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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-30
(54)【発明の名称】接触器及びその汎用スイッチ機器
(51)【国際特許分類】
H01H 9/44 20060101AFI20240920BHJP
H01H 33/53 20060101ALI20240920BHJP
H01H 50/54 20060101ALI20240920BHJP
H01H 33/22 20060101ALI20240920BHJP
H01H 50/02 20060101ALI20240920BHJP
【ＦＩ】
H01H9/44 Z
H01H33/53
H01H50/54 A
H01H33/22
H01H50/02 A
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024514604
(86)(22)【出願日】2022-09-20
(85)【翻訳文提出日】2024-03-22
(86)【国際出願番号】 IB2022058797
(87)【国際公開番号】W WO2023042163
(87)【国際公開日】2023-03-23
(31)【優先権主張番号】PCT/IB2021/058532
(32)【優先日】2021-09-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】524083451
【氏名又は名称】チェン， ユ チン
(74)【代理人】
【識別番号】100096758
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 剛
(74)【代理人】
【識別番号】100114845
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 雅和
(74)【代理人】
【識別番号】100148781
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 友和
(72)【発明者】
【氏名】チェン， ユ チン
【テーマコード（参考）】
5G027
【Ｆターム（参考）】
5G027AA03
5G027BA10
(57)【要約】
本発明は、接触器に関し、その内部に消弧媒体が含まれるか又は真空の密閉空間が設けられており、可動接触子によって二つのチャンバーに仕切られ、この可動接触子には、前記二つのチャンバーを連通させる中空接触ユニットが設けられており、前記チャンバーには、固定接触子及びその接触ユニットが設けられており、この固定接触子には、中空又は中実の接触ユニットが設けられており、前記可動接触子は、往復運動を実行し、前記可動接触子接触ユニットは、前記固定接触子接触ユニットに着脱され、前記二つのチャンバーは、交互に圧縮及び拡張され、前記消弧媒体は、前記可動接触子中空接触ユニット及び可動接触子接触ユニットと固定接触子接触ユニットとの間のアークギャップを通過して往復流し、前記二つのチャンバーの間を循環し、接触器及びその自己循環往復同期消弧ポンプを提供して、前記接触器のオン、オフ及びその同期消弧を実施することを特徴とする。
【選択図】図２
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
接触器であって、その内部に液体又はガス消弧媒体が含まれるか又は真空である密閉空間が設けられており、一つの可動接触子は、前記密閉空間を二つのチャンバーに仕切り、
そのうちの少なくとも一つのチャンバーには、固定接触子が設けられており、
前記固定接触子には、前記可動接触子の接触端に合わせる少なくとも一つの接触ユニットが設けられており、
前記可動接触子には、前記二つのチャンバーを連通させる少なくとも一つの中空接触ユニットが設けられており、
前記可動接触子は、往復運動し、前記可動接触子の中空接触ユニットは、前記固定接触子の接触ユニットに着脱され、前記二つのチャンバーは、交互に圧縮及び拡張され、
消弧媒体が、前記中空接触ユニットを通過して前記可動接触子と固定接触子接触ユニットとの間のアークギャップに往復衝撃し、前記二つのチャンバーの間を循環し、接触器及びその自己循環往復同期消弧ポンプを提供して、前記接触器のオン、オフ及びその同期消弧を実施する、ことを特徴とする接触器。
【請求項2】
可動接触子スリーブと、その外壁を延在して形成する少なくとも二つの軸受台及びそのリニア軸受と、軸受ガイドレールとを含んだ可動接触子運動アーキテクチャを備え、前記軸受ガイドレールの両端は、平行な第一及び第二の固定板角度位置に固定され、他の固定・支持部品を加えて、二層の剛性フレームワークを構成し、
前記固定接触子は、前記第一の固定板に固定され、金属弾性ベローズが設けられており、その第一の管口が前記固定接触子を套設し、その第二の管口が前記可動接触子を套設し、
前記可動接触子スリーブは、前記第一のベローズの第二の管口、前記可動接触子及び第二のベローズの第一の管口を套設し、前記第二のベローズの第二の管口は、第二の固定板に固定され、又は第二の固定接触子を套設して第二の固定板に固定され、
前記可動接触子スリーブは、外力作用で、二つの固定板の間を軸受ガイドレールに沿って往復運動し、前記可動接触子の中空接触ユニットは、前記固定接触子の接触ユニットに着脱され、
前記二つのベローズは、交互に伸縮し、前記消弧媒体は、二つのベローズの間を循環し、及び前記可動接触子接触ユニットを通過して、前記可動接触子と固定接触子接触ユニットとの間のアークギャップを往復流し、アーク及びその熱を奪い、二重ベローズ消弧ポンプ接触器を提供する、ことを特徴とする請求項１に記載の接触器。
【請求項3】
前記可動接触子スリーブは、直接又は他の構造を介して、人力による押圧力又は他の動力装置により発生される作用力によって、一方向運動又は往復運動するように前記可動接触子を駆動し、前記接触器のオン又はオフ、又はオン及びオフを実行し、前記可動接触子スリーブは、固定され、前記作用力は、前記固定接触子が前記可動接触子に対して前記一方向運動又は往復運動を実行し、前記接触器のオン又はオフ、又はオン及びオフを実行するように、前記可動接触子運動アーキテクチャの他の部分に付勢される、ことを特徴とする請求項２に記載の接触器。
【請求項4】
前記固定接触子は、固定接触子絶縁ディスク内にパッケージングされるか、又は外方に延在して外部配線端を形成する少なくとも一つの接続基板と、一つ又はアレイ状に分布する固定接触子接触ユニットであって、一端が前記接続基板に接続され、他端が前記絶縁ディスクのディスク面から突出する固定接触子接触ユニットとを含み、
前記可動接触子は、
可動接触子絶縁ディスク内にパッケージングされるか、又は外方に延在して外部配線端を形成する少なくとも一つの接続基板と、一つ又はアレイ状に分布する中空可動接触子接触ユニットであって、前記接続基板を貫通し、その一端が前記絶縁ディスクの一面に開口し、他端が前記絶縁ディスクのディスク面から突出し、前記固定接触子の接触端と一対一に等間隔に対になる中空可動接触子接触ユニットとを含み、
前記中空可動接触子接触ユニットには、前記絶縁ディスクの両面から突き出すダブル接触端が設けられ得る、請求項１又は２に記載の接触器。
【請求項5】
前記固定接触子及び可動接触子接触ユニット及び接続基板の材料は、一般的に使用される金属に加えて、入手及び加工が容易な金属、例えば鉄、アルミニウムであってもよく、前記接触ユニット及びその接続基板は、前記金属の１つ又は複数から混合又は積層によって製出され得る、請求項１又は４に記載の接触器。
【請求項6】
前記固定接触子の接触端は、中空又は中実の導体であり、その接触端は、縦方向のノッチによって複数の接触末端に分割され、前記可動接触子の接触端は、縦方向のスリット切欠きによって複数の接触末端に分割され、前記中空導体のインナーポートには、深い狭窄セグメントと浅い狭窄セグメントとの二層の狭窄セグメントが設けられ得、前記可動接触子及び固定接触子の接触末端は、一つの接触末端が複数の接点を得るように、千鳥状に嵌挿され、一つの前記接触ユニットによって形成される接点の数は、その接触末端の数の数倍であり、多接点で、低抵抗の接触界面を提供する、請求項４に記載の接触器。
【請求項7】
前記中空導体は、電気カニューレであり、前記中実の導体は、電気ピンであり、前記電気カニューレは、スリット切欠きによって若干のタイル状接触末端に等分され、前記電気ピンは、広いノッチによって若干の指状接触末端に等分され、両者の接触末端の数は、同じであり、前記電気カニューレの接触末端のインナーポートには、二層の環状狭窄セグメントが設けられ得、その切欠き及びノッチは、直交千鳥状に嵌挿されて、前記可動接触子及び固定接触子の接続を実施し、
得られる接点の数は、前記指状又はタイル状接触末端の数の２倍又は４倍であり、さらに、前記接触ユニットは、非円形構造であってもよく、縦方向の嵌挿並びにその横方向への摺動の方式での接触、及び接触末端の横方向の弾性による接触の維持を実施することができる、請求項１、４又は５に記載の接触器。
【請求項8】
ピストン式可動接触子接触器を提供し、前記ピストン式可動接触子接触器は、その内部に前記消弧媒体が充填されているか又は真空であり、その内壁に縦方向突起式スライドレールが設けられている密閉シリンダ型ケースと、
前記固定接触子の接続基板並びにその外部配線端、一つ又はアレイ状に分布する接触ユニット、この接続基板をその内部にパッケージングし、前記シリンダ型ケースの一端を覆う固定接触子絶縁体を含むカバー型固定接触子と、
前記ケースの内壁に貼合されて移動可能であり、内部を二つのチャンバーに仕切り、その内部に接続基板、及びこの接続基板に接続される、アレイ状に分布され、両端が開放される接触ユニットがパッケージングされており、前記固定接触子接触ユニットに１対１に等間隔に対向するピストン型可動接触子と、
前記ケースの第二のカバープレートに固定され、前記固定接触子接触ユニットに着脱するよう前記可動接触子接触ユニットを駆動し、接触器及びそのシリンダピストン型消弧ポンプを提供する運動実行装置とを含む、請求項１に記載の接触器。
【請求項9】
マイクロプロセッサと、通信モジュールと、センサと、実行機構と、電源モジュールとを含むコントローラであって、マイクロプロセッサ、センサ及び実行装置は、前記可動接触子に対して運動制御を実行し、前記可動接触子接触ユニットを前記固定接触子接触ユニットに着脱する過程に対して段階的速度制御、高精度位置決め及びその機械的ロックを実施する運動制御システムを提供し、
前記マイクロプロセッサ、通信モジュール及びセンサは、接触器に対して監視を実施し、外部及び遠隔端末にデータ及び警報を送信し、接触器のメンテナンス及びその故障の早期警報を実施し、及び接触器のオン及びオフ命令を含む外部及び遠隔端末の命令、データを受信する接触器監視及び早期警報システムを提供し、
前記電源モジュールは、前記コントローラに電力を提供する電源変換を提供し、前記電力が中断される時に有効になる充電電池をさらに含み、
前記コントローラは、アナログ、論理回路及びモータ駆動パワーチップからなる簡略化回路、又はこの簡略化回路を集積するシングルチップＩＣに置き換えられてもよく、前記接触器が簡単なオン／オフ制御を実行するのに適合している、コントローラ。
【請求項10】
前記運動制御方法を提供し、前記運動制御方法は、接触器のオン：前記可動接触子は、前記機械的ロックを解除し、
前記可動接触子は、一つの接触器のオフ位置から定格の第二のレートで前記固定接触子へ運動し、アーク又は下記のアーク臨界位置信号が現れる時、前記可動接触子は、第一のレートで高速に、又は逓増するレートで前記固定接触子へ運動し、
前記可動接触子の接触端は、前記固定接触子の接触端に接触し、前記可動接触子は、前記接触器のオンを完了する一つの可動接触子の正確な位置まで、直ちに最も遅い第三のレートで運動し、前記可動接触子は、前記機械的ロックが実行され、
前記アーク臨界位置は、理論的に得られ、及び実験的に決定されたものであり、前記可動接触子が前記固定接触子に対してこの位置以内にアークが発生することと、
接触器のオフ：前記可動接触子は、一つの接触器のオンの位置において、前記機械的ロックを解除し、前記可動接触子は、逆方向の前記第一のレートで高速に、又は逓減するレートで前記固定接触子から離れ、前記アークが消えるか又は前記アーク臨界位置信号が現れる時に逆方向の前記第二のレートで運動し、接触器のオフを完了する一つの可動接触子の位置信号が発生した時に停止し、
前記可動接触子は、前記機械的ロックが実行されることを含む、請求項９に記載のコントローラ。
【請求項11】
接触器のオン及びオフ自動制御方法をさらに提供し、前記マイクロプロセッサチップを設定し、中断モードで前記接触器のオン及びオフを定期的に実行する時間制御方法と、
前記センサデータが一つの設定値又は範囲を突破して前記接触器、例えば電流遮断器のオン又はオフをトリガーするパラメータトリガー方法とを含む、請求項９に記載のコントローラ。
【請求項12】
接触器と、電流遮断器と、リレーと、論理型パワースイッチとを含む様々な仕様、定格電圧及び定格作動電流の汎用自動スイッチ機器である汎用スイッチ機器であって、単一又はアレイ接触端から構成される接触界面と、自己循環往復同期消弧ポンプを備える接触装置であって、運動制御で前記オン／オフ操作を行い、前記機器の電圧タイプ（交流又は直流）及びその定格電圧に適合するように、異なる大きさ及び仕様の構造を選択し、前記可動接触子のストロークスパン、接続基板ピッチ及び接触界面分離距離を変え、前記機器に必要な定格作動電流及びパワーレベルに適合するように、異なる数の可動接触子／固定接触子接触ユニット及びその対応するサポートシステムを選択する接触装置と、
マイクロプロセッサをコアとするコントローラであって、通信、運動制御を提供してオン／オフ操作及び接触器監視及び故障の早期警報を実行し、又は前記シングルチップＩＣチップがオン／オフ操作制御を提供するコントローラとを含む、ことを特徴とする汎用スイッチ機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接触器に関し、消弧ポンプを備える接触器機器である。
【背景技術】
【0002】
接触器は、外部給電端及び負荷端がそれぞれの内部の電気接点の接触により電気的な接続を実現するスイッチ機器である。スマートグリッド、発電・系統連系、各ノード、例えば都市、工業及びコミュニティ給電入口、配電などの分散式接触器機器は、系統的自動管理の需要が存在し、大容量、安定性及び早期警報可能性メンテナンスに関するが、電力機関車、大型電磁動力装置、電気自動車動力電池、グリーンエネルギー発電作業及び極端な応用環境（例えば、航空宇宙、水中動力システム）などの、分散式に属し及び頻繁に切り替えるパワースイッチ機器は、そのパワー密度、安全性、耐アーク性、耐用性及びその寿命及び制御可能性に対して高い要求がある。
【0003】
