JP2005310780A - 配線用遮断器の可動接触子組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】 固定接触子から開離及び回動された可動接触子が接触状態に復帰しようとする現象を効果的に防止し、開回路方向に回動する可動接触子の開離回動速度を加速化できる可動接触子組立体を提供する。
【解決手段】 配線用遮断器の可動接触子組立体１００は、可動接触子１２０の独立的回転を許容して外周面上のカム面１１３を有する回転シャフト１１０と、固定接触子２０、３０に接触する位置と固定接触子から開離される位置とを回転自在に設置される可動接触子と、バネ１４１、１４２により提供される弾性力によって、可動接触子が固定接触子に接触した状態では、回転シャフトのカム面に接触した状態を維持し、可動接触子が固定接触子から開離されて回転する限流動作時には、カム面から離脱して回転シャフトの外周面に沿ってスライドすると共に、固定接触子からの開離が加速される方向に可動接触子に圧力を提供する一対のスライドピン１３１とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、配線用遮断器の可動接触子組立体に関し、特に、可動接触子及び該可動接触子を支持する回転シャフトの組立体を改善して限流性能を向上させた配線用遮断器の可動接触子組立体に関する。

一般に、配線用遮断器は、工場やビルの配電設備のうち、主に配電盤に設けられ、無負荷状態では、負荷側に電力を供給または遮断する開閉装置(switch)としての機能をし、負荷状態では、回路に短絡や地絡により大きな異常電流が流れる場合、電路及び負荷側機器を保護するために、電源側から負荷側への電力の供給を遮断する機能をする。

図１３は従来の配線用遮断器の構成を示す断面図であり、図１４は図１３の可動接触子組立体の正面図で、閉回路状態を示し、図１５は図１３の可動接触子組立体の正面図で、開回路状態を示す。

図１３〜図１５に示すように、配線用遮断器１は、モールドケース１０と、前記モールドケース１０の内部に所定の間隔をおいて設置される電源側固定接触子２０及び負荷側固定接触子３０と、前記固定接触子２０及び３０の間に回動自在に設置される回転型可動接触子組立体４０と、大電流を感知して遮断器をトリップさせるトリップ機構(trip mechanism)５０と、前記トリップ機構５０により自動動作され、または、開閉ハンドル１１を利用する手動操作により動作されて、可動接触子４１を前記固定接触子２０、３０から分離して回路を遮断させる開閉機構部(switching mechanism)６０と、回路の開閉動作時に前記可動接触子４１の接点４１ｂ、４１ｂと前記固定接触子２０、３０の接点２１、３１との間で発生する高温及び高圧のアークガスを消滅させる消弧機構(arc extinguishing mechanism)７０とを備える。

前記モールドケース１０は、前記各機構を収容するもので、その内部に異物が侵入することを防止するように機能し、前記各機構の相間絶縁だけでなく外部との絶縁のために絶縁材質から成形される。

前記電源側固定接触子２０及び負荷側固定接触子３０の端部には、それぞれ接点２１、３１が形成され、前記可動接触子４１の両端部には、接点４１ｂが形成される。

前記可動接触子組立体４０は、前記固定接触子２０及び３０の間に回動自在に設置されて閉回路状態または開回路状態を維持する可動接触子４１と、前記固定接触子２０及び３０の間に設置されて前記可動接触子４１を支持する回転シャフト４３と、回路に異常が発生して過電流が流れるとき、各接点２１、３１から発生する電磁反発力により、仮想の回転軸４３ａを中心に前記可動接触子４１を弾力的に回動させるように、各一端４５ａ、４７ａは前記可動接触子４１に固定され、各他端４５ｂ、４７ｂは前記回転シャフト４３に固定される複数のバネ４５、４７とから構成される。ここで、仮想の回転軸４３ａを中心に可動接触子４１を回転シャフト４３に支持させる方式をセルフセンタリング(self centering)ともいう。

図１４に示すように、可動接触子４１の接点４１ｂ、４１ｂと固定接触子２０、３０の接点２１、３１とが接触している状態を「閉回路状態」といい、図１５に示すように、可動接触子４１の接点４１ｂ、４１ｂと固定接触子２０、３０の接点２１、３１とが離れている状態を「開回路状態」といい、閉回路状態から開回路状態に転換されることを「開離(separating and opening)」という。

前記可動接触子４１は、仮想の回転軸４３ａに対し対称的に配置された１対のバネ４５、４７により支持されている。

また、前記バネ４５、４７の各一端４５ａ、４７ａは前記可動接触子４１に固定され、各他端４５ｂ、４７ｂは前記回転シャフト４３に固定されているために、回路に正常な電流が流れる場合には、図１４に示すように、可動接触子４１の接点４１ｂ、４１ｂと固定接触子２０、３０の接点２１、３１とが接触した状態、即ち、閉回路状態を維持することになる。ここで、前記バネ４５、４７は、前記可動接触子４１に、前記固定接触子２０、３０に接触する方向に弾性力、即ち、接触圧力を提供する。従って、電流が電源側固定接触子２０、可動接触子４１及び負荷側固定接触子３０に流れることになる。

