JPS63126137A - 消弧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、回路しゃ断器等に適用される消弧装置に関
するものである。

（背景技術〕 第８図に示すような消弧装置が提案されている。

この消弧装置は、固定接点５０を存する固定接触子５１
と、この固定接触子５１に対向して前記固定接点５０に
接離する可動接点５２を有する可動接触子５３と、前記
固定接触子５１に直列に接続されるとともに前記固定接
点５０および可動接点５２の接触状態の両側に配置され
て前記可動接触子５３に過大電流が流れたときに前記過
大電流および開極直後の可動接点５２と固定接点５０と
の間のアーク５４に鎮交して前記可動接触子５３を前記
固定接触子５１から離れる方向に駆動しかつ前記アーク
５４を前記可動接点５２および固定接点５０から離れる
方向に伸長駆動する磁束Φを発生ずる一対の駆動コイル
５５と、前記アーク５４の伸長する側に配設された消弧
グリッド５６とを備えている。

この消弧装置は、駆動コイル５５のコイル中心間を通る
釘１束Φにより回路しゃ断器の開閉・トリップａｔｉに
より可動接触子５３が開極する直前に可動接触子５３を
高速開離させ、またアーク５４を消弧グリッド５６側に
伸長する。また消弧グリッド５６はアーク５４を誘引す
る切欠溝５７を形成した磁性板５８を間隔をおいて複数
積層した構成であり、アーク５４の分割と磁性板５８に
よる冷却との相乗効果で７−り電圧を高め消弧する。

しかしながら、この消弧装置は、駆動コイル５５の外側
を流れる反対向きの磁束Φ′が、開離した可動接触子５
３およびアーク５４に鎮交することにより前記可動接触
子５３の開離およびアーク５４の伸長を阻害するという
欠点があった。

また、消弧グリッド５６の切欠溝５７はアークの吸引力
が弱く、しかも高いアーク電圧を得るために磁性板数を
増加する必要があり、そのため構造が複雑となり、大型
化かつコスト高になるという欠点があった。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、可動接触子の高速開極およびアーク
の伸長を促進するとともに、アーク吸引力が強（、また
構造が簡単で小型にでき、しかも高い限流性能を維持す
ることができる消弧装置を提供することである。

（発明の開示〕 この発明の消弧装置は、固定接点を有する固定接触子と
、この固定接触子に対向して前記固定接点に接離する可
動接点を有する可動接触子と、前記固定接触子に直列に
接続されるとともに前記固定接点および可動接点の接触
状態の両側に配置されて前記可動接触子、可動接点およ
び固定接点を流れる過大電流に鎖交して前記可動接触子
を前記固定接触子から離れる方向に駆動しかつ前記可動
接点と固定接点との間のアークを１１１ｉ記可動接点お
よび固定接点の対向方向と直角な方向に伸長駆動する磁
束を発生する一対の駆動コイルと、これらの駆動コイル
の前記可動接触子が開離する側に位置する一対のｙＡ板
とこの一対の側板の前記可動接点および固定接点から離
れた側を連結するとともに前記可動接触子の開閉方向と
平行な背板とでＵ字形に形成された磁性体の内側に前記
アークの熱により熱分解ガスを発生する絶縁体を被覆し
た消弧部とを備えたものである。

この発明の構成によれば、磁性体が駆動コイルの外側を
＞ｆｉすれる磁束をバイパスするため開離した可動接触
子およびアークに鎖交しない。またＵ字形の磁性仮によ
りアークを吸引するため、吸引力が大きい。しかもアー
クは絶縁体に押付けられて熱転４により冷却されるとと
もに、絶縁体よりアークにＪＪｕｌ熱されて発生した熱
分解ガスにより、アークを冷却するため、アーク電圧を
高めて消弧することができる。このため、可り」接触子
の高速開極およびアークの伸長を促進するとともに、ア
ーク吸引力か強く、また消弧装置の構造が籠争で小型に
でき、しかも高い限流性能を維持することができる。

