JP2009081222A - Electromagnet apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁石装置に関し,特に,平板型電磁石において,低コストでしかも効率的に吸引動作を行うことが可能な電磁石装置に関するものである。 The present invention relates to an electromagnet device, and more particularly to an electromagnet device capable of performing a suction operation efficiently at a low cost in a flat electromagnet.
従来、電磁石装置における吸引力を向上させる方法として,鉄芯の磁束飽和値を上げる方法,吸引断面積を大きくする方法が挙げられていた。ここで,鉄芯の磁束飽和値については,従来からその限界ぎりぎりで使用していたため,これ以上磁束飽和値を上げることは困難であり,また,吸引断面積については,電磁石自体の寸法が大きくなると共に重さも増大するという欠点があることが指摘されている(特許文献1)。 Conventionally, as a method of improving the attractive force in an electromagnet device, a method of increasing the magnetic flux saturation value of the iron core and a method of increasing the attractive cross-sectional area have been cited. Here, since the magnetic flux saturation value of the iron core has been used to the limit, it has been difficult to increase the magnetic flux saturation value any more, and the size of the electromagnet itself is large for the attraction cross-sectional area. However, it has been pointed out that there is a drawback that the weight increases as well (Patent Document 1).
これらの欠点を解決するために,特許文献1において,電磁石自体の寸法や重さを増大させることなく,効果的に鉄芯の磁束飽和値を高め,ひいては電磁石の吸引力を向上させることを目的として,吸引用鉄芯の内部側磁束還流部の断面積が,可動鉄片に対し逆向きに次第に増大し,最大位置での断面積が該還流部の先端面積の2倍以上であることを特徴とした平板型電磁石を提供している。 In order to solve these drawbacks, Patent Document 1 aims to effectively increase the magnetic flux saturation value of the iron core and thus improve the attractive force of the electromagnet without increasing the size and weight of the electromagnet itself. The cross-sectional area of the inner-side magnetic flux return part of the suction iron core gradually increases in the opposite direction to the movable iron piece, and the cross-sectional area at the maximum position is more than twice the tip area of the return part. A flat plate type electromagnet is provided.
また,電磁石装置においては,その構造上,鉄芯と該鉄芯に吸着する可動鉄片との間に設けられる空隙の大きさにより吸引力が変化し,該空隙を小さくすることにより,吸引力がすることは従来から知られていることである。しかしながら,空隙の大きさは,電磁石におけるストロークの大きさと関係しているため,当然のことながら,空隙が小さい場合には,ストロークも小さくなるため,ストロークを大きくした電磁石を提供する場合には不適であった。 Also, in the electromagnet device, the attractive force varies depending on the size of the gap provided between the iron core and the movable iron piece attracted to the iron core due to its structure, and the attractive force is reduced by reducing the gap. This is what is known in the art. However, since the size of the gap is related to the stroke size of the electromagnet, it is natural that when the gap is small, the stroke is also small, so it is not suitable for providing an electromagnet with a large stroke. Met.
しかしながら,電磁石における吸引用鉄芯の内部側磁束還流部の断面積を,可動鉄片に対し逆向きに次第に増大させ,最大位置での断面積が該還流部の先端面積の2倍以上であることを特徴として電磁石を構成する場合,通常の電磁石と比べると各部品コストの増大が予想され,また,各々の部品の組み立て性を考えた場合,通常のコイルの巻き方に比べて巻き径が変動するため,新たな生産設備の投入が必要になるなど,安価大量に生産する場合にはコスト面で課題が残る。 However, the cross-sectional area of the inner-side magnetic flux return part of the attracting iron core in the electromagnet is gradually increased in the opposite direction to the movable iron piece, and the cross-sectional area at the maximum position is more than twice the tip area of the return part. When the electromagnet is constructed with the characteristics of the above, the cost of each part is expected to increase compared to a normal electromagnet, and when considering the assembly of each part, the winding diameter fluctuates compared to the normal coil winding method. For this reason, there is a problem in terms of cost when producing a large quantity at a low cost, such as the need to introduce new production equipment.
また,所定のストロークが必要とされる電磁石を提供する場合,吸引力を向上させるために,単に前記空隙を小さくして構成した場合には,前記所定のストロークが得られないという課題があった。 Further, when providing an electromagnet that requires a predetermined stroke, there is a problem that the predetermined stroke cannot be obtained if the gap is simply made small in order to improve the attractive force. .
