;
도 9는 본 발명의 제2 예시적인 실시형태에 따라 도 6과 유사한 고정 접촉부에 대한 평면도;
도 10은 본 발명의 제3 예시적인 실시형태에 따라 도 6 및 도 9와 유사한 고정 접촉부에 대한 평면도.

다음의 설명에서, 동일한 부분은 동일한 참조 번호로 표시된다. 도면이 도면과 관련된 설명에서 명시적으로 논의되지 않은 참조 번호를 포함하는 경우, 도면의 이전의 또는 이후의 설명을 참조한다.

도 1은 본 발명에 따른 스위치 장치(1)의 대각선도를 도시한다. 스위치 장치는 단극 접촉기이다. 도 2는 도 1에 도시된 절단선 II를 따라 도 1의 발명에 따른 스위치를 통한 단면을 도시한다. 도 3은 도 1에 도시된 절단선 III을 따라 도 1의 본 발명에 따른 스위치를 통한 단면을 도시한다. 도 4는 도 1에 도시된 절단선 IV를 따라 도 1의 발명에 따른 스위치를 통한 단면을 도시한다.

접촉기(1)는 대응하는 핀(pin)(8.1, 8.2)과 전기적으로 각각 연결된 2개의 고정 접촉부(7.1 및 7.2)를 갖는다. 2개의 고정 접촉부(7.1 및 7.2)는 접촉 브리지(contact bridge)(10)에 의해 전기 전도성 방식으로 서로 연결될 수 있다. 접촉 브리지(10)는 전자기 구동부(19)의 전기자에 의해 작동되고, 2개의 가동 접촉점(9.1, 9.2)을 갖는다. 접촉부가 폐쇄될 때, 제1 가동 접촉부(9.1)는 제1 고정 접촉부(7.1)와 맞닿게 배치된다. 제2 가동 접촉부(9.2)는 제2 고정 접촉부(7.2)와 접촉한다. 전자기 구동부가 부착된 스위치 장치의 섀시(20)는 도면에서 참조 번호 20으로 표시된다.

접촉부가 개방될 때, 제1 고정 접촉부(7.1)와 제1 가동 접촉부(9.1) 사이 그리고 제2 고정 접촉부(7.2)와 제2 가동 접촉부(9.2) 사이에 각각 하나의 스위칭 아크가 생성된다.

스위칭 아크가 형성됨으로 인해 스위치 장치가 손상되는 것을 방지하기 위해, 스위칭 아크는 접촉 구역으로부터 밖으로 안내되고 소화되어야 한다. 이하에서, 제1 고정 접촉부(7.1)와 제1 가동 접촉부(9.1)의 페어링(pairing)은 제1 접촉점이라고 명명될 것이다. 제2 접촉부(7.2)와 제2 가동 접촉부(9.2)의 페어링은 제2 접촉점이라고 명명될 것이다. 스위치 장치는 접촉점으로부터 스위칭 아크를 블로우하기 위해 2개의 접촉점 각각에 대한 아크 블로잉 장치를 포함한다. 2개의 아크 블로잉 수단 각각은 하나의 아크 소멸 장치(5.1 및 5.2)와 각각 쌍을 이룬다. 2개의 아크 소멸 장치(5.1 및 5.2)는 하우징의 양측에 배열된다. 제1 아크 소멸 장치(5.1)는 제1 접촉점(7.1/9.1)과 쌍을 이룬다. 제2 아크 소멸 장치(5.2)는 제2 접촉점(7.2/9.2)과 쌍을 이룬다. 하우징의 상부측에는, 제3 아크 소멸 장치(5.3)가 제1 접촉점 및 제2 접촉점과 모두 쌍을 이루고 더 배열된다. 제3 아크 소멸 장치에 의해, 소멸 가능성이 필요에 따라 증가될 수 있다. 아크 소멸 장치들 사이에 위치된 하우징 부분은 적합한 구리 판(32)에 의해 아크로부터 보호될 수 있다. 모두 3개의 아크 소멸 장치(5.1, 5.2 및 5.3) 각각은 서로 상하로 교대로 적층된 수 개의 소멸 요소를 갖는다. 소멸 요소는 세라믹으로 구성된다. 소멸 요소는 또한 대안으로 소화 판(extinguishing plate)으로 설계될 수도 있다.

