JP2008159270A

JP2008159270A - 遮断器

Info

Publication number: JP2008159270A
Application number: JP2006132760A
Authority: JP
Inventors: Akira Makita; 陽牧田; Kazunori Fukutani; 和則福谷; Toshie Takeuchi; 敏恵竹内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-07-21
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2026-05-11
Also published as: JP4578433B2

Abstract

【課題】従来の低電圧遮断器は、操作機構に多数のラッチやリンクを使用しており、機器寸法の大型化に繋がり、又部品点数が多く機器信頼性を補償するため一定期間毎のメンテナンスが必要であった。
【解決手段】この発明に係る遮断器は、軸心９１に対して垂直方向に第１の所定距離ｒａを隔てて第１の連結部によりシャフト９に回動自在に連結されると共に可動子に第２の連結部により連結された操作アーム７と、第１の連結部に対しシャフト９の周方向の異なる位置に設けられた第３の連結部によりシャフト９に連結され軸心９１に対して第２の所定距離ｒｂを隔てて直交する直線上で移動するよう駆動される駆動軸１６を有する電磁操作手段１０とを備えたもので、操作機構部の簡略化および小型化ができると共に、遮断器の制御性及び信頼性を向上することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、固定接点及び可動接点を有し、この可動接点を固定接点に対し投入し又は引外すための電磁操作機構を備えた遮断器に関するものである。

従来の低電圧遮断器は、蓄勢されたばねが開放された時に放出されるエネルギーを利用して、可動接点の投入又は引外し操作を行うばね操作式の遮断器が主流であった。（例えば特許文献１参照）
一方、真空スイッチの可動接点を電磁操作機構を用いて投入又は引外しを行うようにした遮断器も登場している。（例えば特許文献２参照）
特開平６−８９６５０号公報（図１〜５、第２頁）ＥＰ１２１４７２７Ｂ１号公報（Ｆｉｇ．１〜Ｆｉｇ．２、第２〜５頁）

特許文献１に示された低電圧遮断器は、操作機構に多数のラッチやリンクを使用しており、機器寸法の大型化に繋がり、又部品点数が多く機器信頼性を補償するため一定期間毎のメンテナンスが必要であった。

又特許文献２に示された遮断器は、可動接点と固定接点の投入又は引外し操作を行う操作軸と電磁操作機構の駆動軸との間に設けられるリンクも長尺となり、依然として機器の信頼性の向上、及び小型化には改善が必要である。更に、特許文献２に示された遮断器は、接点部の短時間通電性能を達成するためのＵ字型電路を備えているが、電流容量に依存してＵ字形電路の形状及び寸法をそれぞれ変更させる必要がある。ここで言う短時間通電性能とは、前記遮断器を主幹遮断器として使用する場合に必要とされる性能のひとつで、短絡事故等の大電流通電時に保護リレー装置が動作して安全な遮断動作が行われるまでの間、短絡電流を通電しつづける性能のことである。一般に大電流通電時には接点間に大きな電磁反発力が発生し、可動接点が浮上る可能性があるため、特許文献２に示されるＵ字形電路のような可動接点の浮上りを生じさせない構造が要求される。

この発明は、このような従来の遮断器に於ける課題を解決するためになされたもので、操作機構の簡略化および小型化を図ると共に、制御性、及び信頼性の向上を図った遮断器を得ることを目的としている。

この発明に係る遮断器は、固定接点を有する固定導体と、可動接点を有し該可動接点を前記固定接点に対して投入し又は引外すよう駆動される可動子と、軸心を中心として回動可能に設けられたシャフトと、前記軸心に対して垂直方向に第１の所定距離を隔てて第１の連結部により前記シャフトに回動自在に連結されると共に前記可動子に第２の連結部により連結された操作アームと、前記第１の連結部に対し前記シャフトの周方向の異なる位置に設けられた第３の連結部により前記シャフトに連結され前記軸心に対して第２の所定距離を隔てて直交する直線上で移動するよう駆動される駆動軸を有する電磁操作手段とを備え、該電磁操作手段を付勢して前記駆動軸を駆動することにより前記シャフトを回転させて前記操作アームを介して前記可動子を駆動するようにしたものである。
この発明に於いて、シャフトと操作アームとを連結する第１の連結部は、前記シャフトと前記操作アームとを直接連結する連結部である場合と、他の部材を介して前記シャフトと前記操作アームとを間接的に連結する連結部である場合の、双方を含む。
又、この発明に於いて、操作アームと可動子とを連結する第２の連結部は、前記操作アームと前記可動子とを直接連結する連結部である場合と、他の部材を介して前記操作アームと前記可動子とを間接的に連結する連結部である場合の、双方を含む。
更に、この発明に於いて、シャフトと駆動軸とを連結する第３の連結部は、前記シャフトと前記駆動軸とを直接連結する連結部である場合と、他の部材を介して前記シャフトと前記駆動軸とを間接的に連結する連結部である場合の、双方を含む。