これに対し、回路に短絡や地絡による大電流が流れる場合には、図１５に示すように、可動接触子４１の接点４１ｂ、４１ｂと固定接触子２０、３０の接点２１、３１との間の電磁反発力により、可動接触子４１が固定接触子２０、３０から開離されて回転モーメントを有することになり、これにより、可動接触子４１は、バネ４５、４７の復元力を克服して図面上の時計方向に回転することで回路を遮断する。未説明符号４９は、可動接触子４１の回動範囲を制限するストッパを示す。

しかしながら、従来の配線用遮断器の可動接触子組立体においては、開離時に、可動接触子４１の仮想の回転軸４３ａが一定でなく加変されて可動接触子４１の左右及び前後方向への移動が発生し、可動接触子４１の開離によりバネ４５、４７が引っ張られることで弾性復元力が増加して、可動接触子４１を再び固定接触子２０、３０に接触する方向に復帰させるような力が大きくなり、可動接触子４１が固定接触子２０、３０側に復帰する現象が発生し得る。これは、短絡事故時、接点の再接触及び電磁反発力による再分離を繰り返させてアークを持続的に発生させ、従って、瞬時限流特性が保証されず、遮断器自体及び負荷機器に深刻な被害を与える可能性があるという問題点があった。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、固定接触子から開離及び回動された可動接触子が接触状態に復帰しようとする現象を効果的に防止し、開回路方向に回動する可動接触子の開離回動速度を加速化することができる可動接触子組立体を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、トリップ機構の駆動によるトリップ時まで、可動接触子の固定接触子からの開離状態を持続的に維持できる配線用遮断器の可動接触子組立体を提供することにある。

本発明のさらにもう一つの目的は、閉回路状態で、固定接触子の接点と可動接触子の接点との間の接触(力)を一定に維持できる配線用遮断器の可動接触子組立体を提供することにある。

本発明のさらにもう一つの目的は、回転軸が実際に設けられていなくても、回転シャフトと可動接触子との回転中心を一致させることができ、回転軸が実際に設けられていても、可動接触子が回動する限流動作時にバネとの干渉がない配線用遮断器の可動接触子組立体を提供することにある。

本発明のさらにもう一つの目的は、バネを回転シャフトの両外側面に設置することにより、バネを回転シャフトに簡便かつ迅速に組み立てることができる配線用遮断器の可動接触子組立体を提供することにある。

本発明のさらにもう一つの目的は、回転軸が貫通する可動接触子の軸孔を垂直長孔とすることにより、電源側固定接触子と負荷側固定接触子とが可動接触子に対し正確に対称的でない場合も、可動接触子の接点と固定接触子の接点との間の接触圧力を均一に維持できる配線用遮断器の可動接触子組立体を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明による配線用遮断器の可動接触子組立体は、限流動作時に可動接触子の独立的回転を許容するために両側面間に設けられる開口及び外周面上に設けられるカム面(cam surface)を有し、前記可動接触子を回転自在に支持する回転シャフトと、前記回転シャフトの両側面間に回転自在に設置され、両端部に設けられる一対の接点及び一対の線形運動ガイド溝を対称的に備え、固定接触子に接触する位置と前記固定接触子から開離される位置とを回転自在に設置される可動接触子と、前記回転シャフトの両側面を横切るように設置され、前記線形運動ガイド溝内で線形運動自在であり、前記可動接触子が前記固定接触子に接触した状態では、前記回転シャフトのカム面に接触した状態を維持し、前記可動接触子が前記固定接触子から開離されて回転する限流動作時には、前記カム面から離脱して前記回転シャフトの外周面に沿ってスライドすると共に、前記固定接触子からの開離が加速される方向に前記可動接触子に圧力を提供する一対のスライドピンと、前記可動接触子が前記固定接触子に接触した状態では、これらの可動接触子と固定接触子間の接触が維持されるように、前記スライドピンに弾性力を提供し、前記可動接触子が前記固定接触子から開離されて回転する限流動作時には、前記可動接触子の前記固定接触子からの開離が加速される方向に、前記スライドピンに弾性力を提供するバネとを含むことを特徴とする。

本発明による配線用遮断器の可動接触子組立体においては、バネの両端部を支持するスライドピンが２つの円弧面を有するカム面及び外周面に沿ってスライドするために、バネからスライドピンを通じて可動接触子に作用する弾性力が可動接触子を固定接触子側に復帰させる方向から可動接触子を固定接触子から開離させる開放方向に転換されて開離を加速化することで、限流性能を極大化することができる。

また、接点開離時に、可動接触子の開離方向回転の最後位置で、前記回転シャフトの維持溝に前記スライドピンが係止されることによって、前記可動接触子の接点接触方向への復帰を遅延させるか、または開離状態を維持させることになり、従って、アークを排気し、トリップ機構によるトリップ動作が行われるまで十分に可動接触子の接点接触方向への復帰を防止し、開回路状態を維持することが可能になる。

