CN101377989B - 电路断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电路断路器。电流断路部由左右平行配置的第一、第二固定触头，在U字形臂上设有可动接点的旋转式桥接型可动触头，以及与第一和第二固定触头分别对应配置的栅形的灭弧装置构成，在将所述各部件搭载于单元组装框体的二点断开方式的电路断路器中，配置有从左右包围固定触头的接点部且侧边部沿可动触头的断路移动方向立起的U字形的磁轭，并且在单元组装框体中设有绝缘隔板和绝缘材料的轭盖，绝缘隔板插入固定触头之间，沿可动触头的断路移动路径全域延伸；轭盖配置在该绝缘隔板的左右两侧，从内侧遮覆磁轭的左右侧边部，并与固定触头绝缘隔离。而且，在灭弧装置的最上段跨越左右灭弧室设有电弧换流板。

Description

电路断路器

技术领域

本发明涉及以适用于低压配电线路的配线用断路器为对象，在各极的电流断路部串联组合二对开闭接点，使过电流断路的二点断开方式的电路断路器，更具体地说，涉及其电流断路部的单元结构。

背景技术

在各极的电流断路部串联组合二对开闭接点使过电流断路的二点断开方式的电路断路器为人们所公知(例如，参照专利文献1)。

该二点断开电路断路器的电流断路部由第一和第二固定触头、旋转式的桥接型可动触头、以及灭弧装置构成。上述第一和第二固定触头左右排列，在其前端固定有固定接点；上述桥接型可动触头在U字形臂的前端固定有与上述固定触头接离的可动接点；上述灭弧装置与第一、第二固定触头分别对应配置在可动触头的断路移动路径的前方。下面，将上述二点断开电路断路器表示在图7中，将其电流断路部的现有结构表示在图8中。

首先，在图7中，符号10是电路断路器的主体壳体，11是操作手柄，12是开闭机构部，13是电流断路部，14是过电流跳闸装置。在此，电流断路部13如后所述，由与电源侧和负载侧端子连接的左右一对固定触头、与固定触头相对且连接于开闭机构部(开闭弹簧蓄能的肘杆机构)12的桥接型可动触头、以及灭弧装置构成。

图8是上述电流断路部13的结构图，符号1是与电源侧端子成为一体的第一固定触头，2是经由过电流跳闸装置14(参照图7)的动作元件与负载侧端子连通的第二固定触头，1a、2a是固定在上述固定触头1、2的前端的固定接点，3是在U字形臂的前端固定有与上述固定接点1a、2a接离的可动接点3a、3b的桥接型可动触头，4是与固定接点1a、2a分别对应配置在可动触头3的断路移动路径的前方的灭弧装置，4a是跨越灭弧装置4的左右侧壁间排列在上下段的灭弧栅板(deionplate)，5是可动触头3的触头支架，5a是其支轴，触头支架5与图7的开闭机构部12连杆结合。固定触头1、2和灭弧装置4搭载于没有图示的单元组装框体(模制树脂制)而构成单元，该单元安装在电路断路器的主体壳体1(参照图6)的内部。另一方面，可动触头3通过支轴5a组装在电路断路器的主体壳体1上。

上述结构的电路断路器的过电流保护动作为人们所公知，若在配电线路中流动过电流(短路电流等)，则电磁斥力作用在固定触头1、2和可动触头3之间，可动触头3开始断路，可动接点3a、3b脱离固定接点1a、2a。同时，开闭机构部12产生跳闸动作，向断路终端位置驱动可动触头3。

而且，在该断路动作过程中，如图9所示，在第一、第二固定触头1、2的固定接点1a、2a和可动触头3的可动接点3a、3b之间产生的两电弧arc从图中I伸长到II，受到电磁驱动力被压入灭弧装置4。由此，电弧被灭弧装置4的栅板4a分割，电弧电压提高，同时再加上冷却效果，电弧消失，从而限流断路过电流，这为人们所公知。而且，该串联二点断开方式与通常的一点断开方式相比，发生电弧的电弧电压高(2倍)，因此，能得到高的限流断路性能。

另一方面，与上述二点断开方式的电路断路器不同，还已知作为过电流通电时用于提高作用在可动触头的电磁斥力的磁驱动单元，围在固定触头的接点部周边区域设置有沿可动触头3的断路方向立起延伸的U字形的磁轭(magnetic yoke)的结构的电路断路器(例如参照专利文献2)。