そこで,本発明は,電磁石の吸引力を向上させるにあたり,従来から開示されている鉄芯の磁束飽和値を上げる方法や吸引断面積を大きくする方法を採らずとも,また,電磁石における吸引用鉄芯の内部側磁束還流部の断面積を,可動鉄片に対し逆向きに次第に増大させ,最大位置での断面積が該還流部の先端面積の2倍以上であることを特徴とせずとも,鉄芯や可動鉄片は従来と同等のものを用いながら低コストでしかも効率的に吸引動作を行うことが可能な電磁石装置を提供し,なおかつ,所要のストロークを確保することができる電磁石装置を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, in order to improve the attraction force of the electromagnet, the method of increasing the magnetic flux saturation value of the iron core and the method of increasing the attraction cross-sectional area, which have been conventionally disclosed, can be used. The cross-sectional area of the inner magnetic flux return part of the core is gradually increased in the opposite direction with respect to the movable iron piece, and the cross-sectional area at the maximum position is more than twice the tip area of the return part. Provide an electromagnet device capable of performing a suction operation efficiently at low cost while using the same core and movable iron pieces as the conventional one, and also provide an electromagnet device capable of ensuring a required stroke. For the purpose.
上述の目的を達成するために,本発明の請求項1では,所定のストロークを要する電磁石装置において,
該電磁石装置は,
継鉄と,
該継鉄の両端部に前記所定の空隙を隔てて対峙して配置される可動片と,
前記継鉄と前記可動片とからなる磁気回路に起磁力を与えるよう貫装されて電流を流す導電部材と,
から構成され,
該可動片は弾性部材により前記所定の空隙を保つ方向に付勢されて配設されるとともに,
該継鉄は前記導電部材の貫装方向を軸方向として一方の空隙の大きさが小さくなるように揺動自在に支持されて配設されたことを特徴として電磁石装置を提供したものである。
In order to achieve the above object, in claim 1 of the present invention, in an electromagnet apparatus that requires a predetermined stroke,
The electromagnet device is
With a yoke,
A movable piece arranged opposite to the predetermined gap at both ends of the yoke;
A conductive member that is inserted so as to give a magnetomotive force to the magnetic circuit composed of the yoke and the movable piece, and that conducts current;
Consisting of
The movable piece is urged and arranged in a direction to keep the predetermined gap by an elastic member,
The yoke provides an electromagnet device characterized in that the yoke is swingably supported so as to reduce the size of one of the gaps with the direction of penetration of the conductive member as the axial direction.
前記可動片を吸着し始めるために必要な吸引力は,前記弾性部材による可動片の付勢力(付勢力をF1とする)以上の大きさが必要となるが,
所定の空隙(それぞれの空隙の大きさをL1,L2とする)を介した磁気回路において発生する吸引力(吸引力をFとする)は,
従来のように該継鉄を固定して配設した場合にはαを定数,Iを電流の大きさとして,F=α×I2/(L1+L2)2と表されるのに対して,
本発明のように,該継鉄を揺動自在に支持して配設した場合においては,空隙の大きさは所定の大きさから小さくなる方向に変動するため,揺動自在に支持して配設した場合の空隙の最小値をL1,L2´とすると,(L1+L2)>(L1+L2´)という大小関係となる。
したがって,所定の吸引力Fを生じさせるのに必要な電流Iの大きさを,小さくすることができる。
なお,該継鉄は前記導電部材の貫装方向を軸方向として揺動自在に支持されて配設されているため,所定の空隙の大きさは保つことができ,けだし所定のストロークは確保することができるものである。
これにより,低コストでしかも効率的に吸引動作を行うことが可能な電磁石装置を提供し,なおかつ,所要のストロークを確保することができる電磁石装置を提供することができる。
The suction force required to start attracting the movable piece needs to be larger than the urging force of the movable piece by the elastic member (assuming the urging force is F1).
The attractive force (attractive force is assumed to be F) generated in a magnetic circuit through predetermined air gaps (the sizes of the respective voids are assumed to be L1 and L2),
When the yoke is fixedly arranged as in the prior art, it is expressed as F = α × I 2 / (L1 + L2) 2 where α is a constant and I is a current magnitude.
When the yoke is swingably supported as in the present invention, the size of the gap fluctuates in a direction that decreases from a predetermined size. Assuming that the minimum value of the gap in the case of L1 and L2 ′ is set, the relationship is (L1 + L2)> (L1 + L2 ′).
Therefore, the magnitude of the current I required to generate the predetermined attractive force F can be reduced.
The yoke is supported and disposed so as to be swingable with the penetration direction of the conductive member as an axial direction, so that a predetermined gap can be maintained and a predetermined stroke can be ensured. It is something that can be done.
