特許 7522866 振動を低減する誘導制御される真空バルブスイッチ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-17

(45)【発行日】2024-07-25

(54)【発明の名称】振動を低減する誘導制御される真空バルブスイッチ

(51)【国際特許分類】

   H01H 33/666 20060101AFI20240718BHJP

【ＦＩ】

H01H33/666 P

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2022572462

(86)(22)【出願日】2021-05-25

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-26

(86)【国際出願番号】 EP2021063925

(87)【国際公開番号】W WO2021239739

(87)【国際公開日】2021-12-02

【審査請求日】2023-01-23

(31)【優先権主張番号】2005552

(32)【優先日】2020-05-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】517202755

【氏名又は名称】スーパーグリッド インスティテュート

【住所又は居所原語表記】２３ ＲＵＥ ＣＹＰＲＩＡＮ， ６９１００ ＶＩＬＬＥＵＲＢＡＮＮＥ， ＦＲＡＮＣＥ

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】グリスハーバー ウルフギャング

(72)【発明者】

【氏名】ロベール フロラン

【審査官】片岡 弘之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０８０９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０８６２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２６２８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０６６４６８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１８６１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０９２１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２２２０９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ３３／６６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

－真空チャンバー（１１０）；
－前記真空チャンバー内に収容され、互いに選択的に接触又は離間することができる第１電極（１１１３）及び第２電極（１１１１）を備える第１スイッチ（１１１）、ここで、前記第１スイッチ（１１１）は第１方向（Ａ）にスライドするように取り付けられ、前記第１電極（１１１３）と一体化された第１アクチュエータ（１２）をさらに備え、前記第１アクチュエータは第１電機子（１２２）を備える；
を備え、
－前記第１方向にスライド可能に取り付けられた第２アクチュエータ（２２）であって、第２電機子（２２２）を備える前記第２アクチュエータ（２２）；
－前記第１電機子（１２２）と前記第２電機子（２２２）の間に位置する少なくとも第１コイル（１３１）を備え、前記第１コイル（１３１）を介して、前記第１電機子にスイッチング電流を、前記第２電機子に電流を同時に発生させて、前記第１電極（１１１３）及び前記第２電極（１１１１）を離間又は接触させ、前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータを前記第１方向に沿って反対方向へ移動させるように構成された第１制御要素；
をさらに備えることを特徴とする、誘導制御される真空バルブスイッチ（１）。

【請求項2】

真空チャンバー（２１０）内に収容され、互いに選択的に接触又は離間することができる第３電極（２１１３）及び第４電極（２１１１）を備える第２スイッチ（２１１）をさらに備え、前記第２アクチュエータ（２２）は、前記第３電極（２１１３）と一体化された、請求項１に記載の誘導制御される真空バルブスイッチ（１）。

【請求項3】

前記第１電極（１１１３）と前記第３電極（２１１３）が電気的に接続されていることを特徴とする、請求項２に記載の誘導制御される真空バルブスイッチ（１）。

【請求項4】

前記第１コイル（１３１）の前記スイッチング電流は、前記第１電極（１１１３）及び前記第２電極（１１１１）を離間するためのオープニング電流である、請求項１～３の何れか一項に記載の誘導制御される真空バルブスイッチ（１）。

【請求項5】

前記第１アクチュエータ（１２）の前記第１電機子（１２２）の反対側に位置する少なくとも１つの第２コイル（１３２）を備える第２制御要素と、前記第２アクチュエータの前記第２電機子（２２２）の反対側に位置する少なくとも１つの第３コイル（１３３）を備える第３制御要素をさらに備え、前記第２制御要素及び前記第３制御要素は、前記第１アクチュエータ（１２）及び前記第２アクチュエータ（２２）を前記第１方向に沿って反対方向へ移動させ、前記第１電極（１１１３）と前記第２電極（１１１１）とを接触させるように、前記第２コイル（１３２）及び前記第３コイル（１３３）を介して、前記第１電機子及び前記第２電機子にそれぞれ電流を同時に生成するように構成されている、請求項４に記載の誘導制御される真空バルブスイッチ（１）。

【請求項6】

前記第１アクチュエータ（１２）と前記第２アクチュエータ（２２）が前記第１方向に沿ってスライド可能に相互に案内する、請求項１～５の何れか一項に記載の誘導制御される真空バルブスイッチ（１）。

【請求項7】

－前記第１アクチュエータ（１２）は、前記第１電極（１１１３）及び前記第１電機子（１２２）と一体化された第１アーム（１２１１）を備え、前記第１電機子（１２２）は少なくとも第１オリフィス（１２３）を備え、前記第１コイル（１３１）は前記第１電機子（１２２）と前記第１電極の間に位置し；
－前記第２アクチュエータ（２２）は、前記第３電極（２１１３）及び前記第２電機子（２２２）と一体化された第２アーム（２２１１）を備え、前記第２電機子は少なくとも１つの第２オリフィスを備え、前記第１コイル（１３１）は前記第２電機子と前記第３電極の間に位置し、前記第２アームは前記第１オリフィスを通り、前記第１アームは前記第２オリフィスを通る、
請求項５又は請求項６に記載の誘導制御される真空バルブスイッチ（１）。

