JP2000076985A - 電気保護装置のための過電流及び不足電圧機能を有するスイッチ及びそのための過電流センサ - Google Patents

電気保護装置のための過電流及び不足電圧機能を有するスイッチ及びそのための過電流センサ

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JP2000076985A JP11128649A JP12864999A JP2000076985A JP 2000076985 A JP2000076985 A JP 2000076985A JP 11128649 A JP11128649 A JP 11128649A JP 12864999 A JP12864999 A JP 12864999A JP 2000076985 A JP2000076985 A JP 2000076985A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 電気保護装置のための過電流及び不足電圧機
能を有するスイッチの提供。 【解決手段】機械的開閉接点２と、前記開閉接点２のた
めのラッチできるスイッチラッチ６と、導体Ｓ１〜Ｓ３
と連係する過電流センサ３と、電気機械的な不足電圧リ
レー７とを有し、励起状態ではスイッチラッチ６を解除
する。過電流の場合に、過電流センサ３が不足電圧リレ
ー７を励起電圧から分離し、また不足電圧の場合には落
下する。かくして過電流の場合及び不足電圧の場合の双
方の場合に、不足電圧リレー７により、スイッチラッチ
６の解除が生じる。電流導体Ｓ１〜Ｓ３に流れる電流を
得るための特に単純な変流器は、プリント回路基板上の
導体断面両側の一対の誘導ループで形成され、互いに向
き合う一対の鉄芯半体Ｋ11〜Ｋ32が、１つの半体がプリ
ント回路基板の夫々の側となるように設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば主電圧２３
０Ｖ／４００Ｖなどの通常の交流電源に接続可能な装置
(device)のための過電流機能及び不足電圧機能を有する
保護スイッチであって、導体 (conductor；導線)のため
の機械的な開閉接点(switching contact)と、開閉接点
のためにラッチできるスイッチラッチ(switch latch)
と、導体と連係する過電流センサと、その励起電圧(exc
iting voltage)が導体電圧から導き出される電気機械的
な不足電圧リレー（relay；継電器）とを有するような
スイッチに関する。
【０００２】このような保護スイッチは、一極(one-pol
e)構造であっても良いが、好ましくは多極構造、特に３
極構造である。この場合、極数により、過電流を監視さ
れるいくつかの個別導体及び導体夫々のための開閉接点
が存在する。これと対照的に、すべての開閉接点を操作
するための単一の共通スイッチラッチであっても十分に
目的にかなう。
【０００３】本発明は、更に上述の型の保護装置スイッ
チ(protective equipment switch)と共に使用すること
が好ましく、かつ有利である過電流センサにも関わる。
【０００４】
【従来の技術】上述の型の保護装置スイッチは種々の設
計のものが知られている。一般的には、バイメタルが過
電流センサとして使用されており、不足電圧リレーが別
ユニット中に組み込まれている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】一般的に保護装置スイッ
チに関して、これにより経済的であるように構成部品を
できるだけ少なくして単純な構成であるように、できる
だけ自動的に製造又は組立てが可能であるように、しか
も効果的な較正(calibration)の要請に答えたいとする
ことが要望されている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による保護装置ス
イッチは、請求項１により特徴づけられる。これは、導
体のための機械的開閉接点と、前記開閉接点のためのラ
ッチできるスイッチラッチと、導体と連係する過電流セ
ンサと、その励起電圧が導体電圧から導き出される電気
機械的な不足電圧リレーとを有するスイッチであって、
過電流の場合に、過電流センサが不足電圧リレーを励起
電圧から分離し、不足電圧リレーの復帰によりスイッチ
ラッチの解除を生じさせるよう構成したスイッチからな
る。
【０００７】本発明の保護装置スイッチを従来設計のも
のと比較すると、特に過電流の場合でも不足電流の場合
でも、同じ構成部品、即ち不足電圧リレーによりスイッ
チラッチの解除が生じる。不足電圧の場合、不足電圧リ
レーが通常の態様でその励起を失い次いで解放(releas
e)する。過電流の場合、不足電圧リレーの励起が過電流
センサにより強く遮断される。
【０００８】不足電圧リレーは、スイッチラッチを直接
に解除できるようにすることが好ましく、その電機子(a
