JP2009134995A - 気中遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】 大電流発生時における両接点間の発弧を無くして、通電性能の良好な気中遮断器を得る。
【解決手段】 開閉機構部３００により接点開離する時はアーク接触子９とアークブロック１２を接触させ、可動接点４と固定接点３とを開離させた後にアーク接触子９とアークブロック１２を開離させる気中遮断器において、アークブロック１２を変位自在に支持する支持手段を設け、大電流発生時には開閉機構部３００により接点開離される前に可撓導体１５の両片間に発生する電磁反発力により可動子５が回動され、アーク接触子９とアークブロック１２が接触した後に可動子５の押圧動作によってアークブロック１２が変位するように構成した。
【選択図】 図１

Description

この発明は、気中遮断器の開閉接点部に関するものである。

従来の気中遮断器においては、遮断動作時における接点消耗を抑えるために、固定接点と接離する可動接点を有する可動子に固定側アーク接触子と接離する可動側アーク接触子を設け、接点開離するときは、開閉機構により可動子を回動して可動側アーク接触子を固定側アーク接触子に接触させ、可動接点と固定接点とを開離させた後に可動側アーク接触子と固定側アーク接触子を開離させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開 ＷＯ２００３／０７１５６６号公報 第２−３頁、第１図

しかしながら、上記のような可動子はＵ字状をなした可撓導体により固定導体に対して移動可能に接続されているので、例えば短絡電流のような大電流が可撓導体を流れたとき、可撓導体の両片間に電磁反発力が発生する。このため、可動子が開閉機構により回動される前に上記の電磁反発力により固定側アーク接触子の方向へ可動子が回動され、可動側アーク接触子と固定側アーク接触子が接触する。そして、この可動側アーク接触子と固定側アーク接触子が接触した後は、固定側アーク接触子が固定されているので、これ以上は可動子が回動されない。このため、可動子には可動側アーク接触子と固定側アーク接触子の接触点を支点として、可動接点と固定接点が開く方向に回動力が働くことになり、不要に可動接点が固定接点から開くことになる。その結果、両接点間に発弧が生じることとなり、接点が消耗して通電性能を維持できないという問題点があった。

また、接点間の発弧により、可動側アーク接触子と固定側アーク接触子の接触点を通常より多くの短絡電流が流れるため、可動側アーク接触子が固定側アーク接触子との溶着を引き起こす恐れもあった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、大電流発生時における開閉機構が動作する前の両接点間の発弧を無くして、通電性能の良好な気中遮断器を得ることを目的とするものである。

この発明の気中遮断器は、開閉機構部により一端を支点として回動されるコンタクトアームと、このコンタクトアームに回動可能に支持され、一端に可動接点とアーク接触子を有する可動子と、可動接点と接離可能な固定接点を有する第１の導体と、この第１の導体と電気的に接続され、アーク接触子と接離可能に間隙をおいて対向配置されたアークブロックと、可動子の他端に設けられ、両接点間に接圧力を付与する付勢手段と、一片が可動子の他端に、他片が第２の導体に接続され、略Ｕ字状をなした可撓導体とを具備し、開閉機構部により接点開離する時はアーク接触子とアークブロックを接触させ、可動接点と固定接点とを開離させた後にアーク接触子とアークブロックを開離させる気中遮断器において、アークブロックを変位自在に支持する支持手段を設け、大電流発生時には開閉機構部により接点開離される前に可撓導体の両片間に発生する電磁反発力により可動子が回動され、アーク接触子とアークブロックが接触した後に可動子の押圧動作によってアークブロックが変位するように構成したものである。

