JP2996807B2 - 開閉器 - Google Patents
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Description
や限流器または電磁接触器など、電流遮断時に容器内で
アークが発生する開閉器に関するものである。
遮断器の開成時状態を示す側面図、図28は図27の回
路遮断器の接点開離直後の状態を示す側面図、図29は
図28の回路遮断器における可動接触子の最大開離状態
を示す側面図である。図において、1は回路遮断器の可
動接触子であり、この可動接触子1は基部の回動支点
(回動中心)14を(図28,図29参照)を中心にし
て回動するように支持されている。2は前記可動接触子
1の一端(自由端部下面)に固着された可動接点、3は
前記可動接触子1の回動により可動接点2と接離する固
定接点、4はその固定接点3を一端に有する固定接触子
であり、この固定接触子4の形状構成については後述す
る。5は前記固定接触子4の他端に接続された電源側の
端子部である。6は消弧板で、前記可動接点2と前記固
定接点3との開離時にそれらの接点間に発生するアーク
を引き延ばして冷却すべく機能する。7は前記消弧板6
を保持する消弧側板である。8は前記可動接触子1を回
動させる機構部であり、この機構部8は、電流検出部
(図示せず)を内蔵し、該電流検出部が短絡電流を検知
することによって作動するようになっている。9は前記
機構部8を手動で操作するためのハンドル、10は負荷
側の端子部、11はその端子部10を前記可動接触子1
に接続する導体である。12はこれらの回路遮断器構成
部品を収納する容器、13はその容器12の壁部に設け
られた排気孔である。
いて説明する。従来の固定接触子4は、電源側の端子部
5が接続されて水平方向に延びる導体部4aと、この導
体部4aにおける前記端子部5と反対側の端部に下方へ
向け折曲形成された垂直な導体部4bと、この導体部4
bの下端から前記導体部4aとは反対側の水平方向に延
びる段差状下部の導体部4cと、この導体部4cの先端
から垂直方向に立ち上がる導体部4dと、この導体部4
dの上端から前記導体部4a側に向って水平方向に延び
る導体部4eとから成る形状に一体形成され、前記導体
部4e上に固定接点3が設けられた構成となっている。
て、段差状下部の導体部4cと固定接点3側とを接続し
ている導体部4dは、固定接点3の位置より可動接触子
1の可動接点2が固着されていない他端部側で且つ端子
部5の反対側に位置し、固定接点3を有する導体部4e
は、端子部5を有する導体部4aと同一水平面上にあっ
て、可動接点2と固定接点3相互の接点閉成時に該接点
接触面の位置より下方に位置している。かかる固定接触
子4は、その全体表面が絶縁されていない素肌露出状態
で使用されている。
において、固定接触子4の端子部5を電源に接続すると
共に、負荷側の端子部10を負荷に接続する。この状態
において、ハンドル9を矢印B方向に操作すると、機構
部8が動作して可動接触子1が基部の回動支点14を中
心として下降回動することにより、可動接点2が固定接
点3と接触した接点閉成状態となって、電力が電源から
負荷に供給される。この状態で、通電の信頼性を確保す
るために可動接点2は固定接点3に規定の接触圧力で押
えつけられている。
絡事故などが起こり、回路に大きな短絡電流が流れる
と、この大電流を前記機構部8内の電流検出部が検知し
て前記機構部8を作動させる。これによって、可動接触
子1が接点開離方向に回動することで可動接点2が固定
接点3から開離する。このような接点開離時には、図2
8および図29に示すように、可動接点2と固定接点3
との間にアークAが発生する。
れると、可動接点2と固定接点3の接触面における電磁
反発力が非常に強くなり、前記可動接点2にかかってい
る接触圧力に打ち勝つために、可動接触子1は機構部8
の動作を待たずに接点開離方向に回動する。従って、そ
の回動により、可動接点2と固定接点3の開離が起こ
り、それらの接点2,3間に発生したアークAは、消弧
板6で引き延ばされて冷却される。この結果、アーク抵
抗が上昇し、短絡電流が小さく絞られる限流が起こり、
電流零点で前記アークAは消弧されて電流遮断が完了す
る。
るために非常に重要である。限流性能を高めるために
は、上述のようにアーク抵抗を増大させる必要がある。
き延ばす方法としてよく使われるのは、例えば特開昭6
0−49533号公報や特開平2−68831号公報に
示されているような形状の固定接触子を利用する方法で
ある。これらの公報に示された固定接触子の形状は、図
27〜図29に示した固定接触子4の形状と基本的には
同じである。この固定接触子4による電流経路は、図2
7〜図29において、電源側の端子部5から導体部4
a,4b,4c,4d,4eを順に経て固定接点3に至
る。このような電流経路において、固定接触子4の固定
