JP5179278B2 - Switch - Google Patents
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Description
この発明は、電力会社の変電所や一般需要家受電点に設置される開閉器に関するものである。 The present invention relates to a switch installed at a substation of a power company or a general consumer power receiving point.
開閉器の電流遮断性能を向上させるための技術として、電気学会論文誌Ｂ、１１０巻、１０号（平成二年）の８０８頁には、従来の遮断器、断路器、接地開閉器に適用された消弧方式が紹介されている。この中に掲載されている早切り方式は可動電極棒および可動電極棒側の端子に早切り機構（速動機構）を備えており、接点開路速度を上昇させて接点損傷が生じない時間内で消弧に必要な長さにまでアークを伸ばし、遮断性能を向上させる技術である。
その駆動原理は次のとおりである。可動電極棒の内部にはバネが内装され、そのバネは可動電極棒先端から突出した補助接点と連動している。可動電極棒が固定電極の最奥部に挿入された閉路状態では、補助接点は固定電極内部の補助接点受け内部に挿入されている。この状態は可動電極棒が開路する途中まで続き、可動電極棒の開路距離が大きくなるにつれて前記バネが蓄勢されていく。バネがある反発力に達すると、補助接点受けと補助接点の間の摩擦力よりもバネ反発力が上回り、補助接点が勢い良く抜ける。このときに大きな接点開離速度が得られる。
As a technology to improve the current interrupting performance of the switch, the pp. 808 of the IEEJ Transaction B, Vol. 110, No. 10 (Heisei 2) is applied to conventional circuit breakers, disconnectors and grounding switches. The arc extinguishing method is introduced. The quick-cutting method listed in this section is equipped with a quick-cutting mechanism (fast-moving mechanism) on the movable electrode bar and the terminal on the movable electrode bar side, and within a period of time when contact opening speed is increased and no contact damage occurs. It is a technology that extends the arc to the length required for arc extinction and improves the interruption performance.
The driving principle is as follows. A spring is built in the movable electrode rod, and the spring is interlocked with an auxiliary contact protruding from the tip of the movable electrode rod. In the closed state in which the movable electrode rod is inserted in the innermost part of the fixed electrode, the auxiliary contact is inserted into the auxiliary contact receiver inside the fixed electrode. This state continues until the movable electrode rod is opened, and the spring is accumulated as the open distance of the movable electrode rod increases. When the spring reaches a certain repulsive force, the spring repulsive force is greater than the frictional force between the auxiliary contact receiver and the auxiliary contact, and the auxiliary contact is pulled out vigorously. At this time, a large contact breaking speed can be obtained.
従来技術では可動電極側に速動機構を設け、この速動機構を利用して電流遮断をおこなっている。しかし、特許文献１のように可動電極棒の駆動機構が可動電極内部の大半のスペースを占めるような場合、速動機構のバネの装着場所を十分確保できなくなるという問題点がある。
また、製造コストを削減するため、可動電極側は遮断機能のない断路器と部材を共通化したいという要求があったが、速動機構の構造上、共通化が難しいという問題があった。
In the prior art, a fast moving mechanism is provided on the movable electrode side, and current interruption is performed using this fast moving mechanism. However, when the drive mechanism of the movable electrode rod occupies most of the space inside the movable electrode as in
Further, in order to reduce the manufacturing cost, there has been a demand for the movable electrode side to share a disconnector and a member having no breaking function, but there is a problem that it is difficult to share the structure due to the structure of the fast moving mechanism.
この発明は、可動電極棒の設置スペースと無関係に電流遮断用の速動機構を設置でき、固定側端子と可動側端子との間の電流を安定して遮断できる開閉器の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a switch that can install a fast-acting mechanism for interrupting a current regardless of the installation space of a movable electrode rod, and can stably interrupt a current between a fixed terminal and a movable terminal. .
