JPH0554762A

JPH0554762A - 遮断器

Info

Publication number: JPH0554762A
Application number: JP21368191A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Miyazawa; 孝幸宮沢; Makoto Taniguchi; 谷口　　誠; Junji Fujiwara; 純二藤原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-08-26
Filing date: 1991-08-26
Publication date: 1993-03-05

Abstract

(57)【要約】【目的】開極時のトルクが減少せず、安定したトルク特
性を保持する。【構成】駆動軸１に駆動レバー30と突起31を設け、この
突起31にはピン32を３箇所等配して取付ける。この駆動
軸１と同一回転軸を有し、かつ相互に回動自在とした腕
状の駆動カム33には、内周側に突起34を３箇所等配して
設け、この突起34にピン32に対応してそれぞれピン35を
取付ける。それぞれ対応するピン32とピン35の間に圧縮
ばね36を取付ける。駆動レバー30には、リンク８，９，
駆動レバー10，接点駆動部12を介して固定接点15と接離
する可動接点13を連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遮断器に係り、特にそ
の操作機構の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の遮断器の一例を図11に示す。同図
において、駆動軸１は、図示しない枠体に枢着され駆動
カム２と同一回転軸を有し、互いに回動自在となってい
る。駆動軸１と駆動カム２の間に、一端を駆動軸１に固
着し、他端を駆動カム２に固着した渦巻状ばね３を設け
ている。駆動軸１には駆動レバー４を固着し、駆動レバ
ー４の先端４ａはトリップシャフト５の半月状断面部と
係合できるように配置されている。トリップシャフト５
は、トリップコイル６により駆動されるトリップレバー
７により回動し、駆動レバー４の先端４ａとトリップシ
ャフト５の半月状断面部との係合を解くことができる。
駆動レバー４にはリンク８、リンク９を介して、接点駆
動レバー10が連結されている。接点駆動レバー10は、軸
11により回動自在となっている。接点駆動レバー10は楕
円穴12ａを介して、可動接点13と、一体の接点駆動部12
とを連結し、接点加圧ばね14を装着している。接点駆動
部12は、中間に絶縁継手（図示しない）を設けている。
接点加圧ばね14と接点駆動レバー10との間には絶縁体
（図示しない）を設けている。15は固定接点である。

【０００３】また、リンク８とリンク９の節にはリンク
16を連結し、リンク16の他端を駆動カム２に連結する。
駆動カム２には投入シャフト17の半月状断面部に係合す
る爪２ａを設け、投入コイル18により投入シャフト17が
回動すると投入シャフト17と爪２ａの係合を解くことが
できる。19は駆動カム２のストッパであり、20は接点駆
動レバー10のストッパである。

【０００４】図11は、渦巻状ばね３の放勢状態を示して
いるが、図示しないばね蓄勢機構（例えばモータで駆動
されるカムを駆動カム２に設けたローラ２ｂに係合させ
る）により駆動カム２を同図の反時計回りに回動させる
と、図12に示すようにばね蓄勢状態となる。この時、投
入シャフト17は図示しないばねにより反時計回りに回動
し、その半月状断面部が爪２ａに係合する。さらに、駆
動カム２の反時計回りの回動により、リンク16がリンク
８とリンク９の節を同図の右方向に駆動し、駆動レバー
４を同図の下方向に押し下げる。この時、トリップシャ
フト５は図示しないばねにより時計回りに回動し、その
半月状断面部が駆動レバー４の先端４ａと係合する。こ
の状態で駆動力を解除すると、図12に示すように投入待
機の状態となる。

【０００５】図12に示す状態で、投入コイル18もしくは
図示しない投入ボタンにより投入シャフト17を時計回り
に回動すると、爪２ａと投入シャフト17の半月状断面部
との係合が解かれ、駆動カム２が渦巻状ばね３により駆
動されて時計回りに回動し、図13に示すように投入状態
となる。

