KR101994058B1 - 차단기 - Google Patents
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Abstract
지지 가동 부재는 가동 접촉자에 접속되어 있다. 지지 가동 부재에 대해서 연결되어 있는 레버는, 레버 축에 회전 가능하게 지지되어 있다. 레버에 회전 가능하게 연결되어 있는 제 1 연결 링크에는, 제 2 연결 링크가 회전 가능하게 연결되어 있다. 전자석은 제 2 연결 링크에 회전 가능하게 연결되어 있는 플런저를 변위시켜서, 비투입 위치로부터 투입 개시 위치를 지나서 투입 완료 위치로 지지 가동 부재를 변위시킨다. 보지체는 제 1 연결 링크에 대한 제 2 연결 링크의 각도를 제 1 설정 각도로 유지하도록 보지력을 발휘한다. 제한 부재는 레버에 대한 제 1 연결 링크의 각도가 제 2 설정 각도보다 작아지는 방향으로의 레버에 대한 제 1 연결 링크의 회전을 제한한다.
Description
본 발명은 고정 접촉자에 가동 접촉자를 접촉시키거나 고정 접촉자로부터 가동 접촉자를 분리하거나 하는 차단기에 관한 것이다.
종래, 링크 기구에 의해서 전자석의 플런저와 가동 접촉자를 연동시켜서, 전자석의 고정자의 코일으로의 통전에 의해서 플런저를 이동시키는 것에 의해, 가동 접촉자를 고정 접촉자에 투입하도록 한 차단기가 알려져 있다. 이러한 종래의 차단기에서는, 링크 기구에 토글 기구를 이용해 고정 접촉자에 대한 가동 접촉자의 투입 시에 토글 기구가 사점(死点)을 맞이하도록 구성하는 것에 의해, 가동 접촉자의 투입 후에 필요한 고정 접촉자에 대한 강한 접압(接壓)이 저감되어, 전자석에 필요한 전자력이 억제된다.
그러나, 종래의 차단기에서는 전자석의 구조상, 가동 접촉자의 투입 동작 초기에 고정자와 플런저 사이의 갭이 크고, 투입 동작이 진행됨에 따라 갭이 작아지기 때문에, 전자석의 전자력은 가동 접촉자의 투입 동작이 진행됨에 따라 커진다. 한편, 가동 접촉자가 투입 방향으로 이동함에 따라 토글 기구가 사점에 가까워지므로, 투입 동작에 필요한 전자석의 부하는 가동 접촉자의 투입 동작이 진행됨에 따라 작아진다. 이 때문에, 종래의 차단기에서는, 전자석이 발생하는 전자력의 특성과, 전자석에 필요한 부하의 특성이 가동 접촉자의 투입 동작에 대해 반대로 되어 있다. 이 때문에, 종래의 차단기에서는, 전자석에 필요한 부하의 특성에 대해 효율이 좋지 않은 큰 전자석이 필요하게 된다고 하는 문제가 있었다.
그래서, 종래, 전자석의 대형화를 억제하기 위해서, 가동 접촉자와 연동하는 레버를 레버 축에 회전 가능하게 마련하여, 전자석의 전자력에 의해서 레버 축을 향해 롤러를 이동시키면서 롤러로 레버를 회전시키는 것에 의해, 가동 접촉자를 고정 접촉자에 투입하도록 한 차단기가 제안되고 있다. 이러한 종래의 차단기에서는, 가동 접촉자가 고정 접촉자에 가까워짐에 따라, 레버에 대한 롤러의 작용점이 레버 축에 가까워지므로, 전자석에 필요한 부하의 특성이 전자석의 전자력의 특성에 가까워지고, 전자석의 대형화가 억제되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
그러나, 특허문헌 1에 나타나 있는 종래의 차단기에서는, 롤러가 레버에 접촉하면서 이동하므로, 롤러가 마모하기 쉬워져 버린다. 이에 의해, 레버에 작용하는 롤러의 역선(力線)의 방향이 변화되어 버려서, 가동 접촉자의 투입 동작에 불편이 생겨 버릴 우려가 있다. 또한, 예를 들면, 차단기의 사용 조건 등에 의해서 롤러의 마모량의 불규칙성이 커지므로, 차단기의 개체 차이가 커져 버려서, 차단기의 내구성의 관리도 어려워져 버린다. 또한, 전자석의 한정된 스트로크 내에서는 롤러의 이동량을 크게 하는 것이 어렵고, 전자석의 소형화를 더욱 도모할 수 없다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 전자석의 소형화를 도모할 수 있는 동시에, 동작의 안정성의 향상을 도모할 수 있는 차단기를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 차단기는, 고정 접촉자와, 투입 시에는 고정 접촉자에 접촉하고, 차단 시에는 고정 접촉자로부터 개리(開離)하는 가동 접촉자와, 가동 접촉자에 접속되어, 차단 시에 가동 접촉자가 고정 접촉자로부터 개리하는 비투입 위치와, 투입 시의 투입 동작 과정에서 고정 접촉자에 대한 가동 접촉자의 접촉이 개시하는 투입 개시 위치와, 투입 개시 위치보다 가동 접촉자에 가까워져서 가동 접촉자를 고정 접촉자에 가압하는 투입 완료 위치 사이에서 변위 가능한 지지 가동 부재와, 지지 가동 부재에 대해 연결되어 있는 레버와, 레버를 회전 가능하게 지지하는 레버 축과, 레버에 회전 가능하게 연결되어 있는 제 1 연결 링크와, 제 1 연결 링크에 연결되어 있는 제 2 연결 링크와, 제 2 연결 링크에 회전 가능하게 연결되어 있는 플런저와, 투입 동작 과정에서 플런저를 변위시켜서 비투입 위치로부터 투입 개시 위치를 지나서 투입 완료 위치로 지지 가동 부재를 변위시키는 전자석과, 제 1 연결 링크에 대한 제 2 연결 링크의 각도를 제 1 설정 각도로 유지하도록 보지력을 발휘하는 보지체와, 레버에 대한 제 1 연결 링크의 각도가 제 2 설정 각도보다 작아지는 방향으로의 레버에 대한 제 1 연결 링크의 회전을 제한하는 제한 부재를 구비하고 있다.
본 발명에 의한 차단기에 의하면, 제한 부재가 레버에 대한 제 1 연결 링크의 회전을 제한하거나, 제 1 연결 링크에 대한 제 2 연결 링크의 각도가 보지체의 보지력에 반항하여 작아지거나 하는 것에 의해서, 레버에 대한 전자 액추에이터의 투입력의 작용점을 레버 축에 가깝게 할 수 있다. 이에 의해, 플런저의 후퇴 위치로부터 전진 위치로의 변위에 의해 증대한 전자 액추에이터의 힘에 맞춰서, 레버에 대한 모멘트 작용 거리를 짧게 할 수 있고, 차단기의 투입 동작에 필요한 모멘트 작용 거리의 변화에 맞춘 사이즈의 전자석을 이용할 수 있다. 이에 의해, 전자석의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 링크 기구 내에서 마모가 생기기 어려우므로, 차단기의 동작의 안정성의 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 차단기를 도시하는 구성도,
도 2는 도 1의 차단기의 주요부를 모식적으로 도시하는 구성도,
도 3은 도 2의 플런저가 후퇴 위치에 있을 때의 차단기의 주요부를 모식적으로 도시하는 구성도,
도 4는 도 3의 플런저가 전진 위치를 향해 변위되고 있는 도중에 지지 가동 부재가 투입 개시 위치에 도달하였을 때의 차단기의 주요부를 모식적으로 도시하는 구성도,
도 5는 도 4의 플런저가 전진 위치를 향해 변위되고 있는 도중에 제 1 연결 링크가 제한 부재에 접하였을 때의 차단기를 모식적으로 도시하는 구성도,
도 6은 도 5의 플런저가 전진 위치에 도달하여 가동체가 투입 완료 위치에서 고정 접촉자에 가압되고 있을 때의 차단기를 모식적으로 도시하는 구성도,
도 7은 도 1의 레버를 회전시키는데 필요한 부하 모멘트[N·㎜]와, 플런저의 후퇴 위치로부터 전진 위치까지의 스트로크[㎜]의 관계를 나타내는 그래프,
도 8은 도 1의 전자 액추에이터가 발생하는 전자 흡인력[N]과, 플런저의 후퇴 위치로부터 전진 위치까지의 스트로크[㎜]의 관계를 나타내는 그래프,
도 9는 도 1의 레버의 회전에 필요한 모멘트 작용 거리와, 플런저의 후퇴 위치로부터 전진 위치까지의 스트로크[㎜]의 관계를 나타내는 그래프,
도 10은 도 1의 차단기의 투입 동작 중에 생기는 레버에 대한 모멘트 작용 거리[㎜]와, 도 1의 차단기의 투입 동작 중에 레버의 회전에 필요한 모멘트 작용 거리[㎜]를 비교하는 그래프,
도 11은 본 발명의 실시형태 4에 의한 차단기를 도시하는 구성도.
