JP2005243299A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】過電流遮断時には消弧機能に加え、その開極動作に合わせて可動接触子およびアークに電磁駆動力が効果的に働いて遮断性能を高めるように電流遮断部を改良する。
【解決手段】固定接点１ａと接離する可動接点２ａを備えた可動接触子２が回動軸２ｃを支点として回動するレバー式接触子であり、その可動接点の開閉移動経路に沿って複数枚のＵ字形消弧板を配列した構造になる滴弧グリッド３を配置した回路遮断器において、消弧グリッドの消弧板を磁性板３ａとして各消弧板を平行に配列し、かつ消弧板の板面に対して可動接触子を閉極位置では４５°以上の角度で交差するように配置し、さらに可動接触子の開極回転角度を、開極位置で可動接触子が消弧板の板面と略平行になるように設定し、過電流遮断時における開極動作開始直後には可動接触子２に対して電磁駆動力ｆｌが効果的に働き、開極位置で接点間に生じたアーク４には電磁駆動力ｆ２が効果的に作用するようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、配線用遮断器，漏電遮断器などを対象とする回路遮断器に関し、詳しくはその電流遮断部の組立構造に係わる。

頭記の回路遮断器として、同定接点と接離する可動接点を備えた可動接触子が軸支点の回りに回動するレバー式接触子で、かつその可動接点の開閉移動経路に沿ってその経路を囲むように複数枚のＵ字形消弧板を配列した構造になる消弧グリッド（消弧室）を配置した構成のものが周知である（例えば、特許文献１参照）。
また、上記の回路遮断器において、過電流遮断時に可動接触子および可動接点と固定接点間に生じたアークに働く電磁駆動力を増強して遮断性能の向上を図るために、前記の消弧室に並置して、可動接触子の開閉移動経路を取り囲むような磁気駆動用鉄心を追加装備した構成の回路遮断器も知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平８−２５００１０号公報 特開平６−２８３０９０号公報

ところで、前記特許文献２のように、電流遮断部に消弧室と磁気駆動用鉄心を併設した構成の回路遮断器は、遮断性能の向上化が図れるものの、回路遮断器の組立部品点数が多くなるほか、ケース内に磁気駆動用鉄心の占有スペースを確保するために遮断器が大形化する問題がある
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は消弧機能と併せて、過電流遮断時の開極動作に合わせて可動接触子およびアークに電磁駆動力が効果的に働くように電流遮断部を改良した遮断性能の高い回路遮断を低コストで提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、固定接点と接離する可動接点を備えた可動接触子が軸支点の回りに回動するレバー式接触子であり、その可動接点の開閉移動経路に沿って複数枚のＵ字形消弧板を配列した構造になる消弧グリッドを配置した回路遮断器において、
前記消弧グリッドの消弧板を磁性板として各消弧板を平行に配列し、かつ消弧板の板面に対して可動接触子を閉極位置では４５°以上の角度で交差するように配置し（請求項１）、さらに可動接触子の開極回転角度を、開極位置で可動接触子が消弧板の板面と略平行になるように設定するものとする（請求項２）。

上記の構成において、主回路に過電流が流れると、可表接触子の通流電流によって接触子周囲に生成した磁束が消弧グリッドの消弧板（Ｕ字形磁性板）を通るようになる。この場合に、可動接触子の閉極位置では可動接触子と磁性板とが相対的に４５°以上の角度で交差していることから可動接触子には接触子を開極方向に向けて駆動する大きな電磁力が働き、この電磁駆動力を受けて可動接触子は高速で開極動作する。また、可動接触子が開極位置に近づくと、接触子は消弧グリッドの磁性板と略平行な向きになるため可動接触子に働く開極方向の電磁駆動力は小さくなるが、一方では固定接点／可動接点間に生じたアークと消弧グリッドの磁性板を通る磁束とが略直交するようになるためにアークに対して大きな電磁駆動力が作用し、この電磁力によりアークが消弧グリッド（ディアイオングリッド）の消弧板間に駆動されて消弧する。

つまり、可動接触子と消弧グリッドの消弧板との相対位置関係を先記のように設定したことにより、過電流遮断時には開極動作の前半で可動接触子に電磁駆動力が効果的に働き、後半ではアークに対して電磁駆動力が効果的に作用して遮断性能が向上する。しかも、消弧室と別に電磁駆動用鉄心を追加装備した従来構造（特許文献２）の回路遮断器と比べて部品点数が少なく、かつコンパクトな構成でコスト低減化が図れる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に示す実施例に基づいて説明する。
各図は回路遮断器の電流遮断部を示しており、図中で１は固定接触子、１ａは固定接点、１ｂは固定接触子１にリベット１ｃで固定したアークホーン、２は可動接触子、２ａは可動接点、２ｂは接触子の回動軸、２ｃは接触子を閉極方向に付勢している接圧バネ、３は可動接触子２の開閉移動経路に配置した消弧グリッド（消弧室）である。
ここで、消弧グリッド３は消弧板として複数枚のＵ字形磁性板３ａをその相互間に間隙を隔てて上下に配列した構造になり、各磁性板３ａは鎖線で示した左右側壁３ｂの間に跨がって図示のように斜め平行に支持されている。
また、前記の消弧グリッド３と可動接触子２との間には次記のような相対位置関係が設定されている。すなわち、図１（ａ）に示す閉極位置では、可動接触子２が回動軸２ｂを支点に前傾して可動接点２ａが固定接点１ａに接触し、かつ消弧グリッド３の磁性板３ａに対しては約４５°の角度で交差している。また、可動接触子２の開極回転角度（図１（ｃ）に鎖線で表した閉極位置と実線で表した開極位置との間の角度）を約４５°(一般に可動接触子の開極回転角度は開閉機構との関係から最大でも４５°程度である）として、開極位置では可動接触子２が消弧グリッド３の磁性板と略平行な向きになるように・位置決め設定している。

