JP2016146333A - 永久磁石消弧手段を備えた開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一般的なタイプの開閉装置において、シンプルで安価な構成で、電流の向きにかかわらず確実に消弧ができるものを提供する。
【解決手段】アークブロー装置が、ブロー磁界を発生させるためのブロー磁石２．１，２．２を備え、ブロー磁界は、第１磁界領域と、第１磁界領域に隣接して配置された第２磁界領域とを含み、第１磁界領域の磁力線は、第２磁界領域の磁力線とは反対方向を向いており、ブロー磁界は、第１磁界領域と第２磁界領域とを互いに接続する遷移領域をさらに含み、第１磁界領域および第２磁界領域からそれぞれ出る磁力線の遷移領域における向きが、接点に向かって揃うことで、遷移領域におけるスイッチアーク３.１，３．２が、電流の向きに依存して、接点から出て第１磁界領域または第２磁界領域のいずれかへと向かい、そこで、いずれの場合も接点から遠ざかる同じ方向にブローされることが規定される。
【選択図】図２

Description

本発明は、独立請求項１の前提部に記載の開閉装置に関する。

一般的な開閉装置は、少なくとも一つの接点と、当該接点に関連づけられたアークブロー装置とを備えている。アークブロー装置は、ブロー磁界を発生させるための少なくとも一つのブロー磁石を備えている。ブロー磁界には、接点の開放時に発生するスイッチアークが、接点から吹き消されるようにする性質がある。

一般的な開閉装置は、たとえば、欧州特許出願公開第２２３０６７８号（Ａ２）明細書によって知られている。これは、耐アーク性接触子であり、そのアークブロー装置は、電気的に駆動される吹消しコイルとともに永久磁石も備えている。磁気ブローを生じる吹消しコイルを使用することは、通常、開閉装置が、比較的重く、大きく、製造費用がかさむものであることを意味する。また、アークに対するブローの効果は、電流強度に依存し、これによって臨界電流範囲が生じる。スイッチングの瞬間に吹消しコイルを起動するには、追加の費用が必要である。

本発明の目的は、この一般的なタイプの開閉装置において、シンプルで安価な構成で、電流の向きにかかわらず確実に消弧ができるものを提供することである。

この目的は、独立請求項１の特徴によって達成される。これによって、前記ブロー磁界が、第１磁界領域と、当該第１磁界領域に隣接して配置された第２磁界領域とを含み、前記第１磁界領域の磁力線が、前記第２磁界領域の磁力線とは反対方向を向いており、前記ブロー磁界が、前記第１磁界領域と前記第２磁界領域とを互いに接続する遷移領域をさらに含み、前記第１磁界領域および前記第２磁界領域からそれぞれ出る前記磁力線の前記遷移領域における向きが、前記接点に向かって揃うことで、前記遷移領域における前記スイッチアークが、電流の向きに依存して、前記接点から出て前記第１磁界領域または前記第２磁界領域のいずれかへと向かい、そこで、いずれの場合も前記接点から遠ざかる同じ方向にブローされるとき、一般的な開閉装置に対する本発明による解決手段が提供される。

本発明による解決手段は、スイッチアークが電流の向きにかかわらず常に開閉装置のケーシングから出て同じ方向にブローされることで、スイッチアークの消弧に必要な消弧装置が一つだけであるというメリットを提供する。ここでは、純粋に永久磁石的にブロー磁界を形成することができるので、重く高価な吹消しコイルを完全に不要とすることができる。したがって、本発明による開閉装置は、非常にコンパクトである。スイッチアークは、したがって、ブロー磁界の遷移領域の中央で発生するので、電流の向きによって、第１磁界領域の中に、または、第２磁界領域の中に、向かうよう方向づけされる。磁力線は、好ましくは１８０°の角度で扇形に広がった形状の、遷移領域内にある。第２磁界領域を第１磁界領域の鏡像となるように形成すると、特にシンプルな構成が得られる。

本発明の有利な実施形態が、従属請求項の主題である。

本発明の好ましい一実施形態において、前記第１磁界領域は第１チャネルと関連づけられ、前記第２磁界領域は第２チャネルと関連づけられ、前記第１チャネルおよび前記第２チャネルは平行に延びて隣接配置されており、前記第１チャネルは、その縦延長方向を横切って前記第１磁界領域の磁力線が透過するとともに、前記第２チャネルは、その縦延長方向を横切って前記第２磁界領域の磁力線が透過するものである。

チャネルを設けることによって、スイッチアークを、確実に、接点から遠ざかる方向にブローさせることができる。

本発明のさらなる好ましい実施形態において、開閉装置は、消弧装置をさらに備え、当該消弧装置は、前記スイッチアークが、電流の向きにかかわらず、前記アークブロー装置を介して前記消弧装置内にブローされるように配置されている。これにより、確実なアークの消弧が安価なやり方で達成される。

本発明のさらなる特に好ましい実施形態において、前記アークブロー装置は、第１横磁極板と、第２横磁極板と、間に挟まった中央磁極板とを備え、前記第１磁界領域は、前記第１横磁極板と前記中央磁極板との間に形成され、前記第２磁界領域は前記第２横磁極板と前記中央磁極板との間に形成されている。この実施形態においては、ブロー磁界が精確かつシンプルなやり方で生成可能である。さらに、この実施形態では、特にコンパクトで構造的に有利な解決手段が可能である。第１磁界領域において、そして、第２磁界領域において、前記磁力線は、実質的に磁極板に直交するように延びている。前記したチャネルは、それぞれ、横磁極板と中央磁極板との間を延びている。磁極板は、好ましくは、前記チャネルの側壁を形成する。

本発明のさらなる特に好ましい実施形態において、前記第１横磁極板は少なくとも一つの第１ブロー磁石に関連づけられ、前記第２横磁極板は少なくとも一つの第２ブロー磁石に関連づけられ、前記第１ブロー磁石および前記第２ブロー磁石は、逆極性である。第１ブロー磁石および第２ブロー磁石は、それぞれ、好ましくは、横磁極板と前記中央磁極板との間に配置されている。さらに、第１ブロー磁石は、好ましくは、前記第１横磁極板と直接接触しており、第２ブロー磁石は、好ましくは、前記第２横磁極板と直接接触している。

