JP2024046344A - Circuit Breakers - Google Patents
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Abstract
【課題】回路遮断器において、接点部が接触するときの回動リンクから可動ホルダへの伝達効率を向上させる。【解決手段】可動ホルダ12は、回動によって接点部24を開閉させる。連結シャフト13は、可動ホルダ12に支持されている。回動リンク14は、連結シャフト13に嵌まり合う案内溝26が形成され、接点部24を開閉させる駆動力が伝達されて回動するときに、連結シャフト13を介して可動ホルダ12を回動させる。開極状態から閉極状態へと動作する途中で、可動ホルダ12の回動中心及び連結シャフト13を結ぶ直線と案内溝26が延びる方向とのなす角度θが、予め定めた小角度範囲内になる。【選択図】図3[Problem] To improve the transmission efficiency from a rotating link to a movable holder when a contact portion comes into contact in a circuit breaker. [Solution] A movable holder (12) opens and closes a contact portion (24) by rotating. A connecting shaft (13) is supported by the movable holder (12). A guide groove (26) that fits into the connecting shaft (13) is formed in a rotating link (14), and when a driving force for opening and closing the contact portion (24) is transmitted and the rotating link rotates, the movable holder (12) is rotated via the connecting shaft (13). In the course of the operation from the open state to the closed state, an angle θ between a straight line connecting the rotation center of the movable holder (12) and the connecting shaft (13) and the extension direction of the guide groove (26) falls within a predetermined small angle range. [Selected Figure] Figure 3
Description
本発明は、回路遮断器に関するものである。 The present invention relates to a circuit breaker.
回動リンクに形成された長穴が可動ホルダの連結シャフトに嵌まり合っており、回動リンクが回動するときに、連結シャフトを介して可動ホルダを回動させることで接点部を開閉する回路遮断器がある。回動リンクから可動ホルダへの伝達効率を向上させるために、例えば特許文献1では、可動ホルダの中心及び連結シャフトを結ぶ直線と、長穴が延びる方向とのなす角度θを45度以下になるように設定している。さらに、接点部を閉じ始めるときに、伝達効率がピークとなるように設定している。
An elongated hole formed in the rotating link fits into the connecting shaft of the movable holder, and when the rotating link rotates, the contact portion is opened and closed by rotating the movable holder via the connecting shaft. There is a circuit breaker. In order to improve the transmission efficiency from the rotation link to the movable holder, for example, in
接点部を閉じ始めるときに、回動リンクから可動ホルダへの伝達効率のピークを設定すると、それ以降の閉極過程で伝達効率が低下することになり、接触圧力の低下を招いてしまう。
本発明の目的は、回路遮断器において、接点部が接触するときの回動リンクから可動ホルダへの伝達効率を向上させることである。
If the peak of the transmission efficiency from the rotating link to the movable holder is set when the contact portion starts to close, the transmission efficiency will decrease in the closing process thereafter, resulting in a decrease in the contact pressure.
An object of the present invention is to improve the efficiency of transmission from a rotating link to a movable holder when contact portions come into contact with each other in a circuit breaker.
本発明の一態様に係る回路遮断器は、可動ホルダと、連結シャフトと、回動リンクと、を備えている。可動ホルダは、回動によって接点部を開閉させる。連結シャフトは、可動ホルダに支持されている。回動リンクは、連結シャフトに嵌まり合う案内溝が形成され、接点部を開閉させる駆動力が伝達されて回動するときに、連結シャフトを介して可動ホルダを回動させる。開極状態から閉極状態へと動作する途中で、可動ホルダの回動中心及び連結シャフトを結ぶ直線と案内溝が延びる方向とのなす角度が、予め定めた小角度範囲内になる。 A circuit breaker according to one aspect of the present invention includes a movable holder, a connection shaft, and a rotation link. The movable holder opens and closes the contact portion by rotation. The connecting shaft is supported by a movable holder. The rotation link is formed with a guide groove that fits into the connection shaft, and when the rotation link is rotated by transmitting the driving force for opening and closing the contact portion, the movable holder is rotated via the connection shaft. During the operation from the open state to the closed state, the angle between the straight line connecting the rotation center of the movable holder and the connecting shaft and the direction in which the guide groove extends falls within a predetermined small angle range.
