CN101447348B - 空气断路器 - Google Patents

Abstract

本发明得到一种通电性能良好的空气断路器，其在产生大电流时不会使两接点间产生电弧。该空气断路器在由开关机构部(300)使接点分离时，使第1电弧接触件(9)与第2电弧接触件(10)接触，在第1接点(4)与第2接点(3)分离后，使第1电弧接触件(9)与第2电弧接触件(10)分离，其中，在产生大电流时，在由开关机构部(300)使接点分离前，利用挠性导体(15)的两侧间产生的电磁斥力使可动件(5)转动，由此使第1电弧接触件(9)移动而与第2电弧接触件(10)接触，第2电弧接触件(10)与第1电弧接触件(9)的移动随动，在与第1电弧接触件(9)接触的状态下进行位移，以容许第1电弧接触件(9)的移动。

Description

空气断路器

技术领域

本发明涉及一种空气断路器的开关接点部。

背景技术

已知在现有的空气断路器中，为了抑制断路动作时的接点消耗，在具有与固定接点接触分离的第1接点的可动件上，设置与固定侧电弧接触件接触分离的可动侧电弧接触件，在接点分离时，利用开关机构使可动件转动，使可动侧电弧接触件与固定侧电弧接触件接触，在第1接点与固定接点分离后，使可动侧电弧接触件与固定侧电弧接触件分离(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：国际公开WO2003/071566号公报第2-3页、图1

发明内容

然而，因为上述可动件是利用U字形挠性导体与固定导体可移动地连接，所以例如在短路电流这样的大电流流过挠性导体时，在挠性导体的两侧间产生电磁斥力。因此，在利用开关机构使可动件转动前，通过上述电磁斥力使可动件向固定侧电弧接触件的方向转动，可动侧电弧接触件与固定侧电弧接触件接触。这样，在该可动侧电弧接触件与固定侧电弧接触件接触之后，因为固定侧电弧接触件是固定的，所以可动件无法进一步转动。因此，在以可动侧电弧接触件与固定侧电弧接触件间的接触点作为支点，使第1接点和固定接点断开的方向上，向可动件施加转动力，反而使第1接点与固定接点分离。其结果，两接点间产生电弧，存在接点消耗而无法维持通电性能的问题。

此外，由于接点间产生电弧，可动侧电弧接触件与固定侧电弧接触件间的接触点流过比平常更多的短路电流，因此也有可能引起可动侧电弧接触件与固定侧电弧接触件熔接。

本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到一种通电性能良好的空气断路器，其在产生大电流时，在开关机构动作之前两接点间不会产生电弧。

本发明的空气断路器，其具有：接触臂，其通过开关机构部以一端作为支点转动；可动件，其可转动地支撑在该接触臂上，该可动件的一端具有第1接点及第1电弧接触件；第1导体，其具有可以与上述第1接点接触分离的第2接点；第2电弧接触件，其与该第1导体电气连接，与上述第1电弧接触件以可接触分离的方式隔着间隔而相对配置；预紧单元，其设置在上述可动件的另一端，向上述两接点间施加接触压力；以及挠性导体，其形成大致U字形，其中一侧与上述可动件的另一端连接，另一侧与第2导体连接，该空气断路器在由上述开关机构部使接点分离时，使上述第1电弧接触件与上述第2电弧接触件接触，在上述第1接点与上述第2接点分离后，使上述第1电弧接触件与上述第2电弧接触件分离，其中，该空气断路器在产生大电流时，在由上述开关机构部使接点分离前，利用上述挠性导体的两侧间产生的电磁斥力，使上述可动件转动，由此使上述第1电弧接触件移动，该第1电弧接触件与上述第2电弧接触件接触，上述第2电弧接触件与第1电弧接触件的移动随动，在与上述第1电弧接触件接触的状态下进行位移，以容许上述第1电弧接触件的移动。

发明的效果

根据本发明，在产生大电流时，在由上述开关机构部使接点分离之前，借助上述挠性导体的两侧间产生的电磁斥力而使上述可动件转动，由此使上述第1电弧接触件移动，该第1电弧接触件与上述第2电弧接触件接触，上述第2电弧接触件与上述第1电弧接触件的移动而随动，在与上述第1电弧接触件接触的状态下进行位移，以容许上述第1电弧接触件的移动，因此两接点间不会产生电弧，得到通电性能良好的空气断路器。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1中空气断路器的接通状态的侧剖面图。

