JP2014192025A

JP2014192025A - 回路遮断器

Info

Publication number: JP2014192025A
Application number: JP2013067101A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Mitsutake; 義雄光武; Tomoji Suzuki; 智士鈴木; Kenji Okada; 健治岡田; Takuya Kagawa; 卓也香川
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-06
Anticipated expiration: 2033-03-27
Also published as: JP6155526B2

Abstract

【課題】接点間に生じたアークを接点から素早く遠ざけるように誘導することのできる回路遮断器を提供する。
【解決手段】接点間に生じるアークＡ１を電磁場の作用により接点から遠ざける向きに誘導する固定接点板４２及びアーク走行板７０と、固定接点板４２及びアーク走行板７０の近傍に配置されて固定接点板４２及びアーク走行板７０と電気的に絶縁される磁性体８とを備え、磁性体８は、固定接点板４２及びアーク走行板７０の周囲に生じる磁場が通過するように配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路遮断器に関する。

従来から、ハンドル操作に応じて接点を開閉させるリンク機構と、電路に流れる異常電流を検知するとリンク機構を駆動して接点を強制開極させるトリップ機構とを備えた回路遮断器が知られており、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に記載の回路遮断器は、接点の開極時に発生するアークを速やかに消弧するための消弧装置を備える。

消弧装置は、アーク走行板と消弧グリッドとで構成される。アーク走行板は、帯板状の金属板により形成され、発生したアークを消弧グリッドへと誘導する。消弧グリッドは、複数の消弧板を厚み方向に沿って一定の間隔を空けて平行配置して構成される。消弧グリッドは、誘導されたアークを分断する。この消弧装置により、可動接点が固定接点から離れてアークが生じた場合に、アークを引き伸ばして消弧する。

特開２００９−２１２０６３号公報

ところで、上記従来例のような回路遮断器では、アークに働くローレンツ力を利用することで、接点間に生じたアークを消弧グリッドへと誘導している。ここで、大電流を遮断する回路遮断器では、接点間に生じたアークを素早く消弧する必要があり、したがってアークを素早く消弧グリッドへと誘導することが望まれる。また、消弧グリッドを備えていない回路遮断器においても、アークを接点から素早く遠ざけるように誘導することが臨まれる。

アークを接点から素早く遠ざけるように誘導するためには、アークに働くローレンツ力を高めることが考えられる。ローレンツ力を高める手段としては、例えば固定接点が固着される固定接点板を鉄などの磁性材料で形成することが考えられる。しかしながら、大電流を遮断する回路遮断器では、電流の流れる電路における抵抗を小さくしなければならず、このような構成を採用することは難しいという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、接点間に生じたアークを接点から素早く遠ざけるように誘導することのできる回路遮断器を提供することを目的とする。

本発明の回路遮断器は、接点間に生じるアークを電磁場の作用により接点から遠ざける向きに誘導する誘導部材と、前記誘導部材の近傍に配置されて前記誘導部材と電気的に絶縁される磁性体とを備え、前記磁性体は、前記誘導部材の周囲に生じる磁場が通過するように配置されることを特徴とする。

この回路遮断器において、前記磁性体は、前記誘導部材の表面のうち前記アークが走行する面を除いた周囲の少なくとも一部の面を覆うように構成されることが好ましい。

この回路遮断器において、前記磁性体は、前記アークの周囲に生じる磁場が通過するように配置されることが好ましい。

この回路遮断器において、前記誘導部材を収納する器体を備え、前記器体は、複数の部材を組立ねじにより互いに結合することで構成され、前記組立ねじは、前記誘導部材の周囲に生じる磁場が通過するように配置され且つ磁性材料で形成されることが好ましい。

本発明は、誘導部材の周囲に生じる磁場が通過するように磁性体を配置する。したがって、本発明は、接点間に生じたアークに働くローレンツ力を大きくすることができ、アークを接点から素早く遠ざけるように誘導することができる。

