JP5333253B2 - Circuit breaker - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は回路遮断器、特に、回路遮断器の開閉機構部に関するものである。 The present invention relates to a circuit breaker, and more particularly to an opening / closing mechanism of the circuit breaker.
回路遮断器の開閉機構部として、例えば特許文献1に記載された従来の回路遮断器は、可動接触子を引き外すソレノイドはコイルとプランジャーからなり、短絡電流のような定格の数倍以上の電流がコイルに流れたとき、ソレノイド部の作動によりプランジャーの一端がまず引き外し金具を駆動してラッチリンク及び連結したリンクを外し、可動接触子を強制的に引外す。ラッチは、先に外れているため、リンク機構部が動作して、可動接触子が開極位置になるような動きにより開極動作を完了させる。
As a circuit breaker switching mechanism, for example, a conventional circuit breaker described in
開閉機構部がトリップ開極する全体の時間は、引き外し金具、ラッチリンク、連結したリンクの移動時間であり、各々の部品の慣性モーメント、質量、復帰ばね力などにより開閉機構部の開極時間が決まる。上述のような従来の回路遮断器の開閉機構部の構成では、可動接触子を強制的に引き外す時間に対してリンク機構部の開極時間が大きく遅れる。そのため、プランジャーで可動接触子を強制的に引き外した後、プランジャーを駆動していた電流が消失すると、プランジャーによる可動接触子の保持力がなくなり、プランジャー内の圧縮ばねや、可動接触子の復帰ばねによる力で、可動接触子が固定接触子に接近して再点弧が発生しやすくなるため、遮断性能が低下するという課題があった。 The total time for the opening / closing mechanism to open the trip is the travel time of the tripping bracket, latch link, and connected link. The opening time of the opening / closing mechanism depends on the moment of inertia of each part, mass, return spring force, etc. Is decided. In the configuration of the open / close mechanism of the conventional circuit breaker as described above, the opening time of the link mechanism is greatly delayed with respect to the time for forcibly removing the movable contact. Therefore, if the current that was driving the plunger disappears after forcibly removing the movable contact with the plunger, the holding force of the movable contact by the plunger disappears, and the compression spring inside the plunger The force of the contact spring of the contactor makes the movable contact approach the fixed contact and re-ignition is likely to occur, so that there is a problem that the interruption performance is lowered.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、トリップ時の開極時間を短縮し、遮断性能を向上させた回路遮断器を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a circuit breaker that shortens the opening time during tripping and improves the breaking performance.
この発明に係る回路遮断器は、短絡遮断時にプランジャー駆動および絶縁ロッドで可動接触子を開離後に、掛け金を駆動し、ラッチとの係合をはずした後、掛け金をラッチに接触させ回転トルクを与えることで、ラッチの回転速度を向上させる。 In the circuit breaker according to the present invention, when the short circuit is interrupted, the plunger is driven and the movable contact is opened by the insulating rod, the latch is driven, the latch is disengaged, the latch is brought into contact with the latch, and the rotational torque To increase the rotation speed of the latch.
