CN101625934B

CN101625934B - 电路断路器

Info

Publication number: CN101625934B
Application number: CN200910149220XA
Authority: CN
Inventors: 小仓健太郎; 竹内敏惠; 吉田忠广; 牧田阳; 中川淳; 饭塚贵士
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2029-06-10
Also published as: JP2010020975A; CN101625934A; JP5121608B2

Abstract

一种电路断路器，具有固定接点(1)、与该固定接点(1)接触或分离的可动接点(3)、消弧装置(6)、将电弧引导至上述消弧装置(6)的固定接点侧电弧移动导体(2)以及可动接点侧电弧移动导体(7)，上述消弧装置(6)排列多张消弧板(5)而形成，该消弧板(5)在上述可动接点(3)分离时，对固定接点(1)和可动接点(3)之间产生的电弧进行切断消弧，分别隔开规定间隙地使上述电弧移动导体(2、7)和消弧板(5)相对，并且，在上述电弧移动导体(2、7)和上述最外侧消弧板(5)的相对面的任意一方或双方上，设置有强化电场的电场强化部。

Description

电路断路器

技术领域

本发明涉及一种配线用断路器或漏电断路器等的电路断路器，特别是涉及一种能够在消弧室中通过提高消弧板的电弧维持性能而提高抑制过电流的限流性能的电路断路器，上述消弧室具有用于使电弧向作为消弧装置的多张重叠的消弧板移动的电弧移动导体。

背景技术

近年的低压配线用设备的大容量化和节省空间化要求配线用断路器·漏电断路器等的外形尺寸小型化。提高将过电流抑制得较低的限流性能是小型化的一个课题。在发生事故时等断开过电流的时候，牵引并切断接点间产生的电弧，通过产生电极下降电压以及冷却电弧等提高电弧电压而进行限流的消弧板，是左右限流性能的部件之一，在消弧板上持续地维持电弧是很重要的。通过提高限流性能，能够降低在电路断路器的消弧室处理的电弧能量，减轻对构成电路断路器的部件的热负担和电磁力负担，并且能够小型化。在现有的配线用断路器中，通过使接点间产生的电弧向电弧移动导体移动，使电弧扩展而提高电弧阻抗(由于电弧阻抗增大，电弧电压也上升)，另外，通过导入作为消弧装置的消弧板，限制了过电流(参照专利文献1)。在该专利文献1所公开的现有的发明中，提供了一种电路断路器，该电路断路器通过使接点间产生的电弧沿着电弧移动导体移动，从而使电弧高速扩展、提高限流性能。

专利文献1日本特开2004-273235号公报

在专利文献1所公开的现有的电路断路器中，具有无法在消弧板上维持持续的电弧的缺点，这是由于消弧板周边的压力梯度和来自消弧板的电流路径的电磁力等的影响而造成的。消弧板周边的压力梯度是指，如果成为电弧被导入到消弧板上的状态，则电弧被推向外部排气口方向，外部排气口周边的压力上升，电弧被向广阔的接点间方向的空间推回。由于来自熔融的消弧板或导体等的金属液滴或剥离的绝缘物等堵塞排气口，向外部的流路阻力增大，所以上述现象的影响变大。来自消弧板的电流路径的电磁力是指，在各消弧板上产生电弧的点不同的情况下，来自消弧板的电流路径的磁驱动力也作用于电弧，在某些情况下，与上述压力上升的情况相同，会产生向接点间方向推回的力。由于上述两个作用，当电弧被从消弧板排出时，电极下降电压的产生、电弧的冷却效果等不产生作用，电弧电压降低并且限流性能降低。另外，在专利文献1中，电弧移动导体的排气口侧端部向消弧板方向弯曲，形成通过缩短消弧板和移动电路的间隙而强化电场的结构。但是，由于形成了消弧板和电弧移动导体间的流路阻抗增大的结构，所以其结果是，朝向外部排气口方向的气流所产生的驱动力降低，而该驱动力是使电弧高速移动到消弧板所必需的。