本発明によれば、開極状態から閉極状態へと動作する途中で、可動ホルダの回動中心及び連結シャフトを結ぶ直線と案内溝が延びる方向とのなす角度が、予め定めた小角度範囲となるため、接点部が接触するときの伝達効率を向上させることができる。 According to the present invention, during the operation from the open state to the closed state, the angle between the straight line connecting the rotation center of the movable holder and the connecting shaft and the direction in which the guide groove extends is within a predetermined small angle range. Therefore, the transmission efficiency when the contact portions make contact can be improved.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想
を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings. Note that each drawing is schematic and may differ from the actual drawing. Furthermore, the following embodiments are intended to exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the configuration is not limited to the following. That is, the technical idea of the present invention can be modified in various ways within the technical scope described in the claims.
《第一実施形態》
《構成》
以下の説明では、互いに直交する三方向を、便宜的に、縦方向、幅方向、及び奥行方向とする。
図1は、開極状態にある回路遮断器11の概略図である。
ここでは、回路遮断器11を幅方向の一方から見た状態を示し、説明を簡単にするために、主要でない構成を省略すると共に、一部の主要な構成についても部分的に透過させたり簡略化したりして描いている。回路遮断器11は、ノーヒューズブレーカとも呼ばれ、通常使用状態の回路を手動又は電気操作によって開閉することができ、且つ過負荷や短絡によって異常な過電流を検出したとき、自動的に回路を遮断して過電流による損傷から保護するものである。回路遮断器11は、開閉機構として、可動ホルダ12と、連結シャフト13と、回動リンク14と、トグル機構15と、操作ハンドル16と、を備えている。引外し装置については、一般的な構造であるため詳細な説明は省略する。
《First embodiment》
"composition"
In the following description, for convenience, three mutually orthogonal directions are referred to as a vertical direction, a width direction, and a depth direction.
FIG. 1 is a schematic diagram of a
Here, the state where the
可動ホルダ12は、幅方向を軸方向とする略円筒状に形成され、回動中心Pcを軸にして閉極位置と開極位置との間で回動可能であり、可動接触子21を支持している。可動接触子21は、棒状の導電体であり、縦方向から見て回動中心Pcを通って可動ホルダ12を突き抜けるように設けられており、可動ホルダ12から突出した両端側には、一つずつ可動接点22が設けられている。可動接点22は、可動ホルダ12と共に可動接触子21が回動するときに、固定接点23に接触及び離間する。各固定接点23は、図示しない固定接触子に固定されている。固定接点23及び可動接点22が接点部24を構成し、可動ホルダ12及び可動接触子21は、回動によって接点部24を開閉させる。可動ホルダ12、可動接触子21、及び図示しない固定接触子は、一極ごとに幅方向に並べて設けられている。幅方向に並んだ各極の可動ホルダ12は互いに連結され、回動可能な状態で図示しないケースに保持されている。
The
