JP4696555B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、配線用遮断器，漏電遮断器などを対象とする回路遮断器に関し、詳しくは短絡電流領域での限流遮断に対応する可動接触子の開極駆動機構に係わる。

周知のように頭記の回路遮断器は過電流引外し装置を備え、過電流が流れた際には引外し装置の検出動作により開閉機構をトリップさせて接点を開極させるように、また負荷回路側に短絡事故が発生して電流遮断部に定格電流の数十倍にも及ぶ過大な短絡電流が流れた場合には、前記の過電流引外し装置が作動する以前に固定／可動接触子の接点間に発生する電磁反発力（固定接触子の接点部は、例えば接触子導体をＵ形に屈曲するなどして、この部分に流れる電流の方向と可動接触子の導体に流れる電流とが同じ方向となるようにしている）で可動接触子を開極位置に向け素早く開極して電流を限流遮断するようにしている。
この場合に、短絡電流を短時間で限流遮断するには、接点の開極速度を十分に早めて固定／可動接点間に発生したアークをアクティブな状態に立ち上げた上で、アークの消弧グリッドへの押し込み駆動によりアーク電圧を上昇させて限流効果を高めることが重要なポイントであり、このための対応策として固定接触子，可動接触子の接点部近傍にＵ形の磁気ヨークを設置して接触子に流れる電流の磁界を磁気ヨークに集中させ、この集中磁界により接点間に発生したアークを消弧グリッドに向けて駆動するとともに、可動接触子は電磁駆動力を得て固定／可動接触子間の電磁反発力による開極動作を助勢するようにした構成のものが従来知られている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。

図５は前記の特許文献１に開示されている回路遮断器の構成図であり、図において、１は一端に電源側端子を形成した固定接触子、２は負荷側端子、３は可動接触子、４は開閉機構、５は開閉操作ハンドル、６は過電流引外し装置（電磁式）、７は過電流引外し装置６と開閉機構４のラッチとの間を連繋するトリップクロスバー、８は固定，可動接点の周域を上方から包囲して消弧グリッド（図示せず）との間に配置した逆Ｕ形の磁気ヨークである。
ここで、前記の磁気ヨーク８は可動接触子３に流れる電流によって生じる磁界を集中して可動接触子３を上方（開極方向）に引き上げる電磁力を発生させ、この電磁力で固定／可動接触子間の電磁反発力を助勢して可動接触子の開極速度を高めるほか、固定／可動接点間に発生したアークに対しては、アークを消弧グリッドに押し込む駆動力を与えるように作用する。

また、図６は特許文献２に開示されている回路遮断器の要部構造図で、固定接触子１の先端部には固定接点１ａの上方周域を包囲するようにＵ形の磁気ヨーク９を備えている。この磁気ヨーク９は、固定接触子１に流れる電流で発生する磁界を集中させ、電流遮断時にはこの集中磁界と可動接触子に流れる電流との間に作用する電磁力が可動接触子に上向きの駆動力を与えるとともに、固定／可動接点間に発生したアークを消弧グリッドに向けて駆動する。
特開平１０−３３４７７７号公報 特開平２−１１９０１８号公報

ところで、図５，図６に示した従来構成は、磁気ヨーク８，９を固定，可動接触子の接点近傍に配置していることから、電流遮断時に固定／可動接点間に発生したアークとの直接的な接触（アークが磁気ヨークに接触すると、磁気ヨークを透通する磁束の経路が変わって本来のアーク，可動接触子の駆動機能が発揮できなくなる）を避けるために絶縁物のバリアが必要となるなど、その組立構造も複雑化するといった問題がある。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、固定／可動接点間に生じたアークとの接触を防ぐ格別な防護策を考慮する必要なしに、短絡電流の限流遮断時には固定／可動接触子間の電磁反発力を助勢して可動接触子を高速で開極駆動できるように改良した回路遮断器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、先端に可動接点を設け、後端にリード線を接続した可動接触子が支軸を介して回動可能に軸支され、短絡電流の通電により固定接触子との間に作用する電磁反発力で可動接触子を開極位置に向けて駆動するようにした回路遮断器において、
可動接触子の駆動助勢手段として、前記支軸を挟んで可動接点と反対側に延在する可動接触子の後端部の移動経路を包囲するＵ形の磁気ヨークを設け、該Ｕ形の磁気ヨークは、底辺が可動接触子の底面側に配置され、左右の脚辺を可動接触子の側面に沿うように配置するようにした（請求項１）。
また、本発明の実施の態様として、可動接触子の後端部側に配した前記の磁気ヨークを、固定，可動接触子の先端側に配した従来の磁気ヨークと組み合わせた構成がある（請求項２）。