さらに、本発明の第２実施形態において、バネは、その両端部を回転シャフトの外側でスライドピンに支持させれば設置が完了するので、その組立が非常に簡便である。

さらに、本発明の第２実施形態において、可動接触子の中心点に形成されて回転軸が貫通する軸孔が垂直方向の長孔であるので、電源側固定接触子と負荷側固定接触子とが可動接触子に対し正確に対称的に設置されていない場合や、可動接触子または固定接触子の各接点の不均一な消耗により正確な対称に異常が発生した場合も、可動接触子の接点と固定接触子の接点との間の接触圧力を均一に維持することができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明による配線用遮断器の可動接触子組立体の好ましい実施形態について説明する。

まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による配線用遮断器の可動接触子組立体の構成を説明する。

図面に示すように、本発明の第１実施形態による配線用遮断器の可動接触子組立体１００は、限流動作時に、可動接触子１２０の独立的回転を許容するために両側面間に設けられる開口１１１、及び外周面上に設けられるカム面１１３を有し、前記可動接触子１２０を回転自在に支持する回転シャフト１１０と、前記回転シャフト１１０の両側面間に回転自在に設置され、両端部に設けられる一対の接点１２１、１２１及び一対の線形運動ガイド溝１２３、１２３を対称的に備え、固定接触子２０、３０に接触する位置と前記固定接触子２０、３０から開離される位置とに回転自在に設置される可動接触子１２０と、前記回転シャフト１１０の両側面を横切るように設置され、前記線形運動ガイド溝１２３、１２３内で線形運動自在であり、前記可動接触子１２０が前記固定接触子２０、３０に接触した状態では、前記回転シャフト１１０のカム面１１３に接触した状態を維持し、前記可動接触子１２０が前記固定接触子２０、３０から開離及び回転する限流動作時には、前記カム面１１３から離脱して前記回転シャフト１１０の外周面に沿ってスライドすると共に、前記固定接触子２０、３０からの開離が加速される方向に前記可動接触子１２０に圧力を提供する一対のスライドピン１３１、１３１と、前記可動接触子１２０が前記固定接触子２０、３０に接触した状態では、これらの可動接触子１２０と固定接触子２０、３０との間の接触が維持されるように、前記スライドピン１３１、１３１に弾性力を提供し、前記可動接触子１２０が前記固定接触子２０、３０から開離されて回転する限流動作時には、前記可動接触子１２０の前記固定接触子２０、３０からの開離が加速される方向に、前記スライドピン１３１、１３１に弾性力を提供するバネ１４１、１４２とを含む。

より詳しくは、可動接触子１２０は、電源側固定接触子２０と負荷側固定接触子３０との間に設置され、これらの固定接触子２０、３０は、電源または負荷側電線が連結される端子部(図示せず)に向かって接点２１、３１が付着された端部が湾曲する限流型固定接触子である。可動接触子１２０は、その長手方向上の中心点を基準に対称形状を有し、両端部にそれぞれ接点１２１、１２１を備えるので対接点型(double contacts type)可動接触子とも呼ばれる。

可動接触子１２０の長手方向上の両端部が回転シャフト１１０に対し独立的に回転することを許容するために、回転シャフト１１０の直径方向の前記開口１１１は、予め決定された角度だけ開口されて形成される。

回転シャフト１１０は、図１に示すように、二片の回転シャフト体が結合されてなる円盤状を有し、回転シャフト１１０の外周面上には、一対のカム面１１３が対称的に設けられる。

前記カム面１１３は、可動接触子１２０が固定接触子２０、３０に接触する位置で前記スライドピン１３１を収容する面であって、第１の円弧面１１３ａと、前記第１の円弧面１１３ａと連結される第２の円弧面１１３ｂとからなる。

前記スライドピン１３１は、それぞれ前記回転シャフト１１０の両側面を横切って前記線形運動ガイド溝１２３内に設置され、限流動作時に、前記可動接触子１２０の回動によって、前記回転シャフト１１０の第１の円弧面１１３ａから第２の円弧面１１３ｂを経て外周面１１５に沿ってスライドすると共に、可動接触子１２０の線形運動ガイド溝１２３、１２３内で線形運動する。

前記スライドピン１３１が前記線形運動ガイド溝１２３から離脱することを防止するために、前記線形運動ガイド溝１２３の深さＤは、前記カム面１１３の深さｄより深いか等しく形成される。

前記スライドピン１３１と前記回転シャフト１１０との間の摩擦を低減するために、前記スライドピン１３１の長手方向上の両端部には、一対のローラ１５１が回転自在に設置されることが好ましい。

前記ローラ１５１は、可動接触子１２０と固定接触子２０、３０との接触時には、前記カム面１１３の第１の円弧面１１３ａに停止しており、可動接触子１２０が固定接触子２０、３０から開離されて回動する限流動作時には、前記カム面１１３の第２の円弧面１１３ｂを経て回転シャフト１１０の外周面１１５に沿って転がることにより、スライドピン１３１と回転シャフト１１０との間の摩擦を最小化して限流動作を円滑にする。

可動接触子１２０の両側面上には、回転中心に対し対称的に一対の固定ピン１２２が設けられる。

前記バネ１４１、１４２は、可動接触子１２０の両側面毎に設置され、前記バネ１４１、１４２の各一端部は、前記スライドピン１３１に支持され、各他端部は、前記固定ピン１２２に支持されるように互いに対称的に設置される。