実施例 この発明の一実施例を第１図ないし第６図に基づいて説
明する。すなわち、この消弧装置は、固定接点ｌを有す
る固定接触子２と、この固定接触子２に対向して固定接
点１に接離する可動接点３を有する可動接触子４と、固
定接触子２に直列に接続されるとともに固定接点ｌおよ
び可動接点３の接触状態の両側に配置されて可動接触子
４．可動接点３および固定接点１を流れる過大電流に鎖
交して可動接触子４を固定接触子２から離れる方向に駆
動しかつ可動接点３と固定接点ｌとの間のアーク５を可
動接点３および固定接点１の対向方向と直角な方向に伸
長駆動する磁束を発生する一対の駆動コイル６と、これ
らの駆動コイル６の可動接触子４が開離する側に位置す
る一対の側板７とこの一対の側板７の可動接点３および
固定接点Ｉから離れた側を連結するとともに可動接触子
４の開閉方向と平行な背板８とでＵ字形に形成された磁
性体９の内側に前記アーク５の熱により熱分解ガスを発
生する絶縁体１０を被覆した消弧部１１とを備えている
。

前記固定接触子２は、導Ｔ、、仮１２にＵ字形のスリ７
ト１３を形成することによりその中央部に形成されてい
る。また固定接触子２に連続して固定接点ｌと反対側に
アーク走行機２ａを形成している。導電機１２の端部は
電源端子１４を設けている。

ｒｉ’ｉｔ記可動接触子４は回路しゃｌ！Ｊｒ器の過大
電流を検出する検出部（図示せず）を介して負荷・端子
（図示セず）に接続される。また可動接触子４は回路し
ゃ断器の開閉・トリップ機構（図示せず）のトリップ動
作によりしゃ断し、開閉・トリップ機構のセット状態で
ハンドル（図示せず）により開閉さね、る。

ｉ；］記駆動コイル６は前記導電機１２の前記固定接点
１の両側部をＵ字に折曲することにより形成している。

第５図のように、固定接触子２および可動接触子４に矢
印Ａの方向に電流が流れるとき、％ｌコイル６間にΦ１
の磁束が発生する。この磁束Φ１が可動接触子４を流れ
る過大電流に鎖交することにより可動接触子４は固定接
触子２がら開離する方向にローレンツ力を受ける。この
ため、第３図に示すように、過大電流が流れると瞬時に
可動接触子４が開離を始め、つづいて開閉・トリップ機
構が作動して機械的に開極動作する。また可動接点３の
開離により発生したアーク５も磁束Φ１が鎖交すること
により電Ｒ端子１４側ζこローレンツ力を受ける。この
ため、アーク５が消弧部１１の方向に伸長する。

前記消弧部１１は、側板７に切欠部１５を形成し、切欠
部１５を駆動コイル６に係合している。

磁性体９は鉄板等の金属板を実施例としている。

前記絶縁体１０は成形されたものをかしめや嵌合等の機
械的手段で磁性板の内面に固定したり、また絶縁材料を
コーティングや７着する等の熱、電気、化学的手段で磁
性体９に一体化している。そして、第３図および第４図
に示すように、消弧部１１に接近したアーク５の回りに
発生する磁束が磁性体９に集中して、磁性体９の側板７
の背板８と反対側で側板１間を通る磁束にアーク５が鎖
交するため、第４図に示すようにアーク５が背板８側に
磁気吸引され、アーク５が伸長することにより陽光柱の
電圧が上昇してアーク電圧が高まる。

またアーク５が背板８の前面の絶縁体１０に押付けられ
、これによりアーク５の熱が伝熱して冷却される。さら
に、絶縁体１０は下記の絶縁材料をｉｌ択することによ
り、アーク５により加）さされて発生する水素ガスの熱
分解ガスの熱伝導率が大きいため、アーク５を熱分解ガ
スにより２マ速に冷却する。このアーク５の冷却により
アークの断面を縮小させ電流密度を高めることにより背
板日への吸引力を高めるとともに、冷却効果によりアー
ク電圧を高める。

さらに消弧部１１は第５図に示す磁束Φ１の駆動コイル
６の外側を流れるΦ１′を磁性体９にバイパスさせてお
り、このバイパスにより、開翔］シた可動接触子４およ
びアーク４がその磁束に１イｉ交しないため、可動接触
子４を固定接ｉ′ｉ４！′Ｔ−２に接近する方向に駆動
されることがなく、また了−り４の伸長が阻害されるこ
とがない。

