JP2006120374A - 過電流保護機能付きスイッチ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的小型で、構造簡易であり、安価な過電流保護機能付きのスイッチ機構を提供する。
【解決手段】 投入アーム６は、連結アーム８を介して可動接触子１を投入位置と開離位置との間で揺動させる。連結アーム８は、一端側において投入アーム６に対し枢支位置ｐ１とｐ２の択一的な２位置で枢支される。投入位置にある可動接触子１が、過電流による電磁反発力で、中間位置まで押し上げられたとき、枢支位置変更機構が、連結アーム８の枢支位置をｐ１からｐ２に変更して可動接触子１を中間位置に保持する。熱で溶解した可動接触子１は、投入位置へ復帰せず、固定接触部５へ溶着しない。投入アーム６が開離位置へ移動するときに、枢支位置リセット機構が連結アーム８の枢支位置をｐ２からｐ１に戻す。次に投入アーム６が投入位置へ移動するときに、可動接触子１は支障なく投入位置へ移動する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、電源切り替え開閉器等の接点として用いられるスイッチ機構に関し、特に回路短絡電流のような予期しない大電流による電磁反発力で可動接触子が発弧を伴って接点を開いた直後に閉路位置に自動復帰することにより、アークエネルギーで溶解した可動接触子が固定接触部に溶着して開路不能となることを防止する過電流保護機能付きのスイッチ機構に関する。

従来、電源切り替え開閉器のスイッチ機構として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。このスイッチ機構は、常時電源側の固定接触部に接触し、投入位置において負荷側の固定接触部に接触し、開離位置において負荷側の固定接触部から離れる可動接触子を有する（図１（Ｃ）、図２（Ｃ））。可動接触子は、投入位置と開離位置との間で揺動可能に枢支される。この可動接触子を投入位置と開離位置との間で揺動させるための投入アームと、この投入アームの揺動を可動接触子に伝える連結アームが設けられる。投入アームは、投入位置と開離位置との間を揺動可能で、投入位置にあるときに可動接触子を投入位置に保持し、開離位置にあるときに可動接触子を開離位置に保持する。可動接触子と負荷側の固定接触部との接触圧力を高めるためにばね力が用いられる。
特公平１−３２６０４号公報

上記従来のスイッチ機構においては、投入状態で可動接触子に短絡電流のような大電流が流れると、固定接触部と可動接触子との間に電磁反発力が生じ、可動接触子が発弧を伴って、固定接触部から押し上げられる。大電流が停止すると放電で溶解した可動接触子が保持力で投入位置に復帰して固定接触部に溶着され、可動接触子の開離動作が不能となる現象が生じる。
この不都合を防止するために、固定接触部に対する可動接触子の接触圧力を高くすると、可動接触子の操作力も高める必要があり、装置の大型化、コストアップを招来する難点がある。
この発明は、固定接触部に対する可動接触子の接触圧力を高くすることなく、したがって、装置の大型化、コストアップを招来することなく、可動接触子の固定接触部への溶着を防止することができる過電流保護機能付きのスイッチ機構を提供することを課題としている。

この発明のスイッチ機構は、投入位置と開離位置との間で揺動可能に一端側において枢支される可動接触子を有する。可動接触子は、常時負荷側の電気回路に接続され、投入位置において他端側が電源につながる固定接触部に接触する。これにより所望の電気的接続が得られる。
可動接触子を投入位置と開離位置との間で揺動させるために投入アームが設けられる。投入アームは、ソレノイド駆動等により投入位置と開離位置との間を揺動可能で、投入位置にあるときに可動接触子を投入位置に保持し、開離位置にあるときに可動接触子を開離位置に保持する。
投入アームの揺動を可動接触子に伝えるために連結アームが設けられる。連結アームは、一端側において投入アームに対し第１の枢支位置と第２の枢支位置の択一的な２位置で枢支され、他端側において可動接触子に枢支される。
投入位置にある可動接触子が、過電流による電磁反発力で、投入位置と開離位置の中間位置まで連結アームと共に押し上げられたときに、投入アームに対する連結アームの枢支位置を第１の枢支位置から第２の枢支位置に変更して可動接触子を中間位置に保持するために枢支位置変更機構が設けられる。それによって、熱で溶解した可動接触子がそのまま投入位置へ復帰して固定接触部へ溶着することを妨げる。
投入アームが開離位置へ移動するときに、投入アームに対する連結アームの枢支位置を第２の枢支位置から第１の枢支位置に戻すために枢支位置リセット機構がさらに設けられる。これによって、次に投入アームが投入位置へ移動したときに、可動接触子を支障なく投入位置へ移動させることができる。
例えば、枢支位置変更機構は、連結アームを投入アームに枢支する可動軸と、この可動軸を第１の枢支位置と第２の枢支位置の２位置で択一的に枢支することができるように投入アームに設けられる枢支孔と、可動軸をいずれかの枢支位置に弾性的に保持するためのばね部材とを具備するものとすることができる。また、枢支位置リセット機構は、連結アームの一端側に設けられるカム面と、投入アームが開離位置へ移動する途上でカム面を押圧して可動軸を第２の枢支位置から第１の枢支位置へ移動させるように投入アーム上に設けられる押圧部材とを具備するものとすることができる。このようにして、枢支位置変更機構及び枢支位置リセット機構を小型、単純化することができる。

