WO2005073994A1

WO2005073994A1 - 遮断器

Info

Publication number: WO2005073994A1
Application number: PCT/JP2004/000759
Authority: WO
Inventors: Yo Makita; Kazunori Fukuya; Toshie Takeuchi; Takao Mitsuhashi; Chihiro Tsukishima; Hiroshi Okashita; Kenichi Koyama
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2005-08-11
Also published as: EP1732098A4; CN100359618C; JPWO2005073994A1; EP1732098A1; CN1777968A; JP4395134B2

Abstract

固定接点２を備える固定子３と、軸７に支承されて傾動し、固定接点２と接離する可動接点４を有する可動子５と、可動子５の、軸７に対して可動接点４と反対方向の後端側に一端が固定され、他端が端子９に接続されたシャント導体１０とを備え、シャント導体１０を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流とによる電磁力が可動接点４を固定接点２側へ向かわせるように可動子５に作用するように構成した遮断器において、可動子５の上記後端側の長さを、軸７と可動接点４間の水平方向の距離の２倍以上にし、シャント導体１０の一端を可動子５の後端側に接して固定した。

Description

明細書遮断器技術分野

この発明は、遮断器の構造に関するものである。背景技術

遮断器の短絡電流発生時に接点間の通電能力を向上させるために各種の提案がなされている。例えば特開平 6— 8 9 6 5 0号公報に示されたものは、固定接点を備える固定子と、可動接点を有する可動子と、この可動子と端子間に延びるシャント導体とからなる通電部を有し、上記シャント導体を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流による電磁力が上記可動接点を上記固定接点側へ向かわせるように作用する遮断器において、上記磁束の磁路中に高透磁率部材を配置してこの透磁率部材を通過した磁束が上記電流と鎖交するように構成している。これにより、高透磁率部材に磁束が集中し、短絡電流は、当該高透磁率部材に集中した磁束と鎖交するため、鎖交磁束量が増え、接点同士を押し付ける力が増して、通電能力が向上する。

しかし、上記従来の構成によれば、接点間に加わる電磁力が増大し、可動および固定両接点間を押し付ける力を増強し通電能力を向上させる効果はあるが、部品点数が増すと同時に、高透磁率部材の設置によリある程度のスペースを要するという難点がある。発明の開示

この発明は上記の点に鑑みてなされたもので、部品点数を増すことなく、また、スペースを要することなく小形のままで可動および固定両接点間を押し付ける力を増強し、短絡電流発生時の遮断器の短時間通電容量の向上を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明に係る遮断器は、固定接点を備える固定子と、軸に支承されて傾動し、上記固定接点と接離する可動接点を有する可動子と、上記可動子の、上記軸に対して上記可動接点と反対方向の後端側に一端が固定され、他端が端子に接続されたシャント導体とを備え、上記シャント導体を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流とによる電磁力が上記可動接点を上記固定接点側へ向かわせるように上記可動子に作用するように構成した遮断器において、上記可動子の上記後端側の長さを、上記軸と上記可動接点間の水平方向の距離の 2倍以上にし、上記シャント導体の一端を上記可動子の後端側に接して固定したものである。

また、各極が、固定接点を備える固定子と、軸に支承されて傾動し、上記固定接点と接離する可動接点を有する 3本以上並設された可動子と、上記可動子の、上記軸に対して上記可動接点と反対方向の後端側に一端が固定され、他端が端子に接続されたシャント導体とを備え、上記シャント導体を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流による電磁力が上記可動接点を上記固定接点側へ向かわせるように上記可動子に作用するように構成した遮断器において、他極に隣接する側の可動子の平面方向から見た幅を、それ以外の可動子の幅よリも狭くしたものである。

また、各極が、固定接点を備える固定子と、軸に支承されて傾動し、上記固定接点と接離する可動接点を有する 3本以上並設された可動子と、上記可動子の、上記軸に対して上記可動接点と反対方向の後端側に一端が固定され、他端が端子に接続されたシャント導体とを備え、上記シャント導体を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流による電磁力が上記可動接点を上記固定接点側へ向かわせるように上記可動子に作用するように構成した遮断器において、他極と隣接する側の可動子を、この可動子の可動接点に対応する固定接点に対して可動子群の中心方向にずらせて設置したものである。発明の効果