【請求項8】

前記第１電機子（１２２）は、軸（Ａ）の周りに離間して配置されたいくつかのオリフィス（１２３）を備え、前記第１アクチュエータ（１２）は、前記第１電極及び前記第１電機子と一体化されるとともに前記軸の周りに離間して配置されたいくつかのアームを備え、前記第２電機子（２２２）は、前記軸の周りに離間して配置されたいくつかのオリフィスを備え、前記第２アクチュエータは、前記第３電極及び前記第２電機子と一体化されるとともに前記軸の周りに離間して配置されたいくつかのアームを備え、前記第１アクチュエータの前記アームは前記第２電機子の前記オリフィスを通り、前記第２アクチュエータの前記アームは前記第１電機子の前記オリフィスを通る、請求項７に記載の誘導制御される真空バルブスイッチ（１）。

【請求項9】

前記第１コイル（３３１）の前記スイッチング電流は、前記第１電極（３１１３）と前記第２電極（３１１１）とが接触するためのクロージング電流である、請求項１～３の何れか一項に記載の誘導制御される真空バルブスイッチ（３）。

【請求項10】

前記第１電機子（１２２）と前記第２電機子（２２２）がそれぞれ前記第１方向に垂直な円盤状の金属板を備える、請求項１～９の何れか一項に記載の誘導制御される真空バルブスイッチ（１）。

【請求項11】

前記第２アクチュエータ（２２）と一体の移動質量が、前記第１アクチュエータ（１２）と一体の移動質量の少なくとも半分に等しい、請求項１～１０の何れか一項に記載の誘導制御される真空バルブスイッチ（１）。

【請求項12】

－前記第１アクチュエータ（１２）は第３電機子（１２４）を備え；
－前記第２アクチュエータ（２２）は第４電機子（２２４）を備え；
－前記第１制御要素は、前記第３電機子と前記第４電機子の間に位置する少なくとも第４コイル（１３５）を備え、前記第１制御要素は、前記第４コイルを介して、前記第３電機子（１２４）に電流を生成すると同時に前記第４電機子（２２４）に電流を生成して、前記第１電極と前記第２電極を離間又は接触させ、前記第１アクチュエータ（１２）と前記第２アクチュエータ（２２）を前記第１方向に沿って反対方向へ移動させるように構成されている、
請求項１～１１の何れか一項に記載の誘導制御される真空バルブスイッチ（１）。

【請求項13】

前記第１制御要素は、前記第１電機子及び前記第２電機子に同時に電流を生成させると、前記第１コイル（１３１）に放電するように構成されたコンデンサを備える、請求項１～１２の何れか一項に記載の誘導制御される真空バルブスイッチ（１）。

【請求項14】

前記第１アクチュエータ（１２）は、前記第１電極を前記第１電機子（１２２）から離間する電気絶縁材料（１２１０）の要素を備える、請求項１～１３の何れか一項に記載の誘導制御される真空バルブスイッチ（１）。

【請求項15】

前記第１アクチュエータ（１２）は、前記第１コイル（１３１）によって囲まれた金属部分（１２１１）を備える、請求項１～１４の何れか一項に記載の誘導制御される真空バルブスイッチ（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンタクタ、サーキットブレーカー、スイッチ及び高電圧クイックディスコネクターなどの電気保護装置、特に、このようなスイッチのための高電圧ネットワークで使用される真空バルブに関する。真空バルブを用いることで、閉じた状態で接触抵抗を低くしながら高電圧を維持することができる。

【背景技術】

【0002】

特開平０９－０９２１００号公報は、高電圧ＤＣ真空バルブについて説明している。

【0003】

特開平０８－２２２０９２号公報には、電磁反発によって動作する真空バルブが記載されている。

【0004】

真空バルブは、一般的に固定電極と可動電極を持ち、電極間の接触は真空封止されたチャンバー内で行われる。サーキットブレーカーでは、オープニングコイル（opening coil）、クロージングコイル（closing coil）、及びこれらのコイルの間に配置された可動板を備えるサーキットブレーカードライブを用いることによって、可動電極の移動が可能になる。可動電極は、一般的に絶縁ロッドによって可動板に接続されている。

【0005】

サーキットブレーカーを動作させるために、容量性アセンブリ（capacitive assembly）が対応するコイルに放電される。コイルを流れる電流ピークは、次に電磁パルスを発生させ、それによって可動板にフーコー電流と呼ばれる渦電流が発生する。この渦電流の電磁場はコイルの電磁場と反対となる。そして、可動板は「誘導された」と言われる。これにより、通電されたコイルと電機子の間に反発力が生じ、可動板と当該可動板に接続された可動電極を動かすことができる。

【0006】

オープニングコイルとその支持体にかかる反力は、開く際に有害な振動を誘発する。使用時には、オープニングコイルとその支持体にかかる反力が、オープニングコイルとその支持体を変形させたり、支持フレームのフレーム基準内で変位させたりする場合がある。その結果、オープニングコイルと電機子面との間のエアギャップ（air gap）が電機子面上で不均一になる可能性がある。特に、サーキットブレーカーの耐用期間にエアギャップが増加する可能性がある。また、エアギャップが小さいほど電気機械変換（electromechanical conversion）の効率が最適化されるため、時間の経過とともにサーキットブレーカーが開状態となるのがますます遅くなる可能性がある。また、遮断容量（breaking capacity）を増加させるためには、開く力だけでなく、可動板のストロークを大きくする必要がある。

