CN1598997A

CN1598997A - 断路器

Info

Publication number: CN1598997A
Application number: CN 200410079777
Authority: CN
Inventors: 恩地俊行; 和田正义; 矶崎优
Original assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2024-09-16
Also published as: CN100447928C; JP4200301B2; JP2005093151A; TWI338313B; TW200515447A

Abstract

本发明提供一种断路器，将转动式的桥接形可动接触件游嵌保持于接触件支架，过电流流动时由动作于固定接触件及可动接触件之间的电磁斥力使可动接触件朝向开极位置驱动，在接触件支架是将作为可动接触件的接压弹簧的功能的二组的双扭力弹簧对于可动接触件的旋转中心配置成轴对称位置，在闭极位置由前述弹簧构件的弹簧负荷使可动接触件的接点朝固定接点按压推迫，其中，将对于前述双扭力弹簧的可动接触件的负荷作用点设定在：在闭极位置附近使可动接触件朝闭极方向推迫，在开极位置附近使弹簧负荷的作用线的方向反转地使可动接触件朝开极方向推迫的位置。

Description

断路器

技术领域

本发明涉及以自动断路器等为对象的断路器，更详细地，涉及其电流断路部的构造。

背景技术

作为上述的断路器，已知其电流断路部是采用保持于转动式接触件支架的桥接形可动接触件，当过电流的通电时将动作于固定接触件及可动接触件之间的电磁斥力作为驱动力使可动接触件开极的2接点切换方式的断路器(例如，参照专利文献1)。

另外，对于前述断路器的电流断路部，与可动接触件组合地配置于接触件支架的可动接触件的接压弹簧(在闭极位置在可动接点及固定接点之间给与预定的接触压力的弹簧)，采用双扭力形的扭转卷簧的结构，而由与本发明同一申请人所提案的日本特愿2001-158049号，其电流断路部的构造是如图5(a)～(c)所示。

在图5(a)～(c)，1是电流断路部的壳，2、3是内装于壳1且配置在其对角上的电源侧及负荷侧的固定接触件，4是桥接固定接触件2及3之间的转动式的可动接触件，4a是对峙于固定接触件2、3的接点并设在可动接触件4的两端的可动接点，5是将可动接触件4与后述的接压弹簧组合搭载的旋转滚筒形的接触件支架，6是消弧装置(栅极)，可动接触件4是将形成于接触件支架5的胴内的空部5a朝直径方向贯通地游嵌，且作为该可动接触件4的接压弹簧，夹持可动接触件在其上下两侧(对于可动接触件4的旋转中心O的轴对称位置)之间装设一对的双扭力形的扭转卷簧7(以下称呼「双扭力弹簧」)，由此双扭力弹簧7的弹簧力(力偶)将可动接触件4在旋转中心O的周围朝闭极方向(逆时针方向)推迫。此外，各相的电流断路部是呈一横列组合，且使各相的接触件支架5与无图示的开闭机构连结，藉由把手操作可总括地进行开闭操作。

而且，固定接触件2、3是将其先端侧部分呈U字状折返，于主电路有大的过电流(短路电流)流动时，利用动作于固定接触件2、3及可动接触件4之间的电磁斥力使可动接触件4朝开极方向驱动来进行限流断路，进一步在固定接触件2、3的U字折返部分配置磁性轭8，电流断路时加强作用在固定/可动接触件的接点间所发生的电弧的磁场来加强朝消弧装置6的电磁驱动力。

在此，对于搭载于接触件支架5的可动接触件4的支撑构造详细述的话，作为接压弹簧而配置于可动接触件4的上下两侧的双扭力弹簧7，如图5(c)所示在线圈两端形成L字形的脚部7a，在线圈中央部分形成呈「コ」字形弯曲朝侧方突出的位移臂部7b的构造，该位移臂部7b是横跨可动接触件4的背面(与可动接触件4a相反侧的面)地架设并在与接触件支架5之间呈挠曲状态装设，在此位置将位移臂部7b的先端朝可动接触件4的背面按压接触地朝闭极方向按压。此外，配置于可动接触件4的上侧的双扭力弹簧7是使其位移臂部7b抵接可动接触件4的上面，配置于下侧的双扭力弹簧使位移臂部与可动接触件4的下面侧抵接、在可动接触件4上加上弹簧力(弹簧负荷)。