As a result, it is possible to provide an electromagnet device capable of efficiently performing a suction operation at low cost, and to provide an electromagnet device capable of ensuring a required stroke.
また,前記継鉄は,
該継鉄と前記可動片との間に設けられた空隙のうち,該継鉄の一端部に設けられた所定の空隙の大きさは変えずに,
他端部に設けられた所定の空隙の大きさが小さく変化するよう前記継鉄を支持するケースに遊嵌状態に設けられたことを特徴として電磁石装置を構成してもよい。
The yoke is
Of the gaps provided between the yoke and the movable piece, without changing the size of the predetermined gap provided at one end of the yoke,
The electromagnet device may be configured such that the predetermined gap provided in the other end portion is provided in a loose-fitting state in the case that supports the yoke so that the size of the gap changes small.
これにより,継鉄を支持するための特別な支持部材を設けることなく,遊嵌状態にケースに配設するだけでよいため,低コストでしかも効率的に吸引動作を行うことが可能な電磁石装置を提供し,なおかつ,所要のストロークを確保することができる電磁石装置を提供することができる。 As a result, an electromagnet device capable of performing a suction operation efficiently at low cost because it is only necessary to provide the case in a loosely fitted state without providing a special support member for supporting the yoke. In addition, it is possible to provide an electromagnet device that can secure a required stroke.
また,前記可動片は略平板形状に形成され,
前記継鉄は略コの字形状に形成されて構成されたことを特徴として電磁石装置を提供してもよい。
The movable piece is formed in a substantially flat plate shape,
The yoke may be configured to be formed in a substantially U shape, and an electromagnet device may be provided.
これにより,可動片と継鉄を,特別な形状に形成することなく,ごく一般的な形状にて形成することができ,生産に係るコストを極力低減させることができるものである。 Accordingly, the movable piece and the yoke can be formed in a very general shape without forming in a special shape, and the production cost can be reduced as much as possible.
また,前記可動片は,前記空隙を保つ方向に付勢されるとともに回動自在に設けられた作動部材に取付けられ,
前記導電部材に電流が流れて電磁石装置が作動する場合,前記継鉄に吸引される前記可動片とともに動作する前記作動部材が動作する軌跡上において,
前記作動部材が当接作用してなる第三の部材に対する作用部材としたことを特徴として電磁石装置を構成してもよい。
The movable piece is attached to an actuating member that is urged in a direction to keep the gap and is rotatable.
When a current flows through the conductive member and the electromagnet device operates, on the trajectory on which the operating member that operates together with the movable piece attracted by the yoke operates,
An electromagnet device may be configured by using an action member for a third member formed by contact of the operating member.
これにより,電磁石装置を作動させることにより第三の部材に作用を与えることができる,低コストでしかも効率的に吸引動作を行うことが可能な電磁石装置を提供し,なおかつ,所要のストロークを確保することができる電磁石装置を提供することができるものである。 As a result, an electromagnet device that can act on the third member by operating the electromagnet device and that can perform a suction operation efficiently at low cost and secures a required stroke is provided. It is possible to provide an electromagnet device that can be used.
本件の発明によれば、電磁石の吸引力を向上させるにあたり,従来から開示されている鉄芯の磁束飽和値を上げる方法や吸引断面積を大きくする方法を採らずとも,また,電磁石における吸引用鉄芯の内部側磁束還流部の断面積を,可動鉄片に対し逆向きに次第に増大させ,最大位置での断面積が該還流部の先端面積の2倍以上であることを特徴とせずとも,鉄芯や可動鉄片は従来と同等のものを用いながら低コストでしかも効率的に吸引動作を行うことが可能な電磁石装置を提供し,なおかつ,所要のストロークを確保することができる電磁石装置を提供することができる。 According to the present invention, in order to improve the attraction force of the electromagnet, the method of increasing the magnetic flux saturation value of the iron core or the method of increasing the attraction cross-sectional area, which have been conventionally disclosed, can be used. The cross-sectional area of the inner-side magnetic flux return part of the iron core is gradually increased in the opposite direction to the movable iron piece, and the cross-sectional area at the maximum position is more than twice the tip area of the return part, We provide an electromagnet device that can perform suction operation efficiently at low cost while using the same iron core and movable iron pieces as before, and also provide an electromagnet device that can secure the required stroke. can do.
以下,本発明の実施の形態について,図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1乃至図4は,本発明における第一の実施形態を示したものである。まず最初に本発明の電磁石装置の構造について説明を行う。 1 to 4 show a first embodiment of the present invention. First, the structure of the electromagnet device of the present invention will be described.
