TW201230109A - Air circuit breaker - Google Patents

Description

201230109 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種氣中遮斷器，更詳細而言係關於一 種電磁操作式的氣中遮斷器。 【先前技術】 —般而言，氣中遮斷器係具備：對於固定集電器使刀 刃型的可動接觸件轉動而構成投入·遮斷之開閉接觸部； 用以拉長遮斷時的電弧長度使其限流之消弧裝置；透過連 桿機構驅動開閉接觸部之投入操作用電磁石；及伴隨遮斷 指令而動作之跳脫裝置加以構成。 在這樣的氣中遮斷器中，有具備：刀刃型的可動接觸 件；與該可動擇觸件連結之第1桿體機構；投入操作用之 電磁石；透過連結構件連結在該電磁石的柱塞前端之第2 桿體機構，將可自由旋轉地設置在第2桿體機構前端的滾 輪以與第1桿體機構作用的作用點抵接之方式加以構成， 可以抑制投入操作用之電磁石的衝程增加，圖謀電磁石的 小型化者（例如參照專利文獻1)。 (先前技術文獻） (專利文獻） [專利文獻1]日本特開2010-44927號公報 【發明內容】 201230109 (發明槪要） (發明所欲解決之課題） 在上述之專利文獻1所記載之氣中遮斷器中，在與可 動接觸件連結之第1桿體機構中，因爲可以使力的作用臂 長度變短，因此可以抑制投入操作用之電磁石的衝程增加 。該結果可使電磁石小型化。 然而，在專利文獻1所記載之氣中遮斷器中，會有由 於使電磁石的柱塞與重力相反方向朝向上方移動，而將可 動接觸件朝向遮斷方向驅動，因此爲了確保遮斷速度必須 使其大型化，而限制電磁石的小型化之課題。又由於其係 爲關聯2個桿體機構作爲所謂的肘節機構之構成，因此會 有零件數目增加的課題。 一方面，從需求者方面看來，對於氣中遮斷器係有更 小型化及低價化的要求。 本發明係根據上述事項而開發出來者，其目的係爲提 供一種不會使作爲操作器之電磁石與肘節機構大型複雜化 ，並且達到更小型化，而且圖謀低價化的氣中遮斷器者。 (解決課題之手段） 爲了達成上述目的，第1發明係爲具備：具有固定子 '及與前述固定子對向並且可轉動地軸支在支撐軸的刀刃 形可動子之開閉器部；具有配置在上方的固定鐵心、與前 述固定鐵心對向配置在下方的可動鐵心、利用電磁力接觸 /分離前述固定鐵心及前述可動鐵心的線圏、及永久磁鐵 201230109 之電磁操作器；蓄存用以激磁前述電磁操作器的前 的電力之電容器；與對於前述開閉器部的投入指令 指令應答，控制從前述電容器供給到前述線圏的電 電方向之控制基板：及與前述電磁操作器中的前述 心連結，並且以將根據前述電磁操作器的電磁力形 動力傳達到前述開閉器部之方式，配設在前述電磁 上方之肘節機構部。 又第2發明係對於第1發明，前述電磁操作器 永久磁鐵係以在前述可動鐵心與前述固定鐵心接觸 前述可動鐵心下部之方式，配置在前述線圈的支撐 作爲特徵。 再者第3發明係對於第1或第2發明，前述肘 部係具備：3相分獨立構成之前述可動子、透過連 一端連結在與前述各個可動子連結的絕緣桿之3相 桿體、貫穿軸支前述3相分各桿體的另一端之旋轉 連結前述電磁操作器的可動鐵心及前述桿體之連結 爲特徵。 •又第4發明係對於第3發明，其係具備：將一 在前述肘節機構部之前述連結銷，並且將另一端安 述氣中遮斷器的底板之遮斷彈簧，前述遮斷彈簧係 述開閉器部中的前述可動子投入，並且使前述連結 方拉起時呈現伸長且蓄勢作爲特徵。 再者第5發明係對於第1至第4發明的任一發 述電磁操作器係配置在由正面角度觀看之寬幅方向 述線圏 或遮斷 流之通 可動鐵 成的驅 操作部 的前述 時接觸 板下部 節機構 結銷使 分的各 軸、及 構件作 端安裝 裝在前 在使前 銷朝上 明，前 的約略 201230109 中央作爲特徵。 (發明之效果） 根據本發明，因爲組合單純的肘節機構及附有永久磁 鐵的電磁操作器而構成氣中遮斷器的操作機構，因此可以 使永久磁鐵小型化，而且可以充分確保遮斷速度》該結果 爲可以提供更小型化及謀求低價化的氣中遮斷器。 【實施方式】 以下，使用圖面說明本發明之氣中遮斷器的實施形態 〇 第1至4圖係爲顯示本發明之氣中遮斷器的一實施形 態者，第1圖係爲利用一部份剖面顯示本發明之氣中遮斷 器的一實施形態之遮斷狀態的側面圖，第2圖係爲利用一 部份剖面顯示第1圖所示之本發明之氣中遮斷器的一實施 形態之遮斷狀態的正面圖，第3圖係爲利用一部份剖面顯 示本發明之氣中遮斷器的一實施形態之投入狀態的側面圖 ’第4圖係爲利用一部份剖面顯示第3圖所示之本發明之 氣中遮斷器的一實施形態之投入狀態的正面圖。又在本實 施形態，爲了便於說明，將遮斷器的操作部側爲前側及正 面側，遮斷部側爲後側及背面側。 在此等圖面中，氣中遮斷器1係具備：具有車輪之 可移動的台車3、載置在該台車3之箱型金屬框架2，在 該金屬框架2的背面側（第1圖及第3圖的左側）中固定絕 201230109 緣架台2a。 在絕緣架台2a中係以分別貫穿的形態，在上部側固 定固定側導體4、在下部側固定可動側導體5。在固定側 導體4及可動側導體5的外部端中係各自安裝斷路夾6、 7。此等斷路夾6、7係在盤側之未圖示的軸套部成爲可自 由插入/拔出。該結果爲藉由變更對於盤之氣中遮斷器 1 的拉出位置，可以使氣中遮斷器1之固定側導體4及可 動側導體5分別與盤側的電源側母線、負荷側母線連接/ 分離。 在可動側導體5的內部端中係固定支撐構件8。在該 支撐構件8中係設置利用旋轉軸9以可自由轉動的方式軸 支一端側（基端側）之1塊由刀刃形的帶板狀導體構件構成 之可動子1 〇。 在固定側導體4的內部端中係設置與固定側導體4電 氣連接，並且各自以與可動子10的另一端側（前端側）的 外側面接觸/分離的方式予以配置之固定子11a、lib。該 結果爲藉由以旋轉軸9爲支點使可動子10與固定子ua 、：Hb對向旋轉，因爲可動子10的前端側係與固定子iu 、lib對向而被插入/拔出，可以實現氣中遮斷器 1的投 入·遮斷。換言之，利用可動子10及固定子11a、lib構 成開閉器部。又在第1及3圖中雖然只顯示1相，但是如 第2及4圖所不，將相同構成者在3相分的由正面角度觀 看之寬幅方向並設，並且在後述的電磁石中係連結在由正 面角度觀看之寬幅方向爲中央的相（以下稱爲第2相）者。 -9- 201230109 在可動子10的側面約略中央部中係連結絕緣桿12的 —端。絕緣桿12的另一端係透過連結銷13與桿.體14的 —端連結。桿體14的另一端係軸支在以自由旋轉軸支的 主旋轉軸15。其中，雖然連結銷13係爲3相分各自獨立 利用3個加以構成，但是主旋轉軸丨5係以丨個分別貫穿 軸支3相分桿體14的另一端，並且使其兩端部以自由旋 轉的方式設置在金屬框架2的兩側面。又如第2及4圖所 示，'絕緣桿12及桿體14係各自將一對板狀構件對向予以 形成，連結銷13係爲跨越此等一對板狀構件而設置。 就所謂肘節機構1 6而言，其係具備：3相分各自獨 立構成的絕緣桿12、連結銷13、桿體14、主旋轉軸15、 後述之電磁石20的芯軸34、及與第2相桿體14連結之 連結構件28。對於該肘節機構1 6的詳細情形於後述說明 〇 在箱型金屬框架2的正面側上部中係設置天井蓋板 2a。在該天井蓋板2a的上部中係載置固定3個電容器 17a、17b、17c。具體而言，在順著電容器17c的軸方向 配置之支撐模具17d，以包圍各電容器17a、17b、17c周 圍的方式，順著直徑方向配置兩端被固定接合的環帶（固 定模具）1 8。