JP5760545B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、電流遮断部を備えた回路遮断器に関する。

電流遮断部を備えた回路遮断器が公知である（例えば、特許文献１参照）。次にその構成，動作を図３，図４で説明する。
まず、図３において、１は上下二分割構造になるモールド樹脂製の本体ケース、２，３は本体ケース1の両端に配した電源側，負荷側端子、４は開閉機構、４ａはその開閉レバー、５は開閉ハンドル、６は主回路に流れる過電流を検出して開閉機構４をトリップさせる過電流引外し装置である。また、本体ケース１の下部ケースには、回路遮断器の電流遮断部として電源側，負荷側端子２，３に通じる左右一対の固定接触子７，８、該固定接触子７，８の各接点に対向して両端に接点を配した橋絡形の可動接触子９、該可動接触子９を上下可動に案内保持して前記開閉レバー４ａに対向配置した上下可動式の接触子ホルダ１０、可動接触子９を固定接触子７，８に向けて押圧付勢する接触スプリング（圧縮コイルバネ）１１、可動接触子９の左右両側に配した一対の消弧グリッド板を備えたグリッド式の消弧装置１２、左右の消弧装置１２の間に跨がって本体ケース１の底部に敷設したアーク転流板１３が配置されている。なお、前記固定接触子７，８は導体がＵ字形に屈曲し、その接点から先の部分をアークランナーとして左右の消弧装置１２に向けて延在している。

上記の構成で図３に示すＯＮ状態から開閉ハンドル５をＯＦＦ操作すると、開閉機構４の開閉レバー４ａが時計方向に回動し、接触子ホルダ１０を接触スプリング１１に抗して押し下げる。これにより、可動接触子９が固定接触子７，８から開離して通電路を断路する。

一方、主回路に過負荷電流，短絡電流が流れた場合には、過電流引外し装置６が作動して開閉機構４の鎖錠を引き外し、該開閉機構４の開閉スプリングにより開閉レバー４ａを時計方向に回動させて接触子ホルダ１０を押し下げ、可動接触子９を開極させる。この場合に、特に短絡電流などの過大電流が流れた場合には、開閉機構４の引外し動作を待たずに固定接触子７，８と可動接触子９との間に働く電磁反発力を受けて可動接触子９が固定接触子７，８から開離するとともに、その固定，可動接点間に発生したアークが左右の消弧装置１２に向けて伸張駆動される（図４（ａ）参照）。また、この動作過程で可動接触子９が開極終端の位置近くまで開離移動すると、アークは可動接触子９からアーク転流板１３に転移し、このアーク転流板１３を移動して消弧装置１２に押し込まれ、ここでアークが消弧グリッド板に分断されて限流遮断されることは周知の通りである（図４（ｂ）参照）。

ところで、前記した短絡電流の遮断動作過程で固定／可動接点間に発生したアークが可動接触子９からアーク転流板１３に転移して電流がアーク転流板に転流すると、可動接触子９には電流が流れなくなる。このために、固定／可動接触子間の電磁反発力も消失し、可動接触子９は接触スプリング１１のバネ荷重を受けて閉極位置に向けて押し戻されるようになる。この場合に、可動接触子９が閉極位置まで押し戻される前に、開閉機構４が動作して接触子ホルダ１０を押し下げれば、可動接触子９は接触子ホルダ１０に拘束されて開極位置に止まるので問題はないが、電流遮断時の通電状況などにより過電流引外し装置６，開閉機構４の引外し動作の開始に遅れがあると、このままでは接触子ホルダ１０を介して可動接触子９が開極位置に拘束される以前に、電磁反発力で開極位置まで移動した可動接触子９が閉極位置に押し戻され、その結果として固定接触子７，８と可動接触子９との間が再点弧して遮断性能を悪化させる問題がある。

そこで、前記問題の対策として、短絡電流の遮断動作過程で可動接触子に流れていた電流がアーク転流板に転流した後、開閉機構の引外し動作が確立するまでの間に可動接触子が接触スプリングの抗力で閉極位置へ押し戻されないよう開極位置に吸引保持させておくために、可動接触子を鋼板などの磁性材で構成した上で、この可動接触子の背後に対向配置したアーク転流板側に、該アーク転流板に流れる電流により磁化される磁気ヨークを設けて磁性材の可動接触子を開極位置に吸着保持させるようにした構成の回路遮断器が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−３４００９３号公報（図７） 特許第４０９０９４８号公報（図１，図２）

