JP4134987B2 - 気中遮断器 - Google Patents

Description

この発明は、気中遮断器の開閉機構に関の特に遮断器投入が蓄勢したバネの開放力によるものに関する。

第６図は、例えば日本国特開平３−２０１３３４号公報に記載された従来の気中遮断器の側断面図である。
図において、筐体１は絶縁材料から形成され、筐体１の内底部に固定導体２が取付けられている。この固定導体２の一端には固定接点２ａが固着され、他端は筐体１の裏外部へ導出されて電源側端子２ｂを形成する。可動子３には可動接点３ａが固着され、可動子３の回動により可動接点３ａは固定接点２ａに離接される。
可動子３はコンタクトアーム４に回動可能に支持されており、コンタクトアーム４は筐体１に固定されているコンタクトアーム軸５に支承されている。可動子３は可撓導体６により端子導体７に導電かつ可撓性を持たせて接続されている。端子導体７は筐体１に固定され筐体１の裏外部へ導出されて電源側端子７ａを形成する。また、可動子３は接圧バネ８により開離方向へ付勢されている。そして、コンタクトアーム４は周知のトグルリンク機構からなる開閉機構１０に軸９を介して連繋されている。そして、軸９は可動子３を揺動可能に支承している。
開閉機構１０は可動子３を回動させて可動接点３ａと固定接点２ａとを接離して気中遮断器の通電をオン・オフする。
通常のオン状態において、開閉機構１０は引外しリレー部１１に係合するラッチ（図示せず）に掛止されオン状態を維持する。しかし、引外しリレー部１１が過電流または事故等による過大電流を検知するとラッチの係合が外され、開閉機構１０はオフ動作をする。
オフ動作の駆動は接圧バネ８の力と電磁力によるが、投入動作は投入バネ１２の蓄勢力の開放によって行われる。投入バネ１２はハンドル１３または図示していないモータによりラチェットカム機構１４の蓄圧手段により圧縮蓄勢される。
気中遮断器の投入には可動子３を離反方向に付勢している接圧バネ８を圧縮して可動子３を移動して可動接点３ａを固定接点２ａに接触させる必要がある。接圧バネ８は等ピッチ巻の通常のコイルバネを使用しているので、バネ端の移動量と発生する反力は比例関係となっている。開離状態の可動子３は接圧バネ８が少し圧縮された位置に留まっており、投入圧縮初動時にはある程度の押圧力が入用である。
投入動作初期のトグルリンクは各リンクが屈曲している状態にあり投入バネ１２から放勢される力のうち可動子３をオン状態に移行するために必要な方向への分力は小さい。このため、初動時の押圧力を確保するために投入バネ１２を大きく強力にする。または、気中遮断器を小形化するために限られた空間に投入バネ１２を設置する必要から、小形化された投入バネ１２は応力負荷が過大になり、機械的強度寿命が短くなるという課題があった。
また、接点のオン完了後、投入バネ１２の放勢はバネ掛ピン１５のガイド穴１６端への衝突により終了される。投入バネ１２を強力にすると、この際の衝撃力によって筐体１を含めた機構全体が振動し、引外しリレー部１１に係合するラッチ（図示せず）の掛止が外れ、接点がオン状態にならないミストリップが発生するという課題もあった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、投入動作力源の投入バネの小形化、応力負荷の軽減により、機構寿命の長期安定化、かつ接点オン後は接圧バネによる接点間の接触圧力を維持し、通電時の電気的特性を満足する信頼性の高い気中遮断器を得ることを目的とする。

この発明にかかる気中遮断器は、可動接点が固着された可動子を揺動開閉させ可動接点を固定接点にオン・オフさせるトグルリンク機構からなる開閉機構と、このトグルリンク機構のリンク節を放勢力により押圧してオン移動させる投入バネと、投入バネを蓄勢する蓄圧手段と、オフ状態において可動子を固定接点から開離する方向に付勢し、オン状態では可動接点を固定接点への接触圧を付与する非線形バネからなる接圧バネとを備えたものである。また、投入バネをも非線形バネとしたものである。

