(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点を備える固定子と、軸に支承されて傾動し、上記固定接点と接離する可動接点を有する可動子と、上記可動子の、上記軸に対して上記可動接点と反対方向の後端側に一端が接合ねじにより固定され、他端が端子に接続されたシャント導体とを備え、上記シャント導体を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流とによる電磁力が上記可動接点を上記固定接点側へ向かわせるように上記可動子に作用するように構成した遮断器において、上記可動子の上記後端側の長さを、上記軸と上記可動接点間の水平方向の距離の２倍以上にすると共に、上記軸と上記接合ねじ間の距離を、上記軸と上記可動接点間の水平方向の距離の１.３倍以上にし、上記シャント導体の一端を上記可動子の後端側に沿って当接して固定したことを特徴とする遮断器。
【請求項２】
各極が、固定接点を備える固定子と、軸に支承されて傾動し、上記固定接点と接離する可動接点を有する３本以上並設された可動子と、上記可動子の、上記軸に対して上記可動接点と反対方向の後端側に一端が固定され、他端が端子に接続されたシャント導体とを備え、上記シャント導体を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流による電磁力が上記可動接点を上記固定接点側へ向かわせるように上記可動子に作用するように構成した遮断器において、他極と隣接する側の可動子を、この可動子の可動接点に対応する固定接点に対して可動子群の中心方向にずらせて設置したことを特徴とする遮断器。
【請求項３】
各極が、固定接点を備える固定子と、軸に支承されて傾動し、上記固定接点と接離する可動接点を有する３本以上並設された可動子と、上記可動子の、上記軸に対して上記可動接点と反対方向の後端側に一端が固定され、他端が端子に接続されたシャント導体とを備え、上記シャント導体を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流による電磁力が上記可動接点を上記固定接点側へ向かわせるように上記可動子に作用するように構成した遮断器において、他極に隣接する側の可動子の平面方向から見た幅を、それ以外の可動子の幅よりも狭くしたことを特徴とする遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、遮断器の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
遮断器の短絡電流発生時に接点間の通電能力を向上させるために各種の提案がなされている。例えば特開平６−８９６５０号公報に示されたものは、固定接点を備える固定子と、可動接点を有する可動子と、この可動子と端子間に延びるシャント導体とからなる通電部を有し、上記シャント導体を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流による電磁力が上記可動接点を上記固定接点側へ向かわせるように作用する遮断器において、上記磁束の磁路中に高透磁率部材を配置してこの透磁率部材を通過した磁束が上記電流と鎖交するように構成している。
【０００３】
これにより、高透磁率部材に磁束が集中し、短絡電流は、当該高透磁率部材に集中した磁束と鎖交するため、鎖交磁束量が増え、接点同士を押し付ける力が増して、通電能力が向上する。しかし、上記従来の構成によれば、接点間に加わる電磁力が増大し、可動および固定両接点間を押し付ける力を増強し通電能力を向上させる効果はあるが、部品点数が増すと同時に、高透磁率部材の設置によりある程度のスペースを要するという難点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は上記の点に鑑みてなされたもので、部品点数を増すことなく、また、スペースを要することなく小形のままで可動および固定両接点間を押し付ける力を増強し、短絡電流発生時の遮断器の短時間通電容量の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、この発明に係る遮断器は、固定接点を備える固定子と、軸に支承されて傾動し、上記固定接点と接離する可動接点を有する可動子と、上記可動子の、上記軸に対して上記可動接点と反対方向の後端側に一端が固定され、他端が端子に接続されたシャント導体とを備え、上記シャント導体を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流とによる電磁力が上記可動接点を上記固定接点側へ向かわせるように上記可動子に作用するように構成した遮断器において、上記可動子の上記後端側の長さを、上記軸と上記可動接点間の水平方向の距離の２倍以上にすると共に、上記軸と上記接合ねじ間の距離を、上記軸と上記可動接点間の水平方向の距離の１.３倍以上にし、上記シャント導体の一端を上記可動子の後端側に沿って当接して固定したものである。
