JPWO2013140619A1 - 電流開閉器 - Google Patents

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Abstract

回動中心から半径方向に延在し自由端が回動軌跡を描くように往復動作するブレード型の可動接触子(26)と、可動接触子(26)と接離する複数対の通電接触子(31)を有する固定接触子(20)と、可動接触子(26)に設けられた可動アーク接触子(1)と、一対の通電接触子(31a)に設けられた固定アーク接触子(2)と、一対の通電接触子(31a)内で固定アーク接触子(2)の近傍に配置された一対の永久磁石(6a,6b)とを備えた電流開閉器を提供する。

Description

本発明は、電流開閉器に関し、特に回動中心から半径方向に延在し自由端が回動軌跡を描くように往復動作するブレード型の可動接触子と、可動接触子の回動範囲内で可動接触子と接離する固定接触子とを備えた電流開閉器に関するものである。
例えば特許文献1では、回動可能に軸支され自由端が回動軌跡を描くように往復動作するブレード型の可動接触子と、可動接触子が接触する通電部材を有する固定接触子とを備えた電流開閉器が開示されている。
また、特許文献2では、主固定電極の開放側に隣接して補助固定電極を配設し、主固定電極と接離可能なブレード型の可動電極には、投入時に主固定電極と接離する主接触部を設けるとともに、開放時に主接触部が主固定電極から離間した後に、補助固定電極から離間する補助接触部を設け、開放時において補助固定電極と補助接触部との間で発生するアークをそれと交差する方向の磁束により駆動消弧するように永久磁石を配設した開閉器の電極構造が開示されている。
特許第4536152号公報 特開昭52−84463号公報
しかしながら、上記特許文献2に記載の電極構造では、主固定電極に隣接し、かつ主固定電極とは別部品として補助固定電極および永久磁石を配設しているので、部品点数が増加し、さらに開閉器全体の寸法が増大するという問題点があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アークを永久磁石で駆動して電流開閉性能を向上させるとともに寸法の縮小化も可能な電流開閉器を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電流開閉器は、回動中心から半径方向に延在し自由端が回動軌跡を描くように往復動作するブレード型の可動接触子と、前記可動接触子と接離し、前記可動接触子の回動面を挟んで両側に互いに対向して対を成すとともに回動軌跡方向に配列された複数対の通電接触子を有する固定接触子と、前記可動接触子に設けられた可動アーク接触子と、前記複数対の通電接触子のうち前記可動接触子が前記固定接触子と離れた状態で最も可動接触子側となる一対に設けられた固定アーク接触子と、これらの固定アーク接触子が設けられた前記一対の通電接触子内で前記固定アーク接触子の近傍に配置され、前記回動面を挟んで対を成して互いに対向し、いずれの着磁方向も前記回動面と直交するように配置された一対の永久磁石と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、アークを永久磁石で駆動し電流開閉性能を向上させるとともに寸法の縮小化も可能となる。
図1は、実施の形態1に係る電流開閉器の構成を示す図であり、(a)は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路(投入)状態における配置構成を示した図であり、(b)は(a)のA−A矢視図、(c)は(a)のB−B矢視図である。 図2は、実施の形態1に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。 図3は、実施の形態2に係る電流開閉器の構成を示す図であり、(a)は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路(投入)状態における配置構成を示した図であり、(b)は(a)のA−A矢視図、(c)は(a)のB−B矢視図である。 図4は、実施の形態2に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。 図5は、実施の形態3に係る電流開閉器の構成を示す図であり、(a)は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路(投入)状態における配置構成を示した図であり、(b)は(a)のA−A矢視図、(c)は(a)のB−B矢視図である。 図6は、実施の形態3に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。 