JP2012234645A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】主回路の短絡電流を検出して電磁式引外し装置が作動した際に、開閉機構の引外し動作に先立って固定接触子から開離した可動接触子を開極位置に拘束保持して高い遮断性能を発揮できる回路遮断器を提供する。
【解決手段】接触子ホルダ１１を貫通して先端を可動接触子１０に突き当てた押し棒７ｃを電磁式引外し装置７の可動鉄心７ｂに連結し、短絡電流を検知して当該電磁式引外し装置７が作動すると、開閉機構４の引外し動作に先立って当該可動鉄心７ｂが当該押し棒７ｃを介して当該可動接触子１０を開離駆動するとともに、当該押し棒７ｃを突き出し位置に係止して当該可動接触子１０を開極位置に拘束保持し、続く当該開閉機構４の引外し動作により当該押し棒７ｃの係止を釈放するロック機構１５を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機の過電流保護，制御に適用する“マニュアル・モータ・スタータ”などを対象とする回路遮断器に関する。

電動機の過電流保護，制御に適用する開閉機器として、“マニュアル・モータ・スタータ”と呼ばれる回路遮断器が公知である。このマニュアル・モータ・スタータは、ブレーカーと過電流保護リレーの機能を一体化した回路遮断器であり（例えば、特許文献１参照）、次にその従来構造，および開閉動作を図5で説明する。

図５（ａ）〜（ｃ）において、１は上下二分割構造になるモールド樹脂製の本体ケース、２，３は本体ケース1の両端に配した電源側，負荷側端子、４はトグルリンク式の開閉機構、４ａはその出力端の開閉レバー、５は開閉操作ハンドル、６は主回路に流れる過負荷電流を検知して開閉機構４をトリップさせる熱動式引外し装置、７は短絡事故電流などの過大な電流を検知して作動する電磁式引外し装置であり、該電磁式引外し装置７は主回路電流で励磁される電磁コイル７ａと、復帰ばねで付勢された可動鉄心７ｂからなるプランジャ形の電磁石が採用されており、主回路に短絡電流が通流すると復帰ばねに抗して作動位置に引き寄せられる可動鉄心７ｂの吸引動作で開閉機構４をトリップさせるとともに、可動鉄心７ｂの下端に連結した押し棒７ｃが後記の電流遮断部に配した可動接触子を開極位置に向けて直接駆動するようにしている。

すなわち、本体ケース１の下部ケースには、電源側端子２，負荷側端子３に通じる左右一対の固定接触子８，９、該固定接触子８，９の接点に対向して両端に接点を配した橋絡形の可動接触子１０、該可動接触子１０を上下可動に案内保持して前記開閉レバー４ａに対向配置した上下可動な接触子ホルダ１１、可動接触子１０を固定接触子８，９に向けて背後から押圧付勢する接触スプリング（圧縮コイルバネ）１２、可動接触子１０の左右両側に配したグリッド式の消弧装置１３、該消弧装置１３の間に跨がって本体ケース１の底部に敷設したアーク転流板１４を配置して電流遮断部を構成している。なお、接触子ホルダ１１に保持された可動接触子１０に対し、電磁式引外し装置７の可動鉄心７ｂに連結した押し棒７ｃは、接触子ホルダ１１の頂部を貫通して可動接触子１０に先端を押し当てるようにしている。

上記の構成で図５（ａ）に示すＯＮ状態から開閉ハンドル５をＯＦＦ操作すると、開閉機構４のトグルリンクが反転動作して開閉レバー４ａを時計方向に回動し、接触スプリング１２に抗して接触子ホルダ１１を押し下げる。これにより、可動接触子１０が固定接触子８，９から開離して主回路の通電路を断路する。

また、主回路に過負荷電流が流れた場合には、熱動式引外し装置６のバイメタルによる限時動作で開閉機構４が引外し動作し、開閉機構４の開閉レバー４ａが接触子ホルダ１１を押し下げて可動接触子１０を開極させる。