この発明による遮断器によれば、軸心に対して垂直方向に第１の所定距離を隔てて第１の連結部によりシャフトに回動自在に連結されると共に可動子に第２の連結部により連結された操作アームと、前記第１の連結部に対し前記シャフトの周方向の異なる位置に設けられた第３の連結部により前記シャフトに連結され前記軸心に対して第２の所定距離を隔てて直交する直線上で移動するよう駆動される駆動軸を有する電磁操作手段とを備え、該電磁操作手段を付勢して前記駆動軸を駆動することにより前記シャフトを回転させて前記操作アームを介して前記可動子を駆動するようにしたので、操作機構部の簡略化および小型化ができると共に、遮断器の制御性、及び信頼性を向上することができる。

実施の形態１
図１はこの発明の実施の形態１に係る遮断器を示す構成図、図２及び図３は実施の形態１に係る遮断器の動作を説明するための説明図である。
図１において、絶縁筐体１は内部に絶縁壁１０３で仕切られた空間部１０１、１０２を有し、外部から空間部１０１に貫通する一対の固定導体２１、２２を備えている。固定導体２１、２２はそれぞれ図示しない電源側導体及び負荷側導体に接続される。固定導体２１及び固定導体２２は、それぞれ電源側端子及び負荷側端子ともいわれる。絶縁筐体１の空間部１０１に露出する固定導体２１の端部には固定接点２１１が固定されている。

可動子３はリンクピン４により回動自在に支持され、固定接点２１１に対抗する位置に可動接点３１１が固定されている。接圧ばね５は、可動接点３１１が固定接点２１１に投入されたときに両接点間に接触圧力を与えるように、可動子３をリンクピン４を中心として時計方向に回動させる方向に付勢する。可動子３と固定導体２２とは、撓むことが可能な可撓導体６により電気的に接続されている。

絶縁筐体１の空間部１０２内に設けられた板状の連結板８は、軸心９１の周りに回動可能に支持されたシャフト９に固定されている。連結板８は、その外周部から内側に向って傾斜した長溝状の連結穴８１を備えている。操作アーム７は、絶縁筐体１の仕切壁１０３に設けられた貫通孔１０４を貫通し、その一端が可動子３に回動自在に連結され、他端が連結ピン７１により連結板８に回動自在に連結されている。連結ピン７１による連結板８と操作アーム７の他端との連結部は、第１の連結部を構成し、この第１の連結部は、シャフト９の軸心９１から第１の所定距離である半径ｒの位置に設けられている。図１の場合、軸心９１と連結ピン７１とはｙ軸上で重なっているので、軸心９１に対する第１の連結部のｙ軸方向の距離ｒａは半径ｒに等しいが、周知の通りこのｙ軸方向の距離ｒａは、連結板８及びシャフト９の回転角に依存して減少する。操作アーム７の一端と可動子３との連結部は、第２の連結部を構成している。

電磁操作手段としての電磁操作機構１０は、絶縁筐体１の空間部１０２内に設けられ、磁性体で形成されたヨーク１１と、このヨーク１１の内側に固定された第１のコイル１２及び第２のコイル１３と、第１のコイル１２と第２のコイル１３との間に固定された永久磁石１４と、第１のコイル１２と第２のコイル１３及び永久磁石１４の内側を、図１のｙ軸の方向に移動可能な可動鉄心１５と、この可動鉄心１５に固定され、可動鉄心１５の移動に伴ってｙ軸方向の直線上で往復移動する駆動軸１６とを備えている。

電磁操作機構１０は、可動接点３１１の投入及び引外しの状態を維持することが必要であり、双安定型構造に構成されている。図１では、可動鉄心１５は永久磁石１５の磁力によりヨーク１１の図１の上方部に吸着されて安定しているが、コイル１３を付勢すると、コイル１３が発生する磁束の作用により、可動鉄心１５は図１の下方に駆動され、ヨーク１１の下方部に当接する。このときコイル１３は消勢されるが、永久磁石１４の磁力により可動鉄心１５はヨーク１１の下方に吸着されたままで安定する。次に、この状態のときコイル１２を付勢すると、コイル１２の磁力により可動鉄心１５は図１の上方に駆動され、図１に示すようにヨーク１１の上方部に吸着される。このときコイル１３は消勢されるが、永久磁石１４の磁力によりヨーク１１の下方に吸着されたまま安定する。

