JPH0773023B2

JPH0773023B2 - 接点装置

Info

Publication number: JPH0773023B2
Application number: JP61226932A
Authority: JP
Inventors: 明竹内; 秀夫久本; 孝信田中; 昭彦平尾; 洋一青山; 純一松田; 武彦岡田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-06-25
Filing date: 1986-09-25
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: JPS63102136A

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明は、主として配線用遮断器に用いられ、過大電流
による接点の開極時に可動接触子を急速に移動させる接
点装置に関するものである。

［背景技術］配線用遮断器としては、第16図に示す構成のものがあ
る。これは、両端部に端子２が設けられたハウジング１
内に、端子２間に形成された主電路に挿入される接点部
10を備えた接点装置、主電路に過大な電流が通過すると
駆動される過電流検出装置４、セット状態では接点部10
を開極する向きの勢力を蓄積し過電流検出装置４が駆動
されると上記勢力を放出して接点部10を開極させるトリ
ップ装置５、および接点部10の開極に伴なうアークを消
孤する消孤グリッド装置３が納装されたものであり、ト
リップ装置５はハウジング１の上面から起倒自在に突設
されたハンドル６を操作することによりセットされるよ
うになっている。

接点装置は、固定接点板12に設けた固定接点11と、固定
接点板12に対して移動自在な可動接触子14の一端部に設
けた可動接点13とからなる接点部10を備えている。固定
接点板12の両側には接点部10の閉極状態で可動接触子14
に接点部10を開極させる向きのローレンツ力を作用させ
る一対の駆動コイル15が設けられる。すなわち、駆動コ
イル15は第17図に示すように、接点部10の周囲に磁束φ
_１を発生させ、この磁束φ_１と可動接触子14に流れる電
流との相互作用としてのローレンツ力で可動接触子14を
第17図中の上方に移動させる向きの力を作用させるので
ある。また、駆動コイル15はアーク９に対してもローレ
ンツ力を作用させ、アーク９を消孤グリッド装置３に向
かって付勢する。したがって、主電路に短絡電流のよう
なきわめて大きな電流が通過されると、トリップ装置５
が作動する前に可動接触子14自身に作用するローレンツ
力で接点部10を開極させることができるのであり、接点
部10の開極に要する時間を短縮してアーク電圧を高め、
これによってアーク電流を抑制する効果を高めるのであ
る。

ところで、一般に駆動コイル15の周縁の固定接点11から
の高さは、可動接点13と固定接点11との最大開極距離よ
りも小さく設定されているから、第18図に示すように、
可動接点13と固定接点11との距離が大きくなると、可動
接触子14が駆動コイル15よりも上方に位置する状態とな
る。この状態では、駆動コイル15によって発生する磁束
φ_１の向きが駆動コイル15に挟まれた部分とは反対向き
になるから、可動接触子14に対して作用するローレンツ
力が接点部10を閉極する向きに変化し可動接触子14の移
動速度を減速させることになる。すなわち、アーク電流
の抑制を阻害するという問題が生じる。この問題を解消
するには、駆動コイル15の高さを可動接触子14の最大開
極位置の高さよりも高くすることが考えられるが、駆動
コイル15の線路長が大きくなることから、発熱量が大き
くなるという問題が生じ、また駆動コイル15に挟まれた
部分での磁束の集中度が小さなるから、可動接触子14に
作用するローレンツ力が小さくなるという問題が生じ
る。したがって、駆動コイル15の高さの設定には限界が
ある。

［発明の目的］本発明は上述の点に鑑みて為されたものであって、その
主な目的とするところは、駆動コイルは従来と同程度の
大きさとしながらも接点の開極時における可動接触子の
移動を阻害しないようにした接点装置を提供することに
ある。

［発明の開示］（実施例１）以下の説明では、第３図に示すように、配線用遮断器に
用いる例を示すが、これに限定されるものではない。ま
た、第３図中の上下方向を説明においても上下とする
が、その用語は取付方向を限定するものではない。

