CN103262200B - 电路断路器 - Google Patents

Abstract

在构成灭弧装置（11）的多个磁性格栅（13）的一对格栅分支部（13b、13b）之间布置有永久磁铁（14a、14b）和保持这些永久磁铁并包围可动触点的移动轨迹的永久磁铁保持部件（15），所述永久磁铁（14a、14b）在相对固定接触器（4）的固定触点（7）和可动接触器（6）的可动触点（8）之间产生的电弧（16a）垂直的方向产生磁通量（17a），并施加电磁力（18）以使电弧朝格栅底部（13a）侧移动。

Description

电路断路器

技术领域

本发明涉及适合用于高电压直流电路的电路断路器。

背景技术

为了切断流通负载电路的短路电流或者过载电流等过电流，使用有塑壳断路器、漏电保护断路器等电路断路器。

在电路断路器中，当可动接触器相对固定接触器进行接触动作或分离动作而开闭主电路时，利用灭弧装置来消除在固定接触器的固定触点和可动接触器的可动触点之间产生的电弧。

灭弧装置具备呈U形状或V形状的多个格栅和支撑多个格栅使多个格栅彼此保持一定间隙而布置为层叠状态的一对侧板，且配置为能够包围可动触点的移动轨迹。此外，有过电流流过时，可通过在固定触点和可动触点之间产生相斥方向的电磁斥力（洛伦兹力），使可动接触器朝远离固定接触器的方向移动，由此提高切断性能。此外，灭弧装置的格栅产生吸引固定触点和可动触点之间产生的电弧的电磁力。

将这种电路断路器连接到直流电路时，与每隔一定周期出现电流零点的交流电路不同，在切断直流电路时会持续地产生电弧，因此较难切断。

因此，在连接到直流电路的现有的电路断路器中，通过增加触点断开时的固定触点与可动触点之间的触点间缝隙而提高电弧电压，使触点间电压高于直流电路的电源电压以衰减电流，由此进行了切断动作（以下，称为第一种现有的直流用电路断路器）。

另外，已知有例如专利文献1～3所示的装置，该装置搭载着针对电弧施加驱动力的永久磁铁，以使在固定触点和可动触点之间产生的电弧朝向灭弧装置（以下，称为第二种现有的直流用电路断路器）。

进一步地，还有作为适合用于高电压直流电路的现有的电路断路器，例如专利文献4～5所示，组合了将多个格栅配置为层叠状态的灭弧装置和永久磁铁的装置（以下，称为第三种现有的直流用电路断路器）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-339605号公报

专利文献2：日本特开平10-154458号公报

专利文献3：日本特开平10-154448号公报

专利文献4：CN101436495A

专利文献5：CN201069749Y

发明内容

技术问题

但是，对于第一种现有的直流用电路断路器而言，若为使触点间产生的电弧电压高于电源电压而增大固定触点与可动触点之间的触点间缝隙，则存在电路断路器大型化的问题。反之，若不增大固定触点与可动触点之间的触点间缝隙，将电路断路器设计成与以往在交流电路中使用的装置相同程度的大小，则在直流电路中使用时会无法获得足够的切断性能。

而且，对于第二种以及第三种现有的直流用电路断路器而言，需要在机壳内分别设置布置灭弧装置的空间和布置永久磁铁的空间，存在电路断路器大型化的问题。

进而，对于第三种现有的直流用电路断路器而言，采用了在可动接触器的外侧布置永久磁铁的构造，因此从装配初期开始就需要与交流电路用电路断路器分开制造，与交流用电路断路器通用的装配工序少，因此存在生产率恶化的问题。

因此，本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供这样一种电路断路器，该电路断路器能够实现装置的小型化且对高电压直流电路具有足够的切断性能，同时与交流用电路断路器具有相同的装配工序，因此能够提高生产率。

技术方案

为了达到上述目的，根据本发明的一实施方式的电路断路器，在机壳内收容有设有固定触点的固定接触器、设有能够与所述固定触点接触的可动触点的可动接触器和灭弧装置，所述灭弧装置将多个磁性格栅布置为层状，每个磁性格栅呈U形状或V形状且从格栅底部平行地延伸出一对格栅分支部，在发生触点断开动作时，将所述固定触点和所述可动触点之间产生的电弧引入所述磁性格栅而进行灭弧，同时在构成所述灭弧装置的所述多个磁性格栅的所述一对格栅分支部之间布置有永久磁铁和保持该永久磁铁并包围所述可动触点的移动轨迹的永久磁铁保持部件，所述永久磁铁在相对所述固定触点和所述可动触点之间产生的所述电弧垂直的方向产生磁通量，并施加电磁力以使所述电弧朝所述格栅底部侧移动。