駆動軸１６は、連結板８の連結穴８１に嵌合する連結ピン１６１により連結板８に連結されている。連結ピン１６１及び連結穴８１による連結部は、第３の連結部を構成する。駆動軸１６は、軸心９１に対して距離ｒｂを介して直交しているｙ軸方向の直線上で移動する。この距離ｒｂは第２の所定距離に相当する。連結板８はシャフト９と共に軸心９１の周りに回転するが、連結穴８１が連結板８の外周部から内側に向って傾斜する形状に形成されているので、連結板８が回転しても、連結ピン１６１は、軸心９１との間のｘ軸方向の距離ｒｂを常に一定に保ったまま連結穴８１と嵌合する。

図１は、可動接点３１１を固定接点２１１から引外した状態を示しているが、この状態に於いて電磁操作機構１０のコイル１３を付勢すると、その可動鉄心１５は図１の下方へ駆動され、可動鉄心１５に固定された駆動軸１６はｙ軸上で下方に移動する。駆動軸１６がｙ軸上で下方へ移動することにより、駆動軸１６に連結された連結板８が連結ピン１６１及び連結穴８１からなる第３の連結部を介して駆動され反時計方向に回動する。連結板８が反時計方向に回動することにより、連結ピン７１により連結板８に連結された操作アーム７は、ｘ軸上で右方向へ駆動され、可動子３を図１の右方向へ駆動する。

図２は、可動子３が図１の右方向へ駆動されることにより、可動接点３１１が固定接点２１１に接触を開始した投入初期の状態を示している。この投入動作のとき、接圧ばね５の作用により固定接点２１１及び可動接点３１１の間には接触圧力が加わり、操作アーム３には矢印方向の負荷力Ｆａが発生する。一方、電磁操作機構１０の駆動軸１６には、可動鉄心１５に作用する吸引力に基づく操作力Ｆｂが矢印方向に発生している。従って、連結板８を固定しているシャフト９に作用する回転モーメントは、シャフト９を時計方向に回転させようとする負荷モーメントＭａ（＝Ｆａ・ｒａ）と、シャフト９を反時計方向に回転させようとする操作モーメントＭｂ（＝Ｆｂ・ｒｂ）である。
ここで、
Ｍａ＝Ｆａ・ｒａ
Ｍｂ＝Ｆｂ・ｒｂ
であり、シャフト９及び連結板８を反時計方向に回動させるには、Ｍｂ＞Ｍａの関係が必要がある。

負荷モーメントＭａに打ち勝つ操作モーメントＭｂが連結板８に加えられることにより、連結板８は図２に位置から更に反時計方向に回動して、図３に示す可動接点３１１の投入完了の位置に到達する。この投入完了の状態では、シャフト９の軸心９１と連結ピン７１の中心とリンクピン４の中心とは一直線上に位置し、駆動軸１６、連結板８、シャフト９、操作アーム７及び可動子３は、その位置で停止し、可動接点３１１の固定接点２１１への投入が継続される。

前述したとおり、軸心９１と連結ピン７１とのｙ軸方向の距離ｒａは、図１に示す位置のとき最大であるが、連結板８の回転角に依存して減少する。一方、連結ピン１６１と軸心９１との間のｘ軸方向の距離ｒｂは、常に一定である。従って、負荷モーメントＭａは、接圧ばね５による負荷力Ｆａを一定とすれば、図１の位置を基点として連結板８の回転角に依存して減少する。一方、操作モーメントＭｂは、連結板８が回転しても距離ｒｂが一定であるので、電磁操作機構１０の駆動力Ｆｂにのみ依存して変化する。

接圧ばね５により連結板８に作用する負荷力Ｆａと、負荷モーメントＭａの関係を図４に示す。図４に於いて、横軸は操作アーム７のストローク[mm]、縦軸はフォース[Ｎ]を示す。操作アーム７のストロークｔ１で接圧ばね５による負荷力Ｆａが立ち上がり、以降、操作アーム７が図１示す位置から図２に示す位置を経て、図３に示す可動接点３１１の投入完了の位置に至るまで、そのストロークの増大に対応して図４に実線で示すように負荷力Ｆａは直線的に増大する。一方、操作アーム７が図１の位置から図３の位置へ移動することに対応して連結板８及びシャフト９は回転するので、前述したとおり軸心９１と連結ピン７１とのｙ軸方向の距離ｒａは、連結板８とシャフト９の回転角に依存して減少する。その結果、連結板８及びシャフト９に作用する負荷モーメントＭａは、図４の破線で示すように変化し、図３の可動接点３１１の投入完了位置でほぼ最小となる。この投入完了位置における操作アーム７のストロークは図４のｔ２で示される。

