JPS60193225A

JPS60193225A - 回路しや断器

Info

Publication number: JPS60193225A
Application number: JP5030684A
Authority: JP
Inventors: 重里　英夫; 悟山崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-03-14
Filing date: 1984-03-14
Publication date: 1985-10-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の技術分野］この発明は、とくにしゃ断時における限流性能を向上さ
せた回路しゃ断器に関するものである。

し従来技術］第１図（ａ）は一般的な回路しゃ断器を示す平面断面図
であり、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のｂ−ｂ線に沿１
．う側面断面図である。第１図（ａ’）、（ｂ）におい
て、いま、可動接点（３０２）と固定接点（２０２）と
が閉成していると、電流は固定導体（２０１）−固定接
点（２０２）−可動接点（３０２）−可動導体（３０１
）の経路で流れる。

この状態において、短絡電流などの大電流がこの回路に
流れると、操作機構部（４）が作動してｎ（動接点（３
０２）を固定接点（２０２）から開離させる。

このとき、固定接点（２０２）と可動接点（３０２）間
にはアークＡが発生し、固定接点（２０’２）と可動接
点（３０２）間にはアーク電圧が発生する。このアーク
電圧は固定接点（２０２）に対する可動接点（３０２）
の開離距離が増大するのにともなって上昇する。また、
同時にアークＡが消弧板（５）の方向へ磁気力によって
引き付けられて伸長するために、アーク電圧はさらに上
昇する。

このようにして、アーク電流は電流零点を迎えてアーク
Ａを消弧し、しゃ断が完結する。このようなしゃ即動作
中において、可動接点（３０２）と固定接点（２０２）
との間には、アークＡによって短時間、すなわち数ミリ
秒の内に大量のエネルギが発生する。そのために、包囲
体（１）内の気体の温度は上昇し、かつ圧力も急激に上
昇するが、この高温高圧の気体は排気口（１０１）から
大気中に放出される。

回路しゃ断器およびその内部構成部品は、そのしゃ断に
際して上記のような動作をするが、つぎに固定接点（２
０２）と可動接点（３０２）との動作について、とくに
説明する。

一般に、アーク抵抗Ｒはつぎのような式で与えられる。

すなわち、Ｒ＝　ρ　Ｍ／Ｓただし、Ｒ：アーク抵抗（Ω） ρ：アーク抵抗率（Ω・ｃ　＋ｏ）文：アーク長さく　ａｌｌ）Ｓ：アーク断面積（Ｃｍ’）しかるに、一般に数ＫＡ以上の大電流でかつアーク長さ
文が５０ｍｍの短かいアークＡにおいては、アーク空間
は表面にアークの足が存在するその導体の金属粒子によ
って占められてしまうものである。しかも、この金属粒
子の放出は、接点表面に直角方向へ起こるものである。

また、この放出された金属粒子は、放出時においては導
体の金属の沸点近くの温度を有し、さらに、アーク空間
に注入されるや否や、電気エネルギの注入を受けて高温
高圧化されるとともに、導電性を帯び、アーク空間の圧
力分布にしたがった方向へ膨張しながら高速度で導体か
ら遠ざかる方向へ流れ去るものである。

そして、アーク空間におけるアーク抵抗率ρおよびアー
ク断面積Ｓは、この金属粒子の発生量とその放出方向に
よって決まる。したがって、アーク電圧もこのような金
属粒子の挙動によって決定されているものである。

つぎに、このような金属粒子の挙動を第２図を用いて説
明する。

第２図において、（２０２）は固定接点、（３０２）は
可動接点を示し、また、接点（２０２）　、　（３０２
）のそれぞれのＸ面は接点（２０２）、（３０２）が接
触する場合の対向面であり、接点（２０２）　、　（３
０２）のそれぞれのＹ面は、対向面Ｘ面以外の接点表面
および導体表面の一部を示す。また、図中、１点鎖線で
示す輪郭Ｚは接点（２０２）、　（３０２）間に発生す
るアークＡの外郭を示し、さらに、金属粒子ａおよび金
属粒子すは、接点（２０２）、接点（ｉ０２）ノｘ面オ
ヨヒＹ面カラ蒸発などにより発したそれぞれの金属粒子
を模式的に示したもので、その放出方向は、それぞれ矢
印ｍ、？Ｉよび矢印ｎによって示した各流線の方向であ
る。

