特開 2024-157245 電流開閉器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024157245

(43)【公開日】2024-11-07

(54)【発明の名称】電流開閉器

(51)【国際特許分類】

   H01H 33/42 20060101AFI20241030BHJP

   H01H 33/666 20060101ALI20241030BHJP

【ＦＩ】

H01H33/42 M

H01H33/666 M

H01H33/666 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023071493

(22)【出願日】2023-04-25

(71)【出願人】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 隆

(72)【発明者】

【氏名】小林 将人

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 深大

(72)【発明者】

【氏名】石崎 伸一

【テーマコード（参考）】

5G028

【Ｆターム（参考）】

5G028AA01

5G028AA06

5G028EB03

(57)【要約】

【課題】定常通電時の通電容量を増大させるとともに、開極する瞬時の電磁反発力の低下を防ぐことが可能な電流開閉器を提供する。
【解決手段】ワイプ機構５ａ，５ｂ，５ｃは、電流開閉器１００が投入状態にあるときの押し込み量であるワイプ長Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃに応じた接触力を固定側接点２ａ，２ｂ，２ｃと可動側接点３ａ，３ｂ，３ｃとの間に発生させるワイプバネ７ａ，７ｂ，７ｃを有し、複数の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうちの１つの電流開閉ユニット１０ｂのワイプ長Ｗｂが、複数の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうちの他の全ての電流開閉ユニット１０ａ，１０ｃのワイプ長Ｗａ，Ｗｃよりも大きい。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電流を通電遮断する電流開閉器において、
前記電流を分流させる複数の電流開閉ユニットと、
前記複数の電流開閉ユニットを開閉操作する操作機構とを備え、
前記複数の電流開閉ユニットは、それぞれ、
固定側接点を有する固定側導体と、
可動側接点を有する可動側導体と、
前記操作機構によって駆動され、前記電流開閉器の投入状態において、前記固定側接点と前記可動側接点との間に接触力を発生させるワイプ機構とを有し、
前記ワイプ機構は、
前記操作機構に連結された、前記可動側導体を把持する把持部と、
前記把持部と前記可動側導体との間に設けられ、前記電流開閉器が投入状態にあるときの押し込み量であるワイプ長に応じて前記接触力を発生させるワイプバネとを有し、
前記複数の電流開閉ユニットのうちの１つの電流開閉ユニットの前記ワイプ長が、前記複数の電流開閉ユニットのうちの他の全ての電流開閉ユニットの前記ワイプ長よりも大きい
ことを特徴とする電流開閉器。

【請求項2】

請求項１に記載の電流開閉器において、
前記１つの電流開閉ユニットが有する前記ワイプバネのバネ定数は、前記他の全ての電流開閉ユニットが有する前記ワイプバネのバネ定数よりも小さい
ことを特徴とする電流開閉器。

【請求項3】

請求項２に記載の電流開閉器において、
前記複数の電流開閉ユニットが有する前記ワイプバネのバネ定数は、前記電流開閉器の投入状態における前記複数の電流開閉ユニットの前記固定側接点と前記可動側接点との間の接触力が均一となるように設定されている
ことを特徴とする電流開閉器。