【０００６】
また、各極が、固定接点を備える固定子と、軸に支承されて傾動し、上記固定接点と接離する可動接点を有する３本以上並設された可動子と、上記可動子の、上記軸に対して上記可動接点と反対方向の後端側に一端が固定され、他端が端子に接続されたシャント導体とを備え、上記シャント導体を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流による電磁力が上記可動接点を上記固定接点側へ向かわせるように上記可動子に作用するように構成した遮断器において、他極に隣接する側の可動子の平面方向から見た幅を、それ以外の可動子の幅よりも狭くしたものである。
【０００７】
また、各極が、固定接点を備える固定子と、軸に支承されて傾動し、上記固定接点と接離する可動接点を有する３本以上並設された可動子と、上記可動子の、上記軸に対して上記可動接点と反対方向の後端側に一端が固定され、他端が端子に接続されたシャント導体とを備え、上記シャント導体を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流による電磁力が上記可動接点を上記固定接点側へ向かわせるように上記可動子に作用するように構成した遮断器において、他極と隣接する側の可動子を、この可動子の可動接点に対応する固定接点に対して可動子群の中心方向にずらせて設置したものである。
【発明の効果】
【０００８】
可動接点が固定接点を押し付ける力を強めるため、小形でかつ短時間通電容量の大きな遮断器を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。第１図はこの発明に係る遮断器の側断面図、第２図はその固定子と可動子部分を概念的に示す図、第３図はさらに第２図の要部を拡大して示す図である。この発明に係る遮断器は函体１を備えている。函体１内には、固定接点２を有する固定子（導体）３、固定接点２に接離する可動接点４を有する可動子５、軸８に支持されたコンタクトアーム６、可動子５を支承する可動軸７、端子９、端子９と可動軸７とを電気的に接続するシャント導体１０、可動子５と函体１との間に架設されて、可動子５に対して接点閉成方向への付勢力を加える接圧用ばね１１、開閉機構部１２、軸１３、引きはずしリレー部１４、消弧室１５を備えている。
【００１０】
固定子３および可動子５部分を取り出して概念的に示したのが第２図であり、第２図の要部を拡大して示したのが第３図である。これらの図は、可動接点４が固定接点２と接している状態を示している。端子９と可動子５とを接続するシャント導体１０は、薄い銅板を多数積層した可撓性の導体である。シャント導体１０の一端は端子９にねじ等により固定され、他端は固定部Ａで可動子５に固定されている。この固定部Ａは後述するように、通常は固定ねじ２０を用いる。可動子５は軸７を支点として傾動するほぼ棒状の部材であり、軸７より先端側（第２図で右側）に固定接点４が設けられ、軸７より後端側（第２図で左側）はシャント導体１０に接続して固定されている。
【００１１】
シャント導体１０と可動子５との接続・固定部分について詳細に説明する。積層導体からなるシャント導体１０の先端部分は、可動子５の後端側下面つまり可動接点４が設けられている側の面に沿って当接され、当て金１６を下側から当ててねじ２０を可動子５に螺着することにより固定される。シャント導体１０の先端部分は当て金１６と可動子５の軸７より後端側との間にしっかりと固定され、また、電気的にも可動子５と緊密な接触を保つ。当て金１６は、シャント導体１０の先端部が可動子５と接触している長さにほぼ等しい長さを有している。
【００１２】
実施の形態１で説明する本発明の特徴は、上記構成において、可動子５の後端と軸７間の距離を、軸７と可動接点４間の距離よりも大きく設定したものである。具体的には、軸７の中心と可動接点４との水平方向の距離をＤ１、軸７の中心と可動子５の後端との距離をＤ２としたとき、Ｄ２をＤ１の２倍以上にしている。
【００１３】
端子９からシャント導体１０、可動子５、可動接点４、固定接点２を通して固定子３に短絡電流が流れると、この電流によって磁束が生起し、この磁束と上記電流によりシャント導体１０と端子９との間に電磁反発力が発生するが、この電磁反発力は軸７を回転中心として可動接点４を固定接点２に押し付けるように可動子５に作用する。一方、可動接点４と固定接点２との間には電磁力による反発力（以下、端子９とシャント導体１０との間に働く電磁反発力と区別するため接点反発力と呼ぶ）が作用し、可動接点４と固定接点２との圧接を弱める力が加わる。しかし、Ｄ２をＤ１の２倍以上に設定することにより、Ｄ２による軸７の周りのモーメントがＤ１による軸７の周りのモーメントを大きく上回ることにより、可動接点４と固定接点２との接圧力が接点反発力を大きく超えて、短時間通電容量が向上する。
