JP5056571B2 - 回路遮断器 - Google Patents
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Description
この反発形の回路遮断器は、第1可動接触子が開閉機構に連繋して開閉駆動され、これに対向する第2可動接触子は接触ばねにより常時は閉極位置に向けてばね付勢されており、各可動接触子は先端に設けた接点を突き合わせて上下に対峙し、かつそれぞれの可動接触子が支軸の周りで回動可能に軸支されている。
次に、反発形の回路遮断器における接点機構周辺の従来構造を図9(a),(b)に、また遮断器投入時の閉極状態(ON),電流遮断時の開極状態(TRIP)を図10(a),(b)に示す。まず、図9において、1は回路遮断器のケース、2は電源側の端子導体、3は第1可動接触子、4は第2可動接触子、5は消弧装置、6は電源側の端子導体2と第2可動接触子4との間を接続する可撓リード線、7は第1可動接触子3に接続した可撓リード線、8は第2可動接触子4を閉極位置に向けて付勢する接触ばねである。
ここで、第1可動接触子3は先端に接点3aを固着し、該接点3aと反対側の後端に可撓リード線7を接続した上で、支軸3bを回動支点として可動接触子ホルダ3cに軸支され、該可動接触子ホルダ3cを介して図示していない開閉機構に連繋されている。一方、第2可動接触子4は第1可動接触子3の下側に対向位置し、先端に固着した接点4aを第1可動接触子3の接点3aに突き合わせるようにして接触子支持フレ-ム4に支軸4bを介して軸支した上で、該支軸4bを挟んで接点4aと反対側の後端にロウ付けした可撓リード線6を介して電源側の端子導体2に接続し、さらに可動接触子支持フレーム4cとの間に接触ばね(捩じりコイルばね)8を張架して第2可動接触子4を閉極位置にばね付勢している。また、消弧装置5は上下段に並ぶ複数枚のグリッド消弧板5aを備え、第1可動接触子3の開極移動経路に沿ってその前方に配置されている。
この閉極状態で短絡電流などの過電流が流れると、図9(b),図10(b)で示すように、電流が逆方向に流れる第1可動接触子3と第2可動接触子4との間に大きな電磁反発力が発生し、この電磁反発力を受けて第1可動接触子3の接点3aと第2可動接触子4の接点4aが急速に開離して接点間にアークarcが発生し、続く開閉機構の引外し動作により第1可動接触子3が開極位置に向け上方に移動してアークをさらに引き延ばし、アークを消弧装置5(図9参照)に押し込んで電流が限流遮断される。
ところで、上記反発形の回路遮断器においては、第1/第2可動接触子間の電磁反発力を受けて第2可動接触子4が閉極位置から開極位置に開離すると接触ばね8の撓みが増してばね抗力が増大する。これに対して可動接触子に作用する電磁反発力は接点間の開離距離に反比例して減少する。そのために、可動接触子間の開離距離が拡大する限流遮断動作の後半では、接触ばね8のばね力fが可動接触子間に作用する電磁反発力に打ち勝って第2可動接触子4が開極位置から逆戻りして接点間の開離距離が減少し、その結果として反発形回路遮断器の限流遮断性能が充分に発揮できなくなる問題がある。
また、上記の問題とは別に、電流遮断時に接点間に発生したアークの発弧点が第2可動接触子4の接点4aの上に止まったままでいると、アーク熱による接点の損耗が進んで閉極状態での電流通電性能を低下させる問題がある。そこで、この問題に対しては可動接触子の前方に配置した消弧装置にアークランナーを追加付設し、このアークランナーの先端を第2可動接触子の接点と近傍対峙させるように延在配置してアークを接点からアークランナーに転移させるようにした構成の反発形の回路遮断器も知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかも、可動接触子3,4の後端部に作用する電磁反発力は、支軸3b,4bを支点に可動接触子3,4を閉極方向に付勢する向きであり、特に第2可動接触子4に対しては後端部に作用する電磁反発力Fは接触ばね8のばね力fと偶力の関係になる。このために、先記特許文献1のように接触ばね8の抗力増加を抑えるような手段を講じていても、限流遮断動作の後半で通電電流が低下すると、第2可動接触子4が開極位置から閉極位置に向け逆戻りし、このために接点間のアーク長が減少して限流遮断性能を低下させる。
上記構成により、電流遮断時に第1可動接触子3,第2可動接触子4が開極位置に移動して可動接触子3,4の後端部が互いに接近するようになっても(図1(b)参照)、前記磁気遮蔽板9の遮蔽効果により各可動接触子の後端部相互間に作用する電磁反発力の発生が抑えられて可動接触子を閉極位置に戻そうとする力を低減できる。これにより、第2可動接触子4が開極位置から閉極位置(図1(a)参照)に逆戻りして接点3aと4aの間に生じたアークarcのアーク長を縮小するような挙動を抑制して限流遮断性能が低下するのを防ぐことができる。
すなわち、この実施例においては第2可動接触子4の後端部に対向してその上方に逆U字形の磁気ヨーク10を配置し、第2可動接触子4が開極位置に向け移動した際に可動接触子の後端部が磁気ヨーク10の中に進入するようにしている。この磁気ヨーク10は磁性板を“コ”の字形に屈曲した形状で、その左右側壁の先端を下に向けて図示のように第2可動接触子4の後端部を上方から挟み込むようにして第1可動接触子3との中間位置に配置している。