図7は、実施の形態4に係る電流開閉器の構成を示す図であり、(a)は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路(投入)状態における配置構成を示した図であり、(b)は(a)のA−A矢視図、(c)は(a)のB−B矢視図である。 図8は、実施の形態4に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。 図9は、実施の形態5に係る電流開閉器の構成を示す図であり、(a)は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路(投入)状態における配置構成を示した図であり、(b)は(a)のA−A矢視図、(c)は(a)のB−B矢視図である。 図10は、実施の形態5に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。
以下に、本発明に係る電流開閉器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、(a)は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路(投入)状態における配置構成を示した図であり、(b)は(a)のA−A矢視図、(c)は(a)のB−B矢視図である。図2は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。図2では、可動アーク接触子1と固定アーク接触子2との間にアーク4が発生している様子を示している。
電流開閉器は、可動接触子26と、この可動接触子26と接離する固定接触子20とを備えて構成される。電流開閉器は、例えば六フッ化硫黄ガスなどの絶縁ガスが充填されたタンク(図示せず)内に配置される。
可動接触子26は、絶縁操作軸30に軸支されたブレード型の接触子である。可動接触子26は、回動中心Pから半径方向に延在する概略細長板状を成し、絶縁操作軸30を回動中心として自由端が回動軌跡Lを描くように回動する。
可動接触子26の先端部には例えば銅−タングステン合金などの耐アーク材料から形成された可動アーク接触子1が設けられている。ここで、可動アーク接触子1は、可動接触子26の往復動作方向において可動接触子26の固定接触子20側の先端部に設けられている。すなわち、可動アーク接触子1は、開放時において可動接触子26が固定接触子20と最後まで接触する側の可動接触子26の先端部に設けられている。可動アーク接触子1は、回動面に平行な可動接触子26の両面のそれぞれ一部と両面間の端面の一部を覆うように設けられている。なお、回動面は回動軌跡Lを含む面である。
可動接触子26の自由端は、例えば可動接触子26の回動軌跡Lに沿った形状を成している。このような形状とすることにより、可動接触子26が電圧印加状態で回動する際の自由端の電界を、回動範囲を増大させずに緩和することができる。
固定接触子20は、それぞれ可動接触子26が進入する開口部が形成された断面概略U字型を成し、この開口部は絶縁操作軸30方向に向けて配置されている。固定接触子20は、先端を開口部に向けて対を成し回動軌跡L方向に配列された複数対の通電接触子31と、通電接触子31の基部を傾動可能に支持する支持枠(図示せず)と、通電接触子31を先端部が互いに接近する方向に付勢する加圧部材(図示せず)と、通電接触子31、支持枠、及び加圧部材の周囲を覆いこれらを外部の電界から遮蔽する遮蔽部材としての外枠45とを備えている。
通電接触子31は、可動接触子26の回動面を挟んで互いに対向するよう配置され、かつ、可動接触子26の回動軌跡L方向に所定の間隔を空けながら複数対併設されている。図示例では、回動軌跡L方向における隣接する通電接触子31間の間隔は例えば等間隔としている。通電接触子31は、それぞれ例えばフィンガー形状をしている。通電接触子31の長さは例えば互いに等しい。回動軌跡L方向に各々列を成す複数対の通電接触子31は、基部に穿孔された貫通孔を挿通する支持棒35により一括して支持されている。通電接触子31は、接続導体22に接続されている。
外枠45は、例えば形状的な自由度が大きく電界の遮蔽に効果的な鋳物で作製され、固定接触子20の外殻を構成しており、通電接触子31、支持枠、及び加圧部材の周囲を覆う概略箱状を成し、対を成し略平行に対向して配置された通電接触子31の先端部間隙に対応する位置にブレード型の可動接触子26が進入する開口部が形成されている。