前記可動接触子１２０が前記固定接触子２０、３０から開離されて回転する限流動作時に、前記可動接触子１２０の回転の最後位置で、前記回転シャフト１１０は、その外周面１１５上に前記スライドピン１３１を受け入れて、前記可動接触子１２０の前記固定接触子２０、３０に接触する位置への復帰を遅延させるか、または前記可動接触子１２０の開離状態を維持させるための一対の維持溝１１６を備える。

前記可動接触子１２０が前記固定接触子２０、３０に接触した状態、即ち、各接点が閉状態にある場合、前記各ローラ１５１は、前記回転シャフト１１０のカム面１１３のうち、第１の円弧面１１３ａに接触した状態を維持する。回路上に大電流が流れて、電磁反発力により、前記可動接触子１２０が前記固定接触子２０、３０から開離されて回転する限流動作時、即ち、各接点が互いに開離する場合は、前記各ローラ１５１がカム面１１３の第１及び第２の円弧面１１３ａ、１１３ｂと外周面１１５とに沿って転がる間、前記バネ１４１、１４２は、前記可動接触子１２０の前記固定接触子２０、３０からの開離が加速されるように、前記各スライドピン１３１を通じて、前記可動接触子１２０に弾性力を回転モーメントとして提供する。

未説明符号１５５は、ローラ１５１と可動接触子１２０の外側面との間の摩擦によりローラ１５１の回転が阻害されないように、これらのローラ１５１と可動接触子１２０の外側面との間のスペーサとして機能するワッシャである。

また、図３の未説明符号４９は、可動接触子１２０の開離回動時に、その回転を予め定められた位置までに制限するために予め決定された位置に設置されるストッパであり、リミットピンとも呼ばれる。

説明の便宜上、一対の可動接触子組立体１００のみを示しているが、三相のような多相の場合、回転シャフト１１０は、他の相の回転シャフトと長く連結されるバー形状を有することになり、図１３に示す開閉機構６０と接続されて、開閉機構６０の駆動により、多相の回転シャフトが同時連動されて回動されることができる。

前述の第１実施形態においては、可動接触子１２０が、回転シャフト１１０に中心軸がなく、バネ１４１、１４２と、これらのバネ１４１、１４２の両端部を支持するスライドピン１３１及び固定ピン１２２によるセルフセンタリングにより支持されるものを示したが、本発明による可動接触子１２０としては、実際に回転中心軸を可動接触子１２０の長手方向上の中心点に貫設して、回転シャフト１１０により両端が支持されるようにする変形例も可能である。このような変形例においては、図１４及び図１５に示す従来技術とは異なり、可動接触子１２０が固定接触子２０、３０から開離(開放)される限流動作時に、中心軸とバネとの間の干渉がない。従来技術においては、バネ４５、４７の一端４５ａ、４７ａが他端４５ｂ、４７ｂに対し時計方向に移動するので、結局、バネ４５、４７と仮想の回転軸４３ａとの間に干渉が発生することになる(図１５参照)。しかしながら、本発明においては、可動接触子１２０が固定接触子２０、３０から開離(開放)される限流動作時に、スライドピン１３１は、バネ１４１とバネ１４２とが平行を維持した状態で線形運動ガイド溝１２３、１２３内で線形移動のみを行うので、バネ１４１、１４２と中心軸との間の干渉が発生しない。

以下、このように構成された本発明の第１実施形態による配線用遮断器の可動接触子組立体の動作を図４〜図６を参照して説明する。
図４は、本発明の第１実施形態による配線用遮断器の可動接触子組立体の正面図で、閉回路状態を示す。

図４に示すように、各接点が接触した状態で、バネ１４１、１４２の初期弾性力により、前記バネ１４１、１４２に連結された各スライドピン１３１が、可動接触子１２０を図面上の反時計方向に回転させようとする力、即ち、反時計方向の回転モーメントを発生させることにより、前記可動接触子１２０の各接点１２１は、固定接触子２０、３０の接点２１、３１との接触を維持することになる。

ここで、各スライドピン１３１の各ローラ１５１は、回転シャフト１１０のカム面１１３のうち、第１の円弧面１１３ａに接触した状態を維持する。このような閉回路状態で、回路上の電流は、電源側固定接触子２０の接点２１から流れて、可動接触子１２０の各接点１２１を通じて流れた後、負荷側固定接触子３０の接点３１を通じて負荷端子(図示せず)へ流れる。
図５は、図４の可動接触子組立体の正面図で、開回路状態へ進行中の状態を示す。

