JP3778081B2

JP3778081B2 - Arc extinguishing device and on-vehicle switch using the same

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Publication number: JP3778081B2
Application number: JP2001391830A
Authority: JP
Inventors: 貞次郎森; 剛関口; 敏博伊佐治; 重治大塚
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-12-25
Filing date: 2001-12-25
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2021-12-25
Also published as: JP2003197053A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アークを消弧するための消弧装置、及び消弧装置を用いた車載用開閉器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今後、電気自動車の需要が大きく成長すると見込まれている。直流開閉器に流れる電流は一般的に一方向である。しかし、例えば電気自動車に使用される車載用開閉器には、モータ駆動用電源の放電及び充電のため、二方向の直流電流が流れる。また、電気自動車の減速中にはモータから電源への回生が行われるため、車載用開閉器には通常方向とは逆方向の電流が流れる。
【０００３】
ところで、直流電流は、電流ゼロ点がないために交流電流より遮断が難しいと指摘されている。よって、車載用開閉器では、遮断性能の向上が求められている。消弧装置の構造は、開閉器の遮断性能に直接的に影響するため、特に重要である。
【０００４】
図９は、電気自動車の主回路を模式的に示す電気回路図である。１０１は電源、１０２Ａ及び１０２Ｂは車載用開閉器としての開閉器、１０３は車載用充電器、１０４はコンデンサ、１０５はインバータ、１０６はモータである。電気自動車ではアクセルを踏むと、電源１０１からの直流電流が開閉器１０２Ａ、インバータ１０５、開閉器１０２Ｂの方向に流れる。インバータ１０５は、供給された直流電流を交流電流に変換する。この交流電流がモータ１０６に流れて車は動き出す。この状態では電源１０１の電池は放電され、電源１０１からの放電量が既定量まで達すると充電が必要になる。
【０００５】
電源１０１の充電時には、インバータ１０５の運転休止によりモータ１０６は電源１０１と電気的に切り離され、充電用電源に接続された車載用充電器１０３から開閉器１０２Ａ、電源１０１、開閉器１０２Ｂを順次経由して、充電が行われる。充電時において開閉器１０２Ａ及び１０２Ｂには、放電時に流れる電流（以下、正方向電流）とは逆方向の電流（以下、逆方向電流）が流れる。したがって、開閉器１０２Ａ及び１０２Ｂは、正方向電流に加えて逆方向電流の遮断も要求される。
【０００６】
また、通電中あるいは充電中に、インバータやモータなどで短絡事故が発生すると、通常時の３〜１０倍という大きな電流が流れる。場合によってはそれ以上の電流が流れる。したがって、車載用開閉器は、正方向の大電流に加えて逆方向の大電流の遮断も要求される。なお、車載用開閉器が遮断する通常時の電流の一例は、電圧値３００〜４００Ｖ、電流値５０〜２００Ａである。また、短絡時には最大で電流値約２５００Ａの電流が流れる場合がある。
【０００７】
図１０は、従来の車載用開閉器について、放電中または充電中における消弧装置の一部破断正面図である。１１１Ａ及び１１１Ｂは固定接点、１１２Ａ及び１１２Ｂは可動接点である。１１３Ａ及び１１３Ｂは固定接点を有する固定接触子、１１４は両端に可動接点を有する可動接触子である。１１５は操作部材としての絶縁ロッド、１１６は消弧室ケース、１１６Ｃは絶縁ロッドを貫通させるために消弧室ケースに設けられた穴、１１７Ａ及び１１７Ｂは永久磁石である。図１０において永久磁石１１７Ａは紙面手前側にＮ極、紙面奥側にＳ極が着磁されており、永久磁石１１７Ｂも紙面手前側にＮ極、紙面奥側にＳ極が着磁されている。
【０００８】
固定接触子１１３Ａが電源側に、固定接触子１１３Ｂが負荷であるモータ側に電気的に接続されているとする。正方向電流は、固定接触子１１３Ａから固定接点１１１Ａ、可動接点１１２Ａ、可動接触子１１４、可動接点１１２Ｂ、固定接点１１１Ｂを経由して固定接触子１１３Ｂの方向に流れる。逆方向電流はこの逆に流れる。電流遮断時には、絶縁ロッドが作動して可動接触子１１４を図示上方向に押し上げる。これにより、固定接点１１１Ａと可動接点１１２Ａとが開離し、また固定接点１１１Ｂと可動接点１１２Ｂとが開離する。
【０００９】
図１１は、正方向電流を遮断するために接点を開離した状態における消弧装置の一部破断正面図である。開離した二つの接点間にはアークが発生し、それぞれのアークには正方向電流が流れる。また、磁力線はＮ極から発生しＳ極に至るから、開離した接点間の磁界は、紙面手前側から奥側に向かっている。ここでフレミングの左手の法則により、固定接点１１１Ａと可動接点１１２Ａとの間に発生したアークには紙面左側に、可動接点１１２Ｂと固定接点１１１Ｂとの間に発生したアークには紙面右側に駆動力が作用する。この駆動力によって、図１１のようにアークは曲げられて引き伸ばされる。アークは、このようにアーク長が伸びることによって、また周囲の空気により冷却されることによって、アーク抵抗が増大し、電流が大きく限流される。アークの電流対電圧特性が負特性の領域まで電流が限流されると、電流が遮断される。
【００１０】
次に、逆方向電流を遮断した場合について説明する。図１２は、逆方向電流を遮断するために接点を開離した状態における消弧装置の一部破断正面図である。開離した二つの接点間に発生したそれぞれのアークには逆方向電流が流れる。また、開離した接点間の磁界は紙面手前側から奥側に向かっている。フレミングの左手の法則により、固定接点１１１Ａと可動接点１１２Ａとの間に発生したアークには紙面右側に、可動接点１１２Ｂと固定接点１１１Ｂとの間に発生したアークには紙面左側に駆動力が作用する。この駆動力によって、図１２のようにアークが引き伸ばされる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アークが引き伸ばされた先で絶縁ロッド１１５が障害となり、アークの伸長の度合が少ない。そのため、アーク抵抗の増大が不十分で、短絡事故が発生した場合の大電流の遮断ができない。
【００１２】
また、絶縁ロッド１１５は、通常は樹脂製であるため、アークによって熱的損傷を受けると炭化する。逆方向電流を繰り返し遮断すると、絶縁ロッド１１５の表面は炭化の進行によって導電性を有するようになる。そのため、アーク電流は絶縁ロッド表面を介して流れてしまい、通常電流さえも遮断できなくなる。
【００１３】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、放電中及び充電中に流れる二方向の直流電流を遮断でき、とくに充電中の短絡事故により逆方向に大電流が流れた場合の遮断性能の向上を図り、さらに逆方向電流の繰り返し遮断における遮断性能の低下を防止した消弧装置、及びそれを用いた車載用開閉器を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る消弧装置は、電流を接点の開離によって遮断するときに発生するアークを消弧するための消弧装置において、固定接点及び可動接点からなる接点、前記可動接点を有する可動接触子、前記可動接触子に連結し前記接点を開離させるための操作部材、及び磁界を前記接点の近傍に発生させる磁界発生手段を備え、前記磁界発生手段は、前記操作部材が作動して開離した前記固定接点と前記可動接点との間に、前記可動接点から前記操作部材に向かう方向に対して平行方向に磁界を発生させ、前記可動接触子が、前記可動接点の側部を基点として前記開離動作と同一方向に延びた一対の突起を備え、前記磁界の方向に対して垂直方向、かつ前記開離の方向に対して垂直方向であって、前記固定接点を基点とする二つの方向に、アークを冷却するための非磁性体からなる全ての消弧グリッドを前記突起の先端より前記固定接点側に配置したものである。
【００１７】
請求項２に係る消弧装置は、第一固定接点及び第一可動接点からなる第一接点、第二固定接点及び第二可動接点からなる第二接点、長手方向の両端に前記第一可動接点及び前記第二可動接点を有する細長形状の可動接触子、磁界を前記第一接点の近傍に発生させるための第一磁界発生手段、及び磁界を前記第二接点の近傍に発生させるための第二磁界発生手段を備え、前記第一磁界発生手段と前記第二磁界発生手段との磁極の向きが同一であるものである。
【００１８】
請求項３に係る消弧装置は、前記第一磁界発生手段及び前記第二磁界発生手段から発生し、前記第一接点及び前記第二接点を通過する磁力線に沿うように、磁性体からなる磁力線誘導部材を配置したものである。
【００２０】
請求項４に係る車載用開閉器は、電源と負荷との間に放電もしくは充電のために通流する電流を接点の開離によって遮断する車載用開閉器において、第一固定接点及び第一可動接点からなる第一接点、第二固定接点及び第二可動接点からなる第二接点、長手方向の両端に前記第一可動接点及び前記第二可動接点を有する細長形状の可動接触子、前記可動接触子に連結し前記第一接点及び第二接点を開離させるための操作部材、磁界を前記第一接点の近傍に発生させるための第一磁界発生手段、及び磁界を前記第二接点の近傍に発生させるための第二磁界発生手段を備え、前記第一磁界発生手段は、前記操作部材が作動して開離した前記第一固定接点と前記第一可動接点との間に、前記第一可動接点から前記操作部材に向かう方向に対して平行方向に磁界を発生させ、前記第二磁界発生手段は、前記操作部材が作動して開離した前記第二固定接点と前記第二可動接点との間に、前記第二可動接点から前記操作部材に向かう方向に対して平行方向に磁界を発生させ、前記可動接触子が、前記第一可動接点の側部を基点として前記開離動作と同一方向に延びた一対の突起を備え、かつ前記第二可動接点の側部を基点として前記開離動作と同一方向に延びた一対の突起を備え、前記磁界の方向に対して垂直方向、かつ前記開離の方向に対して垂直方向であって、前記第一固定接点を基点とする二つの方向に非磁性体からなる全ての第一消弧グリッドを前記第一可動接点側の突起の先端より前記第一固定接点側に配置し、前記第二固定接点を基点とする二つの方向に非磁性体からなる全ての第二消弧グリッドを前記第二可動接点側の突起の先端より前記第二固定接点側に配置し、前記第一磁界発生手段と前記第二磁界発生手段との磁極の向きが同一である消弧装置を用いたものである。