根据这种结构，若因电路短路事故等过电流流过固定触头，则在磁轭产生磁通，该磁通作用在可动触头上，提高电磁斥力。由此，增加可动触头的断路速度，提高断路性能。

关于图7、图8所述的二点断开方式的电路断路器，通过将专利文献2中公开的磁轭组合到配置于上述电流断路部的第一、第二固定触头，使跳闸动作时可动触头的脱离初始速度变快而期待断路性能的进一步提高。

于是，本发明的发明人等在上述电流断路部的第一、第二固定触头附设磁轭验证断路性能，判定若从左右围住固定触头的接点部，追加安装磁轭，则在确保绝缘性方面产生以下课题。即，在如图8所示的现有的电流断路部(无磁轭)中，为了小型紧凑地构成电路断路器，将在各极左右排列配置的第一固定触头1和第二固定触头2之间设定为确保绝缘所需的最小间隔。

这种场合，若第一固定触头1和第二固定触头2之间的绝缘距离(空间距离，沿面距离)未充分确保，则在可动触头3的断路移动中途，第一和第二固定触头之间通过绝缘距离短的路径闪络，在断路动作刚开始后，固定触头1、2的接点和桥接型可动触头3的接点之间产生电弧，伸长的两电弧换流到固定触头之间，不经过可动触头3，电弧直接连接在第一固定触头1和第二固定触头2的接点之间。若成为这种状态，既不能使电弧驱动至灭弧装置4切断、冷却，而且串联二点断开功能也不起作用，不能发挥预定的断路性能。

若将U字形磁轭以相对第一、第二固定触头1、2，从左右包围其接点部的方式组装在固定触头上，由于磁轭的侧边部从固定触头的侧缘向左右伸出，在现有结构状态下，固定触头1和2之间的间隔更狭窄，绝缘距离缩小。因此，固定接点之间易产生上述电弧换流。此外，若为了防止这种电弧换流，在左右排列的固定触头1、2之间设定大的间隔(绝缘距离)，则各极的电流断路部占有的宽度尺寸变大，电路断路器的小型紧凑化变得困难。

此外，磁轭(磁性材料)为了发挥电磁斥力的增强功能，需要与固定接点绝缘隔离，以便使固定/可动接点间产生的电弧的起弧点不换流到磁轭上。关于这一点，在上述专利文献2中，在断路器的主体壳体上形成由绝缘壁围住的凹状凹陷部，在此配置收纳磁轭，使得与固定触头之间绝缘隔离，但是，因该组装结构，主体壳体形状变得复杂，而且电路断路器的组装工时也增加，因此，期望代替现有结构的改善方案。

再有，在图8的二点断开电路断路器中，随着可动触头3的脱离，在固定接点1a、2a和桥接型可动触头3的可动接点3a、3b之间伸长的电弧(两条)的电弧电压串联施加在固定触头1的固定接点1a和固定触头2的固定接点2a之间。该电弧电压随着电弧伸长而增大，在可动触头3的全开位置附近，电弧长度为最长。因此，当在固定/可动接点之间伸长的电弧的电弧电压变为左右排列的固定触头1和2之间的绝缘强度以上时，固定接点之间的绝缘破坏，导致第一固定触头1和第二固定触头2的接点间由电弧直接连接，结果，存在不能发挥二点断开电路断路器的断路性能的问题。

因此，为了防止上述这种电弧在固定接点之间换流的举动，必须在固定/可动接点之间产生的电弧伸长到限流断路必要的电弧长度以上之前，使其换流到灭弧装置侧，对电弧限流灭弧。

[专利文献1]日本专利特开平11-273536号公报

[专利文献2]日本专利特开平6-283090号公报

发明内容

本发明鉴于上述问题而提出，其目的在于解决上述课题，提供一种对电流断路部的单元结构进行改进的电路断路器，以小型紧凑结构得到高的限流断路性能。

为了达到上述目的，按照本发明，提出一种电路断路器，电流断路部由第一和第二固定触头、旋转式的桥接型可动触头、以及灭弧装置构成，上述第一和第二固定触头左右平行排列，在其前端部固定有固定接点；上述桥接型可动触头在U字形臂的前端固定可动接点并与上述固定接点相对；上述灭弧装置与第一和第二固定触头分别对应配置在可动触头的断路移动路径的前方，上述固定触头、灭弧装置搭载在模制树脂制的单元组装框体中，在该二点断开方式的电路断路器中：

在上述第一和第二固定触头的前端部配置有从左右包围固定接点且侧边部沿可动触头的断路移动方向立起延伸的U字形的磁轭，其与固定触头一起搭载在单元组装框体中。而且，在单元组装框体中设有绝缘隔板和绝缘材料的轭盖，上述绝缘隔板插入第一固定触头和第二固定触头之间，沿可动触头的断路移动路径全域延伸，将第一固定触头和第二固定触头之间隔离；上述轭盖配置在该绝缘隔板的左右两侧，从内侧遮覆配置在第一和第二固定触头前端部的上述磁轭的左右侧边部。(技术方案1)。