发明内容

本发明的电路断路器具有固定接点、与该固定接点接触或分离的可动接点、消弧装置、将上述电弧诱导至上述消弧装置的固定接点侧电弧移动导体以及可动接点侧电弧移动导体，上述消弧装置排列多张消弧板，上述消弧板在上述可动接点分离时，对上述固定接点和上述可动接点之间产生的电弧进行切断消弧，使上述电弧移动导体和排列在最外侧的消弧板分别隔开规定的间隙地相对，并且，在上述电弧移动导体和上述最外侧消弧板的相对面的任意一方或双方上，设置强化电场的电场强化部。

当电弧到达消弧板时，通过外部排气口侧的压力上升或磁驱动力等，消弧板中的电弧排出到接点侧空间，消弧板上的电弧切断消失，因此，电极下降电压消失，存在由于电弧电压的下降而产生限流性能降低的现象的可能性。根据本发明，通过电场强化部强化电场，并且电弧的两端持续保持在消弧板上，能够抑制上述排出现象造成的限流性能降低。其结果是，抑制由发生事故等引起的过电流的限流性能提高，通过降低注入到电路断路器自身内的能量，从而能够减轻对电路断路器的构造物的负担，可实现电路断路器的小型化。另外，能够减轻对连接电路断路器的电线或与之连接的其它的电路断路器以及负载等的负担。另外，通过在消弧板以及与之相对的电弧移动导体之间设置电场强化部，相对于现有例子，能够提高从接点间移动来的电弧在消弧板上的维持性能，通过维持消弧板上的电弧切断，能够产生电极下降电压，能够提高对过电流的限流性能。另外，如果将电场强化部配置于电弧移动导体的侧面，则能够不提高作为连接于排气口的流路的电弧移动导体中央部的流路阻抗(如果在电弧移动导体的中央部设置突起，则能够阻止通过电弧移动导体上的气体的流动，降低电弧向消弧板的驱动力)地形成不妨碍向外部排出热气的结构，由此能够实现防止电弧的高速移动性能降低的附加效果。另外，由于能够实现消弧板上的良好的电弧维持性能，所以不会出现接点以及电弧移动导体等处的再起弧(再次产生电弧)，能够抑制这些部件的消耗。因此，能够实现电路断路器自身的长寿命化。

附图说明

图1为表示本发明的实施方式1的电路断流器的消弧室的侧视图。图2表示与消弧装置的两侧相对的各电弧移动导体2、7，(a)是其主视图，(b)是其立体图，(c)、(d)表示作为实施方式1的变形例的各电弧移动导体2、7，(c)是其主视图，(d)是其立体图。图3为表示实施方式2的电路断路器的消弧室的侧视图。图4为实施方式2的电路断路器的消弧板的主视图。图5为实施方式3的各电弧移动导体2、7的主视图。图6为实施方式4的各电弧移动导体2、7的主视图。

具体实施方式

下面，基于附图，对本发明的各实施方式进行说明。另外，在各附图中，相同的符号表示相同或相当的部分。

实施方式1图1～2是用于说明实施方式1的电路断流器的消弧室的附图，更具体来说，图1是消弧室的侧视图，图2表示与消弧装置的两侧相对的各电弧移动导体(固定接点侧电弧移动导体2和可动接点侧电弧移动导体7)，(a)是其主视图，(b)是其立体图。虽然在这些图中没有表示，但是，该消弧室在由绝缘物构成的容器中，一体收纳有检测异常电流并发出断开指令的继电器部、以及作为同一指令的传达对象的驱动机构部等。另外，图2(c)、(d)表示实施方式1的变形例，在本说明书第0014段进行介绍。

如图1所示，消弧室由以下部分构成：具有固定接点1的固定接点侧电弧移动导体2；可动触点4，该可动触点4具有与固定接点1接触或分离的可动接点3，并且与固定接点侧电弧移动导体2形成触点对；消弧装置6，该消弧装置6由多张重叠的消弧板5构成，在可动触点4分离时，导入并切断固定接点1和可动接点3之间产生的电弧；可动接点侧电弧移动导体7，该可动接点侧电弧移动导体7使可动触点4上的电弧换向(転流)并诱导到消弧装置6；排气口8，该排气口8用于将伴随着电弧的产生而产生的热气排出到电路断路器的外部。固定有固定接点1的固定接点侧电弧移动导体2向消弧装置6延伸。在可动触点4上，固定有可动接点3，并且比可动接点3更靠前端的一侧(图中左侧)成为防闪络角形件(ァ一クホ一ン)101，另外，可动触点4通过导体与可动接点侧电弧移动导体7连接，处于电连接状态。此外，固定接点1或者可动接点3也可以由构成固定接点侧电弧移动导体2或者可动触点4的导电部件代替。