아크 블로잉 장치의 구조는 제1 고정 접촉부(7.1) 및 제1 가동 접촉부(9.1)로 구성된 제1 접촉점에 대해 아래에서 설명된다. 도면은 도 4에 대해서만 크게 재현될 수 있다. 아크 블로잉 장치에 의해 생성된 블로우-아웃 장은 본 발명에 따른 스위치 장치에서 영구 자기 방식으로만 생성된다. 전기적으로 구동되는 블로우-아웃 코일이 필요치 않다. 도 4에 도시된 2개의 영구 자석(2.1 및 2.2)은 청구항의 의미에서 제1 영구 자석을 형성한다. 이들 영구 자석은 제1 접촉점과 쌍을 이루는 아크 소멸 장치(5.1)와 제1 접촉점 사이에 배열된다. 제1 영구 자석(2.1)은 도 1에 도시된 스위치 하우징의 측벽에 배열된 제1 측면 극판(6.1)과 직접 접촉한다. 또한 제2 영구 자석(2.2)은 도 1에 도시되고 반대쪽 하우징에 배열된 제2 측면 극판(6.2)과 직접 접촉한다. 2개의 측면 극판(6.1 및 6.2) 사이에는 도 4에 도시되고 2개의 측면 극판(6.1, 6.2)에 평행하게 연장된 중심 극판(6.3)이 존재한다. 2개의 영구 자석과 중심 극판(6.3) 사이에는 각각 하나의 자기 복귀가 배열된다. 복귀 자석과 영구 자석은 모두 원통형으로 설계된다.

2개의 영구 자석(2.1 및 2.2)은 반대로 분극된다. 북극은 각각 제1 극판(6.1) 및 제2 극판(6.2)에서 각각 외부에 위치된다. 공통 남극은 중심 극판(6.3)에 위치된다. 반대 분극은 제2 측면 극판(6.2)(오른쪽)과 중심 극판(6.3) 사이에 구축된 자기장이 제1 극판(6.1)(왼쪽)과 중심 극판(6.3) 사이에 구축된 자기장과 반대 방향으로 배향되게 한다. 이 상황은 또한 도 4에 도시된 자기력선(23)으로부터 명백하다.

극판들은 이들 사이에 2개의 채널을 획정하고, 각각의 채널은 제1 접촉점으로부터 시작하여 아크 소멸 장치(5.1)에서 종료된다. 여기서, 제1 측면 극판(6.1)과 중심 극판(6.3) 사이에 제1 채널(4.1)이 존재한다. 제2 측면 극판(6.2)과 중심 극판(6.3) 사이에는 제2 채널(4.2)이 있다. 2개의 채널은 길이방향 연장에 횡 방향으로 각각 연장되는 2개의 반대 방향으로 분극된 자기장 중 하나의 자기장에 의해 산재된다. 2개의 측면 극판(6.1, 6.2)은 접촉점 옆에 측방으로 도달하고, 중심 극판(6.3)은 다소 짧고 접촉점 앞에서 종료된다. 이는 접촉점에 자기 블로우-아웃 장의 전이 영역을 생성한다. 고정 접촉부(7.1) 또는 가동 접촉부(9.1)의 대략 중심에서, 각각 자기력선은 채널(4.1 및 4.2)에서 2개의 자기장의 자기력선에 수직으로 연장된다. 전이 영역에서, 자기력선은 180° 각도에 걸쳐 유사하게 펼쳐져 있다(quasi fanned out). 이에 의해 채널(4.1)에서 자기장의 방향은 최종적으로 채널(4.2)에서 자기장의 방향에 대응할 때까지 전이 영역에서 반전된다.

