具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式所涉及的断路器详细地进行说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。

实施方式1.

图1是本发明的实施方式1所涉及的充能完成的开路状态的断路器的侧剖视图。图2是表示图1所示的状态的断路器的一部分结构的状态的图。图3是表示实施方式1所涉及的主轴、绝缘连杆用臂及绝缘连杆之间的关系的图。图4是表示图1所示的状态的断路器的一部分结构的状态的图。图5是实施方式1所涉及的断路器为跳闸状态的情况下的断路器主体的剖视图。图6是表示图5所示的状态的断路器的一部分结构的状态的图。

图1所示的断路器1为空气断路器，连接于未图示的电源装置和未图示的负载装置之间。负载装置例如是消耗从电源装置供给的电力的电气设备。断路器1具有绝缘性的框体10，该框体10具有模塑壳体10a和模塑罩10b。在框体10内，在图1中的右侧配置有主要进行主电路的开闭的电气系统6的部件，在图1中的左侧配置有用于进行开闭的机构系统7的部件。

断路器1的电气系统6具有：负载侧固定导体42，其一端从框体10凸出而与负载装置连接；可动接触件43，其固接有可动触点43a；以及电源侧固定导体44，其一端从框体10凸出而与电源装置连接，在另一端固接与可动触点43a相对的固定触点44a。在包含图1的多个附图中，为了使说明容易理解，图示出将铅垂方向设为Z轴的方向，将负载侧固定导体42及电源侧固定导体44延伸的方向设为X轴的方向，将与X轴和Z轴分别正交的方向设为Y轴的方向的3维正交坐标系。

另外，电气系统6具有柔性导体45，该柔性导体45具有挠性，一端固定于框体10，另一端固定于可动接触件43。可动触点43a和固定触点44a接触，由此负载侧固定导体42和电源侧固定导体44经由柔性导体45电连接。配置有可动触点43a的可动接触件43通过连结销49而安装于机构系统7，由机构系统7进行驱动。

另外，电气系统6具有：可动件保持架46，其一端能够旋转地安装于模塑壳体10a所保持的保持架轴48；压接弹簧47，其安装于模塑壳体10a和可动接触件43之间；以及消弧室4。在断路器1为图1所示的开路状态下，通过压接弹簧47向将可动触点43a从固定触点44a拉开的方向预紧。另外，在断路器1为图4所示的闭合状态下，通过压接弹簧47向将可动触点43a相对于固定触点44a推压的方向预紧。消弧室4切断在将可动触点43a从固定触点44a拉开时产生的电弧。

接下来，对断路器1的机构系统7进行说明。如图2所示，断路器1具有：框架16，其固定于框体10，包含一对框架16a、16b；凸轮轴21；以及螺母82。框架16a和框架16b通过凸轮轴21和螺母82隔开间隔而配置。凸轮轴21为螺栓，但也可以是螺栓以外的部件。

机构系统7配置为夹持于框架16a和框架16b之间。保持架轴48、连结销49及机构系统7中的各轴只要没有特别声明，则配置为成为与凸轮轴21的轴平行的方向即Y轴方向。

断路器1的机构系统7具有：引导板17，其一端固定于框架16，向图1中的上方延伸；合闸弹簧18，其安装于引导板17；充能臂24，其中途部能够旋转地支撑于共有固定轴24a；以及充能用凸轮22，其使充能臂24进行旋转。

在充能臂24的一端设置有弹簧钩销24d，该弹簧钩销24d插入至在框架16形成的长孔16c。合闸弹簧18的一端抵接于弹簧钩销24d，另一端抵接于框架16。充能用凸轮22固定于凸轮轴21。

机构系统7具有电动充能机构90，该电动充能机构90使充能用凸轮22旋转而使合闸弹簧18储能。电动充能机构90具有棘轮齿轮91。棘轮齿轮91与充能用凸轮22同样地固定于凸轮轴21，电动充能机构90通过将棘轮齿轮91进行旋转而使充能用凸轮22旋转。此外，关于电动充能机构90的具体结构在后面详述。