【０００６】図13に示す状態で、トリップコイル６もし
くは図示しないトリップボタンによりトリップシャフト
５を反時計回りに回動すると、駆動レバー４の先端４ａ
とトリップシャフト５の半月状断面部との係合が解か
れ、駆動レバー４が渦巻状ばね３により駆動されて反時
計回りに回動し、図11に示すように開極状態となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ように構成された遮断器では、渦巻状ばね３が駆動軸１
に与えるトルクが図14に示すように駆動軸１の回転角度
に比例する。したがって、この渦巻状ばねの特性は、図
12の蓄勢状態で最もトルクが大きく、図13の投入状態、
図11の開極状態となるにしたがいトルクが減少してく
る。このような特性は、遮断容量の小さい遮断器として
は充分であるが、遮断容量の大きな、開極速度が早く、
大きな開極力を必要とする遮断器では開極時のトルクが
不足することがある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、開極時のトルク
が減少しない、安定したトルク特性を有する操作機構を
備えた遮断器を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ばねにより駆
動力を付加される駆動軸を有し、この駆動軸に連結され
たリンク機構およびこのリンク機構に連結した接点駆動
部を介して一対の接点を開閉する遮断器において、駆動
軸に設けた第１の支点と、駆動軸と同一回転軸を有し、
かつ駆動軸とは互いに回動自在とした回動体と、この回
動体に第１の支点よりも駆動軸からの距離が大きくなる
ように設けた第２の支点と、第１の支点と第２の支点と
の間に装着した圧縮ばねで構成する。

【００１０】

【作用】圧縮ばねが駆動軸に与えるトルクＴは、圧縮ば
ねの力をＰ、圧縮ばねの力の方向と第１の支点および駆
動軸の軸心を通る直線との角度を図１に示すようにθ₁
とすると、Ｔ＝Ｐ×Ｌ₁× Sinθ₁ で与えられる。ここで、Ｌ₁は、駆動軸の軸心から第１
の支点までの距離である。また、圧縮ばねの力Ｐは、圧
縮ばねの自由長をＬ₀、作動時長をＬ₂とすると、Ｐ＝Ｋ×（Ｌ₀−Ｌ₂）で与えられる。ここで、Ｋは、圧縮ばねのばね定数であ
り、作動時長Ｌ₂は、駆動軸の軸心に対する第１の支点
と第２の支点の角度をθ、駆動軸の軸心から第２の支点
までの距離をＬ₃、第１の支点と第２の支点の直径をｄ
とすると、次の式で与えられる。

【００１１】

【数１】

【００１２】これらの式で与えられる一般的なトルクＴ
と角度θの関係を図示すると、図２のようになる。同図
から明らかなように、駆動力の特性は、ある角度の範囲
内で角度θの影響が小さい、安定したものにすることが
できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明の一実施例を示す構成図であ
る。同図において、１は駆動軸で、駆動レバー30が一体
に設けられている。駆動レバー30は、先端30ａがトリッ
プシャフト５の半月状断面部と係合できるように配置さ
れると共に突起31が設けられ、この突起31にピン32を３
箇所に等配して取付ける。また、駆動軸１と回転軸と共
有し、互いに回動自在となるようにした駆動カム33に
は、内周の３箇所に等配して設けた突起34にピン32に対
応してそれぞれピン35を取付け、外周に投入シャフト17
の半月状断面部に係合する爪33ａと図示しないばね蓄勢
機構に係合するローラ33ｂを設けている。圧縮ばね36
は、それぞれ対向するピン32と35を支点として３箇所に
取付けられている。

【００１４】しかして、駆動カム33は、図２および図３
に示すように腕状をなし底部に設けた突出部33ｃを、遮
断器の枠体37に取付けられた支持板38に回動自在に支持
されている。また、駆動軸１は、一方の端部（図３の右
側）１ａを枠体37に回動自在に支持され、他方の端部１
ｂを駆動カム33の突出部33ｃに回動自在に支持されてい
る。一方、圧縮ばね36は、可動接点13が開極し、放勢し
た状態におけるトルクＴが可動接点13の開極状態を保持
するだけの力を有し、図４に示すように圧縮ばね36が蓄
勢した状態で駆動カム33を同図の時計回りに駆動するト
ルクＴを与えるように圧縮ばね36の自由長Ｌ₀およびピ
ン32，35の位置を設定する。図４は、トルクＴと回転角
度θの関係と、蓄勢，投入，開極の各状態との関係を示
したものである。なお、その他の構成は、図11〜図13に
示した従来の構成と同様である。

【００１５】次に、以上のように構成された実施例の作
用を説明する。図３は圧縮ばね36の放勢状態であるが、
図示しないばね蓄勢機構により駆動カム33を同図の反時
計回りに回動させると、図７に示すようにばね蓄勢状態
となる。この時、投入シャフト17は図示しないばねによ
り反時計回りに回動し、その半月状断面部が爪33ａに係
合する。さらに、駆動カム33の反時計回りの回動によ
り、リンク16がリンク８とリンク９の節を同図の右方向
に駆動し、駆動レバー30を同図の下方向に押し下げる。
この時、トリップシャフト５は図示しないばねにより時
計回りに回動し、その半月状断面部が駆動レバー30の先
端30ａと係合する。この状態で駆動力を解除すると、図
７に示すように投入待機の状態になる。