이제 제1 핀(8.1)이 전압원의 양의 단자에 연결되면, 접촉부를 개방하는 동안, 스위칭 아크(3.1)가 제1 접촉점에 형성되고, 도 4에서 자기 블로우-아웃 장에 의해 먼저 오른쪽으로 편향되고(도 4에서, 스위칭 아크는 투영 평면 아래에 위치됨) 나서, 제2 측면 극판(6.2)과 중심 극판(6.3) 사이의 채널(4.2)로 들어간다. 스위칭 아크(3.1)의 이동 방향은 이 경우 화살표(24)로 도시되어 있다. 제1 핀(8.1)이 전압원의 음의 단자에 연결되면, 스위칭 아크는 반대 방향으로 왼쪽으로 먼저 편향된다. 이후 아크는 화살표(25)로 도시된 경로를 따라 제1 측면 극판(6.1)과 중심 극판(6.3) 사이의 좌측 채널(4.1)로 들어간다. 두 경우 모두, 스위칭 아크는 이후 자기 블로우-아웃 장에 의해 아크 소멸 장치(5.1)로 구동된다. 중심 극판(6.3)은 또한 아크 소멸 장치(5.1)를 향하는 반대쪽 단부의 2개의 측면 극판(6.1, 6.2)보다 다소 짧다. 이에 의해, 자기 블로우-아웃 장은 또한 스위칭 아크를 아크 소멸 장치(5.1)의 중심으로 안내하는 아크 소멸 장치(5.1)의 바로 앞에 전이 영역을 갖는다. 이에 의해, 아크 소멸 장치(5.1)는 콤팩트하게 유지될 수 있다.

제2 고정 접촉부(7.2) 및 제2 가동 접촉부(9.2)에 의해 형성된 제2 접촉점에는, 제1 접촉점에서 아크 블로잉 장치의 것과 동일한 디자인을 갖는 아크 블로잉 장치가 또한 제공된다. 접촉점(7.1/9.1) 및 접촉점(7.2/9.2)에 형성된 2개의 스위칭 아크(3.1 및 3.2)는 도 4의 도면에서 전류 방향에 따라 처음에 모두 오른쪽으로 또는 모두 왼쪽으로 편향되고 나서, 각각의 아크 소멸 장치(5.1 또는 5.2)로 블로우된 후, 또한 제3 아크 소멸 장치(5.3)로 편향된다. 전류 방향에 따라, 스위칭 아크(3.1 및 3.2)는 채널(4.1)을 통해 또는 도 2에 도시된 바와 같이 채널(4.2)을 통해 아크 소멸 장치로 구동된다.

도 2에서는 한편으로는 스위칭 아크를 안내하고 다른 한편으로는 아크를 아크 소멸 장치로 보내기 위해 소위 아크 배플(arc baffle)이 여러 개 제공되는 것을 볼 수 있다. 제1 고정 접촉부(7.1)는 제1 아크 배플(11)과 쌍을 이루고, 제2 고정 접촉부(7.2)는 제2 아크 배플(12)과 쌍을 이룬다. 제1 아크 배플(11)과 제2 아크 배플(12)은 각각의 고정 접촉부(7.1 및 7.2)와 각각의 대응하는 아크 소멸 장치(5.1 또는 5.2) 사이에 각각 연장된다. 이들 배플은 각각 고정 접촉부(7.1 또는 7.2)를 대응하는 핀(8.1 또는 8.2)에 각각 연결한다. 제1 아크 배플(11) 및 제2 아크 배플(12)은 각각의 중심 극판(6.3) 아래에 배열되고, 대응하는 아크 블로잉 장치의 제1 채널(4.1) 및 평행한 제2 채널(4.2) 모두에 걸쳐 그 폭을 따라 연장된다. 나아가, 제3 아크 배플(13) 및 제4 아크 배플(14)이 제공된다. 제3 아크 배플(13) 및 제4 아크 배플(14)은 각각 제1 가동 접촉부(9.1)로부터 제2 가동 접촉부(9.2)로 아크를 보내어, 제3 아크 배플(13) 및 제4 아크 배플(14) 각각이 접촉 브리지(10)와 함께 거의 폐쇄 루프를 형성하도록 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 아크 블로잉 장치 및 제2 아크 블로잉 장치의 중심 극판(6.3)은 각각 제3 아크 배플(13)과 제4 아크 배플(14) 사이에 배열된다. 도 2의 도면에서 제3 아크 배플(13)은 2개의 중심 극판(6.3) 뒤에 위치되어서 이 도면에서는 점선으로 도시된다.

