JP2009134995A - 気中遮断器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 大電流発生時における両接点間の発弧を無くして、通電性能の良好な気中遮断器を得る。
【解決手段】 開閉機構部300により接点開離する時はアーク接触子9とアークブロック12を接触させ、可動接点4と固定接点3とを開離させた後にアーク接触子9とアークブロック12を開離させる気中遮断器において、アークブロック12を変位自在に支持する支持手段を設け、大電流発生時には開閉機構部300により接点開離される前に可撓導体15の両片間に発生する電磁反発力により可動子5が回動され、アーク接触子9とアークブロック12が接触した後に可動子5の押圧動作によってアークブロック12が変位するように構成した。
【選択図】 図1
【解決手段】 開閉機構部300により接点開離する時はアーク接触子9とアークブロック12を接触させ、可動接点4と固定接点3とを開離させた後にアーク接触子9とアークブロック12を開離させる気中遮断器において、アークブロック12を変位自在に支持する支持手段を設け、大電流発生時には開閉機構部300により接点開離される前に可撓導体15の両片間に発生する電磁反発力により可動子5が回動され、アーク接触子9とアークブロック12が接触した後に可動子5の押圧動作によってアークブロック12が変位するように構成した。
【選択図】 図1
Description
この発明は、気中遮断器の開閉接点部に関するものである。
従来の気中遮断器においては、遮断動作時における接点消耗を抑えるために、固定接点と接離する可動接点を有する可動子に固定側アーク接触子と接離する可動側アーク接触子を設け、接点開離するときは、開閉機構により可動子を回動して可動側アーク接触子を固定側アーク接触子に接触させ、可動接点と固定接点とを開離させた後に可動側アーク接触子と固定側アーク接触子を開離させるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記のような可動子はU字状をなした可撓導体により固定導体に対して移動可能に接続されているので、例えば短絡電流のような大電流が可撓導体を流れたとき、可撓導体の両片間に電磁反発力が発生する。このため、可動子が開閉機構により回動される前に上記の電磁反発力により固定側アーク接触子の方向へ可動子が回動され、可動側アーク接触子と固定側アーク接触子が接触する。そして、この可動側アーク接触子と固定側アーク接触子が接触した後は、固定側アーク接触子が固定されているので、これ以上は可動子が回動されない。このため、可動子には可動側アーク接触子と固定側アーク接触子の接触点を支点として、可動接点と固定接点が開く方向に回動力が働くことになり、不要に可動接点が固定接点から開くことになる。その結果、両接点間に発弧が生じることとなり、接点が消耗して通電性能を維持できないという問題点があった。
また、接点間の発弧により、可動側アーク接触子と固定側アーク接触子の接触点を通常より多くの短絡電流が流れるため、可動側アーク接触子が固定側アーク接触子との溶着を引き起こす恐れもあった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、大電流発生時における開閉機構が動作する前の両接点間の発弧を無くして、通電性能の良好な気中遮断器を得ることを目的とするものである。
この発明の気中遮断器は、開閉機構部により一端を支点として回動されるコンタクトアームと、このコンタクトアームに回動可能に支持され、一端に可動接点とアーク接触子を有する可動子と、可動接点と接離可能な固定接点を有する第1の導体と、この第1の導体と電気的に接続され、アーク接触子と接離可能に間隙をおいて対向配置されたアークブロックと、可動子の他端に設けられ、両接点間に接圧力を付与する付勢手段と、一片が可動子の他端に、他片が第2の導体に接続され、略U字状をなした可撓導体とを具備し、開閉機構部により接点開離する時はアーク接触子とアークブロックを接触させ、可動接点と固定接点とを開離させた後にアーク接触子とアークブロックを開離させる気中遮断器において、アークブロックを変位自在に支持する支持手段を設け、大電流発生時には開閉機構部により接点開離される前に可撓導体の両片間に発生する電磁反発力により可動子が回動され、アーク接触子とアークブロックが接触した後に可動子の押圧動作によってアークブロックが変位するように構成したものである。