固定有固定接点1的固定接点侧电弧移动导体2以及可动接点侧电弧移动导体7向消弧装置6延伸，成为从消弧装置6的两侧(图中左右方向)将其夹住的结构。另外，在与消弧装置6的两侧相对的固定接点侧电弧移动导体2和可动接点侧电弧移动导体7上，设置有电场强化部，即，设置有凸部形状的突出部102、103，上述电场强化部以在各自的两侧面夹住电弧的方式设置并且局部地强化电场。此外，该突出部102、103也可以只设置于固定接点侧电弧移动导体2或者可动接点侧电弧移动导体7的一方上。排气口8由绝缘材料构成并配置在消弧装置6的背面侧。

在上述消弧室中，当过电流流过电路断路器时，可动触点4的开闭结构(未图示)动作，可动触点4进行断开动作，在固定接点1和可动接点3之间产生电弧(a1)。对于该接点1、3对之间的电弧(a1)，首先，在固定接点侧产生的电弧，其周围的压力梯度所产生的热气的向排气口方向的流动以及来自流过导体的过电流的电磁力等进行作用，该电弧通过从固定接点1连续并延伸的固定接点侧移动电路向消弧装置6方向移动。接下来，到达防闪络角形件101前端的电弧点向可动接点侧电弧移动导体7换向(a2)。为了使该换向动作高速地进行，可动接点侧电弧移动导体7向固定接点侧电弧移动导体2侧突出。通过该换向的高速化，电弧以相对于消弧装置6大致垂直的状态到达，并被消弧板5切断(a3)。其结果是，产生电极下降电压、电弧电压提高，限流性能得到提高。

在电弧被引入消弧装置6时，消弧板5周边的压力梯度、来自消弧板5的电流路径的电磁力等产生影响，向移动来的接点间方向推回的力产生作用。此外，消弧板5周边的压力梯度是指，当变为电弧被导入消弧板5的状态时，电弧被推向排气口8的方向，排气口8周边的压力变得比广阔的接点间方向的空间的压力高。由于来自熔融的消弧板5或导体等的金属液滴或剥离的绝缘物等堵塞排气口8，向外部的流路阻力增大，所以上述现象的影响变大。此外，来自消弧板5的电流路径的电磁力是指，在各消弧板的表里产生电弧的点不同的情况下，来自相对于电弧为直角的消弧板5的电流路径的磁驱动力也作用于电弧，在某些情况下，与上述压力上升的情况相同，会产生向接点间方向推回的力。由于上述两个作用，当电弧从消弧装置6排出时，不产生电极下降电压，电弧电压降低并且限流性能降低。

与之相对，图1、图2所示的实施方式1的固定接点侧以及可动接点侧电弧移动导体2、7，通过设置突出部102、突出部103，从而局部地强化消弧装置6两端的电场，由于容易产生电弧点，所以能够防止电弧的返回。另外，由于上述突出部102、103设置于导体的侧面，所以，不妨碍热气向消弧装置6两端的排气口8方向流动，实现了从接点间到消弧装置6的高速移动。其结果是，电弧能够安定地维持在消弧装置6上，通过产生高电弧电压，能够实现良好的限流性能。

接下来，对实施方式1的变形例进行说明。图2(c)、(d)表示作为实施方式1的变形例的各电弧移动导体2、7，(c)是其主视图，(d)是其立体图。为了在消弧板上维持电弧切断状态，必须在与消弧板相对的电弧移动导体部分持续保持电弧的两端，而强化电场对于电弧的保持是有效的，电场的强化能够通过在电弧移动导体的表面形状上设置凹凸(双方或单独)来实现。因此，作为电场强化部，除了上述凸部形状的突出部102、103之外，还可以考虑例如由贯通孔(例如通过冲裁加工而形成)形成的凹部，或者由切口形成的凹部，图2(c)、(d)的凹部是通过冲裁孔100形成的凹部。该冲压孔100通过对与消弧板5相对的固定接点侧电弧移动导体2和可动接点侧电弧移动导体7的一部分进行冲裁加工而设置，从而强化其孔缘部分的电场而实现与上述突出部102、103相同的效果。另外，该变形例能够通过与实施方式2相同的要领来实施，省略其说明。