支撐模具1 7d係利用螺栓固定在天井蓋板2a 在各電容器17a、17b、17c的端子部中係連接未圖示 的電線，透過電線所供給的電力係被蓄存在各個之中。蓄 存的電力係用以激磁後述電磁石2 0的線圈而被供給。又 -10- 201230109 後述的控制基板19係與對於氣中遮斷器 1的投入指令或 者遮斷指令應答，控制從各電容器17a、17b、17c供給到 電磁石20的線圈之電流的通電方向。 控制基板1 9係如第2及4圖所示，透過防振橡膠等 襯墊並且利用螺栓、螺絲帽固定在金屬框架2的右側面。 在控制基板19中係安裝：接受來自未圖示之數位繼電器 等之投入指令或者遮斷指令，控制電磁石20的驅動之控 制邏輯部、用以進行電容器17a、17b、17c的充放電之充 放電電路、及控制電磁石20線圈的通電方向之電驛等（圖 示省略）。 驅動可動子10作爲電磁操作器之電磁石20係如第2 及4圖所示，配置在金屬框架2之由正面角度觀看之約略 中央部，並且具備：線圏（電磁線圈）30 ;線圈筒管3 1 ;可 動鐵心32;固定鐵心33;芯軸34; 3塊可動平板35、36 、3 7 ;永久磁鐵3 8 ;形成爲筒狀之鐵製蓋罩40、42 ;鐵 製支撐板44、45、46、47;及固定桿48等。 線圈30係收納在配置於支撐板44與支撐板47之間 的線圈筒管3 1內，固定桿48係利用螺栓、螺絲帽固定在 金屬框架2的底板部。 芯軸34係順著鉛直方向配置在電磁石20的中央部。 芯軸34係使其下部側插入可動平板35、36、37的各個貫 穿孔內，並且使其上部側插入支撐板46、47的各個貫穿 孔，而形成爲可在上下方可自由滑動。在芯軸34的外周 面中係利用螺絲帽固定可動鐵心3 2、可動平板3 5、3 6、 -11 - 201230109 37’並且在芯軸34的上部側中透過銷26以自由轉動的方 式連結連結構件2 8的一端。 在芯軸34中係安裝3塊可動平板35、36、37。將最 下部的可動平板37爲小的原因係爲用以將可動部的質量 適切化。在可動鐵心32的周圍中係配置被固定在支撐板 45下部的永久磁鐵38。該永久磁鐵38係配置爲在可動鐵 心32朝上方移動而與固定鐵心33接觸時，與可動鐵心 32的周圍接觸。 固定鐵心3 3係利用例如螺栓固定在支撐板4 7的下部 。爲了減少磁阻抗’將可動鐵心32及固定鐵心33爲純鐵 或矽鋼皆可。 使一端連結在芯軸34上部側之連結構件28的另一端 係利用銷2 9連結在第2相桿體1 4的連結銷1 3附近。又 如第2及4圖所示，在正面圖寬幅方向位於左側的相（以 下稱爲第1相）之連結銷1 3的軸方向外端部中係安裝遮斷 彈簧25的一端，遮斷彈簧25的另一端係安裝在金屬框架 2的底板部。遮斷彈簧25係在可動子10投入而使連結銷 1 3朝上方拉起時呈現伸長且蓄勢的狀態（參照第4圖）。 其次，說明上述之本發明的氣中遮斷器之一實施形態 的動作。在第1及2圖所示之遮斷狀態中，當將投入指令 輸入到控制基板1 9時，根據來自控制基板1 9的訊號使電 磁石20的線圈（電磁線圈）30通電，在線圈30的周圍中係 利用連繫可動鐵心32—固定鐵心33—支撐板47、46—蓋 罩4 2—支撐板44、45—可動鐵心32的路線形成磁場，並

-12- 201230109 且在可動鐵心3 2的上部側側面使向上的吸力動作 動鐵心3 2朝固定鐵心3 3側移動，並且使可動鐵4 附在固定鐵心3 3。 此時，因爲利用永久磁鐵3 8所形成的磁場方 伴隨著線圈30的激磁所產生的磁場方向相同，因 高吸力的狀態下使可動鐵心3 2朝向固定鐵心3 3側 其中，在支撐板46、47、44、45中，將線圈側， 支撐板47、44加厚，可以確保對於發生衝擊的強 據線圈3 0之磁束的流通面積》 當形成根據電磁石20的投入動作時，如第3 所示，芯軸3 4係反抗遮斷彈簧2 5的彈性力而朝上 ，並且將根據從電磁石20發生的電磁力形成的驅 達到連結構件28。