rmature；接極子)が直接にスイッチラッチのラッチ又は
ラッチレバーとして構成されているようにする。
【０００９】不足電圧リレーを通常のバイメタルからな
るスイッチラッチを解除するための能動素子(active el
ement)として使用することにより、機械的な固定素子(f
ixedelement)を、過電流センサを構成するために有利に
使用することができ、過電流センサは変流器と電子回路
を組み合わせて構成することが好ましい。
【００１０】本発明の一部であるこのような過電流セン
サは請求項１２に特徴づけられている。
【００１１】特定された特徴（例えば電流に対する時間
が１／ｘ或いは双曲線特性であるバイメタルのそれに近
似する特徴）による変流器信号により、電子回路は、そ
の励起電圧から不足電圧リレーの先述分離を生起させ
る。この場合、電子回路が特定用途向けの集積回路(ASI
C；application specific integrated circuit)の形の
集積回路として形成されている場合に更に有利である。
【００１２】特に簡単な変流器は、プリント回路基板上
の導体断面両側の一対の誘導ループで形成され、変流器
の鉄芯を形成するため、互いに向き合う一対の鉄芯半体
が、１つの半体がプリント回路基板の夫々の側となるよ
うに設けられる。プリント回路基板が同時に電子回路の
キャリアとして使用されても良い。
【００１３】変流器を使用することにより、電子回路へ
の電圧供給は導体からであっても良く、この場合には、
少なくとも電子回路がASICとして設計されておれば、更
に整流器が必要である。ASICの場合のように、変圧器及
び整流器を上述のプリント回路基板に設置することがで
き、ASICのように、完全に或いは一部だけを集積構成と
することができる。
【００１４】好ましくは電子回路中で、不足電圧リレー
の励起電圧も変換された電圧から由来するようにする。
次いで前記不足電圧リレーは直接に電子回路により制御
することができ、特に前記電子回路がASICである場合、
低電圧レベルであるため（典型的には５Ｖ），きわめて
小型でコンパクトに設計できる。
【００１５】本発明のそのほかの好ましい実施例及び利
点は、以下に添付図面と関連する以下の説明から明らか
になろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、特にモータ保護スイッチ
に適した３極電気保護スイッチの分解図である。
【００１７】この保護スイッチは、いくつかの面を積み
重ねたモジュール組み立て式であって、その１つの面を
他の面の上部に取り付けた形で形成されている。符号１
は平坦な上部が開口する皿形の下側ハウジング部を示
す。この皿は、３つの機械的な二重開閉接点２と、これ
らの開閉接点２を通ってスイッチターミナルＬ１〜Ｌ３
とＴ１〜Ｔ３との間を流れる電流及び電圧を得ると共に
これらの値から制御電圧を得るために使用される過電流
センサをからなるユニット３を有する。下側ハウジング
部１には、スイッチロッド４が設けられており、これは
その長手方向に動くことができ、このスイッチロッド４
は開閉接点２の部品として支承する。該スイッチロッド
４を移動させることにより、開閉接点は中央の開位置又
はゼロ位置から２つの位置へ移動することができ、夫々
のスイッチロッド４の両側は、２つのオン位置を示して
おり、例えば接続している(connected；連結式)電気モ
ータの前進回転または後方回転に使用される。
【００１８】同様に上部が開口する皿形に形成されてい
る別のハウジング部５には、スイッチラッチ６が設けら
れている。このスイッチラッチ６をラッチするか又はラ
ッチ解除するための不足電圧リレー７は、上記ユニット
３と電気的に接続している。上記スイッチラッチ６は、
回転ノブ８により手動で操作することができ、前記スイ
ッチロッド４を経由して、下側ハウジング部１に配列さ
れた機械的な開閉接点２に当たるか又はこれを動かす。
この目的のためにスイッチロッド４は、カム９を経由し
てスイッチラッチ６のスイッチレバー１１と連係してい
る。このカム９は、上記ハウジング部５の底面の開口１
０を通じ、ハウジング部５内に突出している。保護スイ
ッチの上端は、カバープレート１２により閉鎖されてい
る。このカバープレート１２は、ネジ１３によって前記
上側ハウジング部５と接続可能であると共に、上側ハウ
ジング部５が該ネジ１３により下側ハウジング部１と接
続可能であり、従って保護スイッチのすべての部分を固
定できる。保護スイッチは一方向のみから、即ち上方か
ら取り付けることができる。
【００１９】図２は、図１の保護スイッチの主要な構成
を示す。その態様が図示されており、それによれば、開
閉接点２により保護スイッチの入力端Ｌ１〜Ｌ３は図示
のゼロ又は開位置から出力端Ｔ１〜Ｔ３と，スイッチロ
ッド４を移動させることにより２つの方法で接続するこ
とができる。スイッチロッド４の移動は、スイッチラッ
チ６を手動で動かすことにより行う。スイッチオンする
