JP2007324038A

JP2007324038A - 回路遮断器

Info

Publication number: JP2007324038A
Application number: JP2006154776A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Fushimi; 征浩伏見; Kenichi Nishina; 健一仁科
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2007-12-13
Also published as: DE602007000840D1; EP1863056B1; EP1863056A1; CN101083187A; CN101083187B

Abstract

【課題】可動接点と固定接点との間の耐電圧性能を確保して更なる限流性能の向上を図ることが望ましい。
【解決手段】固定接触子５、固定接触子５と開閉する可動接触子３、および前記固定接触子５および前記可動接触子３が内蔵され前記可動接触子３の開閉動作を許す開閉空間53psの両側に相対的に近づく方向に移動可能に配設された対を成す磁性体１０を備え、前記可動接触子３が遮断動作する遮断電流が所定値以上になれば前記両磁性体１０間に作用する電磁吸引力により前記両磁性体１０が相対的に近づく方向に移動して前記開閉空間53psを前記可動接触子３の開閉動作を許す範囲内で狭くし、限流動作により前記遮断電流が小さくなって前記電磁吸引力が小さくなると前記両磁性体１０が元の位置に戻る回路遮断器。
【選択図】図３

Description

この発明は限流性能を有する回路遮断器に関するものである。

従来の回路遮断器は、短絡電流のような大電流を遮断する機能を持たせるために、可動接触子を反発させる電路を形成するように固定接触子と可動接触子を構成し、可動接触子の可動接点と固定接触子の固定接点の近傍側面に、絶縁カバーで被覆された磁性体を配置して、可動接触子の開極電磁力および、グリッド方向へのアーク駆動力を増大させる構成となっている。（例えば、特許文献１参照）

特開２００２−８５０８号公報（図１及びその説明）

従来の回路遮断器では、絶縁カバーは、磁性体をアークからガードするとともに、分解ガスを発生して接点近傍の圧力を高め、限流性能を向上する目的で設置されているが、接点開極時の、可動接点と固定接点との間の耐電圧性能を考慮して、可動接点と固定接点を結ぶ直線、つまり遮断時に発生するアークに対して所定の距離を隔てて配置されている。この種の回路遮断器において、可動接点と固定接点との間の耐電圧性能を確保して更なる限流性能の向上を図ることが望ましい。

この発明は、前述のような実情に鑑みてなされたもので、可動接点と固定接点との間の耐電圧性能を確保して更なる限流性能の向上を図ることを目的とするものである。

この発明に係る回路遮断器は、固定接触子、固定接触子と開閉する可動接触子、および前記固定接触子および前記可動接触子が内蔵され前記可動接触子の開閉動作を許す開閉空間の両側に相対的に近づく方向に移動可能に配設された対を成す磁性体を備え、前記可動接触子が遮断動作する遮断電流が所定値以上になれば前記両磁性体間に作用する電磁吸引力により前記両磁性体が相対的に近づく方向に移動して前記開閉空間を前記可動接触子の開閉動作を許す範囲内で狭くし、限流動作により前記遮断電流が小さくなって前記電磁吸引力が小さくなると前記両磁性体が元の位置に戻る回路遮断器である。

この発明は、固定接触子、固定接触子と開閉する可動接触子、および前記固定接触子および前記可動接触子が内蔵され前記可動接触子の開閉動作を許す開閉空間の両側に相対的に近づく方向に移動可能に配設された対を成す磁性体を備え、前記可動接触子が遮断動作する遮断電流が所定値以上になれば前記両磁性体間に作用する電磁吸引力により前記両磁性体が相対的に近づく方向に移動して前記開閉空間を前記可動接触子の開閉動作を許す範囲内で狭くし、限流動作により前記遮断電流が小さくなって前記電磁吸引力が小さくなると前記両磁性体が元の位置に戻るので、可動接触子の可動接点と固定接触子の固定接点との間の耐電圧性能を確保して更なる限流性能の向上を図ることができる効果がある。

実施の形態１．
以下この発明の実施の形態１を図１〜図５により説明する。図１は回路遮断器の全体構成の一例を示す斜視図、図２は回路遮断器の消弧ユニットの要部の構成の一例を示す斜視図である。図３は図１のＡ−Ａ線における要部断面を矢印方向に見た横断平面図で、電流が比較的小さい領域の場合の状態を示す図である。図４は図１のＡ−Ａ線における要部断面を矢印方向に見た横断平面図で、電流が比較的大きい領域の場合の状態を示す図である。図５は消弧室内部の部品構成の一例を分解図で示す斜視図である。なお、各図中、同一符合は同一部分を示す。