１）η２絶縁体９の好ましい実極ｆ！／ｌｌを下表に示
す。

この表中、ポリメチルペンテン樹脂、ポリブチレン樹脂
およびポリメチルメタクリレート樹脂が本発明に適用さ
れるものであり、ポリブチレンテレフタレート樹脂およ
びボリカーポフート樹脂は従来消弧室材料として用いら
れているもので比較の意味で示したものである。

この表において、ポリメチルペンテン樹脂は、で特徴づ
けられる構造式（Ｒはアルキル基でＣ，ｌＨ２，、，１
，ｎ＝１．２．３・・・）中のｎ−３の樹脂をセし、ポ
リブチレン樹脂は前記構造式のｎ＝１すなわち で特徴づけられる構造式の樹脂を指し、ポリメチルメタ
クリレート樹脂指は、 で特徴づけられる構造式の樹脂を指し、ポリブチレンテ
レフタレート樹脂は、 ポぶ一ト樹脂は、 で特徴づけられる構造式の樹脂を指している。

ここで、△Ｈｃｐｄは化合物を構成するすべての結合の
エネルギーの総和、△ｔｉｃ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、Δ１ｌ
ｖｏｌは１１発物（熱分解ガス）を生成する結合のエネ
ルギーの和、△Ｈｃ−１１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△ｌｖ
ｏ！／△Ｈｃｐｄは、揮発物の生成のし易さを示し、△
Ｈｃ−，／△Ｈｃｐｄは水素ガスの発生のし易さを示す
ものである。この表に見られるように、本発明で用いる
ところのポリメチルペンテン樹脂、ポリブチレン樹脂お
よびポリメチルメタクリレート樹脂は従来の絶縁材料に
比べて熱分解反応時に熱分解生成物としてガス特に水素
ガスを発生しやすいことが分かる。

なお、結合エネルギーの値（羊位　Ｋｃａｌ　／ｍｏｌ
）は、Ｃ−Ｃ：８３、Ｃ冨Ｃ：１４７、Ｃ−Ｈ：９９、
Ｃ−Ｎ　：　７０、Ｃ＝Ｎ：２１３、Ｃ−０：　８４、
Ｃ冨０：１７１、Ｃ−Ｆ：１０５、（−Ｃ１ニア８、Ｃ
−３ｉ：６９、Ｎ　　Ｈ：９３、Ｏ−Ｈ：１１０、Ｇ　
　ニア２７である。

また第６図は各種の′４ｆ！！、縁材料を用い、短絡試
験を行った場合のアーク電圧を示す。なお、短絡試験１
よコンデンサの放電により行った。すなわち、充電した
コンデンサの両端を限流抵抗を介して回路しゃ断器で短
絡し、しゃ断時の１妄点間のアーク電圧を測定した。こ
の場合、短絡電流のピーク値をＩＫＡ、接点材ギ４をＡ
ｇ−Ｗ（Ｗ４０Ｘ）、接点開＾１１速度を３ｍ／秒とし
た。図において、Ｑ、はポリメチルペンテン、Ｃ２はポ
リメチルメタクリレート、Ｑ。

はポリブチレンチレフクレート、Ｃ４はセラミックであ
る。この図からＱｌ　、Ｃ２のアーク電圧が高くしゃ断
性能が借れていることがわかる。

また、前記絶縁（オ料にガラス繊維を重量比で５〜３５
重量％充填すると、接点部の開閉により熱ヒートサイク
ルを受けて熱劣化により絶縁体にクラックが発生するの
を防止する補強効果が得られる。なお、ガラス繊維を５
〜３５重看％に回定したのは、５重世％以下ではガラス
繊維による補強効果がなくなるためであり、また３５重
１％以上は絶縁体の熱分解の効果が少なくなるとともに
ガラス繊維の成形性が悪くなり金型のｔＤ湯が、放しく
なるためである。