제3 아크 배플(13) 및 제4 아크 배플(14)의 단부는 접촉 브리지(10)가 제3 및 제4 아크 배플에 대해 이동될 수 있도록 접촉 브리지(10)의 단부로부터 각각 약간 이격되어 있다. 스위칭 아크가 접촉점으로부터 블로우-아웃되면 스위칭 아크의 베이스는 접촉 브리지로부터 제3 또는 제4 아크 배플로 각각 점프한다. 접촉 브리지의 코너는 바람직하게는 서비스 수명을 증가시키기 위해 둥글다.

제1 아크 블로잉 장치의 제1 아크 블로우-아웃 자석(2.1) 및 제2 아크 블로잉 장치의 제1 아크 블로우-아웃 자석(2.1)은 제3 아크 배플(13)과 접촉 브리지(10)에 의해 형성된 루프 내에 배열되고, 제1 아크 블로잉 장치의 제2 아크 블로우-아웃 자석(2.2) 및 제2 아크 블로잉 장치의 제2 아크 블로우-아웃 자석(2.2)은 제4 아크 배플(14) 및 접촉 브리지(10)에 의해 형성된 루프 내에 배열된다. 이에 의해 아크 블로우-아웃 자석은 간단한 방식으로 아크로부터 차폐된다. 세라믹 등의 아크 블로우-아웃 자석의 보호 피복이 필요치 않다.

도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 접촉 브리지(10)는 2개의 가동 접촉부(9.1 및 9.2)가 2개의 고정 접촉부(7.1 및 7.2) 위에 있게 배열된다. 전자기 구동부(19)는 2개의 접촉점 아래에 위치된다. 이는 유지 보수를 위해 하우징의 상부 부분이 완전히 제거될 수 있어 접촉부에 자유롭게 접근할 수 있게 한다는 장점을 갖는다. 상부 하우징 부품을 잠그는 것은 도 1에 도시된 래치(26)에 의해 이루어진다.

제1 아크 볼리잉 장치 및 제2 아크 블로잉 장치의 중심 극판(6.3)은 전기 절연 방식으로 덮인다. 접촉 브리지(10)는 전기 절연 물질의 접촉 캐리어(27) 상에 배열된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 접촉 캐리어(27)는 스위치 장치의 하우징의 얇은 폭에 걸쳐 제1 접촉점과 제2 접촉점 사이에 연장된다. 접촉 캐리어는 아크에 의해 구축된 플라즈마에 대해 미로형 밀봉 배리어가 형성되도록 양측에서 하우징의 대응하는 홈(groove) 안으로 침지된다. 접촉 캐리어(27) 아래에는 벨로우즈(28)가 더 배열되고, 이 벨로우즈는 대응하는 고부하가 스위칭되는 경우 스위치 디바이스의 구동부의 요크(yoke) 판에 아크가 생성되는 동안 아크에 의해 발생된 플라즈마로 인해 발생할 수 있는 접지 종단을 방지한다.

이 시점에서, 2개의 아크 소멸 장치(5.1 및 5.2) 중 하나와 각각 쌍을 이루고 각각 극판(6.1, 6.2 및 6.3)으로 구성된 2개의 도시된 극판 배열에 더하여, 유리하게는 제3 아크 소멸 장치(5.3)와 쌍을 이루고 2개의 측면 아크 소멸 장치(5.1 및 5.2)의 영역과 추가로 또한 쌍을 이룰 수 있는 적어도 하나의 추가의 극판 배열이 제공될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 이러한 추가의 극판 배열의 극판은 바람직하게는 제3 아크 소멸 장치(5.3)의 거의 전체 길이에 걸쳐 연장된다. 극판(6.1, 6.2 및 6.3)은 이 실시형태에서 제3 아크 소멸 장치보다 다소 아래에서 종료되거나 이보다 다소 작다. 추가 극판 배열의 아크 블로우-아웃 자석은 제3 아크 소멸 장치의 영역에서 중심에 배열될 수 있다.