【0007】

さらに、コンタクタの閉状態を実現するためにも、同様の問題が発生する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開平０９－０９２１００号公報

【文献】特開平０８－２２２０９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、これらの欠点の１つ以上を克服することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲に定義されているように、誘導制御される真空バルブスイッチに関する。

【0011】

本発明は、従属クレームの変形例にも関連する。当業者は、従属クレーム及び明細書の各特徴が、中間的な一般化を構成することなく、上記の特徴と独立して組み合わせることができることを理解するであろう。

【図面の簡単な説明】

【0012】

本発明の更なる特徴及び利点は、添付図面を参照しつつ、例示的かつ限定的でない以下の説明から明らかであろう。

【図1】図１は、本発明の実施例に係る、閉位置にある、２枚の誘導プレートを備えるスイッチを備える、誘導制御される真空遮断サーキットブレーカーの側面断面図を示す。

【図2】図２は、図１のサーキットブレーカーのアクチュエータの軸部断面の上面断面図を示す。

【図3】図３は、図１のサーキットブレーカーのアクチュエータの変形例の上部断面図を示す。

【図4】図４は、図１のサーキットブレーカーの制御要素の詳細な側面断面図を示す。

【図5】図５は、開位置にある、サーキットブレーカーの側面断面図を示す。

【図6】図６は、本発明の別の実施例に係る、２つのスイッチと２つの誘導プレートを備える、閉位置にあるサーキットブレーカーの変形例の側面断面図を示す。

【図7】図７は、開位置にある、図６のサーキットブレーカーの変形例の側面断面図を示す。

【図8】図８は、本発明の別の実施例に係る、２つのスイッチと４つの誘導プレートを備える、閉位置にあるサーキットブレーカーの別の変形例の側面断面図を示す。

【図9】図９は、開位置にある、図８のサーキットブレーカーの変形例の側面断面図を示す。

【図10】図１０は、本発明の一実施形態に係る、開位置にある、誘導制御される真空バルブコンタクタの、側面断面図を示す。

【図11】図１１は、閉位置にある、図１０の真空バルブコンタクタの断面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明は、電気安全スイッチに適用され、その主な機能は、例えばサーキットブレーカーとしての切断、又は例えば接地装置としての接続の何れかである。

【0014】

図１は、本発明に係る、真空バルブ１１が取り付けられたフレーム１０を備える、閉位置にある、誘導制御される真空遮断サーキットブレーカー１の一例を示す側面断面図である。

【0015】

真空バルブ１１には、以下を備える：
－真空密閉式のチャンバー１１０；
－固定電極１１１１と可動電極１１１３を備えるスイッチ１１１であって、電極１１１１と電極１１１３は軸Ａに沿って整列しており、電極１１１１と電極１１１３は真空チャンバー１１０に収容されている；
－軸Ａに沿った可動電極１１１３の並進運動を可能にするベローズ１１２であって、これにより、チャンバー１１０の真空封止を維持しながら、電極１１１１と電極１１１３を接触させたり（スイッチを閉じる）、離したり（スイッチを開く）することができる。

【0016】

線電流は、電極１１１１と電極１１１３にそれぞれ接続された電気接続１１１２と電気接続１１１４によって供給され、除去される。

【0017】

サーキットブレーカー１は、可動電極１１１３と一体化されたアクチュエータ１２を備える。アクチュエータ１２は、可動電極１１１３を操作して、サーキットブレーカー１のスイッチ１１１を開閉することができる。アクチュエータ１２は、軸Ａに平行な垂直方向にスライド可能に取り付けられている。アクチュエータ１２は、電機子１２２を備える。

【0018】

サーキットブレーカー１は、さらに以下も備える：
－開制御要素であって、開制御要素はコイル１３１を備える；
－軸Ａに平行な垂直方向にスライド可能に取り付けられた、さらに別のアクチュエータ２２であって、アクチュエータ２２は、電機子２２２を備え、コイル１３１は電機子１２２と電機子２２２の間に位置する。

【0019】

開制御要素は、電極１１１１と電極１１１３を離間し、アクチュエータ１２とアクチュエータ２２を軸Ａに平行な垂直方向に沿って反対方向へ移動させるように、電機子１２２にオープニング電流と電機子２２２に電流を同時に誘導するように構成されている。反力によって生じるフレームへの応力を最小限に抑えるために、アクチュエータ１２とアクチュエータ２２の移動が行われる２つの軸がマージされている。これにより、制御要素はサーキットブレーカー１を短時間で開くことができ、後述するように、コイル１３１にかかる電機子１２２の反力をコイル１３１にかかる電機子２２２の反力で補正することができる。したがって、同じ大きさの圧縮力がこのコイル１３１にのみ適用され、フレーム１０への取り付けのサイズが小さくなる。これらの力を補正した結果、コイル１３１の変形は小さくなり、このコイル１３１と電機子１２２の間の空隙は、サーキットブレーカー１の寿命にわたってほとんど変化しない。これにより、多数回の開閉動作を行った後でも、サーキットブレーカー１が速やかに開くことができる。また、サーキットブレーカー１を開いたときに発生する振動も低減される。