ここで、前記の各磁気ヨークは、接触子の通電による伴ってヨークに発生する鉄損を低く抑えるために磁性鋼板の積層体で構成するものとする（請求項３）。

上記のように支軸を支点とする回動式の可動接触子に対して、その支軸を挟んで先端の接点と反対側に延在する接触子の後端部側にＵ形の磁気ヨークを配置することにより、可動接触子を流れる電流による磁界がＵ形磁気ヨークに集中し、そのヨークの左右の脚辺および底辺部を磁路として可動接触子を囲むループ経路に磁界方向の磁束が透通するようになる。この状態になると、可動接触子には磁気ヨークを磁路とする磁束の透通経路が最小ループとなる方向に電磁力が作用し、これにより可動接触子は支軸を中心に開極方向の駆動力（力のモーメント）を得る。しかもこの駆動力は、可動接触子の回転中心（支軸）に対して固定／可動接触子の接点間に発生する電磁反発力と偶力の関係に作用して可動接触子を開極方向に駆動するので、これにより短絡電流の限流遮断時に可動接触子を高速で開極動作させることができる。また、可動接触子の後端側に配した磁気ヨークの位置は固定／可動接点間のアーク発生部から離間していてアークに直接触れるおそれはない。

また、前記の磁気ヨークを可動接触子の接点側に配置した磁気ヨークと組み合わせることにより、短絡電流の限流遮断時には前記２組の磁気ヨークにより可動接触子はより強力な開極方向の電磁駆動力を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に示す実施例に基づいて説明する。

まず、本発明の請求項１に係わる実施例を図１〜図３で説明する。この実施例では可動接触子３の駆動助勢手段として、接触子の後端部側に次記構成のＵ形磁気ヨーク１０が配備されている。なお、図１は短絡電流遮断時の開極状態，図２は閉極状態、図３は前記磁気ヨーク１０を装備した３相用回路遮断器の内部構造を表している。
すなわち、先端に可動接点３ａを設けた可動接触子３は回転支軸３ｂを介して開閉機構４に連繋した接触子ホルダ３ｃに保持し、後端に接続した可撓性のリード線３ｄが過電流引外し装置（熱動式）６を経て負荷側端子２に接続されている。この回動式の可動接触子３に対して、前記支軸３ｂを挟んで固定接点３ａと反対側に延在する接触子の後端部を囲むように、底辺を下にして左右の脚辺部が上方に延在するＵ形の磁気ヨーク１０が配備されている（図１ｂ参照）。また、この磁気ヨーク１０は渦電流損を低く抑えるために薄鋼板の積層体で構成されている。なお、１１は消弧グリッドである。

