CN101981647B - 断路器的短路电流检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及断路器的短路电流检测装置。通过将电枢的支撑部与定子一体地形成，从而削减零件数、降低成本，并且通过将上述支撑部设为单臂支撑结构，不产生经由支点部的磁路径，从而确保足够的磁吸引力。通过在定子设置支撑部，从而减少电枢与定子之间的间隙量的偏差，使得磁特性稳定。

Description

断路器的短路电流检测装置

技术领域

本发明涉及在大的短路电流流过的电路短路时使跳开装置动作而使主电路接点断开的断路器的短路电流检测装置。

背景技术

一般在配线用断路器中设有短路电流检测装置，该短路电流检测装置在主电路发生短路事故时，检测该短路电流并瞬间断开电路。该短路电流检测装置基本上是基于以下的动作原理。即，若短路电流流过主电路，则在通电路径的周围形成磁场，该磁场穿过可转动地被保持的电枢和与该电枢相对配置的定子而使电枢被定子吸引。与此相伴，上述电枢以其支撑部为中心地转动，对跳开装置施力，使断路机构部动作，从而断开主电路。

为了可转动且稳定地保持电枢，一般可转动地支撑电枢的两端部。此时，若用定子直接支撑电枢的两端部，则经由电枢两端的支撑部由定子和电枢构成磁回路。此时，由短路电流产生的磁通的一部分经由上述支撑部流向磁回路，穿过支撑部的磁通完全不对将电枢吸引到定子的动作产生作用，结果，电枢的吸引力降低，从而不能得到动作所需的吸引力。

从而，在这种短路电流检测装置中，作为解决上述问题的方法，以往，有将非磁性的材料用于支撑电枢的支撑部件的想法。作为不增加零件数地使支撑部件非磁性化的例子，公开了用断路器的外壳支撑电枢(例如，参照专利文献1)。这是因为断路器的外壳一般由作为非磁性材料的树脂形成。

若使用上述专利文献1的方法，则不能构成经由电枢的支撑部的磁回路，从而不产生吸引力的降低。在该结构中，除了不需要电枢支撑用的零件，在外壳设置电枢支撑用的槽也不增加产品的成本，因而具有实用性。然而，由于树脂成形品的尺寸精度比一般比金属加工品差，因此在电枢相对于定子的位置设定中偏差变大。若定子和电枢的位置关系变化，则磁吸引力也改变，因此有在短路电流检测特性中容易产生偏差的问题。

作为使用非磁性的支撑部件的其他的结构，公开了作为用于支撑电枢的支撑部件而使用不锈钢制的非磁性材料的结构(例如，参照专利文献2)。

其中，另行增加了用于支撑电枢的支撑部件并将其安装在定子侧，但是就该结构而言，存在需要专用的支撑部件从而增加了零件数，使产品成本增大的问题。

专利文献1：日本特开2000-231870号公报

专利文献2：日本特开平10-283899号公报

发明内容

本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的在于提供一种断路器的短路电流检测装置，为在短路电流通电时不产生经由支撑部的磁通损失的电枢支撑结构，不使结构部件增加，能够降低定子和电枢之间的间隙量的偏差。

本发明的断路器的短路电流检测装置，具备固定在壳体的导体、与上述导体一体地安装的定子和经由上述导体与上述定子相对配置并根据流过上述导体的短路电流转动的电枢；上述电枢具备具有与上述定子相对的面的可动部、从上述可动部延伸的至少一对臂部和通过该转动使跳开杆动作的操作部，上述定子具备仅从上述定子的一端部向上述电枢侧延伸并与上述电枢的臂部卡合从而支点支撑上述电枢的电枢支撑部。

根据本发明，在短路电流检测装置中，不必为了支撑电枢而增加非磁性的零件，为能够用定子直接支撑电枢的结构，因此能够削减构成装置的零件数，能够实现小型、廉价。另外，与用断路器的树脂外壳支撑电枢的情形相比，由于能够降低电枢相对于定子的位置偏差，因此能够不增大成本地降低短路电流检测特性的偏差。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的短路电流检测装置的立体图。

图2是表示从图1的短路电流检测装置上拆卸了电枢以及复位弹簧的状态的图。

图3是表示本发明的实施方式1的定子的详细结构的立体图。

图4是表示本发明的实施方式1的电枢的详细结构的立体图。

图5是表示已将本发明的实施方式1的短路电流检测装置组装到断路器中的状态的剖视图。

图6是表示本发明的实施方式2的短路电流检测装置的立体图。

符号说明

1...短路电流检测装置；2...加热器；3...双金属器件；4...定子；4a...电枢支撑部；4b、4c...支撑部；4d...卡定部；6...电枢；6a...可动部；6b、6c...臂部；6d...操作部；6e、6f...卡合部；6g...弯曲部；6h...切口部；6i...卡定部；7...复位弹簧；8...导出端子；9...挠性导体；10...连接导体；11...跳开杆；12...电源侧端子；13...固定触点；14...可动触点；15...电枢支架；16...操作手柄；17...跳开机构部