一方、主回路に短絡電流などの過大な電流が流れた場合には、短絡電流を検知して電磁式引外し装置７の電磁石が瞬時に吸引動作し、可動鉄心７ｂに連結した押し棒７ｃが可動接触子１０を強制的に押し下げる。また、短絡電流の通電に伴い可動接触子１０と固定接触子８，９との間に発生した電磁反発力も加わる。これにより、開閉機構４の引外し動作に従動する接触子ホルダ１１の押込みに先立って可動接触子１０が固定接触子８，９から素早く開離し、その固定／可動接点間に発生したアークが左右の消弧装置１３に向けて伸張，駆動される（図５（ｂ）参照）。そして、この開離動作で可動接触子１０が開極終端位置の近くまで移動すると、固定／可動接点間に生じたアークは可動接触子１０からアーク転流板１４に転移して消弧装置１３に駆動され、ここでアーク電圧が急激に上昇してその限流効果により通過電流が減少すると、アークが消滅して電流が遮断される（図５（ｃ）参照）。

なお、前記した短絡電流の遮断動作過程で電流が可動接触子１０からアーク転流板１４に転流すると、可動接触子１０には電流が流れなくなって固定接触子８，９との間の電磁反発力が消失し、また主回路が断路されると電磁式引外し装置７の電磁石も消磁して可動鉄心７ｂが復帰動作することになるが、その前に開閉機構４が引外し動作して開閉レバー４ａが接触子ホルダ１１を開極位置に押し下げると、可動接触子１０は接触子ホルダ１１に拘束されて電流遮断後も開極位置に止まる。なお、電流遮断後に開閉操作ハンドル５をリセット位置に操作すると、開閉機構４はリセットされて可動接触子１０，接触子ホルダ１１が閉極位置に復帰して主回路がＯＮとなる。

特開２０００−３４００９３号公報（図１−図４）

ところで、前記構成の回路遮断器で短絡電流による電磁反発力を受けて可動接触子１０が開離を開始した直後に接点間に生じたアークは、短絡電流の位相，通過電流のピーク値特性などによってアーク電圧が変動する。一方、短絡電流の遮断動作の途中で通過電流が減少すると電磁式引外し装置７の可動鉄心７ｂに加わる磁気吸引力が低下し、押し棒７ｃを介して可動接触子１０を押し込む駆動力が減少するほか、可動接触子１０と固定接触子８，９の間の電磁反発力も低下する。

このために、短絡電流が流れた際に開閉機構４の引外し動作に先立って可動接触子１０が開離しても、途中で前記のように通過電流が減少して電磁式引外し装置７の電磁石の磁気吸引力、可動接触子１０に作用する電磁反発力が低下する状態になると、接触スプリング１２のばね力が可動接触子１０を開離する前記駆動力に打ち勝って可動接触子１０は開閉機構４の引外し動作を待たずに閉極位置に向け押し戻されてしまい、その結果として本来の限流遮断機能を十分に発揮できずに短絡電流の遮断時間が遅延する。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、主回路の短絡電流を検知して電磁式引外し装置が作動した際に、開閉機構の引外し動作に先立って固定接触子から開離した可動接触子を開極位置に拘束保持して高い遮断性能と確実な遮断動作を発揮できるように改良した回路遮断器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、先述の構成になる回路遮断器において、
短絡電流を検知して電磁式引外し装置の電磁石が吸引動作した際に、その可動鉄心に連結した押し棒を突き出し位置に係止して可動接触子を開極位置に拘束保持し、続く開閉機構の引外し動作により接触子ホルダが開極位置に移動すると、前記押し棒の係止を解除するロック機構を設けるものとし（請求項１）、
その具体的な態様として、前記ロック機構は、押し棒に設けた係合爪片と、該係合爪片に対向して電磁石の吸引動作時に前記押し棒を突き出し位置に係止保持するラッチ片と、開閉機構の引外し動作で接触子ホルダが開極位置に移動した際に前記ラッチ片を釈放位置に後退させるリセットカムとから構成する（請求項２）。

上記の構成によれば、主回路の短絡電流を検知して作動する電磁式引外し装置の電磁石の吸引動作でその可動鉄心に連結した押し棒が突出して可動接触子を開極位置に向けて開離駆動すると、ラッチ片が前記係合爪片に係合して押し棒を突出し位置に保持する。これにより、限流遮断動作の途中で通過電流が減少しても電磁石の可動鉄心，押し棒が復帰することがなく、可動接触子は開極位置に拘束されて固定接触子との間に十分な接点ギャップを保持する。そして、続く開閉機構の引外し動作に従動して接触子ホルダが開極位置に移動すると、可動接触子は接触子ホルダを介して開極位置に拘束保持されるとともに、同時に接触子ホルダに設けたリセットカムが前記ラッチを釈放位置に押し戻してロック機構がリセットされる。そして、この開極状態を維持したまま固定／可動接点間に発生したアークが消弧室に押し込まれて消滅すれば短絡電流の遮断が完了する。