図５に示すように、回路に短絡や地絡による大きな異常電流が流れる場合には、可動接触子１２０の各接点１２１と固定接触子２０、３０の接点２１、３１との間に電磁反発力が発生して、可動接触子１２０が、固定接触子２０、３０から開離される方向、即ち、図面上の時計方向に回転することになる。このとき、瞬間的に発生する電磁反発力は、バネ１４１、１４２により発生して可動接触子１２０を反時計方向に回転させる回転モーメントより相当大きく、結局、可動接触子１２０は、時計方向に回転することになる。ここで、各スライドピン１３１の両端に設置されたローラ１５１は、バネ１４１、１４２を引っ張ると共に、前記回転シャフト１１０の各カム面１１３の第２の円弧面１１３ｂ及び回転シャフト１１０の外周面１１５に沿って移動することになる。即ち、可動接触子１２０が時計方向に回転することによって、各スライドピン１３１の両端に設置されたローラ１５１は、バネ１４１、１４２を引っ張ると共に、回転シャフト１００外に中心を有する第１の円弧面１１３ａから回転シャフト１００内に中心を有する第２の円弧面１１３ｂの開始点、即ち、所謂死点(dead point)と呼ばれる位置を通ることになる。この死点を通ることによって、バネ１４１、１４２の弾性力は、各接点が接触する方向から接点の開離を加速化する方向に転換されて、図面上の時計方向の回転モーメントとして作用することになる。

ここで、スライドピン１３１は、可動接触子１２０の線形運動ガイド溝１２３内で線形移動すると共に、回転シャフト１１０のカム面１１３及び外周面１１５に沿ってスライドするが、線形運動案内溝１２３の深さＤがカム面１１３の最も深い第１の円弧面１１３ａの深さｄより深いか等しく形成されるため、線形運動ガイド溝１２３から離脱しない。

その後、電磁反発力により時計方向に回動し続ける可動接触子１２０により、スライドピン１３１に設置された各ローラ１５１は、回転シャフト１１０のカム面１１３を離脱して外周面１１５をスライドし、このとき、バネ１４１、１４２からスライドピン１３１を通じて可動接触子１２０に作用する弾性力は、可動接触子１２０を固定接触子２０、３０側に復帰させる方向(図面上の反時計方向)から、可動接触子１２０の固定接触子２０、３０からの開離を加速化する方向に転換される。

従って、本発明による可動接触子組立体により、限流動作時に、可動接触子の開離動作が迅速になることによって、配線用遮断器の限流性能を改善することができる。
図６は、図４の可動接触子組立体の正面図で、開回路状態を示す。

図６に示すように、限流動作時に、図面上の時計方向に可動接触子１２０が回転する最後位置で、前記回転シャフト１１０の維持溝１１６に前記ローラ１５１が係止されることによって、前記可動接触子１２０の接点閉方向への復帰を遅延させ、前記可動接触子１２０の接点開状態を維持させるようになる。

言い換えれば、可動接触子１２０がストッパ４９により止まる位置に到達したとき、ローラ１５１が回転シャフト１１０の維持溝１１６に係止されることによって、手動的にハンドル１１(図１３参照)を操作して可動接触子１２０を再び固定接触子２０、３０と接触する位置に復帰させるような外力がない限り、可動接触子１２０は、限流動作による開回路状態を維持することになる。

以下、図７〜図９を参照して、本発明の第２実施形態による配線用遮断器の可動接触子組立体の構成を説明する。

図に示すように、本発明の第２実施形態による配線用遮断器の可動接触子組立体２００は、限流動作時に、可動接触子２２０の独立的回転を許容するために両側面間に設けられる開口２１１、及び外周面上に設けられるカム面２１３を有し、前記可動接触子２２０を回転自在に支持する回転シャフト２１０と、前記回転シャフト２１０の両側面間に回転自在に設置され、両端部に設けられる一対の接点２２１及び一対の線形運動ガイド溝２２３を対称的に備え、固定接触子２０、３０に接触する位置と前記固定接触子２０、３０から開離される位置とに回転自在に設置される可動接触子２２０と、前記回転シャフト２１０の両側面を横切るように設置され、前記線形運動ガイド溝２２３内で線形運動自在であり、前記可動接触子２２０が前記固定接触子２０、３０に接触した状態では、前記回転シャフト２１０のカム面２１３に接触した状態を維持し、前記可動接触子２２０が前記固定接触子２０、３０から開離されて回転する限流動作時には、前記カム面２１３から離脱して前記回転シャフト２１０の外周面に沿ってスライドすると共に、前記固定接触子２０、３０からの開離が加速される方向に前記可動接触子２２０に圧力を提供する一対のスライドピン２３１と、前記可動接触子２２０が前記固定接触子２０、３０に接触した状態では、これらの可動接触子２２０と固定接触子２０、３０との間の接触が維持されるように、前記スライドピン２３１に弾性力を提供し、前記可動接触子２２０が前記固定接触子２０、３０から開離されて回転する限流動作時には、前記可動接触子２２０の前記固定接触子２０、３０からの開離が加速される方向に、前記スライドピン２３１に弾性力を提供するバネ２４１とを含む。

より詳しくは、可動接触子２２０は、電源側固定接触子２０と負荷側固定接触子３０との間に設置され、これらの固定接触子２０、３０は、電源または負荷側電線が連結される端子部(図示せず)に向かって接点２１、３１が付着された端部が湾曲する限流型固定接触子である。可動接触子２２０は、その長手方向上の中心点を基準に対称形状を有し、両端部にそれぞれ接点２２１、２２１を備えるので対接点型可動接触子とも呼ばれる。