接点3側の電流経路4eに流れる電流がアークAに及ぼ
す電磁力は、アークAを消弧板6方向へ引き延ばす力と
なる。また、電流経路4eに流れる電流が可動接触子1
に及ぼす電磁力は可動接触子1を開極する方向であり、
接点2,3間の開極速度を高めアーク長の増大を速める
ように働く。この結果、アーク抵抗はより高くなり限流
性能の優れた回路遮断器が得られる。
には、上述のようにアーク抵抗を高めることが必要であ
るが、この場合、接点2,3が開離した直後の未だ電流
が最大値になる前に、アーク抵抗を高めなければならな
い。電流が大きくなった後にアーク抵抗を高めても、電
流の慣性効果のためになかなか電流は限流されない。か
えって、大電流で且つ抵抗が高いため、遮断器内で発生
するアークエネルギーが大きくなり、遮断器の損傷が激
しくなるだけである。従って、接点2,3が開離した直
後の接点間の開極速度を素早く立ち上げ、さらに、アー
クを強い電磁力で大きく引き延ばし、急激にアーク抵抗
を高めるような固定接触子形状が必要となる。
触子形状を持つ開閉器は以上のように構成されているの
で、図28に示すように、接点2,3開離直後に可動接
触子1を開極させる方向に働き、かつアークAを電源側
の端子部5方向に引き延ばす電磁力を同時に発生する固
定接触子4の電流経路は、固定接点3側の導体部4eだ
けである。他の電流経路(導体部)4a,4b,4c,
4dは、全て可動接触子1の開極動作を妨げ、かつアー
クAを前記端子部5と反対側に引き延ばす電磁力を発生
している。また、可動接触子1の回動中心14側の一部
に働く電流経路4dによる電磁りきは可動接触子1をを
開極させる方向だが、可動接触子1の可動接点2側の一
部に働く電流経路4dによる電磁力は前記開極を妨げる
方向であり、全体として電流経路4dによる可動接触子
1の開極を妨げるように働く。さらに、電流経路4dの
電流は、前記アークAの電流と同方向でアークと引き合
うため、アークAを端子部5の方向と逆方向に引き延ば
す結果となる。電流経路4aと4cの電流は可動接触子
1の電流と同方向のために可動接触子1と引き合い、可
動接触子1に開極方向と反対方向の電磁力を及ぼす。ま
た、電流経路4aと4cの電流は電流経路4eと逆方向
に流れているので、アークを端子部5の方向と逆方向に
引き延ばす電磁力を発生させる結果となる。電流経路4
bの電流は、可動接触子1の電流と垂直かつ可動接触子
より端子部5側に位置するので、可動接触子1に開極と
反対方向の電磁力を及ぼす。また、電流経路4bの電流
は、アークの電流と逆方向のため反発し合い、アークを
端子部5の方向と逆方向に引き延ばすことになる。この
ような理由により、電流経路4eが発生する可動接触子
1を開極させ且つアークを端子部5方向に引き延ばす電
磁力が電磁力が減少してしまう。したがって、従来の開
閉器に使用されている固定接触子4の形状では、該固定
接触子4に流れる電流の電磁力がアークを引き延ばすた
めに効果的に作用していないという問題点があった。
消するためになされたもので、短絡電流等の大電流が流
れた際、可動接触子が開極方向に大きな電磁力を受けて
接点を素早く開離させることができると共に、接点開離
直後には固定接触子の全てを流れる電流によりアークを
端子部方向に引き延ばすことができ、アーク長が急激に
増大してアーク電圧を急激に立ち上げることができ、且
つ、可動接触子の開極距離が増大した際には、アークが
冷却されて、高いアーク電圧を発生、維持でき、優れた
限流性能を持つ開閉器を得ることを目的とする。
が容易でありながら、その固定接触子が可動接触子の開
閉動作を妨げる恐れのない開閉器を得ることを目的とす
る。
電圧を、より一層急速に立ち上げること、電流遮断直前
のアーク長を効果的に長くすること、高いアーク電圧を
維持して短絡電流遮断時の通過エネルギーを小さく抑え
ること、などが可能な開閉器を得ることを目的とする。
子の開極速度の立ち上がりを上昇させることができる開
閉器を得ることを目的とする。
動接触子側のアークスポット近傍のアークにかかるアー
クを端子部側に引き延ばす磁場成分を小さくでき、排気
孔から火花、溶融物等の放出が減少する開閉器を得るこ
とを目的とする。
閉器は、一端部に可動接点を有する可動接触子と、この
可動接触子の開閉動作で前記可動接点と接離可能な固定
接点を一端部に有する固定接触子と、この固定接触子の
他端部に接続する端子部とを備えた開閉器において、接
点閉成状態の前記可動接点が前記固定接点から開離する
方向を上方とした時、前記固定接触子を、前記端子部と
接続する第1導体部、前記固定接点を有する第2導体
部、及び第1導体部と第2導体部を上下方向に接続する
第3導体部で構成し、第3導体部を前記固定接点の位置
より可動接触子の可動接点が設けられていない他端部側
で且つ前記端子部の反対側に配置し、第1導体部を、前