この発明によれば、大電流発生時には開閉機構部により接点開離される前に可撓導体の両片間に発生する電磁反発力により可動子が回動され、アーク接触子とアークブロックが接触した後に可動子の押圧動作によってアークブロックが変位するように構成したので、両接点間の発弧が無くなり、通電性能の良好な気中遮断器を得ることができる。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における気中遮断器のオン状態を示す側断面図、図2はその開閉接点部を示す上断面図、図3は通電部の透視斜視図、図4は斜めコイルバネの斜視図、図5は開閉動作途中の開閉接点部を示す側断面図、図6はそのオフ状態を示す側断面図、図7は大電流発生時の開閉接点部を示す側断面図である。図1において、気中遮断器100は、開閉接点部200と開閉機構部300から構成されている。開閉接点部200は、絶縁材料で形成されたベース1aと中ベース1bからなるベース筐体1に収納されており、ベース1aに該気中遮断器の極数個並設され、一端がベース筐体1の裏外部へ導出した第1の導体である電源側導体2と、電源側導体2の他端に固着された固定接点3と、固定接点3に対向して接離可能な可動接点4が一端に固着された可動子5と、開閉機構部300と連繋され、可動子5を可動子ピン6によって回動可能に支持するコンタクトアーム7と、コンタクトアーム7をベース筐体1に支承するコンタクトアーム軸8とを有している。各極の可動子5は1極あたり、図2に示すように6個の可動子片5a、5b、5c、5d、5e、5fから構成され、それぞれの可動子片5a〜5fに可動接点4が設けられている。また、可動子片5a〜5cに対してはコンタクトアーム7aが、可動子片5d〜5fに対してはコンタクトアーム7bが設けられており、可動子片5a〜5cに対応しては固定接点3aが、可動子片5d〜5fに対応しては固定接点3bが設けられている。
図1はこの発明の実施の形態1における気中遮断器のオン状態を示す側断面図、図2はその開閉接点部を示す上断面図、図3は通電部の透視斜視図、図4は斜めコイルバネの斜視図、図5は開閉動作途中の開閉接点部を示す側断面図、図6はそのオフ状態を示す側断面図、図7は大電流発生時の開閉接点部を示す側断面図である。図1において、気中遮断器100は、開閉接点部200と開閉機構部300から構成されている。開閉接点部200は、絶縁材料で形成されたベース1aと中ベース1bからなるベース筐体1に収納されており、ベース1aに該気中遮断器の極数個並設され、一端がベース筐体1の裏外部へ導出した第1の導体である電源側導体2と、電源側導体2の他端に固着された固定接点3と、固定接点3に対向して接離可能な可動接点4が一端に固着された可動子5と、開閉機構部300と連繋され、可動子5を可動子ピン6によって回動可能に支持するコンタクトアーム7と、コンタクトアーム7をベース筐体1に支承するコンタクトアーム軸8とを有している。各極の可動子5は1極あたり、図2に示すように6個の可動子片5a、5b、5c、5d、5e、5fから構成され、それぞれの可動子片5a〜5fに可動接点4が設けられている。また、可動子片5a〜5cに対してはコンタクトアーム7aが、可動子片5d〜5fに対してはコンタクトアーム7bが設けられており、可動子片5a〜5cに対応しては固定接点3aが、可動子片5d〜5fに対応しては固定接点3bが設けられている。
また、各可動子片5a〜5fの一端には、それぞれ導体を延長してアーク接触子9が設けられ、アークブロック10と所定間隙をおいて接離可能に対向配置されている。このアークブロック10は、各アーク接触子9に跨って延長され、その両端が一対の支持手段A,Bにより支持されている。この支持手段A,Bは、いずれも図2、3に示すように、電源側導体2に固定され、電気的に接続された固定金具11と、この固定金具11とアークブロック10との間に圧縮された状態で介在され、図4に示すように斜めに巻回された導線をリング状に成形した斜めコイルバネ12すなわち導電性の弾性部材と、ベース1aと固定金具11と斜めコイルバネ12とを移動自在に貫通してアークブロック10に螺着され、抜け止め用の頭部を有する可動ピン13とから構成されており、アークブロック10は斜めコイルバネ12と固定金具11を介して電源側導体2と電気的に接続されている。