第３図に示すように、ハウジング１内に接点部10を備え
た接点装置が配設され、接点部10の近傍には消孤グリッ
ド装置３が配設される。接点装置は、固定接点11を備え
た固定接点板12、固定接点11に離接する可動接点13を備
えた可動接触子14、固定接点板12の両側に固定接点11を
挟む形で配設された一対の駆動コイル15、および両駆動
コイル15に跨がる形で配設されたヨーク16を備えてい
る。固定接点板12と駆動コイル15の一端とは連続してお
り、駆動コイル15の他端は端子２を形成する端子板17に
連続している。可動接触子14は第16図に示したものと同
様のトリップ装置５により駆動される。消孤グリッド装
置３は導電材よりなる複数枚のグリッド板21を上下方向
において互いに離間して配設したものであり、固定接点
11と可動接点13とが開極する際に発生するアークを消孤
するようになっている。すなわち、駆動コイル15の周囲
にはアークを消孤グリッド装置３に向かう向きに付勢す
るように磁界が生じているから、接点部10が開極すると
アークが消孤グリッド装置３側に引き延ばされてアーク
長が長くなり、これによってアーク電圧を高めてアーク
電流の抑制効果を高めるとともに、アークを確実に消孤
グリッド装置３内に導入して放熱冷却等によりアークを
消孤するのである。

固定接点板12は、第２図に示すように、前後方向の中間
部の上面に固定接点11が設けられている。固定接点板12
の一端部上面には上面が固定接点11の上面と略面一とな
るようにＴ形のアーク走行板18が固着されており、この
アーク走行板18は消孤グリッド装置３の最下段のグリッ
ド板21に対向して配設される。この構成により、接点部
10の開極に伴なって発生するアークの一端をアーク走行
板18に沿って走らせながら消孤グリッド装置３内に導く
ことができるのである。固定接点板12の両側にはそれぞ
れ固定接点板12の長手方向に直交する中心軸を有し下方
に開口したＵ形に曲成された駆動コイル15が固定接点11
を挟む形で配設される。また、両駆動コイル15の中心軸
は同一直線上に位置する。駆動コイル15の一端は消孤グ
リッド装置３とは反対側の一端部で固定接点板12に一体
に連続し、駆動コイル15の他端は端子板17に一体に連続
する。駆動コイル15の上端は可動接点13が固定接点11か
らもっとも離れるときの可動接点13の位置よりも下方に
位置している。すなわち、固定接点11から駆動コイル15
の上端までの距離は、固定接点11と可動接点13との最大
開極距離よりも小さく設定されるのである。各駆動コイ
ル15と固定接点板12との間には絶縁材料よりなるコイル
キャップ19の仕切片19aが挿入される。コイルキャップ1
9は一対の仕切片19aを固定接点板12の一端部上面を覆う
覆い片19bにより一体に連結した形状に形成され、接点1
0と駆動コイル15および固定接点板12の一端部を覆うこ
とにより、接点部10の開極時に発生するアークが駆動コ
イル15や固定接点板12等の不要部分に移行することを防
止する絶縁部材として作用するのである。コイルキャッ
プ19の上端部には保持段部19cが形成されており、第１
図に示すように、保持段部19c上には磁性体よりなり下
方に開口したコ形に形成されたヨーク16が嵌合する。す
なわち、ヨーク16は両駆動コイル15の上方に配設される
のであり、両駆動コイル15の周囲に発生する磁束の磁路
となるのである。また、ヨーク16の両脚片間に形成され
るスリット８内には可動接触子14が挿入可能となってお
り、可動接触子14が移動範囲においてもっとも上に位置
するときに可動接触子14の上端がヨーク16の上片の下面
に当接しないようにヨーク16の高さが設定されている。
ヨーク16は全周面にエポキシ樹脂粉を焼き付けるなどの
方法で絶縁被覆が形成されており、アークがヨーク16に
移行することが防止されている。また、ヨーク16はコイ
ルキャップ19に嵌合しているから、接点部10の遮断容量
が小さい場合には、ヨーク16を簡単に外すことができ、
遮断容量の異なる接点部10に対して部品の共用化が行な
えるものである。

ところで、上述した絶縁部材としてのコイルキャップ19
はアーク熱により熱分解ガスを発生する絶縁材料により
形成されており、この熱分解ガスによりアークを冷却
し、迅速な消孤を行なうようになっている。このような
絶縁材料の望ましい実施例としては下表に示すものがあ
る。ここに、下２例（ポリブチレンテレフタレート、お
よびポリカーボネート）は従来より消孤室を囲む壁材料
として用いられていたものであり、本発明に用いる絶縁
材料との比較例として記載してある。