しかしながら、先行技術の接触器の接点の数が少なく、接触抵抗が高いこと、突き当て式接触が接点の跳ね返り、変形、変位及び摩耗を引き起こしやすいこと、アークに加えて接点の抵抗が高くて接点の不可逆的な劣化、大気環境による接点の汚損、酸化を招くこと、シングルベローズ接触子室が圧力の起伏が大きくて漏れを起こしやすいが、シールがまた可動接触子の運動抵抗の増加をもたらして、可動接触子のストロークを制限し、その動的、静的損失が高まること、従来の接触器の種類が多く、構造にばらつきがあるが、今までアーク問題がまだ効果的に解決されていないこと、様々な要素の集合及び蓄積により、さらに接点が徐々に劣化し又は迅速に破損し、最後に溶接、焼損などの早期警報のない事故を引き起こして、負荷及び電力受給側の多くの当事者の連帯損害につながり、代価が大きいこと、アークが意外に漏れた可燃性ガスに火をつけることができること、接触器の空気力及び電磁操作装置及びその消弧機構によって接触器の体積が大きくて複雑であり、手動でリセットし、雑音が大きく、電力消費量が高く、電磁操作装置に電磁干渉が発生し、また電磁衝撃を受けて誤操作を招く可能性があることなどの問題は、いずれも解決が待たれる。
【発明の概要】
【0004】
本発明に関する接触器は、自己循環往復同期消弧ポンプを備え、前記接触器のアークギャップに対して標的式同期消弧を実行し、接触器の接点をアーク破壊から効果的に保護し、前記接触器接触ユニットは、嵌挿及び横方向への摺動の方式で接触して、先行技術における突き当ての方式での接触による機械衝撃、雑音及び接点の跳ね返りを回避し、前記接触器は、接触末端の横方向の弾性によって接触を維持するものであり、接触を維持するために電力を消費する必要がなく、前記接触器は、一つの接触ユニットが複数の接触末端に分割され、各接触末端は、若干の接点を形成し、多接点低抵抗の接触界面を形成し、接触器にアレイ状に分布する接触ユニットが設けられる場合、接点の数は、かなり多く、接触器の消費電力を著しく低減させ、そのパワー密度を向上させ、長期の電熱効果による接触器の接点の劣化を遅らせ、特に酸素のない、汚染のない密閉空間において、接触器の耐用年数を著しく延長させるとともに、アレイ状に分布する接触ユニットは、アレイ状に分布するアークギャップ界面を提供しており、アークは、すべてのアークギャップにおいて発生するか、又は少数のアークは、アークギャップの間を遊走し、前者は、アークを分散させ、後者は、単一の接点への影響の持続時間が短く、先行技術の接触器が少数の接点において高温が発生して集中するアークを回避し、そして、各アークギャップは、いずれも消弧媒体の衝撃を受け、アークは、迅速に消し止められるか、又は形成機会がなくなる。本発明に関する接触器には、マイクロプロセッサモジュール、運動制御システム及び接触器のメンテナンス及び故障の早期警報システムがさらに構成されている。マイクロプロセッサモジュールは、接触器に対して自動及びスマート制御を実施し、運動制御システムは、自動スイッチ操作を実行する以外に、消弧効果及び接点に対する保護をさらに向上させ、接触器のメンテナンス及びその早期警報システムは、接触器が十分な使用期限を得ることができ、早期警報のない故障の発生を回避することもできるように、接触器故障が発生する前に異なる早期警報を出す。
【0005】
接触器であって、内部に液体又はガス消弧媒体が含まれるか又は真空にする密閉空間が設けられており、一つの可動接触子は、前記密閉空間を二つのチャンバーに仕切り、そのうちの少なくとも一つのチャンバーには、固定接触子が設けられており、固定接触子接触ユニットは、前記可動接触子接触ユニットに合わせ、前記可動接触子には、二つのチャンバーを連通させるための中空接触ユニットが設けられており、前記可動接触子は、往復運動し、前記可動接触子接触ユニットは、前記固定接触子接触ユニットに着脱されるとともに、二つのチャンバーは、交互に圧縮及び拡張され、消弧媒体は、前記中空接触ユニットを通過して前記可動接触子と固定接触子接触ユニットとの間のアークギャップに往復衝撃し、二つのチャンバーの間を循環し、接触器及びその自己循環往復同期消弧ポンプを提供して、前記接触器のオン、オフ及びその同期消弧を実施することを特徴とする。
【0006】
可動接触子運動アーキテクチャを備え、可動接触子スリーブと、その外壁を延在して形成する少なくとも二つの軸受台及びそのリニア軸受と、軸受ガイドレールとを含み、軸受ガイドレールの両端は、平行な第一及び第二の固定板角度位置に固定され、他の固定・支持部品を加えて、二層の剛性フレームワークを構成し、前記固定接触子は、前記第一の固定板に固定され、金属弾性ベローズが設けられており、その第一の管口が前記固定接触子を套設し、その第二の管口が前記可動接触子を套設し、前記可動接触子スリーブは、前記第一のベローズの第二の管口、可動接触子及び第二のベローズの第一の管口を套設し、第二のベローズの第二の管口は、第二の固定板に固定され、又は第二の固定接触子を套設してから第二の固定板に固定され、前記可動接触子スリーブは、外力作用で、二つの固定板の間を軸受ガイドレールに沿って往復運動し、前記可動接触子接触ユニットは、前記固定接触子接触ユニットに着脱され、二つのベローズは、交互に伸縮し、消弧媒体は、二つのベローズの間を循環し、及び前記可動接触子接触ユニットの中空部分を通過して、前記可動接触子と固定接触子接触ユニットとの間のアークギャップを往復流し、アーク及びその熱を奪い、二重ベローズ消弧ポンプ接触器を提供する。前記可動接触子スリーブの一つの受力点は、直接又は他の構造を介して、人力による押圧力、又はバネ力、空気力、油圧、電磁操作装置及びその他の動力装置により発生される作用力によって、一方向運動又は往復運動するように前記可動接触子を駆動し、前記接触器のオン又はオフ、又はオン及びオフを実行し、選択的に、前記可動接触子スリーブは、固定され、前記作用力は、前記固定接触子が前記可動接触子に対して一方向運動又は往復運動を実行し、前記接触器のオン又はオフ、又はオン及びオフを実行するように、前記可動接触子スリーブ以外の部分に付勢される。
【0007】
前記固定接触子は、固定接触子絶縁ディスク内にパッケージングされるか、又は外方に延在して外部配線端を形成する接続基板と、一つ又はアレイ状に分布する固定接触子接触ユニットであって、一端が前記接続基板に接続され、その接触端が前記絶縁ディスクのディスク面から突出する固定接触子接触ユニットとを含み、前記可動接触子は、可動接触子絶縁ディスク内にパッケージングされるか、又は外方に延在して外部配線端を形成する接続基板と、一つ又はアレイ状に分布する可動接触子中空接触ユニットであって、前記接続基板を貫通し、その一端が前記絶縁ディスクの一面に開口し、その接触端が前記絶縁ディスクのディスク面から突出し、前記固定接触子の接触端と一対一に等間隔に対になる可動接触子中空接触ユニットとを含み、前記可動接触子には、前記絶縁ディスクの両面から突出するダブル接触端が設けられている。前記固定接触子及び可動接触子接触ユニット及び接続基板の材料は、酸素がないクリーン又は密閉された環境に設置されるため、一般的に使用される金属に加えて、入手、加工が容易な金属、例えば鉄、アルミニウムであってもよく、前記接触ユニット及びその接続基板は、これらの利用可能な金属の１つ又は複数から混合又は積層によって製出され得る。前記固定接触子接触ユニットは、中空又は中実の導体であり、その接触端は、縦方向のノッチによって複数の接触末端に分割され、前記可動接触子中空接触ユニットは、縦方向のスリット切欠きによって複数の接触末端に分割され、前記中空導体のインナーポートには、深い狭窄セグメントと浅い狭窄セグメントとの二層の狭窄セグメントが設けられており、前記可動接触子及び固定接触子の接触末端は、一つの接触末端が複数の接点を得るように、前記切欠き及びノッチが千鳥状になるように嵌挿され、一つの接触ユニットによって形成される接点の数は、その接触末端の数の数倍であり、多接点で、低抵抗の接触界面を提供する。前記可動接触子中空接触ユニットは、電気カニューレであり、前記境接触子接触ユニットは、電気ピンであり、前記電気カニューレは、スリット切欠きによって若干のタイル状接触末端に等分され、前記電気ピンは、広いノッチによって若干の指状末端に等分され、両者の接触末端の数は、同じであり、前記電気カニューレインナーポートには、二層の環状狭窄セグメントが設けられており、その切欠き又はノッチは、直交千鳥状に嵌挿されて、前記可動接触子及び固定接触子の接続を実施し、得られる接点の数は、前記指状又はタイル状末端の数の２倍又は４倍であり、さらに、前記接触ユニットは、非円形構造であってもよく、縦方向の嵌挿並びにその横方向への摺動の方式での接触、及び接触末端の横方向の弾性による接触の維持を実施することができる。
【0008】
本発明は、ピストン式可動接触子接触器をさらに提供し、その内部に消弧媒体が充填されるか又は真空にし、内壁に縦方向突起式スライドレールが設けられている密閉シリンダ型ケースと、カバー型固定接触子であって、固定接触子の接続基板並びにその外部配線端、アレイ状に分布する接触ユニット、この接続基板をその内部にパッケージングし、前記シリンダ型ケースの一端を覆う固定接触子絶縁体を含むカバー型固定接触子と、前記ケース内部キャビティ壁に貼合されて移動可能であり、内部キャビティを二つのチャンバーに仕切り、その内部に接続基板、この接続基板に接続される、アレイ状に分布され、両端が開放される接触ユニットがパッケージングされており、前記固定接触子接触ユニットに１対１に等間隔に対向するピストン式可動接触子と、ピストン中心ネジと、前記ケースの第二のカバープレートに固定され、前記固定接触子接触ユニットに着脱するよう前記可動接触子接触ユニットを駆動し、リレー型接触器及びそのシリンダピストン型消弧ポンプを提供する運動実行装置とを含む。
【0009】
本発明は、コントローラをさらに含み、マイクロプロセッサと、通信モジュールと、センサと、実行機構と、電源モジュールとを含み、ここで、マイクロプロセッサ、センサ及び実行装置は、前記可動接触子に対して運動制御を実行し、前記可動接触子接触ユニットを前記固定接触子接触ユニットに着脱する過程に対して段階的速度制御、高精度位置決め及びその機械的ロックを実施する運動制御システムを提供し、前記マイクロプロセッサ、通信モジュール及びセンサは、接触器に対して監視を実施し、外部及び遠隔端末にデータ及び警報を送信し、接触器のメンテナンス及びその故障の早期警報を実施し、及び接触器のオン及びオフ命令を含む外部及び遠隔端末の命令、データを受信する接触器監視及び早期警報システムを提供し、前記電源モジュールは、前記コントローラに電力を提供する電源変換を提供し、コントローラの入力電源が停電した時に有効になる充電電池をさらに含む。選択的に、前記コントローラは、アナログ、論理回路及びモータ駆動パワーチップからなる簡略化回路、又はこの簡略化回路を集積するシングルチップＩＣに置き換えられてもよく、前記接触器のオン／オフ操作制御のみを提供する。
【0010】
前記運動制御は、接触器のオン：前記可動接触子は、機械的ロックを解除し、前記可動接触子は、接触器のオフ位置から定格の第二のレートで固定接触子へ運動し、アーク又は下記のアーク臨界位置信号が現れる時、前記可動接触子は、第一のレートで高速に、又は逓増するレートで固定接触子へ運動し、前記可動接触子接触ユニットは、前記固定接触子接触ユニットに触れ、前記可動接触子は、前記接触器のオンを完了する可動接触子の正確な位置まで、直ちに最も遅い第三のレートで運動し、前記可動接触子は、ロックされ、ここで、前記アーク臨界位置は、一般的には、理論的に得られ、及び実験的に決定されたものであり、前記可動接触子が前記固定接触子に対してこの位置以内にアークが発生することと、接触器のオフ：前記可動接触子は、接触器のオンの位置においてロックを解除し、前記可動接触子は、逆方向の前記第一のレートで高速に、又は逓減するレートで前記固定接触子から離れ、アークが消えるか又は前記アーク臨界位置信号が現れる時に逆方向の前記第二のレートで運動し、接触器のオフを完了する可動接触子の位置信号が発生した時に停止し、前記可動接触子は、ロックされることとを含む。前記コントローラは、接触器のオン及びオフ自動制御方法をさらに提供し、前記マイクロプロセッサチップの定期的トリガー方法を設定し、中断モードで前記接触器のオン及びオフを定期的に実行する時間制御方法と、前記センサデータが設定値又は範囲を突破して接触器、例えば電流遮断器のオン又はオフをトリガーするパラメータトリガー方法とを含む。
【0011】
本発明は、汎用自動及びスマートスイッチ技術をさらに提供し、接触器と、電流遮断器と、リレーと、論理型パワースイッチとを含む様々な仕様、定格電圧及び定格作動電流の汎用自動スイッチ機器を提供し、単一又はアレイ接触ユニットから構成される接触界面と、自己循環往復同期消弧ポンプを備える接触装置であって、運動制御で前記オン／オフ操作を行い、前記機器の電圧タイプ（交流又は直流）及びその定格電圧に適合するように、異なる大きさ及び仕様の構造を選択し、前記可動接触子のストロークスパン、接続基板ピッチ及び接触界面分離距離を変え、前記機器に必要な定格作動電流及びパワーレベルに適合するように、異なる数の可動接触子／固定接触子接触ユニット及びその対応するサポートシステムを選択する接触装置と、マイクロプロセッサをコアとするコントローラであって、通信、運動制御を提供してオン／オフ操作及び接触器監視及び故障の早期警報を実行し、又は前記シングルチップＩＣチップがオン／オフ操作制御を提供するコントローラとを含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施例の接触器の全体上面図である。
【図4】セラミックディスク内にパッケージングされる固定接触子２００及び可動接触子４００のコア電気構造図である。
【図5】実施例の接触器の構造分解図である。
【図6】電気カニューレ及び電気ピンの末端の構造図である。
【図7】電気カニューレによる電気ピンの直交嵌挿の概略図である。
【図8】電気カニューレによる電気ピンの直交嵌挿の接触ユニットの断面図である。
【図9】電気カニューレによる電気ピンの直交嵌挿の接触ユニットの中心線断面図である。
【図10】コントローラのブロック図及び実施例の接触器の概略図及びその相互関係を示す。
【図11】運動制御下で電気カニューレによる電気ピンの嵌挿及び消弧媒体の運動及びその消弧作用を示す。
【図12】運動制御下で電気カニューレの電気ピンからの離脱及び消弧媒体の運動及びその消弧作用を示す。
【図13】三つの同じ接触器の組み合わせから構成される三路同期並列接続接触器の実施例である。
【図14】デュアル固定接触子接触器の実施例の可動接触子及び固定接触子のコア電気構造である。
【図15】ピストン式可動接触子接触器の実施例の内部開放構造図である。
【図16】可動接触子の運動－ストローク－位置決め－ロックの複合装置である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明は、接触器に関する。図１－５は、前記接触器の実施例の全体上面図、内部開放図、可動接触子及び固定接触子の中心軸断面図、可動接触子及び固定接触子の電気コア構造及び構造分解図である。
【0014】