【００１６】図７に示す状態で、投入コイル18もしくは
図示しない投入ボタンにより投入シャフト17を時計回り
に回動すると、爪30ａと投入シャフト17の半月状断面部
との係合が解かれ、駆動カム33が圧縮ばね36により駆動
されて時計回りに回動し、図８に示すように投入状態と
なる。図８に示す状態で、トリップコイル６もしくは図
示しないトリップボタンによりトリップシャフト５を反
時計回りに回動すると、駆動カム33の先端33ａとトリッ
プシャフト５の半月状断面部との係合が解かれ、駆動レ
バー30が圧縮ばね36により駆動されて反時計回りに回動
し、図３に示すような開極状態となる。

【００１７】ところで、以上のような構成によると、図
６に示すように駆動軸１の負荷が小さい蓄勢状態から投
入状態に移行する初期には比較的トルクＴが小さく、接
点加圧ばね14が作用し負荷が大きくなる投入状態直前に
トルクＴが最大となるように圧縮ばね36とピン32，35を
構成し、さらに遮断器の遮断性能に大きく影響する初開
離速度を大きくするため、開極動作初期にトルクＴが大
きく、開極保持力だけを保有すれば良い開極状態ではト
ルクＴが小さくなるように圧縮ばね36とピン32，35を構
成することができる。

【００１８】したがって、以上のように構成された実施
例によれば、必要なときに必要充分なトルクを駆動軸に
与えることができるため、ばねのエネルギー効率の良好
な操作機構を単純な構成で得ることができる。また、ば
ねのエネルギー効率が良好なことから、ばねを小形化す
ることが可能となり、遮断器全体の小形軽量化を実現す
ることができる。さらに、複数の圧縮ばねを駆動軸に対
して軸対象に配置することにより、圧縮ばね相互の力の
ベクトルは駆動軸方向に対しては相殺され、トルク作用
方向の力のベクトル成分しか残らないので、駆動軸の軸
受部の摩擦が小さくなり、ばねの駆動力に対する効率が
向上する。

【００１９】なお、本発明は、上述した実施例（以下、
第１実施例という）に限定されるものではなく、種々変
形実施できる。図９は、本発明の他の実施例（以下、第
２の実施例という）を示す。同図において、駆動軸１に
は突起31が設けられており、圧縮ばね36の支点としてピ
ン32が取付けられている。また、駆動軸１と回転軸を共
有し、互いに回動自在とした駆動カム33に設けた突起34
に、圧縮ばね36の他端の支点としてピン35が取付けられ
ている。この構成は図３と同じである。駆動軸１には、
さらにカム板40，41が固着して設けられている。カム板
40，41には、それぞれカム溝40ａ，41ａが対向して設け
られ、これらのカム溝40ａ，41ａと係合するピン42がカ
ム板40と41の間に装着されている。ピン42には、支点軸
43に一端を回動自在に支持したリンク44の他端が回動自
在に連結されると共に、さらに一端が接点駆動レバー10
に連結したリンク９の他端が回動自在に連結されてい
る。

【００２０】また、カム板40，41には、突起40ｂ，41ｂ
が設けられ、突起40ｂは投入キャッチ45が係合し、突起
41ｂはトリップキャッチ46が係合している。投入キャッ
チ45，トリップキャッチ46はそれぞれ投入シャフト17，
トリップシャフト５の半月状断面部で係合し、それぞれ
図示しない投入コイル，トリップコイルまたは投入ボタ
ン，トリップボタンにより駆動されて、その係合が解除
される。さらに、カム溝40ａ，41ａの凹凸は、突起40ｂ
の個数と等しい個数を当分に配置し、突起40ｂが投入キ
ャッチ45と係合しているときには接点駆動レバー10が開
極位置になり、突起41ｂがトリップキャッチ46と係合し
ているときには接点駆動レバー10が投入位置になるよう
に形成されている。なお、接点駆動部12，可動接点13，
接点加圧ばね14，固定接点15は図示していない。

