Current switch

本発明は、電流開閉器に関し、特に回動中心から半径方向に延在し自由端が回動軌跡を描くように往復動作するブレード型の可動接触子と、可動接触子の回動範囲内で可動接触子と接離する固定接触子とを備えた電流開閉器に関するものである。

例えば特許文献１では、回動可能に軸支され自由端が回動軌跡を描くように往復動作するブレード型の可動接触子と、可動接触子が接触する通電部材を有する固定接触子とを備えた電流開閉器が開示されている。

また、特許文献２では、主固定電極の開放側に隣接して補助固定電極を配設し、主固定電極と接離可能なブレード型の可動電極には、投入時に主固定電極と接離する主接触部を設けるとともに、開放時に主接触部が主固定電極から離間した後に、補助固定電極から離間する補助接触部を設け、開放時において補助固定電極と補助接触部との間で発生するアークをそれと交差する方向の磁束により駆動消弧するように永久磁石を配設した開閉器の電極構造が開示されている。

しかしながら、上記特許文献２に記載の電極構造では、主固定電極に隣接し、かつ主固定電極とは別部品として補助固定電極および永久磁石を配設しているので、部品点数が増加し、さらに開閉器全体の寸法が増大するという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アークを永久磁石で駆動して電流開閉性能を向上させるとともに寸法の縮小化も可能な電流開閉器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電流開閉器は、回動中心から半径方向に延在し自由端が回動軌跡を描くように往復動作するブレード型の可動接触子と、前記可動接触子と接離し、前記可動接触子の回動面を挟んで両側に互いに対向して対を成すとともに回動軌跡方向に配列された複数対の通電接触子を有する固定接触子と、前記可動接触子に設けられた可動アーク接触子と、前記複数対の通電接触子のうち前記可動接触子が前記固定接触子と離れた状態で最も可動接触子側となる一対に設けられた固定アーク接触子と、これらの固定アーク接触子が設けられた前記一対の通電接触子内で前記固定アーク接触子の近傍に配置され、前記回動面を挟んで対を成して互いに対向し、いずれの着磁方向も前記回動面と直交するように配置された一対の永久磁石と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、アークを永久磁石で駆動し電流開閉性能を向上させるとともに寸法の縮小化も可能となる。

図１は、実施の形態１に係る電流開閉器の構成を示す図であり、（ａ）は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路（投入）状態における配置構成を示した図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。

図２は、実施の形態１に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。

図３は、実施の形態２に係る電流開閉器の構成を示す図であり、（ａ）は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路（投入）状態における配置構成を示した図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。

図４は、実施の形態２に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。

図５は、実施の形態３に係る電流開閉器の構成を示す図であり、（ａ）は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路（投入）状態における配置構成を示した図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。

図６は、実施の形態３に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。

図７は、実施の形態４に係る電流開閉器の構成を示す図であり、（ａ）は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路（投入）状態における配置構成を示した図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。

図８は、実施の形態４に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。

図９は、実施の形態５に係る電流開閉器の構成を示す図であり、（ａ）は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路（投入）状態における配置構成を示した図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。

図１０は、実施の形態５に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。

以下に、本発明に係る電流開閉器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、（ａ）は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路（投入）状態における配置構成を示した図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。 図２は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。 図２では、可動アーク接触子１と固定アーク接触子２との間にアーク４が発生している様子を示している。

電流開閉器は、可動接触子２６と、この可動接触子２６と接離する固定接触子２０とを備えて構成される。 電流開閉器は、例えば六フッ化硫黄ガスなどの絶縁ガスが充填されたタンク（図示せず）内に配置される。

可動接触子２６は、絶縁操作軸３０に軸支されたブレード型の接触子である。 可動接触子２６は、回動中心Ｐから半径方向に延在する概略細長板状を成し、絶縁操作軸３０を回動中心として自由端が回動軌跡Ｌを描くように回動する。

可動接触子２６の先端部には例えば銅−タングステン合金などの耐アーク材料から形成された可動アーク接触子１が設けられている。 ここで、可動アーク接触子１は、可動接触子２６の往復動作方向において可動接触子２６の固定接触子２０側の先端部に設けられている。 すなわち、可動アーク接触子１は、開放時において可動接触子２６が固定接触子２０と最後まで接触する側の可動接触子２６の先端部に設けられている。 可動アーク接触子１は、回動面に平行な可動接触子２６の両面のそれぞれ一部と両面間の端面の一部を覆うように設けられている。 なお、回動面は回動軌跡Ｌを含む面である。

可動接触子２６の自由端は、例えば可動接触子２６の回動軌跡Ｌに沿った形状を成している。 このような形状とすることにより、可動接触子２６が電圧印加状態で回動する際の自由端の電界を、回動範囲を増大させずに緩和することができる。