100は本発明の電磁石装置である。該電磁石装置100は,継鉄101と,該継鉄101の両端部に所定の空隙(空隙の大きさをL1,L2とする)を隔てて対峙して配置される可動片102と,前記継鉄101と前記可動片102とからなる磁気回路に起磁力を与えるよう貫装されて電流を流す導体部材103と,前記可動片102を前記空隙を保つ方向に付勢する弾性部材104と,前記継鉄101と前記可動片102とを収容するケース105とを備えている。
前記継鉄101は,その一端部において,図中上下に2箇所の突設部1011が形成されており,該突設部1011は,前記ケース105に設けられた継鉄支持部1052により支持されることにより,前記導電部材103の貫装方向を軸方向として,即ち,各々の突設部1011を結ぶ方向を軸として,該突設部1011が設けられた端部とは反対の端部の空隙(L2)の大きさが小さくなるように揺動自在に配設されている。
The
前記継鉄支持部1052は,前記突設部1011を遊嵌状態にはめ込むことができる程度にケース105の一部にリブを形成して設けている。
The
前記可動片102は,図示したように,該可動片102に設けられた回動軸1021がケース105に設けられた可動片支持部1051に支持されるよう構成されている
As shown in the figure, the
また,前記突設部1011を結ぶ方向を軸として,該突設部1011が設けられた端部とは反対の端部の空隙(L2)の大きさが小さくなるように揺動できるよう,図4に示したように,突設部1011が設けられた側とは反対側の部分には,前記ケースとの間に所定のクリアランスが設けられている。これにより,前記継鉄101は,図1に示した状態と,図2に示した状態との間で揺動自在に支持されて配設されている。
Further, with the direction connecting the projecting
次に,電磁石装置100の動作について説明を行う。
Next, the operation of the
まず,前記可動片102を吸着し始めるために必要な吸引力は,前記弾性部材104による可動片102の付勢力(付勢力をF1とする)以上の大きさが必要となる。
ここで,所定の空隙(それぞれの空隙の大きさをL1,L2とする)を介した磁気回路において発生する吸引力(吸引力をFとする)は,
従来のように該継鉄を固定して配設した場合には,αを定数(αは,透磁率,継鉄へのコイルの巻き数,継鉄断面積の積で表される),Iを電流の大きさとして,F=α×I2/(L1+L2)2と表されるのに対して,
本発明のように,該継鉄を揺動自在に支持して配設した場合において,空隙(L2)の大きさは所定の大きさから小さくなる方向に変動するため,揺動自在に支持して配設した場合の空隙の最小値をL1,L2´とすると,この場合の吸引力はF=α×I2/(L1+L2´)2と表される。
空隙の大きさは,(L1+L2)>(L1+L2´)となるため,吸引力は,電流の大きさが同じ場合には,空隙の大きさが小さな(L1+L2´)の場合が大きくなる。
First, the suction force required to start attracting the
Here, the attractive force (attractive force is F) generated in the magnetic circuit through the predetermined air gaps (the sizes of the respective air gaps are L1 and L2) is:
When the yoke is fixedly disposed as in the prior art, α is a constant (α is represented by the product of permeability, number of coils wound on the yoke, and cross-sectional area of the yoke), I Is expressed as F = α × I 2 / (L1 + L2) 2 , where
When the yoke is swingably supported as in the present invention, the size of the gap (L2) varies in a direction that decreases from a predetermined size. In this case, the suction force is expressed as F = α × I 2 / (L1 + L2 ′) 2 .
Since the size of the gap is (L1 + L2)> (L1 + L2 ′), the suction force is large when the size of the gap is small (L1 + L2 ′) when the current size is the same.
これらの空隙(L1+L2),(L1+L2´)と吸引力の関係を図5に示した。即ち,空隙が小さくなるとともに,吸引力は大きくなる特性を示す。ここで,空隙が(L1+L2´)の場合の吸引力をF2としている。 The relationship between these gaps (L1 + L2) and (L1 + L2 ′) and the suction force is shown in FIG. That is, the air gap becomes smaller and the suction force becomes larger. Here, the suction force when the gap is (L1 + L2 ′) is F2.
