JP2007207720A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】短絡電流の限流遮断時に、固定／可動接触子間に作用する電磁反発力を助勢して可動接触子を高速で開極駆動できるようにする。
【解決手段】先端に可動接点３ａを有する可動接触子３が支軸３ｂを介して回動可能に軸支され、短絡電流の通電により固定接触子１との間に作用する電磁反発力で可動接触子３を開極位置に向けて駆動するようにしたものにおいて、可動接触子３の駆動助勢手段として、前記支軸３ｂを挟んで可動接点３aと反対側に延在する可動接触子３の後端部を包囲するＵ字形からなる第一の磁気ヨーク１０を設置するとともに、該第一の磁気ヨーク１０のＵ字の先端部１０aと対向するように可動接触子３の後端側に第二の磁気ヨーク２０を配置する。
【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、詳しくは短絡電流領域での限流遮断に対応する可動接触子の開極駆動機構に係わる。

周知のように頭記の回路遮断器は過電流引外し装置を備え、過電流が流れた際には引外し装置の検出動作により開閉機構をトリップさせて接点を開極させるように、また負荷回路側に短絡事故が発生して電流遮断部に定格電流の数十倍にも及ぶ過大な短絡電流が流れた場合には、前記の過電流引外し装置が作動する以前に固定／可動接触子の接点間に発生する電磁反発力（固定接触子の接点部は、例えば接触子導体をＵ形に屈曲するなどして、この部分に流れる電流の方向と可動接触子の導体に流れる電流とが同じ方向となるようにしている）で可動接触子を開極位置に向け素早く開極して電流を限流遮断するようにしている。

この場合に、短絡電流を短時間で限流遮断するには、接点の開極速度を十分に早めて固定／可動接点間に発生したアークをアクティブな状態に立ち上げた上で、アークの消弧グリッドへの押し込み駆動によりアーク電圧を上昇させて限流効果を高めることが重要なポイントであり、このための対応策として固定接触子，可動接触子の接点部近傍にＵ形の磁気ヨークを設置して接触子に流れる電流の磁界を磁気ヨークに集中させ、この集中磁界により接点間に発生したアークを消弧グリッドに向けて駆動するとともに、可動接触子は電磁駆動力を得て固定／可動接触子間の電磁反発力による開極動作を助勢するようにした構成のものが従来知られている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。

図４は前記の特許文献１に開示されている回路遮断器の構成図であり、図において、１は一端に電源側端子を形成した固定接触子、２は負荷側端子、３は可動接触子、４は開閉機構、５は開閉操作ハンドル、６は過電流引外し装置（電磁式）、７は過電流引外し装置６と開閉機構４のラッチとの間を連繋するトリップクロスバー、８は固定，可動接点の周域を上方から包囲して消弧グリッド（図示せず）との間に配置した逆Ｕ形の磁気ヨークである。

ここで、前記の磁気ヨーク８は可動接触子３に流れる電流によって生じる磁界を集中して可動接触子３を上方（開極方向）に引き上げる電磁力を発生させ、この電磁力で固定／可動接触子間の電磁反発力を助勢して可動接触子の開極速度を高めるほか、固定／可動接点間に発生したアークに対しては、アークを消弧グリッドに押し込む駆動力を与えるように作用する。

また、図５は特許文献２に開示されている回路遮断器の要部構造図で、固定接触子１の先端部には固定接点１ａの上方周域を包囲するようにＵ形の磁気ヨーク９を備えている。この磁気ヨーク９は、固定接触子１に流れる電流で発生する磁界を集中させ、電流遮断時にはこの集中磁界と可動接触子に流れる電流との間に作用する電磁力が可動接触子に上向きの駆動力を与えるとともに、固定／可動接点間に発生したアークを消弧グリッドに向けて駆動する。
特開平１０−３３４７７７号公報 特開平２−１１９０１８号公報

ところで、図４，図５に示した従来構成は、磁気ヨーク８，９を固定，可動接触子の接点近傍に配置していることから、電流遮断時に固定／可動接点間に発生したアークとの直接的な接触（アークが磁気ヨークに接触すると、磁気ヨークを透通する磁束の経路が変わって本来のアーク，可動接触子の駆動機能が発揮できなくなる）を避けるために絶縁物のバリアが必要となるなど、その組立構造も複雑化するといった問題がある。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、固定／可動接点間に生じたアークとの接触を防ぐ格別な防護策を考慮する必要なしに、短絡電流の限流遮断時には固定／可動接触子間の電磁反発力を助勢して可動接触子を高速で開極駆動できるように改良した回路遮断器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、先端に可動接点を有する可動接触子が支軸を介して回動可能に軸支され、短絡電流の通電により固定接触子との間に作用する電磁反発力で可動接触子を開極位置に向けて駆動するようにしたものにおいて、可動接触子の駆動助勢手段として、前記支軸を挟んで可動接点と反対側に延在する可動接触子の後端部を包囲するＵ字形からなる第一の磁気ヨークを設置するとともに、該第一の磁気ヨークのＵ字の先端部と対向するように可動接触子の後端側に第二の磁気ヨークを配置するようにする（請求項１）。