本発明の実施形態に係る回路遮断器における固定接点板及びアーク走行板のモデルを示す図で、（ａ）は斜視図で、（ｂ），（ｃ）は磁性体を配置したときの斜視図である。同上の回路遮断器の基本構成を示す図で、（ａ）は側面図で、（ｂ）は斜視図である。（ａ）〜（ｄ）は、同上の回路遮断器の外観を示す図である。同上の回路遮断器におけるアークの消弧装置への誘導を説明する図である。同上の回路遮断器におけるアーク電流により発生する磁場を説明する図である。（ａ），（ｂ）は、同上の回路遮断器におけるアークに働くローレンツ力を説明する図である。同上の回路遮断器において電磁場解析の結果を説明する図で、（ａ）は基本モデル図で、（ｂ）は固定接点板を銅で形成した場合の磁場を示す図で、（ｂ）は固定接点板を鉄で形成した場合の磁場を示す図である。同上の回路遮断器において電磁場解析の結果を説明する図で、（ａ）は第１磁性体を配置した場合の図で、（ｂ）は（ａ）における磁場を示す図で、（ｃ）は第２磁性体及び第３磁性体を配置した場合の図で、（ｄ）は（ｃ）における磁場を示す図である。（ａ）〜（ｃ）は、同上の回路遮断器において第４磁性体及び第５磁性体を配置した場合の図である。

以下、本発明の実施形態に係る回路遮断器について説明するにあたって、回路遮断器の基本構成について図面を用いて説明する。回路遮断器は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、器体１と、第１端子部２と、第２端子部３と、接点部４と、リンク機構５と、トリップ機構６と、消弧装置７とを備える。なお、図２（ａ），（ｂ）では、後述するカバー１１を外した状態を示している。また、図２（ａ），（ｂ）は、接点部４が開極している状態を示す。

器体１は、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、ボディ１０及びカバー１１を互いに突き合わせて結合することで構成される。ボディ１０及びカバー１１は、それぞれ、絶縁性を有する合成樹脂により、幅方向（図３（ｂ）における左右方向）の一面が開口した箱状に形成されている。器体１の内部には、各端子部２，３と、接点部４と、リンク機構５と、トリップ機構６と、消弧装置７とが収納される。

第１端子部２は、器体１の図２（ａ）における左端に設けられ、負荷（図示せず）と接続するための電線（図示せず）が接続される。第２端子部３は、器体１の図２（ａ）における右端に設けられ、外部電源（図示せず）と接続するための電線（図示せず）が接続される。各端子部２，３は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、それぞれ端子金具２０，３０と、端子ねじ２１，３１とを備える。各端子金具２０，３０は、導電性を有する金属板を用いて左右方向を軸方向とする角筒状に形成された、所謂ピラー端子である。これら端子金具２０，３０に電線の一端を挿入し、端子ねじ２１，３１を締め付けることで、電線を各端子部２，３に接続することができる。

接点部４は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、固定接点４０と、固定接点４０と接離する可動接点４１とを備える。固定接点４０は、固定接点板４２に固着されている。固定接点板４２は、例えば銅などの低抵抗の材料から形成され、ボディ１０及びカバー１１を結合する際に用いられる組立ねじ１２の１つを覆うように断面視で湾曲している（図２（ａ）参照）。可動接点４１は、金属板に抜き加工及び曲げ加工を施して形成されたアーム４３の一端に設けられている。アーム４３は、その他端側に設けられた軸４３Ａを支点として、可動接点４１が固定接点４０と接触する位置と、固定接点４０から離れる位置との間で回転自在となっている。アーム４３の中間部には、第１編組線４４の一端が固着されている。この第１編組線４４の他端は、後述するバイメタル板６１０の中間部に固着されている。

