电路断路器

文档序号:1906834 发布日期:2021-11-30 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 电路断路器 (Circuit breaker ) 是由 上青木大 于 2021-05-21 设计创作,主要内容包括:电路断路器(100)具有手柄(2)、卡合销(3)、第1臂(4)、弹键(5)、弹键弹簧(6)、可动件(7)、固定件(8)、消弧室(10)、电弧滚环(11)、电磁铁部(13)和第2臂(14)。电磁铁部(13)在电路中流过短路电流的情况下对致动器(13g)进行驱动。第2臂(14)在致动器(13g)被驱动的情况下对抗由弹键弹簧(6)产生的弹键(5)的预紧力而驱动弹键(5),将卡合销(3)和第1臂(4)的卡合解除。而且,第2臂(14)以旋转轴(15)为中心进行旋转,向弹键(5)的抵接位置和旋转轴(15)之间的距离比通过致动器(13g)的驱动而被按压的位置和旋转轴(15)之间的距离更长。(The circuit breaker (100) is provided with a handle (2), a clamping pin (3), a 1 st arm (4), a latch (5), a latch spring (6), a movable piece (7), a fixed piece (8), an arc extinguishing chamber (10), an arc rolling ring (11), an electromagnet part (13) and a 2 nd arm (14). The electromagnet section (13) drives the actuator (13g) when a short-circuit current flows through the circuit. When the actuator (13g) is driven, the 2 nd arm (14) drives the latch (5) against the biasing force of the latch (5) by the latch spring (6), and releases the engagement between the engagement pin (3) and the 1 st arm (4). The 2 nd arm (14) rotates around a rotation shaft (15), and the distance between the position of contact with the latch (5) and the rotation shaft (15) is longer than the distance between the position pressed by the drive of the actuator (13g) and the rotation shaft (15).)

电路断路器

技术领域

本发明涉及在短路电流流动的情况下将电路断路的电路断路器。

背景技术

已知一种电路断路器,其在短路电流等大电流流过电路的情况下进行将电路断路的断路动作。在该电路断路器中,在断路动作时,要求迅速地将可动触点从固定触点分离,使在这些触点间产生的电弧消除。

在现有的电路断路器中,在断路动作时,为了迅速地将可动触点从固定触点分离,通常构成为具有利用该大电流对致动器进行驱动的电磁铁部。另外,在电路断路器中,在固定触点和可动触点之间产生的电弧在消弧室被消除,但需要向该消弧室引导电弧。作为向消弧室引导电弧的方法,已知将触点的周围由消弧室包围的方法、和使在触点间产生的电弧向处于远离的位置的消弧室移动的电弧行进方式。

在大多用于分电盘等的小型的电路断路器的情况下,由于成本或者外形尺寸等的限制,通常如在专利文献1中记载的电路断路器那样,是兼用电磁铁部和电弧行进方式的结构。

专利文献1:日本特开平7-226143号公报

在采用了电弧行进方式的电路断路器中,由于在触点的周边不存在使电弧消除的消弧室,因此为了使在断路动作时产生的电弧迅速地从触点部移动至消弧室,优选使触点的分开速度和分开距离进一步增大。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而提出的,其目的在于,得到能够在断路动作时使触点的分开速度和分开距离进一步增大的电路断路器。

为了解决上述的课题,并达到目的,本发明的电路断路器具有手柄、卡合销、第1臂、弹键、弹键弹簧、可动件、固定件、消弧室、电弧滚环、电磁铁部和第2臂。手柄由使用者进行操作。卡合销能够旋转地安装于手柄。第1臂与卡合销卡合,与卡合销的动作联动。弹键对第1臂和卡合销的卡合进行保持。弹键弹簧在由弹键对第1臂和卡合销的卡合进行保持的方向将弹键预紧。可动件安装于第1臂,具有可动触点。固定件具有与可动触点接触的固定触点。消弧室使在可动触点从固定触点分离时在可动触点和固定触点之间产生的电弧消除。电弧滚环使电弧向消弧室移动。电磁铁部在电路中流过短路电流的情况下对致动器进行驱动。第2臂在致动器被驱动的情况下对抗由弹键弹簧产生的弹键的预紧力而驱动弹键,将卡合销和第1臂的卡合解除。第2臂以旋转轴为中心进行旋转,向弹键的抵接位置和旋转轴之间的距离比通过致动器的驱动而被按压的位置和旋转轴之间的距离长。