此外，在上述单元结构中，轭盖、灭弧装置具体以下述方式构成：

(1)轭盖以沿可动触头的断路移动路径从左右遮覆该区域的倒U字形的绝缘壁构成，其左右侧壁的前端部嵌合在磁轭的左右侧边部的内侧，且前端连接在灭弧装置入口侧，安装在单元组装框体中。(技术方案2)。

此外，该轭盖由受到在固定/可动接点间产生的电弧的热，产生烧蚀气体(ablation gas)的有机高分子材料构成。(技术方案3)。

(2)在灭弧装置的断路端侧设有电弧换流板，该电弧换流板跨越分别与第一、第二固定触头对应的左右灭弧室(技术方案4)。而且，在该电弧换流板上形成有左右一对的电弧滚环，向着移动到断路终端位置的可动触头的臂前端突出，使得在固定/可动接点间产生的电弧在可动触头的全开位置附近换流到电弧换流板上。(技术方案5)。

通过上述结构能够获得下述效果。

(1)绝缘隔板设在单元组装框体中，第一、第二固定触头夹着上述绝缘隔板排列在在其左右，通过对第一、第二固定触头和附设在各固定触头的磁轭之间，以及与各固定触头对应的桥接型可动触头的断路移动路径进行绝缘隔离，在过电流断路动作时，在固定/可动接点间产生的电弧在可动触头的断路移动中途换流到固定接点侧，阻止第一固定触头和第二固定触头之间由电弧直接相连，能确保可靠性高的绝缘强度。此外，通过设置绝缘隔板，能将配置在其两侧的固定触头的相互间隔设定为较小。

(2)此外，以沿可动触头的断路移动路径朝上方延伸的倒U字形的绝缘壁构成轭盖，通过将其侧壁的下端侧前端部嵌入磁轭内侧，能简单将轭盖组装到电流断路部的单元组装框体，使得磁轭与接点绝缘隔离。

并且，通过以受到电弧热产生烧蚀气体的有机高分子材料构成该轭盖，在电流断路时轭盖作为狭缝灭弧壁起作用，能进一步提高限流断路性能。

(3)再者，关于与第一和第二固定触头对应的灭弧装置，在其断路端侧设有跨越左右灭弧室的电弧换流板，通过使得在固定/可动接点间产生的电弧从可动触头换流到灭弧装置的电弧换流板侧，以该电弧换流板作为中转点，用栅板切断在第一、第二固定触头之间产生的电弧，能限流灭弧。

而且，电弧换流后，不在可动触头中流过电弧电流，因此，能降低因电弧产生引起的可动接点的损耗量。

如上所述，根据本发明结构，能以整体小型紧凑的结构提供具有高的断路性能的电路断路器。

附图说明

图1是表示电流断路部的单元组装结构的分解立体图。

图2是图1的单元组装状态的外观图。

图3是表示将固定触头、磁轭的部件组装在图1的单元组装框体中的组装状态的图，(a)、(b)分别是侧面图和平面图。

图4是表示将灭弧装置、磁轭、轭盖组装在图1的单元组装框体中的组装状态的图，(a)～(c)分别是侧面图、平面图、端面图，(d)是(b)的X-X向视截面图。

图5是表示图1的单元中第一、第二固定触头和桥接型可动触头的配置的立体图。

图6是表示在图1的电路断路时在固定/可动接点之间伸长的电弧从可动触头换流到灭弧装置的过程的动作说明图。

图7是现有的二点断开电路断路器的整体结构图。

图8是图7的电路断路部的结构立体图。

图9是表示由图8的电流断路部在固定/可动接点间产生的电弧的举动的限流断路动作的说明图。

符号说明

1-第一固定触头，1a-固定接点，2-第二固定触头，2a-固定接点，3桥接型可动触头，3a-可动接点，4-灭弧装置，4a-灭弧栅板，4b-电弧换流板，4b-1-电弧滚环(arc runner)，6-磁轭，7-电流断路部的组装单元，8-单元组装框体，8a-绝缘隔板(barrier)，9-轭盖，9a-凹部。

具体实施方式

下面根据图1～图6所示实施例说明本发明的实施方式。在以下实施例中，虽然对构成要素、种类、组合、形状，相对配置等作了各种限定，但是，这些仅仅是例举，本发明并不局限于此。