本発明の他の同様に特に好ましい実施形態において、前記中央磁極板は、前記接点に対面する少なくとも一方の第１端部において、前記２枚の横磁極板よりも短い。これにより、遷移領域の磁力線の、特に有利な扇形に広がるかたちが達成される。ここで、前記２枚の横磁極板が前記接点と横に隣接して延び、前記接点が前記第１横磁極板の第１の端部と前記第２磁極板（６．２）の第１の端部との間に配置されるようにすると特に有利である。このように、スイッチアークが、その形成後、確実に、電流の向きに依存して、第１磁界領域の中へ、あるいは、第２磁界領域の中へ、と方向づけられるようになることが確実になる。さらに好ましくは、前記中央磁極板は、その第１端部の反対側に位置する第２端部においても、前記２枚の横磁極板よりも短い。これにより、スイッチアークが、消弧装置に入る前に再び中央に、いわば中央磁極板の対称面内に、向かうよう方向づけられる。それによって、消弧装置は、特にコンパクトに設計可能である。

本発明の他の特に好ましい実施形態において、前記接点は、固定コンタクトと可動コンタクトとを有し、第１アーク案内板および第２アーク案内板が当該固定コンタクトと関連づけられ、前記第１アーク案内板および前記第２アーク案内板がそれぞれ前記接点と前記消弧装置との間を延びて前記固定コンタクトに導電接続され、第３アーク案内板および第４アーク案内板が前記可動コンタクトと関連づけられ、前記第３アーク案内板および前記第４アーク案内板もそれぞれ前記接点と前記消弧装置との間を延び、前記第３アーク案内板および前記第４アーク案内板がそれぞれ前記可動コンタクトから離間配置され、前記第１アーク案内板および前記第３アーク案内板が前記第１磁界領域と関連づけられたアーク案内板の第１のペアを組み、前記第２アーク案内板および前記第４アーク案内板が前記第２磁界領域と関連づけられたアーク案内板の第２のペアを組み、前記第１のペアおよび前記第２のペアに属するアーク案内板は、スイッチアークが、消弧装置内にアークブロー装置を介してブローされると、前記第１アーク案内板と前記第３アーク案内板との間、もしくは、前記第２アーク案内板と前記第４アーク案内板との間を張り渡して引き伸ばされるように、前記接点からそれぞれ拡がっている。スイッチアークは、この実施形態においては、引き伸ばされることによって、消弧が極めてシンプル化されている。第３アーク案内板および第４アーク案内板は可動コンタクトには接続されていない。したがって、開閉装置の動かない部材にシンプルな態様で取り付けることができる。そのため、可動コンタクトに接続されているため接点の開閉時に加速されることが必要とされる部分の大きさ（mass）が非常に小さくなる。したがって、可動コンタクトの駆動部を寸法の小さいものとすることができる。スイッチアークを可動コンタクトから第３アーク案内板または第４アーク案内板にわたってスパークさせることができるようにするためには、第３アーク案内板または第４アーク案内板のそれぞれと可動コンタクトとの間の間隔がほんのわずかとなるようにすれば有利である。もっとも、第１アーク案内板または第２アーク案内板は、好ましくは、固定コンタクトに固定的に接続されており、さらに好ましくは、固定コンタクトと一体に形成されている。このように、製造し装着しなければならない部材はほんの少なくてよい。これによって、開閉装置の構造がシンプルかつ安価に保たれる。

本発明のさらなる特に好ましい実施形態において、開閉装置は、第１接点および第２接点を有し、これら第１接点および第２接点の可動コンタクトは、共通のコンタクトブリッジ上に配置されており、第１接点側の第３アーク案内板および第４アーク案内板は、第２接点側の第３アーク案内板および第４アーク案内板に、電気的に接続されている。この実施形態では、シンプルな態様で、確実に、スイッチアークをアーク案内板上にスパークさせ、方向づけ、それによってそれぞれ作用を受けたアーク案内板の間を、対応する消弧装置内に向かって延伸させる。

特に好ましくは、第１接点側の第３アーク案内板は、第１の導電接続により、第２接点側の第３アーク案内板または第４アーク案内板に導電接続され、第１接点側の第４アーク案内板は、第２の導電接続により、第２接点側のそれぞれ他の第３アーク案内板または第４アーク案内板に導電接続され、第１の導電接続と第２の導電接続との間には、第３の導電接続が存在し、その第３の導電接続に好ましくは一方向の電流通流のみを許可するダイオードが設けられているものとされている。この実施形態において、本発明による開閉装置は、ＤＣ駆動だけでなく、ＡＣ駆動にも適合可能である。開閉装置にＡＣ電圧を印加する場合であっても、スイッチアークは確実に消弧される。スイッチアークが、たとえば正の半波の間に、第１接点側で発生した場合には、第１磁界領域に向かう各極性をもつものとなり、そこで電流は、とりわけ第１接点側のスイッチアークとダイオードと第２接点側のスイッチアークとを介して流れる。正の半波完了後は、ダイオードが逆方向の電流を妨げるので、もはや電流は流れない。再凝固が起こり、スイッチアークは崩壊する。第３の導電接続は、第１の導電接続と第２の導電接続との間の任意の点に形成することができる。たとえば、第３の導電接続を、第１接点側の第３アーク案内板と第４アーク案内板との間に設けることができる。第１接点および第２接点で第３アーク案内板と第４アーク案内板とが互いに並列に接続される場合、構成の煩雑さが特に低減される。これは、第１接点側の第３アーク案内板が反対側に配置された第２接点側の第３アーク案内板に導電接続され、第１接点側の第４アーク案内板が反対側に配置された第２接点側の第４アーク案内板に導電接続されていることを意味する。第３アーク案内板および第４アーク案内板は、ブロー磁界の極性を対応させて変更することで、２つの接点に接続することができるが、互いにクロスさせて接続することもできる。