この発明によれば、大電流発生時には開閉機構部により接点開離される前に可撓導体の両片間に発生する電磁反発力により可動子が回動され、アーク接触子とアークブロックが接触した後に可動子の押圧動作によってアークブロックが変位するように構成したので、両接点間の発弧が無くなり、通電性能の良好な気中遮断器を得ることができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における気中遮断器のオン状態を示す側断面図、図２はその開閉接点部を示す上断面図、図３は通電部の透視斜視図、図４は斜めコイルバネの斜視図、図５は開閉動作途中の開閉接点部を示す側断面図、図６はそのオフ状態を示す側断面図、図７は大電流発生時の開閉接点部を示す側断面図である。図１において、気中遮断器１００は、開閉接点部２００と開閉機構部３００から構成されている。開閉接点部２００は、絶縁材料で形成されたベース１ａと中ベース１ｂからなるベース筐体１に収納されており、ベース１ａに該気中遮断器の極数個並設され、一端がベース筐体１の裏外部へ導出した第１の導体である電源側導体２と、電源側導体２の他端に固着された固定接点３と、固定接点３に対向して接離可能な可動接点４が一端に固着された可動子５と、開閉機構部３００と連繋され、可動子５を可動子ピン６によって回動可能に支持するコンタクトアーム７と、コンタクトアーム７をベース筐体１に支承するコンタクトアーム軸８とを有している。各極の可動子５は１極あたり、図２に示すように６個の可動子片５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆから構成され、それぞれの可動子片５ａ〜５ｆに可動接点４が設けられている。また、可動子片５ａ〜５ｃに対してはコンタクトアーム７ａが、可動子片５ｄ〜５ｆに対してはコンタクトアーム７ｂが設けられており、可動子片５ａ〜５ｃに対応しては固定接点３ａが、可動子片５ｄ〜５ｆに対応しては固定接点３ｂが設けられている。

また、各可動子片５ａ〜５ｆの一端には、それぞれ導体を延長してアーク接触子９が設けられ、アークブロック１０と所定間隙をおいて接離可能に対向配置されている。このアークブロック１０は、各アーク接触子９に跨って延長され、その両端が一対の支持手段Ａ，Ｂにより支持されている。この支持手段Ａ，Ｂは、いずれも図２、３に示すように、電源側導体２に固定され、電気的に接続された固定金具１１と、この固定金具１１とアークブロック１０との間に圧縮された状態で介在され、図４に示すように斜めに巻回された導線をリング状に成形した斜めコイルバネ１２すなわち導電性の弾性部材と、ベース１ａと固定金具１１と斜めコイルバネ１２とを移動自在に貫通してアークブロック１０に螺着され、抜け止め用の頭部を有する可動ピン１３とから構成されており、アークブロック１０は斜めコイルバネ１２と固定金具１１を介して電源側導体２と電気的に接続されている。

各可動子片５ａ〜５ｆの他端には、接圧バネ１４すなわち付勢手段がそれぞれ設けられ、可動子ピン６を梃子支点にして両接点間に接圧力を付与する。そして、この各接圧バネ１４と各可動子片５ａ〜５ｆとの接続部には、薄板導体を積層した可撓導体１５の一片がそれぞれ接続され、その他片が負荷側導体１６すなわち第２の導体に接続されている。これらの可撓導体１５は、それぞれ図示のように負荷側導体１６との接続部から開閉機構部３００方向に延長した後屈曲して略Ｕ字状をなしており、大電流発生時には可撓導体１５の両片間に発生する電磁反発力が、アーク接触子９とアークブロック１０とが接触する方向の回動力として可動子５に作用するように配設されている。

また、コンタクトアーム７の一部には、可動子５の不要部位への回動を阻止するストッパーピン１７が設けられている。さらにアーク接触子９とアークブロック１０の上部には、アーク接触子９とアークブロック１０の間に発生するアークを誘引して消弧する消弧装置１８が設けられている。

次に動作について説明する。
まず、投入動作について説明する。
投入バネ１９ｃに蓄勢されたバネ力によって開閉機構部３００がコンタクトアーム７を押し下げることにより可動子５が時計方向へ回動され、最初にアーク接触子９がアークブロック１０に接触して通電可能となる。開閉機構部３００のさらなる押し込みによりアーク接触子９とアークブロック１０は接触を維持した状態で可動接点４が固定接点３に押圧接触される。さらに開閉機構部３００が押し込まれると可動子５が反時計方向へ回動されアーク接触子９がアークブロック１０から開離され、通電は可動接点４と固定接点３へと移り、気中遮断器はオン状態となる。オン状態においては可動接点４と固定接点３は接触しているが、アーク接触子９とアークブロック１０は所定の間隙をおいて開離している。