在充能臂24的另一端设置有臂侧辊24b，该臂侧辊24b抵接于充能用凸轮22的凸轮面22b。通过充能用凸轮22的旋转使臂侧辊24b沿凸轮面22b移动。

另外，机构系统7具有：第1关闭弹键25，其基端能够旋转地支撑于共有固定轴24a；第2关闭弹键26，其能够旋转地支撑于固定轴26a；以及关闭杆27，其一部分形成为半圆柱状。

充能用凸轮22具有在其与棘轮齿轮91之间设置的凸轮侧辊22a，第1关闭弹键25的前端抵接于凸轮侧辊22a。在第1关闭弹键25的基端和前端之间的中途部设置有弹键侧辊25a，该弹键侧辊25a抵接于第2关闭弹键26的一端。

在第2关闭弹键26的一端形成凸出部26b及卡合部26c。第2关闭弹键26通过未图示的复位弹簧而受到图1中的逆时针方向的力，因此凸出部26b使第1关闭弹键25顺时针地旋转。在断路器1为图1所示的状态的情况下，第1关闭弹键25处于与凸轮侧辊22a抵接状态，凸轮侧辊22a成为止动器而第1关闭弹键25被保持为无法旋转的状态。此外，关闭杆27通过未图示的接通按钮的手动操作或者螺线管等的接通操作而顺时针地旋转。

如图3所示，机构系统7具有：主轴28；绝缘连杆用臂28a，其固定于主轴28；第2连杆用臂28b，其固定于主轴28，配置于绝缘连杆用臂28a之间。主轴28能够旋转地支撑于框架16。绝缘连杆用臂28a在主轴28沿延伸方向其基端等间隔地配置3个。绝缘连杆用臂28a和第2连杆用臂28b彼此为相同形状。绝缘连杆用臂28a通过未图示的销能够旋转地连结于图4所示的绝缘连杆41的一端。绝缘连杆41的另一端与可动接触件43连结。

如图1及图4所示，机构系统7具有：合闸肘杆机构29；连杆杠杆30，其能够旋转地支撑于固定轴30a；跳闸弹键31，其能够旋转地支撑于固定轴26a；以及跳闸杆32，其与跳闸弹键31的一端卡合。

合闸肘杆机构29包含第1连杆29a、第2连杆29b、销29c、29d。第1连杆29a的一端通过销30b能够旋转地与连杆杠杆30的一端连结。第1连杆29a的另一端和第2连杆29b的一端通过销29d连结。第2连杆29b的另一端通过销29c与第2连杆用臂28b的另一端连结。在连杆杠杆30，在一端和旋转中心之间的中途部设置杠杆侧辊30c。跳闸弹键31的侧面与杠杆侧辊30c卡合。

在图1所示的状态下，如果按下未图示的接通按钮，则关闭杆27顺时针地旋转，通过关闭杆27进行的第2关闭弹键26的锁止被解除。锁止被解除的第2关闭弹键26在图1中顺时针地旋转，卡合部26c和弹键侧辊25a的卡合脱离。因此，充能用凸轮22一边通过凸轮侧辊22a使第1关闭弹键25在图1中逆时针地旋转，一边在图1中逆时针地旋转，因此臂侧辊24b落入至充能用凸轮22的凸轮面22b的台阶部。因此，充能臂24成为自由的状态。

充能臂24如果成为自由的状态，则通过合闸弹簧18的释放力而在图1中逆时针地旋转，工作面24c越上合闸肘杆机构29的连杆侧辊29e。跳闸弹键31由于跳闸杆32向图1中的逆时针其动作被锁止，因此合闸肘杆机构29伸展，使第2连杆用臂28b在图1中逆时针地旋转。

由此，如图5及图6所示，在断路器1中，可动触点43a和固定触点44a接触，电路成为闭合状态。此外，在图5所示的状态下，向连杆杠杆30由压接弹簧47经由合闸肘杆机构29及销30b而赋予了图5中的顺时针的旋转力，但通过跳闸杆32阻止连杆杠杆30的图5中的逆时针的旋转。