各可動子片5a〜5fの他端には、接圧バネ14すなわち付勢手段がそれぞれ設けられ、可動子ピン6を梃子支点にして両接点間に接圧力を付与する。そして、この各接圧バネ14と各可動子片5a〜5fとの接続部には、薄板導体を積層した可撓導体15の一片がそれぞれ接続され、その他片が負荷側導体16すなわち第2の導体に接続されている。これらの可撓導体15は、それぞれ図示のように負荷側導体16との接続部から開閉機構部300方向に延長した後屈曲して略U字状をなしており、大電流発生時には可撓導体15の両片間に発生する電磁反発力が、アーク接触子9とアークブロック10とが接触する方向の回動力として可動子5に作用するように配設されている。
また、コンタクトアーム7の一部には、可動子5の不要部位への回動を阻止するストッパーピン17が設けられている。さらにアーク接触子9とアークブロック10の上部には、アーク接触子9とアークブロック10の間に発生するアークを誘引して消弧する消弧装置18が設けられている。
次に動作について説明する。
まず、投入動作について説明する。
投入バネ19cに蓄勢されたバネ力によって開閉機構部300がコンタクトアーム7を押し下げることにより可動子5が時計方向へ回動され、最初にアーク接触子9がアークブロック10に接触して通電可能となる。開閉機構部300のさらなる押し込みによりアーク接触子9とアークブロック10は接触を維持した状態で可動接点4が固定接点3に押圧接触される。さらに開閉機構部300が押し込まれると可動子5が反時計方向へ回動されアーク接触子9がアークブロック10から開離され、通電は可動接点4と固定接点3へと移り、気中遮断器はオン状態となる。オン状態においては可動接点4と固定接点3は接触しているが、アーク接触子9とアークブロック10は所定の間隙をおいて開離している。
まず、投入動作について説明する。
投入バネ19cに蓄勢されたバネ力によって開閉機構部300がコンタクトアーム7を押し下げることにより可動子5が時計方向へ回動され、最初にアーク接触子9がアークブロック10に接触して通電可能となる。開閉機構部300のさらなる押し込みによりアーク接触子9とアークブロック10は接触を維持した状態で可動接点4が固定接点3に押圧接触される。さらに開閉機構部300が押し込まれると可動子5が反時計方向へ回動されアーク接触子9がアークブロック10から開離され、通電は可動接点4と固定接点3へと移り、気中遮断器はオン状態となる。オン状態においては可動接点4と固定接点3は接触しているが、アーク接触子9とアークブロック10は所定の間隙をおいて開離している。
次に、遮断動作について説明する。
過電流発生時には、過電流検知により引外しリレーが作動すると、開閉機構部300によるコンタクトアーム7の引き上げ動作開始に伴い、可動子5が接圧バネ14の付勢力により可動子ピン6を中心に時計方向に回動され、図5に示すようにアーク接触子9はアークブロック10に接触する。この時点で電流は両接点間と、アーク接触子9とアークブロック10との接触点に並行して流れ始める。開閉機構部300のさらなる引き上げ動作により、可動接点4が固定接点3から僅かに開離され、両接点間ではアークによる通電がなされる。開閉機構部300の引き上げ動作がさらに進むと、アーク接触子9とアークブロック10の接触点は当接したまま、可動接点4が固定接点3から大きく開離され、接点間に発生するアークが大きく引き延ばされる。このアークの引き延ばしにより、アーク抵抗が増大して電流の主流はアーク接触子9とアークブロック10の接触点へ移行する。開閉機構部300がさらに開動作を行うと可動子5の回動がストッパーピン17により規制され、図6に示すように、アーク接触子9とアークブロック10の接触点が開離される。そして、アーク接触子9とアークブロック10の間に発生するアークが消弧室18に誘引され消弧される。
過電流発生時には、過電流検知により引外しリレーが作動すると、開閉機構部300によるコンタクトアーム7の引き上げ動作開始に伴い、可動子5が接圧バネ14の付勢力により可動子ピン6を中心に時計方向に回動され、図5に示すようにアーク接触子9はアークブロック10に接触する。この時点で電流は両接点間と、アーク接触子9とアークブロック10との接触点に並行して流れ始める。開閉機構部300のさらなる引き上げ動作により、可動接点4が固定接点3から僅かに開離され、両接点間ではアークによる通電がなされる。開閉機構部300の引き上げ動作がさらに進むと、アーク接触子9とアークブロック10の接触点は当接したまま、可動接点4が固定接点3から大きく開離され、接点間に発生するアークが大きく引き延ばされる。このアークの引き延ばしにより、アーク抵抗が増大して電流の主流はアーク接触子9とアークブロック10の接触点へ移行する。開閉機構部300がさらに開動作を行うと可動子5の回動がストッパーピン17により規制され、図6に示すように、アーク接触子9とアークブロック10の接触点が開離される。そして、アーク接触子9とアークブロック10の間に発生するアークが消弧室18に誘引され消弧される。