この発明は、固定接触部に対する可動接触子の接触圧力を高くすることなく、したがって、装置の大型化、コストアップを招来することなく、過電流時の可動接触子の固定接触部への溶着を防止することができる過電流保護機能付きのスイッチ機構を提供する。

図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施例を示すスイッチ機構の斜視図、図２は同スイッチ機構の分解斜視図、図３は同スイッチ機構の断面図、図４ないし図１０は同スイッチ機構の動作を説明する側面図である。

図において、可動接触子１は、４枚の導体板１２，１３からなり、一端側において、軸２により、ブラケット３を介してフレームに枢支され、投入位置と開離位置との間で揺動可能である。図１において、可動接触子１は、投入位置にある。可動接触子１は、一端側において、負荷側に接続された固定接触部４に常時接触し、あるいは必要に応じて導線で接続されている。可動接触子１は、投入位置において他端側が、電源につながる固定接触部５に接続され、開離位置において固定接触部５から開離する。

この可動接触子１を投入位置と開離位置との間で揺動させるための投入アーム６は、可動接触子１の上方に配置され、固定金具１５で操作軸７に固着される。操作軸７は、スイッチＯＮ，ＯＦＦの操作指令に基づき、ソレノイド駆動により、所定角度正逆回転し、投入アーム６を投入位置と開離位置との間で揺動させる。

連結アーム８は、投入アーム６の揺動を可動接触子１に伝えるために、投入アーム６と可動接触子１とを接続する。投入アーム６が投入位置にある時、可動接触子１も投入位置にあり、開離位置ある時、可動接触子１も開離位置にある。
連結アーム８は、可動接触子１の外側面に平行に配置される一対のアーム板８ａと、両アーム板間を接続する連結板８ｂとを有する。連結アーム８は、アーム板８ａの一端側において可動軸９によって投入アーム６に枢支され、他端側において軸１０によって可動接触子１に枢支される。アーム板８ａの一端側にカム面８ｃが形成される。

可動接触子１の上部を覆う押圧部材１１は、可動接触子１と共に、軸２，１０でブラケット３と連結アーム８に枢支される。押圧部材１１は、可動接触子１の上面に対向する矩形の天板部１１ａと、天板部１１ａの対向辺から直角に下方へ延出し、可動接触子１の外側面に沿う平行一対の側板部１１ｂとを有する。図２において、押圧部材１１の側板部１１ｂは、軸受け孔１１ｃ，１１ｄを有する。
可動接触子１は、形状の異なる２種類、計４枚の導体１２，１３からなり、それぞれ軸２，１０により、ブラケット２と連結アーム８に枢支される。図３に示すように、導体１２，１３の軸２を受ける軸受け孔１２ａ，１３ａは、軸２を遊びをもって挿通させる同形の長円形である。導体１２，１３の軸１０を受ける軸受け孔１２ｂ，１３ｂは、軸１０を遊びをもって挿通させる円形であるが、軸受け孔１２ｂより軸受け孔１３ｂの方が大径である。各導体１２，１３と押圧部材１１の天板部１１ａとの間には、ばね１４が挿入され、それによって、可動接触子１が投入位置にあるときに、導体１２，１３が弾性的に固定接触部５へ圧接される。