도 2는 도 1의 차단기의 주요부를 모식적으로 도시하는 구성도,
도 3은 도 2의 플런저가 후퇴 위치에 있을 때의 차단기의 주요부를 모식적으로 도시하는 구성도,
도 4는 도 3의 플런저가 전진 위치를 향해 변위되고 있는 도중에 지지 가동 부재가 투입 개시 위치에 도달하였을 때의 차단기의 주요부를 모식적으로 도시하는 구성도,
도 5는 도 4의 플런저가 전진 위치를 향해 변위되고 있는 도중에 제 1 연결 링크가 제한 부재에 접하였을 때의 차단기를 모식적으로 도시하는 구성도,
도 6은 도 5의 플런저가 전진 위치에 도달하여 가동체가 투입 완료 위치에서 고정 접촉자에 가압되고 있을 때의 차단기를 모식적으로 도시하는 구성도,
도 7은 도 1의 레버를 회전시키는데 필요한 부하 모멘트[N·㎜]와, 플런저의 후퇴 위치로부터 전진 위치까지의 스트로크[㎜]의 관계를 나타내는 그래프,
도 8은 도 1의 전자 액추에이터가 발생하는 전자 흡인력[N]과, 플런저의 후퇴 위치로부터 전진 위치까지의 스트로크[㎜]의 관계를 나타내는 그래프,
도 9는 도 1의 레버의 회전에 필요한 모멘트 작용 거리와, 플런저의 후퇴 위치로부터 전진 위치까지의 스트로크[㎜]의 관계를 나타내는 그래프,
도 10은 도 1의 차단기의 투입 동작 중에 생기는 레버에 대한 모멘트 작용 거리[㎜]와, 도 1의 차단기의 투입 동작 중에 레버의 회전에 필요한 모멘트 작용 거리[㎜]를 비교하는 그래프,
도 11은 본 발명의 실시형태 4에 의한 차단기를 도시하는 구성도.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
실시형태 1.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 차단기를 도시하는 구성도이다. 또한, 도 2는 도 1의 차단기의 주요부를 모식적으로 도시하는 구성도이다. 도면에 대해서, 차단기(1)는 베이스인 하우징(2)과, 하우징(2)에 마련되어 있는 고정 접촉자(3)와, 고정 접촉자(3)에 접촉하거나 고정 접촉자(3)로부터 떨어지거나 하는 전도성의 가동체(4)와, 가동체(4)를 변위시키는 구동력을 발생하는 전자 액추에이터(5)와, 가동체(4)와 전자 액추에이터(5)를 연동시키는 링크 기구(6)를 갖고 있다. 고정 접촉자(3), 가동체(4), 전자 액추에이터(5) 및 링크 기구(6)는 하우징(2) 내에 배치되어 있다.
하우징(2)에는, 하우징(2)의 외부에 각각 노출하고 있는 전원측 단자(7) 및 부하측 단자(8)가 서로 떨어져서 고정되어 있다. 본 예에서는, 전원측 단자(7)가 부하측 단자(8)의 상방에 배치되어 있다. 전원측 단자(7)는 고정 접촉자(3)에 항상 전기적으로 접속되어 있다.
가동체(4)는 가동편(41)과, 가동편(41)에 마련되어 있는 가동 접촉자(42)를 갖고 있다. 가동편(41)은 링크 기구(6)에 연결되어 있다. 이에 의해, 가동체(4)는 링크 기구(6)의 동작에 따라 하우징(2)에 대해서 변위 가능하게 되어 있다.
가동편(41)은 가요 도체(43)를 거쳐서 부하측 단자(8)에 연결되어 있다. 이에 의해, 가동 접촉자(42)는 부하측 단자(8)에 항상 전기적으로 접속되어 있다. 가동 접촉자(42)는 고정 접촉자(3)에 대향하고 있다. 가동체(4)는 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)에 접촉하는 접점 접촉 위치와, 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)로부터 떨어지는 접점 개리 위치 사이에서 가요 도체(43)를 구부리면서 고정 접촉자(3) 및 하우징(2)에 대해서 변위 가능하게 되어 있다. 차단기(1)에서는, 가동체(4)가 접점 접촉 위치에 도달하는 것에 의해 전원측 단자(7)가 부하측 단자(8)와 전기적으로 접속되고, 가동체(4)가 접점 접촉 위치로부터 벗어나서 고정 접촉자(3)로부터 떨어지면 전원측 단자(7)와 부하측 단자(8)의 전기적인 접속이 차단된다. 따라서, 가동 접촉자(42)는 차단기(1)의 투입 시에 고정 접촉자(3)에 접촉하고, 차단기(1)의 차단 시에 고정 접촉자(3)로부터 개리한다.
전자 액추에이터(5)는, 플런저(51)와, 하우징(2)에 고정되어 하우징(2)에 대해서 플런저(51)를 변위시키는 전자석(52)을 갖고 있다.
플런저(51)는 전자석(52) 내에 수용되어 있는 가동 철심부(53)와, 가동 철심부(53)로부터 전자석(52) 외부로 돌출되어 있는 돌출부(54)를 갖고 있다. 또한, 플런저(51)는 돌출부(54)가 전자석(52)으로부터 일정한 돌출량으로 돌출하는 전진 위치와, 플런저(51)가 전진 위치에 있을 때보다 전자석(52)으로부터의 돌출부(54)의 돌출량이 작아지고 있는 후퇴 위치 사이에서 하우징(2)에 대해서 변위 가능하게 되어 있다. 본 예에서는, 플런저(51)가 상하 방향에 따른 직선 상을 변위 가능하게 되어 있고, 플런저(51)의 전진 위치가 후퇴 위치보다 상방에 위치하고 있다. 또한, 본 예에서는, 플런저(51)의 변위를 안내하는 예를 들면, 가이드 등이 전자석(52) 내에 마련되어 있다.
전자석(52)은 하우징(2)에 고정되어 있는 고정 철심(55)과, 고정 철심(55)에 마련되어 있는 투입용 코일(56)을 갖고 있다.
고정 철심(55)은 플런저(51)가 전진 위치에 도달하였을 때에 가동 철심부(53)를 받고, 플런저(51)의 변위를 규제하는 규제부(55a)를 갖고 있다. 고정 철심(55)의 규제부(55a)와 가동 철심부(53) 사이의 갭은, 플런저(51)가 후퇴 위치에 있을 때 가장 커지고, 플런저(51)가 후퇴 위치로부터 전진 위치를 향해 변위함에 따라 작아진다.
전자석(52)은 투입용 코일(56)로의 통전을 하는 것에 의해, 규제부(55a)에 가동 철심부(53)를 흡인하는 전자 흡인력을 발생한다. 플런저(51)는 전자석(52)의 전자 흡인력의 발생에 의해, 후퇴 위치로부터 전진 위치에 변위된다. 또한, 전자석(52)은 투입용 코일(56)로의 통전이 정지되는 것에 의해, 전자 흡인력의 발생을 정지한다. 플런저(51)는 전자석(52)의 전자 흡인력이 없어지는 것에 의해, 예를 들면, 자중(自重) 등에 의해서 전진 위치로부터 후퇴 위치에 변위된다.
링크 기구(6)는 하우징(2)에 마련되어 있는 레버 축(9)과, 레버 축(9)에 지지되어 레버 축(9)을 중심으로 회전 가능한 레버(61)와, 하우징(2)에 마련되어 있는 지지축(10)과, 지지축(10)에 지지되어 지지축(10)을 중심으로 회전 가능한 지지 가동 부재(62)와, 레버(61) 및 지지 가동 부재(62) 각각에 회전 가능하게 연결되어 있는 절연 로드(63)와, 레버(61) 및 플런저(51) 각각에 회전 가능하게 연결되어 있는 연결체(64)와, 레버(61)에 대한 연결체(64)의 회전을 제한하는 제한 부재(65)를 갖고 있다. 레버 축(9) 및 지지축(10)은 하우징(2)에 마련되어 있으므로, 고정 접촉자(3)에 대한 레버 축(9) 및 지지축(10) 각각의 위치는 고정되어 있다.
링크 기구(6)에서는, 플런저(51)의 변위에 따라 연결체(64), 레버(61), 절연 로드(63) 및 지지 가동 부재(62)가 변위된다. 이에 의해, 링크 기구(6)는 플런저(51)의 전진 위치로의 변위에 의해 가동체(4)를 접점 접촉 위치에 변위시키고, 플런저(51)의 후퇴 위치로의 변위에 의해 가동체(4)를 접점 개리 위치에 변위시킨다.
레버 축(9)은 수평 방향에 대해 플런저(51)와 고정 접촉자(3) 사이의 위치에 배치되어 있다. 레버 축(9)에는 레버(61)의 중간부가 장착되어 있다. 레버(61)의 일단부에는 제 1 핀(11)이 마련되고, 레버(61)의 타단부에는 제 2 핀(12)이 마련되어 있다. 본 예에서는, 레버 축(9)과 제 1 핀(11) 사이의 거리가, 레버 축(9)과 제 2 핀(12) 사이의 거리보다 길게 되어 있다. 제 1 핀(11)은 레버 축(9)의 전자 액추에이터(5)측에 위치하고, 제 2 핀(12)은 레버 축(9)의 고정 접촉자(3)측에 위치하고 있다. 제 1 핀(11)의 위치는, 수평 방향에 대해 플런저(51)보다 레버 축(9)으로부터 먼 위치가 되어 있다. 연결체(64)는 레버(61)에 대해서 제 1 핀(11)을 중심으로 회전 가능하게 되어 있고, 절연 로드(63)는 레버(61)에 대해서 제 2 핀(12)을 중심으로 회전 가능하게 되어 있다.
지지축(10)은 수평 방향에 대해 레버 축(9)과 고정 접촉자(3) 사이의 위치에 배치되어 있다. 또한, 지지축(10)은 레버 축(9)과 평행하게 배치되어 있다. 지지축(10)에는 지지 가동 부재(62)의 하단부가 회전 가능하게 마련되어 있다.
지지 가동 부재(62)의 중간부에는 제 3 핀(13)이 마련되어 있다. 가동체(4)는 지지 가동 부재(62)에 대해서 제 3 핀(13)을 중심으로 회전 가능하게 되어 있다. 제 3 핀(13)에는 가동편(41)의 하단부가 마련되어 있다. 지지 가동 부재(62) 및 가동편(41) 각각의 상단부 사이에는, 탄성체인 접압 용수철(66)이 배치되어 있다. 가동편(41)의 상단부는 접압 용수철(66)을 거쳐서 지지 가동 부재(62)의 상단부에 연결되어 있다. 이에 의해, 지지 가동 부재(62)는 접압 용수철(66) 및 가동편(41)을 거쳐서 가동 접촉자(42)에 연결되어 있다. 접압 용수철(66)이 발생하는 탄성 복원력의 크기는, 지지 가동 부재(62)에 대한 가동편(41)의 회전에 따라 변화한다.
가동체(4)는 지지축(10)을 중심으로 하는 지지 가동 부재(62)의 회전에 의해서 접점 접촉 위치와 접점 개리 위치 사이에 변위된다. 가동체(4)가 고정 접촉자(3)로부터 떨어져 있는 상태에서는, 가동체(4)가 하우징(2)에 대해서 지지 가동 부재(62)와 일체로 변위된다. 가동체(4)가 접점 접촉 위치에 도달하여 있는 상태에서는, 지지 가동 부재(62)가 고정 접촉자(3)에 가까워지는 방향으로 회전되면, 지지 가동 부재(62)와 가동체(4) 사이에 접압 용수철(66)이 압축되고, 접압 용수철(66)의 탄성 복원력에 의해서 가동체(4)의 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)에 가압된다.