发明的效果

根据本发明,具有下述效果,即,能够在断路动作时使触点的分开速度和分开距离进一步增大。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的电路断路器为闭合状态的情况下的内部结构的一个例子的图。

图2是表示实施方式1所涉及的电磁铁部的结构的一个例子的图

图3是表示实施方式1所涉及的第2臂的结构的一个例子的侧视图

图4是表示实施方式1所涉及的第2臂的结构的一个例子的正视图

图5是沿图4所示的V-V线的剖视图

图6是表示实施方式1所涉及的电路断路器为断开状态的情况下的内部结构的一个例子的图

图7是表示实施方式1所涉及的电路断路器为断开状态的情况下的内部结构的一个例子的斜视图

具体实施方式

下面,基于附图对实施方式所涉及的电路断路器详细地进行说明。

实施方式1.

图1是表示实施方式1所涉及的电路断路器为闭合状态的情况下的内部结构的一个例子的图。在图1中为了使说明容易理解,图示出包含将纸面中的上方设为正方向的Z轴在内的3维的正交坐标系。该正交坐标系在下面的说明所使用的其他附图中也进行了表示,在仅对电路断路器的结构的一部分进行图示的情况下,X轴、Y轴及Z轴的各方向是图1所示的状态,即组装了电路断路器的状态下的方向。下面,有时将Z轴方向记载为上下方向,将Z轴正方向记载为上方向,将X轴正方向记载为右方向。

图1所示的电路断路器100在电路中流过短路电流或者过电流的情况下,通过电流断路动作,从闭合状态成为断开状态。闭合状态是通过电路断路器100将电路连接的状态,是在电路中电流流动的状态。断开状态是通过电路断路器100将电路断路的状态,是在电路中电流不流动的状态。

电路断路器100具有框体1、手柄2、卡合销3、第1臂4、弹键5、弹键弹簧6、可动件7、固定件8、主弹簧9、消弧室10、电弧滚环11、过负载检测装置12、电磁铁部13和第2臂14。

框体1由绝缘性的部件形成,在前表面具有开口1a。手柄2为了将电路断路器100从断开状态设为闭合状态或者从闭合状态设为断开状态而由利用者进行操作。该手柄2具有:操作部2a,其从开口1a凸出;旋转部2c,其通过利用者向操作部2a的操作而以旋转轴2b为中心进行旋转;以及凸出部2d,其从旋转部2c凸出。

卡合销3能够旋转地安装于手柄2的凸出部2d。该卡合销3例如形成为U字状,也被称为U销。此外,卡合销3的形状并不限定于U字状的形状。第1臂4能够旋转地支撑于在框体1固定的框架,基端部与卡合销3进行卡合。第1臂4在基端部卡合于卡合销3的状态下,与卡合销3的动作联动。

弹键5具有:保持部5a,其对第1臂4和卡合销3的卡合进行保持;以及抵接部5b,其与第2臂14抵接,弹键5能够旋转地支撑于在框体1固定的框架。弹键弹簧6在由弹键5对第1臂4和卡合销3的卡合进行保持的方向将弹键5预紧。弹键弹簧6将弹键5预紧的方向是图1中的逆时针的方向。

可动件7的基端部固定地安装于第1臂4的前端部,在前端部具有可动触点7a。固定件8具有与可动触点7a接触的固定触点8a。在图1所示的例子中,可动件7形成为曲柄状。另外,固定触点8a的基端部固定地安装于电磁铁部13,前端部形成为U字状。

主弹簧9在图1中顺时针地将第1臂4预紧。在图1所示的状态下,手柄2处于将电路断路器100控制为闭合状态的位置,且通过弹键5的保持部5a使第1臂4和卡合销3进行卡合,因此可动触点7a和固定触点8a接触,电路断路器100为闭合状态。

消弧室10使在可动触点7a从固定触点8a分离时在可动触点7a和固定触点8a之间产生的电弧消除。电弧滚环11使在可动触点7a和固定触点8a之间产生的电弧向消弧室10移动。