（以下余白） この実施例によれば、磁性板９が駆動コイル６の外側を
流れる磁束をバイパスするため開離した可動接触子４お
よびアーク５に鎖交しない。またＵ字形の磁性板９によ
りアーク５を吸引するため、吸引力が太さい。しかもア
ーク５は絶縁体１０に押付けられて熱伝導により冷却さ
れるとともに、絶縁体ｌＯがアーク５に加熱されて発生
した熱分解ガスにより、アーク５を冷却するため、アー
ク電圧を高めて消弧することができる。このため、可動
接触子４の高速開極およびアーク５の伸長を促進すると
ともに、アーク吸引力か強く、また消弧装置の構造が簡
単で小型にでき、しかも高い限流性能を維持することが
できる。

第７図はこの発明の実施例の消弧！Ａ置を適用した回路
しゃ断器を示すものである。ずなわち、１６は器台、１
７は負荷端子、１８は過電流および短絡電流の過大電流
の検出部、１９は開閉・トリップ機構であり、開閉・ト
リップ機構１９のセット状態では可動接触子４を開極す
る向きの勢力を蓄積し検出部１８が動作すると前記勢力
を放出して可動接触子４を開極し、またハンドル２０を
操作することによりリセットされるとともに、セット状
態でハンドル２０を起倒することにより可動接触子４を
オン、オフにする。過大電流の発生時に可動接触子４の
開極動作により発生したアークは消弧装置により消弧さ
れる。この消弧装置は、前記実施例と形状が異なるが、
機能および構成は同じであるので共通部分に同一符号を
付している。

なお、この発明の消弧装置において、絶縁体１０の背板
８側を細幅にすると細幅内に進入するアーク５のアーク
ガスにより細幅内の圧力が高まり、アーク５が圧力消弧
される作用が働くので消弧性がよい。

さらに絶縁体１０の表面にアーク５に交差する１または
複数の溝を形成するとアーク５は溝に交差するように溝
に沿って伸長するため、伸長効果によりアーク電圧を高
めることができる。

〔発明の効果〕 この発明の消弧装ｆｆによれば、磁性体が駆動コイルの
外側を流れる磁束をバイパスするため開離した可動接触
子およびアークに鎖交しない、またＵ字形の磁性板によ
りアークを吸引するため、吸引力が大きい。しかもアー
クは絶縁体に押付けられて熱伝導により冷却されるとと
もに、絶縁体よりアークに加熱されて発生した熱分解ガ
スにより、アークを冷却するため、アーク電圧を高めて
消弧することができる。このため、可動接触子の高速開
極およびアークの伸長を促進するとともに、アーク吸引
力か強く、また消弧装置の構造が簡筆で小型にでき、し
かも高い限流性能を維持することができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の斜視図、第２図はその側
面図、第３図は開極直後の状態を示す断面図、第４図は
開））状態を示す断面図、第５図は駆動コイルの動作原
理を示す斜視図、第６図は各種絶縁体のアーク電圧特性
図、第７図はこの発明の実施例を適用した回路しゃ断器
を示す断面図、第８図は提案例の斜視図である。 ｌ・・・固定接点、２・・・固定接触子、３・・°可動
接点・４・・・可動接触子、５・・・アーク、６・・・
駆動コイル、７・・・側板、８・・・背板、９・・・磁
性体、１α・・・絶縁体、１１・・・消弧部 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定接点を有する固定接触子と、この固定接触子に対向
   して前記固定接点に接離する可動接点を有する可動接触
   子と、前記固定接触子に直列に接続されるとともに前記
   固定接点および可動接点の接触状態の両側に配置されて
   前記可動接触子、可動接点および固定接点を流れる過大
   電流に鎖交して前記可動接触子を前記固定接触子から離
   れる方向に駆動しかつ前記可動接点と固定接点との間の
   アークを前記可動接点および固定接点の対向方向と直角
   な方向に伸長駆動する磁束を発生する一対の駆動コイル
   と、これらの駆動コイルの前記可動接触子が開離する側
   に位置する一対の側板とこの一対の側板の前記可動接点
   および固定接点から離れた側を連結するとともに前記可
   動接触子の開閉方向と平行な背板とでＵ字形に形成され
   た磁性体の内側に前記アークの熱により熱分解ガスを発
   生する絶縁体を被覆した消弧部とを備えた消弧装置。