可動接触子２２０の長手方向上の両端部が回転シャフト２１０に対し独立的に回転するように許容するために、回転シャフト２１０の直径方向の前記開口２１１は、予め決定された角度だけ開口されて形成される。

回転シャフト２１０は、二片の回転シャフト体が結合されてなる円盤状を有し、回転シャフト２１０の外周面上には、一対のカム面２１３が対称的に設けられる。
前記カム面２１３は、可動接触子２２０が固定接触子２０、３０に接触する位置で前記スライドピン２３１を収容する面であって、１つの円弧面(符号未指定)と、前記１つの円弧面と連結される他の円弧面(符号未指定)とからなる。

前記スライドピン２３１は、それぞれ前記回転シャフト２１０の両側面を横切って前記線形運動ガイド溝２２３内に設置され、限流動作時に、前記可動接触子２２０の回動によって、前記回転シャフト２１０のカム面２１３を経て外周面２１５に沿ってスライドすると共に、可動接触子２２０の線形運動ガイド溝２２３内で線形運動する。

前述の第１実施形態と同様に、前記スライドピン２３１が前記線形運動ガイド溝２２３から離脱することを防止するために、前記線形運動ガイド溝２２３の深さは、前記カム面２１３の深さより深いか等しく形成される。

前記スライドピン２３１と前記回転シャフト２１０との間の摩擦を低減するために、前記スライドピン２３１の長手方向上の両端部には、一対のローラ２５１が回転自在に設置されることが好ましい。

前記ローラ２５１は、可動接触子２２０と固定接触子２０、３０との接触時には、前記カム面２１３の１つの円弧面に停止しており、可動接触子２２０が固定接触子２０、３０から開離されて回動する限流動作時には、前記カム面２１３の他の円弧面を経て回転シャフト２１０の外周面２１５に沿って転がることにより、スライドピン２３１と回転シャフト２１０との間の摩擦を最小化して限流動作を円滑にする。

前記バネ２４１は、可動接触子２２０の一側面に１つずつ設置され、前記バネ２４１の両端部は、前記一対のスライドピン２３１により支持される。

前記可動接触子２２０が前記固定接触子２０、３０から開離されて回転する限流動作時に、前記可動接触子２２０の回転の最後位置で、前記回転シャフト２１０は、その外周面２１５上に前記スライドピン２３１を受け入れて、前記可動接触子２２０の前記固定接触子２０、３０に接触する位置への復帰を遅延させるか、または前記可動接触子２２０の開離状態を維持させるための一対の維持溝２１６を備える。

前記可動接触子２２０が前記固定接触子２０、３０に接触した状態、即ち、各接点が閉状態にある場合、前記ローラ２５１は、前記カム面２１３のうち、１つの円弧面に接触した状態を維持する。回路上に大電流が流れて、電磁反発力により、前記可動接触子２２０が前記固定接触子２０、３０から開離されて回転する限流動作時、即ち、各接点(２２１と２１、２２１と３１)が互いに開離する場合は、前記ローラ２５１が前記カム面２１３の１つの円弧面、他の円弧面、及び外周面２１５に沿って転がる間、前記バネ２４１は、前記可動接触子２２０の前記固定接触子２０、３０からの開離が加速されるように、前記各スライドピン２３１を通じて、前記可動接触子２２０に弾性力を回転モーメントとして提供する。

また、図７の未説明符号４９は、可動接触子２２０の開離回動時に、その回転を予め定められた位置までに制限するために予め決定された位置に設置されるストッパであり、リミットピンとも呼ばれる。

説明の便宜上、一対の可動接触子組立体２００のみを示しているが、三相のような多相の場合、回転シャフト２１０は、他の相の回転シャフトと長く連結されるバー形状を有することになり、図１３に示す開閉機構６０と接続されて、開閉機構６０の駆動により、多相の回転シャフトが同時連動されて回動されることができる。

一方、前述の本発明の第１実施形態による配線用遮断器の可動接触子組立体においては、可動接触子１２０が、回転シャフト１１０に中心軸がなく、バネ１４１、１４２と、これらのバネ１４１、１４２の両端部を支持するスライドピン１３１及び固定ピン１２２によるセルフセンタリングにより支持されるものを示したが、本発明の第２実施形態による配線用遮断器の可動接触子組立体において、可動接触子２２０は、図８に示すように、可動接触子２２０の長手方向上の中心点に垂直長孔２２５を設け、回転軸２２６を貫設して、回転シャフト２１０により両端が支持されるように構成される。ここで、回転軸２２６の両端部は、回転シャフト２１０の軸孔２６０ａに挿入されて回転シャフト２１０により支持されるが、回転軸２２６の長さは、回転シャフト２１０両外側の案内壁面２１２の外側に突出しないように予め決定される。第２実施形態においては、可動接触子２２０の長手方向上の中心点に形成されて回転軸２２６が貫通する垂直長孔２２５が垂直に長く形成されているので、電源側固定接触子２０と負荷側固定接触子３０とが可動接触子２２０に対して正確に対称的に設置されていない場合や、可動接触子２２０または固定接触子２０、３０の接点２２１、２１、３１の不均一な消耗により正確な対称に異常が発生した場合も、可動接触子２２０の接点２２１と固定接触子２０、３０の接点２１、３１との間の接触圧力を均一に維持することができる。