【請求項4】

請求項１に記載の電流開閉器において、
前記複数の電流開閉ユニットは、３つの電流開閉ユニットである
ことを特徴とする電流開閉器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電流を通電遮断する電流開閉器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の電流を通電遮断する電流開閉器の通電容量を増大する方法としては、主回路導体の断面積を大きくする方法が一般的であった。これを改善するための電流開閉器として、例えば特許文献１に記載のものがある。その電流開閉器では、少なくとも二つの真空遮断器ユニットを並置して並列接続し、一つの共通操作器による電流遮断動作をすることで、大容量化を実現している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－２５２３８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の電流開閉器では、二つの真空遮断器ユニットを並置して並列接続し、一つの共通操作器によって電流遮断動作するため、電流が定常通電時と電流遮断時に二つの真空遮断器ユニットに分流するが、真空遮断器ユニットの接点が開極する瞬時にも電流が略均等に真空遮断器ユニットの各接点に分流する。一方で真空遮断器ユニットの接点のように突合せ構造の接点においては、各接点に流れる電流の二乗に電磁反発力が比例するため、各接点に流れる電流が分流により減少すると、各接点の電磁反発力が電流の二乗に比例して低下し、初期開極速度が低下することが課題であった。例えば３つの回路に電流を分流させると、各接点の電流は１／３になり、各回路の電磁反発力は（１／３）＾２＝１／９となる。そのため、３回路構成の電流開閉器の電磁反発力（＝３つの回路の電磁反発力の合計）は１／９×３＝１／３となり、１回路構成の電流開閉器の１／３に低下する。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、定常通電時の通電容量を増大させるとともに、開極する瞬時の電磁反発力の低下を防ぐことが可能な電流開閉器を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明は、電流を通電遮断する電流開閉器において、前記電流を分流させる複数の電流開閉ユニットと、前記複数の電流開閉ユニットを開閉操作する操作機構とを備え、前記複数の電流開閉ユニットは、それぞれ、固定側接点を有する固定側導体と、可動側接点を有する可動側導体と、前記操作機構によって駆動され、前記電流開閉器の投入状態において、前記固定側接点と前記可動側接点との間に接触力を発生させるワイプ機構とを有し、前記ワイプ機構は、前記操作機構に連結された、前記可動側導体を把持する把持部と、前記把持部と前記可動側導体との間に設けられ、前記電流開閉器が投入状態にあるときの押し込み量であるワイプ長に応じて前記接触力を発生させるワイプバネとを有し、前記複数の電流開閉ユニットのうちの１つの電流開閉ユニットの前記ワイプ長が、前記複数の電流開閉ユニットのうちの他の全ての電流開閉ユニットの前記ワイプ長よりも大きいものとする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、定常通電時の通電容量が増大するとともに、遮断時の初期開極速度を維持することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第１の実施例における電流開閉器の投入状態を示す図

【図2】本発明の第１の実施例における電流開閉器が開極する瞬時の状態を示す図

【図3】本発明の第１の実施例における電流開閉器の開放状態を示す図

【図4】本発明の第２の実施例における電流開閉器の投入状態を示す図

【図5】本発明の第３の実施例における電流開閉器の投入状態を示す図

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、各図中、同等の要素には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。

【実施例0010】

図１は、第１の実施例における電流開閉器１００の投入状態を示す図である。本実施例における電流開閉器１００は、電流１０１を分流させる３つの電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、３つの電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃを開閉操作する操作機構８とを備えている。電流１０１は直流でも交流でも良い。本実施例における電流開閉器１００は、電流１０１を３つの電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃ（回路）に分流させる３回路構成であるが、４回路以上に分流させる構成であっても良い。本実施例における電流開閉器１００は、投入状態において電流１０１を３つの回路に略均等に分流させるが、３つの回路に分流させる電流の割合は均等でなくても良い。操作機構８の駆動手段としては、バネ、モータ、電磁石などが挙げられる。

【0011】

電流開閉ユニット１０ａは、固定側接点２ａを有する固定側導体１ａと、可動側接点３ａを有する可動側導体４ａと、ワイプ機構５ａとを備えている。ワイプ機構５ａは、操作機構８に連結された、可動側導体４ａを把持する把持部６ａと、把持部６ａと可動側導体４ａとの間に設けられたワイプバネ７ａとを有する。電流開閉ユニット１０ｂ，１０ｃの構成は、電流開閉ユニット１０ａと同様であるため、説明は省略する。ワイプ機構５ａ，５ｂ，５ｃが操作機構８によって紙面上方向に駆動されると、固定側接点２ａ，２ｂ，２ｃと可動側接点３ａ，３ｂ，３ｃとが接触し、電流開閉器１００は投入状態となる。ワイプ機構５ａ，５ｂ，５ｃが操作機構８によって紙面下方向に駆動されると、固定側接点２ａ，２ｂ，２ｃと可動側接点３ａ，３ｂ，３ｃとが開離し、電流開閉器１００は開放状態（図３に示す）となる。

