JP4172615B2 - 開閉接点および開閉器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動接点部と固定接点部とを接離させて配線電路を入り切りするための開閉接点、およびその開閉接点を収用した開閉器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の開閉接点について図を参照しつつ概略説明する。図９は、従来技術の開閉接点の構成図である。三相配電線路に配置され、電路を入り切りする開閉器には、図９（ａ）で示すように、一枚のブレード接触子２１０を有する可動接点部と、一対のフィンガー接触子２０６ａ，２０６ｂを固定支持金具２０５に取り付けて形成される固定接点部とを備える開閉接点が設けられている。
【０００３】
この可動側のブレード接触子２１０は、図示しない開閉駆動軸からの回動力或いはマグネットコイルからのアクチュエータなどにより、リンク、カム、レバーなどの伝達機構を介して三相電路方向と同方向（図９では左右方向）に移動するようになされ、ブレード接触子２１０が固定支持金具２０５の上下両側に対向して取り付けられたフィンガー接触子２０６ａ，２０６ｂに投入・開放されることとなる。開閉接点はこのように構成される。
投入・開放について、具体的には、図９（ａ）の切り状態から図９（ｂ）の入り状態となる場合には投入されることとなり、逆に、図９（ｂ）の入り状態から図９（ａ）の切り状態となる場合には開放されることとなる。
【０００４】
さらに、従来技術の開閉接点では固定接点部にピン２０７が取り付けられ、固定接点部が一定位置（図９（ａ），（ｂ）で示す所定位置）にあるように接触ばね２０７ａ，２０７ｂが上下から挟み込んで付勢している。ブレード接触子２１０がフィンガー接触子２０６ａ，２０６ｂに投入され、通電状態の開閉接点（図９（ｂ）参照）に系統短絡電流（事故電流）が流れたとき、電路の相間方向（図９では上下方向）に電磁反発力が発生し、ブレード接触子２１０およびフィンガー接触子２０６ａ，２０６ｂの移動軸ずれが起こる。例えば、図９（ｃ）で示すように可動接点部および固定接点部ともに下側に移動する。
【０００５】
しかしながら、開閉接点は、先に説明した接触ばね２０７ａ，２０７ｂにより吸引力・反発力を緩和し、電磁反発力が無くなった場合は所定位置（図９（ｂ）で示すような位置）へ戻るため、可動接点および固定接点に接点磨耗或いは接点食付きを生じることがなく、事故電流が流れた後も開閉接点のスムースな投入・開放を可能として、長期間にわたり電路の入り切りを行うことができるというものであった。
【０００６】
また、図示しないが、この他にもフィンガー接触子にギャップを設けて剛体をあてがい、フィンガー接触子の変動範囲を規制する構成、または、ブレード接触子を開閉駆動軸とエポキシ樹脂等固体絶縁物で一体形成してフィンガー接触子の変動を阻止する構成、など開閉接点に各種手当てを施してブレード接触子又はフィンガー接触子の変動を抑制する構成も採用されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術では、相間方向（図９では上下方向）に長くなるような寸法を拡大した機構、固定接点部が所定位置にあるようにスプリング蓄力や変動ギャップを設定する煩わしさ、これらに伴う製作工程や工数の増加など製造コストが高くつくものであった。
更に、接触ばねで移動可能になされた固定接点部の変動抑制を優先するため、特に手動操作の場合でも、均一で安定した操作力が要求されるなど、開閉操作性も優れているとは言い難いものであった。
【０００８】
本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、その目的は、通常の開閉操作性に支障なく、且つ、通電状態で、系統短絡電流（事故電流）が流れたときでも、可動接触子の変動抑制に対処し得る開閉接点、ひいては、この開閉接点を採用して小型化およびコスト低減をなし得る開閉器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載した開閉接点によれば、