次に、遮断動作について説明する。
過電流発生時には、過電流検知により引外しリレーが作動すると、開閉機構部３００によるコンタクトアーム７の引き上げ動作開始に伴い、可動子５が接圧バネ１４の付勢力により可動子ピン６を中心に時計方向に回動され、図５に示すようにアーク接触子９はアークブロック１０に接触する。この時点で電流は両接点間と、アーク接触子９とアークブロック１０との接触点に並行して流れ始める。開閉機構部３００のさらなる引き上げ動作により、可動接点４が固定接点３から僅かに開離され、両接点間ではアークによる通電がなされる。開閉機構部３００の引き上げ動作がさらに進むと、アーク接触子９とアークブロック１０の接触点は当接したまま、可動接点４が固定接点３から大きく開離され、接点間に発生するアークが大きく引き延ばされる。このアークの引き延ばしにより、アーク抵抗が増大して電流の主流はアーク接触子９とアークブロック１０の接触点へ移行する。開閉機構部３００がさらに開動作を行うと可動子５の回動がストッパーピン１７により規制され、図６に示すように、アーク接触子９とアークブロック１０の接触点が開離される。そして、アーク接触子９とアークブロック１０の間に発生するアークが消弧室１８に誘引され消弧される。

一方、例えば短絡電流のような大電流発生時には、この大電流により各可撓導体１５に発生する電磁反発力が、可動子５に接点の接圧を増加させる回動力として働くとともに、開閉機構部３００に対しては、両接点間に働く電磁反発力と同じく可動子５を開閉機構部３００の方向に押し戻すように働く。このため、開閉機構部３００の動作前であってもコンタクトアーム７を持ち上げる方向に開閉機構部３００が弾性変形を起こし可動子ピン６が開閉機構部３００の方向に変位する。そして、可動子５が時計方向に回動可能となり、アーク接触子９がアークブロック１０に接触するまで回動される（図５と同じ状態）。アーク接触子９とアークブロック１０が接触した後は、この接触点を支点として可動子５に可動接点４と固定接点３が開く方向に回動力が働くが、図７に示すようにアーク接触子９の押圧動作によりアークブロック１０が斜めコイルバネ１２を押しつぶして変位する。

その後、引外しリレー部が作動すると、開閉機構部３００によってコンタクトアーム７が引き上げられる。この引き上げに伴って、可動接点４が固定接点３から僅かに開離され、両接点間はアークによる通電がなされる。開閉機構部３００のさらなる引き上げ動作により、アーク接触子９とアークブロック１０が接触したまま、可動接点４は固定接点３から大きく開離され、接点間に発生するアークが大きく引き延ばされる。アークの引き延ばしにより、アーク抵抗が増大して電流の主流はアーク接触子９とアークブロック１０へ移行する。開閉機構部３００がさらなる開動作を行うと、可動子５の回動がストッパーピン１７により規制され、図６に示すように、アーク接触子９とアークブロック１０の接触点が開離される。そして、アーク接触子９とアークブロック１０の間に発生するアークが消弧室１８に誘引され消弧される。このとき、アークブロック１０はアーク接触子９からの押圧力を受けなくなるため斜めコイルバネ１２の復元力によって、各アーク接触子９と元の間隙を確保する位置まで押し戻される。

本実施の形態によれば、短絡電流等の大電流発生時、開閉機構部３００により接点開離される前に可撓導体１５の両片間に発生する電磁反発力により可動子５が回動され、アーク接触子９とアークブロック１０が接触した後に可動子５の押圧動作によってアークブロック１０が変位するように構成したので、この変位により可撓導体１５に発生する電磁力反発力が吸収され、可動接点４と固定接点３の接触状態が維持される。このため、開閉機構部３００が動作する前の両接点間の発弧が無くなり、通電性能の良好な気中遮断器を得ることができる。また、アークブロック１０が変位するので、変位ストローク分、アーク接触子９とアークブロック１０の間隙を小さくでき、アークをより効率的に消弧室１８へ誘引することができる。