一方、例えば短絡電流のような大電流発生時には、この大電流により各可撓導体15に発生する電磁反発力が、可動子5に接点の接圧を増加させる回動力として働くとともに、開閉機構部300に対しては、両接点間に働く電磁反発力と同じく可動子5を開閉機構部300の方向に押し戻すように働く。このため、開閉機構部300の動作前であってもコンタクトアーム7を持ち上げる方向に開閉機構部300が弾性変形を起こし可動子ピン6が開閉機構部300の方向に変位する。そして、可動子5が時計方向に回動可能となり、アーク接触子9がアークブロック10に接触するまで回動される(図5と同じ状態)。アーク接触子9とアークブロック10が接触した後は、この接触点を支点として可動子5に可動接点4と固定接点3が開く方向に回動力が働くが、図7に示すようにアーク接触子9の押圧動作によりアークブロック10が斜めコイルバネ12を押しつぶして変位する。
その後、引外しリレー部が作動すると、開閉機構部300によってコンタクトアーム7が引き上げられる。この引き上げに伴って、可動接点4が固定接点3から僅かに開離され、両接点間はアークによる通電がなされる。開閉機構部300のさらなる引き上げ動作により、アーク接触子9とアークブロック10が接触したまま、可動接点4は固定接点3から大きく開離され、接点間に発生するアークが大きく引き延ばされる。アークの引き延ばしにより、アーク抵抗が増大して電流の主流はアーク接触子9とアークブロック10へ移行する。開閉機構部300がさらなる開動作を行うと、可動子5の回動がストッパーピン17により規制され、図6に示すように、アーク接触子9とアークブロック10の接触点が開離される。そして、アーク接触子9とアークブロック10の間に発生するアークが消弧室18に誘引され消弧される。このとき、アークブロック10はアーク接触子9からの押圧力を受けなくなるため斜めコイルバネ12の復元力によって、各アーク接触子9と元の間隙を確保する位置まで押し戻される。
本実施の形態によれば、短絡電流等の大電流発生時、開閉機構部300により接点開離される前に可撓導体15の両片間に発生する電磁反発力により可動子5が回動され、アーク接触子9とアークブロック10が接触した後に可動子5の押圧動作によってアークブロック10が変位するように構成したので、この変位により可撓導体15に発生する電磁力反発力が吸収され、可動接点4と固定接点3の接触状態が維持される。このため、開閉機構部300が動作する前の両接点間の発弧が無くなり、通電性能の良好な気中遮断器を得ることができる。また、アークブロック10が変位するので、変位ストローク分、アーク接触子9とアークブロック10の間隙を小さくでき、アークをより効率的に消弧室18へ誘引することができる。
また、固定金具11と斜めコイルバネ12と可動ピン13とから構成される支持手段を介して、アークブロック10と電源側導体2とを電気的に接続したので、専用の接続部材が不要となり、部品点数が削減できコスト低減が図れる。
また、アークブロック10を支持する支持手段を複数(例えば2個)設けたので、アークブロック10と固定金具11の間の電流密度を下げることができ、効率的なア−ク駆動が可能となる。また、ア−ク駆動時の電流密度が下がるので、熱的にも有利となり、斜めコイルバネ12の溶着、溶断や熱による斜めコイルバネのヘタリを防止することができる。さらに大電流通過時、各可動子片5a〜5fと各ア−クブロック10の隙間が製造のバラツキ等により一定でなくてもア−クブロック10が偏心せずに変位できるため、可撓導体に発生する電磁反発力を安定して吸収する動作を得ることができる。
また、支持手段を構成する弾性部材として、押バネを用いた場合、バネの端面でアークブロック10を押すことになり編心荷重になりア−クブロック10がスム−ズに動作しないため、押バネの端面を加工する必要があるが、斜めコイルバネを用いた場合、加工の必要がなく経済的である。また、弾性部材としてバネ荷重方向の長さを短く構成できるので、支持手段をコンパクトにできる。
実施の形態2.