リンク機構５は、開閉操作（オン／オフ操作）に応じて接点部４を開閉させるものである。なお、このようなリンク機構５の構成は周知ではあるが、以下、簡単に説明する。リンク機構５は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、ハンドル５０と、複数のリンク部材５１とを備える。ハンドル５０は、ボディ２の前壁に設けた窓孔２Ａから操作摘み５０Ａを外部に突出させた状態で、ボディ２に回転自在に支持される。各リンク部材５１は、ハンドル５０とアーム４３とを連結し、ハンドル５０の回転動作に伴ってアーム４３を連動させる。ハンドル５０は、接点部４を閉極させるオン位置と、接点部４を開極させるオフ位置との間で回転自在となっている。

トリップ機構６は、異常電流（短絡電流及び過負荷電流）を検知すると、リンク機構５を駆動して接点部４を強制的に開極させる（すなわち、トリップさせる）ものである。なお、このようなトリップ機構６の構成は周知ではあるが、以下、簡単に説明する。トリップ機構６は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、電磁式引き外し装置６０と、熱動式引き外し装置６１とで構成される。

電磁式引き外し装置６０は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、コイル６０Ａと、固定鉄心（図示せず）及び可動鉄心（図示せず）と、復帰ばね（図示せず）と、ピン６０Ｂと、ヨーク６０Ｃとで構成される。コイル６０Ａは、絶縁性を有する合成樹脂により円筒状に形成されたコイルボビン６０Ｄの外周面に、平角銅線を巻き回して構成される。コイル６０Ａの一端は、第１端子部２の端子金具２０と接続されており、他端は固定接点板４２に接続されている。固定鉄心は、磁性材料から成り、コイルボビン６０Ｄの内部に収納される。可動鉄心は、磁性材料から成り、コイルボビン６０Ｄ内において固定鉄心と接触する位置と、固定鉄心から離れる位置との間でスライド自在に配置される。復帰ばねは、例えばコイルばねから成り、コイルボビン６０Ｄ内において可動鉄心と固定鉄心との間に収納される。復帰ばねは、可動鉄心が固定鉄心に接触する向きに移動すると撓み、可動鉄心を固定鉄心から離れる向きに移動させる弾性力を発生する。ピン６０Ｂは、可動鉄心に結合しており、その先端がコイルボビン６０Ｄの外側に突出する。そして、ピン６０Ｂは、可動鉄心が固定鉄心に吸引されると、その先端がリンク部材５１の一部と協働するように構成されている。ヨーク６０Ｃは、磁性材料から成り、図２（ａ）に示すようにコイルボビン６０Ｄの周囲を覆うように断面視で湾曲して形成されている。

熱動式引き外し装置６１は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、バイメタル板６１０から構成される。バイメタル板６１０としては、自己発熱によって湾曲する形式の直熱型や、ヒータによる加熱で湾曲する傍熱型のものを用いることができる。バイメタル板６１０の一端は、バイメタル板６１０が湾曲するとリンク部材５１の一部と協働するように構成されている。バイメタル板６１０の他端には、第２編組線４５の一端が固着されている。この第２編組線４５の他端は、第２端子部３の端子金具３０に接続されている。

消弧装置７は、接点部４の開極時に発生するアークＡ１（図４参照）を速やかに消弧するためのものである。消弧装置７は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、アーク走行板７０と、消弧グリッド７１とで構成される。アーク走行板７０は、帯板状の金属板を折り曲げることによって形成され、その図２（ａ）における右側の一端は、バイメタル板６１０の一端と結合されている。アーク走行板７０は、器体１内の図２（ａ）における下側の壁に沿って、器体１の図２（ａ）における左側へと延設されている。消弧グリッド７１は、複数枚（図示では１２枚）の消弧板７１０と、２枚（図示では１枚）の支持板７１１とを備える。各消弧板７１０は、導電材料により形成され、器体１の高さ方向（図２（ａ）における上下方向）に沿って間隔をおいて平行配置される。各支持板７１１は、絶縁材料により形成され、各消弧板７１０の幅方向（図２（ａ）における紙面と垂直な方向）における両面をそれぞれ覆う。

