JPH0810924Y2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の属する技術分野〕 本件の考案は、商用交流電路の短絡等における大電流
から電路、負荷を保護するための回路遮断器に系わり、
特に可動導体が前記大電流による電磁反発力で、別途に
備える開極機構の動作を待たずに開極可能な高速開極方
式の回路遮断器の、可動導体とクロスバー間の接圧ばね
の懸架構造に関する。

〔従来の技術〕

従来、前述の高速開極方式の回路遮断器の可動導体と
接点ばねの懸架構造としては、開極時の接点間距離を大
きく、また接点の開離速度を速くして限流性能を向上さ
せるため、ばねをトグル的に懸架したものがいくつか試
みられた。

すなわち、常時はばね力を接点を閉じる方向で付勢し
ているが、短絡時に短絡電流により生ずる電磁反発力で
可動導体が開極しはじめると、開極が進むにつれて、可
動導体を接圧方向に付勢している回転モーメント力が減
少するか、あるいは一歩進んで死点を超えると、接点が
開く方向で可動導体が回転する方向にモーメント方向が
変化するようにしたものであり、第５図〜第８図にその
一例の要部を示す。いずれも第５図と第７図のように、
接点が閉じている時にはばね1,1′の力Ｆとうでの長さ
ｌにより、接点が3,4と３′,4′が閉じる方向にＭ＝Ｆ
・ｌのモーメント力が可動導体2,2′に軸6,6′を中心と
して働いている。第５図と第７図の装置に短絡電流i,
i′がそれぞれ流れたとすると、該短絡電流によって可
動導体2,2′と5,5′に働く電磁反発力の大きさが、ばね
1,1′によるモーメント力Ｍより大きくなった時、接点
3,4と３′,4′は開き始める。

接点3,4あるいは３′,4′の開離距離が大きくなるに
つれ、ばね1,1′の力Ｆの向きが次第に変化し、うでの
長さｌが小さくなるのでモーメント力Ｍは小さくなる。
そして死点を超えると、第６図、第８図の如く今度はば
ね1,1′による力Ｆは接点を開く方向のモーメント力を
発生するに至って、先の電磁反発力と相まって非常に速
く大きく接点を開極することを実現している。

しかしながら、第５図と第７図による方法では、構造
上、以下のように一長一短の得失があった。すなわち、
第５図による方法では、ばね１のコイル軸の方向と可動
導体２の回転軸６の方向が直交しており、且つ、ばね力
は必要な接点圧を得るため大きくとる必要があること
と、ばねの伸縮との関係で、ばねの大きさ，長さは大き
めに限定されて、第５図でいきおいlB1の寸法がそれ相
応に大きく必要で、この部分の占有スペースを小さくで
きなかった。その上、支点８によるばね１の支持部の形
状には、動作をスムースにする為、実開昭62-116428号
に出願されているが如く、特別な工夫が必要となる等の
制約があった。

一方第７図の方法においては、ばね１′のコイル部の
コイル軸の方向は可動導体２′の回転軸６′と平行とな
っているので、ばねの配置するスペースlB2はばねのコ
イル径程度で良く、第５図の方法に比べてずっと小さく
できるものの、軸７′とばね１′のアーム部との接触に
摺動を伴うため摩擦が大きく、可動導体２′がスムース
に回転しないという問題が生じる。

更にいずれの方法もばね力を可動導体2,2′に受ける
部分には軸7,7′等が必要となり、第７図に示す方法で
はばね１′を支えるため軸９も余分に必要となる為、部
品点数が多く、組立も複雑となっていた。その上、後述
する可動導体の位置ズレ等に対しては別途の手段を設け
なければならなかった。

〔考案の目的〕

以上の従来例の問題点に鑑みて本件考案は、短絡電流
による可動と固定の導体間に働く電磁反発力で、開閉機
構部側の接点開極動作を待たずに、可動導体が瞬時に固
定接点に対して開極し、高速に短絡電流を限流するタイ
プの回路遮断器において、可動導体への接圧ばねの懸架
方法を最低の部品点数で、組立容易で、ローコストに、
また小型化が可能なように省スペースで実現できる手段
を提供しようとするものである。