本発明のさらなる好ましい実施形態において、開閉装置は、第１接点と、隣接配置された第２接点とを備え、第１接点側の中央磁極板と第２接点側の中央磁極板が、異なる磁気極性を有している。２つの接点におけるブロー磁界がこれによって最適化されている。第１接点側の中央磁極板は、ここでは、好ましくは、第２接点の中央磁極板と面一となるよう揃えられている。

本発明のさらなる特に好ましい実施形態において、一ないし複数のブロー磁石は、永久磁石のみからなる。本発明のこの開閉装置は、それによって、構造が特にシンプルになり、製造費用が抑制される。永久磁石を希土類磁石とすれば、コンパクトな設計をさらに最適化することができる。

本発明のさらなる特に好ましい実施形態によれば、開閉装置は第１接点および第２接点を備え、前記第１接点は第１アークブロー装置に関連づけられ、前記第２接点は第２アークブロー装置に関連づけられ、前記第１接点は第１固定コンタクトおよび第１可動コンタクトを備え、前記第２接点は第２固定コンタクトおよび第２可動コンタクトを備え、前記第１可動コンタクトおよび前記第２可動コンタクトは、共通のコンタクトブリッジの両端部に配置され、前記第１固定コンタクトは少なくとも一つの第１アーク案内板と関連づけられ、前記第２固定コンタクトは少なくとも一つの第２アーク案内板と関連づけられ、前記第１アーク案内板および前記第２アーク案内板は前記各固定コンタクトと前記消弧装置の間を延びて前記各固定コンタクトに導電接続されている、またさらに、第３アーク案内板および第４アーク案内板が設けられ、前記第３アーク案内板および前記第４アーク案内板は、それぞれ、前記第１可動コンタクトから前記第２可動コンタクトまでアーチ状に延びて前記第３アーク案内板および前記第４アーク案内板が前記コンタクトブリッジとともに、それぞれ、略閉ループを形成しており、前記第１アークブロー装置および前記第２アークブロー装置の前記中央磁極板が、それぞれ前記第３アーク案内板および前記第４アーク案内板の間に配置されている。

この実施形態は、特に構造がシンプルなので、安価に製造可能である。同時に、この実施形態は、ＤＣ駆動の場合でもＡＣ駆動の場合でもともに特に高い消弧能力を実現する。第１アークブロー装置および第２アークブロー装置は、実質的に互いに鏡面対称となるよう構成されている。本実施形態において、第１アークブロー装置の磁極板の磁気極性は、したがって、第２アークブロー装置の磁極板の磁気極性と一致する。第３アーク案内板および第４アーク案内板の端部は、それぞれコンタクトブリッジの端部からわずかに離間配置されていて、コンタクトブリッジが第３アーク案内板および第４アーク案内板に対して移動可能になっている。アークが接点から吹き消されるとき、アークの足がコンタクトブリッジからそれぞれ第３アーク案内板または第４アーク案内板上にかかるようにスパークする。コンタクトブリッジを固定コンタクトの上方に配置すると特に有利な構成が得られる。第１アーク案内板および第２アーク案内板は、好ましくは、各中央磁極板の下方に配置されていて、それぞれ、対応するアークブロー装置の第１チャネルの上および平行する第２チャネルの上を幅方向に延びている。これらは、それぞれ、好ましくは、固定コンタクトを対応するターミナルコンタクトに接続する。コンタクトブリッジの角部は、好ましくは、耐用寿命を延ばすため、丸めておく。

特に好ましい実施形態によれば、第１アークブロー装置の第１ブロー磁石と第２アークブロー装置の第１ブロー磁石とが、第３アーク案内板およびコンタクトブリッジによって形成されるループ内に配置されていて、第１アークブロー装置の第２ブロー磁石と第２アークブロー装置の第２ブロー磁石とが、第４アーク案内板およびコンタクトブリッジによって形成されるループ内に配置されている。これにより、ブロー磁石をシンプルな方法でアークから保護している。セラミック等でできたブロー磁石用保護カバーは不要となる。

さらなる好ましい実施形態において、第１アークブロー装置および第２アークブロー装置の中央磁極板は、電気的に絶縁されるように外装されている。外装（sheath）は、適切なプラスチックまたはセラミックでつくることができる。

この実施形態のさらなる好ましい開発形態によれば、消弧装置は、第１消弧装置および第２消弧装置を有し、第１消弧装置および第２消弧装置は、第１アークブロー装置の第１チャネルおよび第２チャネルが第１消弧装置に連通する一方で第２アークブロー装置の第１チャネルおよび第２チャネルが第２消弧装置に連通するように、開閉装置のケーシングの両端の側部に配置されている。特に好ましくは、第３消弧装置がケーシングの両端の側部を接続する上側部にさらに配置されていて、第１アークブロー装置および第２アークブロー装置の第１チャネルおよび第２チャネルもこの第３消弧装置に連通している。その結果、消弧能力を必要であればさらに高くすることができる。消弧装置の間に配置されているケーシングの部分は、適切な銅板により、必要に応じアークから保護することが可能であるが、消弧装置を、前記２つのアークブロー装置とともに、メンテナンスのために、開閉装置のケーシングから完全に取り外し可能として、シンプルな方法で、固定コンタクトおよびコンタクトブリッジへの遮られないアクセスを可能にすればより有利である。開閉装置の駆動部は、前記２つの固定コンタクトの下方に配置するとよい。