图2是表示本发明的实施方式1中空气断路器的开关接点部的俯视剖面图。

图3是表示本发明的实施方式1中空气断路器的通电部的透视斜视图。

图4是表示本发明的实施方式1的斜螺旋弹簧的斜视图。

图5是表示本发明的实施方式1中空气断路器的开关动作过程中的开关接点部的侧剖面图。

图6是表示本发明的实施方式1中空气断路器的断开状态的侧剖面图。

图7是表示本发明的实施方式1中空气断路器的产生大电流时的开关接点部的侧剖面图。

图8是表示本发明的实施方式2中空气断路器的开关接点部的俯视剖面图。

图9是表示本发明的实施方式3中空气断路器的开关接点部的俯视剖面图。

图10是表示本发明的实施方式3中空气断路器的开关接点部的侧剖面图。

具体实施方式

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1中空气断路器的接通状态的侧剖面图，图2是表示其开关接点部的俯视剖面图，图3是通电部的透视斜视图，图4是斜螺旋弹簧的斜视图，图5是表示开关动作过程中的开关接点部的侧剖面图，图6是表示其断开状态的侧剖面图，图7是表示产生大电流时的开关接点部的侧剖面图。在图1中，空气断路器100由开关接点部200和开关机构部300构成。开关接点部200收容在底座壳体1内，该底座壳体1由利用绝缘材料形成的底座1a和中底座1b构成，该开关接点部200具有：第1导体即电源侧导体2，其以该空气断路器的电极的数量并排设置在底座1a上，一端向底座壳体1的背面外部引出；第2接点(固定接点)3，其紧固在电源侧导体2的另一端；可动件5，在其一端紧固有可以与第2接点3接触分离的第1接点(可动接点)4；接触臂7，其与开关机构部300相连，通过可动件销钉6可转动地支撑可动件5；以及接触臂轴8，其将接触臂7支承在底座壳体1上。对于各极的可动件5，每1极都如图2所示由6个可动片5a、5b、5c、5d、5e、5f构成，在各自的可动片5a～5f上设置第1接点4。此外，针对可动片5a～5c设置接触臂7a，针对可动片5d～5f设置接触臂7b，对应于可动片5a～5c设置第2接点3a，对应于可动片5d～5f设置第2接点3b。

此外，在各可动片5a～5f的一端分别使导体延伸而设置第1电弧接触件9，与形状为块(block)状的第2电弧接触件10隔着规定间隙而可接触分离地相对配置。该第2电弧接触件10跨过各第1电弧接触件9而延伸，其两端由一对支撑单元A、B支撑。该支撑单元A、B均如图2、3所示，由下述部分构成：固定金属件11，其固定在电源侧导体2上，并与该电源侧导体2电气连接；斜螺旋弹簧12即导电性弹性部件，其以压缩状态隔在该固定金属件11和第2电弧接触件10之间，如图4所示是将倾斜卷绕的导线以环状成型而成的；以及可动销13，其可自由移动地贯穿底座1a、固定金属件11以及斜螺旋弹簧12，螺合在第2电弧接触件10上，该可动销13具有防脱用头部，第2电弧接触件10经由斜螺旋弹簧12和固定金属件11而与电源侧导体2电气连接。

在各可动片5a～5f的另一端分别设置压接弹簧14即预紧单元，以可动件销钉6作为杠杆支点向两接点间施加接触压力。并且，在上述各压接弹簧14和各可动片5a～5f间的连接部，分别连接有将薄板导体层叠而成的挠性导体15的一侧，该挠性导体15的另一侧与负载侧导体16即第2导体连接。这些挠性导体15分别如图所示，从挠性导体15和负载侧导体16间的连接部向开关机构部300方向延伸后，弯曲形成大致U字形，在产生大电流时，挠性导体15的两侧间产生的电磁斥力，作为使第1电弧接触件9与第2电弧接触件10接触的方向的转动力而作用于可动件5。