固定接点部と可動接点部とを接離させて電路を入り切りする開閉接点において、
前記固定接点部は、
電路を形成する主回路導体に接続される固定支持金具と、
複数のスリットによりくし形に形成される部材であって、板部と、この板部に連接するくしの歯にあたる複数のスリット分割部と、複数のスリット分割部毎のそれぞれの先端部に形成される複数の凸部と、を有する固定接触子と、
前記固定接触子のスリット数よりも少ない数のスリットによりくし形に形成される部材であって、板部と、この板部に連接するくしの歯にあたる複数のスリット分割部と、を有する接触子ばねと、
一枚の板部による部材であるスペーサと、
一枚の板部による部材である補助接触子ばねと、
を備え、
一対の前記固定接触子は、前記固定支持金具の両側で前記固定接触子の板部が取り付けられて、前記固定支持金具から突出する複数のスリット分割部および複数の凸部が対向するようになされ、
一対の前記接触子ばねは、一対の前記固定接触子の板部に自らの板部が当接するように取り付けられて、前記接触子ばねのスリット分割部が前記固定接触子のスリット分割部に接触して外側への移動を抑えるばね力を付与し、かつ前記接触子ばねの一枚のスリット分割部が前記固定接触子の複数枚のスリット分割部に接触してばね力を均等化し、
一対の前記スペーサは、一対の前記接触子ばねの板部に当接するように取り付けられて、前記接触子ばねのスリット分割部が前記スペーサから突出するようにし、
一対の前記補助接触子ばねは、一対の前記スペーサの板部に当接するように取り付けられて、前記接触子ばねと前記補助接触子ばねとの間に所定範囲内の外側への移動を許容する空隙を形成した、
ものである固定接点部は、
前記固定接触子のスリット分割部の平板状の部分と凸部との境界が、前記接触子ばねおよび前記補助接触子ばねの先端と略一致する位置にあり、
空隙による許容範囲を超えて前記固定接触子および前記接触子ばねが外側へ移動する場合に前記接触子ばねの先端が前記補助接触子ばねに接触して前記固定接触子および前記接触子ばねの移動を拘束するばね力を付与することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載した開閉器によれば、
請求項１記載の開閉接点と、
配電線路と接続される主回路導体と、
前記開閉接点及び前記主回路導体を収納する外箱と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態である開閉接点について図を参照して説明する。図１は本実施形態の開閉接点の外観斜視図、図２は同じく側面図、図３は固定接触子の構成図、図４は接触子ばねの構成図、図５はスペーサの構成図、図６は補助接触ばねの構成図、図７は開閉接点の接触荷重動作状況を説明する説明図、図８は同じく接触荷重曲線図である。
【００１４】
図１，図２で示すように、本発明の開閉接点の固定接点部１０は、固定支持金具１と、固定接触子２と、接触子ばね３と、スペーサ４と、補助接触子ばね５とを備えている。
固定支持金具１は、開閉器内に配設される主回路導体と電気的に接続される。固定接触子２は、図３で示すように、銅などの金属弾性を有する一枚板の導電材に複数スリットを設け、板部２ａとスリット分割部２ｂとを備えるようなくし形（櫛形）とし、くしの歯にあたるスリット分割部２ｂ毎にそれぞれ凸部２ｃを形成する。これらスリット分割部２ｂは、図３では６本となっている。
【００１５】
接触子ばね３は、図４で示すように、銅などの金属弾性を有する一枚板の導電材に複数のスリットを設け、板部３ａとスリット分割部３ｂとを備えるようなくし形に形成したものである。くしの歯にあたるスリット分割部３ｂは、図４では３本となっている。
スペーサ４は、図５で示すように、ステンレス等の剛体で形成される板状のスペーサであって、接触子ばね３と補助接触子ばね５との間に所定範囲の空隙を形成するために設けられる。この所定範囲とは、スペーサ４の厚さと一致し、例えば０．５ｍｍである。
