JP3985178B2 - 回路遮断器の可動接触子装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主として橋絡形２接点方式の回路遮断器における可動接触子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来構成を示す回路遮断器の縦断面図である。図３において、ケース１内に隔壁により区画された３相の各電路空間には、前後一対の固定接触子２及び３が対向して配置され、それぞれの対向端部に固定接点がそれぞれ取り付けられるとともに、固定接触子２には電源側端子４が一体形成されている。固定接触子３の上方には図示しないが過電流引外し装置が配置され、固定接触子３は過電流引外し装置の一端に接続されている。また、過電流引外し装置の他端は図示しない負荷側端子に接続されている。
【０００３】
固定接触子２，３の下方には可動接触子５が配置され、可動接触子５は絶縁物の可動接触子ホルダ６に保持されるとともに、ケース１との間に挿入された圧縮コイルばねからなる接触スプリング７により固定接触子２，３に押圧され、固定接触子２，３間は可動接触子５により橋絡されて閉路している。可動接触子ホルダ６はケース１に図３の上下に直線移動自在に案内されている。可動接触子５は、可動接触子ホルダ６が開閉レバー８の先端部で接触スプリング７に抗して押動されることにより、固定接触子２，３から開離する。開閉レバー８は開閉軸９を支点に回動自在にケース１に支持され、開閉軸９は開閉機構１０により回転駆動される。開閉レバー８の可動接触子ホルダ６との接触部は凸円弧面に形成され、この凸円弧面と接触する可動接触子ホルダ６の接触部は平面に形成されている。１１は電源側及び負荷側にそれぞれ配置された消弧グリッド、１２は消弧グリッド１１，１１間に渡る転流板である。
【０００４】
このような開閉器において、電流は電源側端子４→固定接触子２→可動接触子５→固定接触子３→過電流引外し装置→負荷側端子の経路で流れる。この状態で電流が過電流状態となり、過電流引外し装置が作動して開閉機構１０がトリップ動作をすると、開閉レバー８は捩じりばねからなる主スプリング１４に蓄勢されたばね力により図３の時計方向に回転駆動され、可動接触子ホルダ６を接触スプリング７に抗して押し下げる。これにより可動接触子５が固定接触子２，３から開離して電路が開路する。この時、固定・可動接点間にはアークが発生し、このアークは消弧グリッド１１，１１方向へ電磁的に駆動される。これによりアークは引き伸ばされ、固定接触子２，３に一体形成されたアークランナ２ａ，３ａと転流板１２との間に移動するとともに、消弧グリッド１１，１１で分断・冷却されて消弧される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した回路遮断器において、開閉レバー８の可動接触子ホルダ６との接触部８ａは凸円弧面に、またこの凸円弧面に接触する可動接触子ホルダ６の接触部６ａは平面に形成されている。図４及び図５は図１における開閉レバー８と可動接触子ホルダ６との接触状態を示す側面図で、図４は閉路状態、図５は開路状態である。閉路状態において、開閉レバー８は図４の実線位置で待機し、開閉機構１０（図３）が作動すると破線位置まで回動した時点で可動接触子ホルダ６との接触を始める。続いて、開閉レバー８の時計方向の回動により可動接触子ホルダ６は下方向に押動され、図５で最大移動位置に至る。（開閉レバー８を駆動する開閉機構１０の詳細構造については、特願平１１−２２０６３１号の明細書を参照されたい。）
【０００６】
図４及び図５において、開閉レバー８から可動接触子ホルダ６に作用する力（作用力）Ｐの向きは、接触部６ａ，８ａ間の摩擦力を無視すると、可動接触子ホルダ６の接触部６ａの平面に直角、つまり図４及び図５の垂直下向きになり、これがそのまま可動接触子ホルダ６を押動する力（押動力）Ｑとなる（Ｐ＝Ｑ）。一方、開閉レバー８が接触部８ａにおいて発生する力（発生力）Ｒは、主スプリング１４の蓄勢トルクと、開閉レバー８の回動中心と接触部８ａとを結ぶ直線（開閉レバー８の腕）１３の長さとの比で決定され、腕１３に直角である。押動力Ｑは発生力Ｒの図４及び図５における垂直方向の成分で、その間の角度（以下、接触角度という。）をαとすると、Ｑ＝Ｒｃｏｓαの関係にある。