此外，在接触臂7的一部分上设置止动销17，其阻止可动件5向不必要的部位转动。此外，在第1电弧接触件9和第2电弧接触件10的上部设有消弧装置18，其引导并对第1电弧接触件9和第2电弧接触件10之间产生的电弧进行消弧。

下面，对动作进行说明。

首先，对接通动作进行说明。

开关机构部300利用接通弹簧19c中积蓄的弹力将接触臂7压下，由此使可动件5向顺时针方向转动，首先使第1电弧接触件9与第2电弧接触件10接触，从而可以进行通电。通过开关机构部300的进一步压入，从而在第1电弧接触件9与第2电弧接触件10保持接触的状态下，使第1接点4与第2接点3推压接触。然后，如果将开关机构部300进一步压入，则使可动件5向逆时针方向转动，第1电弧接触件9与第2电弧接触件10分离，使通电转向第1接点4和第2接点3，空气断路器变成接通状态。在接通状态下，第1接点4和第2接点3接触，而第1电弧接触件9和第2电弧接触件10，以规定间隙分离。

其次，对断路动作进行说明。

在产生过电流时，如果通过过电流检测而使跳闸继电器动作，则伴随由开关机构部300引起的接触臂7的抬起动作开始，通过压接弹簧14的预紧力，使可动件5以可动件销钉6为中心向顺时针方向转动，如图5所示，第1电弧接触件9与第2电弧接触件10接触。在该时刻，电流同时开始流过两接点间、以及第1电弧接触件9和第2电弧接触件10间的接触点。通过开关机构部300的进一步抬起动作，第1接点4与第2接点3略微分离，在两接点间由电弧导致通电。如果开关机构部300的抬起动作进一步进行，则在第1电弧接触件9和第2电弧接触件10的接触点保持抵接的状态下，第1接点4与第2接点3大幅分离，使接点间产生的电弧大幅延伸。通过该电弧的延伸，使电弧电阻增大，电流的主流向第1电弧接触件9和第2电弧接触件10的接触点转移。如果开关机构部300进一步进行断开动作，则可动件5的转动受止动销17的限制，如图6所示，第1电弧接触件9和第2电弧接触件10的接触点分离。并且，第1电弧接触件9和第2电弧接触件10之间产生的电弧被引导至消弧室18并消弧。

另一方面，在产生例如短路电流这样的大电流时，该大电流使各挠性导体15产生的电磁斥力，作为使接点的接触压力增强的转动力而作用在可动件5上，同时作用于开关机构部300，与作用在两接点间的电磁斥力同样地将可动件5向开关机构部300的方向压回。因此，即使在开关机构部300的动作之前，也可以使开关机构部300向抬起接触臂7的方向弹性变形，使可动件销钉6向开关机构部300的方向进行位移。这样，可动件5可以沿顺时针方向转动，第1电弧接触件9转动至与第2电弧接触件10接触(与图5相同的状态)。第1电弧接触件9与第2电弧接触件10接触后，以该接触点作为支点，在可动件5上向使第1接点4与第2接点3分离的方向作用转动力，如图7所示，通过第1电弧接触件9的推压动作，使第2电弧接触件10将斜螺旋弹簧12压扁而进行位移。

随后，如果跳闸继电器动作，则由开关机构部300使接触臂7抬起。伴随该抬起，第1接点4与第2接点3略微分离，两接点间由电弧造成通电。通过开关机构部300进一步的抬起动作，在第1电弧接触件9与第2电弧接触件10接触的状态下，第1接点4与第2接点3大幅分离，接点间产生的电弧大幅延伸。通过电弧的延伸，使电弧电阻增大，电流的主流向第1电弧接触件9和第2电弧接触件10转移。如果开关机构部300进一步进行断开动作，则可动件5的转动受止动销17的限制，如图6所示，第1电弧接触件9和第2电弧接触件10的接触点分离。并且，第1电弧接触件9和第2电弧接触件10之间产生的电弧被引导至消弧室18并消弧。此时，因为不再受到来自第1电弧接触件9的推压力，所以由斜螺旋弹簧12的回复力，将第2电弧接触件10压回至与各第1电弧接触件9之间确保原来的间隙的位置。