如图5所示在合闸弹簧18释放的跳闸状态下，如果通过电动充能机构90中的棘轮齿轮91的驱动，棘轮齿轮91在图5中逆时针地旋转，则充能用凸轮22在图5中逆时针地旋转。由此，充能臂24以凸轮轴21为中心在图5中顺时针地旋转至图1所示的位置，弹簧钩销24d将合闸弹簧18压下，因此合闸弹簧18被储能。如上所述，合闸弹簧18成为图1及图4所示的储能完成状态。

接下来，对电动充能机构90的结构具体地进行说明。图7是表示实施方式1所涉及的电动充能机构的一个例子的侧视图。图8是表示实施方式1所涉及的电动充能机构的一个例子的正视图。图9是表示实施方式1所涉及的电动充能机构的一个例子的侧视图。此外，在图8及图9中，包含棘轮齿轮91的电动充能机构90的一部分结构没有图示。

如图7所示，电动充能机构90具有：棘轮齿轮91，其形成有多个齿轮齿91a；输送爪92；防逆转爪93；以及弹簧96、98。棘轮齿轮91经由充能臂24、充能用凸轮22及凸轮轴21通过合闸弹簧18在图7中顺时针地被预紧。下面，有时将通过由合闸弹簧18进行的预紧而棘轮齿轮91旋转的方向记载为预紧方向。预紧方向是第1方向的一个例子。

输送爪92的前端部92a与棘轮齿轮91的齿轮齿91a卡合。弹簧96架设于输送爪92的基端部和框架16之间，将输送爪92在图7中逆时针地预紧。

防逆转爪93的基端部能够旋转地安装于框架16。该防逆转爪93通过弹簧98在图7中逆时针地被预紧，前端部93a与棘轮齿轮91的齿轮齿91a卡合。由此，防逆转爪93对棘轮齿轮91的向预紧方向的旋转进行限制。此外，防逆转爪93不对棘轮齿轮91的向预紧方向的相反方向的旋转进行限制。

电动充能机构90如图8所示，具有：电动机94；以及传递机构95，其将电动机94的输出轴94a的旋转力向输送爪92传递。电动机94是通过直流电力使输出轴94a旋转的直流电动机，但也可以是交流电动机。

传递机构95具有：减速齿轮95a，其输入侧的齿轮安装于电动机94的输出轴94a；以及旋转部件95b，其安装于减速齿轮95a的输出轴95c，以输出轴95c为中心进行旋转。在从旋转部件95b的旋转中心偏离的位置能够旋转地安装输送爪92的基端。

旋转部件95b通过图7所示的弹簧96将输出轴95c作为旋转中心而在图7中逆时针地被预紧。如果电动机94的输出轴94a旋转而减速齿轮95a的输出轴95c旋转，则旋转部件95b在图7中逆时针地旋转。如果旋转部件95b在图7中逆时针地旋转，则输送爪92重复多次与圆弧滑块曲柄同样的往复曲线运动，由此输送爪92使棘轮齿轮91旋转。

如上所述，在电动充能机构90中，电动机94在其与输送爪92之间设置的传递机构95安装有输出轴94a，通过输出轴94a的旋转经由传递机构95使输送爪92往复移动。由此，棘轮齿轮91向预紧方向的反方向旋转。预紧方向的反方向是第2方向的一个例子。

图10是用于对实施方式1所涉及的电动充能机构的动作进行说明的图。电动充能机构90在图10所示的第1状态下，输送爪92与棘轮齿轮91的齿轮齿91a卡合。电动充能机构90从第1状态起电动机94的输出轴94a旋转，由此输送爪92向使齿轮齿91a在图10中逆时针地旋转的方向移动，因此棘轮齿轮91在图10中逆时针地旋转，成为图10所示的第2状态。在第2状态下，通过合闸弹簧18对棘轮齿轮91的预紧力，来自棘轮齿轮91的载荷经由输送爪92施加至传递机构95。

电动充能机构90从第2状态使电动机94的输出轴94a进一步旋转，由此输送爪92向使齿轮齿91a在图10中逆时针地旋转的方向移动，棘轮齿轮91在图10中逆时针地旋转，成为图10所示的第3状态。电动充能机构90在第3状态下，处于经由输送爪92向传递机构95施加的来自棘轮齿轮91的载荷成为零的止点的位置。