この発明によれば、ラッチの回転速度を向上させることで、トリップ時の開極時間を短縮し、遮断性能を向上させた回路遮断器を得ることができる。 According to the present invention, by improving the rotation speed of the latch, it is possible to obtain a circuit breaker in which the opening time during trip is shortened and the breaking performance is improved.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における回路遮断器の外観を示す斜視図、図2はこの発明の実施の形態1における回路遮断器のオン状態を示す側面断面図、図3はこの発明の実施の形態1におけるオン状態の掛け金とラッチを含む開閉機構部の断面図、図4はこの発明の実施の形態1におけるトリップ開極瞬間の掛け金とラッチを含む開閉機構部の断面図、図5はこの発明の実施の形態1における回路遮断器のオン状態の掛け金とラッチの斜視図、図6はこの発明の実施の形態1における回路遮断器のトリップ開極瞬間の掛け金とラッチの斜視図である。
1 is a perspective view showing an external appearance of a circuit breaker according to
図1において、回路遮断器は、樹脂製のカバー1と樹脂製のベース2で覆われ、端子24には配線を接続し、ハンドル16により開閉操作がなされる構造となっている。
In FIG. 1, the circuit breaker is covered with a
図2において、遮断器本体は樹脂製のカバー1と樹脂製のベース2で覆われ、固定接触子3には固定接点3aが設けられている。固定接触子3に対向して配置される可動接触子4は、回転支点4aを中心に回転可能になっており、回転によって固定接触子3と接離する。可動接触子4が固定接触子3に接触する際には、固定接触子3に設けられた固定接点3aと可動接触子4に設けられた可動接点4bが接触するようになっている。消弧板5は、固定接触子3と可動接触子4付近に設けられ、可動接触子4を保持している絶縁クロスバー6には回転軸6aが設けられている。下リンク9の図中右の端部は、絶縁クロスバー6と連結ピン8で結合されている。上リンク11は、下リンク9と結合ピン10で連結されており、結合ピン10がヒンジ部となりトグルリンク機構を構成する。
In FIG. 2, the breaker body is covered with a
レバー13は、上リンク11の一端部とレバー13とを回転連結するためのバーリング加工による連結部13aで結合されている。軸14はレバー13の支点となり、レバー13は軸14を中心に回転する。開閉動作を行うハンドル16のアーム部は、ハンドルアーム15であり、支点15aを中心に回転する。結合ピン10とハンドルアーム15に設けられた引掛け部15bとの間には、引張力を与える開閉ばね(図示しない)が張架されている。掛け金21は、軸21aを支点にして、回転ばね20により図中時計回り方向への付勢がなされている。
The
ラッチ22は回転軸22a付近を中心に回転し、ラッチ22の図中左端は掛け金21と係合している。ラッチピン22bは掛け金21と少しのクリアランスを持つ位置に配置されている。端子24は、可撓性を備えた導体23、バイメタル部25、コイル26を介して固定接触子3に接続されている。同様に、端子28は、可動接触子4に可撓性を備えた導体27を介して接続されている。圧縮ばねを用いた接圧ばね29で可動接触子4の可動接点4bに接圧を与えている。プランジャー31、圧縮ばね33、ヨーク34、絶縁ロッド32により可動接触子4を駆動し、可動接触子4の最大開極は、ストッパ35で規制される。
The
次に動作について説明する。図2におけるオン状態において、下リンク9および上リンク11は、結合ピン10に作用する開閉ばねからの引張力により、連結部13aの回転中心と結合ピン10の中心点とを結ぶ上リンク軸線と、連結ピン8の中心点と結合ピン10の中心点とを結ぶ下リンク軸線とが、ほぼ一直線をなすように伸張されている。そして、クロスバー6は回転軸6aを中心に図中時計回り方向の回転力を受け、可動接触子4を固定接触子3に押圧している。
Next, the operation will be described. In the ON state in FIG. 2, the
図3のようなオン状態において、定格の数倍以上の短絡電流がコイル26に流れると、プランジャー31とヨーク34の磁気回路により、プランジャー31は図中右方向に移動を開始し、はじめにプランジャー31の図中左端に設けられたT字状部31bで掛け金21を引っかけ、掛け金21を図中反時計回り方向に回転させ、次いで絶縁ロッド32の図中右端で可動接触子4を押して、可動接触子4を強制的に引き外す。