〔手段及び作用〕

上記目的のため、本件考案では、クロスバーに回動軸
支した可動導体の接点ばねに、アーム部間にコイル部を
有するトーションばねを用いて、コイル部のコイル軸の
方向を可動導体の回転軸と平行に配置し、且つ、トーシ
ョンばねは、長いアーム部と短いアーム部の間にコイル
部を有するようなトーションばねとし、長いアーム部側
をクロスバーのばね支承部に、短いアーム部側を可動導
体の端部に形成したばね支承部に支承けさせ、コイル部
をクロスバーのばね支承部と可動導体端部のばね支承部
間から可動導体の回転軸寄りに偏寄させて可動導体端部
に重合させ、可動導体端部とクロスバー内側壁間にばね
のコイル部を狭装して、前述lB寸法を最小としながら、
必要な接点圧を生じるに十分な回転モーメントを与えら
れるようなばね力も確保し、且つ支承部には摺動構造を
有せず、可動導体の動作もスムースで、軸等の余分な部
品も不要とし、組立も簡単ならしめたものである。

〔実施例〕

以下に本件考案の一実例の構成を、図面を用いて詳細
に説明する。

第１図〜第４図は本件考案による回路遮断器の可動導
体，接点ばね部分の第１の実施例の図であり、単極分を
示す。第４図において、10は可動導体で、15は端部、16
は端部に形成されたばね支承部でＵ状の切欠きとしてあ
る。

32は軸穴で、11は同導体に固着された可動接点であ
る。17はクロスバーで、穴状に形成したばね支承部19,1
9′、内側壁18,18′、軸穴31,31′を備える。20はばね
で、本例ではダブルトーション形としてあり、21,21′
は長いアーム部、22,22′は短いアーム部、23,23′はコ
イル部で、25は短いアーム部側を折り曲げた連結部、2
4,24′は長いアーム部側を折り曲げた支承部である。な
お14は軸である。

本件考案の可動導体と接圧ばねの懸架構造は、以上の
部品を第１図〜第３図に示すように組み合わせることに
より得られる。

すなわち可動導体10は、軸14によりクロスバー17の内
側壁18,18′間に回動自在に軸支され、ばね20は長いア
ーム部21の折り曲げた支承部24,24′が、クロスバー17
のばね支承部19,19′に、短いアーム部22,22′の連結部
25が、可動導体10の端部15に形成されたばね支承部16に
支承けされ、コイル部23,23′のコイル軸方向は可動導
体10の回転軸14と平行となり、ばね支承部19,19′と16
間を拡げる方向に付勢する。

また、ばね20の長いアーム部21がクロスバー17側に、
短いアーム部22が可動導体側に支承されるので、ばね20
のコイル部は19,19′と16のばね支承部間から相対的に
可動導体10の回転軸14側に偏寄し、クロスバー内側壁1
8,18′と可動導体10の端部15の間にそれぞれ狭装され
る。ここでコイル部23,23′のコイル軸方向の寸法は、
可動導体10の端部15とクロスバー内側壁18,18′の間の
回転軸方向の間隔寸法に対してやや小さめとしてあり、
コイル部23,23′は、可動導体10の回動に伴い端部15と
内側壁18,18′の間を第１図、第３図の方向から見た
時、略円弧状に移動自在となっている。

またクロスバー17は、手動開閉あるいは過負荷自動ト
リップ機構等を含む機構部40と機械的に連結し、必要に
応じクロスバー軸33を中心として可動導体ごと回動する
よう構成されているが、それらは本件考案の説明上不要
であるので簡略化して図示してある。