【００２１】
請求項５に係る車載用開閉器は、前記第一磁界発生手段及び前記第二磁界発生手段から発生し、前記第一接点及び前記第二接点とを通過する磁力線に沿うように、磁性体からなる磁力線誘導部材を配置した消弧装置を用いたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明が適用される消弧装置において、実施の形態１を説明するための一部破断正面図である。１０は消弧装置であり、電源と負荷との間に通流する電流を接点の開離によって遮断するときに発生するアークを消弧するためのものである。１Ａは第一固定接点としての固定接点、２Ａは第一可動接点としての可動接点であり、両者は第一接点を構成する。同様に、１Ｂは第二固定接点としての固定接点、２Ｂは第二可動接点としての可動接点であり、両者は第二接点を構成する。３Ａは第一固定接触子であり、固定接点１Ａを有する。同様に、３Ｂは第二固定接触子であり、固定接点１Ｂを有する。４は細長い直方体形状の可動接触子であり、両端に可動接点２Ａ及び２Ｂを有する。具体的には、可動接触子に可動接点が接合され、固定接触子に固定接点が接合されている。ここでは、接合の例をあげるが、これらが一部材で構成されていてもよい。５は操作部材としての樹脂製の絶縁ロッドであり、可動接触子４に連結し、第一接点及び第二接点を開離させるためのものである。６はセラミック製の消弧室ケース、６Ｃは絶縁ロッド５を貫通させるために消弧室ケースに設けられた穴である。７Ａは磁界を第一接点の近傍に発生させる第一磁界発生手段としての永久磁石、７Ｂは磁界を第二接点の近傍に発生させる第二磁界発生手段としての永久磁石であり、両者はともに消弧室ケース６の上部内壁に配置されている。図１において、永久磁石７Ａと永久磁石７Ｂとの磁極の向きが同一であり、ともに紙面左側にＮ極、紙面右側にＳ極が着磁されている。
【００２３】
永久磁石７Ａから発生した磁力線はＮ極から、絶縁ロッド５が作動して開離した第一接点及び第二接点を経由して、永久磁石７ＢのＳ極に至る。よって、固定接点１Ａと可動接点２Ａとの間の磁界は矢印Ｈのごとく、可動接点２Ａから絶縁ロッド５に向かう方向に対して平行方向で、紙面左側から右側に向かっている。同様に、固定接点１Ｂと可動接点２Ｂとの間の磁界も矢印Ｈのごとく、可動接点２Ｂから絶縁ロッド５に向かう方向に対して平行方向で、紙面左側から右側に向かっている。
【００２４】
固定接触子３Ａが電源側に、固定接触子３Ｂが負荷であるモータ側に電気的に接続されているとする。正方向電流は、固定接触子３Ａから固定接点１Ａ、可動接点２Ａ、可動接触子４、可動接点２Ｂ、固定接点１Ｂを経由して固定接触子３Ｂの方向に流れる。逆方向電流はこの逆に流れる。電流遮断時には、絶縁ロッド５が作動して可動接触子４を図示上方向に押し上げる。これにより、固定接点１Ａと可動接点２Ａとが開離し、また固定接点１Ｂと可動接点２Ｂとが開離する。
【００２５】
なお、永久磁石の配置位置は、消弧室ケースの上部外壁、下部外壁あるいは側部でもよく、消弧装置の設計に応じて適宜選択できる。また、第一磁界発生手段と第二磁界発生手段とが連続的な磁界を形成している場合は、例えば長目の永久磁石を用いることにより、第一磁界発生手段と第二磁界発生手段とが１つの磁石から構成されていてもよい。
【００２６】
消弧室ケース６と絶縁ロッド５との隙間は、消弧室ケースの穴６Ｃにベローズと呼ばれる筒状部材などを挿入することで封止されていてもよく、これにより消弧室を密閉できる。この場合、外部から消弧室に接点腐食性ガスが進入する現象を防止できるため、接点の接触信頼性を高めることができる。また。この密閉された消弧室に例えば水素などの消弧性能の向上に寄与するガスを封入してもよい。
【００２７】
正方向電流を遮断した場合について説明する。図１において、開離した二つの接点間にはアークが発生し、それぞれのアークには正方向電流が流れる。また、固定接点１Ａと可動接点２Ａとの間の磁界は紙面左側から右側に、固定接点１Ｂと可動接点２Ｂとの間の磁界も紙面左側から右側に向かっている。ここでフレミングの左手の法則により、固定接点１Ａと可動接点２Ａとの間に発生したアークには紙面奥側に駆動力が作用する。この駆動力によって、アークは紙面奥側に向かって曲げられて引き伸ばされる。同様に、可動接点２Ｂと固定接点１Ｂとの間に発生したアークには紙面手前側に駆動力が作用し、アークは紙面手前側に向かって曲げられて引き伸ばされる。
【００２８】
図２は、このアークが引き伸ばされた様子を上から見たもので、実施の形態１の消弧装置を説明するための一部破断上面図である。図２において、正方向電流を遮断する場合にアークは実線のごとく、第一接点では図示上方向に、第二接点では図示下方向に引き伸ばされる。これらの方向にアークの伸長の障害となるものはない。アークは、このようにアーク長が伸びることによって、また周囲の空気により冷却されることによって、アーク抵抗が増大し、電流が大きく限流される。アークの電流対電圧特性が負特性の領域まで電流が限流されると、電流が遮断される。
【００２９】
次に、逆方向電流を遮断した場合について説明する。図１において、開離した二つの接点間に発生したそれぞれのアークには逆方向電流が流れる。さきほどの正方向電流の場合とは電流方向が逆向きになったので、固定接点１Ａと可動接点２Ａとの間に発生したアークには紙面手前側に駆動力が作用し、アークは紙面手前側に向かって曲げられて引き伸ばされる。同様に、可動接点２Ｂと固定接点１Ｂとの間に発生したアークは紙面奥側に向かって曲げられて引き伸ばされる。すなわち図２において、逆方向電流を遮断する場合にアークは破線のごとく、第一接点では図示下方向に、第二接点では図示上方向に引き伸ばされる。これらの方向にアークの伸長の障害となるものはない。よって、正方向電流の場合と同様に電流が遮断される。
【００３０】
ここで、アークを十分に引き伸ばすには、磁界強度は強いほうが望ましい。例えば、通常時に電圧値３００〜４００Ｖ、電流値５０〜２００Ａである電流を遮断するような消弧装置では、磁界強度は例えば３００ガウス程度である。
【００３１】
このように、この実施の形態では、正方向電流、逆方向電流に関わらずにアークは十分に引き伸ばされる。すなわち、従来技術のようにアークの引き伸ばされた先で絶縁ロッドが障害となり、アークの伸長の度合が少なくなることがない。そのため、二方向の電流を遮断できる。
【００３２】
また、樹脂製の絶縁ロッドにアークが触れることがない。そのため、絶縁ロッドが炭化することもなく、絶縁ロッドの炭化劣化も防止できる。よって、これに起因する通常電流の遮断性能低下も防止できる。
【００３３】
さらに、第一磁界発生手段及び第二磁界発生手段は磁極の向きが同一であるため、図２からわかるように第一接点及び第二接点でアークの駆動方向が異なる。すなわち図２において、第一接点でアークが図示上方向に引き伸ばされた場合は、第二接点でアークは図示下方向に引き伸ばされる。このため、通常電流の遮断はもちろん、短絡事故が発生した場合の大電流の遮断においてもアーク同士間で絶縁破壊するおそれがなく、また、例えば固定接点１Ａと固定接点１Ｂとの間でも絶縁破壊を起こすことがない。よって、大電流の遮断性能を向上できる。ただし、消弧装置の構造または用途によってアーク同士間で絶縁破壊するおそれがない場合、第一磁界発生手段及び第二磁界発生手段は磁極の向きが異なってもかまわない。
【００３４】
この実施の形態のようにすれば、正方向及び逆方向の二方向の直流電流を遮断でき、とくに逆方向の通電状態で短絡事故が発生した場合における大電流の遮断性能を向上できる。さらに、逆方向電流の繰り返し遮断における遮断性能の低下を防止した消弧装置を提供できる。
【００３５】
さらに、この消弧装置を電流遮断機構として備えた車載用開閉器を、図９のように電気自動車に搭載することにより、正方向または逆方向のいずれの通電状態でも、通常電流についてはもちろんのこと、短絡事故が発生した場合の大電流についても遮断性能を向上できる。
【００３６】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２を説明するための一部破断正面図である。図４は一部破断上面図である。この実施の形態は、実施の形態１において接点の近傍に消弧グリッドを配置したものである。１０は消弧装置である。１Ａ及び１Ｂは固定接点、２Ａ及び２Ｂは可動接点、３Ａ及び３Ｂは固定接触子、４は可動接触子、５は操作部材としての絶縁ロッド、６は消弧室ケース、６Ｃは消弧室ケースに設けられた穴、７Ａ及び７Ｂは永久磁石、８Ａは第一消弧グリッドとしての消弧グリッド、８Ｂは第二消弧グリッドとしての消弧グリッドである。
【００３７】
消弧グリッドは、アークを冷却するためのものである。消弧グリッドは、接点の近傍に発生する磁界の方向に対して垂直方向、かつ接点の開離の方向に対して垂直方向で定義される方向であって、固定接点を基点とする二つの方向に配置される。ここで幾何学的に、任意の一点を通過し、二つの方向に垂直な直線は、一つの直線として定義される。この直線上の一点を基点とすれば、この直線に平行な二つの方向が定義される。すなわち図４を用いて説明すれば、消弧グリッドを配置する二つの方向とは、固定接点を基点として紙面上側及び紙面下側である。この二つの方向を含んでいれば、図４に示す消弧グリッド８Ａ及び８Ｂのように、コの字形状の一部材であってもかまわない。もちろん、紙面上側及び紙面下側に別部材として配置してもよい。