可動接点が固定接点を押し付ける力を強めるため、小形でかつ短時間通電容量の大きな遮断器を実現できる。図面の簡単な説明

第 1図はこの発明に係る遮断器を示す側面図である。

第 2図はこの発明の実施の形態 1に係る遮断器の固定子と可動子部分を示す概念図である。

第 3図はこの発明の実施の形態 1に係る遮断器の固定子と可動子部分の要部を拡大して示す図である。

第 4図は実施の形態 1の動作を説明するためのグラフである。

第 5図はこの発明の実施の形態 2に係る遮断器の固定子と可動子部分を示す概念図である。

第 6図はこの発明の実施の形態 2に係る遮断器の固定子と可動子部分の要部を拡大して示す図である。

第 7図はこの発明の実施の形態 3に係る遮断器の固定子部分を示す平面図（a )、および側面図（ b ) である。

第 8図は実施の形態 3の動作を説明するためのグラフである。第 9図はこの発明の実施の形態 4に係る遮断器の可動子部分を示す平面図（a )、および側面図（ b ) である。発明を実施するための最良の形態

実施の形態 1 - 以下この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。第 1図はこの発明に係る遮断器の側断面図、第 2図はその固定子と可動子部分を概念的に示す図、第 3図はさらに第 2図の要部を拡大して示す図である。この発明に係る遮断器は函体 1 を備えている。函体 1 内には、固定接点 2を有する固定子（導体） 3、固定接点 2に接離する可動接点 4を有する可動子 5、軸 8に支持されたコンタク卜アーム 6、可動子 5を支承する可動軸 7、端子 9、端子 9と可動子 7とを電気的に接続するシャント導体 1 0、可動子 5と函体 1 との間に架設されて、可動子 5 に対して接点閉成方向への付勢力を加える接圧用ばね 1 1 、開閉機構部 1 2、軸 1 3、引きはずしリレー部 1 4、消弧室1 5を備えている。固定子 3および可動子 5部分を取り出して概念的に示したのが第 2 図であり、第 2図の要部を拡大して示したのが第 3図である。これらの図は、可動接点 4が固定接点 2と接している状態を示している。端子 9と可動子 5とを接続するシャント導体 1 0は、薄い銅板を多数積層した可撓性の導体である。シャン卜導体 1 0の一端は端子 9にねじ等により固定され、他端は固定部 Aで可動子 5に固定されている。この固定部 Aは後述するように、通常は固定ねじ 2 0を用いる。可動子 5は軸 7を支点として傾動するほぼ棒状の部材であり、軸 7より先端側（第 2図で右側）に固定接点 4が設けられ、軸 7より後端側（第 2 図で左側）はシャント導体 1 0に接続して固定されている。

シャント導体 1 0と可動子 5との接続■固定部分について詳細に説明する。積層導体からなるシャン卜導体 1 0の先端部分は、可動子 5 の後端側下面つまり可動接点 4が設けられている側の面に沿って当接され、当て金 1 6を下側から当ててねじ 2 0を可動子 5に螺着することにより固定される。シャン卜導体 1 0の先端部分は当て金 1 6と可動子 5の軸 7よリ後端側との間にしつかりと固定され、また、'電気的にも可動子 5と緊密な接触を保つ。当て金 1 6は、シャント導体 " I 0 の先端部が可動子 5と接触している長さにほぼ等しい長さを有している。

実施の形態 1で説明する本発明の特徴は、上記構成において、可動子 5の後端と軸 7間の距離を、軸 7と可動接点 4間の距離よリも大きく設定したものである。具体的には、軸 7の中心と可動接点 4との水平方向の距離を D 1 、軸 7の中心と可動子 5の後端との距離を D 2としたとき、 D 2を D 1の 2倍以上にしている。