可動接点３１１を固定接点２１１に投入し図３に示す投入完了状態を維持するためには、負荷モーメントＭａ以上の操作モーメントＭｂを連結板８に継続的に加える必要があるが、前記したように負荷モーメントＭａは連結板８の回転角に依存して減少し投入完了状態で最小となるので、投入完了を維持する操作モーメントＭｂはその最小時の負荷モーメントＭａ以上であればよく、比較的小型の電磁操作機構１０の永久磁石１４による可動鉄心１５の吸着力により投入完了状態を維持することが出来る。

次に、図３に示す投入完了状態から可動接点３１１を引外す場合の動作を説明する。図３の投入完了状態にあるとき、電磁操作機構１０の可動鉄心１５は、図１に示す位置とは逆の位置、即ちヨーク１１の図１の下側に吸着されて安定している。このときコイル１２を付勢すれば、コイル１２が発生する磁束の作用により可動鉄心１５は図１の上方に吸引され、図２に示す方向とは逆方向の操作力Ｆｂを操作アーム１６に発生する。この操作力Ｆｂに基づく操作モーメントＭｂ（＝Ｆｂ・ｒｂ）により、連結板８はシャフト９の軸心９１の周りに時計方向に回動し始める。

図３に示す投入完了状態では、軸心９１と、連結ピン７１及びリンクピン４が一直線上に整列して静止しているが、連結板８の時計方向の回動によりその整列が崩れ、操作アーム７は図４のストロークｔ２からストロークｔ１の方向に移行する。このとき、時計方向に回転する連結板８の回転角に依存して、軸心９１と連結ピン７１とのｙ軸方向の距離ｒａは増大するので、図４に示すように負荷モーメントＭａは急激に増大する。その結果、連結板８は大きな負荷モーメントＭａを受けて急激に時計方向に回転し、操作アーム７は可動子３の可動接点３１１を固定接点２１１から引外し、図１に示す引外し状態となって安定する。

図３に示す投入完了状態で固定導体２１、２２の間に接続された外部回路［図示せず］を閉じて通電しているとき、例えば短絡事故等が生じると、固定接点２１１と可動接点３１１との間に大電流による大きな電磁反発力が発生するが、図３に示すように投入完了の状態では、シャフト９の軸心９１と連結ピン７１の中心とリンクピン４の中心とは一直線上に位置しているので、電磁反発力により連結板８を時計方向に回動させようとする負荷モーメントは減殺されており連結板８は回動せず、可動接点３１１が固定接点２１１から離反することはない。従って、この遮断器が主幹遮断器として使用されていても、短時間通電性能を達成することが出来る。

このように、この発明の実施の形態１に係る遮断器によれば、従来の装置のように電磁操作機構に要する駆動力を軽減するために多数のリンクを用いそのリンク比によって負荷力を軽減する必要がなく、操作機構部を簡単且つ小型化することができると共に、遮断器の制御性及び信頼性の向上とメンテナンスフリーを図ることができる。

実施の形態２
図５は、この発明の実施の形態２に係る遮断器の主要部の構成図である。図５に於いて、連結リンク１７は、電磁操作機構１０の駆動軸１６と連結板８とに夫々連結ピン１７１、１７２により回動自在に連結されている。この連結リンク１７による駆動軸１６と連結板８の連結は、第３の連結部を構成しており、実施の形態１に於ける連結板８の連結穴８１と連結ピン１６１による第３の連結部に相当するもので、駆動軸１６の図５に於ける上下方向（y軸方向）の直線上での移動を保ったまま駆動軸１６と連結板８を連結するものである。
その他の構成は、実施の形態１に係る遮断器と同様である。
この実施の形態２に係る遮断器によれば、連結穴を設ける必要がなく製造が容易と成る。

実施の形態３
図６は、この発明の実施の形態３に係る遮断器の主要部の構成図である。図６に於いて、ストッパーピン８０１は連結板８に固定されている。ピン受け８０２は、連結板８が投入完了位置（図６に示す位置）まで回動したとき、ストッパーピン８０１と係合して連結板８を停止させ、シャフト９の軸心９１と連結ピン７１及びリンクピン４とを一直線上に位置させてその状態を維持する。
その他の構成は実施の形態１と同様である。
この実施の形態３に係る遮断器によれば、長期間の使用による接点の磨耗や、組み立てのばらつき等による投入完了状態での位置ずれを防止し安定した動作性能を得ることができる。