【００３８】
消弧グリッド８Ａは、固定接点１Ａから１〜５ｍｍの距離に置くことが望ましく、２〜３ｍｍの距離に置くことが特に望ましい。消弧グリッド８Ｂと固定接点１Ｂについても同様である。また、従来の消弧グリッドは鉄のような磁性体で構成されていたが、この実施の形態における消弧グリッド８Ａ及び８Ｂは非磁性体である。非磁性体の材質としては、ステンレス、銅などの非磁性金属、あるいは非磁性セラミックなどがあげられる。
【００３９】
消弧グリッドが磁性体の場合、永久磁石が発生した磁界は磁性体の消弧グリッドで遮蔽されて、アークに作用する磁界強度が大きく低下する。この実施の形態では、消弧グリッド８Ａ及び８Ｂが非磁性体のため、アークに作用する磁界強度が低下することがない。
【００４０】
そもそも消弧グリッドは、アークを冷却して電流遮断しやすくするものであるから、アークに作用する磁界強度を低下させないことが望ましく、そのほうが遮断性能向上の効果も大きい。また、図３のように、複数枚の消弧グリッド８Ａまたは８Ｂが間隔を置いて重ねて配置されることによって、アークが分断されてアークの冷却効果が高くなり、電流が遮断されやすくなる。すなわち、消弧装置の遮断性能が大きく向上する。なお、消弧グリッドの枚数は、消弧装置の設計に応じて適宜選択できるが、電源電圧が１００〜３００Ｖであれば、１つの接点に対して４〜８枚であることが望ましい。消弧グリッドの材質として銅とステンレスを比較する実験を行ったところ、熱伝導特性に優れている銅のほうが、良好な遮断性能を示した。
【００４１】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３を説明するための一部破断正面図である。１０は消弧装置である。この実施の形態は、実施の形態１において永久磁石７Ａ及び７Ｂが発生する磁力線に沿うように磁力線誘導部材を配置したものである。１Ａ及び１Ｂは固定接点、２Ａ及び２Ｂは可動接点、３Ａ及び３Ｂは固定接触子、４は可動接触子、５は操作部材としての絶縁ロッド、６は消弧室ケース、６Ｃは消弧室ケースに設けられた穴、７Ａ及び７Ｂは消弧室ケース上部外壁に配置された永久磁石である。９Ａ、９Ｂ及び９Ｃは磁性体からなる磁力線誘導部材であり、例えば板厚１〜２ｍｍの鉄板から構成される。
【００４２】
磁力線誘導部材９Ａ〜９Ｃは、永久磁石７Ａ及び７Ｂから発生し、第一接点及び第二接点を通過する磁力線に沿うように配置される。例えば、図５のように消弧室ケースの外壁に沿って配置される。このように外壁を覆うように配置してもよく、部分的に省略するように配置してもよい。
【００４３】
永久磁石７ＡのＮ極から発生した磁力線は、磁力線誘導部材９Ａ、固定接点１Ａ及び可動接点１Ｂからなる第一接点、固定接点１Ａ及び可動接点１Ｂからなる第二接点、磁力線誘導部材９Ｂを経由して、永久磁石７ＢのＳ極に至る。永久磁石７ＢのＮ極から発生した磁力線は、磁力線誘導部材９Ｃを経由して、永久磁石７ＡのＳ極に至る。
【００４４】
このように磁力線誘導部材が配置されることにより磁気回路の磁気抵抗が大きく低減されるので、アークに作用する磁界強度を大きく強化できる。その結果、消弧装置の遮断性能が大きく向上する。
【００４５】
実施の形態４．
図６は、実施の形態４を説明するための一部破断正面図である。この実施の形態は、実施の形態１において可動接触子が突起を備えたものである。１０は消弧装置である。１Ａ及び１Ｂは固定接点、２Ａ及び２Ｂは可動接点、３Ａ及び３Ｂは固定接触子、４は可動接触子、５は操作部材としての絶縁ロッド、６は消弧室ケース、６Ｃは消弧室ケースに設けられた穴、７Ａ及び７Ｂは永久磁石である。
【００４６】
図７は、実施の形態４を説明するための要部拡大斜視図である。２Ａ及び２Ｂは可動接点、４は可動接触子、５は絶縁ロッドである。４Ａはいわゆるアークホーンを形成する一対の突起であり、可動接点２Ａの側部を基点として前記開離動作と同一方向すなわち図示上方向に延びている。４Ｂもいわゆるアークホーンを形成する一対の突起であり、可動接点２Ｂの端部を基点として接点の開離動作と同一方向すなわち図示上方向に延びている。
【００４７】
このように、可動接触子４がアークホーン４Ａ及び４Ｂを備えることによって、磁界によって曲げられて引き伸ばされたアークが、アークホーンの先端までさらに引き伸ばされる。可動接触子位置より高い位置に設置された消弧グリッドのところまでアークが伸びることによって、アーク抵抗がさらに増大し、遮断性能を大きく向上できる。
【００４８】
アークホーンは、接点の開離距離が短いときほど効果を発揮する。例えば、接点の開離距離が２〜５ｍｍの場合、アークホーンの突起部分の長さは長く設定されてよいが、通常３〜５ｍｍに設定される。
【００４９】
実施の形態５．
図８は、実施の形態５を説明するための一部破断正面図である。この実施の形態は、実施の形態１〜４をすべて組み合わせたものである。１０は消弧装置である。１Ａ及び１Ｂは固定接点、２Ａ及び２Ｂは可動接点、３Ａ及び３Ｂは固定接触子、４は可動接触子、４Ａ及び４Ｂはアークホーンを形成するそれぞれ一対の突起、５は操作部材としての絶縁ロッド、６は消弧室ケース、６Ｃは消弧室ケースに設けられた穴、７Ａ及び７Ｂは永久磁石、８Ａ及び８Ｂは消弧グリッド、９Ａ、９Ｂ及び９Ｃは磁性体からなる磁力線誘導部材である。
【００５０】
実施の形態１〜４は、いずれも遮断性能を向上させるものであるから、任意に組み合わせることができる。この実施の形態のように、すべて組み合わせることによって、消弧装置の遮断性能がより一層向上する。
【００５１】
この実施の形態のようにすれば、正方向及び逆方向の二方向の直流電流を遮断でき、とくに逆方向の通電状態で短絡事故が発生した場合における大電流の遮断性能をより一層向上できる。さらに、逆方向電流の繰り返し遮断における遮断性能の低下を防止した消弧装置を提供できる。
【００５２】
さらに、この消弧装置を電流遮断機構として備えた車載用開閉器を、図９のように電気自動車に搭載することにより、正方向または逆方向のいずれの通電状態でも、通常電流についてはもちろんのこと、短絡事故が発生した場合の大電流についても遮断性能を向上できる。
【００５３】
ここまで、車載用開閉器を例として、二つの接点を備える消弧装置について説明してきたが、この発明は、接点が一つしかない消弧装置へも適用できる。例えば、接点が一つしかない消弧装置として、小型の配線用遮断器に用いられる消弧装置があげられる。
【００５４】
【発明の効果】
この発明によれば、電流を接点の開離によって遮断するときに発生するアークを消弧するための消弧装置において、固定接点及び可動接点からなる接点、前記可動接点を有する可動接触子、前記可動接触子に連結し前記接点を開離させるための操作部材、及び磁界を前記接点の近傍に発生させる磁界発生手段を備え、前記磁界発生手段は、前記操作部材が作動して開離した前記固定接点と前記可動接点との間に、前記可動接点から前記操作部材に向かう方向に対して平行方向に磁界を発生させ、前記可動接触子が、前記可動接点の側部を基点として前記開離動作と同一方向に延びた一対の突起を備え、前記磁界の方向に対して垂直方向、かつ前記開離の方向に対して垂直方向であって、前記固定接点を基点とする二つの方向に、アークを冷却するための非磁性体からなる全ての消弧グリッドを前記突起の先端より前記固定接点側に配置したため、二方向の直流電流を遮断でき、電流の繰り返し遮断における遮断性能の低下を防止した消弧装置が得られる。また、アークの冷却効果が高まり、さらに、アークに作用する磁界強度を低下させることなく、アークの冷却効果が高まる。さらに、アークの引き伸ばし効果が高まる。
【００５７】
また、第一固定接点及び第一可動接点からなる第一接点、第二固定接点及び第二可動接点からなる第二接点、長手方向の両端に前記第一可動接点及び前記第二可動接点を有する細長形状の可動接触子、磁界を前記第一接点の近傍に発生させるための第一磁界発生手段、及び磁界を前記第二接点の近傍に発生させるための第二磁界発生手段を備え、前記第一磁界発生手段と前記第二磁界発生手段との磁極の向きが同一であるため、大電流の遮断時でもアーク同士間で絶縁破壊するおそれがなく遮断性能が向上する。
【００５８】
さらに、前記第一磁界発生手段及び前記第二磁界発生手段から発生し、前記第一接点及び前記第二接点を通過する磁力線に沿うように、磁性体からなる磁力線誘導部材を配置したため、アークに作用する磁界強度が強まる。
【００６０】
この発明によれば、電源と負荷との間に放電もしくは充電のために通流する電流を接点の開離によって遮断する車載用開閉器において、第一固定接点及び第一可動接点からなる第一接点、第二固定接点及び第二可動接点からなる第二接点、長手方向の両端に前記第一可動接点及び前記第二可動接点を有する細長形状の可動接触子、前記可動接触子に連結し前記第一接点及び第二接点を開離させるための操作部材、磁界を前記第一接点の近傍に発生させるための第一磁界発生手段、及び磁界を前記第二接点の近傍に発生させるための第二磁界発生手段を備え、前記第一磁界発生手段は、前記操作部材が作動して開離した前記第一固定接点と前記第一可動接点との間に、前記第一可動接点から前記操作部材に向かう方向に対して平行方向に磁界を発生させ、前記第二磁界発生手段は、前記操作部材が作動して開離した前記第二固定接点と前記第二可動接点との間に、前記第二可動接点から前記操作部材に向かう方向に対して平行方向に磁界を発生させ、前記可動接触子が、前記第一可動接点の側部を基点として前記開離動作と同一方向に延びた一対の突起を備え、かつ前記第二可動接点の側部を基点として前記開離動作と同一方向に延びた一対の突起を備え、前記磁界の方向に対して垂直方向、かつ前記開離の方向に対して垂直方向であって、前記第一固定接点を基点とする二つの方向に非磁性体からなる全ての第一消弧グリッドを前記第一可動接点側の突起の先端より前記第一固定接点側に配置し、前記第二固定接点を基点とする二つの方向に非磁性体からなる全ての第二消弧グリッドを前記第二可動接点側の突起の先端より前記第二固定接点側に配置し、前記第一磁界発生手段と前記第二磁界発生手段との磁極の向きが同一である消弧装置を用いたため、二方向の直流電流を遮断でき、とくに短絡事故が発生した場合における大電流の遮断性能が向上する。さらに、電流の繰り返し遮断における遮断性能の低下を防止した車載用開閉器が得られる。また、アークに作用する磁界強度を低下させることなく、アークの冷却効果が高められる。さらに、アークの引き伸ばし効果が高まる。