補助接触子ばね５は、リン青銅など銅合金の板を用いて形成される。補助接触子ばね５は、接触子ばね３全体の範囲を覆って当接及び押圧するような大きさである。
【００１６】
固定接点部１０の組み立てについて説明する。図１，図２で示すように、固定支持金具１の両側に、一対の固定接触子２を立設する。この場合、固定接触子２の凸部２ｃが互いに対向する状態にする。そして、その両外側に一対の接触子ばね３を立設する。接触子ばね３が有する１枚のスリット分割部３ｂは、固定接触子２が有する２枚のスリット分割部２ｂを押圧することとなる。
【００１７】
そして、その両外側に一対のスペーサ４を配置し、さらに一対の補助接触子ばね５が立設される。そしてこのように固定接触子２・接触子ばね３・スペーサ４補助接触子ばね５とを積層配列した状態でボルト締めにより強固に固定して、図１，図２で示すような固定接点部１０を形成する。
この固定接点部１０では、図２で示すように、接触子ばね３と補助接触子ばね５との間にすきま（空隙）が形成されている。
【００１８】
以上説明したように、固定接触子２、接触子ばね３、スペーサ４、補助接触子ばね５が積層形成された構成を有する固定接点部１０の特徴的な構造は、
（１）固定接触子２は、積層される板部から突出する位置に凸部２ｃが設けられるため、可動接触子の投入時に抵抗を少なくして誘導し、また可動接触子に確実に接触することができる。
（２）また、金属弾性、すなわちスプリング作用を有する固定接触子２が、凸部２ｃを除いた部分で、接触子ばね３と密着積層され、強固なバネ力を有するため、可動接触子の把持力は大きい。
（３）さらに、スペーサ（剛体）４を介して、より強いスプリング作用を有する銅合金製の補助接触子ばね５が配置されている。このスペーサ４により接触子ばね３と補助接触子ばね５との間には所定範囲の空隙が形成されるため、所定範囲まで固定接触子２および接触子ばね３が外側へふくれても補助接触子ばね５は固定接触子２に対してバネ力を付与しないが、所定範囲を越えて固定接触子２および接触子ばね３が外側へふくれると補助接触子ばね５は固定接触子２に対してバネ力を付与するため、確実に移動を抑制する。
なお、接触子ばね３と補助接触子ばね５との間に形成される空隙は、固定接点部を構成する金属弾性の特性に応じて、スペーサ４の厚みや高さを変えることにより、任意のギャップ寸法に設定してもよい。
【００１９】
このような構成をとることにより、例えば、図７（ａ），（ｂ）に示す開閉接点の通常使用時では、開閉接点は、空隙により接触していない補助接触子ばね５のスプリング作用は働かず、固定接触子２と接触子ばね３のみのスプリング作用が働くため、可動接点部が有する可動接触子２０の投入・開放に最適な力を付与するものとなる。したがって、可動接点部を投入・開放するとき、固定接触子２の凸部２ｃが柔軟に追従し、スムースに入り切りを行えるようになる。
【００２０】
一方、図７（ｃ）で示すように、可動接触子２０が投入された通電状態で系統短絡電流（事故電流）が流れて相間方向（図７（ｃ）では左方向）に可動接触子２０が移動しようとすると、固定接触子２、接触子ばね３、スペーサ（剛体）４、補助接触子ばね５の積層形成部全体が電磁反発力を受け止め、特に、補助接触子ばね５の強いスプリング反作用により固定接点部１０全体の相間方向への振動・変動を抑制する。
【００２１】
また、可動接触子２０は、固定接点部１０に投入され一体化しているので、固定接触子２の凸部２ｃの柔軟性によって、若干の振動が伴うものの、開閉接点全体として振動を抑制することができる。
さらに、固定接触子２には複数のスリット分割部２ｂが形成されているため、スリット分割部２ｂに設けた凸部２ｃと可動接触子２０の接触抵抗を低減すると共に、次層の接触子ばね３の一枚のスリット分割部３ｂが固定接触子２の複数のスリット分割部２ｂ（本実施形態では２枚）をまとめて押圧するので、凸部２ｃと可動接触子２０を均等且つ十分な押圧力で接触させる。
【００２２】
図８の接触荷重曲線図は、図７で示す可動接触子２０が固定接点部１０に投入され、通電状態で系統短絡電流（事故電流）が流れたときに、固定接点部１０の各部の接触荷重をモデル的にシミュレーションした曲線を示す。