実施の形態４
図７はこの発明の実施の形態４に係る遮断器の主要部の構成図である。図７に於いて、連動軸１６０１は、その一端が連結ピン１６１１により電磁操作機構１０の駆動軸１６に回動自在に連結されている。ストッパーレバー１６０２は、一端が支持ピン１６１３により回動自在に支持され、ほぼ中央部が連結ピン１６１２により連動軸１６０１の他端に回動自在に連結されている。このストッパーリンク１６０２の他端にはストッパーピン８０１１が固定されている。ストッパーピン８０１１は、図７に示すように、遮断器の投入動作完了後、連結板８の切欠き部［図示せず］に、くさびを打ち込むように係合し、投入完了時における連結板８及びシャフト９の位置を維持し、連結板８の時計方向及び反時計方向の回動を阻止するものである。

遮断器を引外し動作させるときは、電磁操作機構１０に引外し指令を与えて駆動軸１６を図7の上方へ駆動させる。これによって駆動軸１６に連動軸１６０１を介して連結されたストッパーレバー１６０２は、支持ピン１６１３を中心として反時計方向に回動され、ストッパーピン８０１１と連結板８の切欠き部との係合が解除され、連結板８が時計方向に回動されて可動接点３１１の引外し動作が行われる。

実施の形態３では、ストッパーピン８０１は、投入完了位置を通り越して連結板８及びシャフト９が更に反時計方向に回転することを防止することが主な目的であったのに対し、この実施の形態４では、ストッパーピン８０１１は、投入完了時の連結板８が時計方向及び反時計方向のいずれにも回動することを防止し、投入完了時の連結板８の回転角度を完全に維持することを目的として設けられている。

実施の形態４では図７に示す通り、投入完了後のシャフト９、連結ピン７１、リンクピン４のそれぞれの軸心が一直線上に揃っておらず、シャフト９の軸心９１を中心として、連結ピン７１が、リンクピン４より時計方向に進んだ位置にある。従って短絡等で大電流が接点間に流れた時に発生する大きな電磁反発力により、連結板８に時計方向の大きな回転力が作用するが、連結板８の切欠き部に係合しているストッパーピン８０１１によって連結板８及びシャフト９の回転は防止され、短時間通電性能は達成される。
その他の構成は、実施の形態１と同様である。

尚、図７では、連動軸１６０１およびストッパーレバー１６０２を用いて駆動軸１６とストッパーピン８０１１を機械的に連動させているが、電磁操作機構１０の動作とストッパーピン８０１１の動作を電気的に連動させる等、他の手段で連動させてもよい。

実施の形態５
図８及び図９は、この発明の実施の形態５に係る遮断器の主要部の構成図で、図８は引外し完了状態、図９は投入完了状態を示す。図８、図９に示すように、連結板８に設けられた連結穴８１０は、Ｌ字型に屈曲して繋がる第１の穴部８１１と第２の穴部８１２とから構成されている。図８に示す引外し完了状態では、駆動軸１６に設けられた連結ピン１６１は連結穴８１０の第２の穴部に嵌合しているが、図９に示す投入完了状態では、連結ピン１６１は連結穴８１０の第１の穴部８１１に嵌合する。
他の構成は実施の形態１と同様である。

可動接点３１１の投入完了状態では、操作アーム７に作用する負荷力Ｆａによって、図９に示す通り、連結板８を介して連結ピン１６１に負荷分力Ｆｂ２が矢印の方向に作用する。連結ピン１６１と係合する連結穴８１０の第１の穴部８１１の接触面が、駆動軸１６の移動方向と平行であれば負荷分力Ｆｂ２は図９の水平方向成分のみであり、図９の上下方向、即ち電磁操作機構１０の駆動軸１６の移動方向には、負荷分力は製作のばらるきによる微小成分を除いて殆ど発生しない。従って、電磁操作機構１０には投入完了状態を維持するのに大きな保持力は要求されず、電磁操作機構１０を大型化することなく投入完了状態を維持することができる。

実施の形態６
図１０は、この発明の実施の形態６に係る遮断器の主要部の構成図である。この実施の形態６では、図１０に示すように、連結穴８２０は、約１２０度の角度で屈曲して繋がる第１の穴部８２１と第２の穴部８２２を備えている。可動接点の投入完了状態では、駆動軸（図示せず）に設けられた連結ピン１６１は、連結穴８２０の第２の穴部８２２の傾斜した壁部に係合している。