固定接触子２０は、それぞれ可動接触子２６が進入する開口部が形成された断面概略Ｕ字型を成し、この開口部は絶縁操作軸３０方向に向けて配置されている。 固定接触子２０は、先端を開口部に向けて対を成し回動軌跡Ｌ方向に配列された複数対の通電接触子３１と、通電接触子３１の基部を傾動可能に支持する支持枠（図示せず）と、通電接触子３１を先端部が互いに接近する方向に付勢する加圧部材（図示せず）と、通電接触子３１、支持枠、及び加圧部材の周囲を覆いこれらを外部の電界から遮蔽する遮蔽部材としての外枠４５とを備えている。

通電接触子３１は、可動接触子２６の回動面を挟んで互いに対向するよう配置され、かつ、可動接触子２６の回動軌跡Ｌ方向に所定の間隔を空けながら複数対併設されている。 図示例では、回動軌跡Ｌ方向における隣接する通電接触子３１間の間隔は例えば等間隔としている。 通電接触子３１は、それぞれ例えばフィンガー形状をしている。 通電接触子３１の長さは例えば互いに等しい。 回動軌跡Ｌ方向に各々列を成す複数対の通電接触子３１は、基部に穿孔された貫通孔を挿通する支持棒３５により一括して支持されている。 通電接触子３１は、接続導体２２に接続されている。

外枠４５は、例えば形状的な自由度が大きく電界の遮蔽に効果的な鋳物で作製され、固定接触子２０の外殻を構成しており、通電接触子３１、支持枠、及び加圧部材の周囲を覆う概略箱状を成し、対を成し略平行に対向して配置された通電接触子３１の先端部間隙に対応する位置にブレード型の可動接触子２６が進入する開口部が形成されている。

固定アーク接触子２は、可動接触子２６が固定接触子２０から離れた状態で（図２参照）、可動接触子２６の往復動作方向（回動軌跡Ｌ方向）において、複数対の通電接触子３１のうち最も可動接触子２６側の一対の各先端部に設けられている。 図１及び図２では、固定アーク接触子２が設けられた通電接触子３１を通電接触子３１ａで示し、その他の通電接触子３１を通電接触子３１ｂで示している。 固定アーク接触子２は、一対の通電接触子３１ａの先端部における互いに対向する側に設けられている。 固定アーク接触子２は、例えば銅−タングステン合金などの耐アーク材料から形成される。

一対の通電接触子３１ａ内には一対の永久磁石６ａ，６ｂが配置されている。 すなわち、一対の通電接触子３１ａのうちの一方内には永久磁石６ａが配置され、他方内には永久磁石６ｂが配置されている。

永久磁石６ａ，６ｂは、いずれもその着磁方向が可動接触子２６の回動面と略直交するように配置され、回動面を挟んで両側に互いに対向して配置されている。 永久磁石６ａ，６ｂは、それぞれ例えば柱状であり、同一直線上に配置されている。

永久磁石６ａ，６ｂは、回動中心Ｐから見たときに、径方向に固定アーク接触子２が設けられた範囲内にあり、固定アーク接触子２の背後に配置されている。 つまり、永久磁石６ａ，６ｂは、回動面と直交する方向に、固定アーク接触子２を挟んで対向して配置されている。 そのため、永久磁石６ａ，６ｂは、可動アーク接触子１と可動アーク接触子２との接離点の近傍に配置される。

また、永久磁石６ａ，６ｂは、回動中心Ｐから見たときに、可動アーク接触子１と固定アーク接触子２との接離点よりも例えば径方向の外側に配置されている。 なお、永久磁石６ａ，６ｂを、接離点よりも径方向の内側、又は接離点と径方向に略同じ位置に配置する構成でもよい。

また、永久磁石６ａ，６ｂは互いに異なる極性が対向するように配置されている。 すなわち、回動面を挟んで、例えば永久磁石６ａのＮ極と永久磁石６ｂのＳ極とが対向している。 したがって、アーク４の発生位置では、磁束密度の向きは永久磁石６ａ，６ｂの着磁方向と略平行であり、磁束密度は可動接触子２６の往復動作方向と略平行なアーク４と略直交することとなる。

なお、通電接触子３１ａの幅は、通電接触子３１ｂの幅よりも大きくしている。 この構造は、永久磁石６ａ，６ｂの設置を容易にするとともに、アーク４が発生する固定アーク接触子２の幅がより大きくなるので、アーク４が隣接する通電接触子３１ｂに移動してこの通電接触子３１ｂが溶損するのを防止する効果がある。