図２において、投入アーム６は、矩形の上板部６ａと、上板部６ａの対向辺から直角に下方へ延出する平行一対の側板部６ｂとを有する。側板部６ｂは、可動軸９を受ける枢支孔６ｃを有する。枢支孔６ｃは、ほぼハート形の長孔からなり、図３に示す下端側の第１の枢支位置ｐ１と上端側の第２の枢支位置ｐ２の２位置で択一的に可動軸９を枢支することができる。枢支孔６ｃの中間部の内側には、可動軸９が２つの枢支位置ｐ１，ｐ２間を移動するのに抵抗となる内側突出部６ｄが突出する。

投入アーム６の内側には、枢支孔の内側突出部６ｄと協働して、可動軸９をいずれかの枢支位置ｐ１，ｐ２に弾性的に保持するためのばね部材１６が設けられる。ばね部材１６は、一端が可動軸９に係止され、他端が投入アーム６のばね受けピン１７に係止される。

投入アーム６の側板部６ｂの外側面には、連結アーム８のカム面８ａを押圧するための押圧ピン１８が突出する。図８に示すように、押圧ピン１８は、投入アーム６が、投入位置から開離位置へ揺動する途上で、連結アームのカム面８ｃを押圧して可動軸９を第２の枢支位置ｐ２から第１の枢支位置ｐ１へ復帰させる。

図４において、可動接触子１は、投入位置にあり、負荷側固定接触部４と電源側固定接触部５が、可動接触子１を介して電気的に接続され、可動軸９は投入アーム６の第１の枢支位置ｐ１に保持された状態にある。このとき、接点に回路短絡電流のような大電流が流れると、図５、図６に示すように、電源側固定接触部５と可動接触子１との間に電磁反発力が生じ、可動接触子１は、ばね１４を圧縮しながら、固定接触部５から離れる方向に押し上げられる。さらに可動接触子１が押し上げられると、図６に示すように、押圧部材１１，連結アーム８が同時に押し上げられ、可動軸９は、ばね１６を引いて、枢支孔６の突出部６ｄを乗り越え、第１の枢支位置ｐ１から第２の枢支位置ｐ２へ移動し、ここにばね力で保持される。この状態で、連結アーム８のカム面８ｃが、押圧ピン１８に当接する。その後、過電流が消滅すると、図７に示すように、可動接触子１がばね１４の力で押し下げられるが、可動接触子１は、固定接触部５から離れた中間位置に維持される。したがって、過電流による発熱で可動接触子１の接触部が溶解していても、固定接触部５に溶着されることがない。

図７の状態から、開離指令に基づいて投入アーム６が開離位置に向かって反時計方向へ回動すると、その回動途上で、図８に示すように、押圧ピン１８が連結アーム８のカム面８ｃを押圧して、連結アーム８と共に可動軸９を押し下げる。可動軸９は、ばね１６を伸ばしながら、枢支孔６の突出部６ｄを乗り越え、第２の枢支位置ｐ２から第１の枢支位置ｐ１へ移動してリセットされる。可動軸９は、枢支位置ｐ１において、ばね１６の力で保持され、図９に示すように、投入アーム６と可動接触子１は、開離位置に至る。

次の投入指令に基づき、投入アーム６が開離位置に向かって時計方向へ回動すると、可動接触子１が固定接触部５に当接して図１０に示す状態に至り、さらに回動すると、ばね１４を圧縮して、図４に示すように、投入アーム６と可動接触子１は、投入位置に至る。投入位置において、可動接触子１には、圧縮されたばね１４により、固定接触部５に対する接触圧力がかけられる。

この発明は、例えば、トランスファースイッチの接点として用いることができる。

本発明に係るスイッチ機構の斜視図である。 本発明に係るスイッチ機構の分解斜視図である。 本発明に係るスイッチ機構の断面図である。 本発明に係るスイッチ機構の動作を説明する側面図である。 本発明に係るスイッチ機構の動作を説明する側面図である。 本発明に係るスイッチ機構の動作を説明する側面図である。 本発明に係るスイッチ機構の動作を説明する側面図である。 本発明に係るスイッチ機構の動作を説明する側面図である。 本発明に係るスイッチ機構の動作を説明する側面図である。 本発明に係るスイッチ機構の動作を説明する側面図である。