この発明に係る開閉器は、
固定側端子と、
固定側端子と対向配置され、固定側端子と電気的導通を確保するため接離可能な可動電極棒を備えた可動側端子と、
可動電極棒と、
固定側端子間の電気的導通を遮断する速動機構とを固定側端子に備えた開閉器において、
速動機構は、
固定側端子に電気的に接続された軸棒と、
軸棒の先端に備えられ、開路時に発生するアークを受ける補助接点と、
軸棒に接続され、軸棒と可動電極棒を係合する電導性の第１の係合器と、
軸棒を可動側端子と反対方向に弾性付勢する主バネとからなり、
可動電極棒には、第１の係合器と係合する電導性の第２の係合器を備え、
固定側端子と可動側端子の間を閉路する時には、
可動電極棒が可動側端子から突出して、第１の係合器と第２の係合器を係合することにより、固定側端子と、可動側端子の電気的導通を確保し、
固定側端子と可動側端子の間を開路する時には、
第１の係合器と第２の係合器を係合したまま可動電極棒を可動側端子方向に移動することにより主バネを蓄勢し、
所定の位置で主バネを放勢して第１の係合器と第２の係合器との係合を解放し、軸棒を可動電極棒から開離させて可動電極棒と軸棒間の電流を遮断するものである。
The switch according to the present invention is
A fixed terminal,
A movable side terminal provided with a movable electrode bar disposed opposite to the fixed side terminal and capable of contacting / separating to secure electrical continuity with the fixed side terminal;
A movable electrode rod ;
In a switch equipped with a fast-moving mechanism that shuts off electrical continuity between the fixed-side terminals and the fixed-side terminals ,
The fast-acting mechanism
A shaft rod electrically connected to the fixed terminal;
An auxiliary contact that is provided at the tip of the shaft rod and receives an arc generated at the time of opening;
An electrically conductive first engagement device connected to the shaft rod and engaging the shaft rod and the movable electrode rod;
It consists of a main spring that elastically biases the shaft rod in the direction opposite to the movable terminal,
The movable electrode bar includes a conductive second engagement device that engages with the first engagement device,
When closing between the fixed terminal and the movable terminal,
The movable electrode bar protrudes from the movable terminal and engages the first and second engagement devices to ensure electrical continuity between the fixed terminal and the movable terminal,
When opening the circuit between the fixed terminal and the movable terminal,
The main spring is energized by moving the movable electrode bar toward the movable side terminal while engaging the first and second engagement devices,
The main spring is released at a predetermined position to release the engagement between the first engagement device and the second engagement device, the shaft rod is separated from the movable electrode rod, and the distance between the movable electrode rod and the shaft rod is reached. The current is cut off.
この発明に係る開閉器の速動機構は、
固定側端子に電気的に接続された軸棒と、
軸棒の先端に備えられ、開路時に発生するアークを受ける補助接点と、
軸棒に接続され、軸棒と可動電極棒を係合する電導性の第１の係合器と、
軸棒を可動側端子と反対方向に弾性付勢する主バネとからなり、
可動電極棒には、第１の係合器と係合する電導性の第２の係合器を備え、
固定側端子と可動側端子の間を閉路する時には、
可動電極棒が可動側端子から突出して、第１の係合器と第２の係合器を係合することにより、固定側端子と、可動側端子の電気的導通を確保し、
固定側端子と可動側端子の間を開路する時には、
第１の係合器と第２の係合器を係合したまま可動電極棒を可動側端子方向に移動することにより主バネを蓄勢し、
所定の位置で主バネを放勢して第１の係合器と第２の係合器との係合を解放し、軸棒を可動電極棒から開離させて可動電極棒と軸棒間の電流を遮断するものなので、
補助接点と第１の係合器間に摺動部が有ることによって、補助接点と第１の係合器間の電気的導通を良好に保つことができる。
The quick moving mechanism of the switch according to the present invention is:
A shaft rod electrically connected to the fixed terminal;
An auxiliary contact that is provided at the tip of the shaft rod and receives an arc generated at the time of opening;
An electrically conductive first engagement device connected to the shaft rod and engaging the shaft rod and the movable electrode rod;
It consists of a main spring that elastically biases the shaft rod in the direction opposite to the movable terminal,
The movable electrode bar includes a conductive second engagement device that engages with the first engagement device,
When closing between the fixed terminal and the movable terminal,
The movable electrode bar protrudes from the movable terminal and engages the first and second engagement devices to ensure electrical continuity between the fixed terminal and the movable terminal,
When opening the circuit between the fixed terminal and the movable terminal,
The main spring is energized by moving the movable electrode bar toward the movable side terminal while engaging the first and second engagement devices,
The main spring is released at a predetermined position to release the engagement between the first engagement device and the second engagement device, the shaft rod is separated from the movable electrode rod, and the distance between the movable electrode rod and the shaft rod is reached. So as to cut off the current of
By providing the sliding portion between the auxiliary contact and the first engagement device, it is possible to maintain good electrical continuity between the auxiliary contact and the first engagement device.
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図を用いて説明する。
図１は本実施形態１の開閉器の要部断面図である。
電路を開くために必要な基本機能は、固定側端子１ａ、１ｂ、可動側端子２ａ、２ｂ、および可動電極棒３から構成される。同図は開路状態を示している。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of the switch according to the first embodiment.