电动充能机构90从第3状态使电动机94的输出轴94a进一步旋转，由此输送爪92向使齿轮齿91a在图10中逆时针地旋转的方向的反方向移动。棘轮齿轮91通过合闸弹簧18在图10中顺时针地预紧，因此在通过合闸弹簧18施加了预紧力的状态下棘轮齿轮91在图10中顺时针地旋转，成为图10所示的第4状态。

电动充能机构90如果从第4状态使电动机94的输出轴94a进一步旋转，则棘轮齿轮91在图10中顺时针地旋转而防逆转爪93与棘轮齿轮91的齿轮齿91a卡合。防逆转爪93与棘轮齿轮91的齿轮齿91a卡合，由此棘轮齿轮91的图10中的顺时针的旋转停止。在防逆转爪93与棘轮齿轮91的齿轮齿91a卡合后，如果电动机94的输出轴94a进一步旋转，则成为图10所示的第5状态。在第5状态下，向输送爪92施加在与棘轮齿轮91之间产生的摩擦力，但由于防逆转爪93，棘轮齿轮91不旋转，因此不会经由输送爪92向传递机构95施加由合闸弹簧18产生的预紧力。

图11是表示对实施方式1所涉及的电动充能机构中的减速齿轮的输出轴施加的负载扭矩的变化的图。图11中的第1状态～第5状态与图10所示的第1状态～第5状态相对应。在图11中，纵轴示出对减速齿轮95a的输出轴95c施加的负载扭矩，横轴示出减速齿轮95a的输出轴95c的旋转角。

减速齿轮95a的输出轴95c针对旋转1周的时刻t10～t30为止的每1个周期，使棘轮齿轮91以与齿轮齿91a对应的角度进行旋转。减速齿轮95a的输出轴95c重复旋转，由此棘轮齿轮91成为图1所示的状态。此外，时刻t30是从无负载期间向有负载期间切换前的时刻。

图11所示的有负载期间是时刻t10～t20为止的期间。即，有负载期间是减速齿轮95a的输出轴95c旋转1周的期间中的、从棘轮齿轮91由于输送爪92而向预紧方向的反方向开始旋转起，直至通过防逆转爪93对向预紧方向的旋转进行限制为止的期间。在该有负载期间中，通过由合闸弹簧18产生的预紧力将来自棘轮齿轮91的负载施加至传递机构95。

另外，图11所示的无负载期间是时刻t20～t30为止的期间。即，无负载期间是1个周期的期间中的、从棘轮齿轮91由于防逆转爪93而向预紧方向的旋转受到限制起，直至下一次通过输送爪92使棘轮齿轮91向预紧方向的反方向进行旋转为止的期间。换言之，无负载期间是合闸弹簧18的预紧力所产生的扭矩不向传递机构95施加的期间。

如上所述，在电动充能机构90中，通过减速齿轮95a的输出轴95c的旋转，重复有负载期间和无负载期间。在从无负载期间向有负载期间切换时，输送爪92压靠于停止的棘轮齿轮91的齿轮齿91a。因此，输送爪92的移动速度越高，会对传递机构95突然施加越大的负载。因此，断路器1的电动充能机构90具有在无负载期间中降低电动机94的旋转速度的负载降低部100。电动机94的旋转速度是电动机94中的输出轴94a的旋转速度。

负载降低部100如图8所示，具有：凸轮101，其安装于减速齿轮95a的输出轴95c；以及微动开关SW1，其设置于与凸轮101相对的位置。凸轮101与减速齿轮95a的输出轴95c的旋转同步地旋转。此外，在图8所示的例子中，凸轮101安装于输出轴95c，但也可以安装于与输出轴95c同步地旋转的其他旋转轴。

图12是表示实施方式1所涉及的凸轮的结构的一个例子的图。如图12所示，凸轮101形成为圆盘状，在外缘部的一部分形成有凹部101a。另外，在凸轮101，在中心部设置用于供减速齿轮95a的输出轴95c插入贯穿的开口部101b。

微动开关SW1如图9所示，具有：致动器102a，其抵接于凸轮101的外缘；以及触点部102b，其与向电动机94供给电力的电路连接，基于致动器102a的位置对电动机94进行控制。微动开关SW1例如为c触点开关。