図７において、便宜上紙面に向かって右方向を荷重正方向としている。図７（ａ）で示すように可動接触子２０が固定接触子２に近づいて、凸部２ｃと接触した瞬間から図７（ｂ）可動接触子２０が凸部２ｃを十分通過した状態まで（固定接触子変位δ：０ｍｍ〜０．５ｍｍ範囲）の接触荷重曲線は、図８の接触荷重曲線中の閉路位置（固定接触子変位δ：０．５ｍｍ）より左側に表される直線である。
【００２３】
つまり、１０ｍｍ厚である可動接触子が９ｍｍギャップを有する左右の固定接触子２の凸部２ｃを通過する（左右の凸部２ｃはそれぞれ最大０．５ｍｍ迄広げられる。この０．５ｍｍとはスペーサ４により形成される空隙の長さと同じである。）際に、左側凸部２ｃに加わる荷重Ｐ１（固定接触子２＋接触子ばね３の反力）は右方向（正方向）に、右側凸部２ｃに加わる荷重Ｐ２（固定接触子２＋接触子ばね３の反力）は左方向（負方向）にそれぞれ、均等に加わる。この範囲では電磁反発力による荷重Ｐ３は発生しておらず荷重Ｐ３が０であり、補助接触子ばね５にも荷重が加わらず０である。
【００２４】
図７（ｂ）状態で事故電流が流れた場合、図７（ｃ）で示すように電磁反発力（荷重Ｐ３）が矢印左方向（負方向）に発生する。この場合の接触荷重曲線は、図８中の閉路位置（固定接触子変位δ：０．５ｍｍ）より右側に表されている。なお、紙面の都合上、図８中の右半分の固定接触子変位δは、左側の固定接触子２の凸部２ｃの変位を示している。
【００２５】
電磁反発力が発生し左方向（負方向）の荷重Ｐ３の増大に応じて、固定接触子２および接触子ばね３は、最外層の補助接触子ばね５に接触する。このため、荷重Ｐ３の反作用として、左側の固定接触子２の反力（右方向）、左側の接触子ばね３の反力（右方向）、および左側の補助接触子ばね５の反力（右方向）を加えた合力Ｐ（右方向）を発生させる。
この合力Ｐは、電磁反発力に対応した抗力であり、左側凸部２ｃを介して右方向（正方向）に加わる。
【００２６】
一方、右側凸部２ｃでは、電磁反発力により、可動接触子２０が矢印左方向（負方向）に移動しようとすることで変位が少なくなる。これにより、右側の固定接触子２及び右側の接触子ばね３が発生する左方向（負方向）の荷重Ｐ２（右側の固定接触子２の反力（左方向）と右側の接触子ばね３の反力（左方向）の合力）が徐々に減少していく。
また、右側の補助接触子ばね５は、右側の接触子ばね３と接触していないので、反作用荷重は発生しない。
【００２７】
これら各部位の発生する荷重により、図８中の閉路位置（固定接触子変位δ：０．５ｍｍより左側（固定接触子変位δ：０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ範囲）において、左側の荷重Ｐ２および荷重Ｐ３の合力と、右側の合力Ｐが釣り合った位置に移動することとなる。以後電磁反発力が減衰すると、当初位置に収束する。
【００２８】
本実施形態で説明した開閉接点は上記のような機能を有するため、従来技術のように相間方向に長い機械構成ではなくなり、さらに固定接点部を中心に位置させるためのスプリング蓄力や変動ギャップ設定も不要となり、製作工程や工数を少なくして製造コストを低減させることができる。
更に、従来技術のように接触ばねによる変動抑制を考慮する必要がなくなり、均一で安定した操作力も不要となり、開閉操作性が優れている。
【００２９】
以上説明した開閉接点を、配電線路と接続される主回路導体とともに、開閉接点及び主回路導体を収納する外箱に収納して配線・組立を行うことで開閉器が得られるが、この開閉器も上記のように製造コストが低く、また開閉操作性を優れたものとすることができる。
【００３０】
また、図９で示したような従来技術の開閉接点、つまり固定接触子と接触子ばねからなる固定接点部を備えた開閉器では、定格電流６００［Ａ］、系統短絡電流（事故電流）１２．５［ｋＡ］（電流波高値３１．５［ｋＡ］）が最上限であった。