【０００７】
さて、上記力関係において、図５から分かるように、従来は開路状態、すなわち可動接触子ホルダ６の最大移動位置において接触角度αが最大になり、発生力Ｒの内、押動力Ｑとして利用される成分は最小になる。一方、可動接触子ホルダ６の最大移動位置は接触スプリング７の最大撓み位置であり、その反力も最大となっている。従って、従来は接触スプリング７の反力の最大位置で、主スプリング１４の発生力Ｒの押動力Ｑへの変換効率が最低となっている。これは主スプリング１４の大型化を招き、結果として開閉機構１０を大型化することになる。
【０００８】
図５において、接触角度αが最大になるのは、図４の閉路状態と図５の開路状態で、発生力Ｒの向きがいずれも垂直に対して左向きにあり、図４の位置から図５の位置に向かって開閉レバー８が時計方向に回動するに従って、発生力Ｒがますます左を向くからである。図５の開路状態で接触角度αをできるだけ小さくするためには、図４の閉路状態で発生力Ｒの向きを垂直に対して右に向けておき、図５の開路状態に向かって開閉レバー８が時計方向に回動する過程で、発生力Ｒが垂直に対して右から左に向きを変えるようにするのがよい。
【０００９】
凸円弧面と平面との接触からなる従来装置において、図４における発生力Ｒの向きを垂直に対して右に向けるためには、可動接触子ホルダ６を上方に延ばし、その接触平面を閉路状態で開閉レバー８の回動中心よりも高く上げる必要がある。ところが、可動接触子ホルダ６を従来のまま上方に延ばすと、開閉レバー８が図４の状態よりも反時計方向に立ち上げられ、その凸円弧面と可動接触子ホルダ６の接触平面との当接が事実上不可能になる。
そこで、この発明の課題は、開閉レバーから可動接触子ホルダに対する力の変換効率を無理なく向上し、主スプリングの小型化、ひいては回路遮断器の小型化を図ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、開閉レバーの前記可動接触子ホルダとの接触部を凹円弧面に形成し、この凹円弧面と接触する前記可動接触子ホルダの接触部を前記凹円弧面よりも曲率半径の小さい凸円弧面に形成し、さらに前記開閉レバーにより押動された前記可動接触子ホルダの最大移動位置において、前記二つの円弧面の各々の曲率中心を結ぶ直線の向きを前記可動接触子ホルダの移動方向と一致させるようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
このように構成すれば、可動接触子ホルダの開閉レバーとの接触部を凸円弧面として開閉レバーの回動中心の上方まで延ばす一方、この高く上がった接触部を開閉レバーの接触部を凹円弧面とすることにより逃げ、開閉レバーを従来よりも立ち上げることなく、その発生力の向きを従来と反対側に向け、可動接触子ホルダの最大移動位置における上記接触角度αを最小限に抑えることが可能となるとともに、開閉レバーから可動接触子ホルダに作用する力をすべて可動接触子に対する押動力として用いることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１及び図２はこの発明の実施の形態を示すもので、図１は開閉レバーと可動接触子ホルダの閉路状態の側面図で、図２は同じく開路状態の側面図である。従来例と対応する部分には同一の符号を用いてある。この実施の形態において、従来と相違するのは、開閉レバー８の可動接触子ホルダ６との接触部８ａが凹円弧面に形成され、この凹円弧面と接触する可動接触子ホルダ６の接触部６ａが接触部８ａの凹円弧面よりも曲率半径の小さい凸円弧面に形成されている点である。
【００１３】
図１において、開閉レバー８は実線位置で待機し、開閉機構１０（図３）が作動して破線位置まで回動した時点で可動接触子ホルダ６との接触を始める。このとき、開閉レバー８から可動接触子ホルダ６に作用する作用力Ｐは、凹円弧面の曲率中心Ｏ₁ と凸円弧面の曲率中心Ｏ₂ とを結んだ直線上に作用し、その大きさは、発生力Ｒの垂直方向に対する角度（接触角度）をαとし、作用力Ｐの垂直方向に対する角度をβとすると、Ｐ＝Ｒｃｏｓ（β−α）の関係にある。押動力Ｑは発生力Ｐの垂直方向の成分で、Ｑ＝Ｐｃｏｓβ＝Ｒｃｏｓ（β−α）・ｃｏｓβとなる。