微动开关SW1的致动器102a在无负载期间中的至少一部分期间抵接于凸轮101的凹部101a。例如，致动器102a在图11中，在从时刻t21至紧跟时刻t30之前的位置为止的范围抵接于凸轮101的凹部101a，在成为时刻t30的情况下，致动器102a处于不与凹部101a抵接的位置。因此，在从图11所示的时刻t21至成为时刻t30为止的期间，微动开关SW1的b触点成为接通，其后在从无负载期间向有负载期间刚要切换前的定时即时刻t30，微动开关SW1的a触点成为接通。

图13是表示实施方式1所涉及的电动充能机构中的电动机和微动开关的触点部之间的关系的一个例子的图。在图13所示的例子中，微动开关SW1的触点部102b与电动机94串联连接，将电动机94与电阻R1、电源E及微动开关SW2的触点部112b的串联连接体或电阻R2的任一者进行连接。此外，关于微动开关SW2的结构在后面进行说明。

触点部102b在致动器102a不与凹部101a抵接的位置处，将电动机94连接于电阻R1、电源E、及微动开关SW2的触点部112b的串联连接体。由此，电流从电源E经由电阻R1及触点部112b向电动机94流动。另外，触点部102b在致动器102a与凹部101a抵接的位置处，将电动机94与电阻R2连接。由此，在无负载期间中的至少一部分期间将向电动机94的电力供给切断。

并且，与电动机94并联地连接电阻R2，因此通过电动机94的感应电动势而电流流过电阻R2，对电动机94施加制动。因此，电动机94的旋转速度降低。电动机94所承受的制动的大小是由电阻R2的电阻值决定的。

如上所述，电动充能机构90在无负载期间中的至少一部分期间使电动机94的旋转速度降低。因此，在从无负载期间向有负载期间切换时，与向电动机94继续电力供给的情况相比电动机94的旋转速度降低。因此，能够减小从无负载期间向有负载期间切换时的动能，在从无负载期间向有负载期间切换时，能够减小对传递机构95施加的负载大小。此外，在向电动机94继续电力供给的情况下，如果无负载期间长，则在无负载期间中电动机94的旋转速度变高。因此，在向电动机94继续电力供给的情况下，如果无负载期间长，则在从无负载期间向有负载期间切换时对传递机构95施加的负载进一步变大。在电动充能机构90中，在无负载期间中的至少一部分期间电动机94的旋转速度降低，因此即使在无负载期间长的情况下，也能够减小对传递机构95施加的负载大小。

图14是表示实施方式1所涉及的电动充能机构中的电动机和微动开关的触点部之间的关系的其他例的图。在图14所示的例子中，微动开关SW1串联连接于电动机94、微动开关SW2的触点部112b及电源E，将电阻R1及电阻R2的任一者与电动机94串联连接。电阻R1的电阻值小于电阻R2的电阻值。

触点部102b在致动器102a不与凹部101a抵接的位置处，将电动机94与电阻R1连接。由此，电流从电源E经由电阻R1向电动机94流动。另外，触点部102b在致动器102a与凹部101a抵接的位置处，将电动机94与电阻R2连接。由此，电流从电源E经由电阻R2向电动机94流动，因此与电动机94经由电阻R1与电源E连接的情况相比，向电动机94供给的电力变小，电动机94的旋转速度降低。

如上所述，电动充能机构90在无负载期间中的至少一部分期间使电动机94的旋转速度降低。因此，图14所示的电路也与图13所示的电路同样地，能够减小从无负载期间向有负载期间切换时的动能，在从无负载期间向有负载期间切换时，能够减小对传递机构95施加的负载大小。

此外，在上述的例子中，电动充能机构90在从图11所示的时刻t21起至紧跟时刻t30之前为止的期间，使电动机94的旋转速度降低，但并不限定于该例。即，只要能够减小从无负载期间向有负载期间切换时的动能，则用于使电动机94的旋转速度降低的期间并不限定于从时刻t21至紧跟时刻t30之前为止的期间。