図１は、前記実施例の接触器全体上面図を示す。接触器は、可動接触子運動アーキテクチャ１００と、固定接触子２００と、第一のベローズ３００と、可動接触子４００（図示せず、図５を参照）と、第二のベローズ５００とを含む。可動接触子運動アーキテクチャ１００は、可動接触子スリーブ１０１及びそのクロスメンバ１０２及びネジ１０３（図示せず、図５を参照）、第一の軸受台１０４及びその第一のリニア軸受１０５及び第一の軸受ガイドレール１０６、第二の軸受台１０７及びその第二のリニア軸受１０８及び第二の軸受ガイドレール１０９、第一の固定板支持棒１１０、第二の固定板支持棒１１１（図示せず、図５を参照）及び第一及び第二の固定板１１２、１１３を含む。固定接触子２００には、第一の配線端２０１及び第二の配線端２０２が設けられており、第一の配線端２０１には、第一の配線端２０１を流れる電流を測定する変圧器型電流センサ７０１が設けられている。第一及び第二の軸受ガイドレール１０６、１０９及び第一及び第二の固定板支持棒１１０、１１１の両端は、第一及び第二の固定板１１２、１１３の四つの角度位置に固定されて、剛性二層のフレームワークを構成する。ここで、固定板支持棒は、他の構造体に置き換えられてもよい。ここで、軸受ガイドレールは、接触器内部に設置されてもよい。
【0015】
図２は、実施例の接触器の内部開放図であり、固定接触子２００及びその接触端がアレイ電気ピン２０３であり、可動接触子４００及びその接触ユニットがアレイ電気カニューレ４０１であることを示している。固定接触子２００は、第一の固定板１１２に固定され、第一のベローズ３００の第一の管口３００ａ（図示せず、図５を参照）をシールして套設し、可動接触子スリーブ１０１は、第一のベローズ３００の第二の管口３００ｂ（図示せず、図５を参照）、可動接触子４００及び第二のベローズ５００の第一の管口５００ａ（図示せず、図５を参照）を套設し、第二のベローズ５００の第二の管口５００ｂ（図示せず、図５を参照）は、第二の固定板１１３に固定されて、内部を大気から隔絶する同軸構造を構成し、内部に充填される消弧媒体及びその温度の変化及び可動接触子４００の運動による圧力の変化に耐えられる。第一のベローズ３００の内部において、アレイ電気カニューレ４０１の末端とアレイ電気ピン２０３の末端とは、一対一に同軸的に等間隔に対向し、アレイ電気カニューレ４０１の管口４０２は、第一のベローズ３００と第二のベローズ５００とが連通するように、可動接触子絶縁ディスク４０３のディスク面を介してオンになり、内部は、真空にするか又は消弧媒体を充填してもよい。アレイ電気カニューレ／電気ピン及びその接続基板及び外部配線端は、常に安定し、クリーンな環境及びシール状態にあるため、一般的な材料、例えば銅を採用し、低コストの金属、例えばアルミニウム、鉄などを選択してもよい。
【0016】
減速モータ６０１は、スクリュー６０２を介して、可動接触子スリーブ１０１におけるクロスメンバ１０２上のネジ１０３（図示せず、図５を参照）を噛み合い、可動接触子スリーブ１０１及び可動接触子４００が固定接触子２００へ運動するように押し、第一のベローズ３００を圧縮させ、第二のベローズ５００を伸長させ、第一のベローズ３００内の消弧媒体（図示せず）は、アレイ電気カニューレ４０１の接触ユニット及び管口４０２を介して第二のベローズへ流し、アレイ電気カニューレ４０１とアレイ電気ピン２０３の接触末端との間のアークギャップの高温アーク粒子に対して直接冷却及び移転を行い、アレイ電気カニューレ４０１がアレイ電気ピン２０３を設定深さまで嵌挿するまで、同期消弧を実行し、ここで、第一の配線端２０１と第二の配線端２０２とは、電気的に接続され、接触器がオンになり、減速モータは、逆方向転動し、可動接触子４００は、固定接触子２００から離れ、第一のベローズ３００を伸長させ、第二のベローズ５００を圧縮させ、消弧媒体は逆方向流動してアークギャップに対して同期消弧を実行する。ここで、液体消弧媒体は、電気カニューレ／電気ピン接触端に浸漬するが、一部の負圧空間をリザーブし、可動接触子の運動及び環境温度の変化による内部圧力の変化が大きくて漏れを引き起こすことを回避する。ここで、可動接触子スリーブ１０１は、内部で運動動力を得る以外に、その外部から得てもよく、即ち直接又はレバー又は他の構造を介して人力、バネ力、空気力、油圧、電磁装置によって提供される。
【0017】
図３は、固定接触子２００及び可動接触子４００の中心軸断面図であり、アレイ電気ピン２０３がアレイ電気ピン２０３ａ及び２０３ｂの両部分に分けられ、両者が互いに繋がらないことを示しており、固定接触子２００の第一の接続基板２０１ａは、アレイ電気ピン２０３ａを接続し、延在して第一の配線端２０１を形成し、第二の接続基板２０２ａは、アレイ電気ピン２０３ｂを接続し、延在して第二の配線端２０２を形成し、第一及び第二の接続基板２０１ａ、２０２ａは、固定接触子絶縁ディスク２０４内にパッケージングされ、固定接触子中心穴２０５は、接触器内部の温度－圧力－光電センサキット（図５を参照）の取り付け空間であり、ネジ穴２０６は、固定接触子絶縁ディスク２０４と第一のベローズ３００のボルトによる穴位置の固定に用いられる。可動接触子４００のアレイ電気カニューレ４０１は、４０１ａ及び４０１ｂの両部分を含み、可動接触子の接続基板４０４を接続し、可動接触子絶縁ディスク４０３内にパッケージングされ、ここで、可動接触子ネジ穴４０５は、第一のベローズ３００と可動接触子絶縁ディスク４０３のボルトによる穴位置の固定に用いられる。
【0018】
図４は、固定接触子２００及び可動接触子４００のコア電気構造図を示している。アレイ電気カニューレ４０１とアレイ電気ピン２０３とは、一対一に等間隔に同軸対になって、アークギャップを形成し、先行技術の接触器における接点と異なり、それは、接触及び離脱の過程においてアークが発生する可能性があり、すべてのアークギャップに比較的低い強度のアークが発生するか、又はアークが異なるアークギャップの間を遊走することが現れるため、単一電気カニューレ／電気ピン接触端のアークの時間距離が短く、損害を低減させ、構造的アーク減少界面を形成するとともに、各アークは、また消弧媒体の一対一の同期消弧によってさらに弱められ、解消され、ひいては最初から形成する機会がない。電気カニューレは、接線方向に所定位置まで摺動し、両方のラジアル方向の弾性で接触を維持するように、電気ピンを同軸的に嵌挿し、先行技術における接点の間の突き当ての方式での接触、電磁力による接触の維持による電力消費量の増加、及び衝突接触中及び電磁干渉によるバウンス（Ｂｏｕｎｃｅ）の発生を回避する。
【0019】
アレイ電気カニューレがアレイ電気ピンを嵌挿する時、すべての電気カニューレの接触端切欠きと電気ピン接触端ノッチとは、直交方式で嵌挿され、即ち切欠きは、隣接する二つのノッチの真ん中にあり、一つの電気カニューレタイル状末端が二つの隣接する電気ピン指状末端に接触するようになるが、電気カニューレの等分切欠き及び電気ピンの等分ノッチの数がいずれもＮである時、少なくとも約２＊Ｎの接点を形成し、電気ピン指状末端が電気カニューレの深い狭窄セグメントと浅い狭窄セグメントとの二つの狭窄セグメントに触れる場合、約４Ｎの接点を形成し、アレイ電気カニューレ／電気ピンペア（Ｐａｉｒｓ）の数がＰである時、４＊Ｎ＊Ｐの接点を形成することによって、第一の配線端２０１と第二の配線端２０２との間に二つの直列接続の二つの接点界面が存在し、一つの界面には、数が２＊Ｎ＊Ｐである並列接続接点が存在し、一つの接点接触抵抗がＲｃである場合、第一及び第二の配線端２０１と２０２との間の接触器内部抵抗は、Ｒｃ／Ｎ＊Ｐ（電気カニューレ、電気ピン及び接続基板抵抗を除く）であり、これは、接点の電力消費量を低減させ、そのパワー密度を向上させ、接点の劣化を遅らせる。劣化は、さらに接点の抵抗の不可逆的な上昇をもたらし、湿気、埃、酸素ガスなどによって加速することもあり、最終的に故障が発生してしまう。
【0020】
図５は、図１の実施例の接触器の分解図である。接触器は、可動接触子運動アーキテクチャ１００（図２を参照）と、固定接触子２００と、第一のベローズ３００と、可動接触子４００と、第二のベローズ５００とを含む。減速モータ６０１及びそのスクリュー６０２は、ネジ１０３を噛み合い、クロスメンバ１０２及びその可動接触子スリーブ１０１が、第一及び第二のリニア軸受１０５、１０８を介して第一及び第二の軸受ガイドレール１０６、１０９に沿って、第一及び第二の固定板１１２、１１３の間を往復直線運動するように駆動し、可動接触子スリーブ１０１の外部ネジ及び他の付勢方法によって同様の運動を駆動してもよい。
【0021】
固定接触子２００は、第一の固定板１１２に固定され、第一のベローズの第一の管口３００ａは、固定接触子２００をシールして套設し第一のフープ３０１によって固定され、第一のベローズの第二の管口３００ｂは、可動接触子４００をシールして套設するとともに、その外側に可動接触子スリーブ１０１をさらに套設して固定し、第二のベローズの第一の管口５００ａは、可動接触子スリーブ１０１をシールして套設し、第二のフープ５０１によって固定され、第二のベローズの第二の管口５００ｂは、第二の固定板１１３上のベローズ管座（図示せず）をシールして套設し、第三のフープ５０２に固定される。実施例における減速モータ６０１及びそのスクリュー６０２は、第二のベローズ内に収容され、第二の固定板１１３に固定される。
【0022】
固定接触子の第一の配線端２０１には、主電源電流センサ７０１が設けられており、二つのＣ字状のケイ素鋼片積層体７０１ａ、７０１ｂを対合して閉磁路構造を構成し、積層体の間には、空キャビティ７０１ｃが設けられてリニアホールセンサチップを内蔵し、給電源から負荷に提供される電力に対して開ループ電流検出を行い、ケイ素鋼片積層体７０１ａ、７０１ｂの腕は、それぞれコイルを巻回して直列接続して、そのうちのホールセンサ及びその回路と閉ループ電流検出装置を構成してもよく、ロゴスキーコイル（Ｒｏｇｏｗｓｋｉ Ｃｏｉｌ）を利用して電流検出を行ってもよい。
【0023】
第一の固定板１１２の中心穴１１２ａ及び固定接触子２００の中心穴２０５（図３）には、温度－圧力－光電センサキット７０２が置かれており、センサキット検出管７０２ａは、第一のベローズ内に深く入り込み、熱電対によってアレイ電気カニューレ／電気ピン接触界面の静的温度を測定し、検出管７０２ａ及びセンサ底座７０２ｂ内に位置する圧力及び光電センサによって、接触界面の動的及び静的アーク光及び圧力の変化を検出する。
【0024】
図６～９は、電気カニューレ及び電気ピン接触端の構造及びその接触方法を示す。図６は、電気カニューレ４０１が管口４０２及び接触端管口４０８を介して連通し、接触端に６つの等分スリット切欠き４０６及びそのタイル状末端４０７が設けられており、スリット切欠きがほとんど閉じており、消弧媒体が基本的に管口４０８から出入し、アークギャップに集中して消弧効果を向上させることを示し、電気ピン２０３は、中実の導体であり、その接触端には、６つの等分された広ノッチ２０７及びその指状末端２０８が設けられており、中心には、浅い穴があり、消弧媒体の流通及びその消弧効果を向上させる。図７は、電気カニューレ４０１が電気ピン２０３を一定の深さまで直交嵌挿することを示している。図８は、電気カニューレによる電気ピンの嵌挿の横断面図であり、１つの指状末端２０８が２つのタイル状末端４０７ａ、４０７ｂに接触し、同様に１つのタイル状末端が２つの指状末端に接触することを示す。図９は、電気カニューレによる電気ピンの嵌挿の中心線断面図であり、１つの電気ピン指状末端２０８が電気カニューレの接触端管口４０８内の深い狭窄セグメントと浅い狭窄セグメントとの二層の狭窄セグメント４０９ａ、４０９ｂに触れていることを示す。
【0025】
図１０は、コントローラのブロック図及び接触器の概略図である。コントローラは、マイクロプロセッサと、通信モジュールと、センサと、実行装置と、電源モジュールとを含み、それぞれマイクロプロセッサモジュール８００、運動制御システム及び接触器監視及び早期警報システムを構成する。マイクロプロセッサモジュール８００は、マイクロプロセッサ８０１と、通信モジュール８０２と、コントロールパネル８０３とを含む。通信モジュール８０２は、有線モジュールと無線モジュールとを含み、有線モジュールは、シリアル、有線ネットワーク、光ファイバー通信などを含む方式によって通信し、無線モジュールは、移動無線プラットフォーム（低軌道衛星ネットワーク、ドローン、赤外線、レーザなど）及び分散式プラットフォーム（ＷｉＦｉ、移動ネットワーク、５Ｇ＋など）を含む方式によって通信する。コントロールパネル８０３は、接触器の機器ハウジング（図示せず）に嵌設される外部端末であり、手動ボタンによって接触器のオン／オフ命令、機能及びパラメータ設定を入力し、及び前記接触器からのデータ及び状態を表示し、メータ型接触器を提供する。マイクロプロセッサ８０１は、通信モジュール８０２を介して遠隔端末と通信し、マイクロプロセッサチップ通信ポートを介してコントロールパネル８０３と通信し、二つの通信方法は、すべての距離の通信を覆うことができる。電源モジュール８０４は、入力電源８０４ａに対して電圧変換を行い、出力電源８０４ｂを介して接触器各部分に電力を提供し、電源モジュールは、入力電源８０４ａが停電した時にバックアップ電源を提供する充電電池（図示せず）をさらに含む。
【0026】
マイクロプロセッサ８０１は、外部及び遠隔端末の命令及びデータを受信し、命令及びパラメータ設定を実行し、接触器センサがデータを得て外部及び遠隔端末にデータ及び警報を送信することを監視し、及び接触器のオン／オフ命令を受信して運動制御システムによって接触器のオン及びオフを実行する。マイクロプロセッサ８０１は、自動制御方法によって接触器のオン及びオフを実行することもでき、マイクロプロセッサ８０１のチップタイマ、カウンタによって接触器のオン及びオフを定期的に実行する時間制御方法と、接触器センサデータが設定値又は範囲を突破して接触器のオン又はオフをトリガーするパラメータトリガー方法とを含み、例えば主（供給）電源電流又は電圧がマイクロプロセッサ内部で設定されるパラメータを上回るか又は下回る時、自動オフ、例えば電流遮断器機能を実行する。
【0027】