固定アーク接触子2は、可動接触子26が固定接触子20から離れた状態で(図2参照)、可動接触子26の往復動作方向(回動軌跡L方向)において、複数対の通電接触子31のうち最も可動接触子26側の一対の各先端部に設けられている。図1及び図2では、固定アーク接触子2が設けられた通電接触子31を通電接触子31aで示し、その他の通電接触子31を通電接触子31bで示している。固定アーク接触子2は、一対の通電接触子31aの先端部における互いに対向する側に設けられている。固定アーク接触子2は、例えば銅−タングステン合金などの耐アーク材料から形成される。
一対の通電接触子31a内には一対の永久磁石6a,6bが配置されている。すなわち、一対の通電接触子31aのうちの一方内には永久磁石6aが配置され、他方内には永久磁石6bが配置されている。
永久磁石6a,6bは、いずれもその着磁方向が可動接触子26の回動面と略直交するように配置され、回動面を挟んで両側に互いに対向して配置されている。永久磁石6a,6bは、それぞれ例えば柱状であり、同一直線上に配置されている。
永久磁石6a,6bは、回動中心Pから見たときに、径方向に固定アーク接触子2が設けられた範囲内にあり、固定アーク接触子2の背後に配置されている。つまり、永久磁石6a,6bは、回動面と直交する方向に、固定アーク接触子2を挟んで対向して配置されている。そのため、永久磁石6a,6bは、可動アーク接触子1と可動アーク接触子2との接離点の近傍に配置される。
また、永久磁石6a,6bは、回動中心Pから見たときに、可動アーク接触子1と固定アーク接触子2との接離点よりも例えば径方向の外側に配置されている。なお、永久磁石6a,6bを、接離点よりも径方向の内側、又は接離点と径方向に略同じ位置に配置する構成でもよい。
また、永久磁石6a,6bは互いに異なる極性が対向するように配置されている。すなわち、回動面を挟んで、例えば永久磁石6aのN極と永久磁石6bのS極とが対向している。したがって、アーク4の発生位置では、磁束密度の向きは永久磁石6a,6bの着磁方向と略平行であり、磁束密度は可動接触子26の往復動作方向と略平行なアーク4と略直交することとなる。
なお、通電接触子31aの幅は、通電接触子31bの幅よりも大きくしている。この構造は、永久磁石6a,6bの設置を容易にするとともに、アーク4が発生する固定アーク接触子2の幅がより大きくなるので、アーク4が隣接する通電接触子31bに移動してこの通電接触子31bが溶損するのを防止する効果がある。
本実施の形態の動作について説明する。以下では、例えば開放動作について説明するが、投入動作についても同様である。閉路状態(図1)では、可動接触子26は通電接触子31と接触しているが、開放時には、まず可動接触子26と通電接触子31とが開離し、続いて可動アーク接触子1と固定アーク接触子2とが開離する。したがって、アーク4は、可動アーク接触子1と固定アーク接触子2との間で発生する(図2)。しかし、通電接触子31a内に永久磁石6a,6bが配置されており、永久磁石6a,6b間の磁束密度はアーク4と略直交する方向に生じているため、アーク4は発生と同時に、磁束密度とアーク4の延伸方向(往復動作方向)の双方に直交する方向にローレンツ力を受けて駆動され、消弧性の絶縁ガスにより効果的に冷却され消弧される。
以上説明したように、本実施の形態によれば、永久磁石6a,6bによりアーク4をガス空間内で駆動させて速やかに消弧することができ、電流開閉性能が向上する。
特に、永久磁石6a,6bは、通電接触子31a内に配置されているので、可動アーク接触子1と固定アーク接触子2との接離点の極めて近傍に配置されることとなり、永久磁石6a,6bの発生する磁束密度によるアーク4の駆動が極めて効果的となり、電流開閉性能が向上することとなる。
さらに、本実施の形態によれば、永久磁石6a,6bを固定接触子20の内部に配置するようにしたので、固定接触子20の外部に設ける構成と比較して、電流開閉器全体の寸法の縮小化も可能となる。
また、本実施の形態によれば、回動面を挟んで一対の永久磁石6a,6bの互いの異なる極性が対向するようにアーク4の近傍へ永久磁石6a,6bを設けたので、アーク4の近傍で、アーク4の延伸方向(往復動作方向)と直交する磁束密度を増大させることができ、アーク4の消弧がより促進される。
なお、永久磁石6a,6bの着磁方向は例えば互いに同じ向きとすることもできる。すなわち、回動面を挟んで、例えば永久磁石6aのN極と永久磁石7bのN極とが対向して配置する構成も可能である。この場合、永久磁石6a,6bは、回動中心Pから見たときに、可動アーク接触子1と固定アーク接触子2との接離点よりも径方向の例えば外側に配置することが好ましく、この場合、アーク4の発生位置では、磁束密度の向きは永久磁石6a,6bの着磁方向と略直交し、磁束密度は可動接触子26の往復動作方向と略平行なアーク4と略直交することとなる。
また、永久磁石6a,6bのいずれか1個を例えば回動面の片側に配置する構成も可能である。
実施の形態2.