The basic functions necessary for opening the electric circuit are composed of fixed side terminals 1a and 1b,
図２を用いて可動電極棒３の駆動について説明する。図２は本発明の実施の形態１の可動電極棒側の要部断面図である。
可動側端子２ａ、２ｂの内部は図２左右方向に円筒状に刳り抜かれている。可動電極棒３は円筒形状で中空に成形されていて、可動側端子２ａ、２ｂの内部に挿入されている。可動電極棒３の一端部内側には雌側係合器２３ａが嵌め込まれて固定されている。また、反対の端部には雌ネジ２３ｂが同様に嵌め込まれている。
雌ネジ２３ｂの内側には駆動用雄ネジ棒４１が所定の位置に螺合され、その一端に絶縁ロッド４０が接続されている。
絶縁ロッド４０は図示しないモーターに接続されており、その駆動力によって回転する。絶縁ロッド４０と連動する駆動用雄ネジ４１が回転することによって周方向への回転を規制された可動電極棒３が左右に移動する。可動電極棒３には、可動側端子２ａ、２ｂとの電気的導通を確保するために図示しない接触子が先端に設けられている。
The driving of the
The inside of the
A drive
The
次に電流遮断時に機能する速動機構の構造を説明する。
図１の円筒導体４は、その一端が固定側端子１ａと同軸に、同１ｂを介して機械的、電気的に接続されている。また、反対側端面は機械的・電気的にベース板５に接続されている。機械的接続方法としてボルト固定を行い、電気的接続を得るために接続面を銀メッキしている。
ピストン６は、ベース板５に対し垂直かつ固定側端子１ａと同軸に機械的・電気的にベース板５に接続されている。言うまでもなくこのピストン６は固定されているので動かない。機械的接続方法としてボルト固定を行い、電気的接続を得るために接続面は銀メッキしている。
円筒形状のシリンダ７は、ピストン６に挿設されており接触子８によって相互間の電気的導通を確保している。このシリンダ７がピストン６に沿って摺動するが詳細は後述する。
Next, the structure of the fast motion mechanism that functions when the current is interrupted will be described.
One end of the cylindrical conductor 4 in FIG. 1 is mechanically and electrically connected to the fixed side terminal 1a coaxially with the fixed side terminal 1a. The opposite end face is mechanically and electrically connected to the
The
The cylindrical cylinder 7 is inserted into the
張り出し部９は、シリンダ７の開口側端部の外周部に配置され、円筒導体４の内径とほぼ同じ外径をもち、円筒導体４の内周面を左右に移動する。
ストッパ１０は、内径が前記張り出し部９の外径よりも小さいものであって、円筒導体４の端子側の一端の内側、周方向に沿って配設されている。また、つるまき状の主バネ１３はシリンダ７の外周部に沿って配設され、張り出し部９の端部に設けたバネ受け１１に固定され、他端は固定側端子１ａのバネ受け１２に固定されている。
シリンダ７の先端部にはシリンダ７と同軸に機械的・電気的に接続された棒状の軸棒１４が接続されている。軸棒１４の右端部から軸棒１４の長さの約３分の２に相当する部分は残りの部分より細い円柱形状に成形してある。そして当該端部にはボルト１８を取り付ける雌ネジが内部に切ってある。雄側係合器１５は軸棒１４先端部から、軸棒１４と同軸に挿入してある。
The overhanging
The
A rod-
次に雄側係合器１５の構造について図３を用いて説明する。
図３は雄側係合器１５の斜視図である。雄側係合器１５はこの部材自体で電導を担う。後述の板バネ部１５ｂにおける弾性変形範囲を大きく取る必要があるため、材質には、例えば降伏点または耐力の高いアルミニウム青銅、高力黄銅、アルミニウム合金（合金番号Ａ７０７５、Ａ２０２４、Ａ２０１４）等のいずれかを用いる。これらの材料を使用することにより、係合解放時の板バネ部１５ｂの変形量を大きく設定しても永久歪が発生せず、係合解放機能の信頼性を向上することができる。
雄側係合器１５には円筒状の一端近傍部分を残して割り面１５ｃをスリット状に長手方向に設けている。図３では６片になるよう分割して板バネ部１５ｂを構成している。板バネ部１５ｂの正対する２片の外周面、長手方向、中央部には摺動面１５ｅを設けている。摺動面１５ｅは後述する補助接点１７と電気的に接触するための面である。
また、その他の板バネ部１５ｂの先端にはかぎ爪部１５ｄを設けている。このかぎ爪部１５ｄの機能については後述する。
Next, the structure of the
FIG. 3 is a perspective view of the
The
Further, a