幅方向の一方から見て、可動ホルダ12及び可動接触子21が時計回りに回動する方向を閉極方向とし、反時計回りに回動する方向を開極方向とする。可動接触子21は、可動ホルダ12に挿通され、図示しない捩じりコイルばねによって可動ホルダ12に対して閉極方向に付勢されている。可動ホルダ12がオフ位置にあるときは、固定接点23から可動接点22が離間している。可動ホルダ12がオフ位置から閉極方向に回動すると、固定接点23に可動接点22が接触し始める。捩じりコイルばねの反発力に抗しながら可動ホルダ12がさらに閉極方向に回動すると、固定接点23に可動接点22をさらに押し付けたオン位置となる。可動ホルダ12が閉極方向に回動する過程で、固定接点23に可動接点22が接触し始めた位置から、さらに押し付ける方向に可動ホルダ12が回動する量がワイプ量となる。
When viewed from one side in the width direction, the direction in which the
連結シャフト13は、幅方向に延びた円柱状であり、可動ホルダ12における幅方向外側の外壁に挿通され支持されている。連結シャフト13は、可動ホルダ12の軸と平行であり、幅方向から見て回動中心Pcから離れた位置にある偏心軸である。したがって、可動ホルダ12が回動するときに、幅方向から見た連結シャフト13の中心は、点線で示すように回動中心Pcを軸とする円軌道Tsを描きながら変位する。連結シャフト13は、幅方向の中央に配置された一つの可動ホルダ12だけに設けられており、この可動ホルダ12を幅方向に挟んだ両側に一つずつ設けられている。
The connecting
回動リンク14は、太い実線で示されるように、縦方向及び奥行方向に沿った板状であ
り、幅方向から見て縦方向に延びた外形をしていて、連結シャフト13に嵌まり合う案内溝26が形成されている。案内溝26は、回動リンク14を幅方向に貫通し、幅方向から見て直線状に延びた長穴であり、短手方向となる溝幅は、連結シャフト13の外径寸法に対応している。回動リンク14は、縦方向の他方側が、幅方向に延びる支軸Acによって図示しないケースに支持されている。回動リンク14は、縦方向の一方側が、トグル機構15に連結されており、トグル機構15から接点部24を開閉させる駆動力が伝達されると、支軸Acを中心に回動する。このとき、案内溝26によって連結シャフト13を変位させることで、可動ホルダ12を回動させる。回動リンク14は、連結シャフト13と同様に、可動ホルダ12を幅方向に挟んだ両側に一つずつ設けられており、互いに連結されている。
As shown by the thick solid line, the
トグル機構15は、下トグル31及び上トグル32を備えている。下トグル31は、縦方向及び奥行方向に沿った板状で、幅方向から見て略L字状に形成されている。上トグル32は、縦方向及び奥行方向に沿った板状で、幅方向から見て略直線状に延びている。下トグル31及び上トグル32は、幅方向に延びるトグルピン33によって回動可能に連結されている。上トグル32は、図示しないラッチ機構に連結されており、本実施形態では主要な構成ではないため、二点鎖線で仮想的に示してある。トグル機構15は、連結シャフト13と同様に、可動ホルダ12を幅方向に挟んだ両側に一つずつ設けられており、互いに連結されている。
The
操作ハンドル16は、回路遮断器11のオン及びオフを切り替えるために、図示しない回動中心を軸にして回動可能であり、回路遮断器11における幅方向の中央に一つだけ設けられている。操作ハンドル16は、奥行方向の手前を向いた表側に取っ手があり、奥行方向の奥側を向いた裏側に取り付け部35が形成されている。取り付け部35及びトグルピン33には、引っ張りコイルばね36が取り付けられている。引っ張りコイルばね36は、取り付け部35に向かってトグルピン33を引っ張っており、操作ハンドル16の回動に応じて、トグルピン33を介してトグル機構15を動作させる。
The operating handle 16 can rotate around a rotation center (not shown) to switch the
ここで、回路遮断器11の基本的な動作について説明する。
まず、操作ハンドル16がオフ位置にあるときには、図1に示すように、トグル機構15が屈曲していることで、回動リンク14の一方側が奥行方向の手前側に持ち上げられている。このとき、案内溝26に嵌まり合った連結シャフト13によって、可動ホルダ12が開極方向に回動しており、接点部24を開いた開極状態となる。
図2は、閉極状態にある回路遮断器の概略図である。
操作ハンドル16がオン位置に切り替えられると、トグル機構15が伸長して突っ張ることで、回動リンク14の一方側が奥行方向の奥側に押し下げられる。このとき、案内溝26に嵌まり合った連結シャフト13によって、可動ホルダ12が閉極方向に回動することで、接点部24を閉じた閉極状態となる。
Here, the basic operation of the
First, when the operating
FIG. 2 is a schematic diagram of a circuit breaker in a closed state.