以下、消弧装置７の動作について図４を用いて簡単に説明する。可動接点４１が固定接点４０から離れる際にアークＡ１が生じると、アークＡ１を介して固定接点板４２及びアーク走行板７０にアーク電流が流れ、この電流により磁場が発生する。この磁場により、アークＡ１にローレンツ力が働き、アークＡ１が伸長しながら図４における左側へと誘導される。消弧グリッド７１は、この誘導されたアークＡ１を複数の消弧板７１０で分断する。これにより、高いアーク電圧が生じるため、短絡電流を抑制して消弧することができる。すなわち、固定接点板４２及びアーク走行板７０は、接点間に生じるアークを電磁場の作用により接点から遠ざける向きに誘導する「誘導部材」に相当する。

以下、リンク機構５の動作について簡単に説明する。ハンドル５０をオン位置に回転させると、各リンク部材５１がハンドル５０と協働する。これにより、アーム４３が軸４３Ａを支点として時計回りに回転し、可動接点４１が固定接点４０に接触する（すなわち、接点部４が閉極する）。これにより、端子金具２０、コイル６０Ａ、固定接点板４２、固定接点４０、可動接点４１、アーム４３、第１編組線４４、バイメタル板６１０、第２編組線４５、端子金具３０の経路で電路が形成され、通電する。このとき、図示しない接圧ばねの弾性力により、可動接点４１は、固定接点４０に向かう向きに押圧される。これにより、可動接点４１の固定接点４０に対する接触圧が大きくなっている。

その後、ハンドル５０をオフ位置に回転させると、各リンク部材５１がハンドル５０と協働する。これにより、アーム４３が軸４３Ａを支点として反時計回りに回転し、可動接点４１が固定接点４０から離れる（すなわち、接点部４が開極する）。これにより、各端子部２，３間に形成された電路が開放され、通電が解除される。

次に、トリップ機構６の動作について簡単に説明する。先ず、電磁式引き外し装置６０の動作について説明する。コイル６０Ａに電流が流れていない状態（初期状態）では、復帰ばねの弾性力によって可動鉄心が固定鉄心から離間している。このため、可動鉄心に連結されたピン６０Ｂは、リンク部材５１の一部と協働しない位置まで後退している。

端子部２，３間に電流が流れて、コイル６０Ａが通電すると、固定鉄心、ヨーク６０Ｃ、可動鉄心を通過する磁路の磁気抵抗を小さくするように可動鉄心と固定鉄心との間で吸引力が作用する。そして、コイル６０Ａに流れる電流が短絡電流等の過大な電流である場合には、復帰ばねの弾性力に抗って可動鉄心が固定鉄心側へ移動することになる。このとき、可動鉄心に連結されたピン６０Ｂが図２（ａ）における右向きに突出し、その先端がリンク部材５１の一部と協働することで、リンク機構５によるトリップ動作が行われる。トリップ動作が行われて接点部４が強制的に開極されると、コイル６０Ａに流れる電流が減少して可動鉄心に作用する吸引力が低下する。そして、復帰ばねの弾性力によって可動鉄心が初期位置に移動し、ピン６０Ｂも初期位置まで後退する。

次に、熱動式引き外し装置６１の動作について説明する。バイメタル板６１０に電流が流れていない状態（初期状態）では、バイメタル板６１０は湾曲せず、バイメタル板６１０はリンク部材５１の一部と協働しない。一方、各端子部２，３間に過負荷電流のような過大な電流が流れると、この過大な電流によってバイメタル板６１０の温度が上昇し、バイメタル板６１０が湾曲する。これにより、バイメタル板６１０がリンク部材５１の一部と協働し、リンク機構５によるトリップ動作が行われる。トリップ動作が行われて接点部４が強制的に開極されると、バイメタル板６１０に流れる電流が減少する。すると、バイメタル板６１０の温度が低下し、その湾曲度合いが小さくなり、やがてバイメタル板６１０がリンク部材５１の一部と協働しない初期状態に戻る。