底部１５ａの内径は軸棒１４の先端部の外径よりやや大きい。これを軸棒１４の先端から軸棒１４に挿入すると、軸棒の径が大きくなる部分に突き当たり、この場所に配置される。
雄側係合器１５の内径には長手方向に場所によって差をつけている。軸棒４の先端に近づく程内径が大きくなるように段差を持たせて成形してある。この形状は、軸棒１４の先端側ほど次第に内径が大きくなるようにテーパー形状に加工しても良い。これによって、軸棒１４と雄側係合器１５の間に隙間ができる。底部１５ａは片持ち梁の固定端に相当し、この部位を基部として板バネ部分１５ｂが伸びている。
The inner diameter of the
The inner diameter of the
以上の構造によって板バネ部分１５ｂにバネ性が発現できる。板バネ部１５ｂは外側から押力がかかると軸棒１４との間の隙間分を限度に内側に押し下げられる。押力が解放されると元に戻る。
つるまき状の接圧バネ１６は雄側係合器１５の外周部に係合器１５と同軸に、一端が軸棒１４の径の太い部分の端面に設けた固定場所に固定され、もう一端が次に説明する補助接点１７の底面１７４に固定されている。
With the above structure, the spring property can be developed in the
The helical
補助接点１７について図５ａ、５ｂ、５ｃを用いて説明する。図５ａは補助接点１７を端子２ａ側から見た斜視図、図５ｂは補助接点１７をシリンダ７側から見た斜視図、図５ｃは補助接点１７をシリンダ側から見た正面図である。補助接点１７はリング形状をしており、穴１７５を設けている。穴１７５の周囲に正対して２つの突出部１７１を設け、突出部１７１の内周面には切り欠き部Ｖ溝部１７２が設けてある。突出部１７１は図のように補助接点１７の径方向だけでなく、底面１７４からも軸方向に突出している。
The
Ｖ溝部１７２は、これに沿って前述した雄側係合器１５の摺動面１５ｅが摺動するためのものである。穴の周囲のその他の部分は切り欠き部円周部１７３である。この部分は雄側係合器１５のかぎ爪部１５ｄが通過できる内径を確保している。
ここで、案内部としてのＶ溝部１７２は雄側係合器１５の摺動面１５ｅ上を雄側係合器１５の軸方向に摺動し、補助接点１７が、雄側係合器１５を回転軸として回転することを防いでいる。この構造により、雄側係合器１５のかぎ爪部１５ｄが、切り欠き部円周部１７３に接触することなく所望の動作ができる。また、案内部はＶ溝構造に限られるものではなく、Ｕ型でも凹型でも補助接点１７の回転を防止できれば、どのような形状でも良い。
なお、前述のように突出部１７１は接圧バネ１６の一端を受けて固定するために補助接点底面１７４から突出させてある。
The
Here, the V-
As described above, the protruding
以上のように軸棒１４に雄側係合器１５を取り付け、接圧バネ１６を取り付け、補助接点１７で接圧バネ１６を押圧しながらボルト１８を軸棒の先端に固定するのであるが、補助接点１７の正対する２カ所の突出部１７１の内径よりボルト１８の外径が大きいので接圧バネ１６は押圧を保持する。このような構造によって、可動電極棒３が図１右から左へ動いて補助接点１７を押圧すると接圧バネ１６が縮んで、補助接点１７の穴部分を軸棒１４と雄側係合器１５が貫通し可動電極棒３内部に突入する機能を持たせてある。この点についての詳細は後述する。
なお、可動電極棒３と補助接点１７の接触部には、銅タングステン合金などで構成された耐弧金属が配置されている。以上が速動機構の構造である。
As described above, the
Note that an arc-resistant metal made of a copper-tungsten alloy or the like is disposed at a contact portion between the
次に本実施の形態の開閉器の動作を説明する。図１は完全な開路状態であり、主バネ１３と接圧バネ１６はそれぞれ最も伸長した状態である。シリンダ７はベース板５端面に接触し、ピストン６はシリンダ７の最も深い位置まで挿入されている。この時、補助接点１７は軸棒１４の先端部に位置している。
Next, the operation of the switch according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a complete open circuit state, and the
この状態から図６に示す完全に閉路した状態までの動作を図１、４、６を用いて説明する。
可動電極棒３が図面左側に移動していくと、まずその先端が補助接点１７先端に接触する。さらに可動電極棒３が図面左側に移動すると、補助接点１７が図面左側に押し込まれ、これとと共に接圧バネ１６も縮む。また雄側係合器１５および軸棒１４が雌側係合器２３ａの内部に入り込んでいく。軸棒１４の先端に取り付けたボルト１８の外径は雌側係合器２３ａの内径よりも小さいのでストレス無く係合器２３ａ内に突入する。
The operation from this state to the completely closed state shown in FIG. 6 will be described with reference to FIGS.