따라서, 지지 가동 부재(62)는 지지축(10)을 중심으로 하는 회전에 의해서, 차단 시에 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)로부터 개리하는 비투입 위치와, 투입 시의 투입 동작 과정에서 고정 접촉자(3)에 대한 가동 접촉자(42)의 접촉이 개시되는 투입 개시 위치와, 투입 개시 위치보다 가동편(41) 및 가동 접촉자(42)에 가까워져서, 가동 접촉자(42)를 고정 접촉자(3)에 가압시키는 투입 완료 위치 사이에서 변위 가능하게 되어 있다. 지지 가동 부재(62)는 비투입 위치, 투입 개시 위치 및 투입 완료 위치의 순서로 변위되는 것에 의해 고정 접촉자(3)에 가까워진다.
본 예에서는, 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)로부터 떨어져 있는 상태에서, 접압 용수철(66)이 지지 가동 부재(62)와 가동편(41) 사이에서 사전에 일정한 힘으로 압축되어 축세(蓄勢)되고 있다. 즉, 본 예에서는, 가동 접촉자(42)를 고정 접촉자(3)에 가압시키는 일정한 초기 하중이 접압 용수철(66)에 사전에 부여되어 있다. 이에 의해, 차단기(1)에서는 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)에 접촉하였을 때, 즉, 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치에 도달하였을 때로부터, 고정 접촉자(3)에 대한 가동 접촉자(42)의 접압이 강해지록 되어 있다. 본 예에서는, 지지 가동 부재(62)와 가동편(41) 사이의 거리의 확대를 보지 도구로 저지하는 것에 의해, 접압 용수철(66)이 압축된 상태를 보지하여, 접압 용수철(66)에 초기 하중을 부여하고 있다.
절연 로드(63)의 일단부는 제 2 핀(12)을 거쳐서 레버(61)에 연결되고, 절연 로드(63)의 타단부는 제 3 핀(13)을 거쳐서 지지 가동 부재(62)에 연결되어 있다. 절연 로드(63)는 레버(61)에 대해서 제 2 핀(12)을 중심으로 회전 가능하게 되어 있고, 또한, 지지 가동 부재(62)에 대해서 제 3 핀(13)을 중심으로 회전 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 지지 가동 부재(62)에 대해서는, 레버(61)가 절연 로드(63)를 거쳐서 변위 가능하게 연결되어 있다. 또한, 절연 로드(63)는 예를 들면, 수지 등의 전기 절연성이 높은 재료로 구성되어 있다. 레버(61)는 절연 로드(63)에 의해서 가동체(4)로부터 전기적으로 절연되어 있다. 이에 의해, 전원측 단자(7)와 부하측 단자(8) 사이를 흐르는 전류가 레버(61)로 새는 것이 방지되어 있다.
연결체(64)는 레버(61) 및 플런저(51) 사이를 연결하고 있다. 또한, 연결체(64)는 레버(61)에 회전 가능하게 연결되어 있는 제 1 연결 링크(641)와, 제 1 연결 링크(641)에 연결되어 플런저(51)의 돌출부(54)에 회전 가능하게 연결되어 있는 제 2 연결 링크(642)와, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도를 제 1 설정 각도로 유지하는 보지체(643)를 갖고 있다.
제 1 연결 링크(641)의 일단부는, 제 1 핀(11)을 거쳐서 레버(61)에 연결되어 있다. 제 1 연결 링크(641)는 레버(61)에 대해서 제 1 핀(11)을 중심으로 회전 가능하게 되어 있다. 플런저(51)의 돌출부(54)에는 제 4 핀(14)이 마련되어 있다. 제 2 연결 링크(642)의 일단부는, 제 4 핀(14)을 거쳐서 플런저(51)에 연결되어 있다. 제 2 연결 링크(642)는 플런저(51)에 대해서 제 4 핀(14)을 중심으로 회전 가능하게 되어 있다. 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642) 각각의 타단부는, 제 5 핀(15)을 거쳐서 서로 회전 가능하게 연결되어 있다.
보지체(643)는 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642) 각각에 연결되어 있다. 보지체(643)로서는, 예를 들면, 사전에 축세된 스프링 또는 고무 등의 탄성체가 이용되고 있다. 보지체(643)는 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도를 제 1 설정 각도로 유지하도록 보지력을 발휘하고 있다. 즉, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도는, 제 5 핀(15) 주위에 작용하는 모멘트에 기인하여 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642) 사이에 작용하는 힘(이하, 「연결 링크 간 작용력」이라 함)이 일정한 한계치에 도달할 때까지는 보지체(643)의 보지력에 의해서 제 1 설정 각도로 보지된다. 한편, 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642) 사이에 작용하는 연결 링크 간 작용력이 일정한 한계치를 초과하면, 제 2 연결 링크(642)가 제 1 연결 링크(641)에 대해서 보지체(643)의 보지력에 반항하여 회전되고, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 보지체(643)의 탄성 변형에 의해 변화한다. 본 예에서는, 제 1 설정 각도가 90도보다 큰 둔각이 되어 있다. 또한, 제 1 설정 각도는 180도 이외의 각도이면 좋고, 90도여도 좋고, 90도보다 작은 예각이어도 좋다.
가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)로부터 떨어져 있는 상태, 즉, 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치보다 비투입 위치측에 있는 상태에서는, 연결 링크 간 작용력이 일정한 한계치를 하회하고 있고, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 제 1 설정 각도로 보지되고 있다.
한편, 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치에 도달하여 가동 접촉자(42)가 접점 접촉 위치에서 고정 접촉자(3)에 접촉한 후, 플런저(51)의 전진 위치로의 변위에 의해서 지지 가동 부재(62)가 투입 완료 위치에 도달할 때까지의 과정에서는, 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642) 사이에 작용하는 연결 링크 간 작용력이 일정한 한계치를 초과하고, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 보지체(643)의 보지력에 반항하여 제 1 설정 각도보다 작아진다. 즉, 가동체(4)가 접점 접촉 위치에서 고정 접촉자(3)에 가압되고, 지지 가동 부재(62)가 투입 완료 위치에 도달하는 동시에 플런저(51)가 전진 위치에 도달하여 있는 상태에서는, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 보지체(643)의 보지력에 반항하여 제 1 설정 각도보다 작아지고 있다.
제한 부재(65)는 레버(61)와 제 1 연결 링크(641) 사이에 배치되어 있다. 본 예에서는, 제한 부재(65)가 레버(61)의 측면에서 제 1 연결 링크(641)를 향해 돌출한 상태로 레버(61)에 고정되어 있다. 제한 부재(65)로서는, 예를 들면, 레버(61)에 고정된 돌기 또는 핀 등이 이용되고 있다.
또한, 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치에 도달하여 가동 접촉자(42)가 접점 접촉 위치에서 고정 접촉자(3)에 접촉한 후, 플런저(51)의 전진 위치로의 변위에 의해서 지지 가동 부재(62)가 투입 완료 위치에 도달할 때까지의 과정에서 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도가 되면, 제한 부재(65)가 제 1 연결 링크(641)를 받도록 되어 있다. 이에 의해, 제한 부재(65)는 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도보다 작아지는 방향으로의 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 회전을 제한한다. 본 예에서는, 제 2 설정 각도가 90도보다 작은 예각으로 되어 있다. 또한, 제 2 설정 각도는 180도 이외의 각도이면 좋고, 90도여도 좋고, 90도보다 큰 둔각이어도 좋다.
즉, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도보다 클 때에는, 제 1 연결 링크(641)가 레버(61)에 대해서 제 1 핀(11)을 중심으로 자유롭게 회전되지만, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도가 되면, 레버(61)에 가까운 방향으로의 제 1 연결 링크(641)의 회전, 즉, 도 1의 반시계 회전의 방향으로의 제 1 연결 링크(641)의 회전이 제한 부재(65)에 의해서 제한된다. 이에 의해, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도보다 작아지는 방향으로 레버(61)에 대해서 제 1 연결 링크(641)를 더욱 회전시키려고 하면, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도를 제 2 설정 각도로 유지하면서, 제 1 연결 링크(641)가 레버(61)와 일체로 변위된다.
다음에, 차단기(1)의 투입 동작에 대해 설명한다. 도 3은 도 2의 플런저(51)가 후퇴 위치에 있을 때의 차단기(1)의 주요부를 모식적으로 도시하는 구성도이다. 도 4는 도 3의 플런저(51)가 전진 위치를 향해 변위되고 있는 도중에 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치에 도달하였을 때의 차단기(1)의 주요부를 모식적으로 도시하는 구성도이다. 또한, 도 5는 도 4의 플런저(51)가 전진 위치를 향해 변위되고 있는 도중에 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접하였을 때의 차단기(1)를 모식적으로 도시하는 구성도이다. 또한, 도 6은 도 5의 플런저(51)가 전진 위치에 도달하여 가동체(4)가 접점 접촉 위치에서 고정 접촉자(3)에 가압되고 있을 때의 차단기(1)를 모식적으로 도시하는 구성도이다.
플런저(51)가 후퇴 위치에 있고 지지 가동 부재(62)가 비투입 위치에 있을 때는, 도 3에 도시되는 바와 같이, 가동체(4)가 접점 개리 위치에 있고, 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)로부터 떨어져 있다. 즉, 플런저(51)가 후퇴 위치에 있을 때는, 차단기(1)의 상태가 개극(開極) 상태가 되어 있다.
차단기(1)가 외부로부터 투입 지령을 받으면, 투입용 코일(56)에 전류가 흘러서 투입용 코일(56)이 여자된다. 투입용 코일(56)이 여자되면, 고정 철심(55)의 규제부(55a)로 플런저(51)의 가동 철심부(53)를 흡인하는 전자 흡인력이 전자석(52)에 발생한다. 이에 의해, 후퇴 위치로부터 상방의 전진 위치를 향한 힘이 플런저(51)에 작용하고, 플런저(51)에 작용한 상방으로의 힘이 플런저(51)로부터 연결체(64)로 전달된다. 이 때, 플런저(51)의 변위에 반항하는 링크 기구(6)의 부하는, 레버 축(9), 지지축(10) 및 제 1 핀 내지 제 4 핀(11 내지 14)의 주위에 생기는 링크 기구(6)의 각 요소(61 내지 64)의 근소한 크기의 마찰력뿐이다. 따라서, 이 때에는, 레버(61)는 레버 축(9)을 중심으로, 지지 가동 부재(62)는 지지축(10)을 중심으로, 절연 로드(63)는 제 2 핀(12) 및 제 3 핀(13)을 중심으로, 연결체(64)는 제 1 핀(11) 및 제 4 핀(14)을 중심으로, 각각 자유롭게 회전할 수 있다. 즉, 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)로부터 떨어져 있을 때는, 전자 액추에이터(5)가 연결체(64)를 변위시키는데 필요한 힘은 작아서 좋고, 연결체(64), 레버(61), 절연 로드(63) 및 지지 가동 부재(62)가 플런저(51)의 변위에 따라 변위된다.