上表において、ポリブチレン樹脂、およびポリメチルペ
ンテン樹脂は、で特徴づけられる構造式（ＲはCnH_2n+1で表わされるア
ルキル基:n＝1,2,……）の樹脂において、それぞれアル
キル基の炭素数ｎを１もしくは３としたものであり、ポ
リメチルメタクリレート樹脂は、で特徴づけられる構造式の樹脂を意味し、ポリブチレン
テレフタレート樹脂は、で特徴づけられる構造式の樹脂を意味し、ポリカーボネ
ート樹脂は、で特徴づけられる構造式の樹脂を意味している。

ここで、ΔHcpdは化合物を構成するすべての結合のエネ
ルギーの総和、ΔHcは化合物の熱分解反応においてカー
ボンを生成する結合のエネルギーの和、ΔHvolは揮発物
（熱分解ガス）を生成する結合のエネルギーの和、ΔH
_C-Hは熱分解ガスとして水素を生成するＣ−Ｈ結合のエ
ネルギーの和である。また、ΔHvol/ΔHcpdは、揮発物
の生成のしやすさを示し、ΔH_C-H／ΔHcpdは水素ガスの
発生のしやすさを示すものである。この表にみられるよ
うに、本発明に用いられるポリメチルペンテン樹脂、ポ
リメチルメタクリレート樹脂、ポリブチレン樹脂は従来
の材料に比較して熱分解反応時に熱分解生成物としての
ガス、特に水素ガスを発生しやすいことがわかる。

なお、結合エネルギーの値は単位を［kcal/mol］として
表わせば、Ｃ−C:83、Ｃ＝C:147、Ｃ−H:99、Ｃ−N:7
0、Ｃ≡N:213、Ｃ−O:84、Ｃ＝O:171、Ｃ−F:105、Ｃ−
Cl:78、Ｃ−Si:69、Ｎ−H:93、Ｏ−H:110、Si−O:88、である。

ところで、コイルキャップ19は接点の開閉に伴なう熱サ
イクルにより材料の劣化が生じ、クラック等が発生する
ことがある。このため、コイルキャップ19を形成する樹
脂にガラス繊維を５〜35重量％充填すれば、ガラス繊維
が補強材として作用し、熱サイクルによるコイルキャッ
プ19へのクラックの発生を防止することができるのであ
る。ここに、ガラス繊維の量を５〜35重量％の範囲に設
定しているのは、実験値に基づいており、５重量％以下
では補強材としての効果がなく、35重量％以上であると
母材としての樹脂が熱分解しにくくなり、また成形性が
悪くなって金型の損傷が激しくなるからである。

（動作）以下、動作を説明する。接点部10が閉極状態であるとき
には、第17図に示したように、駆動コイル15に流れる電
流により駆動コイル15の回りには磁界が生じている。こ
の磁界の磁束φ_１は両駆動コイル15に挟まれた部分では
両駆動コイル15の中心軸付近を通り、それ以外の部分で
はヨーク16を磁路とする。この状態で、接点部10を短絡
電流のような大電流が通過すると、可動接触子14に流れ
る電流と上記磁界との相互作用であるローレンツ力によ
り可動接触子14が瞬時に上方に移動することになる。そ
の後、トリップ装置等が作動して機械的に可動接触子14
が固定端子板12から引き離される。可動接触子14の移動
過程において、第４図に示すように、可動接触子14が駆
動コイル15よりも上方に位置する状態となっても駆動コ
イル15の周囲に生じている磁束φ_１はヨーク16内を通っ
ているから、可動接触子14の移動を阻害することがな
く、また、可動接触子14に流れる電流で可動接触子14の
回りに発生している磁束φ_２は駆動コイル15の周囲に生
じる磁束φ_１と同じ向きとなるから、駆動コイル15の磁
束φ_１が弱めることがないのである。接点部10が開極す
ると、可動接点13と固定接点11との間にアーク９が発生
するが、アーク電流と駆動コイル15の回りの上記磁界と
の相互作用によるローレンツ力を受けてアーク９は消孤
グリッド装置３に向かって付勢される。ここで、第４図
に示す位置において、可動接触子14と同様にアーク９に
対しても接点部10側に引き戻す力が作用せず可動接触子
14の回りに生じる磁束φ_２により消孤グリッド装置３側
に付勢されるから、アーク９を確実に消孤グリッド装置
３内に導入することができるのである。したがって、ア
ーク９は消孤グリッド装置３内に導入され、放電経路が
分割されるとともに放熱冷却作用によりアーク９が直ち
に消孤されるのである。