ところで、前記の特許文献２に開示されている構成の回路遮断器では、次記のような課題が残る。すなわち、短絡電流の遮断時に可動接触子を磁気的に開極位置に吸引保持させるために、可動接触子自身を鋼板などの磁性材で構成している。しかしながら、磁性材の鋼板は銅などに比べて電気抵抗が大きいことから、平時の通電状態でも可動接触子を通流する電流のジュール熱損失により可動接触子自身が発熱し、その発熱が本体ケース内に籠もって回路遮断器の内部温度が上昇する。また、内部温度が上昇すると回路遮断器に搭載した熱動形過電流引外し装置のバイメタル特性が変動し、回路遮断器が予め設定した整定電流値以下でミストリップして運転中の電動機が停止するなどの不具合を引き起こすおそれもある。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記課題を解決して可動接触子の高い通電性能を確保しつつ、短絡電流の遮断時には開閉機構の引外し動作に先立って固定，可動接触子相互間の電磁反発力により開極した可動接触子を開極位置に吸引保持できるように改良した回路遮断器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、電源側，負荷側端子に通じる左右一対の固定接触子と、開閉機構に連係した接触子ホルダに案内保持して前記固定接触子の固定接点に対向配置した橋絡形の可動接触子と、該可動接触子を固定接触子に向けて押圧付勢する接触スプリングと、可動接触子の左右両側に配した一対のグリッド式消弧装置と、該消弧装置の間に跨がって可動接触子の開極側位置に敷設したアーク転流板とからなる電流遮断部を本体ケースに搭載装備し、主回路に短絡電流が流れた際の電磁反発力で開極する可動接触子と固定接触子の接点間に発弧したアークを前記アーク転流板に転移させて電流を限流遮断するようにした回路遮断器において、
良導電性材で形成した可動接触子の背面に、該可動接触子全体を覆うように磁性体を積層するとともに、アーク転流板には、前記磁性体に磁極面を対峙してアーク転流板に流れる電流で磁化させるＵ字形の磁気ヨークを設け、該磁気ヨークは、Ｕ字の両側面が、前記可動接触子の長手方向の一端から他端まで延びるように構成する（請求項１）。具体的には次記のような態様で構成することができる。
（１）前記のアーク転流板を磁性材で構成し、該アーク転流板と前記磁気ヨークとを一体に形成する（請求項２）。
（２）前記のアーク転流板と磁気ヨークを別部品で構成した上で、該アーク転流板を囲むようにＵ字形の磁気ヨークを配置する（請求項３）。
（３）前記の可動接触子を、良導電性材と磁性材を張り合わせたクラッド材で構成する（請求項４）。

上記構成によれば、短絡電流の遮断動作過程で開閉機構が引外し動作する以前に、固定，可動接触子相互間の電磁反発力により開極した可動接触子にいままで流れていた電流がアーク転流板に転流すると、このアーク転流板に流れる電流で磁気ヨークが磁化されるようになる。この状態になると、磁気ヨークの磁極面と可動接触子の背面に積層した磁性体との間に磁気吸引力が働き、これにより先記特許文献２の機能と同様に可動接触子を開極位置に吸引保持することができる。しかも、前記磁性体は別部材として良導電性材になる可動接触子の背面に積層したので、平時の通電状態で可動接触子を通流する主回路電流を電気抵抗の低い良導電性材に流して高い通電性能を確保できる。

本発明の実施例１に係わる電流遮断部の模式構成図であって、（ａ）は短絡電流が流れて可動接触子が開極した状態を表す図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ（ａ）の斜視図，および矢視Ｘ−Ｘ断面図である。 本発明の実施例２に係わる電流遮断部の模式構成図であって、（ａ）は短絡電流が流れて可動接触子が開極した状態を表す図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ（ａ）の斜視図，および矢視Ｘ−Ｘ断面図である。 従来例を示す回路遮断器の構造図である。 図３の回路遮断器による短絡電流遮断時の動作作説明図であって、（ａ），（ｂ）はそれぞれ可動接触子の開極開始直後，およびアークが可動接触子からアーク転流板に転移した状態を表す図である。

以下、本発明の実施の形態を図１，および図２に示す実施例に基づいて説明する。なお、各実施例の図中で図３に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。