有利な実施形態によれば、消弧装置はそれぞれ、積み重ねられた複数の消弧部材を備えている。消弧部材は、セラミックで作ることができる。この目的のための消弧部材は、接点または第３アーク案内板および第４アーク案内板にそれぞれ対向しており、それぞれ、少なくとも２つの複数の楔形フランクを備えている。各消弧部材の楔形フランクは、各後続消弧部材の楔形フランクを補完して、それぞれが前記２つのチャネルのうちの一方と関連づけられる２つのＶ字形溝を形成する。電流の流れる方向により、それぞれのアークブロー装置の第１チャネルまたは第２チャネルのいずれかを通って前記２つのＶ字形溝のうちの一方の中へブローされる。消弧装置はそれぞれ外側に向く複数の開口を備え、スイッチアークによって生成されるプラズマが開閉装置のケーシングから逸出できるようになっている。開口は、好ましくは、消弧部材の各溝によって形成されている。

さらに好ましい実施形態によれば、コンタクトブリッジは、電気絶縁材料からなるコンタクトキャリア上に配置され、当該コンタクトキャリアは、開閉装置のケーシングの内法を端から端まで第１接点および第２接点の間を横切って延在するものとすればスイッチング容量をさらに増やすことができる。コンタクトキャリアは、アークにより生成されるプラズマに対してラビリンスシール型のバリアが形成されるように、ハウジングの対応する溝の中へ両側で入り込むようにするのが非常に好ましい。個々の高負荷がスイッチされる際に開閉装置の駆動部のヨーク板上に閃光アークが起こったときにアークにより生成されるプラズマのせいで生ずるおそれのある接地事故を防ぐために、ベロー（bellows）を、さらに、コンタクトキャリアの下方に配置することができる。

開閉装置は、非常に好ましくは、接触子である。

本発明は、さらに開閉装置のためのアークブロー装置を提供する。

本発明の諸実施形態について、図面を参照してより詳細に説明する。

本発明による開閉装置を第１実施形態によりケースを開いた状態で示す斜視図である。 図１に示した本発明による開閉装置の断面平面図である。 図１および図２に示した開閉装置を、接点を開いた直後に、図１の視点から見た図である。 図３において電流の流れる方向を逆転させた状態を表す図である。 第２実施形態による本発明の開閉装置を示す斜視図である。 図５の本発明による開閉器を、図５の切断線ＶＩで切った断面図（側断面図）である。 図５の本発明による開閉器を、図５の切断線ＶＩＩで切った断面図（縦断面図）である。 図５の本発明による開閉器を、図５の切断線ＶＩＩＩで切った断面図（断面平面図）である。 図５〜８の本発明による開閉器の消弧装置の消弧部材を示す図である。 図５〜８の本発明による開閉器の消弧装置の他の消弧部材を示す図である。 図９および図１０の２つの消弧部材を積み重ねた状態で示す図である。

下記の実施形態を通じて、同様の部材は同じ符号で示すものとする。図面に含まれる符号に係る対応する詳細な説明がない場合、前後の図面の説明が参照される。

図１は、本発明による開閉装置１の斜視図である。開閉装置は単極接触子である。はっきり見やすいように、開閉装置のケーシングはさまざまな他の部材（その一部は図２に示されている）とともに、図示していない。図２は、断面平面図である。断面は、図１に示す部材２．１および２．２の軸線を通って延びる面である。

接触子１は、２つの固定コンタクト７．１，７．２を備え、各固定コンタクトは、対応するターミナルコンタクト８．１，８．２に電気的に接続されている。２つの固定コンタクト７．１，７．２は、コンタクトブリッジ１０によって互いに電気的に接続されている。コンタクトブリッジ１０は、電磁駆動部１９のアーマチュアにより作動され、２つの可動コンタクト９．１，９．２を備えている。コンタクトを閉じると、第１可動コンタクト９．１が移動して第１固定コンタクト７．１に当接する。第２可動コンタクト９．２は第２固定コンタクト７．２に接触する。上述のように、接触子１のケーシングは図示していない。図面において、電磁駆動部が取り付けられている開閉装置のシャーシ２０のみが示されている。

コンタクトが開くと、第１固定コンタクト７．１と第１可動コンタクト９．１との間、および、第２固定コンタクト７．２と第２可動コンタクト９．２との間で、それぞれスイッチアークが発生する。

開閉装置がスイッチアークの形成が原因で損傷するのを防ぐためは、スイッチアークをコンタクト領域から離れるように方向づけて、消弧しなければならない。第１固定コンタクト７．１と第１可動コンタクト９．１の組み合わせを、以後の記載では第１接点と呼ぶ。第２コンタクト７．２と第２可動コンタクト９．２の組み合わせを、第２接点と呼ぶ。開閉装置は、スイッチアークを接点から遠ざけるようにブローするため２つの接点のそれぞれに対しアークブロー装置を備えている。２つのアークブロー装置は、それぞれ、消弧装置５．１，５．２と関連づけられている。消弧装置は、図２に模式的に示してあるが、公知の態様で、複数の消弧板ないしセラミック消弧部材を有するものとすることができる。

アークブロー装置の構成について、まず、第１固定コンタクト７．１および第１可動コンタクト９．１からなる第１接点について説明する。アークブロー装置により生成するブロー磁界は、本発明による開閉装置においては、永久磁石の態様でのみ生成される。電動の吹消しコイルは必要とされていない。したがって、使用されるのは２つの永久磁石２．１，２．２のみである。２つの永久磁石２．１，２．２はそれぞれ、第１接点と、該第１接点と関連づけられている消弧装置５．１との間に配置されている。ここで、第１永久磁石２．１は、スイッチの図示せぬケーシングの側壁に配置された第１横磁極板６．１と直接接触している。第２永久磁石２．２は、同様に、ケーシングの反対側に配置された（はっきり見やすいよう図１には図示していない）第２横磁極板６．２と直接接触している。中央磁極板６．３は２つの横磁極板６．１，６．２の間に配置され、２つの横磁極板６．１，６．２に平行に延びているが、これも図１には図示していない。２つの永久磁石と中央磁極板６．３との間には、それぞれ、磁気バック鉄が配置されている。バック鉄は永久磁石と共に、円筒形状をしている。図２から、両部材がそれぞれ保護カバー２１にくるんであることが明らかである。