以上のように、ヨーク16を設けたことにより、駆動コイ
ル15の上方の磁界が可動接触子14の移動やーク９の引き
延ばしを阻害することが防止でき、その結果、アーク電
圧を急速に引き上げて、アーク電流の抑制効果を高める
ことができるのである。

また、アーク９発生時のアーク熱によりコイルキャップ
19を形成する樹脂から分解ガスが発生するのであり、そ
の分解ガスによりアーク９が冷却されるから、高いアー
ク電圧が得られるのであり、アーク９の消孤を一層速め
ることができるものである。

（実施例２）本実施例では、第５図および第６図に示すように、ヨー
ク16を平板状とし、固定接点11を挟んで消孤グリッド装
置３とは反対側に位置する駆動コイル15の一端側に配設
している。またヨーク16はハウジング１の内周面に形成
された凹所22内に両側部が嵌入されている。ヨーク16に
はスリット８が形成されており、このスリット８内に可
動接触子14が挿入される。ヨーク16は磁性体により形成
され、またその表面の全周に亘ってエポキシ樹脂の粉体
を焼き付ける等の方法で絶縁被覆が形成されている。こ
の構成によってもヨーク16は駆動コイル15の周囲に発生
する磁束φ_１および可動接触子14の周囲に発生する磁束
φ_２の磁路となるのであり、実施例１と同様の効果を奏
することができる。また、この効果に加えて、ヨーク16
はハウジング１内で接点部10と他の機械的可動部分との
間の仕切板となるから、接点部10が開極する際に発生す
る高圧のアークガスによりアーク９が機械的可動部分に
押し戻されることが防止され、アークガスをハウジング
１の一所に嵌め込まれた排気板７から有効に排出させる
ことができるのである。

（実施例３）本実施例は、第７図ないし第９図に示すように、ヨーク
16を下方に開口したコ形に形成するとともに、消孤グリ
ッド装置３とは反対側の一端に仕切片16aを一体に延設
し、この仕切片16aをハウジング１の内周面に形成され
た凹所22に嵌入している。ヨーク16は駆動コイル15の上
部から、固定接点板12の消孤グリッド装置３とは反対側
の一端部に跨がる部分を覆うように形成されており、磁
性体で形成されるとともに、表面が全周面に亘ってエポ
キシ樹脂の粉体焼き付け等により形成された絶縁被覆で
覆われている。したがって、本実施例においても実施例
１と同様の効果を奏することができ、また、仕切片16a
は実施例２のヨーク16と同様に接点部10と他の機械的可
動部分とを仕切ることになり、アークガスの排気を円滑
に行なうことができるのである。

（実施例４）本実施例では、第10図ないし第12図に示すように、ヨー
ク16の内側に実施例１で開示した絶縁材料によるヨーク
キャップ20を配設しているのであり、この構成により接
点部分からヨーク16にアーク９が飛ぶことを防止すると
ともに、熱分解ガスを効率よく発生させることができる
ものである。他の構成については実施例１と同様であ
る。

（実施例５）本実施例では、第13図ないし第15図に示すように、実施
例１で開示した絶縁材料によるコイルキャップとヨーク
キャップとを一体化して絶縁キャップ19′としたもので
あり、駆動コイル15およびヨーク16へアーク９が飛ぶの
を防止し、かつ絶縁材料の表面積を大きくして熱分解ガ
スを発生させやすくしているものである。他の構成につ
いては実施例１と同様である。