도 5는 도 2에 도시된 본 발명에 따른 스위치의 제1 접촉점의 상세도를 도시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 접촉점에 바로 근접하여, 본 발명에 따라 제공된 보조 자석(15)이 배열되고, 이 보조 자석은 전이 영역에서 블로우-아웃 장을 증폭시킨다. 보조 자석(15)은 가동 접촉부(9.1)와는 반대쪽을 향하는 고정 접촉부(7.1)의 하부측에 위치된다. 보조 자석에 의해 생성된 자기장의 자기력선은 참조 번호 17로 지시된다. 그 결과 도 5의 도면 및 특히 도 7의 도면으로부터, 자기장의 상부 부분만이 제1 접촉점(7.1/9.1)에 형성된 스위칭 아크(3.1)에 영향을 미치기 때문에 자기장의 상부 부분만이 실제로 관련된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 보조 자석(15)은 중심 극판(6.3)의 연장 평면에 의해 획정되는 블로잉 장치의 대칭 평면(16)에 대해 평면 대칭이 되도록 배열된다. 보조 자석(15)의 자화 방향은 제1 자기장 영역(4.1)의 자기력선에 대해서 그리고 제2 자기장 영역(4.2)의 자기력선에 대해서 직각을 포함한다.

보조 자석(15)은 고정 접촉부(7.1/11)에 견고히 연결될 수 있다. 예를 들어, 접착하거나 나사 고정하는 것이 가능하다. 도 8은 보조 자석(15)이 본 발명에 따른 스위치 장치의 하우징(18)의 리세스(21)에 간단한 방식으로 수용되고 유지되는 변형예를 도시한다.

도 9는 접촉점마다 2개의 보조 자석(15)이 사용되는 제2 예시적인 실시형태를 도시한다. 2개의 보조 자석은 블로잉 장치의 대칭 평면(16)에 대해 대칭적으로 배열된다. 2개의 보조 자석(15)의 자화 방향은 대칭 평면(16)에 대해 대략 20°의 각도(α)를 포함한다.

도 5 내지 도 9에 도시된 보조 자석은 단순한 입방형 또는 원통형 영구 자석, 바람직하게는 희토류 자석으로 설계될 수 있다. 대조적으로, 도 10은 보조 자석(15)이 링 박편을 나타내고 방사상으로 자화된 다른 예시적인 실시형태를 도시한다. 이 예시된 실시형태에서, 블로우-아웃 장의 전이 영역은 하나의 단일 보조 자석에 의해서만 비교적 넓은 구획에서 증폭될 수 있다. 그러나, 도 10의 예시적인 실시형태에 따른 보조 자석(15)은 도 5 내지 도 9의 예시적인 실시형태에서 사용된 표준 자석보다 더 복잡하고 제조 비용이 더 비싸다.

Claims (10)