２つの永久磁石２．１，２．２は、極性が逆である。Ｓ極は、第１磁極板６．１の外側、そして第２磁極板６．２の外側に、それぞれ配置されている。共通のＮ極が、中央磁極板６．３に配置されている。逆極性とすることで、第２横磁極板６．２（右側）と中央磁極板６．３との間に形成される磁界が、第１磁極板６．１（左側）と中央磁極板６．３との間に形成される磁界と正反対の向きとなるという効果がある。この事実は、図２に示されている磁力線２３からも明らかである。

磁極板は、その間に、ともに第１接点から消弧装置５．１に延びる２つのチャネルを画成する。ここで、第１チャネル４．１は、第１横磁極板６．１と中央磁極板６．３との間にある。第２チャネル４．２は、第２横磁極板と中央磁極板６．３との間にある。２つのチャネルは、それぞれ、それらの縦延長方向を横切って２つの逆極性の磁界のうちの一方が透過する。図２からわかるように、２つの横磁極板６．１，６．２は、接点の横に隣接して延びており、中央磁極板６．３は、やや短く接点の手前に端部がある。これによって、接点に、ブロー磁界の遷移領域が生じる。固定コンタクト７．１もしくは可動コンタクト９．１のそれぞれ中央付近では、チャネル４．１および４．２内の２つの磁界の磁力線に垂直な方向に磁力線が延びている。磁力線は、遷移領域においては、１８０°の角度にひろがった疑似扇状をなしている。これにより、チャネル４．１内の磁界の向きは、遷移領域においては、反転して、ついにはチャネル４．２内の磁界の向きに対応する向きになる。

第１ターミナルコンタクト８．１が電圧源の正極に接続されている場合、コンタクトが開いたときに、第１接点でスイッチアーク３．１が生ずると、図２のブロー磁界によって、まず、右側に偏倚し、次いで第２横磁極板６．２と中央磁極板６．３との間のチャネル４．２内に入る。この場合のスイッチアーク３．１の移動方向が、矢印２４で図示されている。第１ターミナルコンタクト８．１が電圧源の負極に接続されている場合、スイッチアークは、まず反対方向である左側に偏倚する。そして、矢印２５で図示されている経路に沿って第１横磁極板６．１と中央磁極板６．３との間のチャネル４．１内に入る。このどちらの場合においても、スイッチアークは、続いて、ブロー磁界により消弧装置５．１内に追い込まれる。中央磁極板６．３は、反対側、すなわち消弧装置５．１に対向する側においても、２つの横磁極板６．１，６．２よりやや短くなっている。それによって、消弧装置５．１直前のブロー磁界も、スイッチアークを消弧装置５．１の中央に方向づける遷移領域を含むことになる。これによって、消弧装置５．１がコンパクトに保つことができる。

第２固定接点７．２および第２可動接点９．２によって形成される第２接点においても、第１接点側のアークブロー装置と同じ構造のアークブロー装置が設けられている。唯一の有意な相違点は、２つの永久磁石２．１，２．２が反対向きになっていることである。第２接点においては、したがって、中央磁極板６．３がＳ極をなす。２つの横磁極板６．１，６．２は、それぞれ、磁界のＮ極を形成する。したがって、第１ターミナルコンタクト８．１が正極に接続され、第２ターミナルコンタクト８．２が電圧源の負極に接続されると、第２接点側で発生するスイッチアーク３．２は、まず左側に偏倚し、左側の横磁極板６．１と中央磁極板６．３との間のチャネル内に入る。逆電圧の場合は、スイッチアーク３．２は、第２接点側で右側に偏倚し、したがって、右側の横磁極板６．２と中央磁極板６．３との間のチャネル内に入る。

いくつかのいわゆるアーク案内板が、第１にスイッチアークを方向づけるために、そして第２にそれを消弧装置内に向かって延伸させるように設けられていることが、図１から明らかである。アーク案内板の配置は、以下、まずは第１接点について説明する。第１固定コンタクト７．１は、第１アーク案内板１１．１と第２アーク案内板１２．１とを備える。２つのアーク案内板は、反対側に配置されている第１可動コンタクト９．１と、すなわち、第３アーク案内板１３．１および第４アーク案内板１４．１とも関連付けられている。第３アーク案内板１３．１および第４アーク案内板１４．１は、それぞれ、可動コンタクト９．１もしくはコンタクトブリッジ１０には接続されていないが、開閉装置内にしっかりと装着されている。したがって、第３アーク案内板１３．１とコンタクトブリッジ１０との間、および、第４アーク案内板１４．１とコンタクトブリッジ１０との間には、それぞれ、隙間２２が存在している。第１アーク案内板１１．１は、第３アーク案内板１３．１とともに、第１横磁極板６．１と中央磁極板６．３との間の第１チャネル４．１と関連づけられている一対のアーク案内板を構成する。同様に、第２アーク案内板１２．１は、第４アーク案内板１４．１とともに、第２横磁極板６．２と中央磁極板６．３との間の第２チャネル４．２と関連づけられている一対のアーク案内板を構成する。一対のアーク案内板の２つのアーク案内板は、スイッチアークを消弧装置内に向けて延伸させるように、接点側から末広がりに延びている

対応するアーク案内板は、第２接点側にも設けられていて、第１接点側の第３アーク案内板１３．１および第４アーク案内板１４．１が、それぞれ、第２接点側の第３アーク案内板１３．２および第４アーク案内板１４．２のそれぞれに電気的に接続されている。このことは、第１接点側の第３アーク案内板１３．１が、電気接続１５を介して、第２接点側の第３アーク案内板１３．２に電気的に接続されているということを意味する。同様に、第１接点側の第４アーク案内板１４．１は、電気接続１６を介して、第２接点側の第４アーク案内板１４．２に電気的に接続されている。追加的に、第１接点側の第３アーク案内板１３．１および第４アーク案内板１４．１の間には、一方向の電流通流のみを許可するダイオード１８が設けられた電気接続１７がある。なお、ダイオードは、接触子をＡＣ適用例に使用する場合にのみ必要となるものであることに留意されたい。第２固定コンタクト７．２は、２つのアーク案内板１１．２および１２．２に接続されている。ここで、第２接点側のアーク案内板１１．２は、第１アーク案内板を構成する。アーク案内板１２．２は、第２アーク案内板を構成する。

