JPS6077330A - 限流遮断器の高速駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、形状記憶合金（以下、ｒｓＭＥ」という）を
用いた限流遮断器の高速駆動装置に関する。

この種の従来装置の概要図を第１図に示す。

１はＳＭＥ、２は補助バネ、３は可動接点、４は固定接
点、５および６は電力端子、７は接点端子である。

その動作について簡単に説明する。

ＳＭＥｌはマルテンサイト変態温度をはさむ温度変化で
形状を可逆的に伸縮変化させるＳＭＥからなる接点バネ
であり、電流はＳＭＥｌと補助ノ（ネ２の２つの経路で
流れており、補助）（ネ２は接点の接圧のために設けら
れる。

いま、過負荷電流または短絡電流が流几、ＳＭＥｌの温
度がマルテンサイト変態温度を越えると、ＳＭＥｌはオ
ーステナイト変態を起して縮み、可動接点３を固定接点
４から切り放す。

そして、電流が遮断さｎる。

また、電流が遮断された後、ＳＭＥＩの温度が下ると、
ＳＭＥＩはマルテンサイト変態を起し、伸びて接点３，
４を短絡する。

ここで問題となるのは、このような駆動機構では、開極
速度はＳＭＥｌの特性のみに依存し、高速で接点３，４
を開極することができない。また、開極時に補助バネ２
は、開極方向とは逆の方向に力が働く。

よって、サージ電圧の発生や、接点消耗が太きくなった
りするのである。とくに、アークを磁界等により消弧室
に移行させ限流させるような限流遮断器等の電力機器に
おいては、アークの膠着時間（Ｈｅ５ｉｔａｔｉｏｎ　
ｔｉｍｅ　）が長くなり、流通する交流電流（一般に商
用周波数）の半サイクル内での限流が不可能となる。

さらに、限流遮断器を大容量化するためには。

接点構造を第１図のようなつき合せ接触ではなく、チュ
ーリップ接触のような構造にしなけ几ばなら１よいこと
は公知である。

そこで、この駆動機構とチューリップ接触での従来例の
構造を第２図に示す。

８は可動接点、９　はチューリップ接点、９ｂはチュー
リップ接点９ａを電力端子に接続するためのチューリッ
プホルダ、１０はチューリップ接点を固定するためのチ
ューリップバネである。

第２図において、過電流または短絡電流が流れＳＭＥｌ
の温度が上昇すると、さぎに説明したようにＳＭＥＩは
縮もうとするのである。しかしチューリップ接触では、
突合せ接触と異り、その駆動に大ぎな力を必要とするの
である。すなわち、補助バネ２の引戻し力、チューリッ
プバネ１０ｆＣよる接点の摩擦力、そして大電流時での
チューリップ接点９ａ相互間の吸引力による接点の摩擦
力の３つの力がＳＭＥＩに加わるのである。と（に短絡
電流時に生じるチューリップ接点９　の相互間の力は非
常に犬ぎくなる。

ここで、こルらの力がＳ　ＭＥ　１の降伏応力よりも太
き（なると、ＳＭＥｌはこ几らの力に対して縮もうとす
るために、破損をし、過電流遮断器の破壊を引きおこす
のである。多数回使用するとストレスがたまり、破損す
ることがある。

ここにおいて本発明は、従来装置のこのような難点を解
決するためになされたもので、その目的とするところは
、線状のバネ形状にした４本のＳＭＥを各辺とする、あ
るいは２本の導体棒と２本の絶縁棒で対向する２辺を導
体棒と絶縁棒とし導体棒間を１本のＳＭＥで接続する菱
形を構成し。

ＳＭＥを過電流の発熱で変形動作をさせるとともに、菱
形回路を２つに分流する′電流相互の電磁吸引力による
菱形を偏平にする力あるいは菱形を伸長にする力を発生
させ、電極接点を高速開離させる限流遮断器の高速駆動
装置を提供することにある。

本発明の一実施例の要部の平面図を第３図に表わし、そ
の全体概要図を第４図に示す。

第３図、第４図において、１１　、１１’　、　１２　
、１２’はマルテンサイト変態温度をはさむ温度変化で
形状を可逆的に変化させるＳＭＥであり線状のバネ形状
（波形状でもよい）から成り電気的・機械的特性は同一
のものである。１３は簡単なメカニズムにより可動接点
１７に接続さｎた可動電極、４，１８は電力端子、１５
はＳ　ＭＥＩＩ　、　１１’　、　１２　、１２’を支
持し蝶番１６を挿着してそれを上下に摺動し移動できる
溝を穿設された支えである。蝶番１６はそこに接続され
ているＳ　ＭＥ　１１と１．１’　−１２と１２′およ
び可動電極１３とＳ　Ｍ　Ｅ　１１と１２、電力端子１
４とＳ　Ｍ　Ｉシ１１′と１２′を電気的・機械的に結
合している。

次に動作を説明する。

定常電流は第３図において、 または、その逆の方向に流ｔている。

ここで、過負荷電流または短絡電流が流几、ＳＭＥＩＩ
　、　１１’　、　１２　、１２’の温度がその自己抵
抗により発卜し、オーステナイト変態温度を越えると、
ＳＭＥＬＬ　、　１１’　、　１２　、１２’は伸びよ
うとする。

また、そ几と同時に電流はＳ　Ｍ　Ｅ　１１−１１　’
とＳＭＥｌ２−１２’と半分ずつ分流させられているた
めに、たとえばＳ　Ｍ　Ｅ　１１についてはＳ　Ｍ　Ｅ
　１１′　との反発力、Ｓ　Ｍ　Ｅ　１２および１２′
の吸引力によりＳＭＥｌ２の方に移動させられる。