記接点閉成状態時に前記可動接触子の前記可動接点が設
けられている一端部の導電路の中心より上方に配置する
と共に、前記接点開成状態時に前記可動接点の接触面よ
り下方に配置し、前記接点開成状態時に前記可動接点表
面から見渡せる前記第1導体部の部位を絶縁物で被覆し
たものである。
子が、ほぼU字形状をなした接続導体部位を有し、その
U字形状の一端部の内側に固定接点を固着し、且つ、前
記U字形状の他端部に端子部を接続したもので、前記固
定接点の固着面より上方に位置する接続導体の部位に
は、前記固定接触子に対する可動接触子の開閉動作を許
容するためのスリットを設けたものである。
子に接続する端子部を、前記第1導体部と面一、また
は、その第1導体部より上方、もしくは、前記第1導体
部より下方に位置するように形成し、前記第1導体部の
下方に位置する端子部は、接点閉成状態の時の接点接触
面より上方に位置させたものである。
固定接点を接続する接続導体のうち、固定接点にすぐ接
続される部分で、固定接点の位置より端子部と反対側
に、閉成時の可動接触子とほぼ平行な部分を持つ固定接
触子の形状としたものである。
子を開閉動作させる機構部と、接点に接触圧を与える接
触圧付与手段と、短絡電流等の通電時に前記機構部が開
極動作を行う以前に電磁反発力で可動接点が前記接触圧
に抗して固定接点から開離する時の前記可動接点の最大
開離位置を規定する開離位置規定手段とを備え、前記最
大開離位置における前記可動接点の接触面が第1導体部
より上方に位置するように構成したものである。
の大きな電流が流れると、固定接触子を構成する導体を
流れる全ての電流により、可動接触子が器開極方向に大
きな電磁力を受け素早く開離することによって、接点間
距離が増大すると共に、接点開離直後には前記固定接触
子を構成する導体を流れる全ての電流によりアークが端
子部方向に引き延ばされ、アーク長が増大してアーク電
圧が急激に立ち上がり、その後もアークが第1導体部を
覆う絶縁物に押し付けられることにより、高いアーク電
圧を発生させて維持することができる。
触子が略U字形状をなしていることにより、その固定接
触子の成形加工が頗る容易である。また、前記固定接触
子において、固定接点の固着面より上方に位置する導体
部位に可動接触子の開閉動作を許容するスリットを設け
たことにより、前記固定接点に対する前記可動接触子の
開閉動作が前記固定接触子によって妨げられるようなこ
ともない。
を第1導体部と面一もしくは上方に配置したので、端子
部を流れる電流により接点開離直後にアークを引き延ば
し、アーク電圧をより急速に立ち上げることができる。
また、端子部を第1導体部より上方に配置すると、遮断
直前のアーク長を効果的に長くすることができる。ま
た、端子部もしくは端子部の一部を、第1導体部より下
方に配置したので、高いアーク電圧を維持でき、短絡電
流遮断時の通過エネルギーを小さく抑えることができ
る。さらに、端子部を第1導体部より下方で且つ固定接
点接触面より上方に配置すると、端子部の電流によって
固定接点表面近傍のアークを引き延ばすことができる。
体部の固定接点の位置より端子部と反対側の部位に、接
点閉成時の可動接触子と略平行な部分を持つ固定接触子
構成としたので、電磁力による可動接触子の開極速度の
立ち上がりが上昇する。
流等の通電時に機構部が開極動作を行う以前に電磁反発
力により可動接点が接触圧に抗して固定接点から開離す
る時の可動接点の最大開離位置における前記可動接点の
表面が第1導体部より上方に位置するので、遮断動作半
ば以降に可動接触子側のアークスポット近傍のアークに
かかるアークを端子部側に引き延ばす磁場成分が小さく
なり、排気孔からの火花や溶融物等の放出が減少する。
は実施例1による開閉器として容器を断面じた回路遮断
器の閉成状態を示す消弧部の側面図、図2は図1の回路
遮断器の開成状態を示す側面図であり、図27〜図29
と同一または相当部分には同一符号を付して重複説明を
省略する。図において、4は一端部に固定接点3が設け
られた固定接触子であり、この固定接触子4は、第1導
体部4aと第2導体部4eと第3導体部4dとから構成
されている。
において、可動接触子1の可動接点2が固定接点3から
開離する方向を上方とした時、前記固定接触子4は、電
源側の端子部5が接続されて水平方向に延びる第1導体
部4aと、この第1導体部4aの下方に離間位置した第
2導体部4eと、この第2導体部4eと前記第1導体部
4aを前記端子部5の反対側で上下方向に接続している
第3導体部4dとから成る形状に一体形成され、前記第
2導体部4e上に固定接点3を固着して該固定接点3を
第1導体部4aの下方に位置させた構成となっている。
の位置より可動接触子1の可動接点2が固着されていな
い他端側側で、且つ、前記端子部5の反対側(可動接触
子1の回動支点14側)に第3導体部4dが位置する向
きとして容器12に取付けセットされている。この場
