JP2007149528A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮ばねのばね荷重に関係なく、大電流時の電磁反発力により、摺動接触面が瞬間的に開くことを防止できる構造を得るものである。
【解決手段】筐体の内部に固定接触子、可動接触装置、消弧装置、開閉機構部および過電流引き外し装置が具備される回路遮断器において、この可動接触装置は、開閉機構に連結され、この開閉機構と連動して回動するように支承されたロータと、このロータと連動するようにロータの相対向する貫通孔に嵌通された軸に係合された可動接触子と、この軸を貫通させる相対向する貫通孔を平行部に有し、この平行部にて可動接触子の両側面と摺動接触する固定導体と、軸に嵌挿されこの固定導体の平行部を可動接触子の両側面に押圧する接圧バネとを備え、この接圧バネと固定導体の平行部との間に、磁性材料で形成され、かつ軸を貫通させる貫通孔を有する一対のヨークを介在させた。
【選択図】図２

Description

この発明は、配線用遮断器や漏電遮断器などの回路遮断器の可動接触装置に関し、詳しくは摺動接触方式における大電流通過時の発弧防止に関するものである。

回路遮断器の開閉寿命には、機械的開閉寿命と電気的開閉寿命がある。前者は、主に機構部の摩耗や損傷によって決まる。後者は、それらに加えて接点の消耗に支配され、通常、前者より短い。機構部の損傷としては、特に銅の平編線や薄板で可撓性を持たせて電気的接続を行う部品（以下、シャントと称す）の疲労断線が、開閉寿命を制限する大きな要因である。

この要因を取り払う一対策として、可動接触子と可動子受けを摺動接触させ、この可動子受けの外部に配設した圧縮ばねによって、可動接触子と可動子受けの接触圧力を高める通電機構が知られている。この可動接触子と可動子受けの電気的接触は、前述したシャントを用いないことから、一般には「シャントレス通電機構」と呼ばれている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−３０６３２６号公報（第３頁左欄第９行〜第２６行、および第１図）

ところで回路遮断器には、前述した開閉寿命に関係する、この回路遮断器に具備された操作ハンドルを操作することにより電路を開閉する機能、すなわち、スイッチ機能だけではなく、過電流が流れることによる電線や負荷機器の焼損を未然に防止するために電路を遮断するという大きな役目を担っている。この遮断において、例えば、短絡事故による大きな過電流の場合は、固定接触子から開離した可動接触子との間で発生するアークを、いかに手際よく裁断するか、さらには、電磁反発力で浮き上がった可動接触子が、電流の減少に伴って接点接触圧力を発生するバネの力により戻され、固定接触子と固着してしまう（いわゆる溶着）ことをいかに防止するかに、各回路遮断器メーカーとも注力しているのは周知の通りである。

前述した摺動接触においては、以下に説明するような発弧の問題も存在する。具体的には、特許文献１の図１において、大電流遮断時、可動接触子から可動子受けに紙面上、上下２方向に分かれて流れる電流による電磁反発力で、可動子受けが開き（前述した可動接触子の浮きに相当）、その結果、発生したアークにより、可動接触子と可動子受けが固着してしまう恐れがあった。

この可動子受けの開きを防ぐために、例えば、圧縮ばねの荷重アップ、すなわち、可動子受けの可動接触子に対する押し付け力を増すことが考えられるが、この押し付け力を不用意に増してしまうと、冒頭に述べた開閉を繰り返すうちに、摺動接触面の摩耗が大きくなり、その結果、電気抵抗の増大による発熱、あるいは、可動接触子が滑らかに作動しなくなる、といった弊害が考えられる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、圧縮ばねのばね荷重に関係なく、大電流時の電磁反発力により、摺動接触面が瞬間的に開くことを防止できる構造を得るものである。

この発明における回路遮断器は、筐体の内部に固定接触子、可動接触装置、消弧装置、開閉機構部および過電流引き外し装置が具備される回路遮断器において、この可動接触装置は、開閉機構に連結され、この開閉機構と連動して回動するように支承されたロータと、このロータと連動するようにロータの相対向する貫通孔に嵌通された軸に係合された可動接触子と、この軸を貫通させる相対向する貫通孔を平行部に有し、この平行部にて可動接触子の両側面と摺動接触する固定導体と、軸に嵌挿されこの固定導体の平行部を可動接触子の両側面に押圧する接圧バネとを備え、この接圧バネと固定導体の平行部との間に、磁性材料で形成され、かつ軸を貫通させる貫通孔を有する一対のヨークを介在させたものである。