また、前記回路遮断器において、前記第一及び第二の磁気ヨークは、可動接触子の閉極位置ではギャップを有し、可動接触子の全開極位置では、第一の磁気ヨークと第二の磁気ヨークとの間のギャップが最小となるように配置するようにしてもよく（請求項２）、具体的には、Ｕ字形からなる第一の磁気ヨークのＵ字の先端部にテーパー面を形成することが好ましい（請求項３）。

更に前記回路遮断器において、前記Ｕ字形の磁気ヨークを磁性鋼板の積層体から構成するものとする。（請求項４）。

本発明によれば、先端に可動接点を有する可動接触子が支軸を介して回動可能に軸支され、短絡電流の通電により固定接触子との間に作用する電磁反発力で可動接触子を開極位置に向けて駆動するようにしたものにおいて、可動接触子の駆動助勢手段として、前記支軸を挟んで可動接点と反対側に延在する可動接触子の後端部を包囲するＵ字形からなる第一の磁気ヨークを設置するとともに、該第一の磁気ヨークのＵ字の先端部と対向するように可動接触子の後端側に第二の磁気ヨークを配置するようにしたので、短絡電流の限流遮断時に可動接触子を高速で開極動作させることができる。また、可動接触子の後端側に配した磁気ヨークの位置は固定／可動接点間のアーク発生部から離間していてアークに直接触れるおそれはない。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に示す実施例に基づいて説明する。

本実施例では、可動接触子３の駆動助勢手段として、可動接触子３の後端部にＵ字形からなる第一の磁気ヨーク１０を設置するとともに、該第一の磁気ヨーク１０のＵ字の先端と対向するように可動接触子３の後端側に第二の磁気ヨーク２０を配置している。

なお、図１（ａ）は、本発明の一実施例を示す閉極状態の回路遮断器の側視図、（ｂ）は（ａ）における磁気ヨークの動作機能の説明図、図２は、短絡電流遮断時の開極状態の回路遮断器を表す側視図、図３は、図１の３相用回路遮断器の内部構造を表す俯瞰図である。

図１乃至図３において、先端に可動接点３ａを有する板状の可動接触子３は回転支軸３ｂを介して開閉機構４に連繋した接触子ホルダ３ｃ（図３参照）に保持されており、後端に接続した可撓性のリード線３ｄが過電流引外し装置（熱動式）６を経て負荷側端子２に接続されている。

この回動式の可動接触子３に対して、前記支軸３ｂを挟んで可動接点３ａと反対側に延在する可動接触子３の後端部を囲むように、底辺を下にして左右の脚辺部が上方に延在するＵ字形からなる第一の磁気ヨーク１０と板状からなる第二の磁気ヨーク２０が配置されている。

前記第二の磁気ヨーク２０は、その両端が可動接触子３の両側面から突出するように可動接触子３の後端部の上面に取り付けられており、該磁気ヨーク２０の両端がギャップを介して前記第一の磁気ヨーク１０のＵ字の先端部１０ａと対向するように配置されている。

また、前記第一の磁気ヨーク１０として、Ｕ字の先端部にテーパー面のないＵ字形の磁気ヨークを使用するようにしてもよいが、本実施例においては、第一の磁気ヨーク１０のＵ字の先端部１０ａに、図２に示すように、可動接触子３が全開極位置に到達した際に、第一の磁気ヨーク１０と第二の磁気ヨーク２０との間のギャップが最小となるようなテーパー面を形成するようにしている。

更に、前記磁気ヨーク１０は渦電流損を低く抑えるために薄鋼板の積層体で構成されている。なお、図１において、５は可動接触子３を開閉機構４を介して開閉操作する操作ハンドル、７は過電流引外し装置６と開閉機構４のラッチとの間を連繋するトリップクロスバー、１１は消弧装置の消弧グリッドである。