以下、アーク案内板および各電気接続線の作用形態についてより詳細に説明する。第１ターミナルコンタクト８．１が正極に接続され、第２ターミナルコンタクト８．２が電圧源の負極に接続されているとき、第１接点側で発生するスイッチアーク３．１が第２横磁極板６．２と中央磁極板６．３との間の第２チャネル４．２内に入る。スイッチアーク３．１が発生した時点で、後者は、第１固定コンタクト７．１と、コンタクトブリッジ１０上に配置されている第１可動コンタクト９．１との間に存在する。チャネル４．２に入ることを可能にするためには、スイッチアークは、コンタクトブリッジ１０から第４アーク案内板１４．１までスパークするのでなければならない。ここで、電流は、第１固定コンタクト７．１から、第２アーク案内板１２．１、第１スイッチアーク３．１、第４アーク案内板１４．１、電気接続線１７、第３アーク案内板１３．１、電気接続線１５、第２接点側の第３アーク案内板１３．２、第２スイッチアーク３．２、および第２接点側の第１アーク案内板１１．２を経由して、第２固定コンタクト７．２まで流れる。この場合が、図３に図示されている。

逆電圧が印加されると、図４に示されているような事態が発生する。ここで、電流は、第２固定コンタクト７．２から、第２接点側の第２アーク案内板１２．２、第２スイッチアーク３．２、第４アーク案内板１４．２、電気接続線１６、第３アーク案内板１４．１、電気接続線１７、第３アーク案内板１３．１、第１スイッチアーク３．１、第１接点側の第１アーク案内板１１．１を経由して、第１固定コンタクト７．１まで流れる。どちらの場合も、第１スイッチアーク３．１および第２スイッチアーク３．２は、このように、アーク案内板によって延伸され、最終的には、対応する消弧装置で消弧される。

第１接点側の第３アーク案内板１３．１および第４アーク案内板１４．１の間の電気接続線１７にダイオード１８を使用することにより、本発明の開閉装置は、ＡＣ駆動の場合にも適合するものとなる。正の半波の間にスイッチアーク３．１および３．２が発生した場合、図３に示した状態が、最初に生ずる。電源周波数が５０Ｈｚとすると、正の半波の持続時間は、１０ｍｓである。したがって、スイッチアークがコンタクトブリッジからそれぞれのアーク案内板上にスパークするのに充分な時間がある。負の半波への遷移は、ダイオード１８を使用することで簡単に防ぐことができる。もはや電流の流れる向きが反転するおそれはない。再凝固が起こることによって、スイッチアークが負の半波において再点火するおそれはない。スイッチアークが負の半波の間に発生した場合にも同じことがあてはまる。この場合、図４に示されているような状況が、まず発生する。ここでも、再凝固が再び起こり、アークの再点火が防止される。

図５〜８に、本発明の開閉装置１の第２実施形態を示す。構成は、基本的に、図１〜４の開閉装置の構成に対応している。同じ部材は、同じ符号で示している。図１〜４の第１実施形態との相違について、本質的なところを以下に説明する。

図６に示すように、コンタクトブリッジ１０が、第１実施形態とは異なり、２つの固定コンタクト７．１および７．２の上方に、２つの可動コンタクト９．１および９．２を備えている。電磁駆動部１９は、第１実施形態と同様に、２つの接点の下方に配置されている。このようにすることで、ケーシングの上部を、メンテナンスのため完全に取り外すことが可能になり、コンタクトへの自由なアクセスが可能になるという利点がある。上部ケーシング部分は、図５に示すラッチ２６によってロックされている。

第２実施形態による開閉装置も、２つの接点を備えている。第１接点７．１／９．１は、第１アークブロー装置に関連づけられており、第２接点７．２／９．２は、第２アークブロー装置に関連づけられている。第１アークブロー装置は、図８のイメージの下半分に示されており、第２アークブロー装置は、図８のイメージの上半分に配置されている。第１アークブロー装置および第２アークブロー装置は、実質的に互いに鏡面対称となるように構成されている。したがって、この実施形態において、第１アークブロー装置の磁極板６．１，６．２，６．３の磁気極性は、第２アークブロー装置の磁極板６．１，６．２，６．３の磁気極性と一致する。

開閉装置１の消弧装置は、ケーシングの反対側に第１消弧装置５．１および第２消弧装置５．２を備えている。第１消弧装置５．１は、第１接点７．１／９．１と関連づけられている。第１接点と関連づけられている第１アークブロー装置の第１チャネル４．１および第２チャネル４．２は、それぞれ、第１消弧装置５．１に連通している。第２消弧装置５．２は、第２接点７．２／９．２と関連づけられている。第２接点と関連づけられている第２アークブロー装置の第１チャネル４．１および第２チャネル４．２は、それぞれ、第２消弧装置５．２に連通している。第３消弧装置５．３が、さらにケーシングの上側に配置されており、第１アークブロー装置および第２アークブロー装置の第１チャネルおよび第２チャネルも第３消弧装置５．３に連通している。消弧能力が、必要に応じて、第３消弧装置によって引き上げられる。ケーシングの、消弧装置の間に配置されている部分は、適切な銅板３２によって、アークから保護することができる。３つの消弧装置５．１，５．２，５．３はすべて、それぞれ、互い違いに積み重ねた複数の消弧部材２９および３０を備えている。消弧部材は、セラミックからなる。接点に対向する端部において、それらは、少なくとも２つの楔形フランクを備えており、図９に示す第１消弧部材２９の楔形フランクは、後続の第２消弧部材３０の楔形フランクを補完して、それぞれが２つのチャネル４．１および４．２のうちの一方と関連づけられる２つのＶ字形溝を形成している。第２消弧部材３０が図１０に示されており、形成されるＶ字形溝が図１１に示されている。電流の流れる方向により、アークは、各アークブロー装置の第１チャネル４．１または第２チャネル４．２のいずれかを通って２つのＶ字形溝のうちの一方の中にブローされる。