［発明の効果］本発明は上述のように、固定接点が設けられた固定接点
板と、固定接点とともに接点を形成する可動接点を一端
部に備え接点の閉極状態で固定接点板に略平行となる可
動接触子と、固定接点を挟んで固定接点板の両側に配設
され接点の閉極状態において可動接触子に対して接点が
開極する向きのローレンツ力を作用させる一対の駆動コ
イルと、磁性体よりなり両駆動コイルの外周側に生じる
磁束を通すように両駆動コイルに跨がる磁路を形成する
ヨークとを具備し、駆動コイルは可動接触子の移動方向
において固定接点と周縁との距離が可動接点の固定接点
からの最大開極距離よりも小さく設定され、ヨークは可
動接触子が挿入されるスリットを備えるとともに、可動
接触子の閉極位置と開極位置との間で可動接触子を閉極
する向きにローレンツ力を作用させる磁束をバイパスす
る位置に設けられて成るものであり、接点開極時に駆動
コイルの周囲で可動接触子の移動を阻害する向きに生じ
る磁束がヨーク内の磁路を通るようにしているので、駆
動コイルを従来と同程度の大きさとしながらも接点の開
極時における可動接触子の移動が阻害されないという利
点を有するのである。すなわち、駆動コイルの発熱や磁
束の集中度は従来の状態に保ちながらも、可動接触子が
円滑に駆動されるという利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１を示す要部斜視図、第２図は
同上の要部の分解斜視図、第３図は同上を用いた配線用
遮断器の一例を示す一部切欠側面図、第４図は同上の動
作説明図、第５図は本発明の実施例２を示す一部切欠斜
視図、第６図は同上の要部斜視図、第７図は本発明の実
施例３を示す要部斜視図、第８図は同上の一部切欠斜視
図、第９図は同上を用いた配線用遮断器の一例を示す一
部切欠側面図、第10図および第11図は本発明の実施例４
の要部斜視図、第12図は第11図に示した要部の分解斜視
図、第13図および第14図は本発明の実施例５の要部斜視
図、第15図は第14図に示した要部の分解斜視図、第16図
は従来例を示す断面図、第17図および第18図は同上の動
作説明図である。８はスリット、10は接点部、11は固定接点、12は固定接
点板、13は可動接点、14は可動接触子、15は駆動コイ
ル、16はヨーク、19はコイルキャップ、19′は絶縁キャ
ップ、20はヨークキャップである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平尾昭彦大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者青山洋一大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者松田純一大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者岡田武彦大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (56)参考文献特開昭58−157025（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−285627（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−5541（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−230321（ＪＰ，Ａ) 実開昭55−152653（ＪＰ，Ｕ) 実公昭53−44685（ＪＰ，Ｙ２) 実公昭59−21489（ＪＰ，Ｙ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定接点が設けられた固定接点板と、固定
接点とともに接点を形成する可動接点を一端部に備え接
点の閉極状態で固定接点板に略平行となる可動接触子
と、固定接点を挟んで固定接点板の両側に配設され接点
の閉極状態において可動接触子に対して接点が開極する
向きのローレンツ力を作用させる一対の駆動コイルと、
磁性対よりなり両駆動コイルの外周側に生じる磁束を通
すように両駆動コイルに跨がる磁路を形成するヨークと
を具備し、駆動コイルは可動接触子の移動方向において
固定接点と周縁との距離が可動接点の固定接点からの最
大開極距離よりも小さく設定され、ヨークは可動接触子
が挿入されるスリットを備えるとともに、可動接触子の
閉極位置と開極位置との間で可動接触子を閉極する向き
にローレンツ力を作用させる磁束をバイパスする位置に
設けられて成ることを特徴とする接点装置。
【請求項２】上記ヨークは可動接触子の長手方向に略直
交する方向に延設された仕切片を備えて成ることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の接点装置。
【請求項３】固定接点板と駆動コイルとの間と、ヨーク
の周囲との少なくとも一方に絶縁部材が配設され、絶縁
部材はアーク熱により熱分解ガスを発生する絶縁材料に
より形成されて成ることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載の接点装置。
【請求項４】上記絶縁材料は構造式が、で表わされ、Ｒはアルキル基（C_nH_2n+1:n＝1,2,……）
であることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
接点装置。
【請求項５】上記絶縁材料は構造式が、で表わされることを特徴とする特許請求の範囲第３項に
記載の接点装置。
【請求項６】上記絶縁材料はガラス繊維が５〜35重量％
充填されて成ることを特徴とする特許請求の範囲第３項
ないし第５項に記載の接点装置。