また,前記空隙がそれぞれの大きさの場合について,吸引力がF1に達するまでの該吸引力と電流Iの関係を図6に示した。空隙の大きさが(L1+L2)の場合に,吸引力がF1の大きさに達する電流値をI1として,空隙の大きさが(L1+L2´)の場合に,吸引力がF1の大きさに達する電流値をI2とすると,I1>I2の関係となる。即ち,所定の吸引力F1を生じさせるのに必要な電流Iの大きさは,空隙の大きさに比例する。 FIG. 6 shows the relationship between the suction force and the current I until the suction force reaches F1 when the gap is of each size. When the gap size is (L1 + L2), the current value at which the suction force reaches the magnitude of F1 is defined as I1, and when the gap size is (L1 + L2 ′), the current at which the suction force reaches the magnitude of F1 If the value is I2, the relation of I1> I2 is established. That is, the magnitude of the current I necessary to generate the predetermined attractive force F1 is proportional to the size of the gap.
なお,該継鉄101は前記導電部材103の貫装方向を軸方向として揺動自在に支持されて配設されているため,所定の空隙の大きさは保つことができ,けだし所定のストロークは確保できている。
Since the
さて,電磁石装置100に備えられた導電部材103に電流を流した場合,該電磁石装置100には起磁力が生ずる。
When a current is passed through the
ここで,前記継鉄101と前記可動片102との間には電流の大きさに応じた吸引力が発生するわけであるが,電流を徐々に増加させていくと,まず,図6で示した「A」のように吸引力が増加していく。
Here, an attractive force corresponding to the magnitude of the current is generated between the
そして,前記継鉄101の揺動を引き起こすのに必要な力をF3とすると,電流がI3に達した時点で,該継鉄101が前記突設部1011を軸中心として空隙L2が小さくなる方向に吸引される。したがって,電磁石100の空隙の大きさは,(L1+L2)から(L1+L2´)に変化する。
When the force necessary to cause the swing of the
すると,電流と吸引力の関係は図6で示した「B」のようになるため,同じ電流I3においても吸引力が増し,電流の大きさがI2になった時点で吸引力がF1に達し,ついには弾性部材104で付勢された可動片102が継鉄101の方向に駆動しはじめ,空隙の大きさが狭くなることと相まって,吸引力が増大し,継鉄101に吸着する。
Then, since the relationship between the current and the attractive force becomes “B” shown in FIG. 6, the attractive force increases even at the same current I3, and the attractive force reaches F1 when the magnitude of the current becomes I2. Finally, the
さて,可動片102は,図示したように,該可動片102に設けられた回動軸1021がケース105に設けられた可動片支持部1051に支持されるよう構成されているため,継鉄101に吸着動作するにあたり,揺動状態にある継鉄101における空隙(L2´)がゼロとなっても,他方の空隙(L1)がゼロではないため,なおも吸着動作を続け,該L1がゼロとなるまで当初位置から移動する。即ち,図3で示した吸着状態となる。
As shown in the figure, the
このように,空隙(L2)は,継鉄101が揺動することにより,吸着の途中過程においては,(L2)よりも小さな(L2´)の大きさに変化するが,最終的に可動片102が継鉄101に吸着する際には,当初の空隙(L1及びL2)の大きさ分だけ可動片102が移動するため,所定のストロークの確保は行うことができる。
As described above, the gap (L2) is changed to a size (L2 ′) smaller than (L2) in the course of adsorption due to the swing of the
次に,第二の実施形態について説明を行う。
図7に第二の実施形態を模式的に示した。
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 7 schematically shows the second embodiment.
本実施の形態では,前述した可動片102が,該可動片102と継鉄101の間の空隙を保つ方向に付勢されるとともに回動自在に設けられた作動部材106に取付けられている。
In the present embodiment, the
前記作動部材106には,回動軸1061が設けられており,また,作動部材106の端部には第三の部材107が所定の間隔を空けて対峙して設けられている。ここで,第三の部材107は,スイッチを想定したものであり,電磁石装置100が作動した場合において,前記可動片102が吸引されるとともに前記作動部材106が回動することにより,該作動部材106の端部が動作する軌跡上において,前記第三の部材107に当接作用し,該作動部材がアクチュエータのごとく作用してなるものである。
The actuating member 106 is provided with a rotating shaft 1061, and a
次に,第三の実施形態について説明を行う。
図8乃至図10に第三の実施形態を示した。第三の実施形態は,電磁石装置を回路遮断器に適用したものである。
Next, a third embodiment will be described.
8 to 10 show a third embodiment. In the third embodiment, an electromagnet device is applied to a circuit breaker.