回路遮断器の全体構成は、図１に示すように、複数の消弧ユニット２３が、当該消弧ユニット２３に跨って延在するクロスバー２７によって連結され、前記クロスバー２７を介して後述の接点を開閉する機構部２５と、負荷側との接続端子２６ａを有し異常電流を検出して前記機構部２５を動作させるリレー部２６と、前記機構部２５を手動で動作させるハンドル２９と、前記複数の消弧ユニット２３とが、ベース３０とこのベース３０上に着脱自在に取り付けられるカバー２８とによって収納される構成となっている。

排気孔２３ｂを具備する各消弧室ユニット２３の内部には、接続端子５ａを形成した固定接触子５が配置されている。
この固定接触子５には、特許文献１にも記載されているように大電流通電時には可動接触子３を電磁力で反発させて開極させるための平行導体７が形成されている。
この平行導体７の末端には固定接点６が形成されている。可動接触子３の、前記固定接点６と対抗する面には、可動接点２が配置されている。
前記可動接触子３は、前記クロスバー２７と連動するロータ１９によって保持され、当該ロータ１９の回転軸１９ａを中心にして前記可動接点２が回動することにより、前記可動接点２が前記固定接点６と接離できる構成となっている。
また、前記固定接触子５の上面には、アーク熱から保護するために絶縁物１１が配置され、さらにその上部には、一対の消弧側板１５によって両消弧側板１５間に保持された複数の磁性体消弧板１６が配置される。また、前記一対の消弧側板１５と前記複数の磁性体消弧板１６とにより消弧板ユニット１５６が構成されている。

一対の磁性体１０が、前記消弧ユニット２３内の接点近傍に配置されている。この磁性体１０は、大電流発生時に、前記固定接点６から前記可動接点２を開離するために前記可動接触子３を反発させる電磁力、および固定接点６とアークランナー９とを有する前記固定接触子５と前記可動接触子３との間のアークを前記磁性体消弧板１６の方向に導く電磁力を強化する。
前記磁性体１０は、前記アークから前記磁性体１０を保護する絶縁材である絶縁カバー１３で覆われている。この絶縁材である絶縁カバー１３は、アーク熱によって分解ガスを発生し接点近傍圧力を高めて限流性能を向上する。前記絶縁カバー１３は、前記可動接点２と前記固定接点６との開極時に前記可動接点２と前記固定接点６との間で絶縁破壊が発生しない距離以上に保つため、接点に対して離れる方向に付勢するバネ１４を、前記絶縁カバー１３のバネ受け部１３ａと、消弧ユニット２３のバネ受け部２３ａとの間に設置する構成としてある。

上記の構成において、比較的小さい電流領域の場合には、電流により一対の前記磁性体１０の間に働く電磁吸引力Ｆａよりも、前記バネ１４の力Ｆｂが勝っている。
従って、図３に示されているように、前記バネ１４の力Ｆｂによって前記絶縁カバー１３が前記固定接触子５から離れる方向に移動した状態であり、前記絶縁カバー１３の内幅Ｂが、前記開極時に前記可動接点２と前記固定接点６の間で絶縁破壊が発生しない距離以上に保たれる。
前記絶縁カバー１３の内幅が内幅Ｂに保たれているので、後述の内幅Ｃ（なお、Ｃ＜Ｂである）の場合に比べて、前記固定接触子５に対する前記可動接触子３の開閉動作を許す開閉空間53psは広い状態にある。

大電流により、前記磁性体１０に働く電磁吸引力Ｆａが大となり、前記磁性体１０に働く電磁吸引力Ｆａが前記バネ力Ｆｂより大きくなると、図４に示されているように、電磁吸引力Ｆａによって前記磁性体１０および前記絶縁カバー１３が前記固定接触子５に近づく方向に移動し、前記絶縁カバー１３の内幅は、前記内幅Ｂより距離の小さい内幅Ｃとなる。つまり、前記固定接触子５に対する前記可動接触子３の開閉動作を許す開閉空間53psは、前記絶縁カバー１３の内幅が内幅Ｂに保たれている状態（図３参照）より狭い状態にある。
前記磁性体１０および前記絶縁カバー１３が前記固定接触子５に近づく方向に移動して前記絶縁カバー１３の内幅が内幅Ｃとなると、前記絶縁カバー１３は前記接点間に発生するアークとの距離が近いので、前記開閉空間53psが前記内幅Ｂの場合に比べて狭い上、前記アークが絶縁ケース１３に暴露されて発生する分解ガスが、より多量に発生し、その結果、急激に接点近傍圧力が上昇してアークを絞ることで、限流性能を大幅に向上することができる。

電流の遮断が完了すると、前記バネ力Ｆｂにより、前記磁性体１０および、前記絶縁カバー１３は前記距離Ｂの位置に戻る。
また、大電流が流れている間でも、前記電磁力Ｆａよりも、バネ力Ｆｂと接点近傍圧力による押し付け力Ｆｃの和が大きくなれば、つまり、Ｆａ＜Ｆｂ＋Ｆｃとなれば、前記磁性体１０および前記絶縁カバー１３は前記距離Ｃから前記距離Ｂ方向に移動する。この場合、分解ガス発生による過度の圧力発生を抑制する効果が期待できるので、消弧室ユニット２３の材料強度を低く押さえ、安価な材料の使用が可能となる。