In the ON state as shown in FIG. 3, when a short-circuit current more than several times the rated value flows in the
そして、図4のようにプランジャー31とヨーク34のギャップがなくなったところで、プランジャー31に設けられた突起部31aがヨーク34に引っかかり、プランジャー31の図中右方向への移動はここで止まる。一方、可動接触子4は絶縁ロッド32を介してプランジャー31により加速されており、絶縁ロッド32から離れるときの初速に対する運動エネルギーと、圧縮ばね29を押し縮めるときに圧縮ばね29に蓄積される位置エネルギーのバランスで、固定接触子3から開離していく。実際に短絡電流が発生したときには、プランジャー31には瞬間的に大きな電磁力が発生し、絶縁ロッド32を含めた移動速度による運動エネルギーが、圧縮ばね29に蓄勢される位置エネルギーより十分に大きく、可動接触子4の速度は瞬間的に増大し、ほとんど速度低下することなく固定接触子3から開離していくことになる。
Then, when the gap between the
この間、掛け金21とラッチ22は、以下のような動作を行う。図5の位置からプランジャー31により上述のように掛け金21が回転駆動され、掛け金21とラッチ22の図中左端の係合が外れてラッチが回動自由になった後、掛け金21の傾斜部21bが、ラッチ22のラッチピン22bに接触することで、ラッチ22に強制回転力を与える。そして、ラッチ22が高速回転して図6のような状態となる。なお、上記接触の際に、ラッチピン22bは傾斜部21bに設けられた凹部に入り込むようになっている。その後、図2においてラッチ係合部22cとレバー13の係合が外れ、レバー13は軸14を中心に図中時計回り方向に回転することで、トグルリンク機構はL字状に屈曲され、クロスバー6は図中反時計回り方向に回転駆動されトリップ動作する。
During this time, the
以上、この発明の実施の形態1に係る回路遮断器は、掛け金21がラッチ22と接触し回転トルクを与えることでラッチ22の回転速度を向上させ、開閉機構部のトリップ動作時間を短縮させることができる。
As described above, in the circuit breaker according to
次に、この発明の実施の形態1に係る回路遮断器において、開閉機構部のトリップ動作時間が短縮される点について、図7及び図8を用いて詳しく説明する。図7は従来の回路遮断器のように掛け金が回転時にラッチへ接触することがない場合の主要開閉機構部品の動作タイミングの例を示すタイミングチャート、図8はこの発明の実施の形態1の掛け金が回転時にラッチへ接触する場合の主要開閉機構部品の動作タイミングの例を示すタイミングチャートである。
Next, in the circuit breaker according to
図7に示すように、定格の数倍以上の短絡電流がコイル26に流れると、プランジャー31の移動は瞬間的に行われ、プランジャー31の変位xはΔt1a=1〜2msの短い期間で素早く変化する。プランジャー31の移動途中で掛け金21は、プランジャー31により回転駆動されるので、回転角(掛け金角度)が増加していく。掛け金21が回転するとラッチ22との係合がはずれ、ラッチ22の回転角(ラッチ角度)も増加していく。ラッチ22が回転すると先に説明したような方法で、レバー13、トグルリンク機構が回転動作し、クロスバー6の開極動作がなされ、クロスバーの回転角(クロスバー角度)も増加していく。
As shown in FIG. 7, when a short-circuit current more than several times the rated value flows through the
ここで、ラッチ22とレバー13の係合がはずれるまでは、トグルリンク機構はトリップ動作せず、クロスバー6の開極が行われない。ラッチ22の開極時間は、開閉ばねによりレバー13から受けている力とラッチ22の慣性モーメントにより決まり、ここではラッチ22の回転完了時間はΔt2a=4msであり、その後、上記途中のトグルリンク機構のトリップ動作がなされ、結局クロスバー6が開極するまでの時間はΔt3a=8msとなる。
Here, until the
そこで、掛け金21の回転後に、ラッチ22に回転力を与えると、ラッチ22が回転完了するまでの時間を短縮させ、全体の開極時間を向上させることができる。ラッチ22にラッチピン22bを追加した場合、先に説明したように、掛け金21からの回転力がラッチ22へ伝達される。これにより、図8のように、ラッチ移動時間が例えばΔt2b=2msに短縮されると、上記途中のリンク機構のトリップ動作が開始されるタイミングは早まり、クロスバー6が開極するまでの時間はΔt3b=6msに短縮される。
Therefore, when a rotational force is applied to the