【００６１】
また、前記第一磁界発生手段及び前記第二磁界発生手段から発生し、前記第一接点及び前記第二接点とを通過する磁力線に沿うように、磁性体からなる磁力線誘導部材を配置した消弧装置を用いたため、アークに作用する磁界強度が強まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１を説明するための一部破断正面図である。
【図２】実施の形態１を説明するための一部破断上面図である。
【図３】実施の形態２を説明するための一部破断正面図である。
【図４】実施の形態２を説明するための一部破断上面図である。
【図５】実施の形態３を説明するための一部破断正面図である。
【図６】実施の形態４を説明するための一部破断正面図である。
【図７】実施の形態４を説明するための要部拡大斜視図である。
【図８】実施の形態５を説明するための一部破断正面図である。
【図９】電気自動車の主回路を模式的に示す電気回路図である。
【図１０】従来の技術を説明するための一部破断正面図である。
【図１１】従来の技術において正方向電流の遮断を説明するための一部破断正面図である。
【図１２】従来の技術において逆方向電流の遮断を説明するための一部破断正面図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｂ固定接点、２Ａ〜２Ｂ可動接点、３Ａ〜３Ｂ固定接触子、４可動接触子、４Ａ〜４Ｂアークホーン、５絶縁ロッド、６消弧室ケース、６Ｃ消弧室ケースの穴、７Ａ〜７Ｂ永久磁石、８Ａ〜８Ｂ消弧グリッド、９Ａ〜９Ｃ磁力線誘導部材、１０消弧装置、１０１電源、１０２Ａ〜１０２Ｂ車載用開閉器、１０３車載用充電器、１０４コンデンサ、１０５インバータ、１０６モータ、１１１Ａ〜１１１Ｂ固定接点、１１２Ａ〜１１２Ｂ可動接点、１１３Ａ〜１１３Ｂ固定接触子、１１４可動接触子、１１５絶縁ロッド、１１６消弧室ケース、１１６Ｃ消弧室ケースの穴、１１７Ａ〜１１７Ｂ永久磁石[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an arc extinguishing device for extinguishing an arc, and a vehicle-mounted switch using the arc extinguishing device.
[0002]
[Prior art]
In the future, demand for electric vehicles is expected to grow significantly. The current flowing through the DC switch is generally unidirectional. However, for example, in a vehicle-mounted switch used in an electric vehicle, a two-way direct current flows for discharging and charging a motor driving power source. Further, since regeneration from the motor to the power source is performed during deceleration of the electric vehicle, a current in the direction opposite to the normal direction flows through the on-vehicle switch.
[0003]
By the way, it is pointed out that a direct current is more difficult to cut off than an alternating current because there is no current zero point. Therefore, the on-vehicle switch is required to improve the breaking performance. The structure of the arc extinguishing device is particularly important because it directly affects the breaking performance of the switch.
[0004]
FIG. 9 is an electric circuit diagram schematically showing a main circuit of the electric vehicle. 101 is a power source, 102A and 102B are switches as a vehicle-mounted switch, 103 is a vehicle-mounted charger, 104 is a capacitor, 105 is an inverter, and 106 is a motor. In an electric vehicle, when the accelerator is depressed, a direct current from the power source 101 flows in the direction of the switch 102A, the inverter 105, and the switch 102B. The inverter 105 converts the supplied direct current into an alternating current. This alternating current flows through the motor 106 and the car starts to move. In this state, the battery of the power source 101 is discharged, and charging is required when the amount of discharge from the power source 101 reaches a predetermined amount.
[0005]
When the power supply 101 is charged, the motor 106 is electrically disconnected from the power supply 101 due to the suspension of the operation of the inverter 105, and sequentially passes through the switch 102A, the power supply 101, and the switch 102B from the in-vehicle charger 103 connected to the charging power supply. Then, charging is performed. During charging, the switches 102A and 102B pass a current (hereinafter referred to as a reverse current) in a direction opposite to a current (hereinafter referred to as a forward current) flowing during discharge. Accordingly, the switches 102A and 102B are required to cut off the reverse current in addition to the forward current.
[0006]
In addition, when a short-circuit accident occurs in the inverter or the motor during energization or charging, a large current of 3 to 10 times the normal value flows. In some cases, more current flows. Therefore, in-vehicle switches are required to cut off a large current in the reverse direction in addition to a large current in the positive direction. In addition, an example of the electric current of the normal time which a vehicle-mounted switch interrupts | blocks is voltage value 300-400V, and current value 50-200A. In addition, a maximum current of about 2500 A may flow during a short circuit.