此外，在上述的例子中，在凸轮101的外缘部形成凹部101a，但也可以在凸轮101的外缘部，取代凹部101a而设置凸部。在该情况下，致动器102a在无负载期间中的至少一部分期间抵接于凸轮101的凸部。由此，在无负载期间中能够减小电动机94的旋转速度。另外，凸轮101也可以构成为取代在外缘部设置凹部或者凸部，而是在周向设置深度不同的槽。在该情况下，微动开关SW1的致动器102a抵接于凸轮101的槽。

另外，在上述的例子中，使用微动开关SW1和凸轮101，在无负载期间中，减小电动机94的旋转速度，但也可以是包含光学式位置传感器和微动开关SW1的结构。光学式位置传感器例如在从图11所示的第5状态至紧跟第1状态之前为止的位置处将微动开关SW1的a触点断开，其后在成为第1状态的位置的情况下将微动开关SW1的a触点设为接通。

接下来，对微动开关SW2的功能进行说明。如图9所示，电动充能机构90具有：凸轮111，其安装于凸轮轴21；以及微动开关SW2，其设置于与凸轮111相对的位置。凸轮111与凸轮101同样地，形成为圆盘状，在外缘的一部分形成凹部111a。另外，在凸轮111，在中心部设置用于供凸轮轴21插入贯穿的未图示的开口部。

微动开关SW2如图9所示，具有：致动器112a，其抵接于凸轮111的外缘；以及触点部112b，其基于致动器112a的位置对电动机94进行控制。微动开关SW2是b触点开关。触点部112b在致动器112a没有与凹部111a抵接的位置，将电动机94与电源E连接。另外，触点部112b在致动器112a抵接于凹部111a的位置，将电动机94从电源E切离。

图15是表示实施方式1所涉及的负载扭矩和各微动开关的触点状态的变化的图。图15所示的微动开关SW1是断路器1在图5所示的状态下为接通状态，在断路器1成为图1所示的状态的情况下成为断开状态。由此，在断路器1成为图1所示的状态的情况下将向电动机94的电力供给切断。

另外，微动开关SW1直至断路器1从图5所示的状态成为图1所示的状态为止重复接通和断开。在电动机94和微动开关SW1为图13所示的连接关系的情况下，微动开关SW1的a触点是使电动机94与电源E连接的触点，微动开关SW1的b触点是将电动机94从电源E切断的触点。

如以上所述，实施方式1所涉及的断路器1具有：棘轮齿轮91，其通过合闸弹簧18向第1方向被预紧；输送爪92，其与棘轮齿轮91卡合；以及防逆转爪93，其对由合闸弹簧18引起的棘轮齿轮91的向第1方向的棘轮齿轮91的旋转进行限制。而且，断路器1具有电动机94和负载降低部100。电动机94具有负载降低部100。电动机94在与输送爪92之间设置的传递机构95安装输出轴94a，通过使输出轴94a旋转而经由传递机构95使输送爪92移动，使棘轮齿轮91向第1方向的反方向即第2方向旋转。负载降低部100在无负载期间，减小电动机94的旋转速度，该无负载期间是从由防逆转爪93对由于输送爪92而向第2方向进行了旋转的棘轮齿轮91的向第1方向的旋转进行限制起，直至下一次通过输送爪92使棘轮齿轮91向第2方向进行旋转为止的期间。由此，断路器1能够在从无负载期间向有负载期间切换时减小对传递机构95施加的负载大小。

另外，负载降低部100具有凸轮101和微动开关SW1。微动开关SW1是开关的一个例子。凸轮101与传递机构95的输出轴95c的旋转同步地旋转。微动开关SW1具有：致动器102a，其抵接于凸轮101；以及触点部102b，其基于致动器102a的位置对电动机94进行控制。由此，在通过比较简易的结构从无负载期间向有负载期间切换时能够减小对传递机构95施加的负载大小。

另外，在凸轮101的外缘部形成凹部101a或者凸部。致动器102a在无负载期间抵接于凹部101a或者凸部。触点部102b与向电动机94供给电力的电路连接，在致动器102a移动至与凹部101a或者凸部抵接的位置的情况下，减小向电动机94供给的电力或者使向电动机94供给的电力为零，由此减小电动机94的旋转速度。由此，通过比较简易的结构在从无负载期间向有负载期间切换时，能够减小对传递机构95施加的负载的大小。

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