또한, 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)로부터 떨어져 있을 때는, 플런저(51)가 연결체(64)를 변위시키는데 필요한 힘이 작으므로, 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642) 사이에 작용하는 연결 링크 간 작용력은 일정한 한계치를 하회하고 있다. 따라서, 플런저(51)가 후퇴 위치로부터 전진 위치를 향해 변위되면, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 제 1 설정 각도로 보지된 채로, 연결체(64)가 플런저(51) 및 레버(61) 각각에 대해 일체로 회전된다. 이 때, 연결체(64)는 제 1 연결 링크(641)가 레버(61)에 가까운 방향, 즉, 제 1 핀(11)을 중심으로 하는 도 3의 반시계 회전의 방향으로 레버(61)에 대해서 회전된다. 이에 의해, 레버(61)가 레버 축(9)을 중심으로 도 3의 시계 회전의 방향으로 회전되고, 절연 로드(63)가 레버(61)에 대해서 도 3의 반시계 회전의 방향으로 회전되고, 지지 가동 부재(62)가 지지축(10)을 중심으로 도 3의 시계 회전의 방향으로 회전된다. 이에 의해, 지지 가동 부재(62)는 비투입 위치로부터 투입 개시 위치를 향해 변위되고, 가동체(4)는 고정 접촉자(3)에 가까운 방향으로 지지 가동 부재(62)와 일체가 되어 변위된다.
이 때, 레버(61)에 대해서 플런저(51)로부터 작용하는 힘(f1)의 방향은, 제 4 핀(14)으로부터 제 1 핀(11)을 향하는 방향, 즉, 도 3의 힘(f1)의 화살표의 방향으로 되어 있다. 또한, 이 때, 힘(f1)이 레버 축(9)에 대해서 모멘트로서 작용하는 역선 거리, 즉, 레버(61)에 대한 모멘트 작용 거리는 도 3의 거리(L1), 즉, 제 1 핀(11)과 레버 축(9) 사이의 거리(L1)로 되어 있다.
이후, 플런저(51)가 전진 위치를 향해 더욱 변위되면, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 작아지면서, 레버(61)가 도 3의 시계 회전의 방향으로 더욱 회전된다. 플런저(51)의 제 4 핀(14)이 기준선(A)으로부터 거리(x1)만큼 떨어진 위치에 도달하면, 도 4에 도시되는 바와 같이, 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치에 도달하는 동시에 가동체(4)가 접점 접촉 위치에 도달하여, 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)에 접촉한다. 이 때, 레버(61)에 대해서 플런저(51)로부터 작용하는 힘(f1')의 방향은, 제 4 핀(14)으로부터 제 1 핀(11)을 향하는 방향, 즉, 도 4의 힘(f1')의 화살표의 방향으로 되어 있다. 이 후에도, 플런저(51)가 전진 위치를 향해 더욱 변위되면, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 더욱 작아지면서, 레버(61)가 레버 축(9)을 중심으로 도 4의 시계 회전의 방향으로 회전되고, 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치로부터 투입 완료 위치를 향해 가동체(4)에 가까운 방향으로 변위된다. 이에 의해, 접압 용수철(66)이 레버(61)의 회전에 따라 가동체(4)와 지지 가동 부재(62) 사이에서 압축된다. 이 때, 접압 용수철(66)의 탄성 복원력에 대응한 접점 반항력이 가동 접촉자(42)에 대해서 작용한다. 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642) 사이에 작용하는 연결 링크 간 작용력은, 가동 접촉자(42)에 대한 접점 반항력이 부하로서 생기는 것에 의해 증가하지만, 이 시점에서는, 보지체(643)의 보지력을 하회하고 있고, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도는 제 1 설정 각도로 보지되고 있다.
이 후, 플런저(51)가 전진 위치를 향해 변위되어 플런저(51)의 제 4 핀(14)이 기준선(A)으로부터 거리(x2)만큼 떨어진 위치에 도달하면, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도가 되어, 도 5에 도시되는 바와 같이, 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접한다. 또한, 기준선(A)은, 플런저(51)가 후퇴 위치에 있을 때의 제 4 핀(14)의 위치를 나타내는 직선이다. 이에 의해, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도보다 작아지는 것이 저지되고, 결과적으로, 제 1 연결 링크(641)가 레버(61)와 일체로 회전된다. 또한, 이 때, 연결 링크 간 작용력은 일정한 한계치를 초과하지 않고, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도는 보지체(643)에 의해서 제 1 설정 각도로 보지되고 있다. 이에 의해, 제 2 연결 링크(642)도 제 1 연결 링크(641)와 일체로 회전된다. 결과적으로, 이 때에는, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도를 제 2 설정 각도로 유지하고, 또한, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도를 제 1 설정 각도로 유지하면서, 레버(61), 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642)가 일체가 되어서 레버 축(9)을 중심으로 회전된다. 따라서, 플런저(51)의 제 4 핀(14)이 기준선(A)으로부터 거리(x2)만큼 떨어진 위치에 도달하여, 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접하면, 플런저(51)로부터 레버(61)에 대해서 작용하는 힘의 방향은, 도 4의 f1'의 화살표의 방향으로부터, 도 5의 f2의 화살표의 방향, 즉, 플런저(51)가 후퇴 위치로부터 전진 위치를 향하는 방향으로 변화한다. 이에 의해, 레버(61)에 대한 플런저(51)로부터의 힘의 작용점이 제 1 핀(11)의 위치로부터 레버 축(9)에 가까워지고, 힘(f2)이 레버 축(9)에 대해서 모멘트로서 작용하는 역선 거리가, 도 4의 거리(L1)보다 짧은 도 5의 거리(L2)로 변화한다.
이 후, 플런저(51)가 더욱 변위되고, 도 6에 도시되는 바와 같이, 플런저(51)의 제 4 핀(14)이 기준선(A)으로부터 거리(x3)(x3＞x2)만큼 떨어진 전진 위치에 플런저(51)가 도달한다. 이 때, 지지 가동 부재(62)는 접압 용수철(66)을 압축시키면서 가동체(4)에 가까운 방향으로 회전되어 투입 완료 위치에 도달한다. 이에 의해, 가동 접촉자(42)를 고정 접촉자(3)에 가압시키는 접압이 증대하고, 고정 접촉자(3)에 대한 가동 접촉자(42)의 접압이 확보된다. 또한, 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642) 사이에 작용하는 연결 링크 간 작용력은, 플런저(51)가 전진 위치에 가까워짐에 따라 증가하고, 플런저(51)가 전진 위치에 도달할 때까지 보지체(643)의 보지력을 초과한다. 즉, 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642) 사이에 작용하는 연결 링크 간 작용력은, 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치로부터 투입 완료 위치에 가까워짐에 따라 증가하고, 지지 가동 부재(62)가 투입 완료 위치에 도달할 때까지 보지체(643)의 보지력을 초과한다. 본 예에서는, 제 1 연결 링크(641)는 제한 부재(65)에 접하므로, 연결 링크 간 작용력이 보지체(643)의 보지력을 초과할 때까지의 플런저(51) 및 지지 가동 부재(62)의 변위 거리는 짧고, 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접하자마자 연결 링크 간 작용력이 보지체(643)의 보지력을 초과하도록 되어 있다. 연결 링크 간 작용력이 보지체(643)의 보지력을 초과하면, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 회전이 보지체(643)의 보지력에 반항하여 개시되고, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 작아진다. 이 때, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 회전이 제한 부재(65)에 의해서 제한되어, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도로 보지된 채로 있으므로, 레버(61) 및 제 1 연결 링크(641)는 레버 축(9)을 중심으로 일체로 회전한다. 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 보지체(643)의 보지력에 반항하여 작아지면, 플런저(51)로부터 레버(61)에 대해서 작용하는 힘의 방향은, 도 5의 f2의 화살표의 방향에서, 도 6의 f3의 화살표의 방향, 즉, 제 4 핀(14)으로부터 제 5 핀(15)을 향하는 방향으로 변화한다. 이에 의해, 레버(61)에 대한 플런저(51)로부터의 힘의 작용점이 레버 축(9)에 더욱 가까워지고, 힘(f3)이 레버 축(9)에 대해 모멘트로서 작용하는 역선 거리가, 도 5의 거리(L2)보다 짧은 도 6의 거리(L3)로 변화한다.
플런저(51)가 전진 위치에 도달하고, 지지 가동 부재(62)가 투입 완료 위치에 도달하면, 플런저(51)의 가동 철심부(53)가 고정 철심(55)의 규제부(55a)에 접촉하고, 차단기(1)의 투입 동작이 완료한다. 플런저(51)가 전진 위치에 도달하고, 지지 가동 부재(62)가 투입 완료 위치에 도달하여 있을 때는, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제한 부재(65)에 의해서 제 2 설정 각도로 유지된 상태로, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 보지체(643)의 보지력에 반항하여 제 1 설정 각도보다 작아지고 있다. 또한, 플런저(51)가 전진 위치에 도달하고, 지지 가동 부재(62)가 투입 완료 위치에 도달하여 있는 상태에서는, 레버 축(9) 및 제 2 핀(12)을 통과하는 직선 상에 위치하는 사점, 또는 사점의 근방에 제 3 핀(13)이 위치하고 있다.
여기서, 도 7은 도 1의 레버(61)를 회전시키는데 필요한 부하 모멘트[N·㎜]와, 플런저(51)의 후퇴 위치로부터 전진 위치까지의 스트로크[㎜]의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 8은 도 1의 전자 액추에이터(5)가 발생하는 전자 흡인력[N]과, 플런저(51)의 후퇴 위치로부터 전진 위치까지의 스트로크[㎜]의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 7 및 도 8에서는, 플런저(51)가 후퇴 위치에 있을 때를 차단기(1)의 개극 상태로서 나타내고, 플런저(51)가 전진 위치에 있을 때를 차단기(1)의 투입 상태로서 나타내고 있다.