ことは、不足電圧リレー７の電機子１４が引き込み状態
にあって、しかもスイッチラッチ６をラッチして接続状
態にある時に限り可能であり、このことは記号的 (symb
olically)にのみ示されている。電機子１４を解放(rele
ase；復旧)してスイッチラッチ６がスイッチオン位置の
１つでラッチ解除されると、スイッチラッチ６はスプリ
ング作用によってスイッチロッド４をそのゼロ位置へ復
帰動作させ、かくして開閉接点２が開く。
【００２０】不足電圧リレー７は、電子回路１５によっ
てそのコイルの励起回転の検出に設定されており、ここ
では、ユニット３の集積回路(ASIC)形成部分として具体
化されている。３つの導体Ｓ１〜Ｓ３の電流Ｉ１〜Ｉ３
は、夫々個別の電子回路により測定され、図３の解放曲
線（電流又は公称電流(nominal current)に対する解放
時間）に従って励起電圧が生じるか又は遮断される。遮
断は、電機子１４の解放及びスイッチラッチ６のラッチ
解除を導く。図３の解放曲線は１／ｘ特性を有し、これ
は原則的には、従来のバイメタル素子の解放特性に略対
応している。電流Ｉ１〜Ｉ３は、変流器Ｗ１〜Ｗ３によ
って導体Ｓ１〜Ｓ３に対し得られる。導体Ｗ１〜Ｗ３
は、電子回路と共に過電流センサを構成する。
【００２１】電子回路１５の供給電圧は、この例ではＳ
１，Ｓ２である導体の２つと接続するユニット１６によ
り供給される。このユニット１６は、変圧器と整流器回
路（詳細には図示せず）を有する。例えば４００Ｖであ
る導体相互の間の電圧から、ユニット１６は５Ｖの直流
電圧(direct voltage)を生成する。２つの導体Ｓ１，Ｓ
２の間の電圧（主電圧(mains voltage)）がない場合、
ユニット１６は供給電圧を電子回路に送らず、電子回路
１５はもはや不足電圧リレーのための励起電圧を生成し
ない。従って、主電圧がない場合には、不足電圧リレー
７の電機子１４の解放及びスイッチラッチ６の解除に至
る。供給電圧が存在しない場合には、スイッチはスイッ
チオンされないか又は再度スイッチオンされることはな
い。
【００２２】図４は、電子回路(ASIC)１５及びユニット
１６のキャリアとして使用されるプリント回路基板１７
の外観を示す。このプリント回路基板１７には、更に３
つの導体Ｓ１〜Ｓ３の断面が、伝導軌道(conducting tr
ack；導体トラック)の直線断面として形成されている。
この平坦な伝導軌道として、一対の螺旋コイル又は誘導
ループＷ11〜Ｗ32がその対の半分がこれら直線伝導軌道
の各側に配列されている。このような螺旋コイル又は誘
導ループは、導体Ｓ１〜Ｓ３を流れる電流を得る。
【００２３】図５には、図４のプリント回路基板１７の
断面図を示し、Ｕ字型半体Ｋ11〜Ｋ32は、変流器Ｗ１〜
Ｗ３の一部を構成し、このＵ字型半体半体は、プリント
回路基板１７の両面に配置されており、準閉鎖(quasi-c
losed)の鉄芯を構成している。プリント回路基板１７の
面には、上記鉄芯半体Ｋ11〜Ｋ32の対面Ｕ字脚が、変流
器Ｗ１〜Ｗ３の螺旋コイルによって密閉されている。図
１においても鉄心半体Ｋ11〜Ｋ32が識別されるが、この
場合には半円形に描かれている。
【００２４】図４及び図５は、接続ピン１８も示してお
り、これらはプリント回路基板１７から上方に向いてい
る。この接続ピン１８は電子回路(ASIC)１５と、上側ハ
ウジング部５に配置された不足電圧リレー７との間を直
接に接続する。
【００２５】電子回路(ASIC)１５と供給電圧を生成する
ユニット１６に関しては、既に述べたようにできる限り
コンパクトに、特に集積部品として設計されるのが良
く、それによりスイッチ構造全体の高度な小型化が達成
される。有利には、電子スイッチ１５により行われる保
護機能は、図３に示す解放曲線のディジタル数値計算に
より実現される。この場合、スイッチは電子回路を適切
にプログラミングすることにより（例えば記憶された計
算パラメータを変えることにより）、極めて容易に較正
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による過電流機能及び不足電圧機能を
有する保護装置スイッチの分解図である。
【図２】 ３極構造スイッチの基本構造の説明図であ
る。
【図３】 可能な解放曲線である。
【図４】 ３つの変流器、解放曲線を計算するASIC及び
電圧をASICに供給するための組み込まれた変圧器／整流
器を有するプリント回路基板の１つの面を示す。
【図５】 図４のプリント回路基板のＩ−Ｉ線に沿える
断面図である。
【符号の説明】
1 下側ハウジング部 2 開閉接点 3 過電流センサを含むユニット 4 スイッチロッド 5 上側ハウジング部 6 スイッチラッ
チ 7 不足電圧リレー 9 カム 10 孔 11 スイッチレバー 12 カバープレート 13 ネジ 14 電機子 15 電子回路(ASIC) 16 ユニット 17 プリント回路基