このような第２実施形態においては、図７及び図９に示すように、バネ２４１が回転軸２２６と接触のない回転シャフト２１０両外側の案内壁面２１２上に設置されるので、可動接触子２２０が固定接触子２０、３０から開離(開放)される限流動作時に、バネ２４１と回転軸２２６との間の干渉が発生しない。

以下、このように構成された本発明の第２実施形態による配線用遮断器の可動接触子組立体の動作を図１０〜図１２を参照して説明する。
図１０は、本発明の第２実施形態による配線用遮断器の可動接触子組立体の正面図で、閉回路状態を示す。

図１０に示すように、各接点が接触した状態で、バネ２４１の初期弾性力により、前記バネ２４１に連結されたスライドピン２３１が、可動接触子２２０を図面上の反時計方向に回転させようとする力、即ち、反時計方向の回転モーメントを発生させることにより、前記可動接触子２２０の各接点２２１は、固定接触子２０、３０の接点２１、３１との接触を維持することになる。

ここで、スライドピン２３１の各ローラ２５１は、回転シャフト２１０のカム面２１３のうち、前記１つの円弧面に接触した状態を維持する。このような閉回路状態で、回路上の電流は、電源側固定接触子２０の接点２１から流れて、可動接触子２２０の各接点２２１を通じて流れた後、負荷側固定接触子３０の接点３１を通じて負荷端子(図示せず)へ流れる。

図１１は、図１０の可動接触子組立体の正面図で、開回路状態へ進行中の状態を示す。

図１１に示すように、回路に短絡や地絡による大きな異常電流が流れる場合、可動接触子２２０の各接点２２１と固定接触子２０、３０の接点２１、３１との間に電磁反発力が発生して、可動接触子２２０が、固定接触子２０、３０から開離される方向、即ち、図面上の時計方向に回転することになる。このとき、瞬間的に発生する電磁反発力は、バネ２４１により発生して可動接触子２２０を反時計方向に回転させる回転モーメントより相当大きく、結局、可動接触子２２０は、時計方向に回転することになる。ここで、各スライドピン２３１の両端に設置されたローラ２５１は、バネ２４１を引っ張ると共に、前記回転シャフト２１０のカム面２１３及び外周面２１５に沿って移動することになる。即ち、可動接触子２２０が時計方向に回転することによって、スライドピン２３１の両端に設置されたローラ２５１は、バネ２４１を引っ張ると共に、回転シャフト２１０外に中心を有する前記１つの円弧面から回転シャフト２１０内に中心を有する前記他の円弧面の開始点、即ち、所謂死点と呼ばれる位置を通ることになる。この死点を通ることによって、バネ２４１の弾性力は、各接点が接触する方向から接点の開離を加速化する方向に転換されて、図面上の時計方向の回転モーメントとして作用することになる。

ここで、スライドピン２３１は、可動接触子２２０の線形運動ガイド溝２２３内で線形移動すると共に、回転シャフト２１０のカム面２１３及び外周面２１５に沿ってスライドするが、線形運動案内溝２２３の深さがカム面２１３の最も深い前記１つの円弧面の深さより深いか等しく形成されるため、線形運動ガイド溝２２３から離脱しない。

その後、電磁反発力により時計方向に回動し続ける可動接触子２２０により、スライドピン２３１に設置された各ローラ２５１は、回転シャフト２１０のカム面２１３を離脱して外周面２１５をスライドし、このとき、バネ２４１からスライドピン２３１を通じて可動接触子２２０に作用する弾性力は、可動接触子２２０を固定接触子２０、３０側に復帰させる方向(図面上の反時計方向)から、可動接触子２２０の固定接触子２０、３０からの開離を加速化する方向に転換される。

従って、本発明による可動接触子組立体により、限流動作時に、可動接触子の開離動作が迅速になることによって、配線用遮断器の限流性能を改善することができる。
図１２は、図７の可動接触子組立体の正面図で、開回路状態を示す。

図１２に示すように、限流動作時に、図面上の時計方向に可動接触子２２０が回転する最後位置で、前記回転シャフト２１０の維持溝２１６に前記ローラ２５１が係止されることによって、前記可動接触子２２０の接点接触方向への復帰を遅延させ、前記可動接触子２２０の接点開離状態を維持させることになる。

言い換えれば、可動接触子２２０がストッパ４９により止まる位置に到達したとき、ローラ２５１が回転シャフト２１０の維持溝２１６に係止されることによって、手動的にハンドル１１(図１３参照)を操作して可動接触子２２０を再び固定接触子２０、３０と接触する位置に復帰させるような外力がない限り、可動接触子２２０は、限流動作による開回路状態を維持することになる。