레버(61)를 회전시키는데 필요한 부하 모멘트는, 플런저(51)가 후퇴 위치로부터 전진 위치를 향해 변위될 때, 도 7에 나타내는 바와 같이, 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)에 접촉하는 시점, 즉, 접점 접촉의 시점까지는, 레버 축(9), 지지축(10), 제 1 핀 내지 제 4 핀(11 내지 14) 각각의 주위의 각 요소(61 내지 64)의 근소한 마찰력에 기인한 크기가 되므로, 일정한 작은 값으로 유지된다. 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치에 도달하고, 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)에 접촉하면, 접압 용수철(66)에 축세된 초기 하중에 대응한 접점 반항력이 부하로서 생기고, 레버(61)를 회전시키는데 필요한 부하 모멘트가 급격하게 커진다. 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)에 접촉한 후로부터, 플런저(51)가 전진 위치에 도달할 때까지는, 레버(61)의 회전에 따라 지지 가동 부재(62)가 지지축(10)을 중심으로 회전되므로, 접압 용수철(66)에 축세되는 탄성 복원력은 증가하지만, 레버(61) 및 절연 로드(63)로 구성되는 토글 기구가 사점에 가까워지기 때문에, 토글 기구에 의한 지렛대의 효과에 의해서, 레버(61)의 회전에 필요한 부하 모멘트의 크기는 급격하게 0에 가까워진다.
한편, 전자 액추에이터(5)의 전자석(52)이 발생하는 전자 흡인력은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 플런저(51)의 가동 철심부(53)와 고정 철심(55)의 규제부(55a) 사이의 거리에 반비례하여 급격하게 증가한다. 이 때문에, 전자석(52)의 전자 흡인력의 크기는, 플런저(51)가 전진 위치에 도달하는 시점에서 최대가 된다.
레버(61)의 회전에 필요한 부하 모멘트(도 7)와, 전자석(52)이 발생하는 전자 흡인력(도 8) 각각의 특성에 근거하여, 레버(61)의 회전에 필요한 모멘트 작용 거리를 개산(槪算)하면, 도 9에 나타내는 그래프가 된다. 도 9는 도 1의 레버(61)의 회전에 필요한 모멘트 작용 거리와, 플런저(51)의 후퇴 위치(개극 상태)로부터 전진 위치(투입 상태)까지의 스트로크[㎜]의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 플런저(51)의 변위가 후퇴 위치로부터 전진 위치를 향해 개시된 시점에서는, 레버(61)에 작용하는 부하 모멘트에 대해서 전자석의 전자 흡인력이 작기 때문에, 레버(61)의 회전에는 어느 정도의 크기의 모멘트 작용 거리가 필요하게 된다. 또한, 플런저(51)의 변위가 전진 위치를 향해 개시되고 나서, 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)에 접촉할 때까지는, 레버(61)의 회전에 필요한 부하 모멘트가 도 7에 나타내는 바와 같이 거의 일정하고, 전자석(52)이 발생하는 전자 흡인력이 도 8에 나타내는 바와 같이 미증(微增)하므로, 레버(61)의 회전에 필요한 모멘트 작용 거리는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 플런저(51)의 변위 개시 시점의 거리로부터 미감(微減)되어진다. 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치에 도달하고, 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)에 접촉한 시점에서는, 레버(61)의 회전에 필요한 부하 모멘트가 도 7에 도시되는 바와 같이, 급격하게 증가하기 때문에, 레버(61)의 회전에 필요한 모멘트 작용 거리도 급격하게 증가한다. 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)에 접촉한 후, 플런저(51)가 전진 위치에 도달할 때까지의 동안은, 레버(61)의 회전에 필요한 부하 모멘트의 크기가 급격하게 감소하는 거에 더하여, 전자석(52)이 발생하는 전자 흡인력이 급격하게 증가하기 때문에, 레버(61)의 회전에 필요한 모멘트 작용 거리도, 플런저(51)가 전진 위치에 가까워짐에 따라 급격하게 0에 가까워진다.
도 10은 도 1의 차단기(1)의 투입 동작 중에 생기는 레버(61)에 대한 모멘트 작용 거리[㎜]와, 도 1의 차단기(1)의 투입 동작 중에 레버(61)의 회전에 필요한 모멘트 작용 거리[㎜]를 비교하는 그래프이다. 도 10에서는, 차단기(1)의 투입 동작 중에 생기는 레버(61)에 대한 모멘트 작용 거리를 실선으로 나타내고, 차단기(1)의 투입 동작 중에 레버(61)의 회전에 필요한 모멘트 작용 거리를 파선으로 나타내고 있다.
도 10에 도시되는 바와 같이, 차단기(1)의 투입 동작 중에 생기는 레버(61)에 대한 모멘트 작용 거리는, 플런저(51)의 변위를 개시하고 나서, 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치에 도달하여 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)에 접촉하는 접점 접촉의 시점을 지날 때까지는, 긴 거리(L1)가 되어 있다. 접점 접촉의 시점을 지난 후, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 회전이 제한 부재(65)에 의해서 제한되면, 레버(61)에 대한 모멘트 작용 거리가 L1보다 짧은 거리(L2)로 변화한다. 이 후, 플런저(51)가 전진 위치를 향해 더욱 변위되고, 지지 가동 부재(62)가 투입 완료 위치를 향해 더욱 변위되면, 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642) 사이에 작용하는 연결 링크 간 작용력이 보지체(643)의 보지력을 초과하고, 제 2 연결 링크(642)가 제 1 연결 링크(641)에 대해서 회전되어, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 제 1 설정 각도보다 작아진다. 이에 의해, 레버(61)에 대한 모멘트 작용 거리가 L2보다 더욱 짧은 거리(L3)로 변화한다. 이 후, 플런저(51)가 전진 위치에 도달하고, 지지 가동 부재(62)가 투입 완료 위치에 도달하여 차단기(1)의 투입 동작이 완료할 때까지는, 링크 기구(6)의 각 요소의 변위에 의해서, 레버(61)에 대한 모멘트 작용 거리가, 약간 변화하지만, 대략 L3에 근사한 값인 채가 된다. 따라서, 제한 부재(65) 및 보지체(643)에 의해서 변화하는 모멘트 작용 거리의 특성을, 차단기(1)가 필요로 하는 모멘트 작용 거리의 특성에 맞추어 설정하는 것에 의해, 차단기(1)의 투입 동작에 필요한 모멘트 작용 거리의 특성에 대해서 전자석(52)의 능력을 효과적으로 이용할 수 있다.
이러한 차단기(1)에서는, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도보다 작아지지 않도록 제한 부재(65)가 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 회전을 제한하고, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도를 보지체(643)가 제 1 설정 각도로 유지하고 있으므로, 플런저(51)가 후퇴 위치로부터 전진 위치로 변위될 때, 제한 부재(65)가 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 회전을 제한하거나, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 보지체(643)의 보지력에 반항하여 작아지거나 하는 것에 의해서, 레버(61)에 대한 전자 액추에이터(5)의 투입력의 작용점을 레버 축(9)에 가깝게 할 수 있다. 즉, 링크 기구(6)의 각 요소(61 내지 65)의 배치, 제한 부재(65)로 제한하는 제 2 설정 각도, 보지체(643)의 보지력의 설계에 의해서, 투입 동작 중의 전자 액추에이터(5)에 의한 투입력의 작용점을, 플런저(51)의 스트로크에 의존하는 일 없이, 크게 또한 자유롭게 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 플런저(51)의 후퇴 위치로부터 전진 위치로의 변위에 의해서 증대한 전자 액추에이터(5)의 투입력에 맞춰서, 레버(61)에 대한 모멘트 작용 거리를 작게 할 수 있어서, 차단기(1)의 투입 동작에 전자석(52)의 전자 흡인력을 효율적으로 이용할 수 있다. 따라서, 차단기(1)의 투입 동작에 필요한 모멘트 작용 거리의 변화에 맞춘 사이즈의 전자석(52)을 이용할 수 있어서, 전자석(52)의 소형화 및 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 링크 기구(6)에 있어서 마찰에 수반하는 마모가 생기기 어려우므로, 차단기(1)의 투입 동작의 횟수에 의하지 않고 안정된 부하 특성을 유지할 수 있고, 차단기(1)의 동작의 안정성의 향상을 도모할 수 있는 동시에, 차단기(1)의 내구성의 관리를 용이하게 할 수 있다.
또한, 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642)는 제 5 핀(15)을 거쳐서 서로 회전 가능하게 연결되어 있고, 보지체(643)는 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642) 각각에 연결되어 있으므로, 제 1 연결 링크(641), 제 2 연결 링크(642) 및 보지체(643)를 용이하게 조립할 수 있어서, 연결체(64)의 제조를 용이하게 할 수 있다.
또한, 상기의 예에서는, 차단기(1)의 투입 동작에 있어서, 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)에 접촉한 후, 즉, 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치보다 투입 완료 위치에 가까워진 후에, 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접하게 되어 있지만, 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)에 접촉하기 전, 즉, 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치보다 비투입 위치측에 있을 때에 제 1 연결 링크(641)를 제한 부재(65)에 접하게 하여 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 회전을 제한하도록 해도 좋다.
가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)에 접촉하기 전, 즉, 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치보다 비투입 위치측에 있을 때에 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접하는 경우, 차단기(1)의 투입 동작은 이하와 같이 된다.
즉, 플런저(51)가 후퇴 위치로부터 전진 위치를 향해 변위되면, 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접하게 될 때까지는, 상기의 예와 마찬가지로, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 제 1 설정 각도로 유지된 채로, 연결체(64), 레버(61), 절연 로드(63) 및 지지 가동 부재(62)가 플런저(51)의 변위에 따라 변위되고, 가동체(4)가 접점 접촉 위치를 향해 변위된다. 이 때, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 플런저(51)의 변위에 따라 작아진다. 또한, 이 때, 레버(61)에 대해서 플런저(51)로부터 작용하는 힘의 방향은, 제 4 핀(14)으로부터 제 1 핀(11)을 향하는 방향이 되어 있고, 레버(61)에 대한 모멘트 작용 거리는, 제 1 핀(11)과 레버 축(9) 사이의 거리(L1)가 되어 있다.