第１固定コンタクト７．１は、第１アーク案内板１１と関連づけられており、第２固定コンタクト７．２は、第２アーク案内板１２と関連づけられている。第１アーク案内板１１および第２アーク案内板１２は、それぞれの固定コンタクト７．１または７．２とそれぞれ関連付けられている消弧装置５．１または５．２との間を延在している。これらは、それぞれ、各固定コンタクト７．１または７．２を、各関連付けられているターミナルコンタクト８．１または８．２と接続している。第１アーク案内板１１および第２アーク案内板１２は、それぞれの中央磁極板６．３の下方に配置されており、それらは、それぞれ、幅方向において、第１チャネル４．２を覆うとともに、関連付けられたアークブロー装置の平行な第２チャネル４．２をも覆うように延在している。さらに、第３アーク案内板１３および第４アーク案内板１４が設けられている。第３アーク案内板１３および第４アーク案内板１４は、それぞれ、第１可動コンタクト９．１から第２可動コンタクト９．２までアーチ状に延びて、第３アーク案内板１３および第４アーク案内板１４がコンタクトブリッジ１０とともに、それぞれ、略閉ループを形成している。図６に示すように、第１アークブロー装置および第２アークブロー装置の中央磁極板６．３は、それぞれ、第３アーク案内板１３と第４アーク案内板１４との間に配置されている。第３アーク案内板１３は、図６の表現において、２つの中央磁極板６．３の背後に配置されており、したがって、この図では、破線で示している。

第３アーク案内板１３および第４アーク案内板１４の端部は、それぞれ、コンタクトブリッジ１０が第３および第４アーク案内板に対して移動可能となるよう、コンタクトブリッジ１０の端部からわずかに離間配置されている。スイッチアークは、アークが接点から吹き消されるとき、スイッチアークの足がコンタクトブリッジからそれぞれ第３または第４アーク案内板上にかかるようにスパークする。コンタクトブリッジの角部は、好ましくは、耐用寿命を延ばすため、丸めてある。

第１アークブロー装置の第１ブロー磁石２．１および第２アークブロー装置の第１ブロー磁石２．１は、第３アーク案内板１３およびコンタクトブリッジ１０によって形成されるループ内に配置され、第１アークブロー装置の第２ブロー磁石２．２と第２アークブロー装置の第２ブロー磁石２．２とが、第４アーク案内板１４およびコンタクトブリッジ１０によって形成されるループ内に配置されている。それによって、ブロー磁石が、シンプルな方法で、アークから保護される。セラミック等からなるブロー磁石用保護カバーは必要ない。

第１アークブロー装置および第２アークブロー装置の中央磁極板６．３は、電気的に絶縁されるように外装されている。コンタクトブリッジ１０は、電気絶縁材料からなるコンタクトキャリア２７上に配置されている。図７に示すように、コンタクトキャリア２７は、開閉装置のケーシングの内法を端から端まで第１接点および第２接点の間を横切って延在している。コンタクトキャリアは、アークにより生成されるプラズマに対してラビリンスシール型のバリアが形成されるように、ハウジングの対応する溝の中へ両側で入り込んでいる。個々の高負荷がスイッチされる際に開閉装置の駆動部のヨーク板上に閃光アークが起こったときにアークにより生成されるプラズマのせいで生ずるおそれのある接地事故を防ぐために、ベロー（bellows）２８が、さらに、コンタクトキャリア２７の下方に配置されている。

図５〜８に示す第２実施形態において、接点７．１／９．１および７．２／９．２で発生する２つのスイッチアーク３．１および３．２は、図８において、電流の流れる方向によって、まず、ともに右側に、または、ともに左側に偏倚させ、それから、個々の消弧装置５．１または５．２内に、そして続いて第３消弧装置５．３にも、ブローされる。したがって、電流の流れる方向によって、スイッチアーク３．１および３．２は、チャネル４．１、または、図６に示すように、チャネル４．２を経由して、消弧装置内に追い込まれる。

Claims (15)