端子 9からシャント導体 1 0、可動子 5、可動接点 4、固定接点 2 を通して固定子 3に短絡電流が流れると、この電流によって磁束が生起し、この磁束と上記電流によリシヤント導体 1 0と端子 9との間に電磁反発力が発生するが、この電磁反発力は軸 7を回転中心として可動接点 4を固定接点 2に押し付けるように可動子 5に作用する。一方、可動接点 4と固定接点 2との間には電磁力による反発力（以下、端子 9とシャン卜導体 1 0との間に働く電磁反発力と区別するため接点反発力と呼ぶ）が作用し、可動接点 4と固定接点 2との圧接を弱める力が加わる。しかし、 D 2を D 1の 2倍以上に設定することにより、 D 2による軸 7の周りめモーメントが D 1による軸 7の周りのモーメン卜を大きく上回ることにより、可動接点 4と固定接点 2との接圧力が接点反発力を大きく超えて、短時間通電容量が向上する。

この状況を実験の結果得られたグラフで説明する。図 4 ( a ) は短絡電流発生時での、 3相の遮断器の A相、 B相の 2相の電流波形の代表例を示している。図 4は横軸を時間、縦軸を電流値にとり、 A相の電流を S、 B極の電流を Tとして、短絡電流の初めの半波長分を示している。この際、接点部に発生する可動子の浮き力 R (上記接点反発力による）と押さえ力 Ρ (上記電磁反発力および接圧ばね力等による）は、有限要素法等による電磁力解析から、図 4 ( b ) ( c ) (横軸に時間、縦軸に力をとる）のようになる。 D 2が D 1の 2倍に達しない従来の構成では、（b ) に示すように、浮き力と抑え力とが均衡する箇所が生じ、これにより接点同士を押さえきれず、短時間通電性能を満足することができない場合があった。これに対して、可動子 5の寸法の D 2を D 1の 2倍とした場合、図 4の（ c ) に示すように抑え力 Pが浮き力 Rを上回り、押さえ力が向上した。

実施の形態 2 .

第 5図、第 6図はこの発明の実施の形態 2に係る遮断器の可動子と固定子部分を示すものである。この実施の形態では、図において、可動子 5の後端側に沿って圧接しているシャン卜導体 1 0の端部を可動子 5に固定する固定部 Aを、可動子 5の後端近くに設けたことを特徴としている。固定部 Aは、実施の形態 1 と同様の構造であり、通常は、可動子 5の後端側に当接しているシャント導体 1 0の端部を当て金 1 6で挟み、固定ねじ 2 0を可動子 5に螺着して固定している。この場合、軸フと可動接点 4との水平方向の距離を D 1 、軸 7と固定ねじ 2 0との距離を D 3とするとき、 D 3を D 1の 1 . 3倍以上とする。その他の構成は実施の形態 1 と同様である。

上記実施の形態 1で説明したように、可動子 5の後端と軸 7との距離 D 2を、可動接点 4と軸 7との距離 D 1の 2倍以上にすれば、シャント導体 1 0と端子 9との間で生じる電磁反発力の作用により、軸 7 を回転中心として可動接点 4を固定接点 2に押し付ける力が強化される。しかし、可動子 5とシャント導体 1 0の固定ねじ 2 0による固定位置が軸 7に近く、 D 3が D 1の 1 . 2以下の場合、可動子 5へ作用する電磁反発力の合力は、シャント導体 1 0の弾性等に起因するあそびや伝達の時間遅れによリ減殺される場合がある。ところが本実施の形態のように、シャン卜導体 1 0の端部を可動子 5の後端側に沿わせたうえ、固定ねじ 2 0により固定子 5の後端近くで、 D 3を D 1の 1 . 3倍以上の位置に固定すれば、シャン卜導体 1 0と固定子 5とのあそび幅が抑制され、可動接点 4の固定接点 2側へ向かうように作用する力は、時間遅れやあそび幅無しで発生し、短時間通電容量が向上する結果が得られた。

実施の形態 3 .