上記の構成で、図２で示す接点の閉極状態では可動接点３ａが固定接触子１の固定接点１ａの上に重なり、接触子ホルダ３ｃに備えた接圧ばね（図示せず）のばね力を受けて固定接点に加圧接触している。また、可動接触子３の後端部はＵ形磁気ヨーク１０に対してその左右脚辺の間に嵌入してヨーク底辺部から上方に離間した位置に停止している。
この状態で主回路に短絡電流ｉが流れると、固定／可動接触子間の電磁反発力を受けて可動接触子３が接圧ばねに抗して開極を開始するとともに、前記の磁気ヨーク１０には図１（ｂ）で示すように可動接触子３に流れる電流ｉにより生じた磁界が集中し、その磁界方向に沿って磁束φが透通するようになる。この状態では可動接触子３に対してＵ形磁気ヨーク１０を磁路とする磁束φの透通経路が最小ループとなる方向に電磁力Ｆが作用し、これにより可動接触子３は支軸３ｂを支点として開極方向の駆動力（時計方向の力モーメント）を得る。しかもこの電磁駆動力Ｆは、可動接触子３の回転中心（支軸３ｂ）に対して固定／可動接触子間に発生する電磁反発力と偶力の関係に作用して可動接触子３を開極方向に駆動する。これにより短絡電流の限流遮断時に可動接触子３を高速で開極動作させて遮断性能を高めることができる。また、可動接触子３の後端側に配した磁気ヨーク１０の位置は固定，可動接触子の接点間に発生するアークａｒｃから離間していてアークに直接触れるおそれはない。

次に、本発明の請求項２に対応する実施例の構成を図４に示す。この実施例では、先記の実施例１で可動接触子３の後端側に配した磁気ヨーク１０に加えて、可動接触子３の先端側には図５，図６の従来例で述べた磁気ヨークを併設し、短絡電流の限流遮断時に可動接触子３にはその前後両端側に配した磁気ヨークにより得た電磁駆動力を偶力とし接点開極方向に作用させ、固定／可動接触子間の電磁反発力を助勢するようにしている。これにより、実施例１と比べて開極速度がさらに高まって遮断性能が向上する。なお、図示例では固定／可動接点のアーク発生部の近傍にＵ形磁気ヨーク（図６参照）を設置しているが、図５に示した逆Ｕ形磁気ヨーク８を可動接触子３の上方から囲むように設置しても同様な効果が得られる。また、可動接触子３の先端側に配置する磁気ヨーク８，９についも、薄鋼板の積層体で構成して渦流損の低減化を図るようにする。

本発明の実施例１に係わる回路遮断器の構成図で、（ａ）は短絡電流遮断の開極動作状態を表す側視図、（ｂ）は（ａ）における磁気ヨークの動作機能の説明図 図１の回路遮断器の閉極状態を表す側視図 実施例１に対応する３相用回路遮断器の内部構造を表す俯瞰図 本発明の実施例２に係わる３相用回路遮断器の内部構造を表す俯瞰図 特許文献１に開示されている従来例の回路遮断器の構成図 特許文献２に開示されている従来例の回路遮断器の要部構成図

符号の説明

１ 固定接触子
３ 可動接触子
３ａ 可動接点
３ｃ 支軸
３ｄ リード線
４ 開閉機構
８，９，１０ Ｕ形磁気ヨーク

Claims (3)

1. 過電流通電時に可動接触子を開極させて電流を限流遮断する回路遮断器であり、先端に可動接点を設け、後端にリード線を接続した可動接触子が支軸を介して回動可能に軸支され、短絡電流の通電により固定接触子との間に作用する電磁反発力で可動接触子を開極位置に向けて駆動するようにしたものにおいて、
   可動接触子の駆動助勢手段として、前記支軸を挟んで可動接点と反対側に延在する可動接触子の後端部の移動経路を包囲するＵ形の磁気ヨークを設け、該Ｕ形の磁気ヨークは、底辺が可動接触子の底面側に配置され、左右の脚辺が可動接触子の側面に沿うように配置されていることを特徴とする回路遮断器。
2. 請求項１記載の回路遮断器において、可動接触子の後端部側に配した磁気ヨークとは別に、固定，可動接触子の先端側に磁気ヨークを併設したことを特徴とする回路遮断器。
3. 請求項１または２に記載の回路遮断器において、磁気ヨークが磁性鋼板の積層体からなることを特徴とする回路遮断器。

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