过负载检测装置12例如由双金属件构成,如果流过过电流,则通过自发热而弯曲,如果该弯曲达到既定量,则作用于弹键5,如后面所述,可动触点7a从固定触点8a分开。

电磁铁部13在电路中流过短路电流的情况下对致动器13g进行驱动。第2臂14与致动器13g的动作联动。关于电磁铁部13及第2臂14的结构及动作在后面进行详述。

在电路断路器100为断开状态的情况下,如果利用者使手柄2旋转至将电路断路器100设为闭合状态的位置,则经由卡合销3而与手柄2连接的第1臂4旋转,伴随第1臂4的旋转而可动件7旋转。由此,可动触点7a和固定触点8a接触,成为图1所示的状态,电路成为闭合状态。电路断路器100成为闭合状态,由此能够在电路中使电流流动。

另外,在电路断路器100为图1所示的状态的情况下,如果在电路中流过过电流,则过负载检测装置12通过自发热而弯曲。而且,在该弯曲的量达到既定量时,通过超过弹键弹簧6的预紧力的力使弹键5动作。由此,第1臂4和卡合销3的卡合被解除,通过主弹簧9的力使可动触点7a从固定触点8a分开。因此,电路断路器100成为断开状态。

另外,在电路断路器100为图1所示的状态的情况下,如果在电路中流过短路电流,则通过电磁铁部13及第2臂14将第1臂4和卡合销3的卡合解除,通过主弹簧9的力将可动触点7a从固定触点8a分开。因此,电路断路器100成为断开状态。下面,关于电磁铁部13及第2臂14具体地进行说明。

首先,对电磁铁部13进行说明。图2是表示实施方式1所涉及的电磁铁部的结构的一个例子的图。如图2所示,电磁铁部13具有线圈13a、轭部13b、13c、管13d、固定铁心13e、可动铁心13f、致动器13g和钩13h。

轭部13b、13c由磁性材料形成,固定铁心13e及可动铁心13f由铁等导电性的部件形成。另外,致动器13g的一端部固定于可动铁心13f,钩13h的一端部固定于致动器13g的另一端部。

钩13h如图2所示,形成为L字状。钩13h具有:第1延伸部13h1,其与可动铁心13f的移动方向正交且向与手柄2接近的方向即上方向延伸;以及第2延伸部13h2,其向可动铁心13f的移动方向且从可动铁心13f分离的方向延伸。第1延伸部13h1固定于致动器13g的另一端部。

线圈13a与固定件8连接,构成电路断路器100中的电源侧导体和负载侧导体之间的电路的一部分。如果在线圈13a中流过短路电流,则产生磁通。

通过在线圈13a中流过短路电流而产生的磁通经过轭部13b、13c,将在管13d中装入的固定铁心13e和可动铁心13f贯通。由此,固定铁心13e和可动铁心13f被磁化,可动铁心13f被固定铁心13e吸引而向固定铁心13e侧移动。另外,如上所述,致动器13g固定于可动铁心13f,钩13h固定于致动器13g,因此致动器13g及钩13h也向固定铁心13e侧移动。

可动铁心13f由未图示的预紧单元向从固定铁心13e分离的方向被预紧,在没有通过大电流而在线圈13a产生磁力的情况下,可动铁心13f不向固定铁心13e侧移动。此外,未图示的预紧单元例如是配置于管13d内的圆筒状的螺旋弹簧等。

接下来,对第2臂14的结构进行说明。图3是表示实施方式1所涉及的第2臂的结构的一个例子的侧视图。图4是表示实施方式1所涉及的第2臂的结构的一个例子的正视图。图5是沿图4所示的V-V线的剖视图。

图3~图5所示的第2臂14例如由树脂等绝缘性的部件形成,但也可以通过除了绝缘性的部件以外的材料形成。第2臂14具有延伸部14a和抵接部14b,以图1所示的旋转轴15为中心进行旋转。

延伸部14a在电路断路器100为闭合状态的情况下在上下方向延伸,中途部能够旋转地支撑于图1所示的旋转轴15。延伸部14a的基端部能够旋转地连接于电磁铁部13的钩13h。延伸部14a的前端部与抵接部14b的基端部相连续。抵接部14b具有在与旋转轴15的延伸方向正交的方向上从基端朝向前端扩展的形状,在从旋转轴15的延伸方向观察的情况下形成为半圆状。

另外,抵接部14b具有与图1所示的弹键5的抵接部5b抵接的抵接面14b1,该抵接面14b1形成为弧状。另外,抵接部14b的前端部在与可动件7相对的位置形成切口部14b2。该切口部14b2形成于抵接部14b的前端部之中的旋转轴15的延伸方向上的中央部。另外,抵接部14b在内部具有朝向上方凹陷的凹状空间14c。另外,抵接部14b在旋转轴15的延伸方向的长度比可动触点7a及固定触点8a的旋转轴15的延伸方向的长度更长。