이 후, 플런저(51)가 전진 위치를 향해 더욱 변위되어, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도가 되면, 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치에 도달하기 전에, 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접한다. 이에 의해, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도보다 작아지는 것이 저지되어, 결과적으로, 제 1 연결 링크(641)가 레버(61)와 일체로 회전된다. 또한, 이 때, 연결 링크 간 작용력은 일정한 한계치를 초과하지 않고, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도는 보지체(643)에 의해서 제 1 설정 각도로 보지되고 있다. 즉, 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접하면, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도를 제 2 설정 각도로 유지하고, 또한 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도를 제 1 설정 각도로 유지하면서, 레버(61), 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642)가 일체가 되어서 레버 축(9)을 중심으로 회전된다. 따라서, 이 때, 플런저(51)로부터 레버(61)에 대해서 작용하는 힘의 방향은, 플런저(51)가 후퇴 위치로부터 전진 위치를 향하는 방향으로 변화하고, 레버(61)에 대한 모멘트 작용 거리도, 거리(L1)보다 짧은 거리(L2)로 변화한다.
이 후, 플런저(51)가 전진 위치를 향해 더욱 변위되면, 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치에 도달하고, 가동체(4)가 접점 접촉 위치에 도달한다. 이에 의해, 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)에 접촉한다. 이 후, 플런저(51)가 전진 위치를 향해 더욱 변위되고, 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치로부터 투입 완료 위치를 향해 변위되는 것에 의해, 접압 용수철(66)에 축세된 초기 하중에 대응한 접점 반항력이 부하로서 생기고, 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642) 사이에 작용하는 연결 링크 간 작용력이 증가한다. 연결 링크 간 작용력이 보지체(643)의 보지력을 초과하면, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 회전이 보지체(643)의 보지력에 반항하여 개시되고, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 작아진다. 이 때, 레버(61) 및 제 1 연결 링크(641)는 레버 축(9)을 중심으로 일체로 회전한다. 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 보지체(643)의 보지력에 반항하여 작아지면, 플런저(51)로부터 레버(61)에 대해서 작용하는 힘의 방향은, 제 4 핀(14)으로부터 제 5 핀(15)을 향하는 방향으로 변화하고, 레버(61)에 대한 모멘트 작용 거리도, 거리(L2)보다 짧은 거리(L3)로 변화한다.
이 후, 플런저(51)는 전진 위치에 도달할 때까지 변위된다. 이 때, 제 2 연결 링크(642)가 보지체(643)의 보지력에 반항하여 제 1 연결 링크(641)에 대해서 더욱 회전되면서, 레버(61) 및 제 1 연결 링크(641)가 레버 축(9)을 중심으로 일체로 회전되고, 절연 로드(63)가 레버(61)의 회전에 따라 변위된다. 이에 의해, 지지 가동 부재(62)가 절연 로드(63)의 변위에 따라, 투입 완료 위치를 향해 가동체(4)에 가까운 방향으로 지지축(10)을 중심으로 회전되어, 접압 용수철(66)이 가동체(4)와 지지 가동 부재(62) 사이에서 압축된다. 이에 의해, 가동 접촉자(42)를 고정 접촉자(3)에 가압시키는 접압이 증대하고, 고정 접촉자(3)에 대한 가동 접촉자(42)의 접압이 확보된다.
이와 같이, 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)에 접촉하기 전, 즉, 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치보다 비투입 위치측에 있을 때에 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접하도록 하여도, 플런저(51)가 후퇴 위치로부터 전진 위치에 변위될 때, 레버(61)에 대한 모멘트 작용 거리를 짧게 할 수 있다. 이에 의해, 플런저(51)의 후퇴 위치로부터 전진 위치로의 변위에 의해서 증대한 전자 액추에이터(5)의 투입력에 맞춰서, 레버(61)에 대한 모멘트 작용 거리를 짧게 할 수 있어서, 차단기(1)의 투입 동작에 전자석(52)의 전자 흡인력을 효율적으로 이용할 수 있다.
실시형태 2.
실시형태 2에서는 제한 부재(65)가 탄성 부재로 구성되어 있다. 제한 부재(65)로서는, 예를 들면, 용수철 또는 고무 등이 이용되고 있다. 제한 부재(65)는 도시하지 않는 보지 도구에 의해서 압축되어 탄성 변형된 상태로 레버(61)에 마련되어 있다. 이에 의해, 제한 부재(65)에는, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도를 제 1 설정 각도로 유지하는 보지체(643)의 보지력을 초과하는 초기 하중이 축세되고 있다. 링크 기구(6)에서는, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도가 되면, 제한 부재(65)가 제 1 연결 링크(641)를 받고, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 회전이 제한된다. 다른 구성 및 동작은 실시형태 1과 동일하다.
본 실시형태의 투입 동작에서는, 플런저(51)가 전진 위치를 향해 변위될 때, 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접할 때까지는, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 보지체(643)의 보지력에 의해서 제 1 설정 각도로 보지된 채로, 제 1 연결 링크(641)가 레버(61)에 대해서 자유롭게 회전한다.
제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접하면, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도를 제 2 설정 각도로 유지한 채로, 레버(61) 및 제 1 연결 링크(641)가 레버 축(9)을 중심으로 일체로 회전된다. 이 때, 제한 부재(65)가 탄성 부재이므로, 제한 부재(65)가 제 1 연결 링크(641)로부터 받는 충격이 제한 부재(65)의 탄성 변형에 의해 흡수된다. 또한, 이 때, 레버(61)에 대한 플런저(51)로부터 작용하는 힘의 방향은, 실시형태 1과 마찬가지로, 도 4의 힘(f1')의 화살표의 방향에서, 도 5의 힘(f2)의 화살표의 방향으로 변화한다. 게다가, 이 때, 플런저(51)로부터의 힘이 레버 축(9)에 대해서 모멘트로서 작용하는 역선 거리, 즉, 레버(61)의 모멘트 작용 거리도, 도 4의 거리(L1)로부터 도 5의 거리(L2)로 변화한다.
이 후, 플런저(51)가 전진 위치에 가까워짐에 따라, 지지 가동 부재(62)가 가동체(4)에 가까워지는 방향으로 회전되는 것에 의해, 가동 접촉자(42)에 대한 접점 반항력이 링크 기구(6)의 부하로서 증가한다. 이 때, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 회전력은 제한 부재(65)의 초기 하중을 초과하지 않고, 제 1 연결 링크(641)와 제 2 연결 링크(642) 사이에 작용하는 연결 링크 간 작용력은 보지체(643)의 보지력을 초과한다. 이에 의해, 이 때에는, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도를 제한 부재(65)에 의해서 제 2 설정 각도로 유지한 채로, 레버(61) 및 제 1 연결 링크(641)가 레버 축(9)을 중심으로 회전되고, 제 2 연결 링크(642)가 제 1 연결 링크(641)에 대해서 회전되고, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 보지체(643)의 보지력에 반항하여 작아진다. 이에 의해, 이 때에는, 레버(61)에 대한 플런저(51)로부터 작용하는 힘의 방향은, 실시형태 1과 마찬가지로, 도 5의 힘(f2)의 화살표의 방향에서, 도 6의 힘(f3)의 화살표의 방향으로 변화한다. 또한, 이 때, 플런저(51)로부터의 힘이 레버 축(9)에 대해서 모멘트로서 작용하는 역선 거리, 즉, 레버(61)의 모멘트 작용 거리도, 도 5의 거리(L2)로부터 도 6의 거리(L3)로 변화한다.
이러한 차단기(1)에서는, 제한 부재(65)가 탄성 부재이며, 제 1 설정 각도를 보지하는 보지체(643)의 보지력을 초과하는 초기 하중이 제한 부재(65)에 축세되고 있으므로, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도를 제한 부재(65)에 의해서 탄성적으로 제한할 수 있어서, 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접하였을 때에 생기는 충격력 및 소음을 완화할 수 있다. 이에 의해, 차단기(1)의 동작 중의 레버(61) 및 제 1 연결 링크(641)에 대한 충격력을 완화할 수 있어서, 레버(61) 및 제 1 연결 링크(641)의 필요 강도를 저하시킬 수 있다. 따라서, 차단기(1)의 소형화를 더욱 도모할 수 있다.
실시형태 3.
실시형태 1 및 2에서는, 제한 부재(65)가 레버(61)에 고정되어 있지만, 레버(61)에 제한 부재(65)를 레버(61)의 장축 방향을 따라 슬라이드 가능하게 마련해도 좋다. 본 실시형태에서는, 제한 부재(65)가 통상 위치와, 통상 위치보다 레버 축(9)에 가까운 작동 위치 사이에서 레버(61)에 대해서 슬라이드 가능하게 되어 있다. 본 실시형태의 제한 부재(65)의 소재는, 실시형태 1의 제한 부재(65)와 동일하다. 또한, 제한 부재(65)는 레버(61)에 대해서 도시하지 않는 용수철 등의 탄성체의 탄성 복원력에 의해서 통상 위치에 보지되어 있다. 게다가, 제한 부재(65)는 탄성체의 탄성 복원력에 반항하는 힘이 제한 부재(65)에 부가되는 것에 의해서 통상 위치로부터 작동 위치에 레버(61)에 대해서 슬라이드 가능하게 되어 있다.
제한 부재(65)는 레버(61)에 대해서 작동 위치에 보지되어 있을 때, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도보다 작아지는 방향으로의 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 회전을 제한한다. 또한, 제한 부재(65)가 통상 위치에 있을 때는, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도보다 큰 제 3 설정 각도가 되면, 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접한다. 또한, 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접하여 있는 상태에서는, 제 1 연결 링크(641)가 탄성체의 탄성 복원력에 반항하여 제한 부재(65)를 가압해서 제한 부재(65)를 통상 위치로부터 작동 위치에 레버(61)에 대해서 슬라이드시키는 것에 의해, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 3 설정 각도보다 작아지는 방향으로 제 1 연결 링크(641)가 레버(61)에 대해서 회전한다. 다른 구성은 실시형태 1과 동일하다.