第１図はこの発明を示す気中遮断器の側断面図である。
第２図はこの発明の非線形接圧バネの側面図である。
第３図はこの発明の実施の形態１の投入バネと接圧バネの力とストロークの関係を示すグラフである。
第４図は気中遮断器の投入を説明する要部側断面図である。
第５図はこの発明の実施の形態２の投入バネと接圧バネの力とストロークの関係を示すグラフである。
第６図は従来の気中遮断器の側断面図である。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１を第１図〜第４図にて説明する。
図において、１〜７、９〜１６は上記従来装置と同様であり説明を省略する。接圧バネ１８は第２図に示すように非線形バネであり巻きピッチを不等間隔とすることにより、第３図に示すように圧縮移動距離と反発力の関係が比例しないでバネ定数がストロークの初期位置Ｓでは小さく、ストロークの位置終段Ｌに向かって大きくなる。
次に、投入動作について説明する。第４図において、投入バネ１２を圧縮するバネ掛ピン１５が取付けられた蓄圧アーム２０の掛止が投入指令により外されると、蓄圧アーム２０は軸２１を中心に図上反時計方向に回転され、蓄圧アーム２０はトグルリンクの上関節１０ａを上方に押圧する。この押圧力はトグルリンクの各部材を伝播して、可動子３をオン方向への移動して接圧バネ１８を圧縮し始める。
このときの力の関係は第４図中のベクトルで示すように投入バネ１２の放勢バネ力Ｐ１はトグルリンクで分力されて可動子３を移動するのに必要な投入成分力Ｐ２となる。この投入成分力Ｐ２は複数の接圧バネ１８の合計反力より大きくする必要がある。ここで、接圧バネ１８は気中遮断器の極数個あるいはその整数倍が並列に、通常３〜１２個が装着されている。
接圧バネ１８を非線形バネにしたことで、従来の接圧バネ８の場合に比べ、投入初動時の反力Ｆが低減できる。個々の接圧バネ１８の反力は少ないが、合計反力Ｆは複数個倍となり従来に比べ相応に低減され、その分だけ投入バネ１２を小形化、弱くすることができる。
接圧バネ１８を非線形バネにして投入初動時の反力Ｆを低減できるので、これに見合って投入バネ１２の応力負荷が軽減され機械的強度寿命を長くすることができる。
実施の形態２．
第５図はこの発明の実施の形態２の投入バネと接圧バネの力とストロークの関係を示すグラフである。実施の形態２のものは、接圧バネ及び投入バネの双方を非線形バネにしたものである。なお、機構構成は上記実施の形態１の第１図、第４図と同じのため説明を省略する。
第５図に示すように、投入バネ１２を非線形バネとすることで、投入初動時及び投入完了時には所望のバネ力が得られる。そして、ストローク中間で力が低減されるので、投入動作のための投入バネ１２が放勢するとき、投入完了時にバネ掛ピン１５がガイド穴１６端に衝突するエネルギーＷが低減され衝撃力が緩和される。これにより、引外しリレー部１１に係合するラッチ（図示せず）の掛止が外れことによるミストリップの発生が防止できる。
そして、投入バネ１２の反力Ｆの低減により、投入バネ１２をモータにより蓄圧する際の消費電力の低減にも効果がある。
また、上記説明では非線形接圧バネ及び非線形投入バネは、巻きピッチを不等間隔のコイルバネとしたが、圧縮移動距離と反発力の関係が比例しないものであれば竹の子バネのような非線形バネであってもよい。

以上のようにこの発明の気中遮断器は、オフ状態においては可動子を固定接点から開離する方向に付勢し、オン状態では可動接点を固定接点への接触圧を付与する接圧バネを非線形バネとしたので、投入動作力源の投入バネを小形化、および応力負荷を軽減することができ、投入バネの機構寿命の長期安定化がはかれる。
また、投入バネをも非線形バネとすることで、投入バネが放勢して投入完了時の衝突エネルギーが低減され衝撃力が緩和され、衝撃によるラッチの外れによるミストリップの発生が防止される。そして、投入バネの蓄圧するモータの消費電力の低減にも効果がある。

Claims (2)

1. 導体に固着された固定接点に対向する可動接点が固着された可動子と、この可動子を揺動開閉させ上記可動接点を上記固定接点にオン・オフさせるトグルリンク機構からなる開閉機構と、上記トグルリンク機構のリンク節を放勢力により押圧して上記可動子をオン移動させる投入バネと、この投入バネを蓄勢する蓄圧手段と、オフ状態においては上記可動子を上記固定接点から開離する方向に付勢し、オン状態では上記可動接点を上記固定接点への接触圧を付与する接圧バネとを備えた気中遮断器において、上記接圧バネを非線形バネとしたことを特徴とする気中遮断器。
2. 投入バネを非線形バネとしたことを特徴とする請求項１記載の気中遮断器。

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