[0007]
FIG. 10: is a partially broken front view of the arc-extinguishing apparatus during discharge or charge about the conventional vehicle-mounted switch. 111A and 111B are fixed contacts, and 112A and 112B are movable contacts. 113A and 113B are fixed contacts having fixed contacts, and 114 is a movable contact having movable contacts at both ends. 115 is an insulating rod as an operation member, 116 is an arc extinguishing chamber case, 116C is a hole provided in the arc extinguishing chamber case for penetrating the insulating rod, and 117A and 117B are permanent magnets. In FIG. 10, the permanent magnet 117A is magnetized with the N pole on the front side of the paper and the S pole on the back side of the paper, and the permanent magnet 117B is also magnetized with the N pole on the front side of the paper and the S pole on the back side of the paper. .
[0008]
It is assumed that the fixed contact 113A is electrically connected to the power source side and the fixed contact 113B is electrically connected to the motor side as a load. The positive current flows from the fixed contact 113A in the direction of the fixed contact 113B via the fixed contact 111A, the movable contact 112A, the movable contact 114, the movable contact 112B, and the fixed contact 111B. The reverse current flows in the opposite direction. When the current is interrupted, the insulating rod is activated to push up the movable contact 114 upward in the drawing. As a result, the fixed contact 111A and the movable contact 112A are separated, and the fixed contact 111B and the movable contact 112B are separated.
[0009]
FIG. 11 is a partially cutaway front view of the arc extinguishing device in a state where the contact is opened to cut off the forward current. An arc is generated between the two separated contacts, and a positive current flows through each arc. In addition, since the magnetic field lines are generated from the N pole and reach the S pole, the magnetic field between the separated contacts is directed from the front side of the paper toward the back side. Here, according to Fleming's left-hand rule, a driving force is generated on the left side of the sheet when the arc is generated between the fixed contact 111A and the movable contact 112A, and on the right side of the sheet when the arc is generated between the movable contact 112B and the fixed contact 111B. Works. By this driving force, the arc is bent and stretched as shown in FIG. The arc is thus extended by the arc length and cooled by the surrounding air, whereby the arc resistance is increased and the current is greatly limited. When the current is limited to a region where the current-voltage characteristic of the arc is negative, the current is interrupted.
[0010]
Next, a case where the reverse current is interrupted will be described. FIG. 12 is a partially broken front view of the arc extinguishing device in a state in which the contact is opened to interrupt the reverse current. A reverse current flows through each arc generated between the two separated contacts. Further, the magnetic field between the separated contacts is directed from the front side of the paper toward the back side. According to Fleming's left-hand rule, a driving force acts on the right side of the paper on the arc generated between the fixed contact 111A and the movable contact 112A, and on the left side of the paper on the arc generated between the movable contact 112B and the fixed contact 111B. To do. By this driving force, the arc is stretched as shown in FIG.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the insulating rod 115 becomes an obstacle at the point where the arc is stretched, and the degree of arc extension is small. Therefore, the increase in arc resistance is insufficient, and a large current cannot be interrupted when a short-circuit accident occurs.
[0012]
Further, since the insulating rod 115 is usually made of resin, it carbonizes when it is thermally damaged by the arc. When the reverse current is repeatedly interrupted, the surface of the insulating rod 115 becomes conductive due to the progress of carbonization. Therefore, the arc current flows through the surface of the insulating rod, and even normal current cannot be interrupted.
[0013]
The present invention has been made to solve such a problem, and can cut off two-way direct current flowing during discharging and charging, particularly when a large current flows in the opposite direction due to a short circuit accident during charging. An arc extinguishing device that improves the breaking performance and further prevents the breaking performance from being deteriorated in repeated breaking of reverse current, and a vehicle-mounted switch using the arc extinguishing device.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  An arc-extinguishing device according to claim 1 is an arc-extinguishing device for extinguishing an arc generated when current is interrupted by opening the contact. The arc-extinguishing device includes a fixed contact and a movable contact, and the movable contact has the movable contact. A contact member, an operation member connected to the movable contact member to open the contact point, and a magnetic field generation unit that generates a magnetic field in the vicinity of the contact point. The magnetic field generation unit is configured to operate the operation member. Generating a magnetic field in a direction parallel to a direction from the movable contact toward the operation member between the separated fixed contact and the movable contact;The movable contact includes a pair of protrusions extending in the same direction as the opening operation with a side portion of the movable contact as a base point;It consists of a non-magnetic material for cooling the arc in two directions perpendicular to the direction of the magnetic field and perpendicular to the direction of separation, and starting from the fixed contact.All ofArc extinguishing gridFrom the tip of the protrusion to the fixed contact sideIt is arranged.
[0017]
  Claim2The arc-extinguishing apparatus according to the present invention includes a first contact composed of a first fixed contact and a first movable contact, a second contact composed of a second fixed contact and a second movable contact, the first movable contact and the first movable contact at both longitudinal ends. An elongated movable contact having two movable contacts, first magnetic field generating means for generating a magnetic field in the vicinity of the first contact, and second magnetic field generating means for generating a magnetic field in the vicinity of the second contact The first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means have the same magnetic pole direction.
[0018]
  Claim3The arc extinguishing device according to the present invention further comprises a magnetic force line induction member made of a magnetic material so as to follow the magnetic force lines generated from the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means and passing through the first contact and the second contact. It is arranged.
[0020]
  Claim4The on-vehicle switch according to the present invention includes a first fixed contact and a first movable contact in an on-vehicle switch that cuts off a current flowing for discharging or charging between a power source and a load by opening the contact. A second contact comprising a first contact, a second fixed contact and a second movable contact, an elongated movable contact having the first movable contact and the second movable contact at both ends in the longitudinal direction, and connected to the movable contact An operating member for separating the first contact and the second contact, a first magnetic field generating means for generating a magnetic field in the vicinity of the first contact, and a magnetic field in the vicinity of the second contact. Second magnetic field generating means, wherein the first magnetic field generating means is disposed between the first movable contact and the first movable contact between the first fixed contact and the first movable contact that are opened when the operation member is operated. Magnetic field parallel to the direction toward the operating member The second magnetic field generating means is a direction from the second movable contact toward the operation member between the second fixed contact and the second movable contact that are opened when the operation member is operated. Generate a magnetic field in a direction parallel toThe movable contact includes a pair of protrusions extending in the same direction as the opening operation from the side of the first movable contact as a base point, and the opening operation from the side of the second movable contact as a base point. A pair of protrusions extending in the same direction,It is made of a nonmagnetic material in two directions that are perpendicular to the direction of the magnetic field and perpendicular to the direction of the separation, with the first fixed contact as a starting point.All ofFirst arc extinguishing gridIt is arranged on the first fixed contact side from the tip of the protrusion on the first movable contact side., Made of non-magnetic material in two directions starting from the second fixed contactAll ofThe second arc extinguishing gridFrom the tip of the protrusion on the second movable contact side to the second fixed contact sideAn arc extinguishing device is used in which the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means have the same magnetic pole direction.
[0021]
  Claim5The on-vehicle switch according to the present invention includes a magnetic field induction made of a magnetic material so as to follow the magnetic field lines generated from the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means and passing through the first contact and the second contact. Place partsdidAn arc extinguishing device is used.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a partially broken front view for explaining Embodiment 1 in an arc extinguishing apparatus to which the present invention is applied. An arc extinguishing device 10 is used to extinguish an arc generated when the current flowing between the power source and the load is interrupted by opening the contact. 1A is a fixed contact as a first fixed contact, 2A is a movable contact as a first movable contact, and both constitute a first contact. Similarly, 1B is a fixed contact as a second fixed contact, 2B is a movable contact as a second movable contact, and both constitute a second contact. 3A is a first fixed contact and has a fixed contact 1A. Similarly, 3B is a second fixed contact and has a fixed contact 1B. Reference numeral 4 denotes an elongated rectangular parallelepiped movable contact having movable contacts 2A and 2B at both ends. Specifically, the movable contact is joined to the movable contact, and the fixed contact is joined to the fixed contact. Here, although an example of joining is given, these may be constituted by one member. Reference numeral 5 denotes an insulating rod made of resin as an operating member, which is connected to the movable contact 4 to open the first contact and the second contact. 6 is a ceramic arc extinguishing chamber case, and 6C is a hole provided in the arc extinguishing chamber case for allowing the insulating rod 5 to pass therethrough. 7A is a permanent magnet as a first magnetic field generating means for generating a magnetic field in the vicinity of the first contact, and 7B is a permanent magnet as a second magnetic field generating means for generating a magnetic field in the vicinity of the second contact. Arranged on the upper inner wall of the arc chamber case 6. In FIG. 1, the directions of the magnetic poles of the permanent magnet 7A and the permanent magnet 7B are the same, and both the N pole is magnetized on the left side of the paper and the S pole is magnetized on the right side of the paper.
[0023]
The lines of magnetic force generated from the permanent magnet 7A reach the S pole of the permanent magnet 7B from the N pole via the first contact and the second contact that are opened by the operation of the insulating rod 5. Therefore, the magnetic field between the fixed contact 1A and the movable contact 2A is parallel to the direction from the movable contact 2A toward the insulating rod 5 as indicated by the arrow H, and is directed from the left side to the right side of the drawing. Similarly, as indicated by an arrow H, the magnetic field between the fixed contact 1B and the movable contact 2B is parallel to the direction from the movable contact 2B toward the insulating rod 5, and is directed from the left side to the right side of the drawing.