第 7図はこの発明の実施の形態 3に係る遮断器の可動子群を示す平面図（ a ) および側面図（ b ) で、図は例えば 3相の一極を、並列する 6本の可動子で構成した例を示している。可動子の数は遮断器の容量等により増減するもので、 6本に限られるものではない。可動子 5 1〜 5 6の各々は軸 7に支承され、シャン卜導体 1 0に固定ねじ 2 0 で固定されている。各可動子 5 1〜5 6にはそれぞれ可動接点 4が設けられている。一方可動接点 4と接触する固定接点は、隣接する 3本の可動子 5 1〜5 3の可動接点 4が、共通して横長の固定接点 2 aに対向し、他の 3本の可動子 5 4〜 5 6の可動接点 4が、共通して横長の固定接点 2 bに対向している。固定接点の形態はこの例に限らず、 —つの可動接点に対して一つの固定接点が対向するものや、 6個の可動接点に対して共通する一つの固定接点が対向するものでもよい。この場合は、一例として、固定接点幅 1 . 5に対して可動接点幅 1 . 0程度に設定される。

本実施の形態 3の特徴は、並列して設けられた同一形状、同一寸法の各可動子 5 1〜5 6の隣接間隔に関するもので（図 7は 3相の A極と C極に挟まれて配置された B極を示している）、他極と隣接する可動子 5 1 と 5 6とこれらに隣接する可動子 5 2と 5 5との間隔を n 2とし、他の可動子 5 2と 5 3、 5 3と 5 4、 5 4と 5 5の間隔を n "I とするとき、間隔 n 2が間隔 n 1よりも小さくなされていることである。つまり、固定接点 2の位置はすべての可動子が等間隔に設けられている場合を想定して設けられているのに対して、両側の可動子 5 1 と 5 6が可動子群の中心寄りに配置されていることである。固定接点（幅 1 . 5 ) が可動接点 4 (幅 1 . 0 ) に対して一つずつ独立して設けられている場合では、可動子 5 2〜 5 5の可動接点 4は固定接点と中心同士で対向して設けられているのに対して、可動子 5 1 と 5 6の可動接点 4は中心線が固定接点の中心線よリ 0 . 5ずつ可動子群の中心方向にずれるように可動子 5 1 と 5 6を配置する。

第 8図は例えば A極、 B極、 C極からなる 3相の B極における第 1 〜第 6可動子の表面電流分布を示すグラフである。第 8図のように、両端に位置する第 1可動子と第 6可動子に大きな表面電流が集中する。これは、隣合う可動子や、瞵極の影響で起こる渦電流によるものである。従って、上記電流により各極の可動子群で他極に隣接する可動子に作用する接点反発力および他極方向（外側横方向）への電磁力は他のそれらに比べ顕著となる。各可動子には、それに流れる電流の大きさに応じていろいろな電磁力が作用するが、特に、他極と隣り合う側の可動子には外側に向かう横方向の電磁力と、固定接点と可動接点間の反発力である接点反発力の合力が加わリ、可動接点が固定接点と本来の接触面で接触しない、いわゆる踏み外しが起こり、短時間通電容量を低減させる。ところが本実施の形態のように、他極に隣接する側の可動子 5 1 と 5 6の位置を間隔 n 1から n 2へと内寄りに配置することで、踏み外しを起こすまでの可動接点 4が固定接点 2上を移動出来るマージンを確保し、踏み外しを防止して十分な短時間通電容量を確保することが可能である。

実施の形態 4 .