次に、回路遮断器のオン状態、オフ状態、トリップ状態、リセット状態のそれぞれに移行するときの開閉機構部の動作について説明する。図9はこの発明の実施の形態1における回路遮断器のオン状態を示す開閉機構部の断面図、図10はこの発明の実施の形態1における回路遮断器のオフ状態を示す開閉機構部の断面図、図11はこの発明の実施の形態1における回路遮断器のトリップ状態を示す開閉機構部の断面図、図12はこの発明の実施の形態1における回路遮断器のリセット状態におけるを示す開閉機構部の断面図、図13はこの発明の実施の形態1におけるトリップ開極瞬間の掛け金とラッチの断面図、図14はこの発明の実施の形態1におけるリセット状態の掛け金とラッチの断面図である。
Next, the operation of the switching mechanism when the circuit breaker transitions to the on state, the off state, the trip state, and the reset state will be described. FIG. 9 is a cross-sectional view of the switching mechanism portion showing the on state of the circuit breaker in
図9に示すオン状態においては、先に説明したように、クロスバー6は回転軸6aを中心とした図中時計回り方向の回転力を受けており、可動接触子4を固定接触子3に押圧している。
In the on state shown in FIG. 9, as described above, the
図10に示すオフ状態においては、オン状態からハンドル16を図中反時計回り方向に回転させた場合であり、結合ピン10とハンドルアーム15に設けられた引掛け部15bの間に、引張力を与える開閉ばねが張架されているため、このばね力線の作用によりクロスバー6は回転軸6aを中心に図中反時計回り方向に回転力を受け、可動接触子4は固定接触子3から開離する状態となる。
The off state shown in FIG. 10 is a case where the
図9に示すオン状態に短絡電流が流れると、先に説明したように、コイル26、プランジャー31、ヨーク34からなる短絡電流検出装置により、掛け金21が軸21aを中心に図中反時計回り方向に回転することで、ラッチ22との係合がはずれ、ラッチ22は図中時計回り方向に回転し始める。さらに、レバー13との係合がはずれ、開閉ばねの引張力が上リンク11を介して作用することにより軸14を中心に図中時計回り方向に回転する。それに伴って、上リンク11と下リンク9はハンドル16の下側でL字状に屈曲され、クロスバー6は図9の図中反時計回り方向に回動駆動され、図11に示すトリップ状態となる(この一連の動作をまとめてトリップ動作と呼ぶ)。
When a short-circuit current flows in the ON state shown in FIG. 9, as described above, the
また、図11に示すトリップ状態からハンドル16を把持して図中反時計回り方向に回動操作すると、ハンドルアーム15は同様に図中反時計回り方向に駆動され、開閉ばねによる作用によりレバー13は軸14を中心に図中反時計回り方向に回動する。そして、回転ばね20の作用力によりラッチ22は図中反時計回り方向に、掛け金21は図中時計回り方向に回転して所定の位置に戻り、レバー13とラッチ22とが係合し、ラッチ22と掛け金21とが係合し、図12に示すリセット状態となる(リセット動作)。ここで、ラッチピン22bはラッチ22が図中反時計回り方向に回転するとき、図6に示すように掛け金21の傾斜部21bの凹部に入り込んでいるが、リセット動作をすると回転ばね20の作用により掛け金21が図中時計回り方向、ラッチ22が図中反時計回り方向にそれぞれ回転力を受けるのに加え、ラッチピン22bが掛け金21の傾斜部21bへ接触することで掛け金21を回転するアシスト力になり回転を与える。
Further, when the
また、ラッチピン22bと掛け金21bは、図13のような位置関係であり、リセット動作時に干渉しない位置に工夫されており、リセット完了時には図14のような位置関係となる。このような動作をすることで、機構のリセット動作を行い、ハンドルの作用力をなくすると、図10のオフ状態となる。
Further, the
このオフ状態からハンドル16を把持して図中反時計回り方向に回動操作すると、開閉ばねが上リンク軸線を下から上に通過する死点を境に、結合ピン10に張架された開閉ばねの作用力の方向が再び反転し、上リンクと下リンクが伸張されるスナップ動作によりクロスバー6が図中時計回り方向に回動駆動されて、可動接触子4を固定接触子3に押圧し、図9のオン状態となる。
When the
本実施の形態によれば、プランジャー31の駆動の際に掛け金21の傾斜部21bにラッチピン22bが接触し、ラッチ22の回転速度が向上するので、開閉機構部全体のトリップ開極の時間を短縮され遮断性能が向上する。
According to the present embodiment, when the
実施の形態2.