本実施の形態の動作について説明する。 以下では、例えば開放動作について説明するが、投入動作についても同様である。 閉路状態（図１）では、可動接触子２６は通電接触子３１と接触しているが、開放時には、まず可動接触子２６と通電接触子３１とが開離し、続いて可動アーク接触子１と固定アーク接触子２とが開離する。 したがって、アーク４は、可動アーク接触子１と固定アーク接触子２との間で発生する（図２）。 しかし、通電接触子３１ａ内に永久磁石６ａ，６ｂが配置されており、永久磁石６ａ，６ｂ間の磁束密度はアーク４と略直交する方向に生じているため、アーク４は発生と同時に、磁束密度とアーク４の延伸方向（往復動作方向）の双方に直交する方向にローレンツ力を受けて駆動され、消弧性の絶縁ガスにより効果的に冷却され消弧される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、永久磁石６ａ，６ｂによりアーク４をガス空間内で駆動させて速やかに消弧することができ、電流開閉性能が向上する。

特に、永久磁石６ａ，６ｂは、通電接触子３１ａ内に配置されているので、可動アーク接触子１と固定アーク接触子２との接離点の極めて近傍に配置されることとなり、永久磁石６ａ，６ｂの発生する磁束密度によるアーク４の駆動が極めて効果的となり、電流開閉性能が向上することとなる。

さらに、本実施の形態によれば、永久磁石６ａ，６ｂを固定接触子２０の内部に配置するようにしたので、固定接触子２０の外部に設ける構成と比較して、電流開閉器全体の寸法の縮小化も可能となる。

また、本実施の形態によれば、回動面を挟んで一対の永久磁石６ａ，６ｂの互いの異なる極性が対向するようにアーク４の近傍へ永久磁石６ａ，６ｂを設けたので、アーク４の近傍で、アーク４の延伸方向（往復動作方向）と直交する磁束密度を増大させることができ、アーク４の消弧がより促進される。

なお、永久磁石６ａ，６ｂの着磁方向は例えば互いに同じ向きとすることもできる。 すなわち、回動面を挟んで、例えば永久磁石６ａのＮ極と永久磁石７ｂのＮ極とが対向して配置する構成も可能である。 この場合、永久磁石６ａ，６ｂは、回動中心Ｐから見たときに、可動アーク接触子１と固定アーク接触子２との接離点よりも径方向の例えば外側に配置することが好ましく、この場合、アーク４の発生位置では、磁束密度の向きは永久磁石６ａ，６ｂの着磁方向と略直交し、磁束密度は可動接触子２６の往復動作方向と略平行なアーク４と略直交することとなる。

また、永久磁石６ａ，６ｂのいずれか１個を例えば回動面の片側に配置する構成も可能である。

実施の形態２．
図３は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、（ａ）は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路（投入）状態における配置構成を示した図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。 図４は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。 なお、図３及び図４において、図１及び図２と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下では、主に、図１及び図２との相違点について説明する。

図３及び図４に示すように、本実施の形態では、可動接触子２６の内部にも永久磁石１８が配置されている。 ここで、永久磁石１８は、可動アーク接触子１の近傍に配置されており、よって、可動アーク接触子１と固定アーク接触子２との接離点の近傍に配置されることとなる。

また、永久磁石１８は、その着磁方向が例えば可動接触子２６の延在方向（径方向）と略平行に配置されている。 永久磁石１８は、例えば柱状である。 アーク４の発生位置では、永久磁石１８による磁束密度の向きは、可動接触子２６の往復動作方向と略平行なアーク４と略直交することとなる。

なお、永久磁石１８は、その着磁方向が例えば可動接触子２６の回動面と略直交するよう配置することもできる。 この場合でも、アーク４の発生位置では、磁束密度の向きを、可動接触子２６の往復動作方向と略平行なアーク４と略直交するようにすることができる。

本実施の形態の動作について説明する。 以下では、例えば開放動作について説明するが、投入動作についても同様である。 閉路状態（図３）では、可動接触子２６は通電接触子３１と接触しているが、開放時には、まず可動接触子２６と通電接触子３１とが開離し、続いて可動アーク接触子１と固定アーク接触子２とが開離する。 したがって、アーク４は、可動アーク接触子１と固定アーク接触子２との間で発生する（図４）。 ところが、実施の形態１で説明したように通電接触子３１ａ内に永久磁石６ａ，６ｂが配置されており、永久磁石６ａ，６ｂによる磁束密度はアーク４の発生位置でアーク４と略直交する方向に生じており、加えて、可動接触子２６内に配置された永久磁石１８の磁束密度がアーク４と略直交する方向に生じている。 そのため、アーク４は発生と同時に永久磁石６ａ，６ｂ及び永久磁石１８の双方が発生する磁束密度によりローレンツ力を受けて駆動され、消弧性の絶縁ガスにより効果的に冷却され消弧される。