第 9図はこの発明の実施の形態 4に係る遮断器の可動子を示す平面図で、図は例えば 3相の一極を並列する 6本の可動子で構成した例を示している。可動子の数は、遮断器の容量等により増減するもので、 6本に限られるものではない。各可動子 5 1 〜 5 6は軸 7に支承され、シャント導体 1 0に固定ねじ 2 0で固定されている。固定接点の構造は実施の形態 3のものと同じである。

本実施の形態 4の特徴は、可動子群 5 1 〜 5 6における各可動子の内、他極と隣接する可動子 5 1 と 5 6の平面方向から見た幅を、他の可動子 5 2〜 5 5の幅より狭くしたことである。第 9図において、可動子 5 2〜 5 5の可動子の幅を t 1 とするとき、他極と隣接する可動子 5 1 と 5 6の幅を t 1 より小さい t 2にしてこの部分の電流通路断面積を小さくしインピーダンスを増している。第 9図では加工上の理由で、可動子 5 1 と 5 6の、シャント導体 1 0との接続部から先端までの幅を t 1 より小さい t 2にしているが、原理的にはシャント導体 1 0との接続部から少なくとも可動接点 4までの幅を狭くすればよし、。可動子 5 1 〜 5 6の幅を全て同じにした場合の各可動子の電流分布は第 8図に示した通りである。その電流分布に起因して、実施の形態 3で説明したように、他極に隣接する可動子には大きな表面電流が流れ大きな電磁力が作用する傾向があり、電磁力による固定接点と可動接点間の接点反発力と他極側への横方向の電磁力が両側の可動子 5 1 と 5 6には顕著に加わる。その結果、可動接点が固定接点に押し付けられる力が弱まると同時に可動接点が固定接点と本来の接触面で接触しない、いわゆる踏み外しが起こり、短時間通電容量を低減させる。ところが、本実施の形態のように、他極に隣接する可動子 5 1 および 5 6の幅を他の可動子 5 2〜 5 5より狭くすることにより、可動子 5 1および 5 6の通電断面積が小さくなつてインピーダンスが増大し、第 8図に示す電流分布の偏流を打消す方向に働く。これによつて他極に隣接する可動子 5 1 および 5 6に流れる表面電流が低減され、これら可動子が受ける顕著な横方向の電磁力が低減され、接点踏み外しが防止できるとともに、接点反発力も低減され、その結果、短時間通電容量が向上する。産業上の利用可能性

この発明は、遮断容量の大きい遮断器に用いことができる。

Claims

請求の範囲

1 . 固定接点を備える固定子と、軸に支承されて傾動し、上記固定接点と接離する可動接点を有する可動子と、上記可動子の、上記軸に対して上記可動接点と反対方向の後端側に一端が固定され、他端が端子に接続されたシャント導体とを備え、上記シャント導体を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流とによる電磁力が上記可動接点を上記固定接点側へ向かわせるように上記可動子に作用するように構成した遮断器において、上記可動子の上記後端側の長さを、上記軸と上記可動接点間の水平方向の距離の 2倍以上にし、上記シャン卜導体の一端を上記可動子の後端側に接して固定したことを特徴とする遮断器。

2 . 上記シャント導体と上記可動子とを接合ねじにより固定し、上記軸と上記接合ねじ間の距離を、上記軸と上記可動接点間の水平方向の距離の 1 . 3倍以上にしたことを特徴とする請求項 1 に記載の遮断器。

3 . 各極が、固定接点を備える固定子と、軸に支承されて傾動し、上記固定接点と接離する可動接点を有する 3本以上並設された可動子と、上記可動子の、上記軸に対して上記可動接点と反対方向の後端側に一端が固定され、他端が端子に接続されたシャント導体とを備え、上記シャン卜導体を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流による電磁力が上記可動接点を上記固定接点側へ向かわせるように上記可動子に作用するように構成した遮断器において、他極と隣接する側の可動子を、この可動子の可動接点に対応する固定接点に対して可動子群の中心方向にずらせて設置したことを特徴とする遮断器。

4 . 各極が、固定接点を備える固定子と、軸に支承されて傾動し、上記固定接点と接離する可動接点を有する 3本以上並設された可動子と、上記可動子の、上記軸に対して上記可動接点と反対方向の後端側に一端が固定され、他端が端子に接続されたシャント導体とを備え、上記シャント導体を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流による電磁力が上記可動接点を上記固定接点側へ向かわせるように上記可動子に作用するように構成した遮断器において、他極に隣接する側の可動子の平面方向から見た幅を、それ以外の可動子の幅よりも狭くしたことを特徴とする遮断器。