以下、接点間に生じるアークＡ１が消弧グリッド７１へと誘導される原理について簡単に説明する。なお、以下の説明では、図５に示すように、固定接点板４２及びアーク走行板７０を何れも長尺な平板とし、互いに平行に配置されているものと仮定する。また、アークＡ１は、図５に示すように円柱状であるものと仮定する。

接点間にアークＡ１が生じると、図５に示すように、固定接点板４２とアーク走行板７０とがアークＡ１により短絡する。そして、固定接点板４２、アークＡ１、アーク走行板７０にアーク電流Ｉ１が流れる。このアーク電流Ｉ１により、固定接点板４２には、アーク電流Ｉ１の周方向に沿った磁場Ｂ１が生じる。同様に、アークＡ１には、アーク電流Ｉ１の周方向に沿った磁場Ｂ２が、アーク走行板７０には、アーク電流Ｉ１の周方向に沿った磁場Ｂ３が生じる。

アークＡ１には、図６（ａ），（ｂ）の矢印で示すように、アークＡ１の中心に向かうローレンツ力が働く。なお、図６（ａ），（ｂ）では、矢印が太いほどローレンツ力が大きく、矢印が細いほどローレンツ力が小さい。アークＡ１に働くローレンツ力は、アークＡ１の電流路の長さと、アーク電流Ｉ１と、アーク電流Ｉ１と鎖交する磁束密度とで定まる。

そして、アークＡ１の図６（ｂ）に示す右側の第１領域では、固定接点板４２及びアーク走行板７０の各々で発生する磁場Ｂ１，Ｂ３により、図６（ｂ）に示す左側の第２領域と比較してアーク電流Ｉ１と鎖交する磁束密度が大きくなる。したがって、図６（ａ）に示すように、同図の左向きの第１ローレンツ力Ｆ１が同図の右向きの第２ローレンツ力Ｆ２よりも大きくなることから、アークＡ１には全体として同図の左向きの第３ローレンツ力Ｆ３が働く。この第３ローレンツ力Ｆ３により、アークＡ１は消弧グリッド７１へと誘導される。

アークＡ１を消弧グリッド７１へと素早く誘導するには、第３ローレンツ力Ｆ３を大きくすればよい。そして、第３ローレンツ力Ｆ３を大きくするためには、第１領域においてアーク電流Ｉ１と鎖交する磁束密度を大きくすればよい。そこで、本実施形態の回路遮断器では、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、固定接点板４２の近傍に、固定接点板４２と電気的に絶縁された磁性体８を配置している。また、アーク走行板７０の近傍にも、同様にアーク走行板７０と電気的に絶縁された磁性体８を配置している。

以下、固定接点板４２及びアーク走行板７０のモデル、並びに磁性体８のモデルを作成し、固定接点板４２とアーク走行板７０との間にアークＡ１が生じたものと仮定して、有限要素法を用いて電磁場解析を行った結果を示す。先ず、基本となるモデルについて説明する。固定接点板４２及びアーク走行板７０は、図１（ａ），図７（ａ）に示すように、何れも長尺な平板に設計する。各板４２，７０は、幅Ｗ１が４ｍｍ、厚みＴ１が１．５ｍｍ、長手方向の長さＬ１が４５ｍｍとなるように設計する。また、固定接点板４２とアーク走行板７０との間には、直径φ０が３ｍｍ、高さＬ０が１６ｍｍのアークＡ１が生じているものと仮定する。更に、各板４２，７０とアークＡ１には、４ｋＡのアーク電流Ｉ１が流れているものと仮定する。