根据本实施方式，在产生短路电流等大电流时，由开关机构部300使接点分离前，通过挠性导体15的两侧间产生的电磁斥力而使可动件5转动，在第1电弧接触件9与第2电弧接触件10接触后，通过可动件5的推压动作，使第2电弧接触件10进行位移，因此通过该位移来吸收挠性导体15上产生的电磁斥力，维持第1接点4和第2接点3的接触状态。因此，避免了开关机构部300动作前在两接点间产生电弧，可以得到通电性能良好的空气断路器。此外，因为第2电弧接触件10进行位移，所以可以使第1电弧接触件9和第2电弧接触件10之间的间隙与位移行程相应地变小，可以更高效地将电弧向消弧室18引导。

此外，经由利用固定金属件11、斜螺旋弹簧12以及可动销13构成的支撑单元，将第2电弧接触件10与电源侧导体2电气连接，因此无须专用的连接部件，可减少部件个数，实现成本降低。

此外，因为支撑第2电弧接触件10的支撑单元设有多个(例如2个)，所以可以降低第2电弧接触件10和固定金属件11之间的电流密度，可以进行高效的电弧驱动。此外，因为电弧驱动时的电流密度下降，所以在发热方面有利，可以防止斜螺旋弹簧12的熔接、熔断或由热量引起的斜螺旋弹簧12的弹力减弱。并且，在大电流流过时，即使由于制造波动等而使各可动片5a～5f和各第2电弧接触件10之间的间隙不是恒定的，也可以使第2电弧接触件10进行位移而不会偏心，因此可以得到稳定吸收挠性导体上产生的电磁斥力的动作。

此外，作为构成支撑单元的弹性部件，在使用推压弹簧的情况下，通过利用弹簧的端面推压第2电弧接触件10，形成偏心载荷而使第2电弧接触件10无法顺利地动作，因此需要加工推压弹簧的端面，但在使用斜螺旋弹簧的情况下，无需进行加工，更加经济。另外，作为弹性部件可以构成为使弹簧载荷方向的长度较短，因而可以使支撑单元紧凑。

实施方式2

图8是表示本发明的实施方式2中空气断路器的开关接点部的俯视剖面图。在本实施方式中，将实施方式1的第2电弧接触件10对应于支撑单元而分割成多个，可以起到与上述实施方式1同样的各种效果。在图8中，第2电弧接触件10被分割成第1个第2电弧接触件10a、第2个第2电弧接触件10b、以及第3个第2电弧接触件10c。对应于各第1、第2、第3个第2电弧接触件，分别设置第1斜螺旋弹簧12a、第2斜螺旋弹簧12b、第3斜螺旋弹簧12c、以及第1可动销13a、第2可动销13b、第3可动销13c。第1可动销13a可自由移动地贯穿底座1a、安装金属件11以及第1斜螺旋弹簧12a，螺合在第1个第2电弧接触件10a上，第1个第2电弧接触件10a可以与第1可动销13a一体地进行位移。对于第2个第2电弧接触件10b和第3个第2电弧接触件10c，也分别与第1个第2电弧接触件10a相同地，使第2可动销13b以及第3可动销13c可自由移动地贯穿底座1a、安装金属件11、第2斜螺旋弹簧12b以及第3斜螺旋弹簧12c而进行螺合。这样，第2个第2电弧接触件10b和第2可动销13b、以及第3个第2电弧接触件10c和第3可动销13c，分别可以一体地进行位移。

即使在各可动片5a～5f的第1电弧接触件9与第2电弧接触件10接触的定时，因各压接弹簧14的载荷波动等而错开的情况下，由于第2电弧接触件10分割成3个，所以也可以使各第2电弧接触件10a、10b、10c与各自对应的各第1电弧接触件9分别接触并进行位移。另外，对于其他结构及动作，因为与实施方式1相同，所以省略其说明。