前述の実施の形態１の回路遮断器について換言すると、固定接触子、固定接触子と開閉する可動接触子、および前記固定接触子および前記可動接触子が内蔵され前記可動接触子の開閉動作を許す開閉空間の両側に相対的に近づく方向に移動可能に配設された対を成す磁性体を備え、前記可動接触子が遮断動作する遮断電流が所定値以上になれば前記両磁性体間に作用する電磁吸引力により前記両磁性体が相対的に近づく方向に移動して前記開閉空間を前記可動接触子の開閉動作を許す範囲内で狭くし、限流動作により前記遮断電流が小さくなって前記電磁吸引力が小さくなると前記両磁性体が元の位置に戻る回路遮断器である。

また、前記各磁性体１０と前記開閉空間53psとの間に、アーク熱により分解ガスを発生する前記絶縁材１３が介在しているといえる。

また、前記固定接触子５と前記可動接触子３と前記開閉空間53psとが消孤ユニット２３内に内蔵され、前記磁性体１０が前記消孤ユニット２３の両側壁に配設されているといえる。

また、前記磁性体１０が、前記消孤ユニット２３の両側壁の磁性体組み込み孔23sr内に、両側壁面23ssから外部へはみ出さないように組み込まれているといえる。

また、事故電流は前記所定値以上であり、過負荷電流は前記所定値未満である。つまり、前記各磁性体１０および前記絶縁材１３は、両接触子３，５間に、事故電流が流れた場合には前記移動を行い限流が効果的に行われ、過負荷電流が流れた場合は前記移動は行われず十分な耐電圧が維持される。

この発明の実施の形態１は、前述のように、大電流遮断時に接点近傍の圧力を急激に上昇させることで、優れた限流性能を有する回路遮断器を実現できる。

また、この発明の実施の形態１は、前述のように、回路遮断器が比較的大きな電流を遮断する場合にのみ、絶縁カバーをアークの近くに移動させ、限流性能の大幅な向上を可能とするものである。

また、この発明の実施の形態１では、前述のように、磁性体を覆う絶縁カバーは、磁性体と絶縁カバーを一体で移動できるように消弧ユニットに取り付け、大電流を遮断する際には、磁性体に発生する電磁吸引力を利用して絶縁カバーをアークに近づけ、接点近傍の圧力を急激に高め良好な限流性能を得ることができるとともに、電流が小さい領域では、バネ力により、絶縁カバーとアークの距離を必要なだけ確保できる構成としたものである。

また、回路遮断器の磁性体を覆う絶縁カバー１３が、大電流遮断時には、アークに近づくことができるので、限流性能を大幅に向上でき、そのほかの場合には、絶縁カバー１３とアークの距離を確保できるので耐電圧性能を充分満足することが可能となる。

実施の形態２．
図６は、時刻Ｔ０で大電流が流れ始め、時刻Ｔ１で、前記アークにより前記絶縁ケース１３から発生する分解ガスにより、アーク近傍の圧力が上昇を始めることを示す、遮断時の電流およびアーク近傍圧力の波形の例である。上記磁性体１０および絶縁ケース１３が動作を開始する時刻が、時刻Ｔ１を超えていると、接点近傍圧力による押し付け力Ｆｃの急激な上昇により、前記磁性体１０および前記絶縁ケース１３の動作が遅くなる、もしくは、移動できない場合がある。そこで、前記磁性体１０および前記絶縁ケース１３が、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１の間に、内幅Ｃに移動するように、バネ力Ｆｂと電磁吸引力Ｆａを設計すれば、つまり、ＴＯからＴ１の間にＦｂ＜Ｆａとなれば、確実に上記動作を行うことができる。

実施の形態３．
図７は、回路遮断器の引き外し特性であり、横軸は電流、縦軸は引き外し動作時間である。前記磁性体１０、前記絶縁カバー１３を接点に対して離れる方向に付勢する前記バネ１４は、遮断時の溶融物の噛み込みなどにより、その機能を失わないよう適度に強力にしておく必要がある。また、限流性能がアーク近傍圧力の影響を受けるのは、少なくとも図７に示す回路遮断器瞬時引き外しを超える領域である。したがって、前記磁性体１０および前記絶縁カバー１３が、瞬時引き外し領域以下では動作しないよう、バネ力Ｆｂと電磁吸引力Ｆａを設計すれば、つまり、瞬時引き外しを超える領域まで、電流が大きくなってからＦｂ＜Ｆａとなれば、大きな電流に抗するための、比較的バネ力の強いバネにすることができるので動作信頼度の高い構成を得ることができる。