運動制御システムは、マイクロプロセッサ８０１と、センサ及び実行装置キット６００とを含み、デジタル閉ループサーボ制御システムを構成し、可動接触子スリーブ１０１及びその可動接触子４００及び電気カニューレが電気ピンプ着脱を実行する過程に対して運動制御を実施する。そのうちのセンサは、接続信号センサ６０３と、位置センサ６０４と、モータ電流及び回転速度センサ６０５と、光電センサ６０６とを含む。接続信号センサ６０３は、電気カニューレが電気ピンに接触する時の信号を提供する。位置センサ６０４は、第一の位置スイッチと第二の位置スイッチとを含み、それぞれ接触器がオフ時の電気カニューレ位置、即ち第一の部位信号（１）、及び接触器がオン時の電気カニューレ位置、即ち第四の部位信号（４）（図１１、１２を参照）を提供する。モータ電流及び回転速度センサ６０５は、モータの電機子電流、及びモータの転動によって発生するパルスの数及びその間隔を検出して、可動接触子の運動距離及びモータの回転速度を決定し、パルス数は、可動接触子の第一及び第二の位置スイッチに対する距離に変換可能であり、それによってアーク臨界位置、即ち電気カニューレの第二の部位（２）（図１１、１２を参照）を決定する。アーク臨界位置は、理論及び実験に基づいて得られた結論であり、即ち可動接触子が固定接触子に対してこの位置以外にある場合、アークが発生しないと認定され、両方がこの位置以内にある場合、可動接触子の運動レートが著しく向上することによって、消弧媒体の流速を向上させ、消弧効果を補強し、又は逓増するレートで調整し、モータに大きな負担をかけず、効果的に消弧することを目的とする。説明すべきこととして、アーク臨界位置以内でも必ずしもアークが発生するとは限らないが、この位置以外でも、アークが発生する可能性があるため、アーク臨界位置よりも、アーク信号は、可動接触子の運動速度変動をトリガーする信号として優先的に採用され、アークが発生しない時、アーク臨界位置信号を採用することができる。光電センサ６０６は、接触界面のアークを可動接触子の運動の制御信号として検出し、アーク信号が補強されると、接触界面に変化、例えば内部の漏れによる汚染が発生したことを予兆する。実行装置６０７は、接触器がオン及びオフになる時、可動接触子スリーブ１０１をロックして、可動接触子の離脱、変位及び誤操作を防止する可動接触子ロッカ６０８と、モータ駆動器６０９、減速モータ６０１及びスクリュー６０２を含む動力ユニットとを含む。減速モータ及びそのスクリューは、接触装置の内部に限らず、外部に設置されてもよく、可動接触子スリーブの運動を押すことができればよい。この実施例に内蔵される減速モータ及びそのスクリューは、第二のベローズの内部空間を利用して電磁干渉（ＥＭＩ）を低減させるだけであり、不利な側面は、金属、潤滑油微粒子又は有害の化学物質が発生して、内部のクリーン空間に影響を与える可能性があることである。
【0028】
接触器監視及び早期警報システムは、マイクロプロセッサモジュール８００とセンサアセンブリ７００とを含む。センサアセンブリは、モータ電流及び回転速度センサ６０５（運動制御システムと共用する）と、温度－圧力－光電センサキット７０２と、主電源電圧及び電流センサ７０５（電流センサ７０１を含み、図示せず）と、電源モジュール監視センサ７０６とを含む。モータ電流及び回転速度センサ６０５は、その提供する電流及びその回転速度によって、回転速度とモータ電流との比を計算することができ、この比が低下することは、可動接触子の運動抵抗の増加及び電気カニューレ／電気ピン接触端の形状の変化又は破壊を意味する。温度－圧力－光電センサキット７０２は、第一のベローズ３００内に位置するセンサキット検出管７０２ａ（図５）によって、電気カニューレ／電気ピン接触界面温度、圧力及びアーク光を検出し、光電センサ６０６（運動制御システムと共用する）と、圧力センサ７０３と、接触界面温度センサ７０４とを含む。接触界面温度の上昇（環境温度影響を排除する）は、接点損害による接点の抵抗上昇を意味し、損害程度は、温度に関連し、アーク光の変化は、接点に不良変化が発生したことをプロンプトし、定常状態でアーク光が発生することは、問題が深刻であることを示す。圧力の変化は、接触装置に内外漏れが発生したことをプロンプトし、漏れは、接点の汚損、酸化などの不可逆的な変化を招くが、変化が遅い。接触器内部の温度、圧力及びアーク光の変化及びその変化の速度は、遠隔端末によって収集され、その故障データモデルに基づいて異なるレベルの早期警報を出し、接触器に対するメンテナンス又は交換及びそのスケジュールをプロンプトする。温度、圧力及びアーク光が短時間内に大幅変化した場合、マイクロプロセッサ内部プログラムは、識別、判断してコントロールパネル及び遠隔端末に緊急警報を出し、緊急処理を要求することができる。温度、圧力及び光電センサは、コストが安く、その提供する情報の価値が高く、体積が小さく、精度要求が低く、本発明の接触器の理想的なセンサ素子である。主電源電圧及び電流センサ７０５は、接触器を流れる給電源から負荷へ給電される電圧及び電流データを測定し、システムの制御、管理、商業決済に用いられ、電圧及び電流データの高低変化は、さらに接触器の自動オン及びオフをトリガーするモニタリング信号として利用され、例えば電流遮断器は、その電流変化が接触器内部の設定値を超えると、接触器のオフを実行し、主電源電圧が内部の設定範囲を超えると、接触器は、自動的にオフになるとともに、電圧が正常範囲に戻る時に接触器が自動的にオンになるか又はオフを保持するように設定することができ、具体的にどのように実施するかは、マイクロプロセッサプログラム及びその内部の設定パラメータに依存し、電圧及び電流データは、接続信号センサ６０３のオリジナル信号になることもできる。主電源の停電を検出すると、主電源停電緊急処理プログラムを起動し、内部の設定に従って、接触器のオン又はオフを維持し、外部及び遠隔端末に警報を出す。電源モジュール監視センサ７０６は、電源モジュール８０４の入力電源８０４ａ、出力電源８０４ｂ及びバックアップ蓄電池の電圧及びその変化を監視する。コントローラの入力電源８０４ａが停電すると、バックアップ蓄電池を有効にし、コントローラ電源停電緊急処理を起動し、特に外部に蓄電池電圧警告を出して、蓄電池がなくなることを回避し、コントローラの入力電源が主電源に接続されると、主電源停電緊急処理プログラムをさらに起動する。本発明の接触器は、より多くのセンサ及び実行装置の追加及びマイクロプロセッサプログラムの最適化及びアップグレードに伴い、より多くのデータ情報、より安全な操作、より簡単な構造及びより長い耐用年数を提供する。
【0029】
図１０は、接触器０００の作動概略図をさらに示している。接触器０００は、可動接触子運動アーキテクチャ１００と、固定接触子２００と、第一のベローズ３００と、可動接触子４００及び第二のベローズ５００とを含み、可動接触子運動アーキテクチャ１００における可動接触子スリーブ１０１は、第一のベローズ３００、可動接触子４００及び第二のベローズ５００を套設し、スクリュー６０２の押しによって可動接触子４００及びその電気カニューレ４０１に直線往復運動１１４を行わせ、電気カニューレ４０２を電気ピン２０３に着脱させ、同期的に、二つのベローズ３００、５００は、交互に伸縮し、消弧媒体４１２は、電気カニューレ４０２を介してアーク４２１に対して同期消弧を行い、位置センサ６０４に信号が発生する時、接触器は、オン及びオフを完了し、可動接触子スリーブ１０１は、可動接触子ロッカ６０８によってロックされる。
【0030】
図１１～１２は、運動制御下で、電気カニューレが電気ピンに着脱し、その消弧媒体が同期消弧作用を発揮する方法、プロセス及びその区別（図１０を参照）をそれぞれ示している。図１１において、電気カニューレ４０１は、接触器がオフになる第一の部位（１）、即ち第一の位置スイッチ信号の変化から開始し、電気カニューレは、定格の第二のレート４１０で第一の順方向ストローク４１１を開始し、消弧媒体４１２は、アークギャップに直接衝撃し、電気カニューレの接触端管口４０８に入り、管口４０２を介して第二のベローズに入り、電気カニューレが第二の部位（２）に到着する時に、アーク又はアーク臨界位置信号が発生し、電気カニューレは、第二のレートよりも高い第一のレート４１３又は逓増速度（その平均値は、第一のレートに相当する）で電気ピンへ高速に運動し、第二の順方向ストローク４１４に入り、消弧媒体４１２は、高速にアークに直接衝撃し（図示せず）、電気カニューレが電気ピンに近いほど、アークギャップが小さくなり、消弧媒体の衝撃速度が速くなり、第一のレートが逓増方式である時、消弧媒体の流速、衝撃力度及び消弧効果がより強くなり、それによって電気カニューレが電気ピンに近いことによって補強されるアークを効果的且つ同期的に押圧し、電気カニューレが第三の部位（３）に到着する時に電気ピンに触れる時、センサ接続信号が現れ（図１０を参照）、電気カニューレは、第二のレートよりも低い第三のレート４１５で第三の順方向ストローク４１６に入り、電気カニューレタイル状末端内壁は、電気ピン指状末端外壁に貼り付いて接線方向に摺動し、流速が遅い消弧媒体は、引き続き電気カニューレ／電気ピン接触端を冷却し、第四の部位（４）に到着すると第二の位置スイッチ信号が発生し、電気ピン指状末端は、電気カニューレの二つの狭窄セグメントに触れて、接触器のオンが完了する。図１２において、電気カニューレは、接触器のオン位置、即ち第四の部位（４）から逆方向の第一のレート４１７で第一の逆方向ストローク４１８に入り、高速又は逓減速度（その平均値は、第一のレートに相当する）で電気ピンから離脱し、消弧媒体は、管口４０２に入り、接触端管口４０８を介して高速に排出され、過程全体におけるアークを効果的且つ同期的に押圧することを達成し、第二の部位（２）に到着すると、アークが消えるか又はアーク臨界位置信号が発生し、電気カニューレは、定格の逆方向の第二のレート４１９で第二の逆方向ストローク４２０に入り、第一の部位（１）に到着すると、第一の位置スイッチ信号が発生し、接触器のオフが完了する。
【0031】
図１３は、三つの同じ接触器００１、００２及び００３を組み合わせた三路接触器の実施例を示しており、ここでは接触器００１のみを説明する。接触器００１は、外部配線端２２１及び２２２と、第一及び第二のベローズ３２０、５２０と、主電源電流センサ７２１と、温度－圧力－光電センサキット７２２と、可動接触子運動アーキテクチャ１２０とを含む。可動接触子運動アーキテクチャ１２０は、第一の固定板１２１及び第二の固定板１２２、四つの軸受ガイドレール１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ及び四番目の軸受ガイドレール（図示せず）及びそのリニア軸受及び軸受台、及び可動接触子の運動プラットフォーム１２３を含み、可動接触子の運動プラットフォーム１２３は、そのうちの軸受台を接続し、等比連動スクリュー６０３ａ、６０３ｂの駆動下で、上、下の昇降運動を実行し、三路接触器可動接触子の同期運動及び三つの接触器の並列接続オン及びオフを実施する。異なる構造及び数の接触器は、可動接触子運動アーキテクチャに設置されて、可動接触子の運動プラットフォームに押されて同期運動及びそのスイッチ操作を実行してもよく、独立した類似可動接触子スリーブ１０１及びそのモータ及びスクリュー（図２、５）によって押されて、同期の論理スイッチ操作又は時系列のプロセス制御スイッチ操作を実行してもよい。
【0032】
図１４は、デュアル固定接触子接触器の実施例の可動接触子及び固定接触子のコア電気構造である。デュアル固定接触子接触器は、第一の固定接触子２３０と、ダブル接触端可動接触子４３０と、第二の固定接触子２４０とを含む。第一の固定接触子２３０は、四つの接続基板及びそのアレイ電気ピン及び四つの外部配線端２３１、２３２、２３３及び２３４を含む。ダブル接触端可動接触子４３０は、三つの接続基板及びそのダブル接触端電気カニューレアレイを含み、ここで、外部配線端がなく、半円形を呈する接続基板４３１を含み、二つの接続基板は、それぞれ外部配線端４３２及び４３３を備える。第二の固定接触子２４０は、二つの接続基板及びそのアレイ電気ピン及び外部配線端２４１、２４２、及び外部配線端がなく、半円形を呈する接続基板２４３及びそのアレイ電気ピンを含む。デュアル固定接触子接触器における可動接触子は、第一の固定接触子に接触することと、第二の固定接触子に接触することと、接触がないこととを含む三つの機能位置決めを有する。可動接触子４３０は、第一の固定接触子２３０に接触し、可動接触子半円形接続基板４３１及びそのアレイ電気カニューレ、固定接触子配線端２３１、２３２を介して電気的に接続され、及び、第一の固定接触子２３０における配線端２３３、２３４は、それぞれ可動接触子配線端４３２、４３３に電気的に接続される。可動接触子４３０は、第二の固定接触子２４０に接触し、第二の固定接触子２４０における配線端２４１は、可動接触子アレイ電気カニューレ及びその半円形接続基板４３１を介して、さらに第二の固定接触子半円形接続基板２４３及びそのアレイ電気ピンを介して、最後的に可動接触子配線端４３２に電気的に接続されて、三断口の電気的な接続を形成し、及び、可動接触子配線端４３３は、第二の固定接触子配線端２４２に電気的に接続される。固定接触子及び可動接触子コア電気構造は、その接続基板の数が一つ以上であってもよく、配線端を備えてもよく、特にデュアル固定接触子接触器において、複合論理型接触器又はマルチウェイ多重化パワースイッチを構成する様々な組み合わせを提供できるとともに、複数の前記接触器を組み合わせて（図１３を参照）、複雑なパワースイッチシステムを構成することができる。
【0033】
図１５は、ピストン式可動接触子接触器の実施例の内部開放構造図である。ピストン式可動接触子接触器９００は、シリンダ型ケース９０１及びその縦方向スライドレール９０２、可動接触子シュート９０３、第一のアレイ電気ピン９０４及びそれに接続される第一の外部電極９０５、電源及び単一入力制御端９０６、第二の外部電極９０７及びそれに接続される第二のアレイ電気ピン９０８、ピストン式可動接触子９０９、可動接触子アレイジャック９１０及びスクリュー９１１及びそのモータ９１２を含み、電源及び制御入力端９０６及びモータ９１２を接続するコントローラ（図示せず）をさらに含む。モータ９１２は、スクリュー９１１を介してピストン式可動接触子９０９を駆動し、可動接触子アレイジャック９１０は、アレイ電気ピン９０４及び９０８を嵌挿又は離脱し、第一及び第二の外部電極９０５、９０７は、オン又はオフになり、接触器がオン又はオフになる時、その可動接触子の位置は、位置スイッチ信号によって決定され、可動接触子の運動に対してストロークストッパー剛性構造を設定することもでき、ストロークの二つの終点は、そのオン及びオフの可動接触子の位置であり、ゼロモータの回転速度、非ゼロ電機子電流及びモータの転動方向の論理関係に基づいてオン又はオフ位置を決定する。ピストン式可動接触子接触器は、その大きさ、仕様及び応用環境に応じて、そのコントローラは、マイクロプロセッサを備えてもよく、又はアナログ、論理及びモータ駆動チップのみを含む簡略化回路を備えてもよく、又は三者を集積したシングルチップＩＣを備えてもよい。
【0034】