When the
図４は、雄側係合器１５と雌側係合器２３ａの係合状態を示したものである。
この図では雄側係合器１５と雌側係合器２３ａの関係を示すために、軸棒１４及びボルト１８は省略している。
先述の通り、雄側係合器１５の片持ち梁構造を形成するバネ板１５ｂに弾性が与えられている。雌側係合器２３ａの内径は雄側係合器１５のかぎ爪部１５ｄの無い部分の外径とほぼ等しく、先端導入部１５ｆの外径よりは大きい。先端導入部１５ｆが雌側係合器２３の内部に入ると、かぎ爪部１５ｄが雌ネジの凸凹に合わせてバネ運動をしながら２３ａの内部に進み所定の位置で溝部２３１に係合する。
FIG. 4 shows an engaged state of the male
In this figure, in order to show the relationship between the male
As described above, the
なお、図４の雌側係合器２３ａには雌ネジが切ってあるが、前述のように可動電極棒３及び係合器２３ａは回転しないで左右に摺動するので、係合は溝２３１のような雌ネジの溝であっても良いし、係合専用の溝を設けても良い。本実施形態は雌ネジの溝を利用した例であるが、別形状に関しては実施の形態３で後述する。
また、かぎ爪部１５ｄの形状は、溝部２３１が雌ネジの溝である場合は係合性向上のため、それに螺合するようにかぎ爪部１５の位置を微調整し、挿入時に各かぎ爪部１５が等しく溝部２３１に係合できるよう構成することが好ましい。ただし雌ネジの溝を利用しない場合はこの限りではなく、実施の形態３にて別形状を後述する。
Although the female-
Further, when the
図６は可動電極棒３が固定側端子１ａ内部まで完全に挿入された閉路状態の要部断面図である。可動電極棒３が補助接点１７を図面左方向へ完全に押し込んでおり、接圧バネ１６は最も縮んでいる状態である。軸棒１４と雄側係合器１５は雌側係合器２３ａの内部に挿入され、図４に示したとおり雄側係合器１５は雌側係合器２３ａと係合している。
図６の閉路状態では主回路電流は、可動側端子２ａ→可動電極棒３→固定側端子１ａ内部の電導面１９→固定側端子１ｂへと流れる。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part in a closed state in which the
In the closed state of FIG. 6, the main circuit current flows from the
次に開路動作を説明する。まず、図６の状態から可動電極棒３を図面右側に戻していく。雄側係合器１５は雌側係合器２３ａが係合されているので、雄側係合器１５が固定されている一連の部品、つまり軸棒１４、補助接点１７、接圧バネ１６、シリンダ７も可動電極棒３および雌側係合器２３ａと共に図面右側に移動する。そして移動に伴って主バネ１３が縮み蓄勢される。
Next, the opening operation will be described. First, the
図７は開路直前の開閉器の要部断面図である。
雄側係合器１５と雌側係合器２３ａが係合された状態における開路動作の最終位置を示しており、ストッパ１０と張り出し部９が接触している。
またこの時、主バネ１３は最も縮んだ状態である。これ以上可動電極棒３が図面右側へ移動しようとしてもシリンダ７はストッパ１０に阻止されて右側へ動くことはできない。ストッパと張り出し部９が解放器として機能し、雄側係合器１５と雌側係合器２３ａは係合を維持しきれなくなり、係合を解放し始める。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of the switch just before the circuit is opened.
The final position of the circuit opening operation in a state where the male
At this time, the
図７の状態での主回路電流経路は、可動電極棒３→補助接点１７→雄側係合器１５→軸棒１４→シリンダ７→ピストン６→ベース板５→円筒導体４→固定側端子１ｂである。機構が高速に駆動していても図示しない接触子により導通が確保できる。また軸棒１４、シリンダ７、接触子、ピストン６、ベース板５、円筒導体４、固定側端子１ｂのそれぞれが接触する面に銀メッキ等の接触抵抗を低下させる手段を講じると、導通性がさらに向上する。
The main circuit current path in the state of FIG. 7 is:
雄側係合器１５が雌側係合器２３ａから解放されると主バネ１３は伸長し始め、雄側係合器１５、軸棒１４、接圧バネ１６、シリンダ７は図面左側へと勢い良く移動し始める。ただし接圧バネ１６で可動電極棒３側への接圧が与えられている補助接点１７だけは、接圧バネ１６が伸びきるまでの間は可動電極棒３に接触している。接圧バネ１６が伸びきるといよいよ可動電極棒３と補助接点１７が開離し始め、アークが発生する。
When the
図８は開閉器の開路途中の要部断面図である。
可動電極棒３と補助接点１７が開離しつつあり、アークが引き伸ばされている状態を示している。雄側係合器１５、軸棒１４、接圧バネ１６、シリンダ７、補助接点１７、接圧バネ１６は、シリンダ７底部の張り出し部９がベース板５と接触する位置まで、図面左側方向に移動する。途中、アーク２０がある長さに達すると、アーク電圧の上昇によりアーク２０は消弧する。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part in the middle of opening of the switch.