図１０は投入完了状態に於ける、連結ピン１６１と連結穴８２０との係合状態を示し、操作アームに作用する図９に示した負荷力Ｆａと同様な負荷力Ｆａ（図示せず）によって連結ピン１６１には負荷分力Ｆｂ３が矢印の方向に作用するが、図１０に示すようにｘ軸、ｙ軸の方向を定義すると、駆動軸の移動方向と同一方向の負荷分力Ｆｂ３ｙが矢印方向に生じ、電磁操作機構の駆動軸に作用する。一方、連結ピン１６１と第２の穴部８２２の壁部と係合による摩擦力Ｆｃが、第２の穴部８２２の壁部に沿って作用し、そのｙ軸方向の分力が駆動軸の移動方向に摩擦分力Ｆｃｙとして作用する。
ここに、
Ｆｃｙ＝μ・Ｆｂ３
ただし、μは摩擦係数である。

この摩擦分力Ｆｃｙは、負荷分力Ｆｂ３ｙとは逆方向であり、連結ピン１６１を介して駆動軸を引外し方向に移動させようとする負荷分力Ｆｂ３ｙを減殺する。摩擦力Ｆｃは連結穴８２０の第２の穴部８２２の側面の摩擦係数μに比例するので、連結穴８２０の少なくとも第２の穴部８２２の壁部に大きな摩擦係数を有する高摩擦部材を配置して、摩擦力Ｆｃを積極的に連結ピン１６１に作用させれば、遮断器の投入完了状態を維持する大きな摩擦分力Ｆｃｙが発生し、大電流通電時の耐電磁反発力特性を向上させることができる。
尚、その他の構成は実施の形態１と同様である。

実施の形態７
図１１は、この発明の実施の形態７に係る遮断器の主要部の構成図である。
遮断器の投入完了状態で前記した負荷力Ｆａが連結ピン１６１に作用した場合、駆動軸１６の移動方向に平行な方向（ｙ軸方向）の負荷分力と、これに垂直な方向（ｘ軸方向）の負荷分力とが駆動軸１６に作用し、垂直方向（ｘ方向）の負荷分力の影響で駆動軸１６が変形する可能性がある。

そこで図１１に示す実施の形態７では、電磁操作機構１０の駆動軸１６を長くし、この駆動軸１６を、連結板８の両側で一対の軸受２０１、２０２により支持するようにしている。連結ピン１６１は、これらの軸受２０１、２０２の間で駆動軸１６に設けられ、連結板８の連結穴８１０に嵌合している。
この実施の形態７によれば、一対の軸受２０１、２０２により駆動軸１６を支持しているので、駆動軸７の変形を防止し、大電流通電時の耐電磁力特性の向上を図ることができる。

実施の形態８
図１２は、この発明の実施の形態８に係る遮断器の主要部の構成を示す構成図である。この実施の形態８は、実施の形態４と同様に投入完了時の連結板８が時計方向及び反時計方向のいずれにも回動することを防止し、投入完了時の連結板８の回転角度を完全に維持するように構成したものである。

図１２に於いて、可動式ストッパーピン１８０２は、支持ピン１６１３により回動自在に支持されたストッパーレバー１６０２に設けられ、駆動軸１６のほぼ軸線上に配置されている。蓄勢ばね１９は、電磁操作機構１０の投入操作で蓄勢され、引外し操作で開放されてその蓄勢された力で駆動軸１６を図の上方に付勢する。連結リンク１７１は、駆動軸１６に回動自在に連結され、かつ長穴形状の貫通穴１７１１を備えている。連結リンク１７１の貫通穴１７１１は、連結板８に固定された連結ピン１６１に遊び空間を介して嵌合している。

このように構成された実施の形態８による遮断器に於いて、主回路の開放は、以下のように行われる。即ち、可動接点３１１を固定接点２１１に投入する時に通電した第２のコイル１３に、投入時に対して逆極性で通電し、閉極状態時に可動鉄心１５とヨーク１１の吸着面に発生している磁束と逆方向に磁束を発生させる。これによって可動鉄心１５からヨーク１１の間に発生している閉極保持力を解除し、蓄勢された蓄勢ばね１９を開放してその蓄勢力により電磁操作機構１０を引外し方向即ち図の上方へ駆動させる。

前記ストッパーピン８０１２は、駆動軸１６の軸線上に配置されており、電磁操作機構１０の引外し駆動時に連結リンク１７１によって蹴り上げられ、シャフト９の回転維持を解除する。これにより、シャフト９は時計方向に回動され主回路の引外し動作が行われる。ここで連結リンク１７１は、貫通穴１７１１が長穴形状に形成され遊び空間を介して連結ピン１６１と係合しているので、連結板８とは独立して駆動される。