板 18 接続ピン I1〜I3 電流 S1〜S3 導体 W1〜W3 変流器

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 過電流及び不足電圧機能を有する電気保
    護装置スイッチであって、導体（Ｓ１〜Ｓ３）のための
    機械的な開閉接点（２）と、この開閉接点（２）のため
    のラッチ可能なスイッチラッチ（６）と、上記導体（Ｓ
    １〜Ｓ３）と連係する過電流センサ（３）と、その励起
    電圧が導体電圧から導き出される電気機械的な不足電圧
    リレー（７）とを有する電気保護装置スイッチにおい
    て、 前記過電流センサ（３）が過電流の場合に不足電圧リレ
    ー（７）を励起電圧から分離し、 不足電圧リレー（７）の復帰によりスイッチラッチの解
    除を生じさせるよう構成したことを特徴とする電気保護
    装置スイッチ。
  2. 【請求項２】 前記不足電圧リレー（７）の電機子（１
    ４）が、スイッチラッチ（６）のラッチとして構成され
    ている請求項１記載の電気保護装置スイッチ。
  3. 【請求項３】 前記過電流センサ（３）が、変流器（Ｗ
    １〜Ｗ３）及び電子回路（１５）からなり、この電子回
    路（１５）は、変流器信号により、特定された特徴によ
    り励起電圧から不足電圧リレー（７）の分離を生じさせ
    る請求項１または２記載の電気保護装置スイッチ。
  4. 【請求項４】 前記電子回路（１５）への供給電圧が、
    変圧器／整流器回路（１６）により導体電圧から得られ
    る請求項３記載の電気保護装置スイッチ。
  5. 【請求項５】 前記不足電圧リレー（７）の励起電圧が
    電子回路（１５）で生じる請求項３または４記載の電気
    保護装置スイッチ。
  6. 【請求項６】 前記電子回路（１５）が集積回路(ASIC)
    である請求項３〜５のいずれか記載の電気保護装置スイ
    ッチ。
  7. 【請求項７】 前記変流器（Ｗ１〜Ｗ３）が、プリント
    回路基板（１７）上の導体（Ｓ１〜Ｓ３）断面両側の一
    対の誘導ループ（Ｗ11〜Ｗ32）で形成され、変流器の鉄
    芯を形成するため、互いに向き合う一対の鉄芯半体が、
    １つの半体がプリント回路基板（１７）の夫々の側とな
    るように設けられている請求項３〜６のいずれか記載の
    電気保護装置スイッチ。
  8. 【請求項８】 前記プリント回路基板（１７）が集積回
    路（１５）のキャリアとして使用される請求項７記載の
    電気保護装置スイッチ。
  9. 【請求項９】 前記プリント回路基板（１７）が、変圧
    器／整流器回路（１６）のキャリアとして使用される請
    求項７または８記載の電気保護装置スイッチ。
  10. 【請求項１０】 ハウジング部中に組み込まれ、前記開
    閉接点（２）及び電流センサ（３）が第１取り付け面
    に、スイッチラッチ（６）と不足リレー（７）が第２取
    り付け面に配置されている請求項１〜９のいずれか記載
    の電気保護装置スイッチ。
  11. 【請求項１１】 前記スイッチラッチ（６）が回転レバ
    ー（８）により手動で操作可能にした請求項１〜１０の
    いずれか記載の電気保護装置スイッチ。
  12. 【請求項１２】 前記変流器（Ｗ１〜Ｗ３）と電子回路
    （１５）とを組み合わせて形成される特に請求項１〜１
    １のいずれか記載の保護装置スイッチのための過電流セ
    ンサ。
  13. 【請求項１３】 前記電子回路（１５）が、変流器信号
    により特定された信号に基ずいて解放を生じさせる請求
    項１２記載の過電流センサ。
  14. 【請求項１４】 前記電子回路（１５）が、特定用途向
    けの集積回路(ASIC)の形の集積回路として形成されてい
    る請求項１２または１３記載の過電流センサ。
  15. 【請求項１５】 前記変流器（Ｗ１〜Ｗ３）が、プリン
    ト回路基板（１７）上の導体（Ｓ１〜Ｓ３）断面両側の
    一対の誘導ループ（Ｗ11〜Ｗ32）からなり、変流器の鉄
    芯を形成するため、互いに向き合う一対の鉄芯半体（Ｋ
    11〜Ｋ32）が、１つの半体がプリント回路基板（１７）
    の夫々の側となるように設けられている請求項１２から
    １４のいずれか記載の過電流センサ。
  16. 【請求項１６】 前記プリント回路基板（１７）が集積
    回路（１５）のキャリアとして使用される請求項１５記
    載の過電流センサ。
JP11128649A 1998-05-08 1999-05-10 電気保護装置のための過電流及び不足電圧機能を有するスイッチ及びそのための過電流センサ Pending JP2000076985A (ja)

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