このような接点（２ｏ２）　、　（３０２）から放出さ
れた金属粒子ａ、ｂは、アーク空間のエネルギによって
導体金属の沸点温度である約３，０００″Ｃ程度から、
導電性を帯びる温度、すなわち、約８，０００°Ｃ以上
、さらには高温の２０，０００℃程度にまで昇温され、
その昇温の過程でアーク空間からエネルギを奪い去り、
アーク空間の温度を下げ、その結果、アーク抵抗Ｒを増
大させる。なお、アーク空間から金属粒子ａ、ｂが奪い
去るエネルギ量は、金属粒子の昇温の程度が大きいほど
大きく、その昇温の程度は、接点（２０２）　、　（３
０２）から発した金属粒子ａ、ｂのアーク空間における
位置および放出経路によって決まる。

第２図に示す従来の回路しゃ断器において、対向面Ｘ面
の中心付近から発する金属粒子ａは、アーク空間より大
量のエネルギを奪い去るが、接点表面および導体表面の
一部Ｙ面から発する金属粒子すは、金属粒子ａに比較し
てアーク空間から奪い去るエネルギ量は少ない。

すなわち、金属粒子ａの流れる範囲においては、大量の
エネルギを奪い去ってアーク空間の温度を下げ、アーク
抵抗率ρを増大させるが、金属粒子すの流れる範囲にお
いては、大量のエネルギを奪わないために、アーク空間
の温度の低下も少なく、したがって、アーク抵抗率ρの
増大も図れず、しかも、対向面Ｘ面および接点表面Ｙ面
からアークが発生するために、アーク断面積も増大し、
その結果、アーク抵抗も低下する。

このような金属粒子によるアーク空間からのエネルギの
流出は、電気的注入エネルギとつり合っているのである
から、もし、接点間に発生する金属粒子のアーク空間へ
の注入量を増大さゼれば、当然にアーク空間の温度を大
きく低下させ、その結果、アーク抵抗率を大きくしてア
ーク電圧を大きく上昇させることが可能であることがわ
かる。

さらに、従来の接点導体の大きな欠点は、Ｙ面へのアー
クの足の拡大のために、一般に、このＹ面に設けられる
ことの多い導体との接合部に直接アークの足が拡大しや
すく、この熱によって融点の低い接合部材が溶融し、接
点の脱落を起こす危険性があったことである。

［発明の概要］この発明は上記のような従来の欠点を解消するためにな
されたもので、高いアーク電圧を有しかつしゃ断時の限
流性能がよく、しかも接点の脱落のおそれのない回路し
ゃ断器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、この発明は、開閉動作をし
、導体と接点とにより構成された電気接触子を少なくと
も１対有する回路しゃ断器において、上記導体の少なく
とも接点近傍の表面に陽極酸化被膜処理層からなる電気
絶縁層を設け、それによって金属粒子を強制的にアーク
空間に注入するようにしたことに特徴を有する。

［発明の実施例］以下、この発明の一実施例を図面にしたがって説明する
。第３図（ａ）はこの発明に係る回路しゃ断器の一実施
例を示す平面断面図であり、第３図（ｂ）は第３図（＆
）のｂ−ｂ線に沿う側面断面図である。第３図（ａ）、
Ｃｂ）において、包囲体（１）は絶縁体により構成され
、開閉装置の外枠を形成するもので、排気口（＋０１）
を備えている。固定接触子（２）は包囲体（１）に固定
された固定導体（２０１）と固定導体（２０１）の一端
部に取付けられた固定接点（２０２）と−から構成され
ている一０ｕ（動接触子（３）は固定接触子（２）に対
して開閉するもので、固定導体（２０１）に対して開閉
動作をする可動導体（３０１）と、固定接点（２０２）
に相対して可動導体（３０１）の一端部に取付けられた
可動接点（３０２）とから構成されている。操作機構部
（４）は可動接触子（３）を開閉操作するものである。