さて,昨今,分電盤に組み込まれる回路遮断器の機能として,コンセント回路よりも負荷側で発生する比較的小さな短絡(コード短絡)を保護する機能を備えることが要望されている。しかしながら,従来の電磁引外し装置においては,
前述したような比較的小さな短絡(コード短絡)の領域においては,通常の短絡電流と比較して該短絡電流によって発生する電磁力が小さくなる。そのため,前記可動鉄片が電磁枠に引き付けられる力(吸引力)が弱く,前記電磁式の引外し装置が十分に駆動しないというおそれがあった。
Nowadays, as a function of the circuit breaker incorporated in the distribution board, it is desired to have a function of protecting a relatively small short circuit (cord short circuit) generated on the load side from the outlet circuit. However, in the conventional electromagnetic trip device,
In the region of a comparatively small short circuit (cord short circuit) as described above, the electromagnetic force generated by the short circuit current is smaller than the normal short circuit current. Therefore, the force (attraction force) that the movable iron piece is attracted to the electromagnetic frame is weak, and the electromagnetic tripping device may not be driven sufficiently.
前記電磁式の引外し装置が十分に駆動しない場合には,可動片の動作により,前記引外し部材のラッチ部を引外すことができず,結果として,接触子の開離が行えず,電路を遮断することができない。 If the electromagnetic trip device does not drive sufficiently, the latch part of the trip member cannot be removed by the operation of the movable piece, and as a result, the contact cannot be separated, and the electric circuit Can not be cut off.
前記引外し部材のラッチ部を引外す条件としては,前記開閉機構のラッチ部の引外しを妨げる力よりも前記吸引力が大きくなることが必要である。
即ち,前記ラッチ部の引外しを妨げる力には,ラッチ部のラッチを解くための力(係合力)と,引外し部材が付勢ばねにより付勢される力(付勢力)との2つがあるため,電磁引外し装置が引外し部材に作用する位置におけるこれらの合力よりも吸引力が大きくなることが必要である。
As a condition for tripping the latch portion of the tripping member, the suction force needs to be larger than the force that prevents the latch portion of the opening / closing mechanism from being tripped.
That is, there are two forces that prevent the latch part from being tripped: a force for releasing the latch of the latch part (engagement force) and a force for biasing the tripping member by the biasing spring (biasing force). For this reason, it is necessary that the attractive force be larger than the resultant force at the position where the electromagnetic trip device acts on the trip member.
例えば,比較的小さな短絡(コード短絡)の領域で引外し動作を行うことができるように,引外し装置の駆動が始まる短絡電流の大きさを小さくするような解決策として前記付勢ばねの付勢力と前記係合力の合力に打ち勝つよう,前述したような,従来から開示されている鉄芯の磁束飽和値を上げる方法や吸引断面積を大きくする方法,また,電磁石における吸引用鉄芯の内部側磁束還流部の断面積を,可動鉄片に対し逆向きに次第に増大させ,最大位置での断面積が該還流部の先端面積の2倍以上であることを特徴としたものがあるが,せずとも,結果として,引外し装置の大型化や特殊な形状であるがゆえにコストアップを招く恐れがあり,それらを適用するということは現実的ではなかった。 For example, as a solution for reducing the magnitude of the short-circuit current at which the tripping device starts to be driven so that the tripping operation can be performed in a relatively small short-circuit (cord short-circuit) region, the biasing spring is applied. In order to overcome the resultant force of the force and the engaging force, as described above, the method of increasing the magnetic flux saturation value of the iron core, the method of increasing the suction cross-sectional area, and the inside of the iron core for attraction in the electromagnet are disclosed. The cross-sectional area of the side flux return part is gradually increased in the opposite direction to the movable iron piece, and the cross-sectional area at the maximum position is more than twice the tip area of the return part. As a result, the size of the tripping device and the special shape of the tripping device may increase, leading to an increase in cost, and it is not practical to apply them.
回路遮断器の器体を大型化することなく,可動片に作用する電磁力を大きくするには,該可動片と継鉄の磁気ギャップδを狭くする方法が考えられる。磁気ギャップδは電磁力F(吸引力)に1/δ2で比例する。しかし,磁気ギャップを狭くするということは,可動片の移動量が減少することになる。可動片は前記ラッチ部を引外すために必要な移動量は最低限確保しなければならず,磁気ギャップδを狭くし,電磁力を大きくするにも限界があった。 In order to increase the electromagnetic force acting on the movable piece without increasing the size of the circuit breaker body, a method of narrowing the magnetic gap δ between the movable piece and the yoke can be considered. The magnetic gap δ is proportional to the electromagnetic force F (attraction force) by 1 / δ 2 . However, reducing the magnetic gap reduces the amount of movement of the movable piece. The movable piece must have a minimum amount of movement necessary for tripping the latch portion, and there is a limit in reducing the magnetic gap δ and increasing the electromagnetic force.