図１６は、可動接触子の運動－ストローク－位置決め複合装置６１０であり、固定枠６１１と可動アーム６１２とを含む。固定枠６１１は、底板６１３と、打ち抜かれて形成される平行で且つ底板に垂直な二つのフラップ６１４、６１５と、二つのフラップを貫通するノッチ６１６、６１７と、二つのフラップの間に上下に貫通するチャンネル６１８とを含み、このチャンネルの前、後は、底板６１３によって阻止され、可動接触子ロック手すり６１９、６２０は、転軸６２１にヒンジ結合して転動可能であり、バネ６２２の弾性力作用でそれぞれノッチ６１６、６１７に食い込み、及び電磁コイル６２３が通電する時に電磁力は、バネ力を克服して上がってノッチ６１６、６１７から離脱し、可動アーム６１２は、チャンネル６１８内に挿入され、チャンネル６１８内を前後に移動することができるが、底板６１３によって前、後が阻止され、可動アーム６１２のチャンネル６１８に挿入される部分には、ノッチ６２４があり、可動アーム６１２の底板６１３によって阻止される前、後の位置において、そのノッチ６２４とノッチ６１６又はノッチ６１７と整列し、電磁コイル６２３が停電する時に可動接触子ロック手すり６１９又は６２０は、ノッチ６２４及びノッチ６１６又は６１７に食い込み、可動アーム６１２は、ロックされる。接触器において、可動アーム６１２と可動接触子スリーブ１０１（図５を参照）とは、一緒に固定されており、底板６１３は、可動接触子スリーブ１０１の運動ストロークが限定されるように、可動接触子運動アーキテクチャ１００（図１、５）の移動不可能部分に固定され、そのストロークの終点位置は、接触器がオン及びオフになる時の可動接触子の位置であり、ロックされる位置でもある。可動接触子スリーブ１０１の運動ストロークの終点位置において、減速モータの回転速度は、ゼロであり、その電機子電流が著しく上昇し、これらの信号は、レベル反転に変換され、マイクロプロセッサ又は論理及び定常状態スイッチ処理によって電磁コイル６２３及びモータ駆動電流をオフにすることができ、可動接触子スリーブは、ロックされ、それによって接触器のオン又はオフを完了する。図１６は、第一及び第二の位置スイッチ６０２ａ、６０２ｂ、接触器のオン及びオフを提供する可動接触子スリーブの位置信号をさらに示している。
【0035】
本発明に関する請求項、実施例、図面、技術案及びその説明は、関係機構及びその人員が迅速に理解することを容易にするために、最も基本的な構造及び方法で本発明に関する接触器の技術的特徴を解釈しようとするものであり、当業者は、上記すべての内容を基に他の構造、方法及び効果を構想、設計、拡張及び実現することが難しくなく、本発明の明細書で提案された問題及びまだ提案されていない問題を解決し、それらの構造及び方法は、本発明の保護範囲に属する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6-7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【手続補正書】
【提出日】2024-07-25
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接触器に関し、消弧ポンプを備える接触器及びその汎用スイッチ機器である。
【背景技術】
【0002】
接触器は、外部給電端及び負荷端がそれぞれの内部の電気接点の接触により電気的な接続を実現するスイッチ機器である。スマートグリッド、発電・系統連系、各ノード、例えば都市、工業及びコミュニティ給電入口、配電などの分散式接触器機器は、系統的自動管理の需要が存在し、大容量、安定性及び早期警報可能性メンテナンスに関するが、電力機関車、大型電磁動力装置、電気自動車動力電池、グリーンエネルギー発電作業及び極端な応用環境（例えば、航空宇宙、水中動力システム）などの、分散式に属し及び頻繁に切り替えるパワースイッチ機器は、そのパワー密度、安全性、耐アーク性、耐用性及びその寿命及び制御可能性に対して高い要求がある。
【0003】
しかしながら、先行技術の接触器の接点の数が少なく、接触抵抗が高いこと、突き当て式接触が接点の跳ね返り、変形、変位及び摩耗を引き起こしやすいこと、アークに加えて接点の抵抗が高くて接点の不可逆的な劣化、大気環境による接点の汚損、酸化を招くこと、シングルベローズ接触子室が圧力の起伏が大きくて漏れを起こしやすいが、シールがまた可動接触子の運動抵抗の増加をもたらして、可動接触子のストロークを制限し、その動的、静的損失が高まること、従来の接触器の種類が多く、構造にばらつきがあるが、今までアーク問題がまだ効果的に解決されていないこと、様々な要素の集合及び蓄積により、さらに接点が徐々に劣化し又は迅速に破損し、最後に溶接、焼損などの早期警報のない事故を引き起こして、負荷及び電力受給側の多くの当事者の連帯損害につながり、代価が大きいこと、アークが意外に漏れた可燃性ガスに火をつけることができること、接触器の空気力及び電磁操作装置及びその消弧機構によって接触器の体積が大きくて複雑であり、手動でリセットし、雑音が大きく、電力消費量が高く、電磁操作装置に電磁干渉が発生し、また電磁衝撃を受けて誤操作を招く可能性があることなどの問題は、いずれも解決が待たれる。
【発明の概要】
【0004】
本発明に関する接触器は、自己循環往復同期消弧ポンプを備え、前記接触器のアークギャップに対して標的式同期消弧を実行し、接触器の接点をアーク破壊から効果的に保護し、前記接触器接触ユニットは、嵌挿及び横方向への摺動の方式で接触して、先行技術における突き当ての方式での接触による機械衝撃、雑音及び接点の跳ね返りを回避し、前記接触器は、接触末端の横方向の弾性によって接触を維持するものであり、接触を維持するために電力を消費する必要がなく、前記接触器は、一つの接触ユニットが複数の接触末端に分割され、各接触末端は、若干の接点を形成し、多接点低抵抗の接触界面を形成し、接触器にアレイ状に分布する接触ユニットが設けられる場合、接点の数は、かなり多く、接触器の消費電力を著しく低減させ、そのパワー密度を向上させ、長期の電熱効果による接触器の接点の劣化を遅らせ、特に酸素のない、汚染のない密閉空間において、接触器の耐用年数を著しく延長させるとともに、アレイ状に分布する接触ユニットは、アレイ状に分布するアークギャップ界面を提供しており、アークは、すべてのアークギャップにおいて発生するか、又は少数のアークは、アークギャップの間を遊走し、前者は、アークを分散させ、後者は、単一の接点への影響の持続時間が短く、先行技術の接触器が少数の接点において高温が発生して集中するアークを回避し、そして、各アークギャップは、いずれも消弧媒体の衝撃を受け、アークは、迅速に消し止められるか、又は形成機会がなくなる。本発明に関する接触器には、マイクロプロセッサモジュール、運動制御システム及び接触器のメンテナンス及び故障の早期警報システムがさらに構成されている。マイクロプロセッサモジュールは、接触器に対して自動及びスマート制御を実施し、運動制御システムは、自動スイッチ操作を実行する以外に、消弧効果及び接点に対する保護をさらに向上させ、接触器のメンテナンス及びその早期警報システムは、接触器が十分な使用期限を得ることができ、早期警報のない故障の発生を回避することもできるように、接触器故障が発生する前に異なる早期警報を出す。
【0005】
接触器であって、内部に液体又はガス消弧媒体が含まれるか又は真空にする密閉空間が設けられており、一つの可動接触子は、前記密閉空間を二つのチャンバーに仕切り、そのうちの少なくとも一つのチャンバーには、固定接触子が設けられており、固定接触子接触ユニットは、前記可動接触子接触ユニットに合わせ、前記可動接触子には、二つのチャンバーを連通させるための中空接触ユニットが設けられており、前記可動接触子は、往復運動し、前記可動接触子接触ユニットは、前記固定接触子接触ユニットに着脱されるとともに、二つのチャンバーは、交互に圧縮及び拡張され、消弧媒体は、前記中空接触ユニットを通過して前記可動接触子と固定接触子接触ユニットとの間のアークギャップに往復衝撃し、二つのチャンバーの間を循環し、接触器及びその自己循環往復同期消弧ポンプを提供して、前記接触器のオン、オフ及びその同期消弧を実施することを特徴とする。
【0006】
可動接触子運動アーキテクチャを備え、可動接触子スリーブと、その外壁を延在して形成する少なくとも二つの軸受台及びそのリニア軸受と、軸受ガイドレールとを含み、軸受ガイドレールの両端は、平行な第一及び第二の固定板角度位置に固定され、他の固定・支持部品を加えて、二層の剛性フレームワークを構成し、前記固定接触子は、前記第一の固定板に固定され、金属弾性ベローズが設けられており、その第一の管口が前記固定接触子を套設し、その第二の管口が前記可動接触子を套設し、前記可動接触子スリーブは、前記第一のベローズの第二の管口、可動接触子及び第二のベローズの第一の管口を套設し、第二のベローズの第二の管口は、第二の固定板に固定され、又は第二の固定接触子を套設してから第二の固定板に固定され、前記可動接触子スリーブは、外力作用で、二つの固定板の間を軸受ガイドレールに沿って往復運動し、前記可動接触子接触ユニットは、前記固定接触子接触ユニットに着脱され、二つのベローズは、交互に伸縮し、消弧媒体は、二つのベローズの間を循環し、及び前記可動接触子接触ユニットの中空部分を通過して、前記可動接触子と固定接触子接触ユニットとの間のアークギャップを往復流し、アーク及びその熱を奪い、二重ベローズ消弧ポンプ接触器を提供する。前記可動接触子スリーブの一つの受力点は、直接又は他の構造を介して、人力による押圧力、又はバネ力、空気力、油圧、電磁操作装置及びその他の動力装置により発生される作用力によって、一方向運動又は往復運動するように前記可動接触子を駆動し、前記接触器のオン又はオフ、又はオン及びオフを実行し、選択的に、前記可動接触子スリーブは、固定され、前記作用力は、前記固定接触子が前記可動接触子に対して一方向運動又は往復運動を実行し、前記接触器のオン又はオフ、又はオン及びオフを実行するように、前記可動接触子スリーブ以外の部分に付勢される。
【0007】
前記固定接触子は、固定接触子絶縁ディスク内にパッケージングされるか、又は外方に延在して外部配線端を形成する接続基板と、一つ又はアレイ状に分布する固定接触子接触ユニットであって、一端が前記接続基板に接続され、その接触端が前記絶縁ディスクのディスク面から突出する固定接触子接触ユニットとを含み、前記可動接触子は、可動接触子絶縁ディスク内にパッケージングされるか、又は外方に延在して外部配線端を形成する接続基板と、一つ又はアレイ状に分布する可動接触子中空接触ユニットであって、前記接続基板を貫通し、その一端が前記絶縁ディスクの一面に開口し、その接触端が前記絶縁ディスクのディスク面から突出し、前記固定接触子の接触端と一対一に等間隔に対になる可動接触子中空接触ユニットとを含み、前記可動接触子には、前記絶縁ディスクの両面から突出するダブル接触端が設けられている。前記固定接触子及び可動接触子接触ユニット及び接続基板の材料は、酸素がないクリーン又は密閉された環境に設置されるため、一般的に使用される金属に加えて、入手、加工が容易な金属、例えば鉄、アルミニウムであってもよく、前記接触ユニット及びその接続基板は、これらの利用可能な金属の１つ又は複数から混合又は積層によって製出され得る。前記固定接触子接触ユニットは、中空又は中実の導体であり、その接触端は、縦方向のノッチによって複数の接触末端に分割され、前記可動接触子中空接触ユニットは、縦方向のスリット切欠きによって複数の接触末端に分割され、前記中空導体のインナーポートには、深い狭窄セグメントと浅い狭窄セグメントとの二層の狭窄セグメントが設けられており、前記可動接触子及び固定接触子の接触末端は、一つの接触末端が複数の接点を得るように、前記切欠き及びノッチが千鳥状になるように嵌挿され、一つの接触ユニットによって形成される接点の数は、その接触末端の数の数倍であり、多接点で、低抵抗の接触界面を提供する。前記可動接触子中空接触ユニットは、電気カニューレであり、前記境接触子接触ユニットは、電気ピンであり、前記電気カニューレは、スリット切欠きによって若干のタイル状接触末端に等分され、前記電気ピンは、広いノッチによって若干の指状末端に等分され、両者の接触末端の数は、同じであり、前記電気カニューレインナーポートには、二層の環状狭窄セグメントが設けられており、その切欠き又はノッチは、直交千鳥状に嵌挿されて、前記可動接触子及び固定接触子の接続を実施し、得られる接点の数は、前記指状又はタイル状末端の数の２倍又は４倍であり、さらに、前記接触ユニットは、非円形構造であってもよく、縦方向の嵌挿並びにその横方向への摺動の方式での接触、及び接触末端の横方向の弾性による接触の維持を実施することができる。
【0008】
本発明は、ピストン式可動接触子接触器をさらに提供し、その内部に消弧媒体が充填されるか又は真空にし、内壁に縦方向突起式スライドレールが設けられている密閉シリンダ型ケースと、カバー型固定接触子であって、固定接触子の接続基板並びにその外部配線端、アレイ状に分布する接触ユニット、この接続基板をその内部にパッケージングし、前記シリンダ型ケースの一端を覆う固定接触子絶縁体を含むカバー型固定接触子と、前記ケース内部キャビティ壁に貼合されて移動可能であり、内部キャビティを二つのチャンバーに仕切り、その内部に接続基板、この接続基板に接続される、アレイ状に分布され、両端が開放される接触ユニットがパッケージングされており、前記固定接触子接触ユニットに１対１に等間隔に対向するピストン式可動接触子と、ピストン中心ネジと、前記ケースの第二のカバープレートに固定され、前記固定接触子接触ユニットに着脱するよう前記可動接触子接触ユニットを駆動し、リレー型接触器及びそのシリンダピストン型消弧ポンプを提供する運動実行装置とを含む。
【0009】
本発明は、コントローラをさらに含み、マイクロプロセッサと、通信モジュールと、センサと、実行機構と、電源モジュールとを含み、ここで、マイクロプロセッサ、センサ及び実行装置は、前記可動接触子に対して運動制御を実行し、前記可動接触子接触ユニットを前記固定接触子接触ユニットに着脱する過程に対して段階的速度制御、高精度位置決め及びその機械的ロックを実施する運動制御システムを提供し、前記マイクロプロセッサ、通信モジュール及びセンサは、接触器に対して監視を実施し、外部及び遠隔端末にデータ及び警報を送信し、接触器のメンテナンス及びその故障の早期警報を実施し、及び接触器のオン及びオフ命令を含む外部及び遠隔端末の命令、データを受信する接触器監視及び早期警報システムを提供し、前記電源モジュールは、前記コントローラに電力を提供する電源変換を提供し、コントローラの入力電源が停電した時に有効になる充電電池をさらに含む。選択的に、前記コントローラは、アナログ、論理回路及びモータ駆動パワーチップからなる簡略化回路、又はこの簡略化回路を集積するシングルチップＩＣに置き換えられてもよく、前記接触器のオン／オフ操作制御のみを提供する。
【0010】
前記運動制御は、接触器のオン：前記可動接触子は、機械的ロックを解除し、前記可動接触子は、接触器のオフ位置から定格の第二のレートで固定接触子へ運動し、アーク又は下記のアーク臨界位置信号が現れる時、前記可動接触子は、第一のレートで高速に、又は逓増するレートで固定接触子へ運動し、前記可動接触子接触ユニットは、前記固定接触子接触ユニットに触れ、前記可動接触子は、前記接触器のオンを完了する可動接触子の正確な位置まで、直ちに最も遅い第三のレートで運動し、前記可動接触子は、ロックされ、ここで、前記アーク臨界位置は、一般的には、理論的に得られ、及び実験的に決定されたものであり、前記可動接触子が前記固定接触子に対してこの位置以内にアークが発生することと、接触器のオフ：前記可動接触子は、接触器のオンの位置においてロックを解除し、前記可動接触子は、逆方向の前記第一のレートで高速に、又は逓減するレートで前記固定接触子から離れ、アークが消えるか又は前記アーク臨界位置信号が現れる時に逆方向の前記第二のレートで運動し、接触器のオフを完了する可動接触子の位置信号が発生した時に停止し、前記可動接触子は、ロックされることとを含む。前記コントローラは、接触器のオン及びオフ自動制御方法をさらに提供し、前記マイクロプロセッサチップの定期的トリガー方法を設定し、中断モードで前記接触器のオン及びオフを定期的に実行する時間制御方法と、前記センサデータが設定値又は範囲を突破して接触器、例えば電流遮断器のオン又はオフをトリガーするパラメータトリガー方法とを含む。