この発明によれば、接圧バネの荷重をアップさせることなく、可動接触子と固定導体の間の発弧を防止できるので、遮断性能と開閉性能を同時に改善した回路遮断器を提供することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における回路遮断器の閉状態を示す正面図、図２は図１における１極分の可動接触装置を示す斜視図、および図３は図２における線Ａ−Ａに沿う断面図である。なお、図４および図５は、説明をわかり易くするための図であり、図４は図２からロータを外した図、図５は図４における、一部部品を省略した分解斜視図である。

図１において、回路遮断器１０１は、合成樹脂で形成された筐体１の内部に、固定接触子３、可動接触装置１０２、消弧装置１０３、図示しない開閉機構部および過電流引き外し装置が具備されることで構成されている。このうち、開閉機構部に連動するハンドル２が、筐体１から突出しており、外部から手によって操作可能であること、および、閉状態にある回路遮断器１０１のハンドル２の位置より、紙面上、右側が図示しない例えば電源側電線との接続部（付番せず）、左側がやはり図示しない例えば負荷側電線との接続部（付番せず）であることは、それぞれ周知の通りである。

電源側電線との接続部を構成する、この回路遮断器１０１の極数分（例えば３個）の固定接触子３が筐体１に固定され、この固定接触子３の一端に固着された固定接点４が、やはり、この回路遮断器１０１の極数分の可動接触装置１０２の可動接触子５の一端に固着された可動接点６と接離することで、回路遮断器１０１の開閉、すなわち電路の入り切りが行われることも周知の通りである。なお、可動接触子５を軸７によって係合するロータ８が、図示しない接続部材で各極間を連接（ロータ８と接続部材を一体化した場合もあり、通常、この一体化物をクロスバーと呼んでいる）しており、この接続部材が開閉機構部と連結されることで、この開閉機構部の作動により、前述した開閉が行われるが、本発明の要部をなすものではないため、その詳しい説明は省略する。

図２に示すように、可動接触装置１０２は、前述した可動接触子５、可動接点６、軸７、およびロータ８に加え、固定導体９、接圧バネ１０、ヨーク１１によって構成されている。このうち固定導体９は、軸７が貫通する貫通孔９ａ１を設けた相対向する一対の平行部９ａ（図５参照）、およびこの平行部９ａより延設された基台９ｂにより形成されており、平行部９ａの間に、やはり軸７が貫通する貫通孔（つまり回転軸孔）５ａ１を設けた可動接触子５の摺動部５ａ（図５参照）が挟持される。一方、基台９ｂには、過電流引き外し装置（図１紙面上、可動接触装置１０２の左側に配設）が接続され、この過電流引き外し装置のやはり図示しない一部は負荷側電線との接続部を構成している。したがって、この閉状態における電流経路は、固定接触子３→固定接点４→可動接点６→可動接触子５→固定導体９→過電流引き外し装置となり、シャントを用いないシャントレス通電機構を構成していることがわかる。このシャントレス通電機構の中核、すなわち本発明の要部である、前述した平行部９ａに挟持された摺動部５ａ、換言すれば可動接触子５と固定導体９の電気的接触に関し、以下に詳しく説明する。

図３に示すように、ロータ８の相対向する貫通孔８ａに嵌通された軸７に、紙面上、左側から右側に向け、接圧バネ１０、ヨーク１１、平行部９ａ、摺動部５ａ、平行部９ａ、ヨーク１１、接圧バネ１０の順で係合されている。このうち、ヨーク１１については、図５に示すように、やはり軸７が貫通する貫通孔１１ａを有した略コ字状の磁性体で形成されたものを２組、具体的には、図４に示すように、略コ字状の両先端１１ｂ（図５参照）が相対向するように軸７に係合されている。このとき、この図４からも明らかなように、ヨーク１１はギャップＢをもって相対向している。すなわち、両先端１１ｂの寸法は、平行部９ａおよび摺動部５ａのトータル寸法に対しギャップＢが設けられるよう決められている。然るに、可動接触子５と固定導体９との電気的接触は、この固定導体９の外側に当接するヨーク１１を介在して、接圧バネ１０による押し付け力で得られている。なお、この実施例においては、図４に示すように接圧バネ１０は、一対の圧縮コイルバネ形状のコイル部１０ａと、このコイル部１０ａの一端から両コイル部１０ａを連結するように延びる略コ字状の腕部１０ｂとで構成され、この腕部１０ｂにより、図１に示す閉状態における可動接点６を固定接点４に押し付ける力も同時に発生させているが、この形状に限定されるわけではなく、両押し付け力をそれぞれ別個のバネで発生させるようにしてもよい。