这样，如果在电弧移动导体2、7的侧面配置凸部或者凹部从而构成电场强化部，则能够不提高作为与排气口连续的流路的电弧移动导体中央部的流路阻力(如果在电弧移动导体2、7的中央部设置突起，则能够阻止通过电弧移动导体上的气体的流动，并且减小电弧的向消弧板5的驱动力)地形成不妨碍热气向外部排放的结构，由此，还能够实现防止电弧的高速移动性能降低的效果。

此外，在本实施方式1的消弧室中，示出了可动接点侧电弧移动导体7相对于固定接点侧电弧移动导体2突出的结构，但本发明并不仅限于此，也可以采用固定接点侧电弧移动导体2相对于可动接点侧电弧移动导体7突出的结构。即，电弧移动型的消弧室如下所示具有2种情况的形态，本发明可以用于公知的2种形态中的任意一种消弧室。情况(1)在以图1说明的方式中，固定接点侧电弧使连续的电弧移动导体移动并到达消弧装置，可动接点侧电弧从可动元件前端转向至可动接点侧电弧移动导体7并到达消弧装置。情况(2)在本情况2中，在上述情况(1)、即图1的可动接点侧电弧移动导体7上配置固定接点1，其成为固定侧电弧移动导体(相当于图1的7)。换言之，图1的固定接点侧电弧移动导体2上的固定接点消失，该固定接点侧电弧移动导体2成为可动接点侧电弧移动导体(相当于图1的2)。因此，可动触点4的旋转方向与图1相反，可动触点4的可动接点3相对于上方的固定接点进行开闭动作，可动触点前端的电弧向相对的可动侧电弧移动导体(相当于图1的2)换向并到达消弧装置。

实施方式2图3是用于说明实施方式2的电路断路器的消弧室的附图，更具体来说，图3是消弧室的侧视图，图4是消弧板的主视图。虽然在上述图中没有表示，但是该消弧室在由绝缘物构成的容器中，一体收纳有检测异常电流并输出断开指令的继电器部和作为该指令的传达对象的驱动机构部等。

如图3所示，消弧室由以下部分构成：具有固定接点1的固定接点侧电弧移动导体2；可动触点4，该可动触点4具有与固定接点1接触或分离的可动接点3，并且与固定接点侧电弧移动导体2形成触点对；消弧装置6，该消弧装置6由多张重叠的消弧板5构成，在可动触点4分开时，导入并切断固定接点1和可动接点3之间产生的电弧；可动接点侧电弧移动导体7，该可动接点侧电弧移动导体7使可动触点4上的电弧换向并引导到消弧装置；排气口8，该排气口8用于将伴随着电弧的产生而产生的热气排出到电路断路器的外部。固定有固定接点1的固定接点侧电弧移动导体2，向消弧装置6延伸。在可动触点4上固定有可动接点3，比该可动接点3更靠前端的一侧(图中左侧)成为防闪络角形件101，并且，可动触点4通过导体与可动接点侧电弧移动导体7连接，形成电连接状态。另外，固定接点1或者可动接点3也可以由构成固定接点侧电弧移动导体2或者可动触点4的导电部件代替。

固定有固定接点1的固定接点侧电弧移动导体2以及可动接点侧电弧移动导体7向消弧装置6延伸，形成从消弧装置6的两侧(图中左右方向)夹入其的构造。另外，在与固定接点侧电弧移动导体2和可动接点侧电弧移动导体7相对的消弧板5上，如图4所示，设置有突出部104a、104b。此外，突出部104a、104b也可以只设置于固定接点侧电弧移动导体2或者可动接点侧电弧移动导体7的一方上。排气口8由绝缘材料构成并配置于消弧装置6的背面侧。