【0011】
本発明は、汎用自動及びスマートスイッチ技術をさらに提供し、接触器と、電流遮断器と、リレーと、論理型パワースイッチとを含む様々な仕様、定格電圧及び定格作動電流の汎用自動スイッチ機器を提供し、単一又はアレイ接触ユニットから構成される接触界面と、自己循環往復同期消弧ポンプを備える接触装置であって、運動制御で前記オン／オフ操作を行い、前記機器の電圧タイプ（交流又は直流）及びその定格電圧に適合するように、異なる大きさ及び仕様の構造を選択し、前記可動接触子のストロークスパン、接続基板ピッチ及び接触界面分離距離を変え、前記機器に必要な定格作動電流及びパワーレベルに適合するように、異なる数の可動接触子／固定接触子接触ユニット及びその対応するサポートシステムを選択する接触装置と、マイクロプロセッサをコアとするコントローラであって、通信、運動制御を提供してオン／オフ操作及び接触器監視及び故障の早期警報を実行し、又は前記シングルチップＩＣチップがオン／オフ操作制御を提供するコントローラとを含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施例の接触器の全体上面図である。
【図4】セラミックディスク内にパッケージングされる固定接触子２００及び可動接触子４００のコア電気構造図である。
【図5】実施例の接触器の構造分解図である。
【図6】電気カニューレ及び電気ピンの末端の構造図である。
【図7】電気カニューレによる電気ピンの直交嵌挿の概略図である。
【図8】電気カニューレによる電気ピンの直交嵌挿の接触ユニットの断面図である。
【図9】電気カニューレによる電気ピンの直交嵌挿の接触ユニットの中心線断面図である。
【図10】コントローラのブロック図及び実施例の接触器の概略図及びその相互関係を示す。
【図11】運動制御下で電気カニューレによる電気ピンの嵌挿及び消弧媒体の運動及びその消弧作用を示す。
【図12】運動制御下で電気カニューレの電気ピンからの離脱及び消弧媒体の運動及びその消弧作用を示す。
【図13】三つの同じ接触器の組み合わせから構成される三路同期並列接続接触器の実施例である。
【図14】デュアル固定接触子接触器の実施例の可動接触子及び固定接触子のコア電気構造である。
【図15】ピストン式可動接触子接触器の実施例の内部開放構造図である。
【図16】可動接触子の運動－ストローク－位置決め－ロックの複合装置である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明は、接触器に関する。図１－５は、前記接触器の実施例の全体上面図、内部開放図、可動接触子及び固定接触子の中心軸断面図、可動接触子及び固定接触子の電気コア構造及び構造分解図である。
【0014】
図１は、前記実施例の接触器全体上面図を示す。接触器は、可動接触子運動アーキテクチャ１００と、固定接触子２００と、第一のベローズ３００と、可動接触子４００（図示せず、図５を参照）と、第二のベローズ５００とを含む。可動接触子運動アーキテクチャ１００は、可動接触子スリーブ１０１及びそのクロスメンバ１０２及びネジ１０３（図示せず、図５を参照）、第一の軸受台１０４及びその第一のリニア軸受１０５及び第一の軸受ガイドレール１０６、第二の軸受台１０７及びその第二のリニア軸受１０８及び第二の軸受ガイドレール１０９、第一の固定板支持棒１１０、第二の固定板支持棒１１１（図示せず、図５を参照）及び第一及び第二の固定板１１２、１１３を含む。固定接触子２００には、第一の配線端２０１及び第二の配線端２０２が設けられており、第一の配線端２０１には、第一の配線端２０１を流れる電流を測定する変圧器型電流センサ７０１が設けられている。第一及び第二の軸受ガイドレール１０６、１０９及び第一及び第二の固定板支持棒１１０、１１１の両端は、第一及び第二の固定板１１２、１１３の四つの角度位置に固定されて、剛性二層のフレームワークを構成する。ここで、固定板支持棒は、他の構造体に置き換えられてもよい。ここで、軸受ガイドレールは、接触器内部に設置されてもよい。
【0015】
図２は、実施例の接触器の内部開放図であり、固定接触子２００及びその接触端がアレイ電気ピン２０３であり、可動接触子４００及びその接触ユニットがアレイ電気カニューレ４０１であることを示している。固定接触子２００は、第一の固定板１１２に固定され、第一のベローズ３００の第一の管口３００ａ（図示せず、図５を参照）をシールして套設し、可動接触子スリーブ１０１は、第一のベローズ３００の第二の管口３００ｂ（図示せず、図５を参照）、可動接触子４００及び第二のベローズ５００の第一の管口５００ａ（図示せず、図５を参照）を套設し、第二のベローズ５００の第二の管口５００ｂ（図示せず、図５を参照）は、第二の固定板１１３に固定されて、内部を大気から隔絶する同軸構造を構成し、内部に充填される消弧媒体及びその温度の変化及び可動接触子４００の運動による圧力の変化に耐えられる。第一のベローズ３００の内部において、アレイ電気カニューレ４０１の末端とアレイ電気ピン２０３の末端とは、一対一に同軸的に等間隔に対向し、アレイ電気カニューレ４０１の管口４０２は、第一のベローズ３００と第二のベローズ５００とが連通するように、可動接触子絶縁ディスク４０３のディスク面を介してオンになり、内部は、真空にするか又は消弧媒体を充填してもよい。
【0016】
減速モータ６０１は、スクリュー６０２を介して、可動接触子スリーブ１０１におけるクロスメンバ１０２上のネジ１０３（図示せず、図５を参照）を噛み合い、可動接触子スリーブ１０１及び可動接触子４００が固定接触子２００へ運動するように押し、第一のベローズ３００を圧縮させ、第二のベローズ５００を伸長させ、第一のベローズ３００内の消弧媒体（図示せず）は、アレイ電気カニューレ４０１の接触ユニット及び管口４０２を介して第二のベローズへ流し、アレイ電気カニューレ４０１とアレイ電気ピン２０３の接触末端との間のアークギャップの高温アーク粒子に対して直接冷却及び移転を行い、アレイ電気カニューレ４０１がアレイ電気ピン２０３を設定深さまで嵌挿するまで、同期消弧を実行し、ここで、第一の配線端２０１と第二の配線端２０２とは、電気的に接続され、接触器がオンになり、減速モータは、逆方向転動し、可動接触子４００は、固定接触子２００から離れ、第一のベローズ３００を伸長させ、第二のベローズ５００を圧縮させ、消弧媒体は逆方向流動してアークギャップに対して同期消弧を実行する。ここで、液体消弧媒体は、電気カニューレ／電気ピン接触端に浸漬するが、一部の負圧空間をリザーブし、可動接触子の運動及び環境温度の変化による内部圧力の変化が大きくて漏れを引き起こすことを回避する。ここで、可動接触子スリーブ１０１は、内部で運動動力を得る以外に、その外部から得てもよく、即ち直接又はレバー又は他の構造を介して人力、バネ力、空気力、油圧、電磁装置によって提供される。アレイ電気カニューレ／電気ピン及びその接続基板及び外部配線端は、常に安定し、クリーンな環境及びシール状態にあるため、一般的な材料、例えば銅を採用し、低コストの金属、例えばアルミニウム、鉄などを選択してもよい。
【0017】
図３は、固定接触子２００及び可動接触子４００の中心軸断面図であり、アレイ電気ピン２０３がアレイ電気ピン２０３ａ及び２０３ｂの両部分に分けられ、両者が互いに繋がらないことを示しており、固定接触子２００の第一の接続基板２０１ａは、アレイ電気ピン２０３ａを接続し、延在して第一の配線端２０１を形成し、第二の接続基板２０２ａは、アレイ電気ピン２０３ｂを接続し、延在して第二の配線端２０２を形成し、第一及び第二の接続基板２０１ａ、２０２ａは、固定接触子絶縁ディスク２０４内にパッケージングされ、固定接触子中心穴２０５は、接触器内部の温度－圧力－光電センサキット（図５を参照）の取り付け空間であり、ネジ穴２０６は、固定接触子絶縁ディスク２０４と第一のベローズ３００のボルトによる穴位置の固定に用いられる。可動接触子４００のアレイ電気カニューレ４０１は、４０１ａ及び４０１ｂの両部分を含み、可動接触子の接続基板４０４を接続し、可動接触子絶縁ディスク４０３内にパッケージングされ、ここで、可動接触子ネジ穴４０５は、第一のベローズ３００と可動接触子絶縁ディスク４０３のボルトによる穴位置の固定に用いられる。
【0018】
図４は、固定接触子２００及び可動接触子４００のコア電気構造図を示している。アレイ電気カニューレ４０１とアレイ電気ピン２０３とは、一対一に等間隔に同軸対になって、アークギャップを形成し、先行技術の接触器における接点と異なり、それは、接触及び離脱の過程においてアークが発生する可能性があり、すべてのアークギャップに比較的低い強度のアークが発生するか、又はアークが異なるアークギャップの間を遊走することが現れるため、単一電気カニューレ／電気ピン接触端のアークの時間距離が短く、損害を低減させ、構造的アーク減少界面を形成するとともに、各アークは、また消弧媒体の一対一の同期消弧によってさらに弱められ、解消され、ひいては最初から形成する機会がない。電気カニューレは、接線方向に所定位置まで摺動し、両方のラジアル方向の弾性で接触を維持するように、電気ピンを同軸的に嵌挿し、先行技術における接点の間の突き当ての方式での接触、電磁力による接触の維持による電力消費量の増加、及び衝突接触中及び電磁干渉によるバウンス（Ｂｏｕｎｃｅ）の発生を回避する。
【0019】
図５は、図１の実施例の接触器の分解図である。接触器は、可動接触子運動アーキテクチャ１００（図２を参照）と、固定接触子２００と、第一のベローズ３００と、可動接触子４００と、第二のベローズ５００とを含む。減速モータ６０１及びそのスクリュー６０２は、ネジ１０３を噛み合い、クロスメンバ１０２及びその可動接触子スリーブ１０１が、第一及び第二のリニア軸受１０５、１０８を介して第一及び第二の軸受ガイドレール１０６、１０９に沿って、第一及び第二の固定板１１２、１１３の間を往復直線運動するように駆動し、可動接触子スリーブ１０１の外部ネジ及び他の付勢方法によって同様の運動を駆動してもよい。
【0020】
固定接触子２００は、第一の固定板１１２に固定され、第一のベローズの第一の管口３００ａは、固定接触子２００をシールして套設し第一のフープ３０１によって固定され、第一のベローズの第二の管口３００ｂは、可動接触子４００をシールして套設するとともに、その外側に可動接触子スリーブ１０１をさらに套設して固定し、第二のベローズの第一の管口５００ａは、可動接触子スリーブ１０１をシールして套設し、第二のフープ５０１によって固定され、第二のベローズの第二の管口５００ｂは、第二の固定板１１３上のベローズ管座（図示せず）をシールして套設し、第三のフープ５０２に固定される。実施例における減速モータ６０１及びそのスクリュー６０２は、第二のベローズ内に収容され、第二の固定板１１３に固定される。
【0021】
固定接触子の第一の配線端２０１には、主電源電流センサ７０１が設けられており、二つのＣ字状のケイ素鋼片積層体７０１ａ、７０１ｂを対合して閉磁路構造を構成し、積層体の間には、空キャビティ７０１ｃが設けられてリニアホールセンサチップを内蔵し、給電源から負荷に提供される電力に対して開ループ電流検出を行い、ケイ素鋼片積層体７０１ａ、７０１ｂの腕は、それぞれコイルを巻回して直列接続して、そのうちのホールセンサ及びその回路と閉ループ電流検出装置を構成してもよく、ロゴスキーコイル（Ｒｏｇｏｗｓｋｉ Ｃｏｉｌ）を利用して電流検出を行ってもよい。
【0022】
第一の固定板１１２の中心穴１１２ａ及び固定接触子２００の中心穴２０５（図３）には、温度－圧力－光電センサキット７０２が置かれており、センサキット検出管７０２ａは、第一のベローズ内に深く入り込み、熱電対によってアレイ電気カニューレ／電気ピン接触界面の静的温度を測定し、検出管７０２ａ及びセンサ底座７０２ｂ内に位置する圧力及び光電センサによって、接触界面の動的及び静的アーク光及び圧力の変化を検出する。
【0023】
図６～９は、電気カニューレ及び電気ピン接触端の構造及びその接触方法を示す。図６は、電気カニューレ４０１が管口４０２及び接触端管口４０８を介して連通し、接触端に６つの等分スリット切欠き４０６及びそのタイル状末端４０７が設けられており、スリット切欠きがほとんど閉じており、消弧媒体が基本的に管口４０８から出入し、アークギャップに集中して消弧効果を向上させることを示し、電気ピン２０３は、中実の導体であり、その接触端には、６つの等分された広ノッチ２０７及びその指状末端２０８が設けられており、中心には、浅い穴があり、消弧媒体の流通及びその消弧効果を向上させる。図７は、電気カニューレ４０１が電気ピン２０３を一定の深さまで直交嵌挿することを示している。図８は、電気カニューレによる電気ピンの嵌挿の横断面図であり、１つの指状末端２０８が２つのタイル状末端４０７ａ、４０７ｂに接触し、同様に１つのタイル状末端が２つの指状末端に接触することを示す。図９は、電気カニューレによる電気ピンの嵌挿の中心線断面図であり、１つの電気ピン指状末端２０８が電気カニューレの接触端管口４０８内の深い狭窄セグメントと浅い狭窄セグメントとの二層の狭窄セグメント４０９ａ、４０９ｂに触れていることを示す。
【0024】
アレイ電気カニューレがアレイ電気ピンを嵌挿する時、すべての電気カニューレの接触端切欠きと電気ピン接触端ノッチとは、直交方式で嵌挿され、即ち切欠きは、隣接する二つのノッチの真ん中にあり、一つの電気カニューレタイル状末端が二つの隣接する電気ピン指状末端に接触するようになるが、電気カニューレの等分切欠き及び電気ピンの等分ノッチの数がいずれもＮである時、少なくとも約２＊Ｎの接点を形成し、電気ピン指状末端が電気カニューレの深い狭窄セグメントと浅い狭窄セグメントとの二つの狭窄セグメントに触れる場合、約４Ｎの接点を形成し、アレイ電気カニューレ／電気ピンペア（Ｐａｉｒｓ）の数がＰである時、４＊Ｎ＊Ｐの接点を形成することによって、第一の配線端２０１と第二の配線端２０２との間に二つの直列接続の二つの接点界面が存在し、一つの界面には、数が２＊Ｎ＊Ｐである並列接続接点が存在し、一つの接点接触抵抗がＲ
ｃ
である場合、第一及び第二の配線端２０１と２０２との間の接触器内部抵抗は、Ｒ
ｃ
／Ｎ＊Ｐ（電気カニューレ、電気ピン及び接続基板抵抗を除く）であり、これは、接点の電力消費量を低減させ、そのパワー密度を向上させ、接点の劣化を遅らせる。劣化は、さらに接点の抵抗の不可逆的な上昇をもたらし、湿気、埃、酸素ガスなどによって加速することもあり、最終的に故障が発生してしまう。
【0025】