尚、図１３に示すように、連結リンク１７１を用いることなく駆動軸１６の端部に長穴形状の貫通穴１６１１を設けてもよく、更に図１４に示すように、連結板８に同様な長穴形状の貫通穴８１を設け、駆動軸１６に固定した連結ピン１６１を貫通穴８１に係合させても良い。又、実施の形態７のように電磁操作機構１０の駆動軸１６を長くし、この駆動軸１６を、連結板８の両側で一対の軸受２０１、２０２により支持するようにしてもよい。

一般に、通電時の過電流や、短絡電流による引外し動作では、主回路通電電流によって発生する電磁力の影響でストッパーピン８０１２と連結板８の接触面に発生する摩擦力は、上記通電電流の大きさに依存して増加し、従がって引外しを行うためには大きな推力を要し、電磁操作機構のコイル１２には大きな電流を通電させる必要がある。更に、例えば外部電源による電力供給を不要とする機種の場合、電源供給用ＣＴが組み込まれる場合があり、操作機構部には微弱な電力供給でも引外し動作可能な省電力駆動が要求される。

しかし、実施の形態８によれば、引外し時に、投入時とは逆極性でコイル１３に通電して可動鉄心１５からヨーク１１の間に発生している閉極保持力を解除すると共に、蓄勢ばね１９の蓄勢力を用いることにより、省電力で駆動が可能であり電力効率が向上し、かつ必要な初期推力が確保可能な引外し操作を行うことができる。

又、図１２乃至１４に於いては、コイル１２を用いなくとも開閉操作が可能であることは上記の説明から明らかである。従って、コイル１２を備えない場合も実施の形態８の範囲内である。

一方、引き外し時は、コイル１３の逆極性通電以外にもコイル１２に順方向に通電し、且つコイル13に逆極性通電することで同様に省電流での駆動は可能となる。従って、このような操作の仕方も、実施の形態８の範囲内である。

更に、蓄勢ばね１９の荷重を上げると、コイル１２の順方向励磁でも省電流の動作が可能となる。この場合も実施の形態８の範囲内である。

実施の形態９
低電圧遮断器は一般に３相回路に適用されることが多く、３相の各相に対応する固定接点及び可動接点を備えた３相用遮断器が普及している。この３相用遮断器の場合、電磁操作機構による操作の仕方として、３相一括して投入及び引外しの操作を行っても良く、或いは各相それぞれ個別に投入及び引外し操作するようにしても良い。

図１５は、この発明の実施の形態９に係る３相用遮断器の主要部の構成を示し、各相を１個の電磁操作機構１０により一括操作するようにしたものである。図１５に於いて、シャフト９は同一構造の３個の連結板８ａ、８ｂ、８ｃを固定している。これらの連結板８ａ、８ｂ、８ｃは、それぞれ可動接点３１１ａ、３１１ｂ，３１１ｃに連結されている。各連結板８ａ、８ｂ、８ｃと可動接点３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃとの連結は、実施の形態１〜７のいずれかと同様に構成されている。可動接点３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃは、それぞれ３相の各相の導体に接続される固定接点２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃに対して投入され又は引外される。

電磁操作機構１０の駆動軸１６は１個の連結板８ｂに連結されており、この連結板８ｂを駆動してシャフト９を回動させ、３相一括して投入又は引外し操作を行う。連結板８ｂと駆動軸１６の連結は、実施の形態１〜７のいずれかと同様に構成されている。
この実施の形態９によれば、実施の形態１〜８のずれかと同様の効果を有した３相用の遮断器を得ることができる。

実施の形態１０
図１６は、この発明の実施の形態１０に係る遮断器の主要部の構成を示し、電磁操作機構１０の駆動軸１６と連結する連結板８ｄを別個に設けたものである。その他の構成は実施の形態９と同様である。
この実施の形態１０によれば、可動接点３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃと連結する連結板８ａ、８ｂ、８ｃと、駆動軸１６と連結する連結板８ｄとを、異なる角度でシャフト９に固定し、それぞれの連結に最適の構成とすることができる。

以上の各実施の形態１〜１０では、通常の可動接点及び固定接点を用いたが、これらの接点を真空バルブにより構成しても良いことは勿論である。又、実施の形態８による蓄勢ばね１９を用いた引外し操作方式は他の実施例で併用してもよい。