かかる構成で、主回路に過電流ｉが流れると、この過電流ｉが可動接触子２を流れることによって生じる磁束φが図１（ｂ）のように消弧グリッドの磁性板３ａを通るようになる。これにより、可動接触子２には矢印方向の磁気駆動力ｆｌ（回動軸２ｂを支点とした力のモーメント）が働き、この磁気駆動力ｆｌを受けた可動接触子２が按圧ばね２ｃに抗して開極方向に駆動される。この磁気駆動力ｆｌは可動接触子２の閉極位置（開極動作開始直後）で最も大きく、可動接触子２が開極方向に回動するに連れて消弧グリッド３の磁性板３ａとの相対角度が縮小するので磁気駆動力も減少する。
一方、可動接触子２が開極位置に移動すると（図１（ｃ）参照）、可動接点２ａと固定接触子側のアークホーン１ｂとの間に伸長したアーク４に流れる過電流ｉによって生じた磁束φが図１（ｄ）で示すように消弧グリッド３の磁性板３ａを通るので、これによりアーク４には矢印方向の磁気駆動力ｆ２が作用し、この磁気駆動力ｆ２を受けたアーク４は消弧グリッド３の内方に駆動され、磁性板３ａにより直列小ギャップアークとなって消弧する。この場合に、アーク４に流れる電流ｉの向きと磁性板３ａを通る磁束φとは図１（ｃ）で表すように略直交するのでアーク４に作用する磁気駆動力は最大となる。

上記の説明で判るように、可動接触子２と消弧グリッド３の磁性板（消弧板）３ａとの相対位置関係を先記のように設定したことにより、過電流遮断時には開極動作の開始直後で可動接触子２に最大の電磁駆動力が働き、また開極位置ではアーク４に対して最大の電磁駆動力が作用する。これにより可動接触子２およびアークに対し磁気駆動力ｆｌ，ｆ２が効果的に作用して回路遮断器の遮断性能が向上する。
なお、閉極位置で可動接触子２と消弧グリッド３の磁性板３ａとのなす角度を４５°からさらに増して行くと、過電流遮断時における開極動作開始直後に可動接触子２に働く磁気駆動力ｆｌがさらに増強されるが、可動接触子２の開極回転角度が４５°であれば、開極位置ではアーク４に流れる電流ｉと消弧グリッド３の磁性板３ａを通る磁束φとのなす角度が９０°より小さくなるため、アーク４に作用する電磁駆動力ｆ２は小さくなる。

そこで、回路遮断器の設計に当たっては、開極動作開始直後に可動接触子２に働く電磁駆動力ｆｌと開極動作の後半でアーク４に作用する電磁駆動力ｆ２のいずれを優先するかによって消弧グリッド３の磁性板３ａと可動接触子２との相対的角度を適正に設定するものとし、ここで固定接触子とグリッドとのなす角度をα，固定接触子と閉極状態での可動接触子とのなす角度をβ，可動接触子の開極回転角度をγとして、α＋β＝γ(γ≧４５°)となるように設定するのが望ましく、またβはγの１／２に設定するのが好ましい。

本発明実施例の構成，および過電流遮断動作の説明図であり、（ａ），（ｃ）はそれぞれ閉極，開極状態を表す電流遮断部の側視断面図、（ｂ），（ｄ）はそれぞれ（ａ）の矢視Ｐ，（ｃ）の矢視Ｑ方向から見た電流，磁束と可動接触子，アークに働く磁気駆動力の関係を表す図 図１（ａ）の平面図 図２の外観斜視図 図３から消弧グリッドを除外した固定および可動接触子の外観斜視図

符号の説明

１ 固定接触子
１ａ 固定接点
２ 可動接触子
２ａ 可動接点
３ 消弧グリッド
３ａ 磁性板
４ アーク
ｉ 過電流
φ 磁束
ｆｌ，ｆ２ 磁気駆動力

Claims (2)

1. 固定接点と接離する可動接点を備えた可動接触子が軸支点の回りに回動するレバー式接触子であり、その可動接点の開閉移動経路に沿って複数枚のＵ字形消弧板を配列した構造になる消弧グリッドを配置した回路遮断器において、
   前記消弧グリッドの消弧板を磁性板として各消弧板を平行に配列し、かつ消弧板の板面に対して可動接触子を閉極位置では４５°以上の角度で交差するように配置したことを特徴とする回路遮断器。
2. 請求項１記載の回路遮断器において、可動接触子の開極回転角度を、開極位置で可動接触子が消弧板の板面と略平行になるように設定したことを特徴とする回路遮断器。

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