图1是表示电流断路部的单元组装结构的分解立体图，图2是单元组装状态的外观图，图3(a)、(b)是表示将固定触头、磁轭的部件组装在图1的单元组装框体中的状态的侧面图和平面图，图4(a)～(d)是表示将灭弧装置、磁轭、轭盖组装在单元组装框体中的状态的侧面图、平面图、端面图和X-X向视截面图，图5是表示第一、第二固定触头和桥接型可动触头的配置立体图，图6是表示在电路断路时在固定/可动接点之间伸长的电弧换流到灭弧装置侧的过程的动作说明图，与图8相对应部件标以相同符号，说明省略。

首先，在图1中，符号8是模制树脂制的单元组装框体，第一、第二固定触头1、2、灭弧装置4、附设在固定触头1、2的接点部的磁轭6和轭盖9的各部件搭载在该单元组装框体8中，组装构成图2所示的电流断路部的单元7。

在此，磁轭6是将磁性板弯曲加工成U字形，使其左右立起的侧边部朝上，以从左右围住固定接点1a、2a的方式叠合在固定触头1、2的底面侧。并且，如图3所示，在将固定触头1、2安装到单元组装框体8的状态下，夹持在固定触头1、2和单元组装框体8之间，保持在规定位置。图中，符号1b、2b是形成在固定触头1、2的前端的电弧滚环，1c是电源侧端子。

此外，在上述单元组装框体8的中央形成有沿前后方向延伸的屏风状的绝缘隔板8a。该绝缘隔板8a的壁的下端部如图3所示，插入第一固定触头1和第二固定触头2之间，朝上方延伸，后端一直延伸到后述的可动触头3的断路移动路径的区域。

另一方面，灭弧装置4被分隔成分别与第一固定触头1、第二固定触头2对应的左右灭弧室，在其侧壁之间在上下段排列有栅板4a，进一步在最上段设有跨越左右灭弧室之间的电弧换流板4b。而且，在该电弧换流板4b上形成有左右一对电弧滚环4b-1，其朝着后述的可动触头3的断路移动路径突出。

该灭弧装置4以从上方跨越单元组装框体8的绝缘隔板8a的方式组装，使其左右灭弧室分别相对位于形成在固定触头1、2的前端的电弧滚环1b、2b的上方。

下面，说明轭盖9的结构和安装顺序。该轭盖9如图所示由左右侧壁沿上下方向延伸的截面呈倒U字形的模制树脂成形品构成，在其左右侧壁的前端部(下端侧)的外表面形成有与磁轭6的侧边部对应形状的凹部9a。此外，轭盖9的高度尺寸与可动触头3的全开位置对应，朝里方向的尺寸以通过轭盖侧壁从左右覆盖可动触头的断路移动路径的方式确定。

该轭盖9按以下顺序安装在单元组装框体8中。即，在将上述固定触头1、2，磁轭6和灭弧装置4安装在单元组装框体8的组装阶段，从上方将两组轭盖9安装在该绝缘隔板8a的左右两侧。这时，使形成在轭盖9的侧壁前端部的凹部9a与磁轭6的位置一致，将盖侧壁插入朝上立起的轭侧边部的内侧，安装保持在单元组装框体8上。

在该组装状态(参照图4(a)～(d))下，轭盖9的左右侧壁从内侧覆盖磁轭6的侧边部，绝缘隔离配置在此的固定触头1、2和可动触头3的接点之间。此外，配置为轭盖9的前端与灭弧装置4的入口侧对合，左右灭弧室和轭盖9的内空间前后相连。

上述结构的电流断路部的组装单元7与图7所示现有的电路断路器相同，安装在主体壳体10的底部侧，使得与开闭机构部12相连装入主体壳体的可动触头3相对配置在固定触头1、2的上方。图5表示在该组装状态下的固定触头1、2和可动触头3的配置。

由上述结构实现的电流断路动作与图8、图9所述的现有结构基本相同，若过电流(短路电流等)流过配电线路，则电磁斥力作用在固定触头1、2和可动触头3之间，可动触头3开始断路，可动接点3a、3b脱离固定接点1a、2a。同时，开闭机构部12产生跳闸动作，向断路终端位置驱动可动触头3。

在这种场合，在图示实施例中，在固定触头1、2的接点部追加安装磁轭6。由此，当过电流流过固定触头1、2时在磁轭6产生的磁通作用于可动触头3，增强电磁斥力，提高可动触头3的断路速度。

