JP2009259827A - 閉鎖およびラッチ機能が向上した回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】過電流投入時、アーク接点を流れる電流により固定接点アセンブリと可動接点アセンブリ利間に発生する電磁反発力を減弱または方向転換させた回路遮断機を提供する。
【解決手段】過電流状態の発生時に電流の流れを遮断するための複数の主接点およびアーク接点２２０、２３０を含んでおり、各々アーク接点２２０、２３０が少なくとも１つの接点の回動点２１５に対して角度をつけて変位させた接合面３０５、３１０を有する装置であって、接合面３０５、３１０の変位は少なくとも１つの接点の回動点２１５からの反発力モーメントアーム３１５を最小化するように構成した。さらに、アーク電流をより長い距離進ませるようにアーク接点２２０、２３０を構成した。
【選択図】図３

Description

本発明は電流を伝導する接点に関し、特に、接点によって伝導された電流量が原因で接触する際に反発力を受ける接点に関する。

回路遮断器は、一般的に、例えば短絡や地絡によって生じる過電流状態から装置を保護するために使用される。過電流状態が発生すると、回路遮断器内の電気接点を開いて、回路遮断器を介した装置への電流の流れを遮断するように設計されている。回路遮断器を、高い静止電流および高い耐電流に合わせて設計することもできる。高い耐電流定格を維持するために、接点を定格電流耐量において閉じた状態でロックして、電流の流れによって発生する大きな電流反発力に耐えられるようにしなくてはならない。

回路遮断器にはさまざまな設計があり、例えば、ブローオープン（ｂｌｏｗ ｏｐｅｎ）および非ブローオープン接点アーム、オーバーセンター（ｏｖｅｒｃｅｎｔｅｒｉｎｇ）および非オーバーセンター接点アーム、接点アームの一端に接点対と、他端にピボットを有するシングル接点対構成、回転遮断器とも呼ばれる、接点アームの各端に接点対を、両端の中間の接点アームピボットを有するダブル接点対構成、単一のケースおよびカバー内に収容される回路遮断器構成要素を有する単一ハウジング構造、およびカセット遮断器とも呼ばれる、相カセット内に収容される各相の導電構成要素を有し、各々の相カセットが動作機構も収容するケースおよびカバー内に収容されるカセット型構造がある。多極回路遮断器は一般的に二極、三極および四極配置で利用可能であり、二極および三極配置はそれぞれ二相および三相回路で利用されている。四極配置は、一般的に切り換え中性点を有する三相回路で利用され、第四極は、主回路相の開閉と連係した配置のニュートラル回路を開閉するように機能する。

障害時に回路遮断器の導電接点が閉じると、接点を通る電流が非常に高くなり、接点間に相当大きな電磁反発力を招くことになる。これらの電磁反発力は、遮断器の閉鎖を妨げる。

図１に、例示的な回路遮断器１００の図を示す。遮断器１００は、固定接点アセンブリ１０５と、回動点１１５の周りを回動する可動接点アセンブリ１１０とを含む。可動接点アセンブリ１１０は、１つ以上の第１アーク接点１２０と、１つ以上の第１主接点１２５とを含んでもよい。同様に、固定接点アセンブリ１０５は、１つ以上の第２アーク接点１３０と、１つ以上の第２主接点１３５とを含んでもよい。

固定および可動接点アセンブリ１０５、１１０は、一般的に、障害時の閉鎖に耐えるように構成される。障害時に閉鎖すると、第１および第２アーク接点１２０、１３０が互いに接触するので、第１および第２アーク接点１２０、１３０を流れる電流が互いに近づいて、圧縮効果に起因するベクトル１４０で表す電磁反発力を引き起こす。電磁反発力は加えられる閉鎖力と反対に作用し、可動接点アセンブリ１１０の閉回転と反対の方向にトルクを印加する。電磁反発力は、電流の流れが接点間のループの経路をたどる場合、電流の大きさに正比例し、接点間の距離に反比例する。

従って、反発力１４０は、回動点１１５から力ベクトル１４０の中心までの距離を表すモーメントアーム１４５と本質的に垂直である。本実施形態においては、モーメントアームは相当な大きさを有しており、固定および可動接点アセンブリ１０５、１１０を閉鎖するのに必要な相当大きな追加閉鎖力をもたらす。

反発力を減弱または方向転換させた回路遮断器を提供することが有利である。

以下は、非限定的な例示的実施形態である。

本発明の一実施形態における装置は、過電流状態の発生時に電流の流れを遮断するための複数の接点を含んでおり、各々の接点が少なくとも１つの該接点の回動点に対して角度をつけて変位させた接合面を有しており、該接合面の変位は少なくとも１つの該接点の該回動点からの反発力モーメントアームを最小化するように構成される。