図１０は、コントローラのブロック図及び接触器の概略図である。コントローラは、マイクロプロセッサと、通信モジュールと、センサと、実行装置と、電源モジュールとを含み、それぞれマイクロプロセッサモジュール８００、運動制御システム及び接触器監視及び早期警報システムを構成する。マイクロプロセッサモジュール８００は、マイクロプロセッサ８０１と、通信モジュール８０２と、コントロールパネル８０３とを含む。通信モジュール８０２は、有線モジュールと無線モジュールとを含み、有線モジュールは、シリアル、有線ネットワーク、光ファイバー通信などを含む方式によって通信し、無線モジュールは、移動無線プラットフォーム（低軌道衛星ネットワーク、ドローン、赤外線、レーザなど）及び分散式プラットフォーム（ＷｉＦｉ、移動ネットワーク、５Ｇ＋など）を含む方式によって通信する。コントロールパネル８０３は、接触器の機器ハウジング（図示せず）に嵌設される外部端末であり、手動ボタンによって接触器のオン／オフ命令、機能及びパラメータ設定を入力し、及び前記接触器からのデータ及び状態を表示し、メータ型接触器を提供する。マイクロプロセッサ８０１は、通信モジュール８０２を介して遠隔端末と通信し、マイクロプロセッサチップ通信ポートを介してコントロールパネル８０３と通信し、二つの通信方法は、すべての距離の通信を覆うことができる。電源モジュール８０４は、入力電源８０４ａに対して電圧変換を行い、出力電源８０４ｂを介して接触器各部分に電力を提供し、電源モジュールは、入力電源８０４ａが停電した時にバックアップ電源を提供する充電電池（図示せず）をさらに含む。
【0026】
マイクロプロセッサ８０１は、外部及び遠隔端末の命令及びデータを受信し、命令及びパラメータ設定を実行し、接触器センサがデータを得て外部及び遠隔端末にデータ及び警報を送信することを監視し、及び接触器のオン／オフ命令を受信して運動制御システムによって接触器のオン及びオフを実行する。マイクロプロセッサ８０１は、自動制御方法によって接触器のオン及びオフを実行することもでき、マイクロプロセッサ８０１のチップタイマ、カウンタによって接触器のオン及びオフを定期的に実行する時間制御方法と、接触器センサデータが設定値又は範囲を突破して接触器のオン又はオフをトリガーするパラメータトリガー方法とを含み、例えば主（供給）電源電流又は電圧がマイクロプロセッサ内部で設定されるパラメータを上回るか又は下回る時、自動オフ、例えば電流遮断器機能を実行する。
【0027】
運動制御システムは、マイクロプロセッサ８０１と、センサ及び実行装置キット６００とを含み、デジタル閉ループサーボ制御システムを構成し、可動接触子スリーブ１０１及びその可動接触子４００及び電気カニューレが電気ピンプ着脱を実行する過程に対して運動制御を実施する。そのうちのセンサは、接続信号センサ６０３と、位置センサ６０４と、モータ電流及び回転速度センサ６０５と、光電センサ６０６とを含む。接続信号センサ６０３は、電気カニューレが電気ピンに接触する時の信号を提供する。位置センサ６０４は、第一の位置スイッチと第二の位置スイッチとを含み、それぞれ接触器がオフ時の電気カニューレ位置、即ち第一の部位信号（１）、及び接触器がオン時の電気カニューレ位置、即ち第四の部位信号（４）（図１１、１２を参照）を提供する。モータ電流及び回転速度センサ６０５は、モータの電機子電流、及びモータの転動によって発生するパルスの数及びその間隔を検出して、可動接触子の運動距離及びモータの回転速度を決定し、パルス数は、可動接触子の第一及び第二の位置スイッチに対する距離に変換可能であり、それによってアーク臨界位置、即ち電気カニューレの第二の部位（２）（図１１、１２を参照）を決定する。アーク臨界位置は、理論及び実験に基づいて得られた結論であり、即ち可動接触子が固定接触子に対してこの位置以外にある場合、アークが発生しないと認定され、両方がこの位置以内にある場合、可動接触子の運動レートが著しく向上することによって、消弧媒体の流速を向上させ、消弧効果を補強し、又は逓増するレートで調整し、モータに大きな負担をかけず、効果的に消弧することを目的とする。説明すべきこととして、アーク臨界位置以内でも必ずしもアークが発生するとは限らないが、この位置以外でも、アークが発生する可能性があるため、アーク臨界位置よりも、アーク信号は、可動接触子の運動速度変動をトリガーする信号として優先的に採用され、アークが発生しない時、アーク臨界位置信号を採用することができる。光電センサ６０６は、接触界面のアークを可動接触子の運動の制御信号として検出し、アーク信号が補強されると、接触界面に変化、例えば内部の漏れによる汚染が発生したことを予兆する。実行装置６０７は、接触器がオン及びオフになる時、可動接触子スリーブ１０１をロックして、可動接触子の離脱、変位及び誤操作を防止する可動接触子ロッカ６０８と、モータ駆動器６０９、減速モータ６０１及びスクリュー６０２を含む動力ユニットとを含む。減速モータ及びそのスクリューは、接触装置の内部に限らず、外部に設置されてもよく、可動接触子スリーブの運動を押すことができればよい。この実施例に内蔵される減速モータ及びそのスクリューは、第二のベローズの内部空間を利用して電磁干渉（ＥＭＩ）を低減させるだけであり、不利な側面は、金属、潤滑油微粒子又は有害の化学物質が発生して、内部のクリーン空間に影響を与える可能性があることである。
【0028】
接触器監視及び早期警報システムは、マイクロプロセッサモジュール８００とセンサアセンブリ７００とを含む。センサアセンブリは、モータ電流及び回転速度センサ６０５（運動制御システムと共用する）と、温度－圧力－光電センサキット７０２と、主電源電圧及び電流センサ７０５（電流センサ７０１を含み、図示せず）と、電源モジュール監視センサ７０６とを含む。モータ電流及び回転速度センサ６０５は、その提供する電流及びその回転速度によって、回転速度とモータ電流との比を計算することができ、この比が低下することは、可動接触子の運動抵抗の増加及び電気カニューレ／電気ピン接触端の形状の変化又は破壊を意味する。温度－圧力－光電センサキット７０２は、第一のベローズ３００内に位置するセンサキット検出管７０２ａ（図５）によって、電気カニューレ／電気ピン接触界面温度、圧力及びアーク光を検出し、光電センサ６０６（運動制御システムと共用する）と、圧力センサ７０３と、接触界面温度センサ７０４とを含む。接触界面温度の上昇（環境温度影響を排除する）は、接点損害による接点の抵抗上昇を意味し、損害程度は、温度に関連し、アーク光の変化は、接点に不良変化が発生したことをプロンプトし、定常状態でアーク光が発生することは、問題が深刻であることを示す。圧力の変化は、接触装置に内外漏れが発生したことをプロンプトし、漏れは、接点の汚損、酸化などの不可逆的な変化を招くが、変化が遅い。接触器内部の温度、圧力及びアーク光の変化及びその変化の速度は、遠隔端末によって収集され、その故障データモデルに基づいて異なるレベルの早期警報を出し、接触器に対するメンテナンス又は交換及びそのスケジュールをプロンプトする。温度、圧力及びアーク光が短時間内に大幅変化した場合、マイクロプロセッサ内部プログラムは、識別、判断してコントロールパネル及び遠隔端末に緊急警報を出し、緊急処理を要求することができる。温度、圧力及び光電センサは、コストが安く、その提供する情報の価値が高く、体積が小さく、精度要求が低く、本発明の接触器の理想的なセンサ素子である。主電源電圧及び電流センサ７０５は、接触器を流れる給電源から負荷へ給電される電圧及び電流データを測定し、システムの制御、管理、商業決済に用いられ、電圧及び電流データの高低変化は、さらに接触器の自動オン及びオフをトリガーするモニタリング信号として利用され、例えば電流遮断器は、その電流変化が接触器内部の設定値を超えると、接触器のオフを実行し、主電源電圧が内部の設定範囲を超えると、接触器は、自動的にオフになるとともに、電圧が正常範囲に戻る時に接触器が自動的にオンになるか又はオフを保持するように設定することができ、具体的にどのように実施するかは、マイクロプロセッサプログラム及びその内部の設定パラメータに依存し、電圧及び電流データは、接続信号センサ６０３のオリジナル信号になることもできる。主電源の停電を検出すると、主電源停電緊急処理プログラムを起動し、内部の設定に従って、接触器のオン又はオフを維持し、外部及び遠隔端末に警報を出す。電源モジュール監視センサ７０６は、電源モジュール８０４の入力電源８０４ａ、出力電源８０４ｂ及びバックアップ蓄電池の電圧及びその変化を監視する。コントローラの入力電源８０４ａが停電すると、バックアップ蓄電池を有効にし、コントローラ電源停電緊急処理を起動し、特に外部に蓄電池電圧警告を出して、蓄電池がなくなることを回避し、コントローラの入力電源が主電源に接続されると、主電源停電緊急処理プログラムをさらに起動する。本発明の接触器は、より多くのセンサ及び実行装置の追加及びマイクロプロセッサプログラムの最適化及びアップグレードに伴い、より多くのデータ情報、より安全な操作、より簡単な構造及びより長い耐用年数を提供する。
【0029】
図１０は、接触器０００の作動概略図をさらに示している。接触器０００は、可動接触子運動アーキテクチャ１００と、固定接触子２００と、第一のベローズ３００と、可動接触子４００及び第二のベローズ５００とを含み、可動接触子運動アーキテクチャ１００における可動接触子スリーブ１０１は、第一のベローズ３００、可動接触子４００及び第二のベローズ５００を套設し、スクリュー６０２の押しによって可動接触子４００及びその電気カニューレ４０１に直線往復運動１１４を行わせ、電気カニューレ４０２を電気ピン２０３に着脱させ、同期的に、二つのベローズ３００、５００は、交互に伸縮し、消弧媒体４１２は、電気カニューレ４０２を介してアーク４２１に対して同期消弧を行い、位置センサ６０４に信号が発生する時、接触器は、オン及びオフを完了し、可動接触子スリーブ１０１は、可動接触子ロッカ６０８によってロックされる。
【0030】
図１１～１２は、運動制御下で、電気カニューレが電気ピンに着脱し、その消弧媒体が同期消弧作用を発揮する方法、プロセス及びその区別（図１０を参照）をそれぞれ示している。図１１において、電気カニューレ４０１は、接触器がオフになる第一の部位（１）、即ち第一の位置スイッチ信号の変化から開始し、電気カニューレは、定格の第二のレート４１０で第一の順方向ストローク４１１を開始し、消弧媒体４１２は、アークギャップに直接衝撃し、電気カニューレの接触端管口４０８に入り、管口４０２を介して第二のベローズに入り、電気カニューレが第二の部位（２）に到着する時に、アーク又はアーク臨界位置信号が発生し、電気カニューレは、第二のレートよりも高い第一のレート４１３又は逓増速度（その平均値は、第一のレートに相当する）で電気ピンへ高速に運動し、第二の順方向ストローク４１４に入り、消弧媒体４１２は、高速にアークに直接衝撃し（図示せず）、電気カニューレが電気ピンに近いほど、アークギャップが小さくなり、消弧媒体の衝撃速度が速くなり、第一のレートが逓増方式である時、消弧媒体の流速、衝撃力度及び消弧効果がより強くなり、それによって電気カニューレが電気ピンに近いことによって補強されるアークを効果的且つ同期的に押圧し、電気カニューレが第三の部位（３）に到着する時に電気ピンに触れる時、センサ接続信号が現れ（図１０を参照）、電気カニューレは、第二のレートよりも低い第三のレート４１５で第三の順方向ストローク４１６に入り、電気カニューレタイル状末端内壁は、電気ピン指状末端外壁に貼り付いて接線方向に摺動し、流速が遅い消弧媒体は、引き続き電気カニューレ／電気ピン接触端を冷却し、第四の部位（４）に到着すると第二の位置スイッチ信号が発生し、電気ピン指状末端は、電気カニューレの二つの狭窄セグメントに触れて、接触器のオンが完了する。図１２において、電気カニューレは、接触器のオン位置、即ち第四の部位（４）から逆方向の第一のレート４１７で第一の逆方向ストローク４１８に入り、高速又は逓減速度（その平均値は、第一のレートに相当する）で電気ピンから離脱し、消弧媒体は、管口４０２に入り、接触端管口４０８を介して高速に排出され、過程全体におけるアークを効果的且つ同期的に押圧することを達成し、第二の部位（２）に到着すると、アークが消えるか又はアーク臨界位置信号が発生し、電気カニューレは、定格の逆方向の第二のレート４１９で第二の逆方向ストローク４２０に入り、第一の部位（１）に到着すると、第一の位置スイッチ信号が発生し、接触器のオフが完了する。
【0031】
図１３は、三つの同じ接触器００１、００２及び００３を組み合わせた三路接触器の実施例を示しており、ここでは接触器００１のみを説明する。接触器００１は、外部配線端２２１及び２２２と、第一及び第二のベローズ３２０、５２０と、主電源電流センサ７２１と、温度－圧力－光電センサキット７２２と、可動接触子運動アーキテクチャ１２０とを含む。可動接触子運動アーキテクチャ１２０は、第一の固定板１２１及び第二の固定板１２２、四つの軸受ガイドレール１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ及び四番目の軸受ガイドレール（図示せず）及びそのリニア軸受及び軸受台、及び可動接触子の運動プラットフォーム１２３を含み、可動接触子の運動プラットフォーム１２３は、そのうちの軸受台を接続し、等比連動スクリュー６０２ａ、６０２ｂの駆動下で、上、下の昇降運動を実行し、三路接触器可動接触子の同期運動及び三つの接触器の並列接続オン及びオフを実施する。異なる構造及び数の接触器は、可動接触子運動アーキテクチャに設置されて、可動接触子の運動プラットフォームに押されて同期運動及びそのスイッチ操作を実行してもよく、独立した類似可動接触子スリーブ１０１及びそのモータ及びスクリュー（図２、５）によって押されて、同期の論理スイッチ操作又は時系列のプロセス制御スイッチ操作を実行してもよい。
【0032】
図１４は、デュアル固定接触子接触器の実施例の可動接触子及び固定接触子のコア電気構造である。デュアル固定接触子接触器は、第一の固定接触子２３０と、ダブル接触端可動接触子４３０と、第二の固定接触子２４０とを含む。第一の固定接触子２３０は、四つの接続基板及びそのアレイ電気ピン及び四つの外部配線端２３１、２３２、２３３及び２３４を含む。ダブル接触端可動接触子４３０は、三つの接続基板及びそのダブル接触端電気カニューレアレイを含み、ここで、外部配線端がなく、半円形を呈する接続基板４３１を含み、二つの接続基板は、それぞれ外部配線端４３２及び４３３を備える。第二の固定接触子２４０は、二つの接続基板及びそのアレイ電気ピン及び外部配線端２４１、２４２、及び外部配線端がなく、半円形を呈する接続基板２４３及びそのアレイ電気ピンを含む。デュアル固定接触子接触器における可動接触子は、第一の固定接触子に接触することと、第二の固定接触子に接触することと、接触がないこととを含む三つの機能位置決めを有する。可動接触子４３０は、第一の固定接触子２３０に接触し、可動接触子半円形接続基板４３１及びそのアレイ電気カニューレ、固定接触子配線端２３１、２３２を介して電気的に接続され、及び、第一の固定接触子２３０における配線端２３３、２３４は、それぞれ可動接触子配線端４３２、４３３に電気的に接続される。可動接触子４３０は、第二の固定接触子２４０に接触し、第二の固定接触子２４０における配線端２４１は、可動接触子アレイ電気カニューレ及びその半円形接続基板４３１を介して、さらに第二の固定接触子半円形接続基板２４３及びそのアレイ電気ピンを介して、最後的に可動接触子配線端４３２に電気的に接続されて、三断口の電気的な接続を形成し、及び、可動接触子配線端４３３は、第二の固定接触子配線端２４２に電気的に接続される。固定接触子及び可動接触子コア電気構造は、その接続基板の数が一つ以上であってもよく、配線端を備えてもよく、特にデュアル固定接触子接触器において、複合論理型接触器又はマルチウェイ多重化パワースイッチを構成する様々な組み合わせを提供できるとともに、複数の前記接触器を組み合わせて（図１３を参照）、複雑なパワースイッチシステムを構成することができる。