先ず、図１（ａ）に示すモデルにおいて、固定接点板４２及びアーク走行板７０を非磁性材料である銅で設計した場合、各板４２，７０の周囲には、図７（ｂ）に示す磁場Ｂ１，Ｂ３が発生する。なお、図７（ｂ）では、固定接点板４２の周囲に発生する磁場Ｂ１のみを図示しており、以下、図７（ｃ）、及び図８（ｂ），（ｄ）においても同様である。また、同図において、矢印が太いほど磁場Ｂ１が強く、矢印が細いほど磁場Ｂ１が弱くなっており、以下、図７（ｃ）、及び図８（ｂ），（ｄ）においても同様である。この場合の第３ローレンツ力Ｆ３は、７．８８Ｎとなる。以下の説明では、各板４２，７０を銅で設計した図１（ａ）に示すモデルを「基本モデル」と称する。

ここで、参考として、図１（ａ）に示すモデルにおいて、固定接点板４２及びアーク走行板７０を磁性材料である鉄（ここでは、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板））で設計した場合の解析結果を示す。各板４２，７０の周囲には、図７（ｃ）に示す磁場Ｂ１，Ｂ３が発生する。この場合、各板４２，７０を銅で設計した場合と比較して、各板４２，７０の周囲に発生する磁場Ｂ１，Ｂ３が強くなり、第１領域においてアーク電流Ｉ１と鎖交する磁束密度も大きくなる。したがって、この場合の第３ローレンツ力Ｆ３は９．１２６Ｎとなり、基本モデルよりも１５．８％大きくなる。

次に、磁性体８として第１磁性体８０を配置したモデルについて説明する。第１磁性体８０は、磁性材料である鉄（ここでは、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板））から成り、図１（ｂ）に示すように長尺な平板に設計する。第１磁性体８０は、図１（ｂ），図８（ａ）に示すように、幅Ｗ２が７ｍｍ、厚みＴ２が１ｍｍ、長手方向の長さＬ２が４５ｍｍとなるように設計する。第１磁性体８０は、図８（ａ）に示すように、固定接点板４２の同図における上面と一定の間隔Ｇ１（＝０．５ｍｍ）を空けて配置する。同様に、第１磁性体８０は、アーク走行板７０の同図における下面と一定の間隔Ｇ１を空けて配置する。したがって、第１磁性体８０は固定接点板４２及びアーク走行板７０の何れとも電気的に絶縁している。

図１（ｂ）に示すモデルにおいて、固定接点板４２及びアーク走行板７０を銅で設計した場合、各板４２，７０の周囲には、図８（ｂ）に示す磁場Ｂ１，Ｂ３が発生する。このモデルでは、磁場Ｂ１，Ｂ３が第１磁性体８０を通過することで、磁場Ｂ１，Ｂ３が強くなる。このため、結果として第１領域においてアーク電流Ｉ１と鎖交する磁束密度も大きくなる。したがって、この場合の第３ローレンツ力Ｆ３は９．６９４Ｎとなり、基本モデルよりも２３．０％大きくなる。

ここで、参考として、図１（ｂ）に示すモデルにおいて、固定接点板４２及びアーク走行板７０を磁性材料である鉄（ここでは、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板））で設計した場合の解析結果を示す。この場合、基本モデルと比較して、各板４２，７０の周囲に発生する磁場Ｂ１，Ｂ３が強くなり、第１領域においてアーク電流Ｉ１と鎖交する磁束密度も大きくなる。したがって、この場合の第３ローレンツ力Ｆ３は１０．２７８Ｎとなり、基本モデルよりも３０．４％大きくなる。

次に、磁性体８として第１磁性体８０及び第２磁性体８１、並びに第３磁性体８２を配置したモデルについて説明する。第２磁性体８１及び第３磁性体８２は、何れも磁性材料である鉄（ここでは、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板））から成り、図１（ｃ）に示すように何れも長尺な平板に設計する。各磁性体８１，８２は、図１（ｃ），図８（ｃ）に示すように、何れも幅Ｗ３が３ｍｍ、厚みＴ３が１ｍｍ、長手方向の長さＬ３が４５ｍｍとなるように設計する。第２磁性体８１は、図８（ｃ）に示すように、固定接点板４２及びアーク走行板７０の同図における左面と一定の間隔Ｇ２（＝０．５ｍｍ）を空けてそれぞれ配置する。第３磁性体８２は、図８（ｃ）に示すように、固定接点板４２及びアーク走行板７０の同図における右面と一定の間隔Ｇ２を空けてそれぞれ配置する。したがって、各磁性体８１，８２は固定接点板４２及びアーク走行板７０の何れとも電気的に絶縁している。