【００１４】
この状況を実験の結果得られたグラフで説明する。図４（ａ）は短絡電流発生時での、３相の遮断器のＡ相、Ｂ相の２相の電流波形の代表例を示している。図４は横軸を時間、縦軸を電流値にとり、Ａ相の電流をＳ、Ｂ極の電流をＴとして、短絡電流の初めの半波長分を示している。この際、接点部に発生する可動子の浮き力Ｒ（上記接点反発力による）と押さえ力Ｐ（上記電磁反発力および接圧ばね力等による）は、有限要素法等による電磁力解析から、図４（ｂ）（ｃ）（横軸に時間、縦軸に力をとる）のようになる。Ｄ２がＤ１の２倍に達しない従来の構成では、（ｂ）に示すように、浮き力と抑え力とが均衡する箇所が生じ、これにより接点同士を押さえきれず、短時間通電性能を満足することができない場合があった。これに対して、可動子５の寸法のＤ２をＤ１の２倍とした場合、図４の（ｃ）に示すように抑え力Ｐが浮き力Ｒを上回り、押さえ力が向上した。
【００１５】
実施の形態２．
第５図、第６図はこの発明の実施の形態２に係る遮断器の可動子と固定子部分を示すものである。この実施の形態では、図において、可動子５の後端側に沿って圧接しているシャント導体１０の端部を可動子５に固定する固定部Ａを、可動子５の後端近くに設けたことを特徴としている。固定部Ａは、実施の形態１と同様の構造であり、通常は、可動子５の後端側に当接しているシャント導体１０の端部を当て金１６で挟み、固定ねじ２０を可動子５に螺着して固定している。この場合、軸７と可動接点４との水平方向の距離をＤ１、軸７と固定ねじ２０との距離をＤ３とするとき、Ｄ３をＤ１の１.３倍以上とする。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００１６】
上記実施の形態１で説明したように、可動子５の後端と軸７との距離Ｄ２を、可動接点４と軸７との距離Ｄ１の２倍以上にすれば、シャント導体１０と端子９との間で生じる電磁反発力の作用により、軸７を回転中心として可動接点４を固定接点２に押し付ける力が強化される。しかし、可動子５とシャント導体１０の固定ねじ２０による固定位置が軸７に近く、Ｄ３がＤ１の１.２以下の場合、可動子５へ作用する電磁反発力の合力は、シャント導体１０の弾性等に起因するあそびや伝達の時間遅れにより減殺される場合がある。ところが本実施の形態のように、シャント導体１０の端部を可動子５の後端側に沿わせたうえ、固定ねじ２０により固定子５の後端近くで、Ｄ３をＤ１の１.３倍以上の位置に固定すれば、シャント導体１０と固定子５とのあそび幅が抑制され、可動接点４の固定接点２側へ向かうように作用する力は、時間遅れやあそび幅無しで発生し、短時間通電容量が向上する結果が得られた。
【００１７】
実施の形態３．
第７図はこの発明の実施の形態３に係る遮断器の可動子群を示す平面図（ａ）および側面図（ｂ）で、図は例えば３相の一極を、並列する６本の可動子で構成した例を示している。可動子の数は遮断器の容量等により増減するもので、６本に限られるものではない。可動子５１〜５６の各々は軸７に支承され、シャント導体１０に固定ねじ２０で固定されている。各可動子５１〜５６にはそれぞれ可動接点４が設けられている。一方可動接点４と接触する固定接点は、隣接する３本の可動子５１〜５３の可動接点４が、共通して横長の固定接点２ａに対向し、他の３本の可動子５４〜５６の可動接点４が、共通して横長の固定接点２ｂに対向している。固定接点の形態はこの例に限らず、一つの可動接点に対して一つの固定接点が対向するものや、６個の可動接点に対して共通する一つの固定接点が対向するものでもよい。この場合は、一例として、固定接点幅１.５に対して可動接点幅１.０程度に設定される。
【００１８】
本実施の形態３の特徴は、並列して設けられた同一形状、同一寸法の各可動子５１〜５６の隣接間隔に関するもので（図７は３相のＡ極とＣ極に挟まれて配置されたＢ極を示している）、他極と隣接する可動子５１と５６とこれらに隣接する可動子５２と５５との間隔をｎ１とし、他の可動子５２と５３、５３と５４、５４と５５の間隔をｎ２とするとき、間隔ｎ１が間隔ｎ２よりも小さくなされていることである。つまり、固定接点２の位置はすべての可動子が等間隔に設けられている場合を想定して設けられているのに対して、両側の可動子５１と５６が可動子群の中心寄りに配置されていることである。固定接点（幅１.５）が可動接点４（幅１.０）に対して一つずつ独立して設けられている場合では、可動子５２〜５５の可動接点４は固定接点と中心同士で対向して設けられているのに対して、可動子５１と５６の可動接点４は中心線が固定接点の中心線より０.５ずつ可動子群の中心方向にずれるように可動子５１と５６を配置する。