【００２１】図10はこの第２の実施例での駆動軸１のト
ルクＴと回転角度θの関係と、投入，開極の各状態との
関係を示す。同図において、投入状態(1) を完全蓄勢状
態とし、開極状態(2) を完全放勢状態と呼ぶ。以上の構
成による第２実施例の動作を図９，図10を参照して説明
すると、まず、完全放勢状態、即ち開極状態(2) から図
示しないばね蓄勢機構により駆動カム33を回動して開極
状態(1) まで圧縮ばね36を蓄勢する。次に、投入シャフ
ト17を駆動して投入状態(2) とする。同時にばね蓄勢機
構により駆動カム33が回動して投入状態(1) 、即ち完全
蓄勢状態まで蓄勢する。ここで、トリップ指令が与えら
れると、開極状態(1) となる。さらに、ここで投入指令
を与えると、投入状態(2)となり、同時にばね蓄勢機構
により駆動カム33が回動して投入状態(1) 、即ち完全蓄
勢状態で蓄勢する。通常は、この投入状態(1) から開極
状態(1) 、投入状態(2) を経て投入状態(1) となるサイ
クルを繰り返すが、高速度再投入の場合、投入状態(1)
から開極状態(1) となったときに即座に投入状態(2) と
なり、さらにばね蓄勢機構が動作する前にトリップ指令
が与えられて開極状態(2) 即ち完全放勢状態となる。

【００２２】したがって、以上の第２の実施例によれ
ば、上述した第１実施例と同様に駆動軸１の負荷が小さ
い蓄勢位置から投入状態に移行する初期には比較的トル
クＴが小さく、接点加圧ばね14が作動し、負荷の大きく
なる投入状態直前にトルクＴが最大となるように圧縮ば
ね36とピン32，35を構成し、さらに遮断器の遮断性能に
大きく影響する初開離速度を大きくするため、開極動作
初期にトルクＴが大きく、開極保持力だけを有すれば良
い開極状態ではトルクＴが小さくなるように圧縮ばね36
とピン32，35を構成することができる。これにより、さ
らに高速度再投入の責務を実行させることができ、遮断
器の用途を第１実施例よりも広げることができる。ま
た、第２実施例は、第１実施例と同様に必要なときに必
要充分なトルクを駆動軸に与えることができるため、ば
ねのエネルギー効率の良好な操作機構を単純な構成で得
ることができると共に、駆動カムの蓄勢方向が一方向で
逆転することがないため、蓄勢機構の構成を単純にする
ことができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、駆
動軸の負荷が小さい蓄勢位置から投入状態に移行する初
期には比較的トルクが小さく、接点加圧ばねが作動し、
負荷の大きくなる投入状態直前にトルクが最大となるよ
うな操作機構の特性を得ることができ、さらに遮断器の
遮断性能に大きく影響する初開離速度を大きくするた
め、開極動作初期にトルクが大きく、開極保持力だけを
有すれば良い開極状態ではトルクが小さくなるような操
作機構の特性を得ることができ、開極時のトルクが減少
しない、安定したトルク特性を有する操作機構を備える
ことができる。

【００２４】また、投入ばねと開路ばねを兼用できると
いう、渦巻ばねの特徴も圧縮ばねで実現することができ
るため、投入時に開路ばねを投入ばねが蓄勢する必要が
なく、従来の開路ばねと投入ばねをそれぞれ設けた遮断
器と比較し、投入力を小さくすることができ、これによ
りばねの小形化が可能になり、遮断器全体の小形軽量化
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の要部の構成図。

【図２】本発明の要部のトルク特性図。

【図３】本発明の一実施例の構成図。

【図４】本発明の一実施例の要部を一部切断して示す正
面図。

【図５】図４のＡ−Ａ断面図。

【図６】本発明の一実施例のトルク特性図。

【図７】本発明の一実施例の作用の説明図。

【図８】本発明の一実施例の図７とは異なる作用の説明
図。

【図９】本発明の他の実施例の要部を示す斜視図。

【図１０】本発明の他の実施例のトルク特性図。

【図１１】従来の遮断器の要部の構成図。

【図１２】従来の遮断器の作用の説明図。

【図１３】従来の遮断器の図12と異なる作用の説明図。

【図１４】従来の遮断器の渦巻状ばねのトルク特性図。

【符号の説明】

１…駆動軸、５…トリップシャフト、８，９，16…リン
ク、10…接点駆動レバー、12…接点駆動部、13…可動接
点、14…接点加圧ばね、15…固定接点、17…投入シャフ
ト、30…駆動レバー、31…突起、32，35…ピン、33…駆
動カム、36…圧縮ばね、37…枠体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ばねにより駆動力を付加される駆動軸を
有し、この駆動軸に連結されたリンク機構およびこのリ
ンク機構に連結した接点駆動部を介して一対の接点を開
閉する遮断器において、前記駆動軸に設けた第１の支点
と、前記駆動軸と同一回転軸を有し、かつ前記駆動軸と
は互いに回動自在とした回動体と、この回動体に前記第
１の支点よりも前記駆動軸からの距離が大きくなるよう
に設けた第２の支点と、前記第１の支点と前記第２の支
点との間に装着した圧縮ばねとから構成したことを特徴
とする遮断器。