根据该实施方式的电路断路器，由于通过永久磁铁产生的磁通量对电弧施加电磁力，因此电弧朝格栅底部侧移动，且与灭弧装置的磁性格栅接触的电弧被分断、冷却，从而可以提早灭弧，从而使用于高电压直流电路时也能提高切断性能。而且，采用了由永久磁铁保持部件保持永久磁铁、且将该永久磁铁保持部件布置在灭弧装置的多个磁性格栅的一对格栅分支部之间的构造，由此在机壳内只要确保布置灭弧装置的空间即可，因此能够成为小型的电路断路器。

而且，根据本发明的一实施方式的电路断路器中，保持所述永久磁铁的所述永久磁铁保持部件能够从所述多个磁性格栅的所述一对格栅分支部之间拆卸。

根据该实施方式的电路断路器，直流用的电路断路器使用组合了永久磁铁保持部件的灭弧装置，交流用的电路断路器使用卸下永久磁铁保持部件的灭弧装置即可，因此交流电路用电路断路器和直流电路用电路断路器具有共同的装配工序，提高了电路断路器的生产率。

而且，根据本发明的一实施方式的电路断路器中，所述永久磁铁保持部件具备相互平行地分开布置而包围所述可动触点的移动轨迹的一对侧面绝缘壁和连接所述一对侧面绝缘壁的下部的底面绝缘壁，所述一对侧面绝缘壁保持所述永久磁铁，所述底面绝缘壁覆盖所述固定接触器的除所述固定触点之外的与所述可动接触器面对的部分。

根据该实施方式的电路断路器，能够防止在可动接触器的中部和固定接触器之间产生电弧。

而且，根据本发明的一实施方式的电路断路器中，在所述永久磁铁保持部件的一对侧面绝缘壁的上部突出设置隔壁，以在进行触点断开动作时将所述可动接触器的前端附近相对所述灭弧装置的所述磁性格栅进行屏蔽。

根据该实施方式的电路断路器，通过设置在永久磁铁保持部件的一对侧面绝缘壁的上部的隔壁来防止在可动接触器的前端附近产生的电弧在磁性格栅上形成电弧。

而且，根据本发明的一实施方式的电路断路器中，所述永久磁铁保持部件由通过热分解产生热分解气体的高分子材料形成。

根据该实施方式的电路断路器，永久磁铁保持部件根据在固定触点与可动触点之间产生的电弧发生热分解而产生热分解气体，该热分解气体的流动使电弧朝与磁性格栅发生接触的方向移动，因此通过电弧与磁性格栅的接触可加快分断、冷却。

有益效果

根据本发明的电路断路器，利用永久磁铁产生的磁通量对电弧施加作用力，因此电弧朝格栅底部侧移动，且与灭弧装置的磁性格栅接触的电弧被分断、冷却，从而提早被灭弧，从而使用于高电压直流电路时也能提高切断性能。而且，采用了由永久磁铁保持部件保持永久磁铁、且将该永久磁铁保持部件布置在灭弧装置的多个磁性格栅的一对格栅分支部之间的构造，由此在机壳内只要确保布置灭弧装置的空间即可，因此能够成为小型的电路断路器。

附图说明

图1为示出本发明的电路断路器的分解立体图。

图2为示出本发明的电路断路器的主要部分剖视图。

图3为示出本发明的灭弧装置以及永久磁铁保持部件的立体图。

图4为将本发明的灭弧装置以及永久磁铁保持部件一体化的立体图。

图5为示出在本发明的永久磁铁保持部件上布置可动接触器的状态的平面图。

图6为示出在固定触点与可动触点之间产生电弧的初期状态的图。

图7为示出图6所示状态下的永久磁铁的磁通量以及作用于电弧的电磁力的图。

图8为示出在固定触点与可动触点之间产生的电弧朝灭弧装置侧移动的状态的图。

图9为示出图8所示状态下的永久磁铁的磁通量以及作用于电弧的电磁力的图。

符号说明：

1：电路断路器，2：壳体，3：盖子，4：固定接触器，5：开闭机构，6：可动接触器，7：固定触点，8：可动触点，9：电源侧端子，10：可动接触器支架，11：灭弧装置，12a、12b：侧面支撑板，12c：背面支撑板，12c1：气体排出口，13：格栅，13a：格栅底部，13b：格栅分支部，14a、14b：永久磁铁，15：永久磁铁保持部件，15a、15b：侧面绝缘壁，15a1、15b1：隔壁，15c：底面绝缘壁，15d、15e：凸缘部，15f、15g：永久磁铁结合孔，16a、16b、16c：电弧，17a、17b、17c：磁通量，18、19：电磁力