上述した構成において、図１で示す接点の閉極状態では可動接点３ａが固定接触子１の固定接点１ａの上に重なり、接触子ホルダ３ｃに備えた接圧ばね（図示せず）のばね力を受けて固定接点１ａに加圧接触している。また、可動接触子３の後端部はＵ字形からなる第一の磁気ヨーク１０に対してその左右脚辺の間に嵌入してヨーク底辺部から上方に離間した位置に停止している。そして、前記可動接触子３の閉極位置では、可動接触子３の後端部に取り付けた第二の磁気ヨーク２０と第一の磁気ヨーク１０のＵ字の先端部１０ａとの間にギャップが存在している。

ここで、主回路に短絡電流ｉが流れると、固定／可動接触子間の電磁反発力を受けて可動接触子３が接圧ばねに抗して開極を開始するとともに、前記Ｕ字形からなる第一の磁気ヨーク１０及び第二の磁気ヨーク２０には図１（ｂ）で示すように可動接触子３に流れる電流ｉにより生じた磁界が集中し、その磁界方向に沿って磁束Φが透通するようになる。

この状態では、Ｕ字形の第一の磁気ヨーク１０及び第二の磁気ヨーク２０のギャップ長を短くするような電磁力Ｆが発生するため、可動接触子３には、図１（ｂ）に示すような下方向の力が作用し、これにより可動接触子３は支軸３ｂを支点として開極方向の駆動力（時計方向の力モーメント）を得る。

しかもこの電磁駆動力Ｆは、可動接触子３の回転中心（支軸３ｂ）に対して固定／可動接触子間に発生する電磁反発力と偶力の関係に作用して可動接触子３を開極方向に駆動する。これにより短絡電流の限流遮断時に可動接触子３を高速で開極動作させて遮断性能を高めることができる。また、可動接触子３の後端側に配置した第一の磁気ヨーク１０及び第二の磁気ヨーク２０の位置は固定接触子１と可動接触子３の接点間に発生するアークａｒｃから離間していてアークに直接触れるおそれはない。

また、前記第一の磁気ヨーク１０のＵ字形の先端部１０ａを図１のようにテーパー面として形成したので、可動接触子３が全開極位置に到達した際に、第一の磁気ヨーク１０のＵ字の先端部１０ａと第二の磁気ヨーク２０とのギャップが最小となり、可動接触子３の全開極位置での電磁力を高めることができる。これにより、全開極位置で可動接触子３を保持することができるので、全開極位置に到達した時の可動接触子３の跳ね返りによる開極距離の減少を抑制することができる。

なお、可動接触子３が全開極位置に到達した際の第一の磁気ヨーク１０と第二の磁気ヨーク２０とのギャップ長は、０にすると電磁力が最も強くなるが、磁気ヨーク同士の衝突を避けるため、０．５〜１ｍｍ程度のギャップを設けることが望ましい。

本発明の一実施例を示す回路遮断器の構成図で、（ａ）は閉極動作状態を表す側視図、（ｂ）は（ａ）における磁気ヨークの動作機能の説明図 短絡電流遮断時の開極状態を表す側視図 図１の３相用回路遮断器の内部構造を表す俯瞰図 特許文献１に開示されている従来例の回路遮断器の構成図 特許文献２に開示されている従来例の回路遮断器の要部構成図

符号の説明

１ 固定接触子
３ 可動接触子
３ａ 可動接点
３ｂ 支軸
３ｄ リード線
４ 開閉機構
８，９，１０ Ｕ形磁気ヨーク
２０ 磁気ヨーク

Claims (4)

1. 過電流通電時に可動接触子を開極させて電流を限流遮断する回路遮断器であり、先端に可動接点を有する可動接触子が支軸を介して回動可能に軸支され、短絡電流の通電により固定接触子との間に作用する電磁反発力で可動接触子を開極位置に向けて駆動するようにしたものにおいて、
   可動接触子の駆動助勢手段として、前記支軸を挟んで可動接点と反対側に延在する可動接触子の後端部を包囲するＵ字形からなる第一の磁気ヨークを設置するとともに、該第一の磁気ヨークのＵ字の先端部と対向するように可動接触子の後端側に第二の磁気ヨークを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、前記第一及び第二の磁気ヨークは、可動接触子の閉極位置ではギャップを有し、可動接触子の全開極位置では、第一の磁気ヨークと第二の磁気ヨークとの間のギャップが最小となるように配置されていることを特徴とする回路遮断器。
3. 請求項２に記載の回路遮断器において、Ｕ字形からなる第一の磁気ヨークのＵ字の先端部にテーパ面を形成したことを特徴とする回路遮断器。
4. 請求項１に記載の回路遮断器において、Ｕ字形の磁気ヨークが磁性鋼板の積層体からなることを特徴とする回路遮断器。

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