本発明の別の実施形態における方法は、複数の接点の接合面を少なくとも１つの該接点の回動点に対して角度をつけて変位させることと、少なくとも１つの該接点の該回動点からのモーメントアームを最小化するように変位を構成して、過電流状態発生時の接点間の電磁反発力を減弱させることとを含む。

ここに開示の実施形態の前述の態様およびその他の特徴は、添付図面と併せて以下の説明において説明する。
例示的な回路遮断器の図を示す。 本明細書に記載の実施形態を実施するのに適した例示的な回路遮断器２００を示す。 例示的な第１および第２アーク接点の拡大図を示す。 例示的な第１および第２アーク接点の別の実施形態の拡大図を示す。

図２に、本明細書に記載の実施形態を実施するのに適した例示的な回路遮断器２００を示す。ここに開示の実施形態を、図面を参照して説明するが、これらを多くの代替形式において実施することもできることを理解されたい。また、任意の適当な寸法、形状または種類の要素または材料を使用してもよいことを理解されたい。

開示の実施形態は、接点間の電磁反発力を最小化するように機能する特徴を備えた複数の接点を含んでもよい。

回路遮断器２００は、固定接点アセンブリ２０５と、回動点２１５の周りを回動する可動接点アセンブリ２１０とを含む。可動接点アセンブリ２１０は、一般的に、１つ以上の第１アーク接点２２０と、１つ以上の第１主接点２２５とを含み得る。固定接点アセンブリ２０５は、１つ以上の第２アーク接点２３０と、１つ以上の第２主接点２３５とを含んでもよい。固定および可動接点アセンブリ２０５、２１０は、障害時の閉鎖に耐えるように構成することができる。閉鎖時に、第１および第２アーク接点２２０、２３０は、第１および第２主接点２２５、２３５に先立って互いに接触するように構成することができる。

回路遮断器内のアーク接点および主接点に関して開示される実施形態を説明するが、開示される実施形態を、閉鎖中に反発力を受ける任意の接点で利用してもよいことを理解されたい。

図３に、第１および第２アーク接点２２０、２３０の拡大図を示す。第１および第２アーク接点２２０、２３０は、互いに接触する時のアーク放電を最小限に抑えるための任意の適合する形状および構成を有してよい。例えば、第１および第２アーク接点２２０、２３０は、各々が、例えば固定および可動接点アセンブリ２０５、２１０から離れる方向に延在する部分３３０、３４０を有する円形または円弧形の接合面３０５、３１０を有する。第１および第２アーク接点２２０、２３０の形状は、あらゆるアーク放電を接点から離して、例えば第１および第２アーク接点２２０、２３０に隣接して配置されたスクリーンなどのアーク消弧装置またはプレートに向かって導くように構成された複雑な形状である。第１および第２アーク接点２２０、２３０は、各々がアーク接点を各固定および可動接点アセンブリ２０５、２１０に連結するための基部３３５、３４０を有する。各基部３３５、３４０はＬ字形を有するか、任意の適合する形状を有してもよい。

この実施形態において、第１アーク接点２２０は第１接合面３０５を有しており、第２アーク接点２３０は第２接合面３１０を有する。第１および第２接合面３０５、３１０は、回動点２１５からのモーメントアーム３１５を減弱または最小化する角度で配置される。第１および第２接合面３０５、３１０の角度配向によって、第１および第２アーク接点２２０、２３０を流れる電流は概して互いから更に離れるように進むことになり、第１および第２アーク接点２２０、２３０の中を更に長い距離進むことになる。電磁反発力は、電流の流れがループ形成中である時の接点間の距離に反比例するので、電流路に更に大きなループを導入することによって減弱することができる。

これは、第１および第２アーク接点２２０、２３０を流れる電流から生じる電磁反発力３２０を減弱または最小化するよう作用し得る。

第１および第２接合面３０５、３１０の角度配向もまた、第１および第２アーク接点２２０、２３０に付加される電磁反発力３２０の方向を変えるように作用し得る。図３に示すように、電磁反発力３２０の方向は回動点２１５に向かって導かれて、減弱または最小化したモーメントアーム３２５が生じることになる。その結果、電磁反発力を減弱または最小化することができる。