【００１４】
次いで、開閉レバー８は更に時計方向の回動し、可動接触子ホルダ６は下方向に押動されて図２で最大移動位置に至る。その間、発生力Ｒは垂直下向きよりも右向き（図１）から、垂直下向きを越えて更に左向き（図２）に変化する。可動接触子ホルダ６が最大移動位置に下降した図２において、作用力Ｐは垂直下向きとなり（β＝０）、これがそのまま押動力Ｑ（＝Ｐ＝Ｒｃｏｓα）となる。
【００１５】
上記実施の形態において、閉路状態から開閉レバー８が可動接触子ホルダ６の押動を開始する図１の時点では、開閉レバー８の発生力Ｒは垂直下向きより右を向いており、可動接触子ホルダ６の下降とともに左に向きを変えて垂直下向きを越え、最終的に図２の開路状態で垂直下向きより左を向いている。このような構成によれば、図４の閉路状態で発生力Ｒがすでに左を向いており、図５に開路状態に向けて開閉レバー８が時計方向に回動するにつれて発生力Ｒがますます左を向く従来構成に比べて、図２に示すように接触角度αは小さくなり、発生力Ｒが垂直下向きに近くなって、その押動力Ｑへの変換効率が向上する。
【００１６】
特に図示実施の形態では、可動接触子ホルダが最大移動位置ある図２において、二つの円弧面の各々の曲率中心Ｏ₁ ，Ｏ₂ を結ぶ直線の向きを可動接触子ホルダの移動方向と一致させるようにしたことにより（β＝０）、発生力Ｒの作用力Ｐをすべて押動力Ｑとして利用することができ（Ｐ＝Ｑ）、発生力Ｒの押動力Ｑへの変換効率を一層高めることができる。しかも、図１及び図２から分かる通り、可動接触子ホルダ６の開閉レバー８との接触部６ａを凸円弧面として、図１の閉路状態で開閉レバー８の回動中心よりも高く上げる一方で、この高く上がった接触部６ａを開閉レバー８の接触部８ａを凹円弧面として逃げているため、開閉レバー８の回動範囲は従来と略同じに収められ、その回転動作や可動接触子ホルダ６の押動動作に無理が生じることがなく、また回動スペースが拡大してケース１の大型化を招くこともない。
【００１７】
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば、接触スプリングからの反力が最大となる可動接触子ホルダの最大移動位置において、主スプリングによる開閉レバーの発生力を最も有効に可動接触子ホルダの押動力に変換することができ、主スプリングを小型化して、結果として回路遮断器の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す可動接触子装置の閉路状態の側面図である。
【図２】図１の可動接触子装置の開路状態の側面図である。
【図３】従来技術を示す回路遮断器の縦断面図である。
【図４】図３の回路遮断器における可動接触子装置の閉路状態の側面図である。
【図５】図４の可動接触子装置の開路状態の側面図である。
【符号の説明】
１ ケース
２ 固定接触子
３ 固定接触子
４ 電源側端子
５ 可動接触子
６ 可動接触子ホルダ
７ 接触スプリング
８ 開閉レバー
９ 開閉軸
１０ 開閉機構

Claims (1)

1. 回路遮断器のケースに直線移動自在に案内された絶縁物からなる可動接触子ホルダに可動接触子が保持され、この可動接触子は前記ケースとの間に挿入された接触スプリングにより固定接触子に押圧されるとともに、開閉軸を中心に回動する開閉レバーで前記可動接触子ホルダが前記接触スプリングに抗して押動されることにより、前記固定接触子から開離する回路遮断器の可動接触子装置において、
   前記開閉レバーの前記可動接触子ホルダとの接触部を凹円弧面に形成し、この凹円弧面と接触する前記可動接触子ホルダの接触部を前記凹円弧面よりも曲率半径の小さい凸円弧面に形成し、さらに前記開閉レバーにより押動された前記可動接触子ホルダの最大移動位置において、前記二つの円弧面の各々の曲率中心を結ぶ直線の向きを前記可動接触子ホルダの移動方向と一致させるようにしたことを特徴とする回路遮断器の可動接触子装置。

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