接下来,对电磁铁部13及第2臂14的动作进行说明。图6是表示实施方式1所涉及的电路断路器为断开状态的情况下的内部结构的一个例子的图。

在电路断路器100为图1所示的状态的情况下,如果在电路中流过短路电流,则电磁铁部13对致动器13g进行驱动,致动器13g及钩13h向图1中的右方向移动。第2臂14能够旋转地连接于钩13h。因此,第2臂14在致动器13g被驱动的情况下,在图1中顺时针地旋转,对抗由弹键弹簧6产生的弹键5的预紧力而使弹键5在图1中顺时针地旋转。

而且,如果第1臂4和卡合销3的卡合被解除,则通过主弹簧9的力使可动触点7a从固定触点8a分开,如图6所示,电路断路器100成为断开状态。此外,在第2臂14如上所述形成有切口部14b2,通过该切口部14b2在第2臂14进行了旋转的情况下第2臂14不与可动件7接触。

如图6所示,第2臂14是向弹键5的抵接位置和旋转轴15之间的距离L2比通过致动器13g的驱动而被按压的位置和旋转轴15之间的距离L1长。由此,第2臂14的弹键5侧能够以比由电磁铁部13产生的可动铁心13f的动作速度更快的动作速度使弹键5旋转。

另外,在电路断路器100中,即使不增大电磁铁部13的致动器13g的动作行程,在第2臂14与弹键5抵接的位置处,也能够生成大的动作行程。第1臂4伴随弹键5的旋转而旋转,因此在电路断路器100中,能够增大第1臂4的移动距离,能够增大固定于第1臂4的可动件7的移动距离。因此,在电路断路器100中,不将电磁铁部13大型化就能够使可动触点7a和固定触点8a的分开距离增加。

此外,在上述例子中,通过致动器13g的驱动而被按压的位置是钩13h和第2臂14的连接位置,但并不限定于该例。例如,在将第2臂14与致动器13g直接连接的结构的情况下,通过致动器13g的驱动而被按压的位置是致动器13g和第2臂14的连接位置。

另外,第2臂14也可以构成为,在从图1所示的状态起在图1中顺时针地旋转的情况下与第1臂4进行卡合。由此,在主弹簧9的力的基础上,还能够通过第2臂14的旋转力将可动触点7a从固定触点8a分开。

图7是表示实施方式1所涉及的电路断路器为断开状态的情况下的内部结构的一个例子的斜视图。在图7中,在断路动作时在可动触点7a和固定触点8a之间产生的电弧16被简单地示出。如图7所示,第2臂14的抵接部14b配置为与可动触点7a及固定触点8a相对,将可动触点7a及固定触点8a的上侧覆盖。因此,能够抑制在断路动作时产生的电弧气体或者熔融物等向如第1臂4及弹键5这样的内部机构飞来并附着的情况,能够抑制在电路断路器100中将短路电流断路后的性能的降低。

在希望尽可能防止电弧气体或者熔融物等的附着的情况下,优选第2臂14存在至可动件7及固定件8的位置达到极限为止,但在将第2臂14由金属形成的情况下,绝缘距离有可能不足。通过将第2臂14由绝缘性的部件形成,从而能够使第2臂14存在至可动件7及固定件8的位置达到极限为止。因此,通过将第2臂14由绝缘性的部件形成,从而与将第2臂14由金属形成的情况相比,能够进一步抑制电弧气体或者熔融物等的附着。

另外,为了通过第2臂14防止电弧气体或者熔融物等向内部机构的飞来,在旋转轴15的延伸方向上第2臂14的抵接部14b最好设为与电路断路器100的内部的宽度尺寸相同的尺寸,但如果设为完全相同,则第2臂14无法旋转运动。因此,旋转轴15的延伸方向上的第2臂14的抵接部14b的长度优选在不妨碍旋转运动的范围,设计为与电路断路器100的内部的宽度尺寸尽可能接近。宽度尺寸是旋转轴15的延伸方向上的长度。例如,抵接部14b在旋转轴15的延伸方向的长度优选设为电路断路器100的内部的旋转轴15的延伸方向的长度的0.9倍以上的长度。