また、固定金具１１と斜めコイルバネ１２と可動ピン１３とから構成される支持手段を介して、アークブロック１０と電源側導体２とを電気的に接続したので、専用の接続部材が不要となり、部品点数が削減できコスト低減が図れる。

また、アークブロック１０を支持する支持手段を複数（例えば２個）設けたので、アークブロック１０と固定金具１１の間の電流密度を下げることができ、効率的なア−ク駆動が可能となる。また、ア−ク駆動時の電流密度が下がるので、熱的にも有利となり、斜めコイルバネ１２の溶着、溶断や熱による斜めコイルバネのヘタリを防止することができる。さらに大電流通過時、各可動子片５ａ〜５ｆと各ア−クブロック１０の隙間が製造のバラツキ等により一定でなくてもア−クブロック１０が偏心せずに変位できるため、可撓導体に発生する電磁反発力を安定して吸収する動作を得ることができる。

また、支持手段を構成する弾性部材として、押バネを用いた場合、バネの端面でアークブロック１０を押すことになり編心荷重になりア−クブロック１０がスム−ズに動作しないため、押バネの端面を加工する必要があるが、斜めコイルバネを用いた場合、加工の必要がなく経済的である。また、弾性部材としてバネ荷重方向の長さを短く構成できるので、支持手段をコンパクトにできる。

実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２における気中遮断器の開閉接点部を示す上断面図である。本実施の形態では、実施の形態１におけるアークブロック１０を支持手段に対応して複数に分割したものであり、上述した実施の形態１と同様な種々の効果を奏するものである。図８において、アークブロック１０は、第１のアークブロック１０ａと第２のアークブロック１０ｂと第３のアークブロック１０ｃとに分割されている。第１、第２、第３の各アークブロックに対応して、それぞれ、第１の斜めコイルバネ１２ａ、第２の斜めコイルバネ１２ｂ、第３の斜めコイルバネ１２ｃと、第１の可動ピン１３ａ、第２の可動ピン１３ｂ、第３の可動ピン１３ｃが設けられている。第１の可動ピン１３ａはベース１ａと取付金具１１と第１の斜めコイルバネ１２ａとを移動自在に貫通して第１のアークブロック１０ａに螺着されており、第１のアークブロック１０ａと第１の可動ピン１３ａは一体で変位可能である。第２のアークブロック１０ｂと第３のアークブロック１０ｃにも、それぞれ第１のアークブロック１０ａと同様に、ベース１ａと取付金具１１と第２の斜めコイルバネ１２ｂ及び第３の斜めコイルバネ１２ｃとを移動自在に貫通して第２の可動ピン１３ｂ及び第３の可動ピン１３ｃが螺着されている。そして、第２のアークブロック１０ｂと第２の可動ピン１３ｂ、及び第３のアークブロック１０ｃと第３の可動ピン１３ｃは、それぞれ一体で変位可能である。

各可動子片５ａ〜５ｆのアーク接触子９がアークブロック１０と接触するタイミングが各接圧バネ１４の荷重のばらつき等でずれた場合でも、アークブロック１０が３個に分割されているので、各アークブロック１０ａ、１０ｂ、１０ｃはそれぞれ対応する各アーク接触子９と別々に接触し変位する。なお、その他の構成及び動作については、実施の形態１と同様であるので、説明は省略する。

アークブロック１０が一体である場合には、１つのアーク接触子が先にアークブロック１０に接触するとその押圧動作によりアークブロック１０が変位して逃げるため、他のアーク接触子がアークブロック１０に接触しないまま、可動接点４と固定接点３が開離してしまう可能性がありアークの駆動効率が悪くなる。しかし、本実施の形態によれば、各アークブロック１０ａ〜１０ｃはそれぞれ対応する各アーク接触子９と別々に接触し変位するので、アークブロック１０が一体である場合に比べ、各アークブロック１０ａ〜１０ｃと各アーク接触子９との接触が良好となり、アークをより効率的に消弧室１８に導くことができる。

なお、本実施の形態では、可動子片が６個設けられており、アークブロック１０を３個に分割した例を示したが、アークブロック１０の分割数は可動子片の数の約数であればよく、２分割や６分割であってもかまわない。アークブロック１０の分割数を可動子片の数の約数とすることで、各アークブロックに接触する可動子片が同じ数となるので、アーク接触子のアークブロックへの接触を良好に保つことができる。