藉由这种结构，如图6(a)所示的闭极位置中，从双扭力弹簧7施加于可动接触件4的弹簧负荷f1、f2是作为力偶作用，将可动接触件4的接触件4a加压于固定接触件2、3的接触件地加上接触件压。

由此闭极、通电，在主电路有过电流(短路电流)流动的话，承受动作于固定接触件2、3及可动接触件4之间的电磁斥力使可动接触件4开极动作，抵抗双扭力弹簧7的弹簧力，朝图5(b)的锁线所示的开极位置移动而延伸在固定/可动接触件间所产生的电弧，接着藉由剥去动作通过开闭机构使接触件支架5朝顺时针方向转动而完成断路动作。

但是，为了如前述过电流(短路电流)流动时由作动于固定接触件及可动接触件之间的电磁斥力使可动接触件朝开极位置驱动并由限流断路的断路器获得高断路性能，重要的是使开极动作时的可动接触件的速度快，并保持在将固定/可动接触件间所发生的电弧伸长的状态下，因此需要使承受电磁斥力而开极的可动接触件，至电弧消灭为止持续保持于开极位置。

对于此，在前述结构中从图6(a)、(b)所示的开极、闭极的动作状态图可知，双扭力弹簧7的弹簧负荷f1、f2(以向量表示)，是无关可动接触件4的开极、闭极位置地使可动接触件4朝闭极方向作用。而且，在开极动作时随着固定接点及可动接点之间的极间距离增加，电磁斥力会减少，与此相对，双扭力弹簧7的挠曲量增大，作用于可动接触件4的弹簧负荷相反地也如图6(c)的特性图所示增大。因此，在此状况下，使可动接触件4的开极速度减速来下降断路性能之外，承受过电流的电磁斥力而暂时使至全开位置为止移动的可动接触件4弹返，并加上双扭力弹簧7的弹簧负荷f，朝闭极位置逆行，存在有可能使接触件再投入的危险。

由此，作为现有的防止开极动作时的弹回的对策，提案有：设置使可动接触件卡止保持于全开位置的卡锁机构的构造(例如，参照专利文献2)；使可动接触件及接触件支架之间由驱动弹簧所推迫的特殊的连杆机构连接，通过该连杆机构在闭极位置中使可动接触件的接点按压在固定接点地给与负荷，在开极位置中给与相反地使可动接触件朝开极方向打开的负荷的构造(例如，参照专利文献3)；进一步，作为可动接触件的驱动弹簧是使形成于板弹簧的凹面及凸面的锁紧弹簧横跨可动接触件及壳之间，在闭极位置附近让前述锁紧弹簧使可动接触件朝闭极侧推迫，在开极位置附近使锁紧(snap)弹簧反转动作而使可动接触件朝开极侧推迫的结构(例如，专利文献4参照)等。

[专利文献1]日本特开平6-28964号公报

[专利文献2]日本特开平11-312452号公报

[专利文献3]特别是表2002-517064号公报

[专利文献4]日本特开2001-210216号公报

但是，前述现有的可动接触件的弹回防止策略，除接触件支架的构造复杂化且零件点数也增加之外，还存在含有其接触件支架的可动机构部的质量增加会妨害电磁斥力的高速动作而使断路性能下降等的问题点。然而，可动接触件的驱动弹簧是采用锁紧弹簧的专利文献4的结构，虽是可由简易的构造对应，但是实际上使弹簧特性配合可动接触件的开极、闭极动作地反转事是困难的，且在使可动接触件朝闭极/开极位置移动中途，因为需要可使锁紧弹簧反转的相当的力量，所以由过电流的电磁斥力被开极时有可能使可动接触件的开极速度减速并使断路特性下降。

发明内容

本发明是鉴于上述点，提供一种以图5所示的断路器的结构为基础，藉由巧妙活用将作为可动接触件的接压弹簧装入接触件支架的弹簧构件，就可由不需要追加新零件等的变更的、简易的构造来确保高断路性能的、改良的断路器。

为了达成上述目，依据本发明，是将转动式的桥接形可动接触件游嵌保持于接触件支架，当过电流流动时由作动于固定接触件及可动接触件之间的电磁斥力将可动接触件朝向开极位置驱动的断路器，且在前述接触件支架使作为可动接触件的接压弹簧发挥功能的二组弹簧构件对于可动接触件的旋转中心配置于轴对称位置，在闭极位置由前述弹簧构件的弹簧负荷使可动接触件的接点朝固定接点按压推迫的断路器，其特征为：