具体实施方式

以下，参照附图详细说明用于实施本发明的方式（以下，称为实施方式）。

图1为示出本发明的三极电路断路器（以下，称为电路断路器）1的构成部件的分解立体图，图2为电路断路器1的主要部分纵向剖视图。

如图1所示，本实施方式的电路断路器1在由壳体2和盖子3构成的绝缘容器内设有由固定于壳体2的固定接触器4和通过开闭机构5被开闭驱动的可动接触器6构成的切断部。

如图2所示，固定接触器4在一端具有固定触点7，在另一端一体形成有电源侧端子9。

可动接触器6在一端具有与固定触点7接触的可动触点8，另一端转动自如地连接于绝缘体的可动接触器支架10，该可动接触器支架10被壳体2支撑为可转动，且可动接触器6受到接触弹簧（未图示）的朝向固定接触器4的偏置力。

如图1所示，壳体2内在包围可动接触器6的可动触点8的移动轨迹的位置布置有灭弧装置11。

如图3所示，灭弧装置11由相互平行布置的一对侧面支撑板12a、12b和多个格栅13以及背面支撑板12c构成，多个格栅13的每一个为通过在一端侧设置缺口而构成为从格栅底部13a平行地延伸出一对格栅分支部13b、13b的呈U形状或V形状的部件，每个格栅13将一对格栅分支部13b、13b朝向同一方向的状态下，以层状固定在一对侧面支撑板12a、12b之间，背面支撑板12c固定在一对侧面支撑板12a、12b之间，用以封闭多个格栅13的与一对格栅分支部13b、13b不面对设置的一侧。一对侧面支撑板12a、12b以及背面支撑板12c由电绝缘材料形成，多个格栅13由磁性材料形成。并且，背面支撑板12c中形成有多个气体排出口12c1，以将灭弧装置11内产生的气体排到外部。

如图3所示，构成灭弧装置11的多个格栅13的一对格栅分支部13b、13b之间布置有一对永久磁铁14a、14b和保持这一对永久磁铁14a、14b的永久磁铁保持部件15。

永久磁铁保持部件15由通过热分解产生热分解气体的高分子材料形成，该高分子材料由聚酰胺、聚乙缩醛、聚酯等树脂形成。如图3所示，永久磁铁保持部件15具备：相互平行且相互面对的一对侧面绝缘壁15a、15b；连接一对侧面绝缘壁15a、15b的下部的底面绝缘壁15c；从一对侧面绝缘壁15a、15b的侧方边缘部分别朝外方突出的一对凸缘部15d、15e；形成在一对侧面绝缘壁15a、15b的内部而在一对凸缘部15d、15e处被开口的一对永久磁铁结合孔15f、15g。

一对永久磁铁14a、14b被插入到一对永久磁铁结合孔15f、15g，并通过封入树脂或接合剂，将一对永久磁铁14a、14b安装到一对侧面绝缘壁15a、15b内部。

而且，如图4所示，在一对侧面绝缘壁15a、15b内部保持了一对永久磁铁14a、14b的永久磁铁保持部件15被布置在灭弧装置11的布置成层状的多个格栅13的一对格栅分支部13b、13b之间，一对侧面绝缘壁15a、15b以及底面绝缘壁15c包围可动接触器6的可动触点8的移动轨迹（参照图5）。

并且，如图3所示，在一对侧面绝缘壁15a、15b上一体地形成有从一对侧面绝缘壁15a、15b的上表面突出的、将触点断开位置的可动接触器6的前端附近相对灭弧装置11的格栅13的一对格栅分支部13b、13b进行屏蔽的隔壁15a1、15b1。

而且，如图1所示，由永久磁铁保持部件15保持一对永久磁铁14a、14b、且该永久磁铁保持部件15布置在多个格栅13的一对格栅分支部13b、13b之间的灭弧装置11，能够安装在壳体2内的包围可动接触器6的可动触点8的移动轨迹的位置，且能够从壳体2拆卸下来。

在此，本发明的机壳对应于壳体2，本发明的磁性格栅对应于格栅13。

接下来，对本实施方式的作用效果参照图6至图9进行说明。

在具有上述结构的电路断路器1中有短路电流或过载电流等过电流流过时，如图6所示，作用有固定触点7与可动触点8之间的集中电流引起的电磁斥力，从而可动接触器6克服接触弹簧（未图示）的偏置力，进行触点断开动作。而且，可动接触器6进行触点断开动作的同时，在固定触点7和可动触点8之间产生电弧16a。

当在固定触点7和可动触点8之间产生电弧16a时，如图7所示，在相对电弧16a垂直布置的一对永久磁铁14a、14b之间的空间S1中产生磁通量17a，根据弗莱明左手定则，在电弧16a上作用有电磁力18。因此，施加了电磁力18的电弧16a朝灭弧装置11的背面支撑板12c侧移动（称为电弧16c），电弧16c与灭弧装置11的格栅13接触而被分断、冷却，从而可以提早灭弧，其结果使用于高电压的直流电路中时也能提高切断性能。