以上のように構成された接点圧ばねと可動導体の作用
について以下に説明する。

第１図は遮断器の負荷側で短絡が発生していない通常
の状態の図であり、ばね20によりクロスバー17のばね支
承部19に対して、可動導体10のばね支承部16はばね支承
部19と16を結ぶ仮想線方向にＦの力で、ばね支承部16が
19から遠ざかる方向に押されているから、可動導体10は
軸14を中心としてＭ＝Ｆ・ｌのモーメントで回転しよう
とし、接点11,12間に接点圧力を与えている。必要な接
点圧力を得るためには上式から定まるＦの力が必要であ
るが、本件考案においてはばねをトーションばねとし、
コイル部23は長いアーム部21と、短いアーム部22の作用
により、ばね支承部19と16の間から軸14寄りに偏寄した
位置に配され、なお且つコイル部23のコイル軸方向と可
動導体10の回転軸方向は平行となっているから、必要な
力Ｆを発生させるためのコイル部23のコイル径や長さ，
線径は、ばね支承部19と16間の寸法lBとは無関係に任意
に設定でき、ばね設計の自由度が高まり、lB寸法は小さ
くても大きな力Ｆを発生できる。理論的にはlB寸法がほ
とんどなくても必要な力Ｆを発生し得るばねを実現可能
となる。

この時、前述の構成の説明で述べたように、長いアー
ム部21はクロスバー17のばね支承部19側に、短いアーム
部22は可動導体10の端部15に形成されたばね支承部16側
に支承けされるので、ばね20のコイル部23,23′は、ば
ね支承部19,16間から相対的に軸14側に偏寄して、クロ
スバー内側壁18,18′可動導体10の他端部15間に狭装さ
れるので、クロスバー17の内側壁18,18′間のほぼ中心
位置に可動導体10は保持されることになる。

しかも可動導体10は、第２図のＡ方向にばねにより常
に付勢されて、可動導体の板厚ｔ分の長さの軸穴32がＡ
方向の向きに軸14に押し付けられているから、可動導体
10は第２図の方向から見たとき軸14に対して傾きも防止
されており、他に特別な手段を講じることもなくクロス
バー17に対して可動導体10,接点11の位置は正確に定ま
る。

第１図の状態において、非常に大きい短絡電流ｉが固
定導体13と可動導体10を流れ、該電流により両導体間に
働く電磁反発力が先のばね20によるモーメントに打ち勝
つと、接点は開離しはじめる。第１図に示すような高速
開極式接点装置の回転モーメント力Ｍと、接点11,12間
の距離Ｓの関係をグラフに示すと第９図のようになる。
第９図において縦軸は可動導体の回転モーメント力Ｍ
で、＋方向は接点11,12が閉じる方向のモーメント力、
−方向は接点11,12が開く方向のモーメント力、横軸は
接点11,12間の距離Ｓでは接点11,12が接している位
置、は死点、は接点11,12が所定の距離まで開いた
位置を示している。図において、Ａは本件考案のような
装置のモーメントの特性で、Ｂはばね反転による高速開
極でない場合のモーメント特性である。図のＢに示すが
如く、高速開極式でないものは、接点が開くにつれて接
点を閉じる方向のモーメント力が増加する為、導体間に
電磁反発が生じても接点の開離するスピードが遅く、同
一の電流値での接点間の開離距離は小さくなってしまう
が、本件考案装置のようなばね反転による高速開極式の
ものは、図のＡに示すが如く、接点が開離すればするほ
ど回転モーメントは減少し、死点を超えると逆に接点
が開離する方向でモーメントが働いて、同一電流値では
Ｂの特性のものに比べ速くしかも大きい距離まで接点が
開離し、接点間に生じるアーク抵抗が高まり限流効果が
大きいことを示している。

上述の特性により、非常に大きい短絡電流ｉが固定導
体13,可動導体10間に流れると、瞬時に第３図の如く可
動導体10は所定のストッパー30に当接するまで接点11,1
2が開く方向に回転し、その際接点間に発生し、限流さ
れた小さなアークは、図示しない消弧装置で容易に消弧
されて、小さな遮断器でも大きな短絡電流を遮断するこ
とが可能となる。

さて第３図の状態においても本件考案によるばね20
は、長いアーム部21がクロスバー17のばね支承部19側
に、短いアーム部16が可動導体10のばね支承部16側に支
承けされているので、トーションばねを用いているにも
系わらず、コイル部23は、ばね支承部19から図の左方に
超えることもなく、スペースは最小で収まり、相変わら
ず可動導体の端部15はコイル部23,23′に挟まれている
ので、第３図の状態から第１図の状態に可動導体10をリ
セットする時、ばね20のコイル部23,23′と可動導体端
部15が衝突したり、連結部25と支承部16の支承けが外れ
たりすることもなくて、非常にスムースに第１図の状態
に戻ることが可能となる。