実施の形態４．
なお、前述の実施の形態では、複数のバネ１４を異なるバネ力にする構成について記載していないが、例えば、接続端子５ａ側のバネ力を、可動子回転軸１９ａ側のバネ力より強くすれば、内幅Ｅ側と比較して、内幅Ｄ側の絶縁ケース１３がより小さい電流で動作するため、内幅Ｄ＜内幅Ｅとなり、排気孔２３ｂ側への排気効率を損ない難いので、消弧ユニット強度を低く押さえることができる。また、逆に、可動子回転軸１９ａ側のバネ力を、接続端子５ａ側のバネ力より強くすれば、内幅Ｄ側と比較して、内幅Ｅ側の絶縁ケース１３がより小さい電流で動作する。これにより内幅Ｄ＞内幅Ｅとなり、接点近傍圧力を高い状態に維持可能であるため、高い限流性能を達成することができる。

この発明の実施の形態１を示す図で、回路遮断器の全体構成の一例を示す斜視図である。この発明の実施の形態１を示す図で、回路遮断器の消弧ユニットの要部の構成の一例を示す斜視図である。この発明の実施の形態１を示す図で、図１のＡ−Ａ線における要部断面を矢印方向に見た横断平面図で、電流が比較的小さい領域の場合の状態を示す図である。この発明の実施の形態１を示す図で、図１のＡ−Ａ線における要部断面を矢印方向に見た横断平面図で、電流が比較的大きい領域の場合の状態を示す図である。この発明の実施の形態１を示す図で、消弧室内部の部品構成の一例を分解図で示す斜視図である。この発明の実施の形態２を示す図で、遮断時の電流およびアーク近傍圧力の波形例を示す図である。この発明の実施の形態３を示す図で、回路遮断器の引き外し特性を示した図である。

符号の説明

２可動接触子、３可動接点、５固定接触子、
５ａ接続端子、６固定接点、７平行導体、
９アークランナー１０磁性体、１１絶縁物、
１３絶縁カバー、１３ａバネ受け部、１４バネ、
１５消弧側板、１６磁性体消弧板、１５６消弧板ユニット、
１９ロータ、１９ａ回転軸、２３消弧ユニット、
２３ａバネ受け部、２３ｂ排気孔、 23sr 磁性体組み込み孔、
23ss 両側壁面、２５機構部、２６リレー部、
２６ａ接続端子、２７クロスバー、２８カバー、
２９ハンドル、３０ベース、５３消弧板ユニット、
53ps 開閉空間。

Claims

固定接触子、固定接触子と開閉する可動接触子、および前記固定接触子および前記可動接触子が内蔵され前記可動接触子の開閉動作を許す開閉空間の両側に相対的に近づく方向に移動可能に配設された対を成す磁性体を備え、前記可動接触子が遮断動作する遮断電流が所定値以上になれば前記両磁性体間に作用する電磁吸引力により前記両磁性体が相対的に近づく方向に移動して前記開閉空間を前記可動接触子の開閉動作を許す範囲内で狭くし、限流動作により前記遮断電流が小さくなって前記電磁吸引力が小さくなると前記両磁性体が元の位置に戻る回路遮断器。
請求項１に記載の回路遮断器において、前記両磁性体が相対的に近づく方向の移動は、前記固定接触子と前記可動接触子との間にアークが発生するより前に行われることを特徴とする回路遮断器。
請求項１または請求項２に記載の回路遮断器において、前記固定接触子と前記可動接触子とに跨って流れる電流が回路遮断器瞬時引き外し領域を超えれば前記両磁性体が相対的に近づく方向の前記移動を行うことを特徴とする回路遮断器。
請求項１〜請求項３の何れか一に記載の回路遮断器において、前記両磁性体の前記相対的移動の移動量が、アークの起点側とアークの伸長側とで異なることを特徴とする回路遮断器。
請求項１〜請求項４の何れか一に記載の回路遮断器において、前記各磁性体と前記開閉空間との間に、アーク熱により分解ガスを発生する絶縁材が介在していることを特徴とする回路遮断器。
請求項１〜請求項５の何れか一に記載の回路遮断器において、前記固定接触子と前記可動接触子と前記開閉空間とが消孤ユニット内に内蔵され、前記磁性体が前記消孤ユニットの両側壁に配設されていることを特徴とする回路遮断器。
請求項６に記載の回路遮断器において、前記磁性体が、前記消孤ユニットの両側壁の磁性体組み込み孔内に、両側壁面から外部へはみ出さないように組み込まれていることを特徴とする回路遮断器。
請求項１に記載の回路遮断器において、事故電流は前記所定値以上であり、過負荷電流は前記所定値未満であることを特徴とする回路遮断器。