図3は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、(a)は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路(投入)状態における配置構成を示した図であり、(b)は(a)のA−A矢視図、(c)は(a)のB−B矢視図である。図4は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。なお、図3及び図4において、図1及び図2と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下では、主に、図1及び図2との相違点について説明する。
図3及び図4に示すように、本実施の形態では、可動接触子26の内部にも永久磁石18が配置されている。ここで、永久磁石18は、可動アーク接触子1の近傍に配置されており、よって、可動アーク接触子1と固定アーク接触子2との接離点の近傍に配置されることとなる。
また、永久磁石18は、その着磁方向が例えば可動接触子26の延在方向(径方向)と略平行に配置されている。永久磁石18は、例えば柱状である。アーク4の発生位置では、永久磁石18による磁束密度の向きは、可動接触子26の往復動作方向と略平行なアーク4と略直交することとなる。
なお、永久磁石18は、その着磁方向が例えば可動接触子26の回動面と略直交するよう配置することもできる。この場合でも、アーク4の発生位置では、磁束密度の向きを、可動接触子26の往復動作方向と略平行なアーク4と略直交するようにすることができる。
本実施の形態の動作について説明する。以下では、例えば開放動作について説明するが、投入動作についても同様である。閉路状態(図3)では、可動接触子26は通電接触子31と接触しているが、開放時には、まず可動接触子26と通電接触子31とが開離し、続いて可動アーク接触子1と固定アーク接触子2とが開離する。したがって、アーク4は、可動アーク接触子1と固定アーク接触子2との間で発生する(図4)。ところが、実施の形態1で説明したように通電接触子31a内に永久磁石6a,6bが配置されており、永久磁石6a,6bによる磁束密度はアーク4の発生位置でアーク4と略直交する方向に生じており、加えて、可動接触子26内に配置された永久磁石18の磁束密度がアーク4と略直交する方向に生じている。そのため、アーク4は発生と同時に永久磁石6a,6b及び永久磁石18の双方が発生する磁束密度によりローレンツ力を受けて駆動され、消弧性の絶縁ガスにより効果的に冷却され消弧される。
本実施の形態によれば、通電接触子31a内の永久磁石6a,6bに加えて、可動接触子26内にも永久磁石18を設けたので、実施の形態1よりもさらに電流開閉性能が向上する。なお、本実施の形態のその他の構成、動作、及び効果は、実施の形態1と同様である。
実施の形態3.
図5は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、(a)は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路(投入)状態における配置構成を示した図であり、(b)は(a)のA−A矢視図、(c)は(a)のB−B矢視図である。図6は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。なお、図5及び図6において、図1及び図2と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下では、主に、図1及び図2との相違点について説明する。
図5及び図6に示すように、本実施の形態では、固定アーク接触子2は、通電接触子31aのみならず、通電接触子31bにも設けられている。つまり、固定アーク接触子2は、すべての通電接触子31に設けられている。通電接触子31bにおける固定アーク接触子2の配置箇所は通電接触子31aの場合と同様である。
このような構成によれば、永久磁石6a,6bに駆動されたアーク4が揺動し、このアーク4が通電接触子31aの固定アーク接触子2から通電接触子31bへ移動した場合でも、この通電接触子31bにも固定アーク接触子2が設けられているので、その損耗を防ぐことができる。なお、本実施の形態のその他の構成、動作、及び効果は、実施の形態1と同様である。また、本実施の形態と実施の形態2とを組み合わせることもできる。
実施の形態4.
図7は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、(a)は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路(投入)状態における配置構成を示した図であり、(b)は(a)のA−A矢視図、(c)は(a)のB−B矢視図である。図8は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。なお、図7及び図8において、図1及び図2と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下では、主に、図1及び図2との相違点について説明する。
図7及び図8に示すように、本実施の形態では、可動接触子26と通電接触子31との接離点が回動中心Pに対して一つの円弧上に配置される。すなわち、可動接触子26と各通電接触子31bとの接離点、及び可動接触子26と通電接触子31a(固定アーク接触子2)との接離点は、回動中心Pを中心とした接離点半径Rの円弧上に配置される。なお、実施の形態1では、可動接触子26と通電接触子31との接離点群は通電接触子対の配列方向に直線的に配置されている。図7では、通電接触子31a(固定アーク接触子2)と可動接触子26との接離点と、通電接触子対の配列方向中央の通電接触子31bと可動接触子26との接離点との径方向の距離をdで示している。
このような構成によれば、可動接触子26と通電接触子31との接離点群が、同一直線上ではなく、回動中心Pを中心とした一つの円弧上に配置され、通電接触子31bの接離点と固定アーク接触子2の接離点との距離が長くなっているので、アーク4の発生時に、アーク4が固定アーク接触子2から通電接触子31bに移動し通電接触子31bの接離点近傍が損耗されることを防ぐことが可能となる。
なお、本実施の形態では、通電接触子31a,31bの長さは互いに等しくし、接離点の位置を互いに変えることで、固定アーク接触子2から通電接触子31bへのアーク4の移動を抑制している。したがって、通電接触子31a,31bの長さ自体は異ならせる必要がない。
本実施の形態のその他の構成、動作、及び効果は、実施の形態1と同様である。また、本実施の形態と実施の形態2,3との組み合せも可能である。
実施の形態5.