一方、本発明の開閉接点、つまり固定接触子２・接触子ばね３・スペーサ（剛体）４・補助接触子ばね５とを備える開閉接点を備える開閉器では、通常使用状態と系統短絡電流（事故電流）発生時における接点部荷重特性が２段階になる、いわゆる接点荷重２段式ブレード接点部を備えることなる。これにより、系統短絡電流（事故電流）２５［ｋＡ］（電流波高値６３［ｋＡ］）用に迫る開閉装置に適用可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、大幅な構成変更も伴わず、通常の開閉操作性に支障なく、且つ、通電状態で、系統短絡電流（事故電流）が流れたときでも、可動接触子の変動抑制に対処し得る開閉接点を提供することができる。
更にこの開閉接点を採用して大容量の開閉器を、より小型化及びコスト低減を実現した開閉装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の開閉接点の外観斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の開閉接点の側面図である。
【図３】固定接触子の構成図である。
【図４】接触子ばねの構成図である。
【図５】スペーサの構成図である。
【図６】補助接触ばねの構成図である。
【図７】開閉接点の接触荷重動作状況を説明する説明図である。
【図８】開閉接点の接触荷重動作状況を説明する接触荷重曲線図である。
【図９】従来技術の開閉接点の構成図である。
【符号の説明】
１０ 固定接点部
１ 固定支持金具
２ 固定接触子
２ａ 板部
２ｂ スリット分割部
２ｃ 凸部
３ 接触子ばね
３ａ 板部
３ｂ スリット分割部
４ スペーサ
５ 補助接触子ばね
２０ 可動接触子

Claims (2)

1. 固定接点部と可動接点部とを接離させて電路を入り切りする開閉接点において、
   前記固定接点部は、
   電路を形成する主回路導体に接続される固定支持金具と、
   複数のスリットによりくし形に形成される部材であって、板部と、この板部に連接するくしの歯にあたる複数のスリット分割部と、複数のスリット分割部毎のそれぞれの先端部に形成される複数の凸部と、を有する固定接触子と、
   前記固定接触子のスリット数よりも少ない数のスリットによりくし形に形成される部材であって、板部と、この板部に連接するくしの歯にあたる複数のスリット分割部と、を有する接触子ばねと、
   一枚の板部による部材であるスペーサと、
   一枚の板部による部材である補助接触子ばねと、
   を備え、
   一対の前記固定接触子は、前記固定支持金具の両側で前記固定接触子の板部が取り付けられて、前記固定支持金具から突出する複数のスリット分割部および複数の凸部が対向するようになされ、
   一対の前記接触子ばねは、一対の前記固定接触子の板部に自らの板部が当接するように取り付けられて、前記接触子ばねのスリット分割部が前記固定接触子のスリット分割部に接触して外側への移動を抑えるばね力を付与し、かつ前記接触子ばねの一枚のスリット分割部が前記固定接触子の複数枚のスリット分割部に接触してばね力を均等化し、
   一対の前記スペーサは、一対の前記接触子ばねの板部に当接するように取り付けられて、前記接触子ばねのスリット分割部が前記スペーサから突出するようにし、
   一対の前記補助接触子ばねは、一対の前記スペーサの板部に当接するように取り付けられて、前記接触子ばねと前記補助接触子ばねとの間に所定範囲内の外側への移動を許容する空隙を形成した、
   ものである固定接点部は、
   前記固定接触子のスリット分割部の平板状の部分と凸部との境界が、前記接触子ばねおよび前記補助接触子ばねの先端と略一致する位置にあり、
   空隙による許容範囲を超えて前記固定接触子および前記接触子ばねが外側へ移動する場合に前記接触子ばねの先端が前記補助接触子ばねに接触して前記固定接触子および前記接触子ばねの移動を拘束するばね力を付与することを特徴とする開閉接点。
2. 請求項１記載の開閉接点と、
   配電線路と接続される主回路導体と、
   前記開閉接点及び前記主回路導体を収納する外箱と、
   を備えることを特徴とする開閉器。

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