合、第1導体部4aは、固定接点3に可動接点2が接触
した接点閉成時に該接点接触面より上方に全て位置し、
且つ、接点開成時に可動接点2の接触面より下方に位置
する配置としてある。特に、前記第1導体部4aは、可
動接触子1の電流路の中心より上方に位置している。
可動接触子1の回動を妨げないようにするための切欠部
(図示せず)が設けられた構成となっている。なお、図
1および図2においては、図27に示した従来の回路遮
断器における機構部8とハンドル9および負荷側の端子
部10を省略しており、これらは、当然、容器12内に
収納配置されている。
定接触子を示す斜視図である。図3(a)に示す固定接
触子4は、第1導体部4aと第2導体部4eと第3導体
部4dとによって略U字形状に一体形成され、そのU字
状の一端である前記第1導体部4aの電源接続側の端部
に電源側の端子部5が接続されている。また、これと反
対側の端部となるU字形状の内側、即ち、前記第2導体
部4eの上面部に固定接点3が固着されている。さら
に、前記固定接触子4において、前記固定接点3の固着
面より上方に位置する接続導体部(第1導体部4aと第
3導体部4d)には、第2導体部4e上の固定接点3に
対する可動接触子1の開閉動作を妨げないようにするた
めのスリット40が設けられている。
り、この絶縁物15は、前記固定接触子4の表面と前記
スリット40の内面を、第1導体部4aの端子部5接続
部近傍から第3導体部4dに亘って被覆している。
の大電流が流れると、機構部の動作を待たずに可動接触
子1が回動して可動接点2と固定接点3が開離し、これ
らの接点2,3間にアークAが発生することは従来と同
様である。図4は、前記接点2,3が開離する直前の状
態を示している。ここで、矢印は電流を示し、消弧板6
は簡単のために省略した。
は、第1導体部4aを流れる電流と同一方向なので、可
動接触子1は上方に吸引される。第3導体部4dを流れ
る電流は可動接触子1を流れる電流に対して垂直方向で
あり、第3導体部4dから端子部5側の可動接触子1の
部位1Aには、可動接触子1を開極させる方向に力を及
ぼす。
の可動接触子1の部位1Bには、可動接触子1を開極さ
せる方向と反対側の力を及ぼす。
での距離が前記部位1Bまでの距離より大きいので、第
3導体部4dの電流が可動接触子1に及ぼす合計の慣性
モーメントは可動接触子1を開極させる方向に働く。従
って、前記固定接触子4に流れる各電流成分が発生する
電磁力は、全て可動接触子1を開極させる方向への力と
なる。この結果、接点開離直後の接点2,3間の距離は
急激に増大し、アーク抵抗が素早く立ち上がる。
つ、可動接点2が未だ第1導体部4aより下方にある状
態を示している。端子部5から第1導体部4aまでで構
成される電流経路は、全てアークAより上方にある。こ
の結果、その電流経路が発生するアークAに作用する電
磁力は、アークAを端子部5側に引き延ばす力である。
また、第3導体部4dに流れる電流はアークAの電流と
逆方向になるので、第3導体部4dを流れる電流による
電磁力もアークを端子部5側に引き延ばす力となる。従
って、この固定接触子4に流れる電流が発生する電磁力
は、全てアークAを端子部5側に引き延ばす力となる。
この結果、接点開離直後のアークAは強力に引き延ばさ
れ、アーク抵抗が急激に高くなる。
生する磁場強度分布の説明するために示した可動接触子
と固定接触子の側面図、図6(b)は図6(a)のA−
A線断面図である。図において、41はスリット40を
挟む左右両側の第1導体部4aの各断面の重心である。
図6(c)は理論計算で求めた固定接触子4を流れる電
流がつくる図6(b)のZ軸上での磁場強度分布図であ
り、正方向の磁場がアークを端子部5側に引き延ばす磁
場成分である。図6(c)で示すように、第1導体部4
aは可動接触子1が回動する平面から左右にずれた所に
位置する。
および第3導体部4dを流れる電流の影響のために、第
1導体部4aより上部の空間(領域Z0)までアークA
を端子部5側に引き延ばす磁場成分が存在する。そのた
め、図7のように、可動接点面が第1導体部4aより上
方まで回動しても、第1導体部4aのスリット40の部
分では、アークAは端子部5側に力を受け、前記スリッ
ト40の奥(スリット40の端子部5側の端部内面)の
部分を覆う絶縁物15aに押しつけられて冷却される。
この結果、接点開離直後に急激に上昇したアーク抵抗が
更に増大し、高いアーク電圧が維持されるので、電流ピ
ークおよび通過エネルギーを小さく押えることができ、
優れた限流性能を有した回路遮断器が得られる。
回動を妨げないようにするためのスリット40を前記可
動接触子1の回動面に対して左右対称に設けた固定接触
子4の形状について説明したが、この固定接触子4は図
8に示すような形状構成としても同様の効果が得られ
る。
(b)は図8(a)の固定接触子を絶縁した状態を示す