When the operating
次に、回動リンク14から可動ホルダ12へ伝達される駆動力について説明する。
図3は、第一実施形態における回動リンク14の動作を示す図である。
図中の(a)は、開極状態から閉極状態に至るまでの回動リンク14の軌跡を示している。図中の(b)は、(a)における案内溝26及び連結シャフト13を拡大して示している。ここでは、可動ホルダ12の回動中心Pc及び連結シャフト13を結ぶ直線をLsとし、案内溝26が延びた方向である中心線をLgとし、直線Ls及び中心線Lgのなす角度をθとする。開極状態のときにはθ=αとなり、開極状態から閉極状態へと動作する途中でθ=0となり、閉極状態のときにはθ=βとなる。ここでは、幅方向の一方から見て、中心線Lgに対して直線Lsが反時計回りの方向にあるときの角度差を負値とし、時計回りの方向にあるときの角度差を正値とする。したがって、αは負値であり、βは正値である。回動リンク14が閉極方向に回動するときに、連結シャフト13は、太い実線矢
印で示すように、案内溝26から中心線Lgと直角の駆動力が伝達される。θ=0であるときに、連結シャフト13が案内溝26から受ける力は、連結シャフト13における円軌道Tsの接線となり、その接線は円軌道Tsとの接点を通る半径に直角となる。したがって、θ=0のときに、回動リンク14から可動ホルダ12への駆動力の伝達効率ηは最も高くなる。
Next, the driving force transmitted from the
FIG. 3 is a diagram showing the operation of the
(a) in the figure shows the locus of the rotation link 14 from the open state to the closed state. (b) in the figure shows an enlarged view of the
図4は、角度θ及び伝達効率ηの関係を示すグラフである。
ここでは、横軸を角度θとし、縦軸を伝達効率ηとしている。角度θの絶対値が0度に近づくほど指数関数的に伝達効率ηが高くなり、角度θが0度となるときに伝達効率ηがピークの1.0になる。この特性に基づき、要求される伝達効率ηから角度θの範囲が設
定される。実施形態では、開極状態から閉極状態へと動作する途中で、且つ固定接点23に可動接点22が接触するときに、角度θが予め定めた小角度範囲内になるように設定する。小角度範囲は、伝達効率ηを0.99以上とするために、-8度以上+8度以下に設
定される(|θ|≦8度)。また、開極状態から閉極状態へと動作する全ての区間で、角度θが予め定めた許容範囲内になるように設定する。許容範囲は、伝達効率ηを0.9以
上とするために、-25度以上+25度以下に設定する(|θ|≦25度)。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between angle θ and transmission efficiency η.
Here, the horizontal axis is the angle θ, and the vertical axis is the transmission efficiency η. As the absolute value of the angle θ approaches 0 degrees, the transmission efficiency η increases exponentially, and when the angle θ becomes 0 degrees, the transmission efficiency η reaches a peak of 1.0. Based on this characteristic, the range of the angle θ from the required transmission efficiency η is set. In the embodiment, the angle θ is set to fall within a predetermined small angle range when the
《作用効果》
次に、第一実施形態の主要な作用効果について説明する。
回路遮断器11は、可動ホルダ12と、連結シャフト13と、回動リンク14と、を備えている。可動ホルダ12は、回動によって接点部24を開閉させる。連結シャフト13は、可動ホルダ12に支持されている。回動リンク14は、連結シャフト13に嵌まり合う案内溝26が形成され、接点部24を開閉させる駆動力が伝達されて回動するときに、連結シャフト13を介して可動ホルダ12を回動させる。開極状態から閉極状態へと動作する途中で、可動ホルダ12の回動中心及び連結シャフト13を結ぶ直線と案内溝26が延びる方向とのなす角度θが、予め定めた小角度範囲内になる。これにより、接点部24が接触するときの伝達効率ηを向上させて、接触圧力の低下を抑制することができる。
<Action and Effect>
Next, main effects of the first embodiment will be described.
The
回路遮断器11は、固定接点23に可動接点22が接触するときに、角度θの絶対値が最も小さくなる。可動ホルダ12は、閉極方向に回動する過程で固定接点23に可動接点22が接触するときに、回動抵抗が最も大きくなる。したがって、固定接点23に可動接点22が接触するときに、伝達効率ηを最も高めることで、安定した確実な閉極動作を実現することができる。
案内溝26は、直線状に延びている。これにより、回動リンク14における案内溝26の設計及び加工が容易になる。
In the
The
小角度範囲は、-8度以上+8度以下である。これにより、開極状態から閉極状態へと動作する途中で、0.99以上の伝達効率ηを実現することができる。
小角度範囲より大きな許容範囲を予め定め、角度θが常に許容範囲内になる。これにより、開極状態から閉極状態へと動作する全ての区間で、一定の伝達効率ηを実現することができる。
許容範囲は、-25度以上+25度以下である。これにより、開極状態から閉極状態へと動作する全ての区間で、0.9以上の伝達効率ηを実現することができる。
The small angle range is -8 degrees or more and +8 degrees or less. This makes it possible to achieve a transmission efficiency η of 0.99 or more during the operation from the open state to the closed state.
A tolerance range larger than the small angle range is predetermined, so that the angle θ is always within the tolerance range. As a result, a constant transmission efficiency η can be achieved in all sections where the circuit operates from the open state to the closed state.
The permissible range is -25 degrees or more and +25 degrees or less. Thereby, it is possible to achieve a transmission efficiency η of 0.9 or more in all sections operating from the open state to the closed state.