The
この時、シリンダ７とピストン６で囲まれた空間の気体は、雄側係合器１５が解放されると共に圧縮され始めるため、穴２１を設けてシリンダ７外部に気体を逃がし、接点開離速度の低下を防止する。穴２１はシリンダ７の天井面に軸棒１４を貫いて開けても良い。穴２１の位置がシリンダ７の天井面に近いほど、ピストン６−シリンダ７の圧縮過程の最後まで内部気体を逃がすことができ、同過程の最後まで開離速度を高速に保つことができる。逆に穴２１を天井面から離れた適切な位置に開けてやれば、張り出し部９がベース板５に衝突する直前の速度を意図的に低下させることができ、同部位における衝撃荷重を軽減することができる。また、穴をスリット状にシリンダの長手方向に設けると最初は急速に気体を排出し、終盤で排出量を抑えてシリンダスピードをコントロールすことも可能である。
At this time, since the gas in the space surrounded by the cylinder 7 and the
固定側端子１ａの内部にリング状の磁石２２を配置すると、その磁界によりアーク２０は外側へ膨らもうとする。この結果、接点間の開離距離が同じでも磁界による膨らみ分だけアーク長が長くなり、消弧条件が整いやすくなり遮断性能が向上する。
接点の開離動作は張り出し部９がベース板５に接触すると完了し、図１の状態に戻る。以上が本発明に係る開閉器の構造と開路・閉路動作である。
When the ring-shaped magnet 22 is disposed inside the fixed terminal 1a, the
The contact opening operation is completed when the overhanging
以上の構造により次のような効果を得られる。
１．雄側係合器１５と雌側係合器２３ａにより可動電極棒３の閉路過程にて双方を係合し、その状態のまま可動電極棒３が開路することで、固定側端子にある主バネ１３の蓄勢が可能となる。その結果、速動機構を固定側端子１ａ、１ｂ側に配置することが可能になり、可動電極棒３側に速動機構を設けるスペースがなくても早切り方式を適用できる。
２．可動電極棒側から遮断機能を無くしたので断路器との部品共用ができる。
３．雄側係合器１５の一部に片持ち梁構造の板バネ部１５ｂを設けることで同部位が弾性変形できるようになる。その結果、ラッチ機構を設けずにかぎ爪部１５ｄの係合・解放が可能になり、構造が簡略化できる。
４．補助接点１７が雄側係合器１５の摺動面１５ｅ上を摺動するので、開極動作時にアークが点弧している状態での電流経路は、アーク発弧部位である補助接点１７→雄側係合器１５→軸棒１４となる。補助接点１７と雄側係合器１５間に摺動部が有ることによって、補助接点１７と雄側係合器１５間の電気的導通を良好に保つことができるという効果がある。
５．補助接点１７に雄側係合器１５のための案内部となる切り欠き部Ｖ溝部１７２を設けているので補助接点１７が回転することによる動作不良を防止できる。
６．雄側係合器１５の材質を、銅合金、アルミニウム合金とすることによって、雄側係合器１５の体積抵抗率を低く抑え、雄側係合器１５の通電性能を向上できる。また、雄側係合器１５の係合時、解放時の弾性量を多くとっても永久歪が発生せず、係合、解放の信頼性を向上できる。
７．可動電極棒３内部の雌側係合器２３ａに溝部２３１を設けることで係合状態を確実にし、所定の位置以外での誤開放を防止できる。
８．張り出し部９とストッパ１０が突き当たることで雄側係合器１５と雌側係合器２３ａの係合が解放される構造なので主バネ１３の品質のばらつき等に左右されず、常に所定の位置で雄側係合器１５と雌側係合器２３ａを解放することができ、補助接点１７の開離速度および開離距離を一定化し、遮断性能を安定化できる。
９．ピストン６とシリンダ７との摺動構造により、速動機構の往復動作時における径方向のズレを防止し、安定した往復動作を実現できる。
１０．接触子８をピストン６−シリンダ７間の摺動面に備えることで、摺動部の接触抵抗を低減しつつ導通を確保できる。
１１．円筒導体４およびベース板５が機械的に接続されていることで、速動機構の構造体としての機械強度を維持すると共に、電気的に接続されていることで導通経路の役割を果たせる。
１２．接圧バネ１６により、接圧不足による投入時・開路時の補助接点１７と可動電極棒３との間での発弧溶着を防止することができる。
１３．シリンダに通気口を設けることでシリンダ７内部の気体が穴から抜けていくので、シリンダ内圧上昇による補助接点１７の開離速度低下を防ぐことができる。
１４．シリンダに設けた通気口の位置、形状の変更によりシリンダ７の動作スピードをコントロールし、ベース板５に衝突する際の衝撃荷重を低減させることができる。
１５．磁石２２のつくる磁界によって、アークに対して電磁力が作用し、アーク長が伸びる、またはアークの接点表面上の位置（アーク足）が高速で移動する。前者は電流遮断に必要な条件の一つであるアーク電圧上昇に効果がある。後者は接点表面の局部的温度上昇を抑制し、金属蒸気放出や熱電子放出を低減して電流遮断を促進する効果がある。
With the above structure, the following effects can be obtained.
1. The
2. Since the blocking function is eliminated from the movable electrode bar side, parts can be shared with the disconnector.