斜視図である。この実施例による固定接触子4は、図8
(a)のように、端子部5側に向って左側にのみ第1導
体部4aを配した形状構成としている。この固定接触子
4の場合、図9(a)のように可動接触子の開極初期の
アークAの上部半分において、このアークAの電流と前
記左側だけの第1導体部4aの電流が同じ方向となるの
で、アークAは前記左側だけの第1導体部4aに引き付
けられ、この第1導体部4aを覆う絶縁物15に強く触
れて冷却される。このため、前記開極初期においては、
アーク電圧がより素早く立ち上がる。
接点2が第1導体部4aより上方に位置すると、図9
(b)に示すように、アークAの下部半分において、ア
ーク電流と前記左側だけの第1導体部4aの電流が逆方
向となって反発し合うので、アークAは前記左側だけの
第1導体部4aを覆う絶縁物15から遠ざかり、この絶
縁物15から発生する蒸気量を減らすことができるの
で、電流増加に伴う容器12内の圧力上昇を抑え、圧力
による容器12の損傷を未然に防止できる。
1の回動面に対する固定接触子4の第1導体部4aを左
右どちらか一方にすると、限流効果に優れ且つ圧力によ
る容器12の損傷が起こり難い形状構成の固定接触子4
を得ることができる。
aと面一にしたが、この実施例2のように左右どちらか
一方だけの第1導体部4aを有する図7の固定接触子4
の形状構成にすると、端子部5を流れる電流成分も、可
動接触子1の初期開極スピードを上昇させ、かつ固定接
点3表面近傍のアークを端子部5側に引き延ばす磁場が
発生し、開極初期のアーク電圧の立ち上がりを効果的に
速めることができる。
施例では、電源側の端子部5を第1導体部4aより上方
に配した固定接触子4の形状構成としている。このよう
に、端子部5を第1導体部4aより上方にすると、同様
に開極初期のアーク電圧の立ち上がりを、より効果的に
速めることができる。
施例による固定接触子4にあっても、電源側の端子部5
を第1導体部4aより上方に配した形状構成としてお
り、従って、同様の効果が得られる。 実施例5. 図12は実施例5による主要部の側面図である。この実
施例では、固定接触子4の端子部5を第1導体部4aよ
り上方に配置し、図3に示したスリット(切欠部)40
に相当するスリットを前記端子部5側の直ぐ近くまで設
けた構成としている。このように構成すると、アーク端
子部5近くまで引き延ばされたアークの電流の一部が端
子部5の電流と引き合うので、アークが大きく延びる遮
断直前において効果的にアークを引き延ばせる。
により長くできるので、比較的高電圧の回路(例えば、
550Vの回路)における比較的小さな電流の遮断動作
など、遮断直前の電磁力によるアーク引き延ばし作用が
遮断性能に重要な影響を与える場合に特に有効である。
施例では、固定接触子4の端子部5を第1導体部4aよ
り下方に位置させた構成としている。このような構成に
すると、固定接触子4のアークより端子部5側の一部に
おいてアークと同方向に電流成分が生じる。このよう
に、アークと同方向の電流成分がつくる磁場は、開極初
期において可動接触子1を開極させる方向に働き、開極
初期のアーク電圧の立ち上がりが改善させる。また、前
記アークと同方向の電流成分がアークと引き合うため、
ある程度、接点2,3が開離して引き延ばされたアーク
Aを、この上方向電流の近くで補足することが可能とな
る。そのため、遮断動作の途中でアークAが接点2,3
間に引き戻されるようなことがなく、高いアーク電圧を
維持することが可能となる。
固定接点3の表面より上方に配置したので、端子部5の
電流が固定接点3表面のアークAを引き延ばす磁場成分
が発生し、アーク電圧の立ち上がりを速めることができ
る。
施例では、固定接触子4の端子部5が第1導体部4aお
よび固定接点3表面のそれぞれより下方に位置させた構
成としている。このように、固定接点3の表面より端子
部5を下方に位置させると、前述のアークを補足するア
ークと同方向の電流成分が増加し補足効果が増大し、遮
断動作後半において、より高いアーク電圧を維持でき
る。そのため、電流遮断完了までの時間が短くなり、遮
断動作により遮断器内部に発生する総エネルギー量およ
び、通過エネルギーを減少させることが可能となる。
4の接続を垂直方向の導体によって行ったが、それらの
接続は、図15,図16に示すように、斜めに延びる導
体によって行ってもよく、この場合、上記実施例とほぼ
同様の効果が得られ、さらには、接続部の屈曲部が鈍角
となるので、固定接触子4の曲げ加工が簡単となる。
例では、上記実施例1において、固定接触子4の固定接
点3を固着した第2導体部4eのかわりに、第2導体部
4eを可動接触子1の回動中心14の方向に延ばして、
第2導体部4eの部分に流れる電流が閉成時の可動接触
子1に流れる電流と略平行で逆方向になるよう構成して
いる。このような構成にすると、第2導体部4eの電流