第三の実施形態は,このような課題に鑑みて,回路遮断器の器体を大型化することなく比較的小さな短絡(コード短絡)の領域においても確実に動作が可能な回路遮断器を提供するべく,電磁石装置を回路遮断器に適用したものである。 In view of such a problem, the third embodiment provides a circuit breaker that can reliably operate even in a relatively small short-circuit (cord short-circuit) region without increasing the size of the circuit breaker body. Therefore, an electromagnet device is applied to a circuit breaker.
図8に電磁石装置を遮断器における電磁引外し装置として用いた例を示す。該電磁石装置100は,コの字形状の継鉄101と可動片102とからなる磁気回路を形成し, その内側に導電部材103を設けている。また,可動片102は磁気回路が開となる方向に弾性部材104により付勢されている。
FIG. 8 shows an example in which an electromagnet device is used as an electromagnetic trip device in a circuit breaker. The
従来の回路遮断器の電磁引外し装置は,電磁枠となる継鉄101が固定されているため,可動片102との空隙(磁気ギャップという)の大きさが可動片102の移動量であった。そこで磁気ギャップは,電路に異常電流(過電流や短絡電流)が流れた場合に回路遮断器の接点を開状態にせしめるために前記可動片102が作用するラッチ機構部のラッチを引外すために必要な移動量を最低でも確保する必要があった。
In the conventional circuit breaker electromagnetic tripping device, since the
本発明では,前記コの字形状の継鉄101において一端部に凸凹部1011を設け,該凸凹部を支点に,もう一方の端部が前記磁気ギャップが狭くなる方向に揺動自在に構成され,電路に短絡電流が流れ始めると,電磁力により継鉄101の一方の腕部が可動片側に近づく(回動する)。
In the present invention, the
一方の腕部が可動片側に近づくことにより,磁気ギャップが狭くなると,電磁力(吸引力)が大きくなり,可動片102が弾性部材の付勢力に打ち勝って,継鉄側に動き始める。可動片が継鉄の片側の腕部に接触しても,継鉄のもう一方の腕部との間に磁気ギャップが存在するため,磁気回路を閉じようと電磁枠の一方の腕部と接触したまま動き続ける。したがって,可動片の移動量は,従来の回路遮断器の電磁枠を固定した場合と同じ距離だけ移動できる。
When one of the arm portions approaches the movable piece side and the magnetic gap becomes narrow, the electromagnetic force (attraction force) increases, and the
前記継鉄101はモールド部材により両サイドから保持され,片側の腕部の両端を凸凹形状とし,継鉄101を保持する回路遮断器のケース側に,凸凹形状と嵌り合うように形状を設け,もう一方の腕部はモールド部材と完全に挟み込まず,反対側の腕部の凸凹形状がケースの凸凹形状から外れない程度の隙間を設ける。これにより継鉄101は凸凹部を支点にして,揺動自在に配置される。
The
また,コの字形状の継鉄101の片側の腕部に軸部を設けて,軸部を中心に揺動自在に保持されるように配置してもよい。
Alternatively, a shaft portion may be provided on one arm portion of the
なお、本発明は、実施の形態に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜、必要に応じて、改良や設計変更は自由であり、例えば、
前記継鉄101に設けた突設部1011と,該突設部1011が遊嵌状態に嵌め込まれる継鉄支持部1052について,継鉄側を凹形状に加工するとともに,継鉄支持部は該凹形状に嵌り合う程度に突出させて形成して構成してもよい。
Note that the present invention is not limited to the embodiments, and can be freely improved and modified as needed, as long as it does not depart from the gist of the invention.