【0033】
図１５は、ピストン式可動接触子接触器の実施例の内部開放構造図である。ピストン式可動接触子接触器９００は、シリンダ型ケース９０１及びその縦方向スライドレール９０２、可動接触子シュート９０３、第一のアレイ電気ピン９０４及びそれに接続される第一の外部電極９０５、電源及び単一入力制御端９０６、第二の外部電極９０７及びそれに接続される第二のアレイ電気ピン９０８、ピストン式可動接触子９０９、可動接触子アレイジャック９１０及びスクリュー９１１及びそのモータ９１２を含み、電源及び制御入力端９０６及びモータ９１２を接続するコントローラ（図示せず）をさらに含む。モータ９１２は、スクリュー９１１を介してピストン式可動接触子９０９を駆動し、可動接触子アレイジャック９１０は、アレイ電気ピン９０４及び９０８を嵌挿又は離脱し、第一及び第二の外部電極９０５、９０７は、オン又はオフになり、接触器がオン又はオフになる時、その可動接触子の位置は、位置スイッチ信号によって決定され、可動接触子の運動に対してストロークストッパー剛性構造を設定することもでき、ストロークの二つの終点は、そのオン及びオフの可動接触子の位置であり、ゼロモータの回転速度、非ゼロ電機子電流及びモータの転動方向の論理関係に基づいてオン又はオフ位置を決定する。ピストン式可動接触子接触器は、その大きさ、仕様及び応用環境に応じて、そのコントローラは、マイクロプロセッサを備えてもよく、又はアナログ、論理及びモータ駆動チップのみを含む簡略化回路を備えてもよく、又は三者を集積したシングルチップＩＣを備えてもよい。
【0034】
図１６は、可動接触子の運動－ストローク－位置決め複合装置６１０であり、固定枠６１１と可動アーム６１２とを含む。固定枠６１１は、底板６１３と、打ち抜かれて形成される平行で且つ底板に垂直な二つのフラップ６１４、６１５と、二つのフラップを貫通するノッチ６１６、６１７と、二つのフラップの間に上下に貫通するチャンネル６１８とを含み、このチャンネルの前、後は、底板６１３によって阻止され、可動接触子ロック手すり６１９、６２０は、転軸６２１にヒンジ結合して転動可能であり、バネ６２２の弾性力作用でそれぞれノッチ６１６、６１７に食い込み、及び電磁コイル６２３が通電する時に電磁力は、バネ力を克服して上がってノッチ６１６、６１７から離脱し、可動アーム６１２は、チャンネル６１８内に挿入され、チャンネル６１８内を前後に移動することができるが、底板６１３によって前、後が阻止され、可動アーム６１２のチャンネル６１８に挿入される部分には、ノッチ６２４があり、可動アーム６１２の底板６１３によって阻止される前、後の位置において、そのノッチ６２４とノッチ６１６又はノッチ６１７と整列し、電磁コイル６２３が停電する時に可動接触子ロック手すり６１９又は６２０は、ノッチ６２４及びノッチ６１６又は６１７に食い込み、可動アーム６１２は、ロックされる。接触器において、可動アーム６１２と可動接触子スリーブ１０１（図５を参照）とは、一緒に固定されており、底板６１３は、可動接触子スリーブ１０１の運動ストロークが限定されるように、可動接触子運動アーキテクチャ１００（図１、５）の移動不可能部分に固定され、そのストロークの終点位置は、接触器がオン及びオフになる時の可動接触子の位置であり、ロックされる位置でもある。可動接触子スリーブ１０１の運動ストロークの終点位置において、減速モータの回転速度は、ゼロであり、その電機子電流が著しく上昇し、これらの信号は、レベル反転に変換され、マイクロプロセッサ又は論理及び定常状態スイッチ処理によって電磁コイル６２３及びモータ駆動電流をオフにすることができ、可動接触子スリーブは、ロックされ、それによって接触器のオン又はオフを完了する。図１６は、第一及び第二の位置スイッチ６０４ａ、６０４ｂ、接触器のオン及びオフを提供する可動接触子スリーブの位置信号をさらに示している。
【0035】
本発明に関する請求項、実施例、図面、技術案及びその説明は、関係機構及びその人員が迅速に理解することを容易にするために、最も基本的な構造及び方法で本発明に関する接触器の技術的特徴を解釈しようとするものであり、当業者は、上記すべての内容を基に他の構造、方法及び効果を構想、設計、拡張及び実現することが難しくなく、本発明の明細書で提案された問題及びまだ提案されていない問題を解決し、それらの構造及び方法は、本発明の保護範囲に属する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
接触器であって、その内部に液体又はガス消弧媒体が含まれるか又は真空である密閉空間が設けられており、一つの可動接触子は、前記密閉空間を二つのチャンバーに仕切り、
そのうちの少なくとも一つのチャンバーには、固定接触子が設けられており、
前記固定接触子には、少なくとも一つの接触ユニットが設けられており、
前記可動接触子には、前記二つのチャンバーを連通させる少なくとも一つの中空接触ユニットが設けられており、
前記可動接触子は、往復運動し、前記可動接触子の中空接触ユニットは、前記固定接触子接触ユニットに着脱され、前記二つのチャンバーは、交互に圧縮及び拡張され、
消弧媒体が、前記中空接触ユニットを通過して前記可動接触子と固定接触子接触ユニットとの間のアークギャップに往復衝撃し、前記二つのチャンバーの間を循環し、接触器及びその自己循環往復同期消弧ポンプを提供して、前記接触器のオン、オフ及びその同期消弧を実施し、
又は前記密閉空間が真空である場合、真空消弧接触器を提供する、
ことを特徴とする接触器。
【請求項2】
前記二つのチャンバーは、二つの弾性ベローズであり、前記第一のベローズは、その第一の管口が前記固定接触子を套設し、その第二の管口が前記可動接触子を套設し、前記可動接触子は、前記第二のベローズの第一の管口を套設し、前記第二のベローズの第二の管口は、第二の固定接触子を固定又は套設し、
前記可動接触子は、外力作用で、往復運動し、前記可動接触子接触ユニットは、前記固定接触子接触ユニットに着脱され、
前記二つのベローズは、交互に伸縮し、前記消弧媒体は、二つのベローズの間を循環し、及び前記可動接触子の中空接触ユニットを通過して、前記可動接触子と固定接触子接触ユニットとの間のアークギャップを往復流し、アーク及びその熱を奪い、二重ベローズ消弧ポンプ接触器を提供し、
又は前記二つのベローズの内部が真空である場合、二重ベローズ真空消弧接触器を提供する、請求項１に記載の接触器。
【請求項3】
前記可動接触子は、直接又は他の構造を介して、人力による押圧力又は他の動力装置により発生される作用力によって、一方向運動又は往復運動するように前記可動接触子を駆動し、前記接触器のオン又はオフ、又はオン及びオフを実行し、前記可動接触子は、固定され、前記作用力は、前記固定接触子が前記可動接触子に対して前記一方向運動又は往復運動を実行し、前記接触器のオン又はオフ、又はオン及びオフを実行するように、他の部分に付勢される、ことを特徴とする請求項２に記載の接触器。
【請求項4】
前記固定接触子は、固定接触子絶縁ディスク内にパッケージングされるか、又は外方に延在して外部配線端を形成する少なくとも一つの接続基板と、一つ又はアレイ状に分布する固定接触子接触ユニットであって、一端が前記接続基板に接続され、他端が接触端である固定接触子接触ユニットとを含み、
前記可動接触子は、可動接触子絶縁ディスク内にパッケージングされるか、又は外方に延在して外部配線端を形成する少なくとも一つの接続基板と、一つ又はアレイ状に分布する可動接触子中空接触ユニットであって、前記接続基板を貫通し、その一端が接触端であり、前記固定接触子の接触端と一対一に等間隔に対になる可動接触子中空接触ユニットとを含み、
前記可動接触子中空接触ユニットには、ダブル接触端が設けられ得る、請求項１に記載の接触器。
【請求項5】
前記固定接触子及び可動接触子接触ユニット及び接続基板の材料は、前記接触ユニット及びその接続基板は、前記金属の１つ又は複数から混合又は積層によって製出され得る、請求項４に記載の接触器。
【請求項6】
前記固定接触子及び可動接触子の接触端は、複数の接触末端に分割され、前記可動接触子中空接触ユニットの接触端のインナーポートには、深い狭窄セグメントと浅い狭窄セグメントとの二層の狭窄セグメントが設けられ得、前記可動接触子及び固定接触子の接触末端は、一つの接触末端が複数の接点を得るように、千鳥状に嵌挿され、一つの前記接触ユニットによって形成される接点の数は、その接触末端の数の数倍であり、多接点で、低抵抗の接触界面を提供する、請求項４に記載の接触器。
【請求項7】
前記可動接触子中空接触ユニットは、電気カニューレであり、前記固定接触子接触ユニットは、電気ピンであり、前記電気カニューレは、スリット切欠きによって若干のタイル状接触末端に等分され、前記電気ピンは、広いノッチによって若干の指状接触末端に等分され、両者の接触末端の数は、同じであり、前記電気カニューレの接触末端のインナーポートには、二層の環状狭窄セグメントが設けられ得、その切欠き及びノッチは、直交千鳥状に嵌挿されて、前記可動接触子及び固定接触子の接続を実施し、得られる接点の数は、前記指状又はタイル状接触末端の数の２倍又は４倍であり、さらに、前記接触ユニットは、非円形構造であってもよく、縦方向の嵌挿並びにその横方向への摺動の方式での接触、及び接触末端の横方向の弾性による接触の維持を実施することができる、請求項４に記載の接触器。
【請求項8】
ピストン式可動接触子接触器を提供し、前記ピストン式可動接触子接触器は、その内部に前記消弧媒体が充填されるか又は真空であり、その内壁に少なくとも一つのスライドレールが設けられている密閉シリンダ型ケースと、
少なくとも一つの接続基板並びにその外部配線端、及び一つ又はアレイ状に分布する接触ユニットを含む固定接触子と、
前記ケースの内壁に貼合されて前記スライドレールによって移動可能であり、前記ケースの内部を二つのチャンバーに仕切り、少なくとも一つの接続基板、及びこの接続基板に接続される、アレイ状に分布され、両端が開放される接触ユニットがあり、前記固定接触子接触ユニットに１対１に等間隔に対向するピストン型可動接触子と、
前記固定接触子接触ユニットに着脱するよう前記可動接触子接触ユニットを駆動し、接触器及びそのシリンダピストン型消弧ポンプを提供する運動実行装置とを含む、請求項１に記載の接触器。
【請求項9】
マイクロプロセッサと、センサと、実行機構と、電源モジュールとを含むコントローラを備え、マイクロプロセッサ、センサ及び実行装置は、前記可動接触子に対して運動制御を実行し、前記可動接触子接触ユニットを前記固定接触子接触ユニットに着脱する過程に対して段階的速度制御、高精度位置決め及びその機械的ロックを実施する運動制御システムを提供し、
前記電源モジュールは、前記コントローラに電力を提供する電源変換を提供し、前記電力が中断される時に有効になる充電電池をさらに含み、
前記コントローラは、アナログ、論理回路及びモータ駆動パワーチップからなる簡略化回路、又はこの簡略化回路を集積するシングルチップＩＣに置き換えられてもよく、前記接触器が簡単なオン／オフ制御を実行するのに適合している、請求項１に記載の接触器。
【請求項10】
前記運動制御方法を提供し、前記運動制御方法は、接触器のオン：前記可動接触子は、前記機械的ロックを解除し、
前記可動接触子は、一つの接触器のオフ位置から定格の第二のレートで前記固定接触子へ運動し、
アーク又は下記のアーク臨界位置信号が現れる時、前記可動接触子は、第一のレートで高速に、又は逓増するレートで前記固定接触子へ運動し、前記可動接触子の接触端は、前記固定接触子の接触端に接触し、前記可動接触子は、前記接触器のオンを完了する一つの可動接触子の正確な位置まで、直ちに最も遅い第三のレートで運動し、前記可動接触子は、前記機械的ロックが実行され、
前記アーク臨界位置は、理論的に得られ、及び実験的に決定されたものであり、前記可動接触子が前記固定接触子に対してこの位置以内にアークが発生することと、
接触器のオフ：前記可動接触子は、一つの接触器のオンの位置において、前記機械的ロックを解除し、前記可動接触子は、逆方向の前記第一のレートで高速に、又は逓減するレートで前記固定接触子から離れ、前記アークが消えるか又は前記アーク臨界位置信号が現れる時に逆方向の前記第二のレートで運動し、接触器のオフを完了する一つの可動接触子の位置信号が発生した時に停止し、
前記可動接触子は、前記機械的ロックが実行されることとを含む、請求項９に記載の接触器。
【請求項11】
接触器のオン及びオフ自動制御方法をさらに提供し、前記マイクロプロセッサチップを設定し、中断モードで前記接触器のオン及びオフを定期的に実行する時間制御方法と、
前記センサデータが一つの設定値又は範囲を突破して前記接触器、例えば電流遮断器のオン又はオフをトリガーするパラメータトリガー方法とを含む、請求項９に記載の接触器。
【請求項12】
接触器と、電流遮断器と、リレーと、論理型パワースイッチとを含む様々な仕様、定格電圧及び定格作動電流の汎用自動スイッチ機器である汎用スイッチ機器であって、少なくとも一つの請求項１に記載の接触器を有し、前記接触器は、並列又は独立して運動して、前記スイッチ機器のオンとオフを実施することができ、
前記機器の電圧タイプ（交流又は直流）及びその定格電圧に適合するように、異なる大きさ及び仕様の構造を選択し、前記可動接触子のストロークスパン、接続基板ピッチ及び接触界面分離距離を変え、及び
前記機器に必要な定格作動電流及びパワーレベルに適合するように、異なる数の可動接触子／固定接触子接触ユニットを選択する、ことを特徴とする汎用スイッチ機器。
【請求項13】
接触器監視及び早期警報システムをさらに含み、
前記接触器監視及び早期警報システムは、前記マイクロプロセッサ、通信モジュール及びセンサを含み、
前記接触器に対して監視を実施し、外部及び遠隔端末にデータ及び警報を送信し、前記接触器のメンテナンス及びその故障の早期警報を実施し、及び接触器のオン又はオフ命令を含む前記外部及び遠隔端末の命令、データを受信する、請求項９に記載の接触器。
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図10】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図11】
【手続補正5】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図12】
【手続補正6】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図13】
【手続補正7】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図16】
【国際調査報告】