【0020】

コイル１３１にかかる反力の最適な補償を得るために、アクチュエータ２２と一体の移動質量は、アクチュエータ１２と一体の移動質量の少なくとも半分に等しいことが好ましく、このアクチュエータ１２の質量に等しいことがさらに好ましい。アクチュエータと一体の移動質量には、アクチュエータの質量と可動電極の質量が含まれる。

【0021】

ここで、アクチュエータ１２はロッド１２１を備える。ロッド１２１は、サーキットブレーカー１の制御ゾーンと可動電極１１１３との間でアークが発生するリスクを排除するために、誘電体材料要素１２１０を備えていてもよい。ロッド１２１は、導電性材料で作られた１つ以上のアーム１２１１も備えることが好ましい。アーム１２１１と電極１１１３の間に要素１２１０が介在している。電機子１２２はアーム１２１１と一体化されている。ロッド１２１の誘電体要素１２１０は、管状であることが好ましい。

【0022】

電機子１２２は、平面コイル１３２と（ここでも、平面の）コイル１３１の間に位置する板状であることが好ましい。平面コイル１３２は、サーキットブレーカー１の閉制御要素に属する。平面コイル１３２はクロージングコイルである。したがって、コイル１３２は、アクチュエータ１２の電機子１２２の反対側、電機子２２２の反対側に配置される。

【0023】

ここで、電機子１２２は、コイル１３２に面した下側導電面１２２１とコイル１３１に面した上側導電面１２２２を備える。下側導電面１２２１と上側導電面１２２２は、固体の板内で一体に形成されていてもよく、異なる材料の板状の支持体に取り付けられていてもよい。下側導電面１２２１と上側導電面１２２２は軸Ａに垂直である。下側導電面１２２１と上側導電面１２２２は金属であることが好ましい。電機子１２２の材料は、その高い導電率対密度比（conductivity to density ratio）のために選択されてもよい；したがって、電機子材料１２２はアルミニウムであることが好ましい。アーム１２１１は、下側導電面１２２１及び上側導電面１２２２と同じ金属材料でコーティングされているか、下側導電面１２２１及び上側導電面１２２２と同じ金属材料から形成されていることが好ましい。このように、アーム１２１１の金属部分は、アクチュエータ１２のセンタリングを促進するためにコイル１３１によって囲まれている。電機子の面１２２１と面１２２２（及びコイル１３１）は軸Ａに対して軸対称であることが好ましく、これにより、力のトルクが電機子１２２の異なる要素で補償される。

【0024】

平面コイル１３３は、コイル１３１に対して対称的にコイル１３２の反対側に配置されている。

【0025】

コイル１３１、１３２、１３３はフレーム１０に取り付けられ、アクチュエータ１２のロッド１２１によって軸Ａに平行な垂直方向に交差している。

【0026】

アクチュエータ２２もコイル１３１、１３２、１３３を軸Ａに平行な垂直方向に通過する。

【0027】

また、アクチュエータ２２は、軸Ａに平行な垂直方向でロッド１２１と対称的な、好ましくは管状形状のロッド２２１を備える。また、ロッド２２１は、コイル１３１、１３２、１３３及び電機子１２２を垂直方向に通過する１つ以上のアーム２２１１を備える。

【0028】

ここで、電機子２２２はコイル１３３に面した上側導電面２２２１とコイル１３１に面した下側導電面２２２２を備える。上側導電面２２２１及び下側導電面２２２２は、固体の板内で一体に形成されてもよいし、支持体に取り付けてもよい。上側導電面２２２１と下側導電面２２２２は軸Ａに垂直である。上側導電面２２２１と下側導電面２２２２は金属である。電機子２２２の材料は、その高い導電率対密度比のために選択されてもよい；したがって、電機子材料２２２はアルミニウムであることが好ましい。アーム２２１１は、上側導電面２２２１及び下側導電面２２２２と同じ金属材料で覆われていることが好ましい。このように、アーム２２１１の金属部分は、アクチュエータ２２のセンタリングを促進するためにコイル１３１によって囲まれている。電機子２２２はアーム２２１１と一体化されている。

【0029】

アクチュエータ１２はコイル１３１とコイル１３３の間の電機子２２２を通過する。アクチュエータ２２は、コイル１３１とコイル１３２の間の電機子１２２を通過する。アクチュエータ１２とアクチュエータ２２は厳密に似た管状形状であることが好ましい。また、アクチュエータ１２とアクチュエータ２２は同じ材料でできていることが好ましい。

【0030】

この構成により、アクチュエータ１２とアクチュエータ２２は、面１２２１、面１２２２、面２２２１、面２２２２に垂直な軸Ａに平行な向きで互いにスライドするように案内することができる。

【0031】

図２は、アクチュエータ１２の上部断面図を示している。本発明の一実施例に係るサーキットブレーカー１の電機子板１２２の面１２２２が示されている。

【0032】

電機子１２２は円盤形状であることが好ましい。

【0033】

ロッド１２１は、面１２２２及び面１２２１（図２では不図示）に垂直に軸Ａに平行な方向に延びるとともに、電機子１２２の中心Ｚ（軸Ａと一致）の周りに対称的に配置された３本のアーム１２１１を備えることが好ましい。