図9は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、(a)は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路(投入)状態における配置構成を示した図であり、(b)は(a)のA−A矢視図、(c)は(a)のB−B矢視図である。図10は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。なお、図9及び図10において、図1及び図2と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下では、主に、図1及び図2との相違点について説明する。
図9及び図10に示すように、本実施の形態では、通電接触子31は3対以上設けられており、通電接触子31aとこれに隣接する通電接触子31bとの間隔bは、隣接する通電接触子31b同士の間隔aよりも大きくなっている。
このような構成によれば、アーク4の発生時に、永久磁石6a,6bによりアーク4が揺動されて固定アーク接触子2から隣接する通電接触子31bに移動することを防止することができ、通電接触子31bの損耗を防ぐことが可能となる。
なお、本実施の形態のその他の構成、動作、及び効果は、実施の形態1と同様である。また、本実施の形態と実施の形態2〜4との組み合せも可能である。
以上のように、本発明は、例えばガス絶縁開閉装置における電流開閉器として有用である。
1 可動アーク接触子
2 固定アーク接触子
6a,6b,18 永久磁石
4 アーク
20 固定接触子
22 接続導体
26 可動接触子
30 絶縁操作軸(回転軸)
31,31a,31b 通電接触子
35 支持棒
45 外枠

Claims (12)

  1. 回動中心から半径方向に延在し自由端が回動軌跡を描くように往復動作するブレード型の可動接触子と、
    前記可動接触子と接離し、前記可動接触子の回動面を挟んで両側に互いに対向して対を成すとともに回動軌跡方向に配列された複数対の通電接触子を有する固定接触子と、
    前記可動接触子に設けられた可動アーク接触子と、
    前記複数対の通電接触子のうち前記可動接触子が前記固定接触子と離れた状態で最も可動接触子側となる一対に設けられた固定アーク接触子と、
    これらの固定アーク接触子が設けられた前記一対の通電接触子内で前記固定アーク接触子の近傍に配置され、前記回動面を挟んで対を成して互いに対向し、いずれの着磁方向も前記回動面と直交するように配置された一対の永久磁石と、
    を備えることを特徴とする電流開閉器。
  2. 前記固定アーク接触子は、前記一対の通電接触子の各先端部における互いに対向する側に設けられ、
    前記一対の永久磁石の一方は、当該永久磁石を内部に含む通電接触子内の固定アーク接触子の背後に配置され、
    前記一対の永久磁石の他方は、当該永久磁石を内部に含む通電接触子内の固定アーク接触子の背後に配置されていること
    を特徴とする請求項1に記載の電流開閉器。
  3. 前記複数対の通電接触子と前記可動接触子との各接離点が、前記回動中心を中心とした一つの円弧上に配置されていること
    を特徴とする請求項1に記載の電流開閉器。
  4. 前記可動接触子の内部において前記可動アーク接触子の近傍に配置された別の永久磁石を備えること特徴とする請求項1に記載の電流開閉器。
  5. 前記永久磁石を内部に含む通電接触子対以外のすべての通電接触子対にも固定アーク接触子が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電流開閉器。
  6. 前記通電接触子は3対以上設けられており、
    前記永久磁石を内部に含む通電接触子対とこれに隣接する通電接触子対との間隔は、前記永久磁石を内部に含む通電接触子対以外の隣接する通電接触子対同士の間隔よりも大きいこと
    を特徴とする請求項1に記載の電流開閉器。
  7. 前記永久磁石を内部に含む通電接触子の幅は、他の通電接触子の幅よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の電流開閉器。
  8. 前記一対の永久磁石は、前記回動中心から見たときに、前記可動アーク接触子と前記固定アーク接触子との接離点よりも前記半径方向の外側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電流開閉器。
  9. 前記一対の永久磁石の着磁方向は互いに逆向きであることを特徴とする請求項1に記載の電流開閉器。
  10. 前記一対の永久磁石の着磁方向は互いに同じ向きであることを特徴とする請求項1に記載の電流開閉器。
  11. 前記別の永久磁石は、その着磁方向が前記可動接触子の延在方向に平行であることを特徴とする請求項4に記載の電流開閉器。
  12. 前記別の永久磁石は、その着磁方向が前記可動接触子の回動面に直交することを特徴とする請求項4に記載の電流開閉器。
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