The protruding
また,可動片102に設けた回動軸1021と,該回動軸を支持する可動片支持部1051について,可動片側を凹形状に加工するとともに,ケース側には該凹形状に嵌り合う程度に突出部を形成し構成してもよい。
In addition, with respect to the
これにより,前記電磁式の引外し装置は,短絡電流が流れ始めると,継鉄の一方の腕部が可動片に吸引され,磁気ギャップδが狭くなる,それにより磁気回路の磁気抵抗が小さくなり,可動片に作用する電磁力が大きくなる。次に可動片は付勢ばね力に打ち勝ち,ラッチ機構部に作用しラッチを引外す。継鉄に可動性を持たすことにより,磁気回路の磁気抵抗を減少させ,比較的小さな電流により発生する電磁力であってもラッチ機構部に作用する際の力が十分であるように構成したため,該電磁式の引外し装置の駆動開始電流を小さくすることができ,回路遮断器の器体を大型化することなく,小型でありながらも比較的小さな短絡(コード短絡)の領域においても確実に動作が可能な回路遮断器を提供することができるものである。 Thus, in the electromagnetic tripping device, when a short-circuit current starts to flow, one arm portion of the yoke is attracted to the movable piece, and the magnetic gap δ is narrowed, thereby reducing the magnetic resistance of the magnetic circuit. , The electromagnetic force acting on the movable piece increases. Next, the movable piece overcomes the urging spring force and acts on the latch mechanism to release the latch. By making the yoke movable, the magnetic resistance of the magnetic circuit is reduced, and even when the electromagnetic force is generated by a relatively small current, the force acting on the latch mechanism is sufficient. The drive start current of the electromagnetic trip device can be reduced, and the circuit breaker body can be reduced in size and reliably in a small but relatively short circuit (cord short) region. A circuit breaker capable of operation can be provided.
本発明は,所定のストロークを必要としつつ,駆動電流が小さくても効率的に駆動できる電磁石装置に適用可能である。また,器体を大型化することなく比較的小さな短絡(コード保護)の領域においても確実な遮断動作が可能な回路遮断器への適用が可能である。また,複雑な形状をした部品を使用する必要がなくなるため,回路遮断器の組み立てにおいて,自動化を行う際にも有効であり,より一層の生産性向上を望むことができる。 The present invention is applicable to an electromagnet device that requires a predetermined stroke and can be driven efficiently even when the drive current is small. Further, the present invention can be applied to a circuit breaker capable of performing a reliable breaking operation even in a relatively small short-circuit (cord protection) region without increasing the size of the vessel. In addition, since it is not necessary to use parts having complicated shapes, it is effective for automation in assembling circuit breakers, and further improvement in productivity can be desired.
101 可動鉄片
102 電磁枠
103 付勢ばね
104 導体
105 ベース
101
Claims (4)
該電磁石装置は,
継鉄と,
該継鉄の両端部に前記所定の空隙を隔てて対峙して配置される可動片と,
前記継鉄と前記可動片とからなる磁気回路に起磁力を与えるよう貫装されて電流を流す導電部材と,
から構成され,
該可動片は弾性部材により前記所定の空隙を保つ方向に付勢されて配設されるとともに,
該継鉄は前記導電部材の貫装方向を軸方向として揺動自在に支持されて配設されたことを特徴とする電磁石装置。 In an electromagnet device requiring a predetermined stroke,
The electromagnet device is
With a yoke,
A movable piece arranged opposite to the predetermined gap at both ends of the yoke;
A conductive member that is inserted so as to give a magnetomotive force to the magnetic circuit composed of the yoke and the movable piece, and that conducts current;
Consisting of
The movable piece is urged and arranged in a direction to keep the predetermined gap by an elastic member,
The electromagnet device, wherein the yoke is supported and disposed so as to be swingable with an insertion direction of the conductive member as an axial direction.
該継鉄と前記可動片との間に設けられた空隙のうち,該継鉄の一端部に設けられた所定の空隙の大きさは変えずに,
他端部に設けられた所定の空隙の大きさが小さく変化するよう前記継鉄を支持するケースに遊嵌状態に設けられたことを特徴とする請求項1記載の電磁石装置。 The yoke is
Of the gaps provided between the yoke and the movable piece, without changing the size of the predetermined gap provided at one end of the yoke,
2. The electromagnet device according to claim 1, wherein the electromagnet device is provided in a loosely fitted state in a case supporting the yoke so that a size of a predetermined gap provided in the other end portion is changed small.
前記継鉄は略コの字形状に形成されて構成されたことを特徴とする請求項1乃至請求項2記載の電磁石装置。 The movable piece is formed in a substantially flat plate shape,
The electromagnet device according to claim 1, wherein the yoke is formed in a substantially U shape.
前記導電部材に電流が流れて電磁石装置が作動する場合,前記継鉄に吸引される前記可動片とともに動作する前記作動部材が動作する軌跡上において,
前記作動部材が当接作用してなる第三の部材に対する作用部材としたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電磁石装置。
The movable piece is attached to an actuating member that is urged in a direction to keep the gap and is rotatable.
When a current flows through the conductive member and the electromagnet device operates, on the trajectory on which the operating member that operates together with the movable piece attracted by the yoke operates,
The electromagnet device according to any one of claims 1 to 3, wherein the electromagnet device is an action member for a third member formed by abutting action of the operating member.
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