【0012】

ワイプ機構５ａ，５ｂ，５ｃは、電流開閉器１００の開放状態（図３に示す）から、把持部６ａ，６ｂ，６ｃが操作機構８によって可動側導体４ａ，４ｂ，４ｃが紙面上方向に駆動されていく過程で、固定側接点２ａ，２ｂ，２ｃと可動側接点３ａ，３ｂ，３ｃとが接触してから、さらにワイプバネ７ａ，７ｂ，７ｃが把持部６ａ，６ｂ，６ｃに対して押し込まれることで固定側接点２ａ，２ｂ，２ｃと可動側接点３ａ，３ｂ，３ｃとの間に接触力を発生させる。電流開閉器１０が投入状態にあるときのワイプバネ７ａ，７ｂ，７ｃの押し込み量をワイプ長Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃと称する。本実施例では、左右中央の電流開閉ユニット１０ｂのワイプ長Ｗｂが他の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｃのワイプ長Ｗａ，Ｗｃよりも大きい。

【0013】

図２は、第１の実施例における電流開閉器１００が開極する瞬時の状態を示す図である。本実施例では、左右中央の電流開閉ユニット１０ｂのワイプ長Ｗｂが他の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｃのワイプ長Ｗａ，Ｗｃよりも大きいため、左右中央の電流開閉ユニット１０ｂの固定側接点２ｂと可動側接点３ｂとは接触しているが、他の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｃの固定側接点２ａ，２ｃと可動側接点３ａ，３ｃとはそれぞれ開離している。従って、図１に示す電流開閉器１００の投入状態では電流１０１が３つの電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃに略均等に分流するのに対し、図２に示す状態では左右中央の電流開閉ユニット１０ｂに集中して流れる。これにより、電流開閉器１００が開極する瞬時に、１回路構成の電流開閉器と同等の電磁反発力を発生させることが可能となる。

【0014】

図３は、第１の実施例における電流開閉器１００の開放状態を示す図である。本実施例では、左右中央の電流開閉ユニット１０ｂのワイプ長Ｗｂが他の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｃのワイプ長Ｗａ，Ｗｂよりも大きい。そのため、電流開閉器１００の開放状態において、左右中央の電流開閉ユニット１０ｂにおける固定側接点２ｂと可動側接点３ｂとの距離Ｄｂは、他の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂにおける固定側接点２ａ，２ｃと可動側接点３ａ，３ｃとの距離Ｄａ，Ｄｃよりも小さくなる。従って、電流開閉器１００の耐電圧性能を確保するためには、距離Ｄｂを必要な間隙長以上に設定する必要がある。

【0015】

（まとめ）
第１の実施例では、電流１０１を通電遮断する電流開閉器１００において、電流１０１を分流させる複数の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、複数の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃを開閉操作する操作機構８とを備え、複数の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、固定側接点２ａ，２ｂ，２ｃを有する固定側導体１ａ，１ｂ，１ｃと、可動側接点３ａ，３ｂ，３ｃを有する可動側導体４ａ，４ｂ，４ｃと、操作機構８によって駆動され、電流開閉器１００の投入状態において、固定側接点２ａ，２ｂ，２ｃと可動側接点３ａ，３ｂ，３ｃとの間に接触力を発生させるワイプ機構５ａ，５ｂ，５ｃとを有し、ワイプ機構５ａ，５ｂ，５ｃは、操作機構８に連結された、可動側導体４ａ，４ｂ，４ｃを把持する把持部６ａ，６ｂ，６ｃと、把持部６ａ，６ｂ，６ｃと可動側導体４ａ，４ｂ，４ｃとの間に設けられ、電流開閉器１００が投入状態にあるときの押し込み量であるワイプ長Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃに応じて前記接触力を発生させるワイプバネ７ａ，７ｂ，７ｃとを有し、複数の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうちの１つの電流開閉ユニット１０ｂのワイプ長Ｗｂが、複数の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうちの他の全ての電流開閉ユニット１０ａ，１０ｃのワイプ長Ｗａ，Ｗｃよりも大きい。

【0016】

以上のように構成した第１の実施例によれば、電流開閉器１００の投入状態において、電流１０１を複数の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃに分流させることにより、電流開閉器１００の定常通電時の通電容量を増大させることが可能となる。また、１つの電流開閉ユニット１０ｂのワイプ長Ｗｂが他の全ての電流開閉ユニット１０ａ，１０ｃのワイプ長Ｗａ，Ｗｃよりも大きいため、電流開閉器１００が開極する瞬時に、電流１０１を１つの電流開閉ユニット１０ｂに集中して流すことができる。これにより、電流開閉器１００が開極する瞬時の電磁反発力の低下を防ぐことが可能となる。