このことは総てのＳＭＨについて言えるのである。この
力は、とくに短絡電流について、非常に顕著である。

こ几らの現象により、可動電極１３は矢印（右から左へ
）の方向に移動する。

ここで、従来技術の第１図の接点３，４の開極速度を■
。とし、第３図、第４図の本発明の駆動機構を調べてみ
る。

第１図１７）ＳＭＥ　１　ト第３図のＳＭＥＩＩ、１１
’　。

１２．１２’は全て同じとする。

第３図において、可動電極１３および電力端子１４とＳ
　Ｍ　Ｅ　１１　’の成す角をθとすると、この駆動機
構の速度■は、 Ｖ＝２Ｖ・□ ０ＣＯ５θ ここで、θを横軸に、Ｙ〜。を縦軸にとった特性図を第
５図に示す。

この第５図から分るように、定常状態ではθを大なる所
にして、ＳＭＥが動作することによりθが小になるよう
にしておけば、可動電極１３はＳＭＥｌｌ　、　１１’
　、　１．２　、１２’の動作と吸引力が相乗し、第４
図に表わした値以上の比率で初期に高速移動を得ること
ができ、アークの膠着時間を短くできろので、アーク移
行による限流か可能になる。

初期はθを６０°位にしておき、動作することでθが３
０°位になるように設定しておけば、第４図に示したよ
うに、初期には高速を得、動作の後期には接点１７の絶
縁距離分だけの距離を動かすことができる。

なお、以上の動作の他にさきに述べたように、ＳＭＥを
流通する電流通路が２分さ几かつ２分さ几た電流の方向
が同一であるため、４つのＳＭＥは中心に向かって吸引
するような電磁力が働き、大電流領域になると、前述の
Ｓ　Ｍ　Ｅの変態動作に加えてこの電磁力が作用し、ま
すます可動電極１３の動作速度は速くなる。

第６図は、本発明の他の実施例の平面図である。

すべての図面において同一符号は同一もしくは相当部分
を示す。

１９　、１９　’は銅などから成る導電棒、加、２０′
は絶縁棒である。

この実施例においては、電流は可動電極１３→導電棒１
９→ＳＭＥＩＩ→導電棒１９′→電力端子１４、まタハ
その逆の方向に流れている。

そして、過負荷電流または短絡電流が流几、ＳＭＥＩＩ
が自己抵抗により発熱し、マルテンサイト変態温度を越
えると、Ｓ　Ｍ　Ｅ　１１は伸びる方向に形状を変化さ
せ、可動電極１３を矢印（左から右へ）の方向に移動さ
せる。

ここで、この駆動機構の応力の特性を第７図に表わす。

ｉ７図において、Ｆｏは従来手段にょる応力である。

導電棒１９．１９’および絶縁棒３，３′が可動電極１
３および電力端子１４となす角をθとすると、この可動
電極１３にか〜る応力Ｆは Ｆ＝Ｆ　・Ｃｏｔθ となる。

第６図から分るようＫ、初期にθを３０ｕ位にしてＳ　
Ｍ　Ｅ　１１が伸長することによりθが６０°位になる
ようにしておけば、第７図に示すように接点１７の開離
までは大きな力で動かすことかできる。

第８図、第９図は本発明の別の実施例のＳＭＥノ定常の
形態図である。

かくして本発明によ扛ば、遮断時アークの膠着が生起せ
ず、ザージ電圧や接点消耗への影響が少な（、定常時に
おける接点接触予圧が動作時の妨げにはならず、ＳＭＥ
の変態動作の速度向上とともにＳＭＥ相互の電磁吸引力
が加わり、高速な接点開離ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来装置の概略図、第３図は本発明の
一実施例の要部の平面図、第４図はその全体を表わす概
要図、第５図はその電力端子とＳＭＥのなす角と本発明
・従来の速度比を示′ｆ特性図、第６図は本発明の他の
実施例の平面図、第７図はその電力端子と導体棒のなす
角と本発明・従来の応力比を表わす特性図、第８図、第
９図は本発明の別の実施例のＳＭＥの形態図である。 １．１１．１１’　、１２．１２’・・・・・・形状記
憶合金（ＳＭＥ） ２・・・・・・補助バネ ３　、８　、１７・・・・・・可動接点４・・・・・・
固定接点 ５　、６　、１４　、１８・・・・・・電力端子７・・
・・・・接点端子 ９ａ・・・・・・チューリップ接点 ９ｂ・・・・・・チューリップホルダ ｌＯ・・・・・・チューリップバネ １３・・・・・・可動電極 １４　、１８・・・・・・電力端子 １５・・・・・・支え １６・・・・・・蝶番 １９　、１９　’・・・・・・導体棒（銅）加、２０′
・・・・・・絶縁棒。 出願人代理人　猪　股　清 制水　范２図 児４図 第５図 四−７ ０１０２０３０４０５０Ｇｏ　７０　８０９０−θ砿〕 第６図 Ｆ。 も７図 第８図 先９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定接点と可動接点とを有する限流遮断器において
   、その可動接点側の導体中間部に、接点可動方向と同一
   方向の熱応力を発生する菱形蝶番機構を設けたことを特
   長とする限流遮断器の高速駆動装置。 ２、上記菱形蝶番機構が４つの形状記憶合金から成る特
   許請求の範囲第１項記載の限流遮断器の高速駆動装置。 ３、上記菱形蝶番機構が２辺の導電体と２辺の絶縁体と
   、その対向する２つの支点間に設けた１つの形状記憶合
   金とから構成さｎた特許請求の範囲第１項記載の限流遮
   断器の高速駆動装置。