消弧板（５）は可動接点（３０２）が固定接点（２０２
）から開離する際に生じるアークを消弧するものである
。

固定導体（２０１）と可動導体（３０１）は、第４図・
に示すように、それぞれ表面にアルミニウムの陽極酸化
被膜処理を施こすことによって、電気絶縁層（２０３）
　、　（３０３）を設けである。固定接点（２０２）　
、可動接点（３０２）は各導体（２０１）、（３０１）
の電気絶縁層（２０３）　、　（３０３）より突出させ
、かつ固定導体（２０１）、可動導体（３０１）に設け
た接点取付は用凹部（２０５）　、（３０５）に、該接
点の全周が該導体の電気絶縁層（２０３）　、　（３０
３）で囲まれるようにして固定導体（２０１）　、可動
導体（３０１）に電気的および機械的に接続固定されて
いる。

このような電気接触子は、たとえば銅製導体本体（２ｏ
１）、（３０１）の表面に溶融アルミニウムメッキ法な
どでアルミニウム層（２０４）　、　（３０４）を形成
したのち、陽極酸化被膜処理を行なうことで、容易に電
気絶縁層（２０３）、（３０３）を設けることができる
。

また、接点（２０２）　、　（３０２）を接続するため
に凹部（２０５）　、　（３０５）をたとえばアルミニ
ウムメッキ処理後に切削加工などによって、アルミニウ
ム層を除去しておくことなどによって、接点接続面を電
気導電性面とし、その後、たとえばロー付けなどによっ
て、導体（２０１）、（’３０１）と接点（２０２）　
、（３０２）とを接続固定して容易に製造することがで
きる。

導体本体（２０１）、（３０１）がアルミニウムまたは
アルミニウム合金の場合には、上記アルミニウムメッキ
などの工程を省略して直接陽極酸化被膜処理をすること
で容易に電気絶縁層（２０３）　、　（３０３）を設け
ることができる。

また、アルミニウムー銅のクラツド材を用いれば、アル
ミニウムメッキなどの工程を省略して直接陽極酸化被膜
処理をすることで容易に電気絶縁層（２０３）、　（３
０３）を設けることができる。

つぎに、アーク発生時における接点間の金属粒子の挙動
について詳しく説明する。

空間Ｑにおける圧力値は、アーク八自身の空間の圧力値
以上にはなり得ないが、しかし、少なくとも電気絶縁層
（２０３）　、（３０３）が設けられていない場合に比
べて、圧倒的に高い値を示す。したがって、電気絶縁層
（２０３）　、　（３０３）によって生じた相当に高い
圧力をもつ周辺空間ＱはアークＡの空間の拡がりを抑制
する力を与え、アークＡを狭い空間に「しぼり込む」こ
とになる。これはすなわち、対向面であるＸ面より発し
た金属１粒子ａ、ｃ等の流線ｍ、ｏをアーク空間にしぼ
り込み閉じ込めることになる。よって、Ｘ面より発した
金属粒子ａ、Ｃは、有効にアーク空間に注入される。そ
の結果、有効に注入された大量の金属粒子ａ、ｃは、ア
ーク空間から従来装置とは比較にならなり）はど大量の
エネルギーを奪い去るため、アーク空間を著しく冷却す
る。したがって、抵抗率ρすなわちアーク抵抗Ｒを著し
く上Ａさせてアーク電圧をきわめて大きく上昇させる。

ここで、電気絶縁層（２０３）　、　（３０３）は陽極
耐化被膜すなわちアルミナ被膜からなるので、絶縁抵抗
が大きく、したがってアークの足が落ちることもなく、
また融点が２．０５０℃と非常に高く、耐弧性に優れ耐
熱性が高いので、アークによって表面被膜が損傷を受け
るおそれもない。また、この電気絶縁層（２ｏ３）　、
　（３０３）は導体（２０＋、）、（３０１）と一体で
あり、かつ熱伝導性が優れているので、接点（２０２）
、（３０２）　、導体（２０１）　、（３０１）の熱放
散が有効に行なわれ、接点（２０２）　、（３０２）の
温度上昇が抑えられる。また、アークにさらされた電気
絶縁層（２０３）　、　（３０３）の表面の熱も導体（
２０１）、（３０１）へ容易に逃げることなどからその
温度上昇が抑えられ、消耗が少なくなる。また。アーク
にさらされても、被膜からの発生ガスがなく、接点（２
０２）　、（３０２）の表面への影響たとえば腐食など
がない。さらに、密着性が優れているので、たとえば、
長期使用中などに絶縁層（２０３）　、　（３０３）が
剥離して接点（２０２）　、（３０２）間に挟まり、導
通不良を生じる恐れがないなど信頼性が高い。