【００１９】
第８図は例えばＡ極、Ｂ極、Ｃ極からなる３相のＢ極における第１〜第６可動子の表面電流分布を示すグラフである。第８図のように、両端に位置する第１可動子と第６可動子に大きな表面電流が集中する。これは、隣合う可動子や、隣極の影響で起こる渦電流によるものである。従って、上記電流により各極の可動子群で他極に隣接する可動子に作用する接点反発力および他極方向（外側横方向）への電磁力は他のそれらに比べ顕著となる。各可動子には、それに流れる電流の大きさに応じていろいろな電磁力が作用するが、特に、他極と隣り合う側の可動子には外側に向かう横方向の電磁力と、固定接点と可動接点間の反発力である接点反発力の合力が加わり、可動接点が固定接点と本来の接触面で接触しない、いわゆる踏み外しが起こり、短時間通電容量を低減させる。ところが本実施の形態のように、他極に隣接する側の可動子５１と５６の位置を間隔ｎ２からｎ１へと内寄りに配置することで、踏み外しを起こすまでの可動接点４が固定接点２上を移動出来るマージンを確保し、踏み外しを防止して十分な短時間通電容量を確保することが可能である。
【００２０】
実施の形態４．
第９図はこの発明の実施の形態４に係る遮断器の可動子を示す平面図で、図は例えば３相の各相を並列する６本の可動子で構成した例を示している。可動子の数は、遮断器の容量等により増減するもので、６本に限られるものではない。各可動子５１〜５６は軸７に支承され、シャント導体１０に固定ねじ２０で固定されている。固定接点の構造は実施の形態３のものと同じである。
【００２１】
本実施の形態４の特徴は、可動子群５１〜５６における各可動子の内、他極と隣接する可動子５１と５６の平面方向から見た幅を、他の可動子５２〜５５の幅より狭くしたことである。第９図において、可動子５２〜５５の可動子の幅をｔ１とするとき、他極と隣接する可動子５１と５６の幅をｔ１より小さいｔ２にしてこの部分の電流通路断面積を小さくしインピーダンスを増している。第９図では加工上の理由で、可動子５１と５６の、シャント導体１０との接続部から先端までの幅をｔ１より小さいｔ２にしているが、原理的にはシャント導体１０との接続部から少なくとも可動接点４までの幅を狭くすればよい。
【００２２】
可動子５１〜５６の幅を全て同じにした場合の各可動子の電流分布は第８図に示した通りである。その電流分布に起因して、実施の形態３で説明したように、他極に隣接する可動子には大きな表面電流が流れ大きな電磁力が作用する傾向があり、電磁力による固定接点と可動接点間の接点反発力と他極側への横方向の電磁力が両側の可動子５１と５６には顕著に加わる。その結果、可動接点が固定接点に押し付けられる力が弱まると同時に可動接点が固定接点と本来の接触面で接触しない、いわゆる踏み外しが起こり、短時間通電容量を低減させる。
【００２３】
ところが、本実施の形態のように、他極に隣接する可動子５１および５６の幅を他の可動子５２〜５５より狭くすることにより、可動子５１および５６の通電断面積が小さくなってインピーダンスが増大し、第８図に示す電流分布の偏流を打消す方向に働く。これによって他極に隣接する可動子５１および５６に流れる表面電流が低減され、これら可動子が受ける顕著な横方向の電磁力が低減され、接点踏み外しが防止できるとともに、接点反発力も低減され、その結果、短時間通電容量が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
第１図はこの発明に係る遮断器を示す側面図である。
第２図はこの発明の実施の形態１に係る遮断器の固定子と可動子部分を示す概念図である。
第３図はこの発明の実施の形態１に係る遮断器の固定子と可動子部分の要部を拡大して示す図である。
第４図は実施の形態１の動作を説明するためのグラフである。
第５図はこの発明の実施の形態２に係る遮断器の固定子と可動子部分を示す概念図である。
第６図はこの発明の実施の形態２に係る遮断器の固定子と可動子部分の要部を拡大して示す図である。
第７図はこの発明の実施の形態３に係る遮断器の固定子部分を示す平面図（ａ）、および側面図（ｂ）である。
第８図は実施の形態３の動作を説明するためのグラフである。
第９図はこの発明の実施の形態４に係る遮断器の可動子部分を示す平面図（ａ）、および側面図（ｂ）である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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