図8はこの発明の実施の形態2における気中遮断器の開閉接点部を示す上断面図である。本実施の形態では、実施の形態1におけるアークブロック10を支持手段に対応して複数に分割したものであり、上述した実施の形態1と同様な種々の効果を奏するものである。図8において、アークブロック10は、第1のアークブロック10aと第2のアークブロック10bと第3のアークブロック10cとに分割されている。第1、第2、第3の各アークブロックに対応して、それぞれ、第1の斜めコイルバネ12a、第2の斜めコイルバネ12b、第3の斜めコイルバネ12cと、第1の可動ピン13a、第2の可動ピン13b、第3の可動ピン13cが設けられている。第1の可動ピン13aはベース1aと取付金具11と第1の斜めコイルバネ12aとを移動自在に貫通して第1のアークブロック10aに螺着されており、第1のアークブロック10aと第1の可動ピン13aは一体で変位可能である。第2のアークブロック10bと第3のアークブロック10cにも、それぞれ第1のアークブロック10aと同様に、ベース1aと取付金具11と第2の斜めコイルバネ12b及び第3の斜めコイルバネ12cとを移動自在に貫通して第2の可動ピン13b及び第3の可動ピン13cが螺着されている。そして、第2のアークブロック10bと第2の可動ピン13b、及び第3のアークブロック10cと第3の可動ピン13cは、それぞれ一体で変位可能である。
図8はこの発明の実施の形態2における気中遮断器の開閉接点部を示す上断面図である。本実施の形態では、実施の形態1におけるアークブロック10を支持手段に対応して複数に分割したものであり、上述した実施の形態1と同様な種々の効果を奏するものである。図8において、アークブロック10は、第1のアークブロック10aと第2のアークブロック10bと第3のアークブロック10cとに分割されている。第1、第2、第3の各アークブロックに対応して、それぞれ、第1の斜めコイルバネ12a、第2の斜めコイルバネ12b、第3の斜めコイルバネ12cと、第1の可動ピン13a、第2の可動ピン13b、第3の可動ピン13cが設けられている。第1の可動ピン13aはベース1aと取付金具11と第1の斜めコイルバネ12aとを移動自在に貫通して第1のアークブロック10aに螺着されており、第1のアークブロック10aと第1の可動ピン13aは一体で変位可能である。第2のアークブロック10bと第3のアークブロック10cにも、それぞれ第1のアークブロック10aと同様に、ベース1aと取付金具11と第2の斜めコイルバネ12b及び第3の斜めコイルバネ12cとを移動自在に貫通して第2の可動ピン13b及び第3の可動ピン13cが螺着されている。そして、第2のアークブロック10bと第2の可動ピン13b、及び第3のアークブロック10cと第3の可動ピン13cは、それぞれ一体で変位可能である。
各可動子片5a〜5fのアーク接触子9がアークブロック10と接触するタイミングが各接圧バネ14の荷重のばらつき等でずれた場合でも、アークブロック10が3個に分割されているので、各アークブロック10a、10b、10cはそれぞれ対応する各アーク接触子9と別々に接触し変位する。なお、その他の構成及び動作については、実施の形態1と同様であるので、説明は省略する。
アークブロック10が一体である場合には、1つのアーク接触子が先にアークブロック10に接触するとその押圧動作によりアークブロック10が変位して逃げるため、他のアーク接触子がアークブロック10に接触しないまま、可動接点4と固定接点3が開離してしまう可能性がありアークの駆動効率が悪くなる。しかし、本実施の形態によれば、各アークブロック10a〜10cはそれぞれ対応する各アーク接触子9と別々に接触し変位するので、アークブロック10が一体である場合に比べ、各アークブロック10a〜10cと各アーク接触子9との接触が良好となり、アークをより効率的に消弧室18に導くことができる。
なお、本実施の形態では、可動子片が6個設けられており、アークブロック10を3個に分割した例を示したが、アークブロック10の分割数は可動子片の数の約数であればよく、2分割や6分割であってもかまわない。アークブロック10の分割数を可動子片の数の約数とすることで、各アークブロックに接触する可動子片が同じ数となるので、アーク接触子のアークブロックへの接触を良好に保つことができる。
実施の形態3.