3. By providing a
4). Since the
5. Since the notch V-
6). By using a copper alloy or an aluminum alloy as the material of the male
7). By providing the
8). Since the engagement between the male
9. Due to the sliding structure of the
10. By providing the
11. Since the cylindrical conductor 4 and the
12 The
13. By providing a vent hole in the cylinder, the gas inside the cylinder 7 escapes from the hole, so that it is possible to prevent a decrease in the opening speed of the
14 The operating speed of the cylinder 7 can be controlled by changing the position and shape of the vents provided in the cylinder, and the impact load when colliding with the
15. An electromagnetic force acts on the arc by the magnetic field generated by the magnet 22 and the arc length extends, or the position (arc leg) on the contact surface of the arc moves at high speed. The former is effective in increasing the arc voltage, which is one of the conditions necessary for current interruption. The latter has the effect of suppressing local temperature rise on the contact surface, reducing metal vapor emission and thermionic emission, and promoting current interruption.
実施の形態２．
図９は本発明実施形態２の開閉器の要部断面である。
固定側端子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、円筒導体１０４、ベース板１０５、シリンダ１０７、張り出し部１０９、ストッパ１１０、主バネ１１３、軸棒１１４、補助接点１１７、およびボールプランジャ３０から構成されている。その他の部位は図１あるいは図２と同じ部品から構成されている。図９の構成部品の中で図１と最も大きく相違する点は、図１では雄側係合器１５が軸棒１４の周囲に配置されているのに対し、図９ではボールプランジャ３０が軸棒１１４の先端部に二つ配置されている点である。また、シリンダ１０７および円筒導体１０４の長さが異なっている点、ピストン６が図９にはない点である。前者二つの長さについては速動機構のストローク（可動距離）と関係しており、図９の場合は比較的短ストロークの構造である。また後者のピストン６がない理由は、短ストロークゆえに軸ズレを特に気にしなくても良いことと関係している。その他、補助接点１１７の形状や張り出し部１０９がバネ受けを兼ねている点も異なっているが、基本機能は図１記載のものと変わりはない。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 9 is a sectional view of an essential part of the switch according to Embodiment 2 of the present invention.
The fixed
ボールプランジャ３０は市販品であり、その一例を図１０に示す。図１０のように側面部３３が雄ネジとなっており、軸棒１４に螺合できる。先端には鋼球製のボール３１が配置され、そのボールにはバネ３２によって外へ飛び出す力が常に働いている（ボール３０が飛び出してしまわないように、ボールプランジャ先端の開口径はボール３１の直径よりも小さくしてある）。ボールプランジャ３０を軸棒１１４に螺合し、ちょうどボール３０の先端曲面部が軸棒１１４の曲面部から数ｍｍだけ突出する状態に調整して使用する。
The
この構成によって図６のように可動電極棒３が端子１内部に挿入されていく際の様子を以下説明する。
軸棒１１４の外径は図４記載の雌側係合器２３ａ内面の山部の内径よりやや小さく、雌側係合器２３ａの中に入っていくことができる。軸棒１４が雌側係合器２３ａの中に徐々に挿入されていくとボール３１は前記山部に当たる。可動電極棒３の挿入力が十分大きければ、バネ３２が縮んでボール３１が引っ込み、山部を乗り越えることができる。そして溝部２３１にてボール３１は元位置まで復元する。ボール３１と前記山部の間で発生する摩擦力はバネ３２の力が大きいほど大きくなるが、このバネの力が適切なら係合・開放を自在にできる係合手段となる。
A state in which the
The outer diameter of the
本実施形態の効果は実施形態１と同様であるが、加えて市販のボールプランジャを使用して係合器を構成するので製造が容易になるという利点がある。 The effect of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but in addition, there is an advantage that manufacture is facilitated because a commercially available ball plunger is used to configure the engager.