このヨーク１１は、通常の開閉、あるいは回路遮断器１０１が有する定格電流内での通電では特に動きはないが、短絡事故などの大電流通過時においては、ヨーク１１同士の電磁吸引力が、図４紙面上、Ｃ方向に働く。したがって、この大電流通過時の可動接触子５と固定導体９の間に発生する電磁反発力、すなわち、平行部９ａが外側に開こうとする力に抗して、電磁吸引力が平行部９ａを内側に押し返そうとする。よって、摺動部５ａと平行部９ａ間の摺動接触面が瞬間的に開くことを防止できるので、この間での発弧がなくなり、遮断性能そのものを向上させることが可能となる。

このヨーク１１同士による電磁吸引力で瞬間的に開くことを防止する、ということは、換言すると、接圧バネ１０の押し付け力には依存していないことを意味している。したがって、この接圧バネ１０による押し付け力は、通常の通電での摺動接触面における発熱が回路遮断器１０１の性能に影響を与えない程度に抑えたものであればよい。したがって、押し付け力を小さくすることが可能となり、ひいては、摺動接触面の摩耗が低減でき、開閉性能を向上させることが期待できる。

なお、ヨーク１１同士による電磁吸引力を生み出すためにも、磁気抵抗減少に繋がるギャップＢを設けておくことが好ましい。さらに、このヨーク１１は、摺動部５ａと平行部９ａ間の摺動接触面を覆うように配設することが、平行部９ａを効率よく押し付けることからも好ましい。

この発明の実施の形態１における回路遮断器の閉状態を示す正面図である。 図１における１極分の可動接触装置を示す外観斜視図である。 図２における線Ａ−Ａに沿う断面図である。 図２からロータを外した図である。 図４における、一部部品を省略した分解斜視図である。

符号の説明

１ 筐体、２ ハンドル、３ 固定接触子、４ 固定接点、５ 可動接触子、５ａ 摺動部、５ａ１ 貫通孔、６ 可動接点、７ 軸、８ ロータ、８ａ 貫通孔、９ 固定導体、９ａ 平行部、９ａ１ 貫通孔、９ｂ 基台、１０ 接圧バネ、１０ａ コイル部、１０ｂ 腕部、１１ ヨーク、１１ａ 貫通孔、１１ｂ 先端、１０１ 回路遮断器、１０２ 可動接触装置、１０３ 消弧装置。

Claims (3)

1. 筐体の内部に固定接触子、可動接触装置、消弧装置、開閉機構部および過電流引き外し装置が具備される回路遮断器において、上記可動接触装置は、開閉機構に連結され、この開閉機構と連動して回動するように支承されたロータと、このロータと連動するように上記ロータの相対向する貫通孔に嵌通された軸に係合された可動接触子と、上記軸を貫通させる相対向する貫通孔を平行部に有し、この平行部にて上記可動接触子の両側面と摺動接触する固定導体と、上記軸に嵌挿され上記固定導体の平行部を上記可動接触子の両側面に押圧する接圧バネとを備え、上記接圧バネと上記固定導体の平行部との間に、磁性材料で形成され、かつ上記軸を貫通させる貫通孔を有する一対のヨークを介在させたことを特徴とする回路遮断器。
2. ヨークは略コ字状を有し、この略コ字状の両先端がともに相対向するように近接していることを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
3. 少なくとも固定導体の平行部と可動接触子の摺動接触する範囲を覆うようにヨークが介在していることを特徴とする請求項１または２記載の回路遮断器。
   
   

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