次に、比較例について説明する。
比較例では、角度θを45度以下になるように設定し、且つ接点部24を閉じ始めるときに、伝達効率ηがピークとなるように設定している。可動ホルダ12が静止した状態から閉極方向に回動し始めるときに最大摩擦力となる。したがって、接点部24を閉じ始めるときに、伝達効率ηがピークとなるように設定することで、可動ホルダ12の円滑な動き出しが可能となる。しかしながら、可動ホルダ12は、閉極方向に回動する過程で固定
接点23に可動接点22が接触するときに、回動抵抗が最も大きくなる。そのため、接点部24を閉じ始めるときに、伝達効率ηがピークとなるように設定していると、それ以降の閉極過程で伝達効率が低下することになり、接触圧力の低下を招いてしまう。
Next, a comparative example will be explained.
In the comparative example, the angle θ is set to 45 degrees or less, and the transmission efficiency η is set to reach its peak when the
《第二実施形態》
《構成》
第二実施形態は、案内溝26の形状について、他の態様を示すものである。第一実施形態と共通する部分については、同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
図5は、第二実施形態における回動リンク14の動作を示す図である。
図中の(a)は、開極状態から閉極状態に至るまでの回動リンク14の軌跡を示している。図中の(b)は、(a)における案内溝26及び連結シャフト13を拡大して示している。案内溝26は、角度θが常に小角度範囲を維持するように、曲線状に延びている。すなわち、開極状態から閉極状態へと動作する過程で、常に角度θ≒0度となる。したがって、回動リンク14から可動ホルダ12への駆動力の伝達効率ηが常にピーク値を維持する。
Second Embodiment
"composition"
The second embodiment shows another aspect regarding the shape of the
FIG. 5 is a diagram showing the operation of the
FIG. 1A shows the path of the
《作用効果》
次に、第二実施形態の主要な作用効果について説明する。
案内溝26は、角度θが常に小角度範囲を維持するように、曲線状に延びている。これにより、開極状態から閉極状態へと動作する過程で、回動リンク14から可動ホルダ12への駆動力の伝達効率ηが常にピーク値を維持し、安定した確実な閉極動作を実現することができる。
共通した構成によってもたらされる他の作用効果については、前述した第一実施形態と同様である。
<Action and Effect>
Next, the main effects of the second embodiment will be described.
The
Other advantageous effects brought about by the common configuration are similar to those of the first embodiment described above.
以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。 Although the embodiments have been described above with reference to a limited number of embodiments, the scope of rights is not limited thereto, and modifications of the embodiments based on the above disclosure will be obvious to those skilled in the art.
11…回路遮断器、12…可動ホルダ、13…連結シャフト、14…回動リンク、15…トグル機構、16…操作ハンドル、21…可動接触子、22…可動接点、23…固定接点、24…接点部、26…案内溝、31…下トグル、32…上トグル、33…トグルピン、35…取り付け部、36…引っ張りコイルばね
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記可動ホルダに支持された連結シャフトと、
前記連結シャフトに嵌まり合う案内溝が形成され、前記接点部を開閉させる駆動力が伝達されて回動するときに、前記連結シャフトを介して前記可動ホルダを回動させる回動リンクと、を備え、
開極状態から閉極状態へと動作する途中で、前記可動ホルダの回動中心及び前記連結シャフトを結ぶ直線と前記案内溝が延びる方向とのなす角度が、予め定めた小角度範囲内になることを特徴とする回路遮断器。 a movable holder that opens and closes the contact portion by rotating;
A connecting shaft supported by the movable holder;
a rotating link having a guide groove formed in the connecting shaft and configured to rotate the movable holder via the connecting shaft when a driving force for opening and closing the contact portion is transmitted thereto and the movable holder rotates,
a circuit breaker, characterized in that, during operation from an open state to a closed state, an angle formed by a straight line connecting the rotation center of the movable holder and the connecting shaft and a direction in which the guide groove extends falls within a predetermined small angle range.
前記角度が常に前記許容範囲内になることを特徴とする請求項1に記載の回路遮断器。 A tolerance range larger than the small angle range is determined in advance,
The circuit breaker of claim 1, wherein the angle always falls within the tolerance range.
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2022
- 2022-09-22 JP JP2022151667A patent/JP2024046344A/en active Pending
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