図１（ｃ）に示すモデルにおいて、固定接点板４２及びアーク走行板７０を銅で設計した場合、各板４２，７０の周囲には、図８（ｄ）に示す磁場Ｂ１，Ｂ３が発生する。このモデルでは、第１磁性体８０のみならず第２磁性体８１及び第３磁性体８２にも磁場Ｂ１，Ｂ３が通過するので、図１（ｂ）に示すモデルと比較して磁場Ｂ１，Ｂ３が更に強くなる。このため、結果として第１領域においてアーク電流Ｉ１と鎖交する磁束密度も図１（ｂ）に示すモデルと比較して更に大きくなる。したがって、この場合の第３ローレンツ力Ｆ３は１２．７１８Ｎとなり、基本モデルよりも６１．４％大きくなる。

上述のように、本実施形態の回路遮断器では、誘導部材である固定接点板４２及びアーク走行板７０の周囲に生じる磁場Ｂ１，Ｂ３が通過するように磁性体８を配置している。このため、本実施形態の回路遮断器では、アークＡ１に働くローレンツ力（第３ローレンツ力Ｆ３）を大きくすることができ、接点間に生じたアークＡ１を素早く消弧グリッド７１へと誘導することができる。換言すれば、本実施形態の回路遮断器は、接点間に生じたアークＡ１を接点から素早く遠ざけるように誘導することができる。

特に、図１（ｃ）に示すように、固定接点板４２及びアーク走行板７０それぞれの周囲を覆うようにして磁性体８を配置すれば、アークＡ１に働くローレンツ力を更に大きくし、より素早くアークＡ１を消弧グリッド７１へと誘導することができる。なお、図８（ｃ）に示すように、固定接点板４２の同図における下面や、アーク走行板７０の同図における上面をアークＡ１が走行する。このため、各板４２，７０の表面のうちアークＡ１が走行する面を除いた周囲の少なくとも一部の面を覆うように磁性体８を配置するのが望ましい。

ところで、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、固定接点板４２及びアーク走行板７０の短手方向（図８（ａ）における左右方向）に沿った両側に、それぞれ第４磁性体８３及び第５磁性体８４を配置してもよい。第４磁性体８３及び第５磁性体８４は、何れも磁性材料である鉄（ここでは、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板））から成り、何れも長尺な平板に設計する。各磁性体８３，８４は、図９（ａ）に示すように、何れも幅Ｗ４が１０ｍｍ、厚みＴ４が１ｍｍ、長手方向の長さＬ４が２２ｍｍとなるように設計する。第４磁性体８３は、図９（ａ）に示すように、固定接点板４２及びアーク走行板７０の一方の側面（図８（ａ）における左面）と一定の間隔Ｇ３（＝３ｍｍ）を空けて配置する。また、第５磁性体８４は、図９（ａ）に示すように、固定接点板４２及びアーク走行板７０の他方の側面（図８（ａ）における右面）と一定の間隔Ｇ３（＝３ｍｍ）を空けて配置する。したがって、各磁性体８３，８４は固定接点板４２及びアーク走行板７０の何れとも電気的に絶縁している。

各磁性体８３，８４には、アークＡ１の周囲に生じる磁場Ｂ２が通過するため、磁場Ｂ２を強くすることができ、第１領域においてアーク電流Ｉ１と鎖交する磁束密度を大きくすることができる。したがって、各磁性体８３，８４を配置することにより、アークＡ１に働くローレンツ力を大きくし、接点間に生じたアークＡ１をより素早く消弧グリッド７１へと誘導することができる。