この発明に係る遮断器は、低電圧配電線等を開閉する遮断器として利用することができる。

この発明の実施の形態１に係る遮断器を示す構成図である。この発明の実施の形態１に係る遮断器の動作を説明するための主要部の構成図である。この発明の実施の形態１に係る遮断器の動作を説明するための主要部の構成図である。この発明の実施の形態１に係る遮断器の動作を説明するためのグラフである。この発明の実施の形態２に係る遮断器の主要部の構成図である。この発明の実施の形態３に係る遮断器の主要部の構成図である。この発明の実施の形態４に係る遮断器の主要部の構成図である。この発明の実施の形態５に係る遮断器の主要部の構成図である。この発明の実施の形態５に係る遮断器の動作を説明するための主要部の構成図である。この発明の実施の形態６に係る遮断器の主要部の構成図である。この発明の実施の形態７に係る遮断器の主要部の構成図である。この発明の実施の形態８に係る遮断器の主要部の構成図である。この発明の実施の形態８に係る遮断器の変形例の主要部の構成図である。本発明の実施の形態８による遮断器の変形例の主要部の構成図である。本発明の実施の形態９による遮断器を示す断面図である。本発明の実施の形態１０による遮断器を示す断面図である。

符号の説明

１絶縁筐体
１０１、１０２空間部
１０３絶縁壁
２１、２２固定導体
２１１、２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ固定接点
３可動子
３１１、３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃ可動接点
４リンクピン
５接圧ばね
６可撓導体
７操作アーム
７１、１６１、１７１、１７２、１６１１、１６１２連結ピン
８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ連結板
８１、８１０、８２０連結穴
８１１、８２１第１の穴部
１２、８２２第２の穴部
９シャフト
９１軸心
１０電磁操作機構
１１ヨーク
１２第１のコイル
１３第２のコイル
１４永久磁石
１５可動鉄心
１６駆動軸
１７連結リンク
８０１、８０１１、８０１２ストッパーピン
８０２ピン受け
１６０１連動軸
１６０２ストッパーレバー
１６１３支持ピン
１５ばね、１６投入コイル、１７引外しコイル
２０１、２０２軸受
８１、１６１１、１７１１貫通穴
１７０連結リンク

Claims

固定接点を有する固定導体と、可動接点を有し該可動接点を前記固定接点に対して投入し又は引外すよう駆動される可動子と、軸心を中心として回動可能に設けられたシャフトと、前記軸心に対して垂直方向に第１の所定距離を隔てて第１の連結部により前記シャフトに回動自在に連結されると共に前記可動子に第２の連結部により連結された操作アームと、前記第１の連結部に対し前記シャフトの周方向の異なる位置に設けられた第３の連結部により前記シャフトに連結され前記軸心に対して第２の所定距離を隔てて直交する直線上で移動するよう駆動される駆動軸を有する電磁操作手段とを備え、該電磁操作手段を付勢して前記駆動軸を駆動することにより前記シャフトを回転させて前記操作アームを介して前記可動子を駆動するようにしたことを特徴とする遮断器。
前記固定接点と前記可動接点との投入が完了したとき、前記シャフトの軸心と前記第１の連結部と前記第２の連結部とがほぼ一直線上に並ぶよう構成したことを特徴とする請求項１に記載の遮断器。
前記投入が完了したとき、前記シャフトの軸心と前記第１の連結部と前記第２の連結部とを前記一直線上に維持するストッパー手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の遮断器。
前記可動接点を前記固定接点から引外すとき、前記ストッパー手段による前記維持を解除することを特徴とする請求項３に記載の遮断器。
前記可動子操作アームと前記駆動軸とは、前記シャフトに固定された連結部材を介して前記シャフトに連結されたことを特徴とする請求項１に記載の遮断器。
前記連結部材は板状部材で構成され、前記第３の連結部は、前記連結部材に設けた連結穴と前記駆動軸に設けられ前記連結穴に摺動可能に嵌合する連結ピンとにより構成されたことを特徴とする請求項５に記載の遮断器。
前記連結穴は、前記固定接点と前記可動接点との投入が完了したとき前記駆動軸の駆動される方向と平行に延びる内壁を備えた屈曲部を有し、前記投入の完了したときに前記連結ピンが前記屈曲部の前記内壁に接触することを特徴とする請求項６に記載の遮断器。
前記連結穴の屈曲部の内壁に、該内壁の摩擦係数より大きな摩擦係数を有する高摩擦部材を設けたことを特徴とする請求項７に記載の遮断器。
前記駆動軸が駆動される前記直線上にほぼ一致して配置され前記投入の完了時に前記連結部材を固定するストッパー手段と、前記投入時に蓄勢され前記引外し時にその蓄勢が開放されるばねとを有し、前記ストッパー手段は、前記ばねの蓄勢が開放されたときの蓄勢力に基づいて前記連結部材の固定を解除することを特徴とする請求項１に記載の低電圧遮断器。
前記駆動軸は、前記連結ピンが設けらた位置の両側で軸受けにより支持されている事を特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の遮断器。