これにより、短絡電流の遮断時に、開閉機構の引外し動作に先立って固定接触子から開離した可動接触子が遮断動作の途中で閉極位置に向け押し戻されるのを阻止して、回路遮断器の限流遮断動作を確実な遂行して高い遮断性能を発揮できる。

本発明の実施例による回路遮断器の構成図であって、（ａ）はＯＮ状態を表す内部構造の断面図、（ｂ）は（ａ）における要部の模式拡大図である。 図１における電磁式引外し装置の電磁石が短絡電流を検知して吸引動作した状態を表す図であって、（ａ），（ｂ）はそれぞれ回路遮断器の断面図，および要部の模拡大式図である。 図２の状態後に開閉機構が引外し動作した状態を表す図であって、（ａ），（ｂ）は回路遮断器の断面図，および要部の模式拡大図である。 図１におけるロック機構の略示分解斜視図である。 従来における回路遮断器の構成，動作の説明図であって、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれＯＮ状態、電磁式引外し装置の電磁石が吸引動作した状態、および開閉機構が引外し動作した各状態を表す図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図５に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
図示実施例の回路遮断器においては、主回路の短絡電流を検知して電磁式引外し装置７の電磁石が吸引動作した際に、開閉機構４の引外し動作に先立って電磁石の可動鉄心７ｂに連結した押し棒７ｃの突き出しにより固定接触子８，９から開離した可動接触子１０が接触スプリング１２のばね力で閉極方向に押し戻されるのを防いで開極位置に拘束保持する手段として、前記押し棒７ｃを突き出し位置に拘束保持するロック機構１５を追加装備している。

このロック機構１５は、図４で示すように前記押し棒７ｃに設けた係合爪片１６と、該係合爪片１６の周縁に対向して押し棒７ｃを突出し位置に係止保持する傾動式のラッチ片１７と、開閉機構４（図１参照）の引外し動作に従動して接触子ホルダ１１が開極位置に移動した際に、ラッチ片１７を釈放位置に後退させて係合爪片１６との係合を解除するリセットカム１８とからなる。

ここで、ラッチ片１７は支軸１７ａを介して上端を回路遮断器の本体ケース１の内部に吊り下げ支持した揺動レバーで、その長手方向の中間部位には前記係合爪片１６に対向する係合段部（Ｌ形の切欠部）１７ｂが形成され、さらにカムフォロアとして機能するガイドピン１７ｃが側方に突き出している。なお、１７ｄはラッチ片１７を係合爪片１６に向けて押圧付勢するトーションばね（捩じりコイルばね）である。また、リセットカム１８は、図示のようにその下部周縁に傾斜カム面１８ａを形成した板状の直進カムであり、その周縁をラッチ片１７のガイドピン１７ｃに対峙させて接触子ホルダ１１（図１参照）の外面に突設している。

次に前記ロック機構１５の機能，動作を図１（ａ），（ｂ）〜図３（ａ），（ｂ）により説明する。まず、図１に示す回路遮断器のＯＮ状態では、電磁式引外し装置７の可動鉄心７ｂに連結した押し棒７ｃは図示の上昇位置に待機しており、この位置で押し棒７ｃに設けた係合爪片１６がロック機構１５のラッチ片１７の傾動レバーを図示の釈放位置に押し退けている（図１（ｂ）参照）。なお、図１において、１１ａは接触子ホルダ１１の相間を隔離するバリア隔壁である。

ここで、主回路に短絡電流が流れた際に、その短絡電流を検知して電磁式引外し装置７の電磁石が吸引動作すると、図２（ａ），（ｂ）で表すように可動鉄心７ｂに連結した押し棒７ｃが下方に突出して可動接触子１０を固定接触子８，９から開離駆動する。また、押し棒７ｃの下降に伴い、いままで図１（ｂ）の位置に退避していたラッチ片１７は支軸１７ａを支点に時計方向に回動して係合段部１７ｂが押し棒７ｃに設けた係合爪片１６の上縁に係合し、押し棒７ｃをこの突き出し位置に拘束する。これにより、短絡電流の遮断動作の途中で、電磁式引外し装置７の通過電流が減少するなどして電磁石の磁気吸引力が低下しても、可動接触子１０は接触スプリング１１のばね力で閉極方向に押し戻されることがなく、図示の開極位置に止まって固定接触子８，９との間に十分な接点ギャップを保持する。