[0024]
It is assumed that the fixed contact 3A is electrically connected to the power source side and the fixed contact 3B is electrically connected to the motor side as a load. The positive current flows from the fixed contact 3A in the direction of the fixed contact 3B via the fixed contact 1A, the movable contact 2A, the movable contact 4, the movable contact 2B, and the fixed contact 1B. The reverse current flows in the opposite direction. At the time of current interruption, the insulating rod 5 is actuated to push up the movable contact 4 upward in the drawing. Thereby, the fixed contact 1A and the movable contact 2A are separated, and the fixed contact 1B and the movable contact 2B are separated.
[0025]
The arrangement position of the permanent magnet may be the upper outer wall, the lower outer wall, or the side part of the arc extinguishing chamber case, and can be appropriately selected according to the design of the arc extinguishing device. In addition, when the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means form a continuous magnetic field, for example, by using a long permanent magnet, the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means May be composed of one magnet.
[0026]
The gap between the arc-extinguishing chamber case 6 and the insulating rod 5 may be sealed by inserting a cylindrical member called a bellows into the hole 6C of the arc-extinguishing chamber case, whereby the arc-extinguishing chamber can be sealed. . In this case, since the contact corrosive gas can be prevented from entering the arc extinguishing chamber from the outside, the contact reliability of the contact can be improved. Also. A gas that contributes to improvement of arc extinguishing performance such as hydrogen may be enclosed in the sealed arc extinguishing chamber.
[0027]
A case where the positive current is interrupted will be described. In FIG. 1, an arc is generated between two separated contacts, and a positive current flows through each arc. The magnetic field between the fixed contact 1A and the movable contact 2A is from the left side to the right side, and the magnetic field between the fixed contact 1B and the movable contact 2B is also from the left side to the right side. Here, according to Fleming's left-hand rule, a driving force acts on the back side of the paper on the arc generated between the fixed contact 1A and the movable contact 2A. By this driving force, the arc is bent and extended toward the back side of the drawing. Similarly, a driving force acts on the front side of the paper on the arc generated between the movable contact 2B and the fixed contact 1B, and the arc is bent and stretched toward the front side of the paper.
[0028]
FIG. 2 is a partially broken top view for explaining the arc extinguishing device according to the first embodiment, as seen from the top of how the arc is stretched. In FIG. 2, when the positive current is interrupted, the arc is drawn upward in the figure at the first contact and downward in the figure at the second contact, as indicated by a solid line. There are no obstacles to arc extension in these directions. The arc is thus extended by the arc length and cooled by the surrounding air, whereby the arc resistance is increased and the current is greatly limited. When the current is limited to a region where the current-voltage characteristic of the arc is negative, the current is interrupted.
[0029]
Next, a case where the reverse current is interrupted will be described. In FIG. 1, a reverse current flows through each arc generated between two separated contacts. Since the current direction is opposite to that in the case of the forward current, the driving force acts on the front side of the paper on the arc generated between the fixed contact 1A and the movable contact 2A, and the arc is on the front side of the paper. It is bent and stretched toward. Similarly, the arc generated between the movable contact 2B and the fixed contact 1B is bent and stretched toward the back side of the drawing. That is, in FIG. 2, when the reverse current is interrupted, the arc is stretched downward in the drawing at the first contact and upward in the drawing at the second contact, as indicated by a broken line. There are no obstacles to arc extension in these directions. Therefore, the current is cut off as in the case of the positive current.
[0030]
Here, in order to sufficiently stretch the arc, it is desirable that the magnetic field strength is high. For example, in an arc extinguishing apparatus that cuts off a current having a voltage value of 300 to 400 V and a current value of 50 to 200 A at normal times, the magnetic field strength is about 300 gauss, for example.
[0031]
Thus, in this embodiment, the arc is sufficiently stretched regardless of the forward current and the reverse current. In other words, the insulating rod becomes an obstacle at the point where the arc is stretched as in the prior art, and the degree of arc extension is not reduced. Therefore, the current in two directions can be cut off.
[0032]
Moreover, the arc does not touch the resin insulating rod. Therefore, the insulating rod does not carbonize and carbonization deterioration of the insulating rod can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the normal current interruption performance from being lowered.
[0033]
Furthermore, since the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means have the same magnetic pole direction, the arc driving directions are different between the first contact and the second contact, as can be seen from FIG. That is, in FIG. 2, when the arc is stretched upward in the figure at the first contact, the arc is stretched downward in the figure at the second contact. For this reason, there is no risk of dielectric breakdown between the arcs even in the case of a large current interruption in the case of a short circuit accident as well as the interruption of the normal current, and the dielectric breakdown between the fixed contact 1A and the fixed contact 1B, for example, Will not cause. Therefore, the interruption performance of a large current can be improved. However, if there is no risk of dielectric breakdown between the arcs depending on the structure or application of the arc extinguishing device, the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means may have different magnetic pole directions.
[0034]
According to this embodiment, it is possible to cut off the DC current in the two directions of the forward direction and the reverse direction, and in particular, it is possible to improve the breaking performance of a large current when a short circuit accident occurs in the energized state in the reverse direction. Furthermore, it is possible to provide an arc extinguishing device that prevents a reduction in interruption performance in repeated interruption of reverse current.
[0035]
Furthermore, by mounting an on-vehicle switch equipped with this arc extinguishing device as a current interrupting mechanism in an electric vehicle as shown in FIG. 9, the normal current can of course be applied in either the forward or reverse energized state. In addition, the interruption performance can be improved for a large current when a short circuit accident occurs.
[0036]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a partially broken front view for explaining the second embodiment. FIG. 4 is a partially broken top view. In this embodiment, an arc extinguishing grid is arranged in the vicinity of the contact point in the first embodiment. Reference numeral 10 denotes an arc extinguishing device. 1A and 1B are fixed contacts, 2A and 2B are movable contacts, 3A and 3B are fixed contacts, 4 is a movable contact, 5 is an insulating rod as an operation member, 6 is an arc extinguishing chamber case, and 6C is an arc extinguishing chamber case 7A and 7B are permanent magnets, 8A is an arc extinguishing grid as a first arc extinguishing grid, and 8B is an arc extinguishing grid as a second arc extinguishing grid.
[0037]
The arc extinguishing grid is for cooling the arc. The arc extinguishing grid is a direction defined by a direction perpendicular to the direction of the magnetic field generated in the vicinity of the contact and a direction perpendicular to the direction of opening of the contact, and two directions with the fixed contact as a starting point Placed in. Here, geometrically, a straight line passing through one arbitrary point and perpendicular to two directions is defined as one straight line. If one point on the straight line is used as a base point, two directions parallel to the straight line are defined. That is, if it demonstrates using FIG. 4, the two directions which arrange | position an arc-extinguishing grid are a paper surface upper side and a paper surface lower side from a fixed contact. If these two directions are included, a U-shaped one member may be used as in the arc extinguishing grids 8A and 8B shown in FIG. Of course, you may arrange | position as a separate member on the paper surface upper side and paper surface lower side.
[0038]
The arc extinguishing grid 8A is desirably placed at a distance of 1 to 5 mm from the fixed contact 1A, and particularly desirably placed at a distance of 2 to 3 mm. The same applies to the arc extinguishing grid 8B and the fixed contact 1B. Further, the conventional arc extinguishing grid is made of a magnetic material such as iron, but the arc extinguishing grids 8A and 8B in this embodiment are non-magnetic. Examples of the nonmagnetic material include nonmagnetic metals such as stainless steel and copper, and nonmagnetic ceramics.
[0039]
When the arc extinguishing grid is a magnetic material, the magnetic field generated by the permanent magnet is shielded by the arc extinguishing grid of the magnetic material, and the magnetic field strength acting on the arc is greatly reduced. In this embodiment, since the arc extinguishing grids 8A and 8B are non-magnetic, the magnetic field strength acting on the arc does not decrease.
[0040]
In the first place, the arc extinguishing grid cools the arc and makes it easy to interrupt the current. Therefore, it is desirable not to reduce the strength of the magnetic field acting on the arc, and the effect of improving the interrupting performance is greater. Further, as shown in FIG. 3, the arc extinguishing grids 8A or 8B are arranged so as to overlap each other at an interval, whereby the arc is divided and the arc cooling effect is enhanced, and the current is easily interrupted. That is, the interruption performance of the arc extinguishing device is greatly improved. The number of arc-extinguishing grids can be selected as appropriate according to the design of the arc-extinguishing device. However, if the power supply voltage is 100 to 300 V, it is desirable that the number of arc extinguishing grids is 4 to 8 per contact. As a result of an experiment comparing copper and stainless steel as arc extinguishing grid materials, copper with superior thermal conductivity showed better barrier performance.