此外，随着可动触头3的脱离，在固定触头1、2的固定接点1a、2a和桥接型可动触头3的可动接点3a之间产生电弧，随着可动触头3的断路移动，电弧伸长，电弧电压也增加。这种场合，在图示实施例的结构中，左右排列的第一固定触头1和第二固定触头2之间，以及可动触头3的断路移动路径通过形成在单元组装框体8上的绝缘隔板8a绝缘隔离。再有，还通过绝缘材料的轭盖9从左右遮覆可动触头3的断路移动路径，在固定触头1和2之间包括可动触头3的移动路径的区域确保足够的绝缘强度。因此，能可靠地防止在固定/可动接点间伸长的电弧在可动触头3的断路移动中途换流到固定接点侧，导致固定触头1和2成为由电弧直接相连的状态。

并且，若可动触头3断路移动到接近全开位置，在固定/可动接点间伸长的电弧如图6所示，从可动触头3的电弧前端换流到设在灭弧装置4的电弧换流板4b上。这种场合，在电弧换流板4b上，电弧滚环4b-1朝着可动触头3的断路移动路径突出，因此，电弧arc从可动触头3平稳地换流到电弧换流板4b上。此外，在固定触头侧，电弧arc的起弧点从固定接点1a移动到前端的电弧滚环1b。

由此，电弧从可动触头3的断路移动路径侧引入灭弧装置4，以跨越左右灭弧室配置在最上段的电弧换流板4b中转，在第一固定触头1和第二固定触头2之间产生的电弧在栅板4a间被切断，通过其限流作用而灭弧。

这样，在可动触头3的断路动作中，通过使固定/可动接点间产生、伸长的电弧在可动触头3的断路终端位置附近，从可动接点3a换流到灭弧装置4的电弧换流板4b，以该电弧换流板4b作为中转点，在与第一、第二固定触头1、2之间，在左右灭弧室内产生两条电弧，通过灭弧装置4的栅板4a切断而受到限流作用。此外，电弧长度收敛在电弧换流板4b和固定触头1、2之间的距离范围，因此，该电弧电压的上升也成为与自身限流断路能力相当的值。因此，不用担心因电弧电压的过大上升引起固定触头间的绝缘破坏。此外，通过该电弧换流不在可动触头3流动电弧电流，因此，降低可动接点3a的损耗量，提高接点寿命。

此外，作为本发明的应用实施例，若以聚酰胺系树脂等有机高分子材料构成上述轭盖9，则在电流断路时，受到在固定/可动接点间产生、伸长的电弧热，从轭盖9的壁面产生灭弧性的烧蚀气体。由此，轭盖9作为狭缝灭弧壁起作用，能进一步提高电路断路器的限流断路性能。

以上参照附图对本发明的实施例进行了说明，但本发明并不局限于上述实施例。在本发明技术思想范围内可以作种种变更，它们都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种电路断路器，其为二点断开方式的电路断路器，电流断路部由第一和第二固定触头、旋转式的桥接型可动触头、以及灭弧装置构成，所述第一和第二固定触头左右平行排列，在其前端部固定有固定接点；所述桥接型可动触头在U字形臂的前端固定可动接点并与所述固定接点相对；所述灭弧装置与第一和第二固定触头分别对应配置在可动触头的断路移动路径的前方，所述固定触头、灭弧装置搭载在模制树脂制的单元组装框体中，其特征在于：

在所述第一和第二固定触头的前端部配置有从左右包围固定接点且侧边部沿可动触头的断路移动方向立起延伸的U字形的磁轭，并且在所述单元组装框体中设有绝缘隔板和绝缘材料的轭盖，所述绝缘隔板插入第一固定触头和第二固定触头之间，沿可动触头的断路移动路径全域延伸；所述轭盖配置在该绝缘隔板的左右两侧，从内侧遮覆配置在第一固定触头和第二固定触头前端部的所述磁轭的左右侧边部，

所述第一固定触头为电源侧端子，所述第二固定触头为负载侧端子，通过所述桥接型可动触头与所述第一和第二固定触头的接离，控制电路的通断。

2.如权利要求1所述的电路断路器，其特征在于：

轭盖是从左右遮覆可动触头的断路移动路径的倒U字形的绝缘壁，其侧壁的前端部插入磁轭的左右侧边部的内侧，且前端连接在灭弧装置入口侧，安装在单元组装框体中。

3.如权利要求1或2所述的电路断路器，其特征在于：

轭盖由有机高分子材料构成。

4.如权利要求1所述的电路断路器，其特征在于：

在灭弧装置的断路端侧设有电弧换流板，该电弧换流板跨越分别与第一、第二固定触头对应的左右灭弧室。

5.如权利要求4所述的电路断路器，其特征在于：

在电弧换流板上形成有左右一对的电弧滚环，向着移动到断路终端位置的可动触头的臂前端突出。

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