上記構成により、図2(a)に示す閉極状態では第2可動接触子4の後端部が磁気ヨーク10から下方に抜け出している。一方、短絡電流が流れて可動接触子3,4が開極位置に反発移動すると、図2(b)のように第2可動接触子4の後端部が下方から逆U字形の磁気ヨーク10の中に進入するようになる。
これにより、逆U字形の磁気ヨーク10は、先記実施例1の磁気遮蔽板9と同様な磁気遮蔽効果を発揮して第1可動接触子3を流れる電流磁界との相互干渉を抑制するとともに、可動接触子の開極状態では図2(c)で示すように第2可動接触子4の通流電流iで可動接触子の後端部の周囲に生じた磁界が磁気ヨーク10に集中して、磁束φが磁気ヨーク10のU字形磁路に沿って周回する。この磁界分布により、第2可動接触子4にはその後端部を磁気ヨーク10の奥に引き込むような方向の電磁力F1が作用し、この電磁力F1を受けて第2可動接触子4には支軸4bの周りで反時計方向のトルクが作用する。その結果、限流遮断動作の後半で第2可動接触子4が接触ばね8のばね力fにより閉極位置に逆戻りしようとするのを抑え、開極位置に保持し続けて高い限流遮断性能を確保できる。
この実施例による動作,機能は先記実施例2と基本的に同じであるが、前記接極片10aの追加により、電流遮断時に可動接触子3,4が図3(b)の開極位置に移動して第2可動接触子4の後端部が逆U字形の磁気ヨーク10の中に進入した状態になると、図3(c)で示すように磁気ヨーク10の開口端に接極片10aが接近して両者の間に磁気吸引力が加わるようになる。これにより、第2可動接触子4の後端部を逆U字形の磁気ヨーク10の奥部に引き込む電磁力F1が大きくなり、先記の実施例2と比べて第2可動接触子4を開極位置に保持する力を増強できる。
この実施例においては、図9に示した従来構造と比べて、消弧装置5の内側にアークランナー付きのU字形の磁気ヨーク11を追加装備し、この磁気ヨーク11を電源側の端子導体2に連結している。ここで、磁気ヨーク11は第1および第2可動接触子3,4の開極移動経路に沿って各可動接触子の接点側端部を左右から包囲するように側壁が起立したU字形の形状を基体として、その底部から前方へ“くの字”状に突き出して消弧装置5の内方に延在するアークランナー11a、および電源側の端子導体2の後端に差し込み結合する連結片11bが一体形成されている(図5参照)。また、前記アークランナー11aは、その基部が開極位置に移動してきた第2可動接触子4の接点4aと近接するように位置決めし、かつその板面には第2可動接触子4の開極移動を阻害しないように凹状の逃げ溝が形成されている。そして、この逆U字形の磁気ヨーク11を電源側の端子導体2の二股状後端部2aに挿入して一体に結合し、前記連結片11bと端子導体2とをボルトで共締めして遮断器のケース1(図9参照)の底部に組み込む。
この状態から、短絡電流が流れて第1/第2可動接触子3,4の間に電磁反発力が作用すると、図7(a),(b)で示すように第1可動接触子3,第2可動接触子4が開極位置に向けて移動し、接点3aと4aの間にアークarcが発生する。この場合に、図7(b)で示すように第1可動接触子3,第2可動接触子4に流れる電流iにより可動接触子の周囲に生じた磁界は磁気ヨーク11に集中し、そのヨークの磁路に沿って磁束φが図示のように周回する。この磁界の集中により第1可動接触子3と第2可動接触子4との間の電磁反発力は磁気ヨーク11を備えてない従来構造(図9参照)に比べて増大し、その分だけ可動接触子の開離速度が早くなる。同時に磁気ヨーク11の左右側壁間に集中分布する磁界が接点間に発弧したアークarcに作用して図示矢印方向の電磁力F2が発生し、この電磁力F2によりアークarcはアーチ状に引き延ばされて消弧装置5に向け駆動される。また、開極位置に移動した第2可動接触子4にはU字形の磁気ヨーク11の底部に押し込む電磁力F3が加わり、この電磁力F3が付勢ばね8のばね力fに抗して第2可動接触子4を開極位置に保持するように働く。
3 第1可動接触子
3a 接点
3b 支軸
4 第2可動接触子
4a 接点
4b 支軸
5 消弧装置
6,7 可撓リード線
8 接触ばね
9 磁気遮蔽板
10 逆U字形の磁気ヨーク
10a 接極片
11 U字形の磁気ヨーク
11a アークランナー
11b 連結片
Claims (1)
- 開閉機構に連繋して開閉駆動される第1可動接触子と、該第1可動接触子に対向し、かつ接触ばねにより閉極位置に付勢される第2可動接触子と、第1可動接触子の開極移動経路に沿ってその前方に消弧装置を備えた回路遮断器であり、前記第1可動接触子および第2可動接触子は先端に固着した接点を突き合わせて上下に対峙し、かつ前記第1可動接触子および第2可動接触子の後端に可撓リード線を接続した上で、それぞれの可動接触子が支軸の周りで回動可能に枢支されているものにおいて、
前記第1可動接触子の後端部とこれに対峙する第2可動接触子の後端部の中間に磁気遮蔽板を介装配置したことを特徴とする回路遮断器。
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