다음에, 동작에 대해 설명한다. 차단기(1)가 개극 상태가 되어 있을 때는, 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)로부터 떨어져 있는 동시에, 제한 부재(65)가 탄성체의 탄성 복원력에 의해서 통상 위치에 보지되어 있다. 차단기(1)가 투입 동작을 실행할 때에는, 플런저(51)가 후퇴 위치로부터 전진 위치를 향해 변위되는 것에 의해, 지지 가동 부재(62)가 비투입 위치로부터 투입 개시 위치를 향해 변위된다. 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치에 도달하면, 가동체(4)가 접점 접촉 위치에 도달하고, 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(3)에 접촉한다. 이 때, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도는 제 3 설정 각도보다 크게 되어 있고, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도는 보지체(643)에 의해서 제 1 설정 각도로 보지되고 있다.
지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치에 도달한 후, 플런저(51)가 전진 위치를 향해 더욱 변위되면, 지지 가동 부재(62)가 투입 개시 위치로부터 투입 완료 위치를 향해 변위되고, 접압 용수철(66)을 압축시켜서 가동 접촉자(42)에 대해서 접점 반항력이 작용한다. 이에 의해, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 3 설정 각도가 되어서 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접하는 동시에, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(641)의 각도가 보지체(643)의 보지력에 반항하여 제 1 설정 각도보다 작아진다.
이 후, 플런저(51)를 전진 위치를 향해 더욱 변위시키고, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 3 설정 각도보다 작아지는 방향으로 레버(61)에 대해서 제 1 연결 링크(641)를 더욱 회전시키려고 하면, 제한 부재(65)는 탄성체의 탄성 복원력에 반항하여, 제 1 연결 링크(641)로부터 받는 반력에 의해서 통상 위치로부터 작동 위치를 향해 변위하기 시작한다. 이 때, 제 1 연결 링크(641)로 제한 부재(65)를 누르는 하중이, 제 1 설정 각도를 보지하는 보지체(643)의 보지력을 초과하는 하중이 되면, 통상 위치로부터 작동 위치로의 제한 부재(65)의 변위가 개시한다.
제한 부재(65)가 통상 위치로부터 작동 위치를 향해 변위하기 시작하면, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 3 설정 각도보다 작아지는 방향으로 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)의 변위에 따라 레버(61)에 대해서 회전하고, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도가 되면, 제한 부재(65)가 작동 위치에 도달한다. 제한 부재(65)가 작동 위치에 도달하면, 제한 부재(65)의 변위가 멈춘다. 이에 의해, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도보다 작아지는 방향으로의 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 회전이 저지된다.
레버(61)에 대한 플런저(51)로부터 작용하는 힘의 방향은, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 3 설정 각도로부터 제 2 설정 각도가 될 때까지의 동안에, 실시형태 1과 마찬가지로, 도 4의 힘(f1')의 화살표의 방향에서, 도 5의 힘(f2)의 화살표의 방향으로 변화한다. 이 때, 본 실시형태에서는, 제한 부재(65)가 제 1 연결 링크(641)로부터 받는 반력에 의해서 통상 위치로부터 작동 위치에 변위되기 위해, 힘(f1')의 방향 및 크기는, 급격하게 변화하지 않고 힘(f2)의 방향 및 크기를 향해 연속적이고 완만하게 변화한다.
이 후, 플런저(51)가 전진 위치에 가까워짐에 따라, 지지 가동 부재(62)가 투입 완료 위치를 향해 변위되는 것에 의해, 가동 접촉자(42)에 대한 접점 반항력이 링크 기구(6)의 부하로서 증가한다. 이 때, 제한 부재(65)가 레버(61)에 대해서 작동 위치에 보지된 상태로 제한 부재(65)가 제 1 연결 링크(641)를 받고 있다. 또한, 이 때, 제 1 연결 링크(641)와 제 2 연결 링크(642) 사이에 작용하는 연결 링크 간 작용력은, 보지체(643)의 보지력을 초과하고 있다. 이에 의해, 이 때에는, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도로 유지된 채로, 레버(61) 및 제 1 연결 링크(641)가 레버 축(9)을 중심으로 일체로 회전되는 동시에, 제 2 연결 링크(642)가 제 1 연결 링크(641)에 대해서 회전되고, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 보지체(643)의 보지력에 반항하여 작아진다. 따라서, 이 때에는, 레버(61)에 대한 플런저(51)로부터 작용하는 힘의 방향은, 도 5의 힘(f2)의 화살표의 방향에서, 도 6의 힘(f3)의 화살표의 방향으로 연속적으로 변화한다. 또한, 이 때, 플런저(51)로부터의 힘이 레버 축(9)에 대해서 모멘트로서 작용하는 역선 거리, 즉, 레버(61)의 모멘트 작용 거리도, 도 5의 거리(L2)로부터 도 6의 거리(L3)로 연속적으로 변화한다.
이러한 차단기(1)에서는, 제한 부재(65)가 통상 위치와, 통상 위치보다 레버 축(9)에 가까운 작동 위치 사이에서 레버(61)에 대해서 슬라이드 가능하게 되어 있으므로, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 작아지는 방향으로 제 1 연결 링크(641)가 레버(61)에 대해서 회전될 때, 제한 부재(65)를 눌러서 레버(61)에 대해서 슬라이드시키면서, 제 1 연결 링크(641)를 레버(61)에 대해서 회전시킬 수 있어서, 레버(61)에 대한 플런저(51)로부터 작용하는 힘의 방향 및 크기를 완만하고 연속적으로 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접한 후의 전자석(52)에 필요한 부하의 특성에 대해서 필요로 하는 에너지를 더욱 감소시킬 수 있다. 따라서, 전자석(52)의 소형화를 도모할 수 있어서, 차단기(1)의 소형화를 더욱 도모할 수 있다.
또한, 상기의 예에서는, 제한 부재(65)로서 실시형태 1과 동일한 제한 부재가 이용되고 있지만, 실시형태 2의 제한 부재로서 이용되고 있는 탄성 부재를 본 실시형태의 제한 부재(65)로서 이용해도 좋다.
실시형태 4.
도 11은 본 발명의 실시형태 4에 의한 차단기(1)를 도시하는 구성도이다. 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642)는, 직접 연결되지 않고, U자 형상으로 구부러진 보지체(643)를 거쳐서 서로 연결되어 있다. 보지체(643)로서는, 예를 들면, 판 스프링 등이 이용되고 있다. 본 예에서는, 보지체(643)의 두께가 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642) 각각의 두께보다 얇게 되어 있고, 보지체(643)가 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642)보다 탄성 변형하기 쉽게 되어 있다. 또한, 본 예에서는, 일체 성형체인 단일재에 의해서 연결체(64)가 구성되어 있다. 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도는, 보지체(643)에 의해서 제 1 설정 각도로 보지되어 있다. 다른 구성 및 동작은 실시형태 1과 동일하다.
본 실시형태의 투입 동작에서는, 플런저(51)가 전진 위치를 향해 변위될 때, 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접할 때까지는, 레버(61)에 대해서 플런저(51)로부터 작용하는 힘의 방향이, 보지체(643)의 굴곡 부분으로부터 제 1 핀(11)을 향하는 방향으로 되어 있다.
제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접하면, 레버(61)에 대해서 플런저(51)로부터 작용하는 힘의 방향은, 플런저(51)가 후퇴 위치로부터 전진 위치를 향하는 방향으로 변화하여, 레버(61)에 대한 모멘트 작용 거리가 짧아진다. 이 후, 제 1 연결 링크(641)와 제 2 연결 링크(642) 사이에 작용하는 연결 링크 간 작용력이 보지체(643)의 보지력을 초과할 때까지는, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도를 제 2 설정 각도로 유지하고, 또한 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도를 제 1 설정 각도로 유지한 채로, 레버(61) 및 연결체(64)가 일체로 레버 축(9)을 중심으로 회전된다.
제 1 연결 링크(641)와 제 2 연결 링크(642) 사이에 작용하는 연결 링크 간 작용력이 보지체(643)의 보지력을 초과하면, 보지체(643)의 굴곡 각도가 작아지는 방향으로 보지체(643)가 탄성 변형하면서, 제 2 연결 링크(642)가 제 1 연결 링크(641)에 대해서 회전된다. 이에 의해, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 보지체(643)의 보지력에 반항하여 제 1 설정 각도보다 작아진다. 이 때, 레버(61)에 대한 플런저(51)로부터 작용하는 힘의 방향은, 제 4 핀(14)으로부터 보지체(643)의 굴곡 부분을 향하는 방향으로 변화하여, 레버(61)에 대한 모멘트 작용 거리가 더욱 짧아진다.
이러한 차단기(1)에서는, 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642)가 보지체(643)를 거쳐서 서로 연결되어 있으므로, 제 1 연결 링크(641)와 제 2 연결 링크(642)를 연결하기 위한 핀을 없앨 수 있다. 이에 의해, 링크 기구(6)의 부품 점수(部品点數)를 줄일 수 있어서, 링크 기구(6)의 조립 작업의 수고의 경감화를 도모할 수 있다. 또한, 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642)에 대한 제 5 핀(15)의 마찰에 의한 손실을 없앨 수 있어서, 플런저(51)로부터의 힘을 가동체(4)에 링크 기구(6)에 의해서 효율적으로 전달시킬 수 있다.
또한, 상기의 예에서는, 연결체(64)가 단일재로 구성되어 있지만, 제 1 연결 링크(641), 제 2 연결 링크(642) 및 보지체(643)를 별도의 부재로 구성해도 좋다. 이 경우, 보지체(643)는 예를 들면, 용접 또는 나사 등에 의해서 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642)에 고정된다.
또한, 상기의 예에서는, 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642)가 보지체(643)를 거쳐서 연결되어 있는 구성이 실시형태 1의 연결체(64)에 적용되어 있지만, 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642)가 보지체(643)를 거쳐서 연결되어 있는 구성을 실시형태 2 또는 3의 연결체(64)에 적용해도 좋다.
실시형태 5.
실시형태 4에서는, 보지체(643)로서 판 스프링이 이용되고 있지만, 래치(latch) 기구 및 탄성체를 조합한 구조체를 보지체(643)로서 이용해도 좋다.