【0034】

電機子１２２には、アクチュエータ２２（不図示）のロッド２２１のアーム２２１１がスライドするためのオリフィス１２３が貫通している。ロッド１２１のアーム１２１１の数と同じ数のオリフィス１２３があり、オリフィス１２３は電機子１２２の中心Ｚの周りに対称的に離間して配置されていることが好ましい。

【0035】

図３は、アクチュエータ１２の上部断面図を示している。本発明の実施例に係る、２つのアーム１２１１と２つのオリフィス１２３を備えるサーキットブレーカー１の電機子板１２２の面１２２２が示されている。

【0036】

図４に、サーキットブレーカー１の開制御要素の詳細な側面断面図を示す。

【0037】

本発明の一実施例によれば、コイル１３１は、コイル１３１にオープニング電流を発生させるように構成されたコンデンサ又は容量性アセンブリ（不図示）に接続される。このようにして、オープニング電流のピークがコイル１３１を流れ、これにより、電機子１２２と電機子２２２に誘導渦電流を発生させる電磁パルスを発生させ、当該誘導渦電流の電磁場はコイル１３１の電磁場と相反する。その後、通電されたコイル１３１と電機子１２２及び電機子２２２の間に機械的反発力Ｂ、Ｃ及びＤが発生する。

【0038】

力Ｂと力Ｃは、それぞれ面１２２１と面１２２２に垂直な方向に発生する。力Ｂと力Ｃは、アクチュエータ１２に軸Ａに平行な方向に十分な加速度を与えて、アクチュエータ１２を、その方向すなわち開く方向に動かすために使用される。同様の方法で、アクチュエータ２２はアクチュエータ１２と反対方向に同時に移動する。

【0039】

アーム１２１１とアーム２２１１が導電性材料でできている場合、力Ｄは軸Ａに垂直な方向に現れる。力Ｄは、アクチュエータ１２とアクチュエータ２２の軸Ａに対する磁気センタリング（magnetic centering）を生成するために使用される。

【0040】

図５は、前述のようにコイル１３１にオープニング電流を発生させることによって達成される、開位置にある、誘導制御される真空サーキットブレーカー１の側面断面図を示している。

【0041】

本発明の一実施形態の一実施例では、コイル１３２及びコイル１３３は、コイル１３２及びコイル１３３にクロージング電流を生成するように構成されたコンデンサ又は容量性アセンブリ（不図示）に接続される。このようにして、クロージング電流のピークはコイル１３２とコイル１３３を流れ、これにより、それぞれ電機子１２２と電機子２２２に誘導渦電流を発生させる電磁パルスを発生させて、当該誘導渦電流の電磁場はそれぞれコイル１３２とコイル１３３の電磁場と相反する。

【0042】

そして、機械的反発力（mechanical repulsive forces）がコイル１３２と電機子１２２の間で面１２２１に垂直な方向に発生する。これらの力により、アクチュエータ１２は軸Ａに平行な方向に十分に加速され、アクチュエータ１２を、その方向にすなわちスイッチ１１１を閉じる方向に動かすことができる。

【0043】

同様の操作で、コイル１３３と電機子２２２の間にも、面２２２１に垂直な向きで同等の機械的な力（mechanical force）が発生する。これらの力により、アクチュエータ２２は軸Ａに平行な方向に十分に加速され、アクチュエータ２２を、その方向にすなわちアクチュエータ１２の方向とは反対方向へ移動させることができる。

【0044】

図６は、本発明の代替実施形態に係る、閉位置にある、２つの真空バルブ１１及び真空バルブ２１が取り付けられたフレーム１０を備える、誘導制御される真空遮断サーキットブレーカー１の側面断面図を示す。真空バルブ１１、アクチュエータ１２、電機子１２２、２２２、制御コイル１３１～１３３は、先の実施形態と同一である。

【0045】

真空バルブ２１には、以下を備える：
－真空密閉式のチャンバー２１０；
－固定電極２１１１と可動電極２１１３を備えるスイッチ２１１であって、電極２１１１と電極２１１３は軸Ａに沿って整列しており、電極２１１１と電極２１１３は真空チャンバー２１０に収容されている；
－軸Ａに沿った可動電極２１１３の並進運動を可能にするベローズ２１２であって、これにより、チャンバー２１０の真空封止を維持しながら、電極２１１１と電極２１１３を接触させたり、離したりすることができる。

【0046】

線電流は、電極２１１３と電極２１１１にそれぞれ接続された電気接続２１１２と電気接続２１１４によって供給され、除去される。

【0047】

可動電極２１１３は、アクチュエータ２２のアクチュエータロッド２２１の部材２２１０と一体化されている。要素２２１０は、サーキットブレーカー１の制御ゾーンと可動電極２１１３との間でアークが発生するリスクを排除するために、誘電体材料で製造されている。誘電体要素２２１０は管状であることが好ましい。