符号の説明

１ 可動接触子
２ 軸
３ ブラケット
４ 負荷側固定接触部
５ 電源側固定接触部
６ 投入アーム
６ａ 天板部
６ｂ 側板部
６ｃ 枢支孔
６ｄ 突出部
７ 操作軸
８ 連結アーム
８ａ アーム板
８ｂ 連結板
８ｃ カム面
９ 可動軸
１０ 軸
１１ 押圧部材
１１ａ 天板部
１１ｂ 側板部
１１ｃ 軸受け孔
１１ｄ 軸受け孔
１２ 導体
１２ａ 軸受け孔
１３ 導体
１３ａ 軸受け孔
１４ ばね
１５ 固定金具
１６ ばね
１７ ばね受けピン
１８ 押圧ピン
ｐ１ 第１の枢支位置
ｐ２ 第２の枢支位置

Claims (8)

1. 投入位置と開離位置との間で揺動可能に一端側において枢支され、投入位置において他端側が電気回路につながる固定接触部に接触することにより所望の電気的接続が得られ、開離位置において他端側が前記固定接触部から開離することにより電気的接続が絶たれる可動接触子と、
   この可動接触子を投入位置と開離位置との間で揺動させるために、投入位置と開離位置との間を揺動可能で、投入位置にあるときに前記可動接触子を投入位置に保持し、開離位置にあるときに前記可動接触子を開離位置に保持する投入アームと、
   この投入アームの揺動を前記可動接触子に伝えるために、一端側において前記投入アームに対し第１の枢支位置と第２の枢支位置の択一的な２位置で枢支され、他端側において前記可動接触子に枢支される連結アームと、
   投入位置にある前記可動接触子が、過電流による電磁反発力で、投入位置と開離位置の中間位置まで前記連結アームと共に押し上げられたときに、前記投入アームに対する前記連結アームの枢支位置を前記第１の枢支位置から第２の枢支位置に変更して前記可動接触子を中間位置に保持し、それによって、前記可動接触子が前記固定接触部へ溶着することを妨げる枢支位置変更機構と、
   前記投入アームが開離位置へ移動するときに、前記投入アームに対する前記連結アームの枢支位置を前記第２の枢支位置から第１の枢支位置に戻す枢支位置リセット機構とを具備することを特徴とする過電流保護機能付きスイッチ機構。
2. 前記枢支位置変更機構が、前記連結アームを前記投入アームに枢支する可動軸と、
   この可動軸を前記第１の枢支位置と第２の枢支位置の２位置で択一的に枢支することができるように前記投入アームに設けられる枢支孔と、
   可動軸をいずれかの前記枢支位置に弾性的に保持するためのばね部材とを具備することを特徴とする請求項１に記載の過電流保護機能付きスイッチ機構。
3. 前記枢支位置リセット機構が、前記連結アームの一端側に設けられたカム面と、
   前記投入アームが開離位置へ移動する途上で前記連結アームのカム面を押圧して前記可動軸を前記第２の枢支位置から前記第１の枢支位置へ移動させるために前記投入アーム上に設けられた押圧部材とを具備することを特徴とする請求項１に記載の過電流保護機能付きスイッチ機構。
4. 前記枢支位置変更機構が、前記連結アームを前記投入アームに枢支する可動軸と、
   この可動軸を前記第１の枢支位置と第２の枢支位置の２位置で択一的に枢支することができる枢支孔と、
   前記可動軸をいずれかの前記枢支位置に弾性的に保持するためのばね部材とを具備し、
   かつ、前記枢支位置リセット機構が、前記連結アームの一端側に設けられたカム面と、
   前記可動接触子が中間位置にあって、前記投入アームが開離位置へ移動する途上で前記連結アームのカム面を押圧して前記可動軸を前記第２の枢支位置から前記第１の枢支位置へ移動させるために前記投入アーム上に設けられた押圧部材とを具備することを特徴とする請求項１に記載の過電流保護機能付きスイッチ機構。
5. 前記投入アームの前記枢支孔が、一端側に前記可動軸の第１の枢支位置を有し、他端側に前記可動軸の第２の枢支位置を有し、中間に前記可動軸の前記２つの枢支位置間の移動に対する抵抗となる内側突出部を有するほぼハート形の孔からなり、
   前記ばね部材が、一端において前記投入アームに係止され、他端において前記可動軸に係止され、可動軸を前記第１又は第２の枢支位置に弾性的に牽引して保持する引きばねからなり、