1. 少なくとも一つの接点と、当該接点に関連づけられたアークブロー装置とを備え、前記アークブロー装置は、ブロー磁界を発生させるための少なくとも一つのブロー磁石（２．１，２．２）を備え、前記ブロー磁界は、前記接点の開放時に発生する、スイッチアーク（３．１，３．２）が前記接点から吹き消されるようにする性質を有する開閉装置（１）において、前記ブロー磁界は、第１磁界領域と、当該第１磁界領域に隣接して配置された第２磁界領域とを含み、前記第１磁界領域の磁力線は、前記第２磁界領域の磁力線とは反対方向を向いており、前記ブロー磁界は、前記第１磁界領域と前記第２磁界領域とを互いに接続する遷移領域をさらに含み、前記第１磁界領域および前記第２磁界領域からそれぞれ出る前記磁力線の前記遷移領域における向きが、前記接点に向かって揃うことで、前記遷移領域における前記スイッチアーク（３．１，３．２）が、電流の向きに依存して、前記接点から出て前記第１磁界領域または前記第２磁界領域のいずれかへと向かい、そこで、いずれの場合も前記接点から遠ざかる同じ方向にブローされることを特徴とする開閉装置（１）。
2. 前記第１磁界領域は第１チャネル（４．１）と関連づけられ、前記第２磁界領域は第２チャネル（４．２）と関連づけられ、前記第１チャネル（４．１）および前記第２チャネル（４．２）は平行に延びて隣接配置されており、前記第１チャネル（４．１）はその縦延長方向を横切って前記第１磁界領域の磁力線が透過するとともに、前記第２チャネル（４．２）はその縦延長方向を横切って前記第２磁界領域の磁力線が透過することを特徴とする請求項１に記載の開閉装置（１）。
3. 前記開閉装置（１）は、消弧装置（５．１，５．２，５．３）をさらに備え、当該消弧装置（５．１，５．２，５．３）は、前記スイッチアーク（３．１，３．２）が、電流の向きにかかわらず、前記アークブロー装置を介して前記消弧装置（５．１，５．２，５．３）内にブローされるように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の開閉装置（１）。
4. 前記アークブロー装置は、第１横磁極板（６．１）と、第２横磁極板（６．２）と、間に挟まった中央磁極板（６．３）とを備え、前記第１磁界領域は、前記第１横磁極板（６．１）と前記中央磁極板（６．３）との間に形成され、前記第２磁界領域は前記第２横磁極板（６．２）と前記中央磁極板（６．３）との間に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の一項に記載の開閉装置（１）。
5. 前記第１横磁極板（６．１）は少なくとも一つの第１ブロー磁石（２．１）に関連づけられ、前記第２横磁極板（６．２）は少なくとも一つの第２ブロー磁石（２．２）に関連づけられ、前記第１ブロー磁石（２．１）および前記第２ブロー磁石（２．２）は、逆極性であり、前記ブロー磁石（２．１，２．２）は永久磁石であることを特徴とする請求項４に記載の開閉装置（１）。
6. 前記中央磁極板（６．３）は、前記接点に対面する少なくとも一方の第１端部において、前記２枚の横磁極板（６．１，６．２）よりも短いことを特徴とする請求項４または５に記載の開閉装置（１）。
7. 前記２枚の横磁極板（６．１，６．２）は前記接点と横に隣接して延び、前記接点が前記第１横磁極板（６．１）の第１の端部と前記第２横磁極板（６．２）の第１の端部との間に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の開閉装置（１）。
8. 前記中央磁極板（６．３）は、その第１端部の反対側に位置する第２端部においても、前記２枚の横磁極板（６．１，６．２）よりも短いことを特徴とする請求項６または７に記載の開閉装置（１）。
9. 請求項３〜５と組み合わせた請求項１に記載の開閉装置（１）において、前記開閉装置（１）は第１接点および第２接点を備え、前記第１接点は第１アークブロー装置に関連づけられ、前記第２接点は第２アークブロー装置に関連づけられ、前記第１接点は第１固定コンタクト（７．１）および第１可動コンタクト（９．１）を備え、前記第２接点は第２固定コンタクト（７．２）および第２可動コンタクト（９．２）を備え、前記第１可動コンタクト（９．１）および前記第２可動コンタクト（９．２）は、共通のコンタクトブリッジ（１０）の両端部に配置され、前記第１固定コンタクト（７．１）は少なくとも一つの第１アーク案内板（１１）と関連づけられ、前記第２固定コンタクト（７．２）は少なくとも一つの第２アーク案内板（１２）と関連づけられ、前記第１アーク案内板（１１）および前記第２アーク案内板（１２）は前記各固定コンタクト（７．１，７．２）と前記消弧装置（５．１，５．２）の間を延びて前記各固定コンタクト（７．１，７．２）に導電接続されている、またさらに、第３アーク案内板（１３）および第４アーク案内板（１４）が設けられ、前記第３アーク案内板（１３）および前記第４アーク案内板（１４）は、それぞれ、前記第１可動コンタクト（９．１）から前記第２可動コンタクト（９．２）までアーチ状に延びて前記第３アーク案内板（１３）および前記第４アーク案内板（１４）が前記コンタクトブリッジ（１０）とともに、それぞれ、略閉ループを形成しており、前記第１アークブロー装置および前記第２アークブロー装置の前記中央磁極板（６．３）が、それぞれ前記第３アーク案内板（１３）および前記第４アーク案内板（１４）の間に配置されていることを特徴とする開閉装置（１）。
10. 前記第１アークブロー装置の前記第１ブロー磁石（２．１）と前記第２アークブロー装置の前記第１ブロー磁石（２．１）とが、前記第３アーク案内板（１３）および前記コンタクトブリッジ（１０）によって形成されるループ内に配置され、前記第１アークブロー装置の前記第２ブロー磁石（２．２）と前記第２アークブロー装置の前記第２ブロー磁石（２．２）とが、前記第４アーク案内板（１４）および前記コンタクトブリッジ（１０）によって形成されるループ内に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の開閉装置（１）。
11. 前記第１アークブロー装置および前記第２アークブロー装置の前記中央磁極板（６．３）が電気的に絶縁されるように外装されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の開閉装置（１）。
12. 請求項２と組み合わせた請求項９〜１１のいずれか一項に記載の開閉装置（１）において、前記消弧装置（５．１，５．２，５．３）は、第１消弧装置（５．１）および第２消弧装置（５．２）を有し、前記第１消弧装置（５．１）および前記第２消弧装置（５．２）は、前記第１アークブロー装置の前記第１チャネル（４．１）および前記第２チャネル（４．２）が前記第１消弧装置（５．１）に連通する一方で前記第２アークブロー装置の前記第１チャネル（４．１）および前記第２チャネル（４．２）が前記第２消弧装置（５．２）に連通するように、前記開閉装置（１）のケーシングの両端の側部に配置されていることを特徴とする開閉装置（１）。
13. 第３消弧装置（５．３）が前記ケーシングの前記両端の側部を接続する前記ケーシングの上側部にさらに配置されていて、前記第１アークブロー装置および前記第２アークブロー装置の前記第１チャネル（４．１）および前記第２チャネル（４．２）も前記第３消弧装置に（５．３）に連通するよう構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の開閉装置（１）。
14. 前記消弧装置（５．１，５．２，５．３）は、完全に取り外し可能で、前記２つのアークブロー装置とともに取り外すことも可能であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の開閉装置（１）。
15. 前記コンタクトブリッジ（１０）は、電気絶縁材料からなるコンタクトキャリア（２７）上に配置され、当該コンタクトキャリア（２７）は、前記第１接点および前記第２接点の間を横切って、該開閉装置（１）の前記ケーシングの内法を端から端まで延在することを特徴とする請求項９〜１４の一項に記載の開閉装置（１）。