によるアークAを端子部5側に引き延ばす電磁力が増大
し、また閉成時の可動接触子1と第2導体部4eとの間
に電磁反発力が働くため、可動接触子1の回動スピード
が増大し、接点開離直後のアーク長が早く大きくなる。
このため、アーク抵抗の立ち上がりが、より早くなり、
より限流性能が向上する。
施例では、開成状態においても可動接触子1の一部が、
固定接触子4の第1導体部4aと第2導体部4eおよび
第3導体部4dで囲まれた空間内に位置するように構成
している。このように構成すると、開極初期から開極動
作後半までの被あっ屈曲部的長い長い間、可動接触子1
が固定接触子4を流れる電流がつくる磁場により開極方
向に大きな電磁力を受ける。このため、開極初期だけで
なく、可動接点2が第1導体部4aの上部に出てからも
可動接触子1の開極速度は減少しないので、最大開極距
離に対する時間を早めることが可能となる。
(例えば550V)における比較的小さな短絡電流領域
の遮断動作では、可動接触子1に働く電磁反発力が小さ
く電流遮断直前においても接点間の開離距離が小さいの
で、接点間にて絶縁破壊を起こし遮断失敗を起こすこと
がある。そこで、上記実施例9(図18)のように、接
点最大開離距離に到達する時間を速めるように構成する
ことによって、前述のような遮断失敗を防ぐことが可能
となる。
1が回動できる範囲を規定する手段(例えば、容器12
内に設けられたストッパー)が設けられている。このよ
うな回動規定手段は一つに限らず、機構部が動作した時
の最大開極可能な距離d1と機構部が動作していない時
の最大開極可能距離d2が異なる場合がある。
が流れると、機構部の動作を待たずに電磁力により可動
接触子1が回動することを述べたが、一般に大電流を遮
断する時の機構部動作は電磁力による開極に比べて遅い
ので、回路遮断器の限流性能は機構部が動作していない
時の最大開極可能距離d2に大きな影響を受ける。
である。なお、図19と図20とでは、可動接触子1の
最大開極可能距離d1と最大開極可能距離d2が異なる
場合を示している。図19および図20において、1は
最大開極可能距離d2における可動接触子を示し、1’
は最大開極可能距離d1における可動接触子を示してい
る。図19のように、最大開極可能距離d2における可
動接点2の接触面が第1導体部4aより上方に位置する
ように構成すると、大電流の遮断動作時に可動接触子1
は機構部(図示せず)が動作するまで、図19の1の位
置に一時的にとどまり、遮断動作半ば以降可動接触子1
側のアークスポット近傍にかかるアークを端子部5側に
引き延ばす磁場成分は小さくなる。排気孔(図示せず)
は一般に第1導体部4aより上部に設けられるので、前
記磁場成分の減少により、火花や溶融物等の排気孔から
の放出は減少する。つまり、図19のような構成にする
と、アークスペースを小さくすることが可能となる。
d2における可動接点2の接触面が第1導体部4aより
下方に位置するように構成すると、大電流の遮断動作時
に可動接触子1は機構部が動作するまで図20の1の位
置に一時的にとどまるので、遮断動作半ばにおいても前
記空間内にあり、固定接触子4を流れる全ての電流成分
により効果的に引き延ばされ、遮断動作半ばにおいても
高いアーク電圧を維持できる。但し、比較的高い電圧の
回路では、最大開極可能距離d2が小さいと引き延ばさ
れたアークが接点2,3間の絶縁破壊に伴い接点間に引
き戻されることがあり、外形寸法載せ威厳により重文な
最大開極可能距離d2が設けられない場合がある。つま
り、図20は比較的低い回路電圧における大電流遮断時
の限流性能を重視した構成と言える。
1(b)は図21(a)のB−B線断面図である。この
実施例では、可動接触子1の一部である可動接触子導体
部1aの断面を図21(b)に示すように傘型に形成し
ている。このようにすると、可動接触子導体部1aを流
れる電流が下方に片寄るので、第2導体部4eの電流に
よる開極直前直後の反発力が増大し、接点の開極速度の
立ち上がりが一層上昇する。また、このような形状の可
動接触子1を用いることにより、可動接触子1が開極す
る時の空気抵抗を減少させることが可能となる。さら
に、アーク電流が比較的小さい領域の開極初期におい
て、このような可動接触子1を用いることにより、可動
接触子1の開極に伴い周りからアークへと引き込まれる
空気の量が上昇するので、アークが冷却されアーク電圧
がより上昇し限流性能を向上させることができる。
の略中央にスリット40を設け、第1導体部4aおよび
第3導体部4dを左右に配置している。このように、2
つの電流経路が略平行に存在する場合の前記電流経路を
流れる電流をつくる磁場の一般的な特性について、以下
に説明する。
の2つの電流経路につくる磁場特性を説明するための簡
略図である。同図(a)において、zx面が可動接触子
の軌跡を含む面に相当し、端子部はx軸の正方向に、可