また、たとえば接点全周を囲うように絶縁物からなるア
ーク反射体を導体に固定した場合には、同様なしゃ断性
能向上が図かれるが、部分点数が多くなって高価となっ
たり、導体への固定が不十分な場合には脱落したりする
恐れがあり、またアーク反射体の重量が重い場合には開
極速度が遅くなり、したがって限流性能が低下するおそ
れがあった。

しかるに、この発明ではアーク反射体に相当する絶縁層
が導体と一体であるために、安価でかつ軽量であり、開
極速度に影響を与えないので、限流性能が低下するおそ
れがないとともに、脱落のおそれもないほどの優れた利
点を有する。

またアークＡの足はＹ面へ拡大しにくくなるので、一般
にこのＹ面に設けられ・ている接点（２０２）。

（３０２）と導体（２０１）　、（３０１）の接合部に
直接アークＡの足が触れにくくなり、その結果接点脱落
を起す危険性もなくなるという利点を有している。

第５図はこの発明の実施例を示す斜視図であり、陽極酸
化被膜処理された導体（６）の一部に、導電性表面が露
出するようにして接点（７）の一端側面より接点（７）
より遠ざかる方向に凸起部が設けである。なお、導電性
表面は導体（６）の電気絶縁層の面と同一かもしくはそ
れより盛り」ニるようにしである。このような構成にす
ると、アークＡの足が凸起部（８）を走行して消弧板（
５）に触れ冷却されやすくなり、しゃ断性能が一段と向
上するとともに、接点（７）の消耗も少なくすることが
できる。

［発明の効果］以上のように、この発明によれば、導体の少なくとも接
点近傍の表面に陽極酸化被膜処理層からなる電気絶縁層
を設けたので、従来に比べはるかに高い限流性能を有し
、かつ信頼性の優れた回路しゃ断器を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は従来の一般的な回路しゃ断器を示す平面
断面図であり、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のｂ−ｂ線
に沿う側面断面図、第２図は従来の回路しゃ断器におけ
る接点間の金属粒子の挙動説明図、第３図（ａ）はこの
発明の一実施例を示す平面断面図、第３図（ｂ）は第３
図（ａ）のｂ−ｂ線に沿う側面断面図、第４図はこの発
明の一実施例における接点間の金属粒子の挙動説明図、
第５図はこの発明の他の実施例における要部の斜視図で
ある。（２）・・・固定接触子、（２０１）・・・固定導体、
（２０２）・・・固定接点、（２（Ｌ３）・・・電気絶
縁層、（３）・・・可動接触子、（３０１）・・・可動
導体、（３０２）・・・可動接点、（３０３）・・・電
気絶縁層。なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。代理人　大岩増雄第１図（ａ）第１図（ｂ）第２図２０２　２０１第３図（ａ）第３図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）開閉動作をし、導体およびこれに固着された接点
により構成された電気接触子を少なくとも１対有する回
路しゃ断器において、上記導体の少なくとも接点近傍の
表面に陽極酸化被膜処理層からなる電気絶縁層を設けた
ことを特徴とする回路しゃ断器。
（２）導体の接点固定部分に接点が収納される四部を設
け、上記接点の全周が上記電気絶縁層によって囲まれる
ようにしてなる特許請求の範囲＄１項記載の回路しゃ断
器。
（３）少なくとも一方の導体は、接点の一端側面より発
し接点より遠ざかる方向へ導体の導電性表面が露出され
てなる特許請求の範囲第１項または第２項記載の回路し
ゃ断器。
（４）導体の導電性表面が、導体の電気絶縁層の面と同
一か、もしくはそれより盛り上がるようにされてなる特
許請求の範囲第３項記載の回路しゃ断器。