該驅動力係透過連結構件28、ί 達到第2相桿體14，使第2相桿體14以主旋轉南 點朝順時鐘方向旋轉》該結果爲在主旋轉軸15軸 端的其他相桿體14、14也同樣朝順時鐘方向旋轉. 藉此，使3相分的連結銷13各自上昇移動的 而且使一端連結在該連結銷13之3相分的絕緣桿 自上昇移動。由於在該絕緣桿12的另一端中係連 端部軸支在旋轉軸9的可動子1〇，因此根據絕緣本 一端側之上昇移動，使3相分的可動子10係各自 軸9爲中心朝逆時鐘方向轉動。該結果爲由於3相 動子1〇之前端部係各自與3相分的固定子11a、1 插入，因此可以實現氣中遮斷器1的投入。 ，使可 』、32吸 向也與 此在提 移動。 也就是 度與根 及4圖 方移動 動力傳 肖29傳 & 15支 支另一 > 同時， 12也各 結將基 P 12的 以旋轉 分的可 lb對向 -13- 201230109 該結果爲係使連繫主旋轉軸15、桿體14、連結銷13 、絕緣桿1 2、及可動子1 0的連結點之線成爲約略直線狀 ，並且將連結銷13配置在上方位置，遮斷彈簧25係在氣 中遮斷器1的投入動作中形成經常維持伸長持續蓄勢的 狀態》 其次，當將遮斷指令（開極指令）輸入到控制基板19 時，將伴隨遮斷指令的訊號從控制基板1 9輸出到線圈30 。該結果爲在線圈30中流通與投入時相反方向的電流， 而在線圈30的周圍形成與投入時相反方向的磁場。因爲 使從線圈30產生的磁束與從永久磁鐵38產生的磁束相互 抵消，而使軸方向端面（上面）中的吸力變得比來自遮斷彈 簧25產生彈性力更弱，因此使可動鐵心32從固定鐵心 33分開而朝下方向移動。 當伴隨著可動鐵心32的移動而使連結銷34朝下方移 動時，如第1及2圖所示，透過連結構件28、銷29，使 第2相桿體14以主旋轉軸15爲支點朝逆時鐘方向旋轉。 該結果爲在主旋轉軸15軸支另一端的其他相桿體14、14 也同樣朝逆時鐘方向旋轉。 藉此，使3相分的連結銷13各自下降移動的同時， 而且使一端連結在該連結銷13之3相分的絕緣桿12也各 自下降移動。由於在該絕緣桿12的另一端中係連結將基 端部軸支在旋轉軸9的可動子10，因此根據絕緣桿12的 一端側之下降移動，使可動子1 〇以旋轉軸9爲中心朝順 時鐘方向轉動。該結果爲由於3相分的可動子10之前端 -14- 201230109 部係各自與3相分的固定子lla、lib對向拔出，因此可 以貫現氣中遮斷器1的遮斷。 該結果爲連繫主旋轉軸15及桿體14的線、與連繫絕 緣桿12及可動子1〇的連結點之線係在連結銷13中呈反 \字狀，並且使連結銷13配置在下方位置，而使遮斷彈 簧2 5的伸長被解除。 根據上述本發明之氣中遮斷器的一實施形態，因爲組 合單純的肘節機構16及附有永久磁鐵38的電磁操作器 2〇而構成氣中遮斷器1的操作機構，因此可以使永久磁 鐵38小型化，而且可以充分確保遮斷速度。該結果爲可 以提供更小型化及謀求低價化的氣中遮斷器1。 又根據上述本發明之氣中遮斷器的一實施形態，在氣 中遮斷器1的投入動作之後，雖然保持可動子10的投入 位置之保持力係由電磁石20的永久磁鐵38承擔，但是由 於採用肘節機構，因此永久磁鐵3 8的保持力係以加上遮 斷彈簧25的彈性力及電磁石20之可動鐵心32的本身重 量等之程度爲佳。因此，可以使永久磁鐵3 8小型化，並 且可以提供圖謀低價化的氣中遮斷器1。 又因爲不需要習知的氣中遮斷器所具備之保持可動子 的投入位置之機械式閂鎖機構，因此可以減少構成此等機 構之零件數目’可以提供謀求低價化的氣中遮斷器1。 