즉, 보지체(643)는 래치 기구와, 탄성체인 보조 용수철을 갖고 있다. 래치 기구는, 제 2 연결 링크(642)에 마련되어 있는 본체 부재와, 제 1 연결 링크(641)에 변위 가능하게 마련되고 본체 부재에 걸려 있는 캠 부재와, 본체 부재에 걸린 상태로 캠 부재를 제 1 연결 링크(641)에 유지하는 래치 용수철을 갖고 있다. 본체 부재 및 캠 부재는 강체로 되어 있다. 캠 부재는 제 1 연결 링크(641)로부터 제한 부재(65)를 향해서 돌출하여 있다. 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도보다 클 때에는, 캠 부재가 본체 부재에 걸린 상태가 되어 있고, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 제 1 설정 각도로 보지되어 있다. 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 작아지는 방향으로 제 1 연결 링크(641)가 레버(61)에 대해서 회전되고, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도가 되면, 래치 기구에서는, 캠 부재가 제한 부재(65)로 눌리는 것에 의해, 캠 부재가 본체 부재로부터 벗어난다. 이에 의해, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도보다 작아지는 방향으로의 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 회전이 허용된다.
보조 용수철은 제 1 연결 링크(641) 및 제 2 연결 링크(642) 사이에 마련되어 있다. 또한, 보조 용수철은 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 제 1 설정 각도보다 작아지는 방향으로의 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 회전에 반항하는 탄성 복원력을 발생한다. 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 보조 용수철의 탄성 복원력에 반항하여 제 1 설정 각도보다 작아지면, 플런저(51)의 힘이 제 2 연결 링크(642)로부터 보조 용수철을 거쳐서 제 1 연결 링크(641)로 전달된다. 즉, 보지체(643)의 보지력은, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도보다 클 때에, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도를 래치 기구에 의해서 제 1 설정 각도로 강고(强固)하게 보지하는 크기로 되어 있지만, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도가 되면, 래치 기구에 의한 보지가 없어지는 것에 의해 약해진다. 다른 구성은 실시형태 1과 동일하다.
차단기(1)의 투입 동작에서는, 플런저(51)가 후퇴 위치로부터 전진 위치를 향해 변위됨에 따라, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 작아진다. 이 후, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도가 되면, 제 1 연결 링크(641)가 제한 부재(65)에 접한다. 이 때, 래치 기구의 캠 부재가 제한 부재(65)로 눌려서 캠 부재가 본체 부재로부터 벗어난다. 이에 의해, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도보다 작아지는 방향으로의 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 회전이 가능하게 된다. 이 후, 플런저(51)가 전진 위치를 향해 더욱 변위되는 것에 의해, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도보다 작아지는 방향으로 제 2 연결 링크(642)가 보조 용수철의 탄성 복원력에 반항하여 제 1 연결 링크(641)에 대해서 회전된다.
한편, 차단기(1)의 차단 동작에서는, 플런저(51)가 전진 위치로부터 후퇴 위치를 향해 변위되면, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 커지는 방향으로 제 2 연결 링크(642)가 제 1 연결 링크(641)에 대해서 회전되고, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도보다 커지는 방향으로 제 1 연결 링크(641)가 레버(61)에 대해서 회전된다. 이에 의해, 래치 기구의 캠 부재가 제한 부재(65)로부터 벗어나고, 캠 부재가 본체 부재에 걸린 상태로 래치 기구 상태가 복귀한다. 캠 부재가 본체 부재에 걸린 상태로 래치 기구 상태가 복귀하면, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도가 제 1 설정 각도로 다시 보지된다. 다른 동작은 실시형태 1과 동일하다.
이러한 차단기(1)에서는, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도가 되면 보지체(643)의 보지력이 약해지므로, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도보다 클 때에, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도를 제 1 설정 각도로 유지하고, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도가 되면, 제 1 연결 링크(641)에 대한 제 2 연결 링크(642)의 각도를 제 1 설정 각도보다 작게 할 수 있다. 이에 의해, 실시형태 1과 마찬가지로, 플런저(51)의 후퇴 위치로부터 전진 위치로의 변위에 의해서 증대한 전자 액추에이터(5)의 투입력에 맞춰서, 레버(61)에 대한 모멘트 작용 거리를 짧게 할 수 있고, 차단기(1)의 투입 동작에 전자석(52)의 전자 흡인력을 효율적으로 이용할 수 있어서 전자석(52)의 소형화 및 저비용화를 도모할 수 있다.
또한, 실시형태 1, 2, 4 및 5에서는, 제한 부재(65)가 레버(61)에 고정되어 있지만, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 회전이 제한된다면, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 1 연결 링크(641)에 제한 부재(65)를 고정해도 좋고, 레버 축(9)에 제한 부재(65)를 회전 가능하게 마련해서, 레버(61)에 대한 제 1 연결 링크(641)의 각도가 제 2 설정 각도가 되었을 때에 레버(61)와 제 1 연결 링크(641) 사이에 제한 부재(65)가 말려들어가도록 해도 좋다.
또한, 각 상기 실시형태에서는, 전자석(52)이 고정 철심(55) 및 투입용 코일(56)을 갖고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 전자석(52)이 투입용 코일(56)과는 역방향, 즉, 전진 위치로부터 후퇴 위치에 플런저(51)를 변위시키는 전자 흡인력을 발생하는 차단용 코일을, 고정 철심(55) 및 투입용 코일(56)에 부가하여 갖고 있어도 좋다. 이와 같이 하면, 플런저(51)를 전진 위치로부터 후퇴 위치에 보다 확실히 변위시킬 수 있어서, 차단기(1)의 차단 동작을 보다 확실히 실행할 수 있다. 또한, 예를 들면, 전자석(52)이 투입용 코일(56)로의 통전 정지 후에 플런저(51)를 전진 위치에 유지하는 자력을 발생하는 영구 자석을, 고정 철심(55) 및 투입용 코일(56)에 부가하여 갖고 있어도 좋다. 이와 같이 하면, 투입용 코일(56)로 통전을 정지한 상태로 플런저(51)를 전진 위치에 유지할 수 있어서, 에너지 절약의 효과를 향상시킬 수 있다. 게다가, 고정 철심(55), 투입용 코일(56), 차단용 코일 및 영구 자석을 조합하여 전자석(52)을 구성해도 좋다.
1 : 차단기 2 : 하우징(베이스)
3 : 고정 접촉자 4 : 가동체
5 : 전자 액추에이터 6 : 링크 기구
9 : 레버 축 10 : 지지축
15 : 제 5 핀 42 : 가동 접촉자
51 : 플런저 52 : 전자석
61 : 레버 64 : 연결체
65 : 제한 부재 641 : 제 1 연결 링크
642 : 제 2 연결 링크 643 : 보지체
3 : 고정 접촉자 4 : 가동체
5 : 전자 액추에이터 6 : 링크 기구
9 : 레버 축 10 : 지지축
15 : 제 5 핀 42 : 가동 접촉자
51 : 플런저 52 : 전자석
61 : 레버 64 : 연결체
65 : 제한 부재 641 : 제 1 연결 링크
642 : 제 2 연결 링크 643 : 보지체
Claims (8)
- 고정 접촉자와,
투입 시에는 상기 고정 접촉자에 접촉하고, 차단 시에는 상기 고정 접촉자로부터 개리하는 가동 접촉자와,
상기 가동 접촉자에 접속되어, 상기 차단 시에 상기 가동 접촉자가 상기 고정 접촉자로부터 개리하는 비투입 위치와, 상기 투입 시의 투입 동작 과정에서 상기 고정 접촉자에 대한 상기 가동 접촉자의 접촉이 개시하는 투입 개시 위치와, 상기 투입 개시 위치보다 상기 가동 접촉자에 가까워져서 상기 가동 접촉자를 상기 고정 접촉자에 가압하는 투입 완료 위치 사이에서 변위 가능한 지지 가동 부재와,
상기 지지 가동 부재에 대해서 연결되어 있는 레버와,
상기 레버를 회전 가능하게 지지하는 레버 축과,
상기 레버에 회전 가능하게 연결되어 있는 제 1 연결 링크와,
상기 제 1 연결 링크에 연결되어 있는 제 2 연결 링크와,
상기 제 2 연결 링크에 회전 가능하게 연결되어 있는 플런저와,
상기 투입 동작 과정에서 상기 플런저를 변위시켜서 상기 비투입 위치로부터 상기 투입 개시 위치를 지나서 상기 투입 완료 위치로 상기 지지 가동 부재를 변위시키는 전자석과,
상기 제 1 연결 링크에 대한 상기 제 2 연결 링크의 각도를 제 1 설정 각도로 유지하도록 보지력을 발휘하는 보지체와,
상기 레버에 대한 상기 제 1 연결 링크의 각도가 제 2 설정 각도보다 작아지는 방향으로의 상기 레버에 대한 상기 제 1 연결 링크의 회전을 제한하는 제한 부재를 구비하고 있는
차단기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제한 부재는 상기 지지 가동 부재가 상기 투입 개시 위치보다 상기 투입 완료 위치에 가까워지면, 상기 레버에 대한 상기 제 1 연결 링크의 각도가 제 2 설정 각도보다 작아지는 방향으로의 상기 레버에 대한 상기 제 1 연결 링크의 회전을 제한하는
차단기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 연결 링크 및 상기 제 2 연결 링크는 핀을 거쳐서 서로 회전 가능하게 연결되어 있고,
상기 보지체는 상기 제 1 연결 링크 및 상기 제 2 연결 링크 각각에 접속되어 있는
차단기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 연결 링크 및 상기 제 2 연결 링크는 상기 보지체를 거쳐서 서로 연결되어 있는
차단기. - 제 1 항에 있어서,
상기 보지체의 보지력은 상기 레버에 대한 상기 제 1 연결 링크의 각도가 상기 제 2 설정 각도가 되면 약해지는
차단기. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지 가동 부재가 상기 투입 완료 위치에 있을 때는, 상기 레버에 대한 상기 제 1 연결 링크의 각도가 상기 제 2 설정 각도가 되어 있고, 또한 상기 제 1 연결 링크에 대한 상기 제 2 연결 링크의 각도가 상기 제 1 설정 각도보다 작게 되어 있는
차단기. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제한 부재는 상기 제 1 설정 각도를 보지하는 상기 보지체의 보지력을 초과하는 초기 하중이 축세된 탄성 부재인
차단기. - 제 6 항에 있어서,
상기 제한 부재는 상기 제 1 설정 각도를 보지하는 상기 보지체의 보지력을 초과하는 초기 하중이 축세된 탄성 부재인
차단기.
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