図15はこの発明の実施の形態2による掛け金21とラッチ折曲部のオン状態における斜視図、図16はこの発明の実施の形態3による掛け金とラッチ折曲部のトリップ瞬間における斜視図である。実施の形態1と同一の構成については同一の番号を付して説明を省略する。
FIG. 15 is a perspective view of the
上記ラッチ22に折曲部22dを設け、掛け金21の傾斜部21bが、ラッチ22のラッチピン22bに衝突し、実施の形態1で説明したように同様な作用と効果を得られる。さらに、折曲部22dはラッチ22の折曲加工で一体に形成できるため組み立ての手間を省き、製作コストを低下させる効果も得られる。
The
3 固定接触子、3a 固定接点、4 可動接触子、4a 回転支点、4b 可動接点、6 クロスバー、6a 回転軸、13 レバー、21 掛け金、22 ラッチ、26 コイル、29 圧縮ばね、31 プランジャー、32 絶縁ロッド、33 圧縮ばね、34 ヨーク。 3 fixed contact, 3a fixed contact, 4 movable contact, 4a rotating fulcrum, 4b movable contact, 6 crossbar, 6a rotating shaft, 13 lever, 21 latch, 22 latch, 26 coil, 29 compression spring, 31 plunger, 32 Insulating rod, 33 Compression spring, 34 Yoke.
Claims (3)
前記可動接点と接離する固定接点と、
前記固定接点と電気的に接続し電流が通電されるコイルと、
前記コイルに短絡電流が通電された際に駆動されるプランジャーと、
前記プランジャーの一端に接続され前記プランジャーの駆動に伴って前記可動接触子を押して前記固定接点から引き外す絶縁ロッドと、
前記プランジャーの駆動に伴って駆動される掛け金と、
前記掛け金の駆動により前記掛け金との係合が外れ回動自由となるラッチと、
前記ラッチの回動により前記ラッチによる係合が外れ駆動するトグルリンク機構と、
前記トグルリンク機構からの駆動力により回転して前記可動接触子を駆動させる絶縁クロスバーと、
を備えた回路遮断器において、
前記掛け金が前記プランジャーの駆動に伴って駆動される際に、前記掛け金が前記ラッチに接触し、前記ラッチへ回転トルクを与えることを特徴とする回路遮断器。 A movable contact having a movable contact;
A fixed contact contacting and moving away from the movable contact;
A coil electrically connected to the fixed contact and energized with current;
A plunger that is driven when a short-circuit current is applied to the coil;
An insulating rod that is connected to one end of the plunger and pushes the movable contact with the driving of the plunger to disengage it from the fixed contact;
A latch that is driven as the plunger is driven;
A latch that is disengaged from the latch by driving the latch and is freely rotatable;
A toggle link mechanism that is disengaged and driven by rotation of the latch;
An insulating crossbar that rotates by the driving force from the toggle link mechanism to drive the movable contact;
In a circuit breaker with
When the latch is driven according to the driving of the plunger, wherein the latch is in contact with the latch, circuit breaker, characterized in Rukoto given rotational torque to the latch.
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