另外,第2臂14的抵接部14b在内部具有朝向上方凹陷的凹状空间14c,固定触点8a及可动触点7a的相对面14d形成为凹状。由此,第2臂14能够更有效地抑制电弧气体或者熔融物等向内部机构的飞来。

此外,第2臂14只要是能够抑制电弧气体或者熔融物等向内部机构的飞来的形状即可,并不限定于图3~图5所示的形状,例如也可以是没有切口部14b2及凹状空间14c的结构。例如,第2臂14也可以构成为在弹键5的基础上还与第1臂4抵接,使弹键5和第1臂4都进行旋转。

如以上所述,实施方式1所涉及的电路断路器100具有手柄2、卡合销3、第1臂4、弹键5、弹键弹簧6、可动件7、固定件8、消弧室10、电弧滚环11、电磁铁部13和第2臂14。手柄2由使用者进行操作。卡合销3能够旋转地安装于手柄2。第1臂4与卡合销3卡合,与卡合销3的动作联动。弹键5对第1臂4和卡合销3的卡合进行保持。弹键弹簧6在由弹键5对第1臂4和卡合销3的卡合进行保持的方向将弹键5预紧。可动件7安装于第1臂4,具有可动触点7a。固定件8具有与可动触点7a接触的固定触点8a。消弧室10使在可动触点7a从固定触点8a分离时在可动触点7a和固定触点8a之间产生的电弧16消除。电弧滚环11向电弧16向消弧室10移动。电磁铁部13在电路中流过短路电流的情况下对致动器13g进行驱动。第2臂14在致动器13g被驱动的情况下对抗由弹键弹簧6产生的弹键5的预紧力而驱动弹键5,将卡合销3和第1臂4的卡合解除。而且,第2臂14以旋转轴15为中心进行旋转,向弹键5的抵接位置和旋转轴15之间的距离L2比通过致动器13g的驱动而被按压的位置和旋转轴15之间的距离L1更长。由此,在电路断路器100中,能够在断路动作时使触点的分开速度和分开距离进一步增大,能够容易地使电路断路器100中的电流断路性能提高。

另外,第2臂14由绝缘性的部件形成。由此,在电路断路器100中,能够使第2臂14存在至可动件7及固定件8的位置达到极限为止,与将第2臂14由金属形成的情况相比,能够进一步抑制电弧气体或者熔融物等的附着。

另外,第2臂14具有延伸部14a和抵接部14b。延伸部14a的中途部能够旋转地支撑于旋转轴15。抵接部14b与延伸部14a相连续,向弹键5抵接。抵接部14b与可动触点7a及固定触点8a相对。由此,在电路断路器100中,能够抑制在断路动作时产生的电弧气体或者熔融物等向如第1臂4及弹键5这样的内部机构飞来并附着的情况,能够抑制在电路断路器100中将短路电流断路后的性能的降低。

另外,抵接部14b的与可动触点7a及固定触点8a的相对面14d形成为凹状。由此,在电路断路器100中,能够更有效地抑制电弧气体或者熔融物等向内部机构的飞来。

另外,抵接部14b在旋转轴15的延伸方向上的长度比可动触点7a及固定触点8a更长。由此,在电路断路器100中,能够更有效地抑制电弧气体或者熔融物等向内部机构的飞来。

另外,抵接部14b的旋转轴15的延伸方向的长度是电路断路器100的内部中的旋转轴15的延伸方向的长度的0.9倍以上的长度。由此,在电路断路器100中,能够更有效地抑制电弧气体或者熔融物等向内部机构的飞来。

以上的实施方式所示的结构,表示一个例子,也能够与其他公知技术进行组合,在不脱离主旨的范围,也能够对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1框体,1a开口,2手柄,2a操作部,2b、15旋转轴,2c旋转部,2d凸出部,3卡合销,4第1臂,5弹键,5a保持部,5b、14b抵接部,6弹键弹簧,7可动件,7a可动触点,8固定件,8a固定触点,9主弹簧,10消弧室,11电弧滚环,12过负载检测装置,13电磁铁部,13a线圈,13b、13c轭部,13d管,13e固定铁心,13f可动铁心,13g致动器,13h钩,13h1第1延伸部,13h2第2延伸部,14第2臂,14a延伸部,14b1抵接面,14b2切口部,14c凹状空间,14d相对面,16电弧,100电路断路器。

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