在第2电弧接触件10为一体的情况下，由于如果一个第1电弧接触件先与第2电弧接触件10接触，则通过其推压动作而使第2电弧接触件10进行位移而退让，因此有可能在其他的第1电弧接触件尚未与第2电弧接触件10接触的状态下，使第1接点4与第2接点3分离，从而使电弧的驱动效率恶化。但是，根据本实施方式，各第2电弧接触件10a～10c与各自对应的各第1电弧接触件9分别接触并进行位移，因此与第2电弧接触件10为一体的情况相比，各第2电弧接触件10a～10c与各第1电弧接触件9之间的接触变得良好，可以将电弧更高效地引导至消弧室18。

另外，在本实施方式中，示出了可动片设有6个，将第2电弧接触件10分割成3个的例子，但第2电弧接触件10的分割数量，只要是可动片数量的约数即可，也可以分割成2个或分割成6个。通过将第2电弧接触件10的分割数量设为可动片数量的约数，而使与各第2电弧接触件接触的可动片为同一数量，因此可以使第1电弧接触件与第2电弧接触件的接触保持良好。

实施方式3

图9是本发明的实施方式3中空气断路器的开关接点部的俯视剖面图，图10是表示该开关接点部的侧剖面图。在本实施方式中，如图9、10所示在底座1a上，向第2电弧接触件10的两端上侧设置防摆部件19a，向第2电弧接触件10的两端下侧设置防摆部件19b。由此，可以防止第2电弧接触件10在进行位移时上下摆动，使实施方式1的支撑单元为1组，而支撑第2电弧接触件10的中心。对于其他结构及动作，因为与实施方式1相同，所以省略其说明。

依据本实施方式，因为以单一的支撑单元来支撑第2电弧接触件10，在第2电弧接触件10的两端上下分别设置防摆部件19a、19b，因而可以防止第2电弧接触件10在进行位移时上下摆动，可以保持第1电弧接触件9与第2电弧接触件10间的接触良好。

Claims (7)

1.一种空气断路器，其具有：接触臂，其以一端作为支点通过开关机构部而转动；可动件，其可转动地支撑在该接触臂上，该可动件的一端具有第1接点及第1电弧接触件；第1导体，其具有可以与上述第1接点接触分离的第2接点；第2电弧接触件，其与该第1导体电气连接，与上述第1电弧接触件以可接触分离的方式隔着间隔而相对配置；预紧单元，其设置在上述可动件的另一端，向上述两接点间施加接触压力；以及挠性导体，其形成大致U字形，其中一侧与上述可动件的另一端连接，另一侧与第2导体连接，

该空气断路器在由上述开关机构部使接点分离时，使上述第1电弧接触件与上述第2电弧接触件接触，在上述第1接点与上述第2接点分离后，使上述第1电弧接触件与上述第2电弧接触件分离，

其特征在于，

在产生大电流时，在由上述开关机构部使接点分离前，利用上述挠性导体的两侧间产生的电磁斥力，使上述可动件转动，由此使上述第1电弧接触件移动，该第1电弧接触件与上述第2电弧接触件接触，上述第2电弧接触件与第1电弧接触件的移动随动，在与上述第1电弧接触件接触的状态下进行位移，以容许上述第1电弧接触件的移动，上述空气断路器具有支撑单元，其支撑上述第2电弧接触件，以容许上述第2电弧接触件的上述位移。

2.根据权利要求1所述的空气断路器，其特征在于，

上述第1电弧接触件与上述第2电弧接触件接触后，通过上述可动件的推压动作而使上述第2电弧接触件进行位移。

3.根据权利要求1所述的空气断路器，其特征在于，

上述第2电弧接触件经由支撑单元而与上述第1导体电气连接。

4.根据权利要求3所述的空气断路器，其特征在于，

上述支撑单元沿上述第2电弧接触件的长度方向并列设置多个。

5.根据权利要求4所述的空气断路器，其特征在于，

上述第2电弧接触件与上述支撑单元对应地分割成多个。

6.根据权利要求3至5中任意一项所述的空气断路器，其特征在于，

上述支撑单元具有导电性弹性部件，其隔在上述第2电弧接触件和设置在上述第1导体上的固定金属件之间。

7.根据权利要求6所述的空气断路器，其特征在于，

上述弹性部件是环形的斜螺旋弹簧。

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