図４に、第１および第２アーク接点の別の実施形態４００の拡大図である。この実施形態は、固定接点アセンブリ４０５と、回動点４１５の周りを回動する可動接点アセンブリ４１０を含む。その他の実施形態と同様に、可動接点アセンブリ４１０は、一般的に、１つ以上の第１アーク接点４２０と、１つ以上の第１主接点４２５とを含んでよい。可動接点アセンブリ４１０は、第１アーク接点４２０が取り付けられるフィンガー４４０を含む。固定接点アセンブリ４０５は、１つ以上の第２アーク接点４３０と１つ以上の第２主接点４３５が取り付けられる主導電体４５０を含んでよい。この実施形態では、フィンガー４４０と第１アーク接点４２０の間に第１の物理的間隔４４５が設けられる。第１の間隔４４５は、電流に第１アーク接点４２０の中をより長い距離進ませることによって、第１アーク接点４２０内の電流路４６５を拡張または延長するように作用し得る。第２の物理的間隔４５５は、主導電体４５０と第２アーク接点４３０の間に設けられる。第１の間隔４４５と同様に、第２の間隔４５５は、電流に第２アーク接点４３０の中をより長い距離進ませることによって、第２アーク接点４３０内の電流路を拡張または延長するように作用し得る。

図４は例示的な電流路４６０を示しており、電流は、間隔４４５、４５５がない中で固定接点アセンブリ４０５および可動接点アセンブリ４１０の中を進む。電流路４６５は、間隔４４５、４５５を介在させたことによって生じる例示的な電流路を示す。電流路４６５は一般的に電流路４６０よりも長さが長く、第１アーク接点４２０と第２アーク接点４３０の間に減弱した電磁反発力が生じることになる。

上述の説明は、本発明を説明する目的においてのみなされたものであることを理解されたい。本発明にかかる実施形態から逸脱することなく、様々な改変および修正が当業者によって可能である。従って、このような改変、修正および変形形態は全て、本発明の実施形態に含まれるものとする。

Claims (10)

1. 過電流状態の発生時に電流の流れを遮断するための複数の接点（２０５、２１０）を含んでおり、
   各々の接点（２２０、２２５、２３０、２３５）が少なくとも１つの前記接点の回動点（２１５）に対して角度をつけて変位させた接合面（３０５、３１０）を有する装置であって、
   前記接合面（３０５、３１０）の変位は少なくとも１つの前記接点（２２０、２２５、２３０、２３５）の前記回動点（２１５）からの反発力モーメントアームを最小化するように構成される、装置。
2. 前記接合面（３０５、３１０）の変位は電流に前記複数の接点（２０５、２１０）の中をより長い距離進ませるように構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記接合面（３０５、３１０）の変位は前記反発力を前記回動点（２１５）に向かって導くように構成される、請求項１に記載の装置。
4. 少なくとも１つの接点（２２０、２２５、２３０、２３５）が、電流に前記少なくとも１つの接点（２２０、２２５、２３０、２３５）の中をより長い距離進ませるように構成された間隔（４４５、４５５）を有する、請求項１に記載の装置。
5. 複数の接点（２０５、２１０）の接合面（３０５、３１０）を少なくとも１つの前記接点（２２０、２２５、２３０、２３５）の回動点（２１５）に対して角度をつけて変位させること、及び
   少なくとも１つの前記接点の前記回動点（２１５）からのモーメントアームを最小化するように変位を構成して、過電流状態発生時の前記接点（２２０、２２５、２３０、２３５）間の電磁反発力を減弱させることとを含む、方法。
6. 前記接合面（３０５、３１０）の変位を、電流に前記複数の接点（２０５、２１０）の中をより長い距離進ませるように構成することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記接合面（３０５、３１０）を、前記反発力を前記回動点（２１５）に向かって導くように変位させることをさらに含む、請求項５に記載の方法。
8. 前記少なくとも１つの接点と、可動接点アセンブリの内部で前記少なくとも１つの接点が取り付けられるフィンガーとの間に、前記間隔（４４５、４５５）が設けられる、請求項４に記載の装置。
9. 前記少なくとも１つの接点と、固定接点アセンブリの一部として前記少なくとも１つの接点が取り付けられる主導電体（４５０）との間に、前記間隔（４４５、４５５）が設けられる、請求項４に記載の装置。
10. 過電流状態発生時に電流の流れを遮断するように構成された複数の接点（２０５、２１０）を含んでおり、
    各々の接点が少なくとも１つの前記接点の回動点（２１５）に対して角度をつけて変位させた接合面（３０５、３１０）を有し、前記接合面（３０５、３１０）の変位は少なくとも１つの前記接点の前記回動点（２１５）からの反発力モーメントアームを最小化するように構成されており、
    各々の接点が、前記少なくとも１つの接点と、前記少なくとも１つの接点が取り付けられる導電体との間に間隔（４４５、４５５）を有し、前記間隔（４４５、４５５）は電流に前記少なくとも１つの接点の中をより長い距離進ませるように構成される、装置。

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