将对于前述弹簧构件的可动接触件的弹簧负荷作用点，设定在：在闭极位置附近使可动接触件朝闭极方向推迫，在开极位置附近使弹簧负荷的作用线的方向反转地将可动接触件朝开极方向推迫的位置，(第一方面)，具体上如以下的方式所构成。

(1)弹簧构件是扭转线圈形的双扭力弹簧，使其弹簧的两端与接触件支架卡合，使中央的位移臂部与可动接触件的背面卡合地配置在可动接触件的旋转中心的轴对称位置(第二方面)。

(2)弹簧构件是板弹簧，将该板弹簧挠曲的状态下横跨接触件支架及可动接触件的背面之间地架设在其旋转中心的轴对称位置(第三方面)。

(3)对于前项(1)、(2)，为了在闭极位置吸收作用于桥接形可动接触件的二个的接点的接触压力的不平衡来获得稳定的接触压，在可动接触件的旋转中心，开口有沿着连结二组的弹簧构件的负荷作用点方向的长孔，在该长孔藉由支轴来枢轴支撑保持于接触件支架(第四方面)。

(4)而且，为了让电流断路部的组装构造简约化，而使贯通可动接触件的支轴兼作接触子支架的支轴(第五方面)。

(5)前项(5)的可动接触件、接触件支架的支轴之外，具备贯通呈一横列并列的各相的接触件支架的的驱动销，使该驱动销与开闭机构连接，就可将各相的可动接触件总括地操作(第六方面)。

在本发明的断路器中，对于将在接触件支架作为可动接触件的接压弹簧发挥功能的二组的弹簧构件对于可动接触件的旋转中心呈轴对称地配置，在闭极位置由前述弹簧构件的弹簧负荷使可动接触件的接点朝固定接点按压推迫，其中，

使对于前述弹簧构件的可动接触件的负荷作用点，设定成：在闭极位置附近使可动接触件朝闭极方向推迫，在开极位置附近使弹簧负荷的作用线的方向反转并使可动接触件朝开极方向推迫的位置，在此作为前述弹簧构件采用双扭力弹簧或是板弹簧，由此，

就可藉由短路电流断路时作动于固定接触件及可动接触件之间的电磁斥力使已开极的可动接触件持续保持于开极位置，由此可维持在极间所发生的电弧延伸的状态，且过电流断路时的开极动作中途不使可动接触件的速度减速，在后半可进一步加速获得高断路性能。而且，作为可动接触件的接压弹簧可继续使用所具备的弹簧构件，无零件的追加，只变更与可动接触件的负荷作用点就可简单地对应。

而且，依据第四方面的结构，可抑制随着重复电流断路动作的接点消耗的影响而稳定施加于桥接接触件的二个的接点的接触压力并取得平衡。进一步，藉由采用第五、六方面的结构，可达成构造的简略化。

附图说明

图1对应于本发明的实施例1的电流断路部的动作说明图，(a)、(b)、(c)分别是表示闭极、开极中途、开极位置的动作状态的图，(d)是极间距离及弹簧负荷的关系的特性图。

图2对应于本发明的实施例2的电流断路部的动作说明图，(a)、(b)、(c)分别是闭极、开极中途、开极位置的动作状态的图。

图3对应于本发明的实施例3的3相断路器的组装构造的分解立体图。

图4对应于本发明的实施例4的3相断路器的组装构造的分解立体图。

图5是成为本发明的实施对象的断路器的现有的电流断路部的结构图，(a)、(b)分别是表示内部构造的平面图、侧面图，(c)是表示可动接触件及接触件支架的组装构造的立体图。

图6是图5的动作说明图，(a)、(b)分别是闭极、开极位置的动作状态的图，(c)是表示极间距离及弹簧负荷的关系的特性图。

符号说明：1电流断路部的壳；2、3固定接触件；4可动接触件；4a可动接点；4b长孔；5接触件支架；7双扭力弹簧(弹簧部件)；7b位移臂部；9支轴；10板弹簧；11驱动销；12开闭机构；13操作把手。