図9は、この発明の実施の形態3における気中遮断器の開閉接点部の上断面図、図10はその開閉接点部を示す側断面図である。本実施の形態では、図9、10に示すように、ベース1aにふれ止め部材19aをアークブロック10の両端の上側へ、ふれ止め部材19bをアークブロック10の両端の下側へ設けている。このため、アークブロック10が変位する際に上下にふれるのを防止することができ、実施の形態1における支持手段を1組としてアークブロック10の中心を支持するものである。その他の構成及び動作については実施の形態1と同様であるので、説明は省略する。
図9は、この発明の実施の形態3における気中遮断器の開閉接点部の上断面図、図10はその開閉接点部を示す側断面図である。本実施の形態では、図9、10に示すように、ベース1aにふれ止め部材19aをアークブロック10の両端の上側へ、ふれ止め部材19bをアークブロック10の両端の下側へ設けている。このため、アークブロック10が変位する際に上下にふれるのを防止することができ、実施の形態1における支持手段を1組としてアークブロック10の中心を支持するものである。その他の構成及び動作については実施の形態1と同様であるので、説明は省略する。
本実施の形態によれば、単一の支持手段でアークブロック10を支持し、アークブロック10の両端の上下にそれぞれふれ止め部材19a、19bを設けたので、アークブロック10が変位する際に上下にふれるのを防止することができ、アーク接触子9とアークブロック10の接触を良好に保つことができる。
2 電源側導体、3 可動接点、4 固定接点、5 可動子、
7 コンタクトアーム、9 アーク接触子、10 アークブロック、
11 固定金具、12 斜めコイルバネ、13 可動ピン、14 接圧バネ、
15 可撓導体、16 負荷側導体、100 気中遮断器、300 開閉機構部。
7 コンタクトアーム、9 アーク接触子、10 アークブロック、
11 固定金具、12 斜めコイルバネ、13 可動ピン、14 接圧バネ、
15 可撓導体、16 負荷側導体、100 気中遮断器、300 開閉機構部。
Claims (6)
- 開閉機構部により一端を支点として回動されるコンタクトアームと、このコンタクトアームに回動可能に支持され、一端に可動接点とアーク接触子を有する可動子と、前記可動接点と接離可能な固定接点を有する第1の導体と、この第1の導体と電気的に接続され、前記アーク接触子と接離可能に間隙をおいて対向配置されたアークブロックと、前記可動子の他端に設けられ、前記両接点間に接圧力を付与する付勢手段と、一片が前記可動子の他端に、他片が第2の導体に接続され、略U字状をなした可撓導体とを具備し、前記開閉機構部により接点開離する時は前記アーク接触子と前記アークブロックを接触させ、前記可動接点と前記固定接点とを開離させた後に前記アーク接触子と前記アークブロックを開離させる気中遮断器において、前記アークブロックを変位自在に支持する支持手段を設け、大電流発生時には前記開閉機構部により接点開離される前に前記可撓導体の両片間に発生する電磁反発力により前記可動子が回動され、前記アーク接触子と前記アークブロックが接触した後に前記可動子の押圧動作によって前記アークブロックが変位するように構成したことを特徴とする気中遮断器。
- アークブロックは、支持手段を介して第1の導体と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1記載の気中遮断器。
- 支持手段は、アークブロックの長手方向に沿って多数並設されていることを特徴とする請求項2記載の気中遮断器。
- アークブロックは、支持手段に対応して複数に分割されていることを特徴とする請求項3に記載の気中遮断器。
- 支持手段は、アークブックと第1の導体に設けられた固定金具との間に介在された導電性の弾性部材を有することを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載の気中遮断器。
- 弾性部材はリング状の斜めコイルバネであることを特徴とする請求項5に記載の気中遮断器。
Priority Applications (3)
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