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的短路电流检测装置1的立体图，图2是表示从图1的短路电流检测装置1上拆卸了电枢6以及复位弹簧7的状态。

图中2是由导体构成的加热器，由在后面说明的安装在壳体的底部2a、从该底部大致直角地弯曲的立起部2b和进一步向反方向大致90度弯曲的导出部2c构成，通过导出端子8与外部导体连接。3是双金属器件，如图2所示，用销5固定在加热器2的立起部2b上。

4是定子，利用上述销5与双金属器件3一体地固定在上述加热器2的安装双金属器件3的面的相反侧。上述一体固定除了用销所进行的铆接之外，还能够采用例如焊接、钎焊的方法。6是电枢，配置在上述加热器2的立起部2b的与定子4相反的一侧，被上述定子4的电枢支撑部4a可转动地支点支撑。7是复位弹簧。

图3是表示上述定子4的详细结构的立体图，图3(B)是从图3(A)的相反侧看到的立体图。定子4由例如铁等强磁性体构成，夹着加热器2如上所述地与后述的电枢6相对地配置。定子4具有电枢支撑部4a，其从定子4的一端部延长，夹着加热器2达到与定子4相对的位置，在从图的上方看时与定子主体重合，大致呈U字形。在图3中朝向图从定子4的右侧延长电枢支撑部4a，但也可以从左侧延长。另外，在上述电枢支撑部4a，在其两端具备与后述的电枢6的臂部6b、6c卡合的支撑部4b、4c，另外，具备安装上述复位弹簧7的下端的卡定部4d。

图4是表示电枢6的详细结构的立体图。上述电枢6由具有与上述定子4相对的面的可动部6a，沿该可动部6a的上部延伸、一部分呈コ字状向内方弯曲的一对臂部6b、6c和从上述一个臂部(在图中是6c)向上方延伸的操作部6d构成。在上述一对臂部6b、6c形成被上述定子4的电枢支撑部4a的支撑部4b、4c支点支撑的卡合部6e、6f。另外，在可动部6a具备其两端部彼此相对地向内侧弯曲的弯曲部6g和在电枢6可转动的状态下实现与上述定子4的支点支撑的切口部6h。

根据上述说明可以明确，电枢6夹着作为电流路径的加热器2与定子4相对状地配置，设置于一对臂部6b、6c上的卡合部6e、6f可转动地被定子的电枢支撑部4b、4c支撑着，上述一对臂部6b、6c设置于左右两端。在组装时将复位弹簧7的一端(上端)安装在电枢6的操作部6d的卡定部6i，将复位弹簧7的另一端(下端)如上所述地安装在定子4的卡定部4d，利用复位弹簧7的收缩力向与后述的断路器的跳开杆分离的方向对操作部6d施力。

图5是表示已将本实施方式1的短路电流检测装置组装到断路器中的状态的剖视图。

短路电流检测装置与利用了双金属器件3的弯曲的过电流检测装置一体形成。接着，对短路电流检测装置以及过电流检测装置的动作进行说明。在图中，1是上述的短路电流检测装置，11是跳开杆，12是电源侧端子，13是固定触点，14是可动触点，15是可动触点支架，16是操作手柄，17是跳开机构部。

图5是表示操作操作手柄16而使断路器动作的状态。主电路电流以电源侧端子12→固定触点13→可动触点14→可动触点支架15→加热器2→负载侧端子8的路径流过。此刻，若超过额定电流的过电流流过，则加热器2由于电流通电所产生的焦耳热而发热，双金属器件3的温度上升。若双金属器件3的温度上升，则前端向跳开杆11的方向弯曲。若电流变大，则发热量增加，温度进一步上升而使弯曲量变大。若超过额定电流的过电流流过，则弯曲量变大而使双金属器件压入跳开杆11。若按压跳开杆11，则跳开机构部17动作而进行使可动触点14瞬间从固定触点13脱离的电路断路动作。

接着，说明短路电流检测动作。若大的电流流过加热器2，则在电流路径的周围形成磁场，因此定子4以及电枢6被磁化并相互作用吸引力。在短路时，由于流过超过额定的10倍那样大的电流，因此作用大的吸引力，抵抗复位弹簧7而将电枢6吸引到定子4。此时，由于电枢6以支点部为中心向顺时针方向转动移动，因此电枢6上部的操作部6d压入跳开杆11而使跳开机构部17动作从而断开上述电流路径。