在上述消弧室中，当过电流流过电路断路器时，可动触点4的开闭机构(未图示)动作，可动触点4断开，在固定接点1和可动接点3之间产生电弧(a1)。对于该接点1、3对之间的电弧(a1)，首先，在固定接点侧产生的电弧，其周围的压力梯度所产生的热气的向排气口方向的流动以及来自流过导体的过电流的电磁力等进行作用，该电弧通过从固定接点1连续并延伸的固定接点侧移动电路向消弧装置6方向移动。接下来，到达防闪络角形件101前端的电弧点向可动接点侧电弧移动导体7换向(a2)。为了使该换向动作高速地进行，可动接点侧电弧移动导体7向固定接点侧电弧移动导体2侧突出。通过该换向的高速化，电弧以相对于消弧装置6大致垂直的状态到达，并被消弧板5切断(a3)。其结果是，产生电极下降电压并且电弧电压提高，限流性能得到提高。

在电弧被引入消弧装置6时，消弧板5周边的压力梯度、来自消弧板5的电流路径的电磁力等产生影响，向移动来的接点间方向推回的力产生作用。消弧板5周边的压力梯度是指，当变为电弧被导入消弧板5的状态时，电弧被推向排气口8的方向，排气口8周边的压力上升，电弧被向广阔的接点间方向的空间推回。由于来自熔融的消弧板5或导体等的金属液滴或剥离的绝缘物等堵塞排气口8，向外部的流路阻力增大，所以上述现象的影响变大。此外，来自消弧板5的电流路径的电磁力是指，在各消弧板的表里产生电弧的点不同的情况下，来自相对于电弧为直角的消弧板5的电流路径的磁驱动力也作用于电弧，在某些情况下，与上述压力上升的情况相同，会产生向接点间方向推回的力。由于上述两个作用，当电弧从消弧装置6排出时，不产生电极下降电压，电弧电压降低并且限流性能降低。

与之相对，图4所示的实施方式2的消弧板5，通过在其两侧设置突出部104a和104b，能够局部地强化消弧装置6两端的电场，由于容易产生电弧点，所以能够防止电弧的返回。另外，由于上述突出部104a、104b设置于消弧板5的侧面，所以，不妨碍热气向消弧装置6两端的排气口8方向的流动，实现了从接点间到消弧装置6的高速移动。其结果是，电弧能够通过消弧装置6稳定地维持，通过产生高电弧电压，能够实现良好的限流性能。

另外，在本实施方式2的消弧室中，示出了可动接点侧电弧移动导体7相对于固定接点侧电弧移动导体2突出的结构，但本发明并不仅限于此，也可以采用固定接点侧电弧移动导体相对于可动接点侧电弧移动导体侧突出的结构(参照本说明书第16段)。并且，消弧板5的缺口部5a，在电弧由于消弧板所引起的磁通量的偏置而被吸引至消弧板上消弧时、用于强化磁通量的偏置。虽然消弧装置通过重合消弧板5而构成，但是，也有多张中的一部分不具有缺口部的机型。

实施方式3图5是与消弧装置的两侧相对配置的实施方式3的固定接点侧以及可动接点侧电弧移动导体2、7的主视图。图5所示的突出部105a、105b由与电弧移动导体2、7分开的部件构成，与电弧移动导体2、7的两侧面隔开间隔距离g(可动接点侧电弧移动导体7、固定接点侧电弧移动导体侧2与最外侧的消弧板5的间隙g)，并且保持并配置在图中没有示出框体中，即，配置于电弧流路的外侧，上述框体由绝缘部件形成并且构成消弧室空间。通过这样进行配置，能够局部地强化消弧装置6两端的电场，由于从电弧点产生的电弧经由突出部105a、105b，所以容易在消弧板周边产生电弧点，能够防止电弧的返回，上述电弧点产生在与消弧板相对的电弧移动导体2、7上。并且，由于突出部105a、105b由如上所述的与电弧移动导体2、7分开的部件构成，并且配置于各电弧移动导体2、7的侧面，所以，不妨碍热气向消弧装置6两端的排气口8方向流动，实现了从接点间到消弧装置6的高速移动。其结果是，电弧能够稳定地维持在消弧装置6中，通过产生高电弧电压，能够实现良好的限流性能。并且，能够防止由于作为电流路径的电弧移动导体的消耗而导致的熔断，并能够防止电弧不能到达消弧板。此外，不需要导通突出部105a、105b与可动接点侧电弧移动导体7和固定接点侧电弧移动导体2。