1. 스위치 장치(1)로서,
   적어도 하나의 접촉점 및 상기 접촉점과 관련된 하나의 영구 자석 아크 블로잉 장치(arc blowing device)를 포함하되,
   상기 아크 블로잉 장치는 제1 측면 극판(pole plate)(6.1), 제2 측면 극판(6.2), 상기 제1 측면 극판과 상기 제2 측면 극판 사이에 배열된 중심 극판(6.3), 및 자기 블로우-아웃 장(magnetic blow-out field)을 생성하기 위한 적어도 하나의 제1 영구 자석(2.1, 2.2)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 제1 영구 자석(2.1, 2.2)은 상기 블로우-아웃 장의 제1 자기장 영역이 상기 제1 측면 극판(6.1)과 상기 중심 극판(6.3) 사이에 제공되도록 그리고 상기 블로우-아웃 장의 제2 자기장 영역이 상기 제2 측면 극판(6.2)과 상기 중심 극판(6.3) 사이에 제공되도록 자기 전도체(magnetic conductor)를 통해 또는 직접 상기 극판(6.1, 6.2, 6.3) 중 적어도 하나와 접촉하여 배열되고, 상기 제1 자기장 영역의 자기력선(magnetic field line)(23)은 상기 제2 자기장 영역의 자기력선(23)과 반대로 정렬되고, 상기 블로우-아웃 장은 상기 제1 자기장 영역과 상기 제2 자기장 영역을 함께 연결하는 전이 영역을 추가로 갖고, 상기 접촉점을 개방할 때 상기 전이 영역 내에 생성된 스위칭 아크(3.1, 3.2)가 상기 접촉점으로부터 전류 방향에 따라 상기 제1 자기장 영역으로 전도되거나 또는 상기 제2 자기장 영역으로 전도되고 그리고 두 경우 모두 상기 영역에서 상기 접촉점으로부터 동일한 방향으로 블로우되도록 상기 자기력선(23)들은 각 경우에 상기 제1 자기장 영역과 상기 제2 자기장 영역으로부터 시작하여 상기 전이 영역의 상기 접촉점을 향해 동일하게 정렬되고, 상기 아크 블로잉 장치는 보조 자석(15)으로서 적어도 하나의 제2 영구 자석을 갖고, 상기 보조 자석(15)은 상기 보조 자석(15)의 자기장의 적어도 하나의 구획이 상기 전이 영역에서 블로우-아웃 장을 증폭시키도록 상기 접촉점의 바로 근처에 배열되는 것을 특징으로 하는 스위칭 장치(1).
2. 제1항에 있어서, 상기 보조 자석(15)은 상기 중심 극판(6.3)의 연장 평면에 의해 획정된 상기 아크 블로잉 장치의 대칭 평면(16)에 대해 평면 대칭이 되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 스위치 장치(1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보조 자석(15)의 자화 방향은, 상기 제1 자기장 영역의 자기력선 및 상기 제2 자기장 영역의 자기력선 둘 다에 대해서 직각을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 장치(1).
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보조 자석(15)은 링 박편(ring segment)을 나타내고 방사상으로 자화되는 것을 특징으로 하는 스위치 장치(1).
5. 제1항에 있어서, 2개의 보조 자석(15)이 제공되고, 상기 2개의 보조 자석(15)은 상기 중심 극판(6.3)의 연장 평면에 의해 획정된 상기 아크 블로잉 장치의 대칭 평면(16)에 대해 서로 대칭적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 스위치 장치(1).
6. 제5항에 있어서, 상기 2개의 보조 자석(15)의 자화 방향은 상기 대칭 평면(16)에 대해 0°보다 크고 90°보다 더 작은 각도(α)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 장치(1).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉점은 제1 접촉부(7.1, 7.2) 및 제2 접촉부(9.1, 9.2)를 포함하고, 상기 제1 접촉부 및 제2 접촉부는 상기 스위치 장치의 작동 시 서로 접촉하게 될 수 있고, 상기 보조 자석(15)은 각각의 다른 접촉부와는 반대쪽을 향하는 상기 제1 접촉부 또는 제2 접촉부 측에 배열되는 것을 특징으로 하는 스위칭 장치(1).
8. 제7항에 있어서, 상기 보조 자석(15)은 각각의 접촉부(7.1, 7.2, 9.1, 9.2)에 견고히 연결되는 것을 특징으로 하는 스위치 장치(1).
9. 제7항에 있어서, 상기 보조 자석(15)은 상기 스위치 장치(1)의 하우징(18)의 리세스(21)에 유지되는 것을 특징으로 하는 스위치 장치(1).
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보조 자석(15)은 희토류 자석인 것을 특징으로 하는 스위치 장치(1).

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