   それによって、過電流による電磁反発力で、前記連結アームが、前記可動接触子と共に押し上げられたときに、前記ばね部材のばね力に抗して前記可動軸を前記枢支孔の内側突出部を越えて前記第１の枢支位置から第２の枢支位置移動させることを特徴とする請求項２又は４に記載の過電流保護機能付きスイッチ機構。
6. 前記枢支位置リセット機構の前記押圧部材が、前記カム面の近傍に位置して前記投入アームの側面に突設された押圧ピンからなることを特徴とする請求項３又は４に記載の過電流保護機能付きスイッチ機構。
7. 投入位置と開離位置との間を揺動可能に一端側においてフレームに枢支され、投入位置において他端側が電気回路につながる固定接触部に接続されることにより所望の電気的接続が得られ、開離位置において他端側が前記固定接触部から開離する可動接触子と、
   この可動接触子を投入位置と開離位置との間で揺動させるために、投入位置と開離位置との間で揺動可能な投入アームと、
   この投入アームの揺動を前記可動接触子に伝えるために、投入アームと可動接触子とを接続する連結アームとを具備し、
   前記連結アームは、一端側において可動軸によって前記投入アームに枢支され、かつ、一端側に前記可動軸の前記投入アーム上の枢支位置を変更するためのカム面を有し、他端側において前記可動接触子に枢支され、
   前記投入アームは、前記可動軸を第１の枢支位置と第２の枢支位置の２位置で択一的に枢支することができる枢支孔と、可動軸をいずれかの前記枢支位置に弾性的に保持するためのばね部材と、投入位置から開離位置への揺動途上で前記連結アームのカム面を押圧して前記可動軸を前記第２の枢支位置から前記第１の枢支位置へ復帰させるための押圧部材とを有し、
   それによって、前記可動軸が第１の枢支位置に保持された状態で投入位置にある前記可動接触子が、連結アームと共に電磁反発力によって押し上げられて、投入位置と開離位置の間の中間位置に配置されたときに、前記ばね部材のばね力に抗して前記可動軸を第１の枢支位置から第２の枢支位置へ移動させて保持することにより可動接触子の中間位置を維持し、この状態から前記投入アームが開離位置へ移動する間に前記押圧部が前記連結アームのカム面を押圧して前記可動軸を前記第２の枢支位置から前記第１の枢支位置へ復帰させるように構成されることを特徴とする過電流保護機能付きスイッチ機構。
8. 常時負荷に接続され、投入位置と開離位置との間で揺動可能に一端側においてフレームに枢支され、投入位置において他端側が電源につながる固定接触部に接続され、開離位置において他端側が固定接触部から開離する可動接触子と、
   この可動接触子を投入位置と開離位置との間で揺動させるために、投入位置と開離位置との間で揺動可能な投入アームと、
   この投入アームの揺動を前記可動接触子に伝えるために、投入アームと可動接触子とを接続する連結アームとを具備し、
   前記連結アームは、一端側において可動軸によって前記投入アームに枢支され、かつ、一端側に前記可動軸の前記投入アーム上の枢支位置を変更するためのカム面を有し、他端側において前記可動接触子に枢支され、
   前記投入アームは、前記可動軸を第１の枢支位置と第２の枢支位置の２位置で択一的に保持することができる枢支孔と、可動軸をいずれかの前記枢支位置に弾性的に保持するためのばね部材と、投入位置から開離位置への揺動途上で前記連結アームのカム面を押圧して前記可動軸を前記第２の枢支位置から前記第１の枢支位置へ復帰させるための押圧部材とを有し、
   それによって、前記可動軸が第１の枢支位置に保持された状態で投入位置にある前記可動接触子が、連結アームと共に電磁反発力によって押し上げられて、投入位置と開離位置の間の中間位置に配置されたときに、前記ばね部材のばね力に抗して前記可動軸を第１の枢支位置から第２の枢支位置へ移動させて保持することにより可動接触子の中間位置を維持し、この状態から前記投入アームが開離位置へ移動する間に前記押圧部が前記連結アームのカム面を押圧して前記可動軸を前記第２の枢支位置から前記第１の枢支位置へ復帰させるように構成されることを特徴とする過電流保護機能付きスイッチ機構。
   

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