【0048】

本発明の実施例によれば、コイル１３１にオープニング電流を発生させるだけで、コイル１３１にかかる力のバランスを維持しながら、スイッチ１１１とスイッチ２１１の両方を開くのに十分な加速度をアクチュエータ１２とアクチュエータ２２に与えるのに十分である。アクチュエータ１２とアクチュエータ２２が同じで、スイッチ１１１とスイッチ２１１が同じであれば、コイル１３１にかかる力は完全に均衡する。重力の力は、開く際にコイル１３１によってアクチュエータ１２及びアクチュエータ２２に加えられる力と比較して無視できると考えてよい。

【0049】

本発明の別の実施形態では、スイッチ１１１とスイッチ２１１を電気的に直列に接続してもよく、このように形成された回路の開制御（opening control）の遮断容量を増加させることができる。このような二重カットオフ（double cut-off）は、スイッチ１１１とスイッチ２１１を同じ本体に固定し、アクチュエータ１２とアクチュエータ２２を入れ子にして、比較的小さなスペースで実現することもできる。

【0050】

本発明の別の実施形態では、スイッチ１１１及びスイッチ２１１はそれぞれ独立した電流回路又は並列に接続された２つの回路に接続してもよく、これにより、これら２つの電流回路を同時に開くことができる。

【0051】

並列接続により、閉じた状態で二重電流を流すことができ、過度の加熱を避けることができる。

【0052】

スイッチ１１１とスイッチ２１１を直列又は並列に接続する場合、それらの可動電極１１１３と可動電極２１１３を一緒に接続すると、誘電体要素１２１０と誘電体要素２２１０の厚さを最小限にするか、又は無くすことができるので好ましい。

【0053】

図７は、上記で詳述したように、コイル１３１にオープニング電流を発生させることによって達成される開位置にある、図６に記載されている変形例に係る、誘導制御される真空遮断サーキットブレーカー１の側面断面図を示している。

【0054】

本発明の一実施形態の一実施例では、コイル１３２及びコイル１３３は、コイル１３２及びコイル１３３にクロージング電流を生成するように構成されたコンデンサ又は容量性アセンブリ（不図示）に接続される。上記の実施形態と同様に、コイル１３２と電機子１２２の間に機械的な反発力が面１２２１に垂直な方向に発生する。これらの力により、アクチュエータ１２は軸Ａに平行な方向に十分に加速され、アクチュエータ１２を、その方向にすなわちスイッチ１１１を閉じる方向に、動かすことができる。

【0055】

同様の操作で、コイル１３３と電機子２２２の間にも、面２２２１に垂直な向きで同等の機械的な力が発生する。これらの力により、アクチュエータ２２は、軸Ａに平行な方向に十分に加速され、アクチュエータ２２を、その方向にすなわちアクチュエータ１２の方向とは反対のスイッチ２１１を閉じる方向に、動かすことができる。

【0056】

図８は、２つの真空バルブ１１及び真空バルブ２１が取り付けられたフレーム１０を備える本発明の別の実施形態に係る、閉位置にある、誘導制御される真空遮断サーキットブレーカー１の側面断面図を示す。

【0057】

サーキットブレーカー１は、以下を備える：
－それ自体が２つのコイル１３５とコイル１３６を備える開制御要素；
－それ自体がコイル１３４を備える閉制御要素；
－それ自体が２つの電機子１２３と電機子１２４を備えるアクチュエータ１２；
－それ自体が２つの電機子２２３と電機子２２４を備えるアクチュエータ２２。

【0058】

図８に示す構成では、コイル１３５とコイル１３６はコイル１３４の両側に対称的に離間して配置されている。コイル１３５はコイル１３４とバルブ２１の間に位置する。コイル１３６はコイル１３４とバルブ１１の間に位置する。コイル１３４、１３５、１３６はフレーム１０と一体化されている。

【0059】

電機子１２３はコイル１３４とコイル１３６の間に位置する。電機子１２４はコイル１３５とバルブ２１の間に位置する。電機子２２３はコイル１３４とコイル１３５の間に位置する。電機子２２４はコイル１３６とバルブ１１の間に位置する。

【0060】

開制御要素は、アクチュエータ１２及びアクチュエータ２２を軸Ａに平行な垂直方向に沿って反対方向へ移動させるように、電機子１２３及び電機子１２４に同時にオープニング電流を生成し、同時に電機子２２３及び電機子２２４に同等のオープニング電流を生成するように構成される。

【0061】

コイル１３５及びコイル１３６は、コイル１３５及びコイル１３６にオープニング電流を生成するように構成されたコンデンサ又は容量性アセンブリ（不図示）に接続される。このようにして、オープニング電流のピークがコイル１３５とコイル１３６を流れ、それぞれが電磁パルスを発生する。

【0062】

コイル１３５で発生したパルスは、電機子１２４と電機子２２３に、コイル１３５と電磁場が反対の誘導渦電流を発生させる。次に、通電されたコイル１３５と電機子１２４及び電機子２２３との間で、それぞれ電機子１２４及び電機子２２３の面１２４２及び面２２３２に垂直な向きで機械的反発力が発生する。

【0063】

コイル１３６で発生したパルスは、電機子１２３と電機子２２４に、コイル１３６と電磁場が反対の誘導渦電流を発生させる。次に、通電されたコイル１３６と電機子１２３及び電機子２２４との間で、それぞれ電機子１２３及び電機子２２４の面１２３２及び面２２４２に垂直な向きで機械的反発力が発生する。