実施の形態３．
図１１、図１２は実施形態３による可動電極棒１０３、２０３の先端の要部断面図である。どちらの可動電極も実施の形態１のようなネジ溝を活用した係合器ではなく、専用の雌側係合器１２３ａ、２２３ａを備えていることを特徴としている。また、この雌側係合器１２３ａに係合可能な雄側係合器１５の１例を図１３に示す。このように専用の係合器を使用することで、ネジ溝を使用する場合よりも係合力および係合安定性が向上するという効果がある。
図１３のかぎ爪部１５ｄは、先端側の角度θ１は鋭角、根元側の角度θ２は鈍角としている。こうすることで、かぎ爪の挿入力を低減しつつ、係合が外れにくい係合器を実現することができるという効果も得られる。
FIGS. 11 and 12 are cross-sectional views of the main parts of the tips of the movable electrode bars 103 and 203 according to the third embodiment. Each of the movable electrodes is not an engagement device utilizing a thread groove as in the first embodiment, but is provided with dedicated female-
In the
１ａ，１０１ａ，１ｂ，１０１ｂ 固定側端子、２ａ，２ｂ 可動側端子、
３，１０３，２０３ 可動電極棒、４ 円筒導体、５，１０５ ベース板、
６ ピストン、７，１０７ シリンダ、８ 接触子、９ 張り出し部、１０ ストッパ、
１１ バネ受け、１２，１１２ バネ受け、１３，１１３ 主バネ、
１４，１１４ 軸棒、１５ 雄側係合器、１５ａ 底部、１５ｂ 板バネ部、
１５ｃ 割り面、１５ｄ かぎ爪部、１５ｅ 摺動面、１６ 接圧バネ、
１７，１１７ 補助接点、１７１ 突出部、１７２ 切り欠き部Ｖ溝部、
１７３ 切り欠き部円周部、１７４ 底面、１８ ボルト、１９ 伝導面、
２０ アーク、２１ 穴、２２ 磁石、２３ａ 雌側係合器、２３ｂ 雌ネジ、
２３１ 溝部、３０ ボールプランジャ、３１ ボール、３２ バネ、
４０ 絶縁ロッド、４１ 駆動用雄ネジ。
1a, 101a, 1b, 101b fixed terminal, 2a, 2b movable terminal,
3, 103, 203 Movable electrode rod, 4 Cylindrical conductor, 5,105 Base plate,
6 piston, 7, 107 cylinder, 8 contact, 9 overhang, 10 stopper,
11 Spring receiver, 12, 112 Spring receiver, 13, 113 Main spring,
14, 114 shaft rod, 15 male side engager, 15a bottom part, 15b leaf spring part,
15c split surface, 15d claw portion, 15e sliding surface, 16 contact pressure spring,
17, 117 Auxiliary contact, 171 protrusion, 172 Notch V groove,
173 Notch circumference, 174 bottom, 18 bolts, 19 conductive surfaces,
20 arc, 21 hole, 22 magnet, 23a female side engager, 23b female screw,
231 groove, 30 ball plunger, 31 ball, 32 spring,
40 Insulating rod, 41 Male screw for driving.
Claims (18)
前記固定側端子と対向配置され、前記固定側端子と電気的導通を確保するため接離可能な可動電極棒を備えた可動側端子と、
前記可動電極棒と、
前記固定側端子間の電気的導通を遮断する速動機構とを前記固定側端子に備えた開閉器において、
前記速動機構は、
前記固定側端子に電気的に接続された軸棒と、
前記軸棒の先端に備えられ、開路時に発生するアークを受ける補助接点と、
前記軸棒に接続され、前記軸棒と前記可動電極棒を係合する電導性の第１の係合器と、
前記軸棒を前記可動側端子と反対方向に弾性付勢する主バネとからなり、
前記可動電極棒には、前記第１の係合器と係合する電導性の第２の係合器を備え、
前記固定側端子と前記可動側端子の間を閉路する時には、
前記可動電極棒が前記可動側端子から突出して、第１の係合器と第２の係合器を係合することにより、前記固定側端子と、前記可動側端子の電気的導通を確保し、
前記固定側端子と前記可動側端子の間を開路する時には、
前記第１の係合器と前記第２の係合器を係合したまま前記可動電極棒を前記可動側端子方向に移動することにより前記主バネを蓄勢し、
所定の位置で前記主バネを放勢して前記第１の係合器と前記第２の係合器との係合を解放し、前記軸棒を前記可動電極棒から開離させて前記可動電極棒と前記軸棒間の電流を遮断する開閉器。 A fixed terminal,
A movable side terminal provided with a movable electrode bar disposed opposite to the fixed side terminal and capable of contacting and separating to secure electrical continuity with the fixed side terminal;
The movable electrode rod ;
In the switch provided with the fixed side terminal with a fast moving mechanism that cuts off electrical conduction between the fixed side terminals ,
The fast moving mechanism is:
A shaft bar electrically connected to the fixed terminal;
An auxiliary contact provided at the tip of the shaft rod for receiving an arc generated at the time of opening;
A conductive first engagement device connected to the shaft rod and engaging the shaft rod and the movable electrode rod;
A main spring that elastically biases the shaft rod in a direction opposite to the movable terminal;
The movable electrode bar includes a conductive second engaging device that engages with the first engaging device,
When closing between the fixed side terminal and the movable side terminal,
The movable electrode bar protrudes from the movable terminal and engages the first and second engagement devices to ensure electrical continuity between the fixed terminal and the movable terminal. ,
When opening a circuit between the fixed terminal and the movable terminal,
The main spring is energized by moving the movable electrode bar toward the movable side terminal while engaging the first engagement device and the second engagement device,
The main spring is released at a predetermined position to release the engagement between the first engagement device and the second engagement device, and the shaft rod is separated from the movable electrode rod to move the movable body. It cuts off the electrode rod current between the axle opening閉器.
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