再者’根據上述本發明之氣中遮斷器的一實施形態， 氣中遮斷器1的遮斷動作雖然是使電磁石20的可動鐵心 32朝下方移動並且按壓肘節機構16，使可動子10從固定 -15- 201230109 子1 1拔出而加以實行，但是由於使電磁石2 0的可動鐵心 32之本身重量朝動作方向作用，並且與遮斷彈性力一起 加算，因此可以充分確保氣中遮斷器1的遮斷速度。該結 果爲即使是小型的電磁石也可以提供確保遮斷速度之氣中 遮斷器1。 又根據上述本發明之氣中遮斷器的一實施形態，因爲 以具有3相連結的主旋轉軸15，並且利用中央的第2相 部份與電磁石20的芯軸34連結的方式而構成肘節機構 16，因此可以將氣中遮斷器1的動作穩定化，而且可以減 少零件數目。該結果爲可以提供更小型化及謀求低價化的 氣中遮斷器1。 【圖式簡單說明】 第1圖係爲以一部份剖面顯不本發明之氣中遮斷器的 一實施形態的遮斷狀態之側面圖》 第2圖係爲以一部份剖面顯示第1圖所示之本發明之 氣中遮斷器的一實施形態的遮斷狀態之正面圖。 第3圖係爲以一部份剖面顯示本發明之氣中遮斷器的 一實施形態的投入狀態之側面圖。 第4圖係爲以一部份剖面顯示第3圖所示之本發明之 氣中遮斷器的一實施形態的投入狀態之正面圖。 【主要元件符號說明】 1 :氣中遮斷器 -16- 201230109 2 :金屬框架 3 :台車 4 :固定側導體 5 :可動側導體 6、7 :斷路夾 8 :支撐構件 9 :旋轉軸 10 :可動子 11 :固定子 1 2 :絕緣桿 1 3 :連結銷 1 4 :桿體 15 :主旋轉軸 1 6 :肘節機構 17a :電容器 17b :電容器 1 7c :電容器 18 :環帶（固定模具） 1 9 :控制基板 20 :電磁石（電磁操作器） 2 5 :遮斷彈簧 2 8 :連結構件 3 0 :線圈 3 2 :可動鐵心 -17 201230109 3 3 :固定鐵心 34 :芯軸 3 8 :永久磁鐵 -18-

Claims (1)

1. 201230109 七、申請專利範園： 1. —種氣中遮斷器，其特徵爲具備： 具有固定子、及與前述固定子對向並且可 在支撐軸的刀刃形可動子之開閉器部； 具有配置在上方的固定鐵心、與前述固定 置在下方的可動鐵心、利用電磁力接觸/分離 心及前述可動鐵心的線圏、及永久磁鐵之電磁 蓄存用以激磁前述電磁操作器的前述線圈 容器； 與對於前述開閉器部的投入指令或遮斷指 制從前述電容器供給到前述線圈的電流之通電 基板；及 與前述電磁操作器中的前述可動鐵心連結 據前述電磁操作器的電磁力形成的驅動力傳達 器部之方式，配設在前述電磁操作部上方之肘 2. 如申請專利範圍第1項之氣中遮斷器，； 前述電磁操作器的前述永久磁鐵係以在前 與前述固定鐵心接觸時，接觸前述可動鐵心下 置在前述線圈的支撐板下部。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之氣中遮斷ί 前述肘節機構部係具備：3相分獨立構成 子、透過連結銷使一端連結在與前述各個可動 緣桿之3相分的各桿體、貫穿軸支前述3相分 一端之旋轉軸、及連結前述電磁操作器的可動 轉動地軸支 鐵心對向配 前述固定鐵 操作器； 的電力之電 令應答，控 方向之控制 ，並且將根 到前述開閉 節機構部。 库中， 述可動鐵心 部的方式配 器，其中， 之前述可動 子連結的絕 各桿體的另 鐵心及前述 -19- 201230109 桿體之連結構件。 4. 如申請專利範圍第3項之氣中遮斷器，其中’ 具備：將一端安裝在前述肘節機構部之前述連結銷’ 並且將另一端安裝在前述氣中遮斷器的底板之遮斷彈簧’ 前述遮斷彈簧係在使前述開閉器部中的前述可動子投 入，並且使前述連結銷朝上方拉起時呈現伸長且蓄勢。 5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之氣中遮斷器 ’其中， 前述電磁操作器係配置在由正面角度觀看之寬幅方向 的約略中央。 S -20-