【0064】

これらの機械的な力により、アクチュエータ１２及びアクチュエータ２２を軸Ａに平行な方向に十分に加速して、アクチュエータ１２及びアクチュエータ２２を、その方向すなわちスイッチ１１１及びスイッチ２１１を開く方向と反対方向に、移動させることができる。

【0065】

図９は、上記で詳述したように、コイル１３５とコイル１３６にオープニング電流を発生させることによって達成される開位置における、誘導制御される真空遮断サーキットブレーカーの側面断面図を示している。

【0066】

本発明の一実施形態の一実施例によれば、コイル１３４は、コイル１３４内にクロージング電流を生成するように構成されたコンデンサ又は容量性アセンブリ（図示せず）に接続される。このようにしてコイル１３４にはクロージング電流のピークが流れ、これにより、電機子１２３と電機子２２３に誘導渦電流を発生させる電磁パルスを発生させて、当該誘導渦電流の電磁場はコイル１３４の電磁場と相反する。

【0067】

その後、コイル１３４と電機子１２３及び電機子２２３との間で、それぞれ電機子１２３及び電機子２２３の面１２３２及び面２２３２に垂直な向きで磁気反発力が発生する。これらの機械的な力により、アクチュエータ１２及びアクチュエータ２２を軸Ａに平行な方向に十分に加速して、アクチュエータ１２及びアクチュエータ２２を、その方向にすなわちスイッチ１１１及びスイッチ２１１を閉じる方向とは反対方向に、移動させることができる。

【0068】

図１０は、本発明に係る、真空バルブ３１が取り付けられたフレーム３０を備える、開位置にある、誘導制御される真空バルブコンタクタ３の一例の側面断面図を示す。

【0069】

真空バルブ３１は、以下を備える：
－真空密閉式のチャンバー３１０；
－固定電極３１１１と可動電極３１１３を備えるスイッチ３１１であって、電極３１１１と電極３１１３は軸Ａに沿って整列しており、電極３１１１と電極３１１３は真空チャンバー３１０に収容されている；
－軸Ａに沿った可動電極３１１３の並進運動を可能にするベローズ３１２であって、これにより、チャンバー３１０の真空封止を維持しながら、電極３１１１と電極３１１３を接触させたり（スイッチを閉じる）、離したり（スイッチを開く）することができる。

【0070】

線電流は、電極３１１１と電極３１１３にそれぞれ接続された電気接続３１１２と電気接続３１１４によって供給され、除去される。

【0071】

コンタクタ３は、可動電極３１１３と一体化されたアクチュエータ３２を備える。アクチュエータ３２は、可動電極３１１３を操作してコンタクタ３のスイッチ３１１を開閉するために使用される。アクチュエータ３２は、軸Ａに平行な垂直方向にスライド可能に取り付けられている。アクチュエータ３２は、電機子３２２を備える。

【0072】

コンタクタ３は以下も備える：
－閉制御要素であって、閉制御要素はコイル３３１を備える；
－軸Ａに平行な垂直方向にスライド可能に取り付けられた、さらに別のアクチュエータ４２であって、アクチュエータ４２は、電機子４２２を備え、コイル３３１は電機子３２２と電機子４２２の間に位置する。

【0073】

閉制御要素は、電極３１１１と電極３１１３を離間し、アクチュエータ３２とアクチュエータ４２を軸Ａに平行な垂直方向に沿って反対方向へ移動させるように、電機子３２２にオープニング電流を、電機子４２２に電流を同時に誘導するように構成されている。反力によって生じるフレームへの応力を最小限に抑えるために、アクチュエータ３２とアクチュエータ４２の移動が行われる２つの軸がマージされている。これにより、制御要素はサーキットブレーカー３を短時間で閉じることができ、後述するように、コイル３３１にかかる電機子３２２の反力をコイル３３１にかかる電機子４２２の反力で補正することができる。したがって、同じ大きさの圧縮力がこのコイル３３１にのみ適用され、フレーム３０への取り付けのサイズが小さくなる。これらの力を補正した結果、コイル３３１の変形は少なくなり、コイル３３１と電機子３２２の間の空隙はコンタクタ３の寿命にわたってほとんど変化しない。これにより、多数回の開閉動作を行った後でも、コンタクタ３が速やかに閉じることができる。また、コンタクタ３を閉じたときに発生する振動も低減される。

【0074】

コイル３３１にかかる反力の最適な補償を得るために、アクチュエータ４２と一体の移動質量は、アクチュエータ３２と一体の移動質量の少なくとも半分に等しいことが好ましく、このアクチュエータ３２の質量に等しいことがさらに好ましい。アクチュエータに取り付けられる移動質量には、アクチュエータ自体の質量に加えて、特に電極の質量が含まれる。

【0075】

ここで、アクチュエータ３２はロッド３２１を備える。ロッド３２１は、サーキットブレーカー３の制御ゾーンと可動電極３１１３との間でアークが発生するリスクを排除するために、誘電体材料要素３２１０を備えていてもよい。ロッド３２１は、導電性材料で作られた１つ以上の延長部３２０も備えることが好ましい。ここで、延長部３２０は電機子３２２より長く延出している。電機子３２２はロッド３２１０と一体化されている。ロッド３２１の誘電体要素３２１０は、管状であることが好ましい。