在上述短路电流检测动作中，在电枢6被由强磁性体构成的定子4支点支撑的结构中，一般在电流路径的周围产生的磁通穿过支点部，如上所述产生穿过定子4和电枢6的相对面的磁通减少的结果。由于穿过支点部的磁通完全不对电枢6的转动移动产生作用，因此作用到电枢6的转矩降低，若转矩降低，则难于得到跳开动作所需的力，短路电流检测特性变得不稳定。

在本发明的实施例中，通过在上述定子4设置从其一端部向电枢侧延伸并与上述电枢的臂部6b、6c卡合而对其进行支点支撑的电枢支撑部4a，即，通过使上述电枢6的支撑部为单臂支撑形状并与定子4一体地形成，从而加热器2或双金属器件3的电流路径不经过经由上述支点部、由定子4和电枢6形成的磁回路内。从而，由主电路电流产生的磁场不经过支点部，不会产生作用到电枢6的旋转扭矩降低的问题。

实施方式2

图6是表示本发明的实施方式2的短路电流检测装置1的侧视图，表示通过将双金属器件作为通电路径而省略了加热器的结构例。图6中，9为一端与双金属器件3的前端部接合、另一端与负载侧端子8接合的挠性导体，10是连接导体、与图5的电枢支架15连接。上述接合采用使用铆钉等的铆接、或焊接、钎焊等的方法。

实施方式2仅在省略了加热器2的方面与实施方式1不同，短路电流检测装置1的基本结构相同。从而，此时，双金属器件3自身为通电路径，通过双金属器件3的电阻发热使双金属器件的温度上升而弯曲，来进行过电流检测动作。关于短路电流检测动作，在流过连接导体10以及双金属器件3的电流路径的周围形成磁场，因此定子4以及电枢6被磁化并相互作用吸引力。在短路时，由于流过超过额定的10倍那样大的电流，因此作用大的吸引力，抵抗复位弹簧7而将电枢6吸引到定子4。此时，由于电枢6以支点部为中心转动移动，因此电枢6上部的操作部6d压入跳开杆11而使跳开机构部17动作从而断开上述电流路径。

如上所述，定子4和电枢6夹着含有连接导体10的通电路径地相对配置，因此在导体10的周围形成由电流所产生的磁场。此时，考虑到相对于通电路径在跳开机构部17侧配置电枢的情形和配置定子的情形。在此，用在机构部侧配置电枢的例子进行说明，与此相对，也可在机构部侧配置定子。此时，由于电枢的旋转方向变成反向，因此跳开杆的动作方向也需要变成反向，在本实施例中的内容可同样适用。

另外，由于需要确保在电枢6和定子4之间配置电流路径的空间，因此，在本实施例中，在电枢6的可动部6a设置其两端部彼此相对地向内侧弯曲的弯曲部6g，通过将电枢6的、与定子4的相对面设置成剖面U字形状，并且，将定子4侧设置成平板形状，即使在电枢6被吸引到定子4的状态下，也在两者之间留有空间。与此相反，也可将定子的剖面设置为U字形状而将电枢设置成平板形状。另外，也可以将两者的剖面都设置成U字形状。

如上所述，通过在定子4设置电枢支撑部4a，该支撑部为单臂支撑结构，能够形成在经由支撑部4a、由定子4和电枢6形成的磁回路内没有通电路径的结构。在短路电流通电时，由于不产生经由支撑部的磁通损失，因此不会出现作用到电枢的磁吸引力比原来的结构低的问题。

另外，若将本实施例与用外壳支撑电枢的现有例相比，则由于能够降低定子与电枢之间的间隙量偏差，因此能够使短路电流检测特性稳定。另外，与设置了非磁性的电枢支撑零件的现有例相比，能够使短路电流检测特性相等，并且由于不需要用于支撑电枢的零件，因此能够降低成本。

Claims (4)

1.一种断路器的短路电流检测装置，其特征在于，具备固定在壳体的导体、与上述导体一体地安装的定子和经由上述导体与上述定子相对配置并根据流过上述导体的短路电流转动的电枢；上述电枢具备与上述定子相对的可动部、从上述可动部延伸的至少一对臂部和使跳开杆动作的操作部，上述定子具备从上述定子的一端部向上述电枢侧延伸并与上述电枢的臂部卡合从而对上述电枢进行支点支撑的电枢支撑部。

2.根据权利要求1所述的断路器的短路电流检测装置，其特征在于，上述电枢支撑部具备与上述电枢的臂部卡合的卡合部，通过该卡合部支点支撑电枢。

3.根据权利要求1所述的断路器的短路电流检测装置，其特征在于，上述电枢支撑部为单臂支撑形状，与上述定子一体地形成。

4.根据权利要求1所述的断路器的短路电流检测装置，其特征在于，电流路径不经过经由上述电枢支撑部、由上述定子和电枢形成的磁回路内。

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