【0017】

また、第１の実施例における複数の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、３つの電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃである。これにより、三相交流用の電流開閉器を流用して電流開閉器１００を作成することが可能となる。

【実施例0018】

本発明の第２の実施例ついて、第１の実施例との相違点を中心に説明する。第１の実施例（図１に示す）では、電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃが有するワイプバネ７ａ，７ｂ，７ｃのバネ定数が全て等しい。そのため、電流開閉器１００の投入状態において、電流開閉ユニット１０ｂにおける固定側接点２ｂと可動側接点３ｂとの接触力が、他の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｃにおける固定側接点２ａ，２ｂと可動側接点３ａ，３ｂとの接触力よりも大きくなる。付き合わせ構造の接点では、接触力が大きいほど接触抵抗が低下する傾向があるため、電流開閉ユニット１０ｂに分流する電流は他の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｃに分流する電流よりも大きくなり、３つの電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃに分流する電流の大きさにばらつきが生じる。本実施例はこの課題を解決するものである。

【0019】

図４は、第２の実施例における電流開閉器１００の投入状態を示す図である。第１の実施例（図１に示す）との相違点は、ワイプ長の最も大きいワイプ機構５ｂが、ワイプバネ７ｂに代えて、ワイプバネ７ａ，７ｃよりもバネ定数が小さいワイプバネ７ｄを有する点である。これにより、電流開閉器１００の投入状態において、固定側接点２ａ，２ｂ，２ｃと可動側接点３ａ，３ｂ，３ｃとの接触力のばらつきを小さくできるため、複数の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃに分流する電流のばらつきを小さくすることが可能となる。

【0020】

また、本実施例では、ワイプバネ７ｄのバネ係数をワイプバネ７ａ，７ｃのバネ定数よりも単に小さくするだけでなく、電流開閉器１００の投入状態における固定側接点２ａ，２ｂ，２ｃと可動側接点３ａ，３ｂ，３ｃとの接触力が均一となるようにワイプバネ７ｄのバネ定数が設定されている。例えば、ワイプ長Ｗｂがワイプ長Ｗａ，Ｗｃの３倍に設定されている場合は、ワイプバネ７ｂのバネ定数をワイプバネ７ａ，７ｃのバネ定数の１／３に設定される。これにより、電流開閉器１００の投入状態における固定側接点２ａ，２ｂ，２ｃと可動側接点３ａ，３ｂ，３ｃとの接触力のばらつきを最小化できるため、電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃに分流する電流のばらつきを最小化することが可能となる。

【0021】

（まとめ）
第２の実施例における電流開閉器１００では、ワイプ長が最も大きい１つの電流開閉ユニット１０ｂが有するワイプバネ７ｂのバネ定数は、他の全ての電流開閉ユニット１０ａ，１０ｃが有するワイプバネ７ａ，７ｃのバネ定数よりも小さい。

【0022】

以上のように構成した第２の実施例においても、第１の実施例と同様に、電流開閉器１００の定常通電時の通電容量を増大させるとともに、電流開閉器１００が開極する瞬時の電磁反発力の低下を防ぐことが可能となる。さらに、ワイプ長が最も大きい１つの電流開閉ユニット１０ｂが有するワイプバネ７ｂのバネ定数が、他の全ての電流開閉ユニット１０ａ，１０ｃが有するワイプバネ７ａ，７ｃのバネ定数よりも小さいため、電流開閉器１００の投入状態において、複数の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃに分流する電流のばらつきを小さくすることが可能となる。

【0023】

また、第２の実施例における複数の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃが有するワイプバネ７ａ，７ｂ，７ｃのバネ定数は、電流開閉器１００の投入状態における複数の電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃの固定側導体１ａ，１ｂ，１ｃと可動側導体４ａ，４ｂ，４ｃとの間の接触力が均一となるように設定されている。これにより、電流開閉器１００の投入状態において、電流開閉ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃに分流する電流のばらつきを最小化することが可能となる。