【0076】

電機子３２２は、平面コイル３３３と（ここでも、平面の）コイル３３１の間に位置する板状であることが好ましい。平面コイル３３３はコンタクタ３の開制御要素に属する。平面コイル３３３はオープニングコイルである。したがって、コイル３３３は、アクチュエータ３２の電機子３２２の反対側、コイル３３１の反対側に配置される。

【0077】

ここで、電機子３２２は、コイル３３１に面した下側導電面３２２１とコイル３３３に面した上側導電面３２２２を備える。面３２２１と面３２２２は、固体の板内で一体に形成されていてもよく、異なる材料の板状の支持体に取り付けられていてもよい。面３２２１と面３２２２は軸Ａに垂直である。面３２２１と面３２２２は金属であることが好ましい。電機子３２２の材料は、その高い導電率対密度比のために選択されてもよい；したがって、電機子材料３２２はアルミニウムであることが好ましい。電機子の面３２２１と面３２２２（及びコイル３３１）は軸Ａに対して軸対称であることが好ましく、これにより、力のトルクが電機子３２２の異なる要素で補償される。

【0078】

平面コイル３３２は、コイル３３１に対して対称的にコイル３３３の反対側に配置されている。コイル３３１、３３２、３３３はフレーム３０に取り付けられている。

【0079】

アクチュエータ４２はロッド４２１も備え、ロッド３２１と同じ形状の管状であることが好ましい。

【0080】

ここで、電機子４２２はコイル３３１に面した上側導電面４２２１とコイル１３１に面した下側導電面４２２２を備える。面４２２１及び面４２２２は、固体の板内で一体に形成されてもよいし、支持体に取り付けられてもよい。面４２２１と面４２２２は軸Ａに垂直である。面４２２１と面４２２２は金属である。電機子４２２の材料は、その高い導電率対密度比のために選択されてもよい；したがって、電機子材料４２２はアルミニウムであることが好ましい。電機子４２２はロッド４２１０と一体化されている。

【0081】

アクチュエータ３２の延長部３２０は、電機子４２２とコイル３３１を通過する。アクチュエータ４２の延長部４２０は、電機子３２２とコイル３３１を通過する。この構成により、アクチュエータ３２とアクチュエータ４２は、面３２２１、面３２２２、面４２２１、面４２２２に垂直な軸Ａに平行な向きで互いにスライドするように案内することができる。

【0082】

電機子３２２は円盤形状であることが好ましい。ロッド３２１は、電機子３２２の軸Ａの周りの面３２２２及び面３２２１に垂直な軸Ａに平行な方向に伸びる複数の延長部３２０を備えていてもよい。

【0083】

電機子３２２には、アクチュエータ４２のロッド４２１の延長部４２０がスライドするためのオリフィスが貫通している。ロッド４２１の延長部４２０と同じ数のオリフィスがあり、オリフィスは軸Ａの周りに対称的に離間して配置されていることが好ましい。

【0084】

本発明の一実施形態の一実施例によれば、コイル３３１は、コイル３３１内にクロージング電流を生成するように構成されたコンデンサ又は容量性アセンブリ（不図示）に接続される。このようにして、オープニング電流のピークがコイル３３１を流れ、これにより、電機子３２２と電機子４２２に誘導渦電流を発生させる電磁パルスを発生させ、当該誘導渦電流の電磁場はコイル３３１と電磁場と相反する。その後、通電されたコイル３３１と電機子３２２及び電機子４２２との間に機械的反発力が発生する。

【0085】

力はそれぞれ面３２２１と面３２２２に垂直な方向に発生する。これらの力により、アクチュエータ３２は軸Ａに平行な向きで十分に加速され、アクチュエータ３２を、その向き、つまり閉じる方向に動かすことができる。同様の方法で、同時に、アクチュエータ４２はアクチュエータ３２と反対方向に移動する。

【0086】

延長部３２０と延長部４２０が導電性材料で製造されている場合、軸Ａに垂直な方向に力が現れる。この力は、アクチュエータ３２とアクチュエータ４２の軸Ａに対する磁気センタリングを生成するために使用される。

【0087】

コンタクタ３のスイッチ３１１が閉じた状態（図１１に示す構成）にあるとき、制御要素はコイル３３３（及びコイル３３２と同様に）に電流を流してオープニング電流を発生させることができる。このようにして、オープニング電流はコイル３３３（及び同様にコイル３３２）を流れ、電機子３２２（及び同様に電機子４２２）に誘導渦電流を発生させる電磁パルスを発生させ、当該誘導渦電流の電磁場は、コイル３３３（及び同様にコイル３３２）の電磁場と相反する。その後、通電コイル３３３と電機子３２２との間に機械的反発力が発生する（同様に、通電コイル３３２と電機子４２２との間にも機械的反発力が発生する）。

【0088】

サーキットブレーカー１に対して提示されたもの：アクチュエータ４２によって動作する別のスイッチと同様のコンタクタ３のバリエーションを想定することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】