实施方式4图6是与消弧装置的两侧相对配置的实施方式4的固定接点侧以及可动接点侧电弧移动导体2、7的主视图。图6所示的突出部102、103配置于固定接点侧以及可动接点侧电弧移动导体2、7的两侧，并且被绝缘树脂106覆盖。由此，局部地强化消弧装置6两端的电场，容易产生电弧点，因此，能够防止电弧的返回，同时，可防止突出部102、103的消耗，通过高温的电弧从绝缘树脂106产生绝缘蒸汽，进行电弧的冷却以及消弧室内部的压力上升等，能够进一步提高限流性能。此外，由于突出部102、103配置于电弧移动导体2、7的侧面，所以，不妨碍热气向消弧装置6两端的排气口8方向流动，实现了从接点间到消弧装置6的高速移动。其结果是，电弧能够稳定地维持在消弧装置6中，通过产生高电弧电压，能够实现良好的限流性能。此外，实施方式4的突出部102、103不受与电弧移动导体2、7是否导通的影响，并且被绝缘树脂覆盖。

Claims

1.一种电路断路器，其特征在于，具有固定接点(1)、与该固定接点(1)接触或分离的可动接点(3)、消弧装置(6)、将电弧引导至上述消弧装置(6)的固定接点侧电弧移动导体(2)以及可动接点侧电弧移动导体(7)，上述消弧装置(6)排列多张消弧板(5)而形成，该消弧板(5)在上述可动接点(3)分离时，对上述固定接点(1)和上述可动接点(3)间产生的电弧进行切断消弧，分别隔开规定间隙地使上述固定接点侧电弧移动导体(2)以及上述可动接点侧电弧移动导体(7)和排列在最外侧的消弧板(5)相对，并且，在上述固定接点侧电弧移动导体(2)以及上述可动接点侧电弧移动导体(7)的两侧和上述最外侧的消弧板(5)的相对面的两侧的任意一方或双方上，设置有强化电场的电场强化部，该电场强化部由设置有突出的凸部(102、103、104a、104b、105a、105b)的突出部构成。

2.如权利要求1所述的电路断路器，其特征在于，在上述固定接点侧电弧移动导体(2)以及上述可动接点侧电弧移动导体(7)和上述最外侧的消弧板(5)的相对面的任意一方或双方上，还设置有由凹部构成的电场强化部，该凹部由贯通孔(100)或缺口(5a)形成。

3.如权利要求1或2所述的电路断路器，其特征在于，上述突出部以设置有间隙的方式配置于上述固定接点侧电弧移动导体(2)以及上述可动接点侧电弧移动导体(7)的外侧，由与上述固定接点侧电弧移动导体(2)以及上述可动接点侧电弧移动导体(7)不同的部件(105a、105b)构成。

4.如权利要求1或2所述的电路断路器，其特征在于，上述突出部被绝缘树脂(106a、106b)覆盖。

5.一种电路断路器，其特征在于，具有固定接点(1)、与该固定接点(1)接触或分离的可动接点(3)、消弧装置(6)、将电弧引导至上述消弧装置(6)的固定接点侧电弧移动导体(2)以及可动接点侧电弧移动导体(7)，上述消弧装置(6)排列多张消弧板(5)而形成，该消弧板(5)在上述可动接点(3)分离时，对上述固定接点(1)和上述可动接点(3)间产生的电弧进行切断消弧，分别隔开规定间隙地使上述固定接点侧电弧移动导体(2)以及上述可动接点侧电弧移动导体(7)和排列在最外侧的消弧板(5)相对，并且，在上述固定接点侧电弧移动导体(2)以及上述可动接点侧电弧移动导体(7)和上述最外侧的消弧板(5)的相对面的任意一方或双方上，设置有强化电场的电场强化部，上述电场强化部利用由贯通孔(100)或缺口(5a)形成的凹部构成。