具体实施方式

本发明，作为可动接触件的接压弹簧是活用装备于接触件支架的二组的弹簧构件，通过防止开极动作时的可动接触件的弹回来达成断路性能的提高，使对于前述弹簧构件的可动接触件的负荷作用点设定成：在闭极位置附近使可动接触件朝闭极方向推迫，其手段是在开极位置附近使弹簧负荷的作用线的方向反转使可动接触件朝开极方向推迫的位置，其具体的方式是依据以下的实施例说明。在各实施例的图中，对于与第5图、第6图对应的构件附加相同符号省略其说明。

(实施例1)

图1(a)～(d)是表示对应本发明的2方面的实施例。在此实施例，电流断路部基本上虽与第5图的结构同样，但是，作为可动接触件4的接压弹簧，装备于接触件支架5的二组的双扭力弹簧7是如以下配置。即，通过夹持可动接触件4而配置于其上下的双扭力弹簧7，对于设置于可动接触件4的旋转中心的支轴9成为轴对称地朝左右位移配置，并使从双扭力弹簧7的中央突出的位移臂部7b比第5图的结构短小，将该臂部的先端嵌合于形成于可动接触件4的背面的卡合凹部4b地与可动接触件挂合。

藉由这种结构，在图1(a)的闭极位置中，双扭力弹簧7的弹簧负荷f1、f2是作为力偶工作于可动接触件4，将可动接触件4a朝固定接触件2、3的接点按压，使在接点间加上接触压力。从此状态在主电路有短路电流流动，承受其电磁斥力的可动接触件4是开极动作的话，以支轴9为支点使可动接触件4经过图1(b)的状态朝图1(c)的开极位置转动。在此，随着固定接点/可动接点间的开极距离扩大，使双扭力弹簧7的弹簧负荷f1、f2的作用线的方向是如图示向量地变化，在图1(b)的状态中弹簧负荷f1及f2是相互抵消，使作用于可动接触件4的弹簧负荷为零，通过此地点进一步增大开极距离是的话，如图1(c)所示使弹簧负荷f1、f2的作用线是朝图1(a)逆方向反转，可动接触件4是承受此弹簧负荷朝开极方向推迫。此弹簧负荷及可动接触件的开极距离的关系的特性图是如图1(d)所示。

此结果，由短路电流断路时的电磁斥力开极的可动接触件4是在开极行程的中途不会承受大的减速力，通过中间点(图1(b)的状态)的话承受双扭力弹簧7的弹簧负荷f1、f2而进一步加速，至全开极位置的话，即使因电流断路而使电磁斥力消失，可动接触件4保持于开极位置而不会从全开位置弹回，由此可以确保高断路性能。

而且，从图示构造明显可知，与第5图的构造相比，不需在接触件支架5追加零件就可对应。

(实施例2)

接着对应本发明的第3及4方面的实施例是如图2(a)～(c)所示。在此实施例中，是将前述实施例1的双扭力弹簧7置换成构造简单的板弹簧10，如图示将二组的板弹簧10在挠曲的状态下架设于可动接触件4的上下侧背面及接触件支架5之间，在图2(a)的闭极位置中由板弹簧10的弹簧负荷f1、f2使可动接触件4的接触件朝固定接点按压推迫。而且，在可动接触件4的旋转中心虽开口有通过支轴9的轴孔，但是此轴孔是形成为沿着连结前述二组的板弹簧10及可动接触件4的卡合点的线的长孔4b。

这种结构，由主电路的短路电流所产生的电磁斥力使可动接触件4开极动作的话，与前述的实施例1同样，随着极间距离的增加而变化作用于可动接触件4的弹簧负荷f1、f2的作用线的方向，由此，可动接触件4是经过图2(b)的状态保持于图2(c)的全开极位置。而且，可动接触件4的接点4a是因电流断路动作的重复而消耗，其接点消耗量虽在形成于桥按形可动接触件4的两端的二个的接点之间产生差异，但是藉由将如图示的可动接触件4的中心轴孔作为长孔4b游嵌于支轴9，使无关于接点消耗量的参差不一，在闭极状态中使二组的板弹簧10的弹簧负荷在可动接触件4的二个的可动接点/固定接点间平衡佳地作用而可以给与稳定的接触压力。