[0041]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a partially broken front view for explaining the third embodiment. Reference numeral 10 denotes an arc extinguishing device. In this embodiment, magnetic force line guiding members are arranged so as to follow the magnetic force lines generated by the permanent magnets 7A and 7B in the first embodiment. 1A and 1B are fixed contacts, 2A and 2B are movable contacts, 3A and 3B are fixed contacts, 4 is a movable contact, 5 is an insulating rod as an operation member, 6 is an arc extinguishing chamber case, and 6C is an arc extinguishing chamber case And 7A and 7B are permanent magnets arranged on the outer wall of the arc extinguishing chamber case. 9A, 9B and 9C are magnetic force line induction members made of a magnetic material, and are made of, for example, an iron plate having a thickness of 1 to 2 mm.
[0042]
The magnetic force line guiding members 9A to 9C are arranged along the magnetic force lines generated from the permanent magnets 7A and 7B and passing through the first contact and the second contact. For example, it arrange | positions along the outer wall of an arc-extinguishing chamber case like FIG. Thus, it may be arranged so as to cover the outer wall, or may be arranged so as to be partially omitted.
[0043]
The magnetic field lines generated from the N pole of the permanent magnet 7A pass through the magnetic force line guiding member 9A, the first contact made of the fixed contact 1A and the movable contact 1B, the second contact made of the fixed contact 1A and the movable contact 1B, and the magnetic force line guiding member 9B. To the south pole of the permanent magnet 7B. The lines of magnetic force generated from the N pole of the permanent magnet 7B reach the S pole of the permanent magnet 7A via the magnetic line guide member 9C.
[0044]
By arranging the magnetic force line guiding member in this way, the magnetic resistance of the magnetic circuit is greatly reduced, so that the magnetic field strength acting on the arc can be greatly enhanced. As a result, the interruption performance of the arc extinguishing device is greatly improved.
[0045]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a partially broken front view for explaining the fourth embodiment. In this embodiment, the movable contact in the first embodiment is provided with a protrusion. Reference numeral 10 denotes an arc extinguishing device. 1A and 1B are fixed contacts, 2A and 2B are movable contacts, 3A and 3B are fixed contacts, 4 is a movable contact, 5 is an insulating rod as an operation member, 6 is an arc extinguishing chamber case, and 6C is an arc extinguishing chamber case The holes 7A and 7B provided in are permanent magnets.
[0046]
FIG. 7 is an enlarged perspective view of a main part for explaining the fourth embodiment. 2A and 2B are movable contacts, 4 is a movable contact, and 5 is an insulating rod. Reference numeral 4A denotes a pair of protrusions forming a so-called arc horn, which extends in the same direction as the above-described opening operation, that is, upward in the figure, with the side portion of the movable contact 2A as a base point. 4B is also a pair of projections forming a so-called arc horn, and extends in the same direction as the contact opening operation, that is, upward in the figure, with the end of the movable contact 2B as a base point.
[0047]
As described above, when the movable contact 4 includes the arc horns 4A and 4B, the arc bent and stretched by the magnetic field is further extended to the tip of the arc horn. By extending the arc to the arc extinguishing grid installed at a position higher than the movable contactor position, the arc resistance is further increased and the interruption performance can be greatly improved.
[0048]
The arc horn is more effective as the contact opening distance is shorter. For example, when the contact separation distance is 2 to 5 mm, the length of the projection portion of the arc horn may be set longer, but is usually set to 3 to 5 mm.
[0049]
Embodiment 5. FIG.
FIG. 8 is a partially broken front view for explaining the fifth embodiment. This embodiment is a combination of all of the first to fourth embodiments. Reference numeral 10 denotes an arc extinguishing device. 1A and 1B are fixed contacts, 2A and 2B are movable contacts, 3A and 3B are fixed contacts, 4 is a movable contact, 4A and 4B are a pair of protrusions forming an arc horn, and 5 is an insulating rod as an operation member. , 6 is an arc extinguishing chamber case, 6C is a hole provided in the arc extinguishing chamber case, 7A and 7B are permanent magnets, 8A and 8B are arc extinguishing grids, and 9A, 9B and 9C are magnetic line induction members made of a magnetic material. .
[0050]
Since all of Embodiments 1 to 4 improve the blocking performance, they can be arbitrarily combined. By combining all as in this embodiment, the interruption performance of the arc extinguishing device is further improved.
[0051]
According to this embodiment, it is possible to cut off the DC current in the two directions of the forward direction and the reverse direction, and in particular, it is possible to further improve the breaking performance of a large current when a short circuit accident occurs in the energized state in the reverse direction. Furthermore, it is possible to provide an arc extinguishing device that prevents a reduction in interruption performance in repeated interruption of reverse current.
[0052]
Furthermore, by mounting an on-vehicle switch equipped with this arc extinguishing device as a current interrupting mechanism in an electric vehicle as shown in FIG. 9, the normal current can of course be applied in either the forward or reverse energized state. In addition, the interruption performance can be improved for a large current when a short circuit accident occurs.
[0053]
Up to this point, the arc-extinguishing device having two contacts has been described by taking an in-vehicle switch as an example, but the present invention can also be applied to an arc-extinguishing device having only one contact. For example, as an arc extinguishing device having only one contact, there is an arc extinguishing device used for a small circuit breaker for wiring.
[0054]
【The invention's effect】
  According to the present invention, in an arc extinguishing device for extinguishing an arc generated when current is interrupted by opening the contact, the contact comprising a fixed contact and a movable contact, the movable contact having the movable contact, An operating member connected to the movable contact for separating the contact, and a magnetic field generating means for generating a magnetic field in the vicinity of the contact, wherein the magnetic field generating means is opened when the operating member is actuated. A magnetic field is generated between the fixed contact and the movable contact in a direction parallel to the direction from the movable contact toward the operation member,The movable contact includes a pair of protrusions extending in the same direction as the opening operation with a side portion of the movable contact as a base point;It consists of a non-magnetic material for cooling the arc in two directions perpendicular to the direction of the magnetic field and perpendicular to the direction of separation, and starting from the fixed contact.All ofArc extinguishing gridFrom the tip of the protrusion to the fixed contact sideSince it is arranged, the arc extinguishing device can be obtained which can cut off the direct current in two directions and prevent the cut-off performance in the repeated cut-off of current. Further, the arc cooling effect is enhanced, and further, the arc cooling effect is enhanced without reducing the magnetic field strength acting on the arc.Furthermore, the effect of extending the arc is enhanced.
[0057]
A first contact formed of a first fixed contact and a first movable contact; a second contact formed of a second fixed contact and a second movable contact; and the first movable contact and the second movable contact at both longitudinal ends. An elongated movable contact; first magnetic field generating means for generating a magnetic field in the vicinity of the first contact; and second magnetic field generating means for generating a magnetic field in the vicinity of the second contact; Since the magnetic field directions of the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means are the same, there is no risk of dielectric breakdown between the arcs even when a large current is interrupted, and the interrupting performance is improved.
[0058]
Furthermore, since the magnetic force line induction member made of a magnetic material is disposed along the magnetic force lines generated from the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means and passing through the first contact and the second contact, The applied magnetic field strength is increased.
[0060]
  According to the present invention, in a vehicle-mounted switch that cuts off a current flowing for discharging or charging between a power source and a load by opening the contact, the first fixed contact and the first movable contact are included. A second contact composed of a contact, a second fixed contact and a second movable contact; an elongated movable contact having the first movable contact and the second movable contact at both longitudinal ends; and the movable contact connected to the movable contact; An operating member for separating the first contact and the second contact, a first magnetic field generating means for generating a magnetic field in the vicinity of the first contact, and a first for generating a magnetic field in the vicinity of the second contact The first magnetic field generating means is provided between the first movable contact and the first movable contact between the first fixed contact and the first movable contact, which are separated when the operating member is operated. Magnetic field in a direction parallel to the direction toward And the second magnetic field generating means is arranged in a direction from the second movable contact toward the operation member between the second fixed contact and the second movable contact which are separated when the operation member is operated. Generate a magnetic field in a parallel direction,The movable contact includes a pair of protrusions extending in the same direction as the opening operation from the side of the first movable contact as a base point, and the opening operation from the side of the second movable contact as a base point. A pair of protrusions extending in the same direction,It is made of a nonmagnetic material in two directions that are perpendicular to the direction of the magnetic field and perpendicular to the direction of the separation, with the first fixed contact as a starting point.All ofFirst arc extinguishing gridIt is arranged on the first fixed contact side from the tip of the protrusion on the first movable contact side., Made of non-magnetic material in two directions starting from the second fixed contactAll ofThe second arc extinguishing gridFrom the tip of the protrusion on the second movable contact side to the second fixed contact sideSince the arc extinguishing device is arranged and the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means have the same magnetic pole direction, the DC current in two directions can be interrupted, especially when a short circuit accident occurs. Current interruption performance is improved. Furthermore, the vehicle-mounted switch which prevented the fall of the interruption | blocking performance in the interruption of the electric current repeatedly is obtained. Also, the arc cooling effect is enhanced without reducing the magnetic field strength acting on the arc.Furthermore, the effect of extending the arc is enhanced.