本発明の第１実施形態による配線用遮断器の可動接触子組立体を示す分解斜視図である。 図１の可動接触子組立体の斜視図であり、閉回路状態を示す。 図１の可動接触子組立体の斜視図であり、開回路状態を示す。 図１の可動接触子組立体の正面図であり、閉回路状態を示す。 図１の可動接触子組立体の正面図であり、開回路状態へ進行中の状態を示す。 図１の可動接触子組立体の正面図であり、開回路状態を示す。 本発明の第２実施形態による配線用遮断器の可動接触子組立体を示す斜視図である。 図７の可動接触子組立体の斜視図であり、閉回路状態を示す。 図７の可動接触子組立体の斜視図であり、開回路状態を示す。 図７の可動接触子組立体の正面図であり、閉回路状態を示す。 図７の可動接触子組立体の正面図であり、開回路状態へ進行中の状態を示す。 図７の可動接触子組立体の正面図であり、開回路状態を示す。 従来の配線用遮断器の構成を示す断面図である。 図１３の可動接触子組立体の正面図であり、閉回路状態を示す。 図１３の可動接触子組立体の正面図であり、開回路状態を示す。

符号の説明

２０ （電源側）固定接触子
２１ 接点
３０ （負荷側）固定接触子
３１ 接点
１１０ 回転シャフト
１１１ 開口
１１３ カム面
１１３ａ 第１の円弧面
１１３ｂ 第２の円弧面
１１５ 外周面
１２０ 可動接触子
１２１ 接点
１２３ 線形運動ガイド溝
１３１ スライドピン
１４１、１４２ バネ
１５１ ローラ
２１０ 回転シャフト
２１１ 開口
２１２ 案内壁面
２１３ カム面
２２０ 可動接触子
２２１ 接点
２２３ 線形運動ガイド溝
２２５ 垂直長孔
２２６ 回転軸
２３１ スライドピン
２４１ バネ
２５１ ローラ
２６０ａ 軸孔

Claims (7)

1. 限流動作時に可動接触子の独立的回転を許容するために両側面間に設けられる開口及び外周面上に設けられるカム面を有し、前記可動接触子を回転自在に支持する回転シャフトと、
   前記回転シャフトの両側面間に回転自在に設置され、両端部に設けられる一対の接点及び一対の線形運動ガイド溝を対称的に備え、固定接触子に接触する位置と前記固定接触子から開離される位置とに回転自在に設置される可動接触子と、
   前記回転シャフトの両側面を横切るように設置され、前記線形運動ガイド溝内で線形運動自在であり、前記可動接触子が前記固定接触子に接触した状態では、前記回転シャフトのカム面に接触した状態を維持し、前記可動接触子が前記固定接触子から開離して回転する限流動作時には、前記カム面から離脱して前記回転シャフトの外周面に沿ってスライドすると共に、前記固定接触子からの開離が加速される方向に前記可動接触子に圧力を提供する一対のスライドピンと、
   前記可動接触子が前記固定接触子に接触した状態では、これらの可動接触子と固定接触子との間の接触が維持されるように、前記スライドピンに弾性力を提供し、前記可動接触子が前記固定接触子から開離して回転する限流動作時には、前記可動接触子の前記固定接触子からの開離が加速される方向に、前記スライドピンに弾性力を提供するバネと、
   を含むことを特徴とする配線用遮断器の可動接触子組立体。
2. 前記可動接触子が前記固定接触子から開離して回転する限流動作時に、前記可動接触子の回転の最後位置で、前記回転シャフトは、前記外周面上に前記スライドピンを受け入れて、前記可動接触子の前記固定接触子に接触する位置への復帰を遅延させるか、または前記可動接触子の開離状態を維持させるための維持溝をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の配線用遮断器の可動接触子組立体。
3. 前記スライドピンが前記線形運動ガイド溝から離脱することを防止するために、前記線形運動ガイド溝の深さは、前記カム面の深さより深いか等しく形成されることを特徴とする請求項１に記載の配線用遮断器の可動接触子組立体。
4. 前記スライドピンと前記回転シャフトとの間の摩擦を低減するために、前記スライドピンに回転自在に設置されるローラをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の配線用遮断器の可動接触子組立体。
5. 前記スライドピンが互いに対称的に２つ設置され、２つの固定ピンが互いに対称的に前記可動接触子に固定され、前記バネが前記可動接触子の一側面に２つずつ設置され、前記２つのバネがそれぞれ、一端部は前記スライドピンに支持され、他端部は前記固定ピンに支持されるように、互いに対称的に設置されることを特徴とする請求項１に記載の配線用遮断器の可動接触子組立体。
6. 前記バネが、前記可動接触子の一側面に１つずつ設置され、前記バネの両端部が、前記スライドピンに支持されることを特徴とする請求項１に記載の配線用遮断器の可動接触子組立体。
7. 前記可動接触子の中心に長孔が設けられ、前記可動接触子の長孔を貫通するように前記可動接触子の回転軸が設けられ、前記可動接触子の長孔を貫通した回転軸の両端部は、前記バネとの干渉が回避できるように、前記回転シャフトに形成された軸孔内に挿入されて、前記回転シャフトにより支持されることを特徴とする請求項１に記載の配線用遮断器の可動接触子組立体。

Images