本実施の形態によれば、通電接触子３１ａ内の永久磁石６ａ，６ｂに加えて、可動接触子２６内にも永久磁石１８を設けたので、実施の形態１よりもさらに電流開閉性能が向上する。 なお、本実施の形態のその他の構成、動作、及び効果は、実施の形態１と同様である。

実施の形態３．
図５は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、（ａ）は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路（投入）状態における配置構成を示した図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。 図６は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。 なお、図５及び図６において、図１及び図２と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下では、主に、図１及び図２との相違点について説明する。

図５及び図６に示すように、本実施の形態では、固定アーク接触子２は、通電接触子３１ａのみならず、通電接触子３１ｂにも設けられている。 つまり、固定アーク接触子２は、すべての通電接触子３１に設けられている。 通電接触子３１ｂにおける固定アーク接触子２の配置箇所は通電接触子３１ａの場合と同様である。

このような構成によれば、永久磁石６ａ，６ｂに駆動されたアーク４が揺動し、このアーク４が通電接触子３１ａの固定アーク接触子２から通電接触子３１ｂへ移動した場合でも、この通電接触子３１ｂにも固定アーク接触子２が設けられているので、その損耗を防ぐことができる。 なお、本実施の形態のその他の構成、動作、及び効果は、実施の形態１と同様である。 また、本実施の形態と実施の形態２とを組み合わせることもできる。

実施の形態４．
図７は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、（ａ）は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路（投入）状態における配置構成を示した図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。 図８は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。 なお、図７及び図８において、図１及び図２と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下では、主に、図１及び図２との相違点について説明する。

図７及び図８に示すように、本実施の形態では、可動接触子２６と通電接触子３１との接離点が回動中心Ｐに対して一つの円弧上に配置される。 すなわち、可動接触子２６と各通電接触子３１ｂとの接離点、及び可動接触子２６と通電接触子３１ａ（固定アーク接触子２）との接離点は、回動中心Ｐを中心とした接離点半径Ｒの円弧上に配置される。 なお、実施の形態１では、可動接触子２６と通電接触子３１との接離点群は通電接触子対の配列方向に直線的に配置されている。 図７では、通電接触子３１ａ（固定アーク接触子２）と可動接触子２６との接離点と、通電接触子対の配列方向中央の通電接触子３１ｂと可動接触子２６との接離点との径方向の距離をｄで示している。

このような構成によれば、可動接触子２６と通電接触子３１との接離点群が、同一直線上ではなく、回動中心Ｐを中心とした一つの円弧上に配置され、通電接触子３１ｂの接離点と固定アーク接触子２の接離点との距離が長くなっているので、アーク４の発生時に、アーク４が固定アーク接触子２から通電接触子３１ｂに移動し通電接触子３１ｂの接離点近傍が損耗されることを防ぐことが可能となる。

なお、本実施の形態では、通電接触子３１ａ，３１ｂの長さは互いに等しくし、接離点の位置を互いに変えることで、固定アーク接触子２から通電接触子３１ｂへのアーク４の移動を抑制している。 したがって、通電接触子３１ａ，３１ｂの長さ自体は異ならせる必要がない。

本実施の形態のその他の構成、動作、及び効果は、実施の形態１と同様である。 また、本実施の形態と実施の形態２，３との組み合せも可能である。

実施の形態５．
図９は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、（ａ）は可動接触子の回動面における断面構成を示したもので、特に閉路（投入）状態における配置構成を示した図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。 図１０は、本実施の形態に係る電流開閉器の構成を示す図であり、特に開放動作途中における配置構成を示した図である。 なお、図９及び図１０において、図１及び図２と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下では、主に、図１及び図２との相違点について説明する。

図９及び図１０に示すように、本実施の形態では、通電接触子３１は３対以上設けられており、通電接触子３１ａとこれに隣接する通電接触子３１ｂとの間隔ｂは、隣接する通電接触子３１ｂ同士の間隔ａよりも大きくなっている。

このような構成によれば、アーク４の発生時に、永久磁石６ａ，６ｂによりアーク４が揺動されて固定アーク接触子２から隣接する通電接触子３１ｂに移動することを防止することができ、通電接触子３１ｂの損耗を防ぐことが可能となる。

なお、本実施の形態のその他の構成、動作、及び効果は、実施の形態１と同様である。 また、本実施の形態と実施の形態２〜４との組み合せも可能である。

以上のように、本発明は、例えばガス絶縁開閉装置における電流開閉器として有用である。

１ 可動アーク接触子 ２ 固定アーク接触子 ６ａ，６ｂ，１８ 永久磁石 ４ アーク ２０ 固定接触子 ２２ 接続導体 ２６ 可動接触子 ３０ 絶縁操作軸（回転軸）
３１，３１ａ，３１ｂ 通電接触子 ３５ 支持棒 ４５ 外枠