第１図の状態から第３図の状態に移行する際、あるい
は第３図の状態から第１図の状態にリセットする際、前
述の第７図の如く摺動摩擦の発生はなく動きはスムース
であり、且つ、前述の第５図，第７図のように軸7,7′
や９のように余分な部品も必要なく、且つばねを支承す
るのに、第５図の８の部分のように形状に特別の工夫も
必要ない。

第10図、第11図は他の実施例の図で、第10図はばねを
シングルトーションとした場合の例、第11図はばね支承
関係を第１図のものから逆にした場合の例であり、いず
れも、クロスバーとばねと可動導体と可動導体の回動軸
のみで構成され、且つばねは長いアーム部と短いアーム
部の間にコイル部を有するトーションばねであり、コイ
ル部のコイル軸の方向は可動導体の回転軸と平行であっ
て、長いアーム部がクロスバー側に、短いアーム部が可
動導体側に支承けされて、コイル部は各支承部間より相
対的に可動導体の回転軸寄りに偏寄して、クロスバーの
内側壁と可動導体の端部間に挟まれる位置にくるよう構
成したものに変わりない。

〔効果〕

上述の通り本件考案に寄れば、電磁反発力を用いた高
速接点開極回路遮断器の、クロスバーと可動導体間の接
圧ばねの懸架構造部を非常に小型化でき、しかも最小部
品点数で組み立ても容易にローコストに構成でき、別途
に手段を用いなくてもクロスバーと接点の位置関係を正
確に定めることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図…本件考案の回路遮断器の接点ばねの懸架構造の
第１の実施例の図 第２図…同上平面図 第３図…短絡電流による電磁反発力で可動導体が開極し
た図 第４図…第１の実施例の分解斜視図 第５図,6図…従来の接圧ばねの懸架構造の説明図 第７図,8図… 〃 第９図…本件考案の接圧ばね懸架構造による可動導体の
回転モーメント力の特性図 第10図,11図……本件考案による他の実施例の図 10……可動導体、11……可動接点 14……軸、15……端部 16,19……ばね支承部 17……クロスバー、18,18′……内側壁 20……ばね、21……長いアーム部 22……短いアーム部、23……コイル部

フロントページの続き (72)考案者 日岡 正純 広島県広島市南区大州３丁目１番42号 テ ンパール工業株式会社内 (72)考案者 古本 哲男 広島県広島市南区大州３丁目１番42号 テ ンパール工業株式会社内 審査官 中川 真一 (56)参考文献 実開 昭62−184648（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】接点を有する可動導体と、可動導体を内側
   壁間に回動自在に軸止し開閉機構部に連結されるクロス
   バーとを有し、可動導体端部のばね支承部とクロスバー
   支承部間に、常時は接点が閉じる方向に可動導体を付勢
   し、短絡時は電磁反発力により可動導体が強制開極して
   接点間の開離が進むと、接点が閉じる方向の可動導体へ
   のモーメント力が減少するか、あるいは死点を超えると
   可動子が開極する方向に可動導体を付勢するばねを懸架
   した、電磁反発高速開極式の接触子構造を有する回路遮
   断器において、ばねはアーム部間にコイル部を有するト
   ーションばねとし、コイル部のコイル軸方向は前記可動
   導体の回転軸と平行配置し前記ばねは長いアーム部と短
   いアーム部間にコイル部を有するトーションばねとし、
   長いアーム部側を前記クロスバーのばね支承部間に支承
   し、短いアーム側を前記可動導体の端部に形成したばね
   支承部に支承して、コイル部をクロスバーのばね支承部
   と可動導体のばね支承部間から相対的に前記可動導体の
   回転軸寄りに可動導体のばね支承部周辺の端部と前記コ
   イル部が重合するよう偏寄させ、可動導体端部とクロス
   バー内側壁の間に、前記コイル部が適宜の隙間を有して
   挟まれた位置に配したことを特徴とする回路遮断器。
2. 【請求項２】ばねは、シングルトーションばねであるこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第（１）項の回
   路遮断器。
3. 【請求項３】ばねは、ダブルトーションばねであること
   を特徴とする実用新案登録請求の範囲第（１）項の回路
   遮断器。