而且，弹簧构件藉由采用板弹簧10，相比于实施例1的双扭力弹簧7，零件的构造简单，可达成接触件支架的小型化。

接着，将实施例1、2的电流断路部、及其电流断路部3相组合构筑的3相断路器的组装构造作为实施例3、实施例4如图3、图4所示。

(实施例3)

在图3，在此实施例中构成3相断路器的各相的电流断路部，是兼用在前述的实施例中贯通可动接触件4的旋转中心的支轴9和接触子支架5的支轴的结构。

即，支轴9是贯通接触件支架5的旋转中心，并让其轴端由形成于电流断路部的壳1(二分割构造)的内侧的轴承部(无图示)支撑，使可动接触件4及接触件支架5转动可能地被枢轴支撑。进一步，在前述支轴9之外，在贯通开口于接触件支架5及壳1的侧壁面的圆弧状的轴孔1a的各相设置共通的驱动销11，使此驱动销11通过呈左右一列并列的各相的电流断路部并藉由断路器的开闭机构12与操作把手(摇臂把手)13连接。

由上述结构将操作把手13朝导通、断开位置倒下的话，藉由开闭机构12使驱动销11朝上下方向动作，与此连动，使各相的电流断路部的接触件支架5以前述支轴9为中心转动使可动接触件4朝开极、闭极位置驱动。

依据此组装构造，共享1根支轴9使可动接触件4及接触件支架5可转动地被枢轴支撑，进一步藉由将别的驱动销11横跨架设于各相的电流断路部之间，就可由少零件点数及简易的构造达成可动接触件4、接触件支架5的转动支撑、及各相的电流断路部及开闭机构12的连接。

(实施例4)

接着前述实施例3的应用实施例如4图所示。即在实施例3(图3参照)的结构中，在将3相的电流断路部呈左右并列结合组装的状态下，设在各相的支轴9不是在一直线上一致并列的话，藉由驱动销11连动3相的电流断路部进行导通、断开操作时，会产生咬住等而无法圆滑地连动操作的问题。

在此，在此实施例中，为了补偿前述组装精度的参差不一使各相的电流断路部可圆滑地连动操作，横跨各相的电流断路部使2个驱动销11架设在从接触件支架5的旋转中心位移的位置，同时，对于设在各相的电流断路部的支轴9，是由3相的任1相轴承支撑于定位置，对于其它的2相是使在支轴9的支撑有一些的松动地游嵌支撑于壳1的轴承部，通过前述2个驱动销11从开闭机构12将驱动力传达至各相的电流断路部来将接触件支架5驱动至导通、断开位置。

由此，在将各相的电流断路部结合的状态下，即使组装精度有一些的参差不一，也无咬住等的问题产生，可使各相的电流断路部圆滑地连动操作。

Claims

1.一种断路器，是将转动式的桥接形可动接触件游嵌保持于接触件支架，当过电流流动时由动作于固定接触件及可动接触件之间的电磁斥力将可动接触件朝向开极位置驱动的断路器，且在所述接触件支架是使作为可动接触件的接压弹簧发挥功能的二组弹簧构件对于可动接触件的旋转中心配置于轴对称位置，在闭极位置由所述弹簧构件的弹簧负荷使可动接触件的接点朝固定接点按压推迫，其特征为：

将对于所述弹簧构件的可动接触件的弹簧负荷作用点，设定在：在闭极位置附近使可动接触件朝闭极方向推迫，在开极位置附近使弹簧负荷的作用线的方向反转地将可动接触件朝开极方向推迫的位置。

2.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，弹簧构件是扭转线圈形的双扭力弹簧，使其弹簧的两端与接触件支架卡合，使中央的位移臂部与可动接触件的背面卡合地配置在其旋转中心的轴对称位置。

3.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，弹簧构件是板弹簧，将该弹簧挠曲的状态下横跨接触件支架及可动接触件的背面之间地架设在其旋转中心的轴对称位置。

4.如权利要求2或3所述的断路器，其特征在于，在可动接触件的旋转中心，开口有沿着连结二组的弹簧构件的负荷作用点方向的长孔，在该长孔藉由支轴来枢轴支撑保持于接触件支架。

5.如权利要求1至4中任一项所述的断路器，其中，贯通可动接触件的支轴是兼作接触件支架的支轴。

6.如权利要求5所述的断路器，其中，在可动接触件、接触件支架的支轴之外，具备贯通呈一横列并列的各相的接触件支架地与开闭机构连接的驱动销。