動接触子の回動中心はx軸の負の方向に、可動接点はz
軸の正方向にそれぞれ位置し、固定接触子の左右導体4
3a,43bの電流路の中心線はxy平面上に2a距離
にて平行に配置されており、前記左右導体43a,43
bはzx平面に対して対称であり、それらの左右導体を
流れる電流I1,I2は−x方向に流れ、大きさは等し
いとすると、y軸の正方向の時な成分がアークを端子部
側(x軸の正方向)に引き延ばすように作用する。この
時、原点0とy軸上の−aの点を結ぶ線とY軸上の−a
の点とz軸上の任意の点P0を結ぶ線の成す角度をθと
すると、点P0におけるY方向磁場Byの変化は、次式
で表わされる。 By=(μI/4πa)sin(2θ) 但し、θの範囲は−90゜<θ<90゜であり、μは透
磁率、電流I=I1+I2である。
向磁場Byの関係をグラフにした図である。また、図2
2(c)は、z=a・tanθの関係から図22(b)
の横軸をz軸上の長さに変換した図である。図22
(c)から分かるように、zの値が0≦z≦aの領域よ
りa<zの領域におけるzの値の増加に伴うy方向磁場
Byの変化割合が平均して小さい。例えば、y方向磁場
Byがピーク値の80%になる値は、0≦z≦aの領域
ではa/2であり、a<zの領域では2aである。以上
のような、xy平面上の平行な導体とz軸上の点P0の
位置関係を、実際の実施例にあてはめてみると、図23
のようになる。
図23(b)のC−C線断面図である。この実施例で
は、前記C−C線断面をyz平面とし、41を左右の第
1導体部4aの各断面の重心とし、点P0を可動接触子
1の一断面の重心としている。ここで、角度θが45゜
±10゜になるように構成している。このように構成す
ると、重心点P0における切欠部(スリット40)左右
の導体を流れる電流によるy方向磁場Byは最低でも最
大値の約94%となる。従って、開極直後において第導
体部4aの電流が可動接触子2を吸引する力をほぼ最大
限利用することができ、可動接触子1の開極直後の開極
速度の立ち上がりを高め、アーク電圧の立ち上がりを改
善することが可能となる。
この実施例による固定接触子4は、第1導体部4aと第
3導体部4dおよび第2導体部4eの一部にスリット4
0を設けた形状構成としている。このよう固定接触子4
の屈曲部にスリット40を設けることによって、固定接
触子4の曲げ加工が行い易くなる。
この実施例による固定接触子4は、第1導体部4aの第
3導体部4d側を斜めに形成した形状構成としている。
そして、前記第1導体部4aと第3導体部4dおよび第
2導体部4eの一部に図24の場合と同様にスリット4
0を設けている。従って、この実施例14にあっても、
上記実施例26の場合と同様の効果が得られる。
この実施例では、固定接触子1のスリット40の奥部を
被覆する絶縁物15aの高さを高く構成している。この
ように構成すると、端子部5側に引き延ばされたアーク
が押し付けられる絶縁物の面積が多くなり、アークを冷
却する効果が増大し、アーク電圧が上昇するので、限流
性能が向上する。また、排気孔から端子部5側に引き出
すホットガスが端子部5に触れるのを防止でき、可動接
触子1と端子部5との間でのアークの発弧に伴うアーク
電圧の低下を防止できる。
について説明したが、他の開閉器であってもよく、上記
実施例と同様の効果が得られる。
ば、固定接触子を流れる全ての電流により、可動接触子
が器開極方向に大きな電磁力を受け素早く開離すること
によって、接点間距離が増大すると共に、接点開離直後
には前記固定接触子を構成する導体を流れる全ての電流
によりアークが端子部方向に引き延ばされ、アーク長が
増大してアーク電圧が急激に立ち上がり、その後もアー
クが第1導体部を覆う絶縁物に押し付けられることによ
り、高いアーク電圧を発生させて維持することができる
という効果がある。
U字形状に形成したので、その固定接触子の成形加工が
頗る容易である。また、前記固定接触子において、固定
接点の固着面より上方に位置する導体部位に可動接触子
の開閉動作を許容するスリットを設けたことにより、前
記固定接点に対する前記可動接触子の開閉動作が前記固
定接触子によって妨げられるようなことがない効果があ
る。
体部と面一もしくは上方に配置したので、端子部を流れ
る電流により接点開離直後にアークを引き延ばすことが
でき、限流性能がさらに向上する効果がある。また、端
子部を第1導体部より上方に配置すると、比較的高い電
圧の回路遮断性能が向上する効果がある。さらに、端子
部もしくは端子部の一部を、第1導体部より下方に配置
したので、高いアーク電圧を維持でき、短絡電流遮断時
の通過エネルギーを小さく抑える効果がある。また、端
子部を第1導体部より下方かつ固定接点接触面より上方
に配置したことによって、端子部の電流によりこて表面
近傍のアークを引き延ばすことができ、限流性能が向上