まず、請求項１，２に対応する電流遮断部の実施例を図１（ａ）〜（ｃ）に示す。なお、図中には接触子ホルダ，接触スプリングは省略して描かれてない。図示実施例では、銅などの良導電性材で作られた可動接触子９の裏面側（接点と反対側の面）には、鋼板などで作られた磁性体１４が張り合わせるなどして積層されている。また、可動接触子９を挟んでその左右に配した消弧装置１２の間に跨がって本体ケース１の底部に敷設したアーク転流板１３は鋼板などの磁性材であり、このアーク転流板１３にはその長手方向に沿った中央部の両側縁から張り出し、その磁極面を前記磁性体１４に対向させるようにＬ形の磁気ヨーク１５が形成されている。

上記の構成で、可動接触子９が閉極している平時の通電時には、電流は可動接触子９の導体（良導電性材）を通流している。ここで、主回路に短絡電流が流れると、図４で述べたように可動接触子９は電磁反発力により固定接触子７，８から開離して固定／可動接点間にアークが発生し、可動接触子９が開極終端に近い位置まで移動すると図示のようにアークがアーク転流板１３に転移していままで可動接触子９に流れていた電流はアーク転流板１３を流れるようになる。

この状態になると、図１（ｃ）で表すようにアーク転流板１３に転流した電流iの磁界で磁気ヨーク１５が磁化されて磁束φが図示のように集束する。これにより、磁気ヨーク１５と可動接触子９に積層した磁性体１４の磁極面との間に磁気吸引力Ｆが働いて可動接触子９が磁気ヨーク１５に吸引される。また、この可動接触子９の吸引状態はアークが消滅してアーク転流板１３に電流が流れなくなるまで継続し、その間には図３に示した開閉機構４が引外し動作して接触子ホルダ１０を押し下げ、可動接触子９を開極位置に拘束保持して短絡電流を限流遮断することができる。しかも、前記磁性体１４を良導電性材の可動接触子９の背面に積層したので、可動接触子９は通電性能を損なうこともなくて高い通電性能を確保できる。

次に、本発明の請求項３に対応する実施例を図２に示す。この実施例では磁気ヨーク１５をＵ字形の独立部品としてアーク転流板１３を囲むように配置している。これにより、アーク転流板１３には磁性材よりも電気抵抗の低い導体を採用することで、電流遮断動作時に発生したアークを可動接触子９からアーク転流板１３にスムーズに転移させることができる。

そのほか、実施例１，実施例２における可動接触子９については、銅などの良導電性の板材と磁性材の板材を張り合わせたクラッド材で構成するようにしてもよい。

１ 本体ケース
４ 開閉機構
６ 過電流引外し装置
７，８ 固定接触子
９ 可動接触子
１０ 接触子ホルダ
１１ 接触スプリング
１２ 消弧装置
１３ アーク転流板
１４ 磁性体
１５ 磁気ヨーク

Claims (4)

1. 電源側，負荷側端子に通じる左右一対の固定接触子と、開閉機構に連係した接触子ホルダに案内保持して前記固定接触子の固定接点に対向配置した橋絡形の可動接触子と、該可動接触子を固定接触子に向けて押圧付勢する接触スプリングと、可動接触子の左右両側に配した一対のグリッド式消弧装置と、該消弧装置の間に跨がって可動接触子の開極側位置に敷設したアーク転流板とからなる電流遮断部を本体ケースに搭載装備し、主回路に短絡電流が流れた際の電磁反発力で開極する可動接触子と固定接触子の接点間に発弧したアークを前記アーク転流板に転移させて電流を限流遮断するようにした回路遮断器において、
   良導電性材で形成した可動接触子の背面に、該可動接触子全体を覆うように磁性体を積層するとともに、
   アーク転流板には、前記磁性体に磁極面を対峙してアーク転流板に流れる電流で磁化させるＵ字形の磁気ヨークを設け、該磁気ヨークは、Ｕ字の両側面が、前記可動接触子の長手方向の一端から他端まで延びていることを特徴とする回路遮断器。
2. 請求項１に記載の回路遮断器において、前記アーク転流板を磁性材で構成し、該アーク転流板と前記磁気ヨークとを一体に形成したことを特徴とする回路遮断器。
3. 請求項１に記載の回路遮断器において、前記アーク転流板と前記磁気ヨークを別部品で構成した上で、該アーク転流板を囲むように前記Ｕ字形の磁気ヨークを配置したことを特徴とする回路遮断器。
4. 請求項１ないし３のいずれかの項に記載の回路遮断器において、可動接触子を、良導電性材と磁性材を張り合わせたクラッド材で構成したことを特徴とする回路遮断器。