また、前記した可動接触子１０の開離動作に続いて電磁式引外し装置７に連係した開閉機構４が引外し動作し、その開閉レバー４ａの駆動により接触子ホルダ１１が図３（ａ），（ｂ）に示す開極位置に下降移動すると、可動接触子１０は接触子ホルダ１１に押されて開極位置に拘束保持されるとともに、接触子ホルダ１１の下降に伴いロック機構１５のリセットカム１８はその傾斜カム面１８ａがラッチ片１７のガイドピン１７ｃを押してラッチ片１７を反時計方向に回動させる。これにより、ラッチ片１７と係合爪片１６との間の係合状態が釈放されてロック機構１５がリセットされる。

そして、前記の開極動作により固定／可動接点間に生じたアークが消滅して短絡電流の遮断が完了した後に、開閉操作ハンドル５の操作で回路遮断器をリセットすると、図１（ａ），（ｂ）のＯＮ状態に戻る。

上述の動作説明で判るように、回路遮断器にロック機構１５を追加装備することにより、短絡電流の限流遮断動作の途中で通過電流が減少しても電磁石の可動鉄心，押し棒が復帰することがなく、これにより可動接触子は開極位置に拘束されて固定接触子との間に十分な接点ギャップを保持することができる。そして、続く開閉機構の引外し動作に従動して接触子ホルダが開極位置に移動すると、可動接触子は接触子ホルダを介して開極位置に拘束保持されるとともに、同時に接触子ホルダに設けたリセットカムが前記ラッチ片１７を釈放位置に押し戻してロック機構がリセットされる。

これにより、短絡電流の遮断時に、開閉機構の引外し動作に先立って固定接触子から開離した可動接触子が遮断動作の途中で閉極位置に向け押し戻されるのを阻止し、限流遮断動作を確実に遂行して回路遮断器の遮断性能を発揮できる。

なお、先記のロック機構１５については、図示実施例の構造に限定されるものではなく、異なる態様で実施することもできることは勿論である。

１ 本体ケース
４ 開閉機構
４ａ 開閉レバー
７ 電磁式引外し装置
７ａ 電磁コイル
７ｂ 可動鉄心
７ｃ 押し棒
８，９ 固定接触子
１０ 可動接触子
１１ 接触子ホルダ
１２ 接触スプリング
１３ 消弧装置
１４ アーク転流板
１５ ロック機構
１６ 係合爪片
１７ ラッチ片
１８ リセットカム

Claims (2)

1. 本体ケースに、一対の固定接触子，該固定接触子に対向配置した橋絡形の可動接触子，該可動接触子を案内保持する接触子ホルダ，可動接触子を固定接触子に向けて押圧付勢する接触スプリング，および消弧室からなる電流遮断部と、前記接触子ホルダの頂部に開閉レバーを対峙させて配置した開閉機構と、主回路の短絡電流を検知して前記開閉機構を引外し動作させる電磁式引外し装置を搭載した回路遮断器であって、
   前記電磁式引外し装置にプランジャ形の電磁石を採用した上で、該電磁石の可動鉄心には前記接触子ホルダを貫通してその先端を可動接触子に突き当てた押し棒を連結し、短絡電流を検知して電磁式引外し装置が作動した際には、前記開閉機構の引外し動作に先立って吸引動作する電磁石が前記押し棒を介して可動接触子を開極位置に向け開離駆動するようにしたものにおいて、
   電磁式引外し装置の動作時に、その電磁石の可動鉄心に連結した押し棒を突き出し位置に係止して可動接触子を開極位置に拘束保持し、続く開閉機構の引外し動作により押し棒の係止を釈放するロック機構を備えたことを特徴とする回路遮断器。
2. 請求項１に記載の回路遮断器において、ロック機構が、押し棒に設けた係合爪片と、該係合爪片に対向して電磁石の吸引動作時に前記押し棒を突き出し位置に係止保持するラッチ片と、開閉機構の引外し動作に従動して接触子ホルダが開極位置に移動した際に前記ラッチ片を釈放位置に後退させるリセットカムとからなることを特徴とする回路遮断器。