[0061]
  In addition, a magnetic force line induction member made of a magnetic material is disposed along the magnetic force lines generated from the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means and passing through the first contact and the second contact.didBecause the arc extinguishing device is used, the magnetic field strength acting on the arc is increased.The
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway front view for explaining Embodiment 1;
FIG. 2 is a partially broken top view for explaining the first embodiment;
FIG. 3 is a partially broken front view for explaining the second embodiment.
FIG. 4 is a partially broken top view for explaining the second embodiment.
FIG. 5 is a partially broken front view for explaining the third embodiment.
FIG. 6 is a partially broken front view for explaining the fourth embodiment.
FIG. 7 is an enlarged perspective view of a main part for explaining a fourth embodiment.
FIG. 8 is a partially broken front view for explaining the fifth embodiment.
FIG. 9 is an electric circuit diagram schematically showing a main circuit of the electric vehicle.
FIG. 10 is a partially broken front view for explaining a conventional technique.
FIG. 11 is a partially broken front view for explaining blocking of a forward current in the prior art.
FIG. 12 is a partially broken front view for explaining blocking of reverse current in the prior art.
[Explanation of symbols]
1A to 1B fixed contact, 2A to 2B movable contact, 3A to 3B fixed contact, 4 movable contact, 4A to 4B arc horn, 5 insulating rod, 6 arc extinguishing chamber case, 6C hole in arc extinguishing chamber case, 7A to 7B Permanent magnet, 8A to 8B Arc extinguishing grid, 9A to 9C Magnetic field line guiding member, 10 Arc extinguishing device, 101 Power source, 102A to 102B On-vehicle switch, 103 On-vehicle charger, 104 Capacitor, 105 Inverter, 106 Motor, 111A 111B fixed contact, 112A-112B movable contact, 113A-113B fixed contact, 114 movable contact, 115 insulating rod, 116 arc extinguishing chamber case, 116C hole in arc extinguishing chamber case, 117A-117B permanent magnet

Claims

電流を接点の開離によって遮断するときに発生するアークを消弧するための消弧装置において、
固定接点及び可動接点からなる接点、前記可動接点を有する可動接触子、前記可動接触子に連結し前記接点を開離させるための操作部材、及び磁界を前記接点の近傍に発生させる磁界発生手段を備え、
前記磁界発生手段は、前記操作部材が作動して開離した前記固定接点と前記可動接点との間に、前記可動接点から前記操作部材に向かう方向に対して平行方向に磁界を発生させ、
前記可動接触子が、前記可動接点の側部を基点として前記開離動作と同一方向に延びた一対の突起を備え、
前記磁界の方向に対して垂直方向、かつ前記開離の方向に対して垂直方向であって、前記固定接点を基点とする二つの方向に、アークを冷却するための非磁性体からなる全ての消弧グリッドを前記突起の先端より前記固定接点側に配置したことを特徴とする消弧装置。In the arc extinguishing device for extinguishing the arc generated when the current is interrupted by breaking the contact,
A contact composed of a fixed contact and a movable contact; a movable contact having the movable contact; an operating member connected to the movable contact to open the contact; and a magnetic field generating means for generating a magnetic field in the vicinity of the contact. Prepared,
The magnetic field generating means generates a magnetic field in a direction parallel to a direction from the movable contact toward the operation member between the fixed contact and the movable contact that are opened by operating the operation member,
The movable contact includes a pair of protrusions extending in the same direction as the opening operation with a side portion of the movable contact as a base point;
All of the non-magnetic material for cooling the arc in two directions perpendicular to the direction of the magnetic field and perpendicular to the direction of the separation and starting from the fixed contact An arc extinguishing device, characterized in that an arc extinguishing grid is arranged on the fixed contact side from the tip of the projection .

第一固定接点及び第一可動接点からなる第一接点、第二固定接点及び第二可動接点からなる第二接点、長手方向の両端に前記第一可動接点及び前記第二可動接点を有する細長形状の可動接触子、磁界を前記第一接点の近傍に発生させるための第一磁界発生手段、及び磁界を前記第二接点の近傍に発生させるための第二磁界発生手段を備え、
前記第一磁界発生手段と前記第二磁界発生手段との磁極の向きが同一であることを特徴とする請求項１記載の消弧装置。A first contact composed of a first fixed contact and a first movable contact, a second contact composed of a second fixed contact and a second movable contact, an elongated shape having the first movable contact and the second movable contact at both ends in the longitudinal direction A first magnetic field generating means for generating a magnetic field in the vicinity of the first contact, and a second magnetic field generating means for generating a magnetic field in the vicinity of the second contact,
2. The arc extinguishing apparatus according to claim 1, wherein the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means have the same magnetic pole direction.

前記第一磁界発生手段及び前記第二磁界発生手段から発生し、前記第一接点及び前記第二接点を通過する磁力線に沿うように、磁性体からなる磁力線誘導部材を配置したことを特徴とする請求項２記載の消弧装置。 A magnetic force line guiding member made of a magnetic material is disposed along the magnetic force lines generated from the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means and passing through the first contact and the second contact. The arc extinguishing apparatus according to claim 2.

電源と負荷との間に放電もしくは充電のために通流する電流を接点の開離によって遮断する車載用開閉器において、
第一固定接点及び第一可動接点からなる第一接点、第二固定接点及び第二可動接点からなる第二接点、長手方向の両端に前記第一可動接点及び前記第二可動接点を有する細長形状の可動接触子、前記可動接触子に連結し前記第一接点及び第二接点を開離させるための操作部材、磁界を前記第一接点の近傍に発生させるための第一磁界発生手段、及び磁界を前記第二接点の近傍に発生させるための第二磁界発生手段を備え、
前記第一磁界発生手段は、前記操作部材が作動して開離した前記第一固定接点と前記第一可動接点との間に、前記第一可動接点から前記操作部材に向かう方向に対して平行方向に磁界を発生させ、
前記第二磁界発生手段は、前記操作部材が作動して開離した前記第二固定接点と前記第二可動接点との間に、前記第二可動接点から前記操作部材に向かう方向に対して平行方向に磁界を発生させ、
前記可動接触子が、前記第一可動接点の側部を基点として前記開離動作と同一方向に延びた一対の突起を備え、かつ前記第二可動接点の側部を基点として前記開離動作と同一方向に延びた一対の突起を備え、
前記磁界の方向に対して垂直方向、かつ前記開離の方向に対して垂直方向であって、前記第一固定接点を基点とする二つの方向に非磁性体からなる全ての第一消弧グリッドを前記第一可動接点側の突起の先端より前記第一固定接点側に配置し、前記第二固定接点を基点とする二つの方向に非磁性体からなる全ての第二消弧グリッドを前記第二可動接点側の突起の先端より前記第二固定接点側に配置し、
前記第一磁界発生手段と前記第二磁界発生手段との磁極の向きが同一である消弧装置を用いたことを特徴とする車載用開閉器。In a vehicle-mounted switch that cuts off the current that flows between the power source and the load for discharging or charging by opening the contacts.
A first contact composed of a first fixed contact and a first movable contact, a second contact composed of a second fixed contact and a second movable contact, an elongated shape having the first movable contact and the second movable contact at both ends in the longitudinal direction A movable contact, an operating member connected to the movable contact for separating the first contact and the second contact, a first magnetic field generating means for generating a magnetic field in the vicinity of the first contact, and a magnetic field Comprising a second magnetic field generating means for generating the first contact point in the vicinity of the second contact,
The first magnetic field generating means is parallel to a direction from the first movable contact toward the operation member between the first fixed contact and the first movable contact that are opened by the operation member. Generate a magnetic field in the direction,
The second magnetic field generating means is parallel to a direction from the second movable contact toward the operation member between the second fixed contact and the second movable contact that are opened by the operation member. Generate a magnetic field in the direction,
The movable contact includes a pair of protrusions extending in the same direction as the opening operation from the side of the first movable contact as a base point, and the opening operation from the side of the second movable contact as a base point. A pair of protrusions extending in the same direction,
All first arc-extinguishing grids made of a non-magnetic material in two directions perpendicular to the direction of the magnetic field and perpendicular to the direction of the separation and having the first fixed contact as a base point the place from the tip of the protrusion of the first movable contact side to the first fixed contact side, said all second arc extinguishing grid made of a nonmagnetic material in two directions that originates the second fixed contact No. Arranged on the second fixed contact side from the tip of the protrusion on the second movable contact side ,
A vehicle-mounted switch comprising an arc extinguishing device in which the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means have the same magnetic pole direction.

前記第一磁界発生手段及び前記第二磁界発生手段から発生し、前記第一接点及び前記第二接点とを通過する磁力線に沿うように、磁性体からなる磁力線誘導部材を配置した消弧装置を用いたことを特徴とする請求項４記載の車載用開閉器。An arc extinguishing device in which a magnetic force line induction member made of a magnetic material is disposed so as to follow a magnetic force line generated from the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means and passing through the first contact and the second contact. The on-vehicle switch according to claim 4 , wherein the switch is used.