実施の形態３．
図９は、この発明の実施の形態３における気中遮断器の開閉接点部の上断面図、図１０はその開閉接点部を示す側断面図である。本実施の形態では、図９、１０に示すように、ベース１ａにふれ止め部材１９ａをアークブロック１０の両端の上側へ、ふれ止め部材１９ｂをアークブロック１０の両端の下側へ設けている。このため、アークブロック１０が変位する際に上下にふれるのを防止することができ、実施の形態１における支持手段を１組としてアークブロック１０の中心を支持するものである。その他の構成及び動作については実施の形態１と同様であるので、説明は省略する。

本実施の形態によれば、単一の支持手段でアークブロック１０を支持し、アークブロック１０の両端の上下にそれぞれふれ止め部材１９ａ、１９ｂを設けたので、アークブロック１０が変位する際に上下にふれるのを防止することができ、アーク接触子９とアークブロック１０の接触を良好に保つことができる。

この発明の実施の形態１における気中遮断器のオン状態を示す側断面図である。 この発明の実施の形態１における気中遮断器の開閉接点部を示す上断面図である。 この発明の実施の形態１における気中遮断器の通電部を示す透視斜視図である。 この発明の実施の形態１における斜めコイルバネを示す斜視図である。 この発明の実施の形態１における気中遮断器の開閉動作途中の開閉接点部を示す側断面図である。 この発明の実施の形態１における気中遮断器のオフ状態を示す側断面図である。 この発明の実施の形態１における気中遮断器の大電流発生時の開閉接点部を示す側断面図である。 この発明の実施の形態２における気中遮断器の開閉接点部を示す上断面図である。 この発明の実施の形態３における気中遮断器の開閉接点部を示す上断面図である。 この発明の実施の形態３における気中遮断器の開閉接点部を示す側断面図である。

符号の説明

２ 電源側導体、３ 可動接点、４ 固定接点、５ 可動子、
７ コンタクトアーム、９ アーク接触子、１０ アークブロック、
１１ 固定金具、１２ 斜めコイルバネ、１３ 可動ピン、１４ 接圧バネ、
１５ 可撓導体、１６ 負荷側導体、１００ 気中遮断器、３００ 開閉機構部。

Claims (6)

1. 開閉機構部により一端を支点として回動されるコンタクトアームと、このコンタクトアームに回動可能に支持され、一端に可動接点とアーク接触子を有する可動子と、前記可動接点と接離可能な固定接点を有する第１の導体と、この第１の導体と電気的に接続され、前記アーク接触子と接離可能に間隙をおいて対向配置されたアークブロックと、前記可動子の他端に設けられ、前記両接点間に接圧力を付与する付勢手段と、一片が前記可動子の他端に、他片が第２の導体に接続され、略Ｕ字状をなした可撓導体とを具備し、前記開閉機構部により接点開離する時は前記アーク接触子と前記アークブロックを接触させ、前記可動接点と前記固定接点とを開離させた後に前記アーク接触子と前記アークブロックを開離させる気中遮断器において、前記アークブロックを変位自在に支持する支持手段を設け、大電流発生時には前記開閉機構部により接点開離される前に前記可撓導体の両片間に発生する電磁反発力により前記可動子が回動され、前記アーク接触子と前記アークブロックが接触した後に前記可動子の押圧動作によって前記アークブロックが変位するように構成したことを特徴とする気中遮断器。
2. アークブロックは、支持手段を介して第１の導体と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の気中遮断器。
3. 支持手段は、アークブロックの長手方向に沿って多数並設されていることを特徴とする請求項２記載の気中遮断器。
4. アークブロックは、支持手段に対応して複数に分割されていることを特徴とする請求項３に記載の気中遮断器。
5. 支持手段は、アークブックと第１の導体に設けられた固定金具との間に介在された導電性の弾性部材を有することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の気中遮断器。
6. 弾性部材はリング状の斜めコイルバネであることを特徴とする請求項５に記載の気中遮断器。

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