する効果がある。
定接点の位置より端子部と反対側の部位に、閉成時の可
動接触子と略平行な部分を持つように構成したので、電
磁力による可動接触子の開極速度の立ち上がりが上昇
し、一層限流性能が向上する効果がある。
電時に機構部が開極動作を行う以前に電磁反発力により
可動接点が接触圧に抗して固定接点から開離する時の可
動接点の最大開離位置における前記可動接点の表面が第
1導体部より上方に位置するので、遮断動作半ば以降に
可動接触子側のアークスポット近傍のアークにかかるア
ークを端子部側に引き延ばす磁場成分が小さくなり、排
気孔からの火花や溶融物等の放出が減少するという効果
がある。
弧部の側面図である。
る。
ある。 図3(b)は図3(a)の固定接触子を絶縁した状態を
示す斜視図である。
動作説明図である。
動作説明図である。
発生する磁場強度分布を説明するための図である。 図6(b)は図6(a)のA−A線断面図である。 図6(c)は図6(b)のZ軸上において固定接触子を
流れる電流がつくる磁場強度分布を示すグラフ図であ
る。
を示す動作説明図である。
図である。 図8(b)は図8(a)の固定接触子を絶縁した状態の
斜視図である。
た回路遮断器の接点開離直後の状態を示す主要部の側面
図である。 図9(b)は図9(a)の接点最大開離状態を示す主要
部の側面図である。
る。
である。
面図である。 図21(b)は図21(a)のB−B線断面図である。
般的な磁場特性の説明図である。 図22(b)は図22(c)における角度θとy方向磁
場Byとの関係を表わすグラフ図である。 図22(c)はz=a・tanθの関係から図22
(b)の横軸をz軸上の長さに変換したグラフ図であ
る。
の側面図である。 図23(b)は図23(a)のC−
C線断面図である。
る。
る。
る。
ある。
示す側面図である。
大開離状態を示す側面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 一端部に可動接点を有する可動接触子
と、この可動接触子の開閉動作で前記可動接点と接離可
能な固定接点を一端部に有する固定接触子と、この固定
接触子の他端部に接続する端子部とを備えた開閉器にお
いて、接点閉成状態の前記可動接点が前記固定接点から
開離する方向を上方とした時、前記固定接触子を、前記
端子部と接続する第1導体部、前記固定接点を有する第
2導体部、及び第1導体部と第2導体部を上下方向に接
続する第3導体部で構成し、第3導体部を前記固定接点
の位置より可動接触子の可動接点が設けられていない他
端部側で且つ前記端子部の反対側に配置し、第1導体部
を、前記接点閉成状態時に前記可動接触子の前記可動接
点が設けられている一端部の導電路の中心より上方に配
置すると共に、前記接点開成状態時に前記可動接点の接
触面より下方に配置し、前記接点開成状態時に前記可動
接点表面から見渡せる前記第1導体部の部位を絶縁物で
被覆したことを特徴とする開閉器。 - 【請求項2】 前記固定接触子は、ほぼU字形状をなし
た接続導体部位を有し、そのU字形状の一端部の内側に
固定接点が固着され、且つ、前記U字形状の他端部に端
子部が接続されているもので、前記固定接点の固着面よ
り上方に位置する接続導体の部位には、前記固定接触子
に対する可動接触子の開閉動作を許容するためのスリッ
トが設けられていることを特徴とする請求項1記載の開
閉器。 - 【請求項3】 前記固定接触子に接続する端子部は、前
記第1導体部と面一、または、その第1導体部より上
方、もしくは、前記第1導体部より下方に位置するよう
に形成され、前記第1導体部の下方に位置する端子部
は、接点閉成状態の時の接点接触面より上方に位置して
いることを特徴とする請求項1記載の開閉器。 - 【請求項4】 前記固定接触子は、端子部と固定接点を
接続する接続導体のうち、固定接点にすぐ接続される部
分で、固定接点の位置より端子部と反対側に、閉成時の
可動接触子とほぼ平行な部分を持つていることを特徴と
する請求項1記載の開閉器。 - 【請求項5】 可動接触子を開閉動作させる機構部と、
接点に接触圧を与える接触圧付与手段と、短絡電流等の
通電時に前記機構部が開極動作を行う以前に電磁反発力
で可動接点が前記接触圧に抗して固定接点から開離する
時の前記可動接点の最大開離位置を規定する開離位置規
定手段とを備え、前記最大開離位置における前記可動接
点の接触面が第1導体部より上方に位置するように構成
したことを特徴とする請求項1記載の開閉器。
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DE69315384T DE69315384T2 (de) | 1992-07-02 | 1993-06-23 | Schalter |
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