另外，如图8和图9所示，即使电弧16b移动到远离一对永久磁铁14a、14b之间的空间S1的背面支撑板12c侧的空间S2，根据从一对永久磁铁14a、14b向格栅13的一对格栅分支部13b、13b产生的磁通量17b和在背面支撑板12c侧产生的磁通量17c，有电磁力19施加到电弧16b。因此，施加有电磁力19的电弧16b马上移动变成灭弧装置11的背面支撑板12c侧的电弧16c，可高效地消除电弧16c。

另外，相对于一对永久磁铁14a、14b产生磁通量17的区域，格栅13的格栅分支部13b布置在外侧，因此能够防止永久磁铁14a、14b的磁通泄露引起的对外部的磁干扰。

另外，由高分子材料形成的永久磁铁保持部件15，根据固定触点7和可动触点8之间产生的电弧16a发生热分解而产生热分解气体，且该热分解气体从背面支撑板12c的气体排出口12c1向外部流动。由此，热分解气体的流动使电弧16a朝与灭弧装置11的格栅13接触的方向移动，因此可通过与格栅13的接触而加快分断、冷却。

另外，如图6所示，电弧16c有时会转位到进行触点断开动作的可动接触器6的前端，而本实施方式的永久磁铁保持部件15中，形成在一对侧面绝缘壁15a、15b的上表面的隔壁15a1、15b1将可动接触器6的前端的电弧16c相对格栅13的一对格栅分支部13b进行屏蔽，因此能够防止电弧16c在格栅13上形成电弧。

另外，本实施方式的永久磁铁保持部件15在具有支撑一对永久磁铁14a、14b的功能的同时，如图6所示，永久磁铁保持部件15的连接一对侧面绝缘壁15a、15b的下部的底面绝缘壁15c覆盖固定接触器4的与可动接触器6面对的位置，因此能够防止在可动接触器6的中部与固定接触器4之间产生电弧（图6的用点划线表示的符号A）。

另外，永久磁铁保持部件15保持有一对永久磁铁14a、14b，并采用将该永久磁铁保持部件15布置在灭弧装置11的多个格栅13的一对格栅分支部13b、13b之间的构造，因此在壳体2内只要确保用于布置灭弧装置11的空间即可，所以能够提供小型的电路断路器1。

另外，在直流用电路断路器中使用组合了永久磁铁保持部件15的灭弧装置11，而在交流用电路断路器中作为部件而使用卸下永久磁铁保持部件15的灭弧装置11即可。因此，交流电路用电路断路器和直流电路用电路断路器具有通用的装配工序，所以能够提高电路断路器的生产率。

产业上的可利用性

如上所述，本发明的电路断路器在以下方面十分有用，即实现装置的小型化且对高电压直流电路具有足够的切断性能，同时与交流用电路断路器具有相同的装配工序，从而提高生产率。

Claims (4)

1.一种电路断路器，其特征在于，在机壳内收容有设有固定触点的固定接触器、设有能够与所述固定触点接触的可动触点的可动接触器和灭弧装置，

所述灭弧装置将多个磁性格栅布置为层状，每个磁性格栅呈U形状或V形状且从格栅底部平行地延伸出一对格栅分支部，在发生触点断开动作时，将所述固定触点和所述可动触点之间产生的电弧引入所述磁性格栅而进行灭弧，

同时在构成所述灭弧装置的所述多个磁性格栅的所述一对格栅分支部之间布置有永久磁铁和保持该永久磁铁并包围所述可动触点的移动轨迹的永久磁铁保持部件，所述永久磁铁沿着相对所述固定触点和所述可动触点之间产生的所述电弧垂直的方向产生磁通量，并作用电磁力以使所述电弧朝所述格栅底部侧移动，

所述永久磁铁保持部件具备相互平行地分开布置而包围所述可动触点的移动轨迹的一对侧面绝缘壁和连接所述一对侧面绝缘壁的下部的底面绝缘壁，

所述一对侧面绝缘壁保持所述永久磁铁，所述底面绝缘壁覆盖所述固定接触器的除所述固定触点之外的与所述可动接触器面对的部分。

2.如权利要求1所述的电路断路器，其特征在于保持所述永久磁铁的所述永久磁铁保持部件能够从所述多个磁性格栅的所述一对格栅分支部之间拆卸。

3.如权利要求1或2所述的电路断路器，其特征在于在所述永久磁铁保持部件的一对侧面绝缘壁的上部突出设置隔壁，以在进行触点断开动作时将所述可动接触器的前端附近相对所述灭弧装置的所述磁性格栅进行屏蔽。

4.如权利要求1所述的电路断路器，其特征在于所述永久磁铁保持部件由通过热分解产生热分解气体的高分子材料形成。