例えば、図９（ａ）に示すモデルにおいて、固定接点板４２及びアーク走行板７０を銅で設計した場合、第３ローレンツ力Ｆ３は９．３７８Ｎとなり、基本モデルよりも１９．０％大きくなる。なお、同図のモデルにおいて、各板４２，７０を鉄で設計した場合、第３ローレンツ力Ｆ３は１０．７３６Ｎとなり、基本モデルよりも３６．２％大きくなる。また、図９（ｂ）に示すモデルにおいて、固定接点板４２及びアーク走行板７０を銅で設計した場合、第３ローレンツ力Ｆ３は１１．８９２Ｎとなり、基本モデルよりも５０．９％大きくなる。なお、同図のモデルにおいて、各板４２，７０を鉄で設計した場合、第３ローレンツ力Ｆ３は１２．４４２Ｎとなり、基本モデルよりも５７．９％大きくなる。また、図９（ｃ）に示すモデルにおいて、固定接点板４２及びアーク走行板７０を鉄で設計した場合、第３ローレンツ力Ｆ３は１４．４６４Ｎとなり、基本モデルよりも８３．６％大きくなる。

ところで、本実施形態の回路遮断器では、図４に示すように、固定接点板４２に覆われるように組立ねじ１２が設けられている。この組立ねじ１２は、固定接点板４２の周囲に生じる磁場Ｂ１が通過する位置に設けられている。したがって、この組立ねじ１２を、例えば鉄などの磁性材料で形成すれば、磁場Ｂ１が強くなり、第１領域においてアーク電流Ｉ１と鎖交する磁束密度を大きくすることができる。この構成では、アークＡ１に働くローレンツ力を更に大きくすることができ、接点間に生じたアークＡ１をより素早く消弧グリッド７１へと誘導することができる。

なお、本実施形態の回路遮断器では、平板状の磁性体８を固定接点板４２及びアーク走行板７０の周囲を覆うように配置しているが、例えば断面が半円弧状の磁性体８で各板４２，７０の周囲を覆ってもよい。また、本実施形態の回路遮断器では、固定接点板４２及びアーク走行板７０の何れにも磁性体８を設けているが、少なくとも何れか一方に磁性体８を配置する構成であればよい。また、本実施形態の回路遮断器では、磁性体８の材料として鉄を用いているが、他の磁性材料から磁性体８を形成してもよい。

また、本実施形態の回路遮断器は、消弧グリッド７１へとアークＡ１を誘導する構成となっているが、消弧グリッド７１を備えていない構成であってもよい。例えば、消弧グリッド７１の代わりにアークＡ１を逃がすための消弧空間が設けられている場合でも、本実施形態の回路遮断器では、この消弧空間へとアークＡ１を素早く誘導することができる。

また、本実施形態の回路遮断器は、交流用遮断器としても直流用遮断器としても用いることができる。本実施形態の回路遮断器を直流用遮断器として用いる場合は、第４磁性体８３及び第５磁性体８４を特定の向きに着磁した永久磁石で構成すればよい。

４２固定接点板（誘導部材）
７０アーク走行板（誘導部材）
８磁性体

Claims

接点間に生じるアークを電磁場の作用により接点から遠ざける向きに誘導する誘導部材と、
前記誘導部材の近傍に配置されて前記誘導部材と電気的に絶縁される磁性体とを備え、
前記磁性体は、前記誘導部材の周囲に生じる磁場が通過するように配置されることを特徴とする回路遮断器。
前記磁性体は、前記誘導部材の表面のうち前記アークが走行する面を除いた周囲の少なくとも一部の面を覆うように構成されることを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
前記磁性体は、前記アークの周囲に生じる磁場が通過するように配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の回路遮断器。
前記誘導部材を収納する器体を備え、
前記器体は、複数の部材を組立ねじにより互いに結合することで構成され、
前記組立ねじは、前記誘導部材の周囲に生じる磁場が通過するように配置され且つ磁性材料で形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の回路遮断器。