JP2010097889A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】低定格電流品の回路遮断器においても、熱動電磁式の過電流引き外し装置を備えた小型の回路遮断器を得ることを目的とする。
【解決手段】過電流に応じて開閉機構９を作動させる過電流引外し装置６が、固定鉄心２１を有する電磁石装置６ｂと過電流による熱によって動作する熱動装置６ａとで構成され、固定鉄心２１は該固定鉄心２１の軸に基台取り付け部２１ａを有する。固定鉄心２１は、電磁石装置６ｂが基台１に設置される際に、電磁石装置６ｂの巻線２０ｂの一端に接続された電路部材１９を介在させて、基台取り付け部２１ａに係合する締め付け体７で締め付けられた。
【選択図】図１

Description

この発明は，回路遮断器に関し、特に過電流引き外し装置に関するものである。

従来の高定格電流品の回路遮断器は、過電流引き外し装置の方式として小型で比較的製作が容易な完全電磁式を採用していた。完全電磁式の過電流引き外し装置は、オイルダッシュポット内の制動油の粘性により、可動鉄心の動きに時間差を持たせる時延引き外し特性を得ていた。また、短絡電流などの大電流が発生した場合は、瞬時にアーマチュアが動作することで瞬時引き外し特性を得ていた。

また、低定格電流品の回路遮断器においても、過電流引き外し装置は小型で比較的製作が容易な完全電磁式を採用している場合がある。定格電流の異なる回路遮断器を得るには巻線の巻数や制動油の粘性を変えることで対応していた。

特開平７−１５３３６３号公報（０００２段乃至０００３段、図７及び図８）

しかしながら、従来の完全電磁式の回路遮断器は、時延引き外し特性と瞬時引き外し特性を電磁石装置だけで得ていたために、瞬時引き外し電流値を高く設定し難く、電流の大きさのみを感知して引き外しを行っていたので、異常発熱した場合でも規定の電流が流れない限りは回路遮断器をトリップさせることはできない問題があった。

このために、従来の完全電磁式の回路遮断器は、近年の高効率変圧器や直流交流変換装置などが普及したことにより、突入電流の増大によって誤ってトリップしたり、高調波が誘発する異常発熱により焼損を生じたりする恐れがあった。

この問題は、瞬時引き外し電流値を高く設定することができ、異常発熱の場合にも引き外すことができる熱動電磁式を採用することで解決できる。

しかしながら、熱動電磁式を低定格電流品の回路遮断器に単純に適用すると、バイメタルを低電流で湾曲させるため高抵抗の発熱体を長く構成したり、低電流でも瞬時引き外し特性を得るために電磁石装置の巻線を何十巻きも巻くことで過電流引き外し装置が大きくなったりし、回路遮断器が大きくなる問題があった。

この発明は、低定格電流品の回路遮断器においても、熱動電磁式の過電流引き外し装置を備えた小型の回路遮断器を得ることを目的とする。

この発明に係る回路遮断器は、過電流に応じて開閉機構を作動させる過電流引外し装置が、固定鉄心を有する電磁石装置と過電流による熱によって動作する熱動装置とで構成され、固定鉄心は該固定鉄心の軸に基台取り付け部を有する。固定鉄心は、電磁石装置が基台に設置される際に、電磁石装置の巻線の一端に接続された電路部材を介在させて、基台取り付け部に係合する締め付け体で締め付けられた。

この発明に係る回路遮断器は、低定格電流品の回路遮断器においても、熱動電磁式の過電流引き外し装置を備えた回路遮断器を小型に構成できる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における回路遮断器を示す縦断面図である。図２は、図１に示す負荷端子に接続された過電流引き外し装置の拡大図である。回路遮断器の絶縁筐体３０は、何れも合成樹脂で形成された基台１と蓋体２とで構成される。電源側電線を着脱可能に接続する電源端子２５および負荷側電線を着脱可能に接続する負荷端子１６が基台１に装着されている。一端に電源端子２５が設けられた固定接触子３は基台１に装着されている。固定接触子３に対向して接離する可動接触子４は、過電流に応じて開閉機構９を作動させる過電流引き外し装置６に可動子保持体５を介して接続されている。

可動子保持体５は可動接触子４を回転自在に保持している。また、可動子保持体５は、可動接触子４に接続される接続部（図示せず）と過電流引き外し装置６に接続される接続端子部５ａを有する接続端子部材でもあり、電源端子２５から過電流引き外し装置６に至る電路の一部を構成している。過電流引き外し装置６は負荷端子１６にも接続され、電源端子２５から負荷端子１６に至る電路が構成される。

固定接触子３に対し可動接触子４を開閉動作させる開閉機構９は、トリップバー９ａ等で構成されている。結合ねじ７は、可動子保持体５の接続端子部５ａと過電流引き外し装置６とを電気的に接続し、かつ、接合座金８を介して基台１に固着する。固定接触子３、可動接触子４、開閉機構９および過電流引き外し装置６は絶縁筐体３０の内部に装着されている。

過電流引き外し装置６は、大きく分けると、過電流による熱によって動作し、時延引き外し特性を持たせる熱動装置６ａと、瞬時引き外し特性を持たせる電磁石装置６ｂとから成る。熱動装置６ａは熱動素子であるバイメタル１０を有する。バイメタル１０はバイメタル端子１１とリベット１２により一体に固着され、基台１に固定されている。発熱体１３が絶縁物１４を介してバイメタル１０に巻かれており、一端側をバイメタル１０と電気的に接合し、もう一端側は可撓導体１５を介して負荷端子１６と接続している。調整ねじ１７がバイメタル１０の自由端に取付けられており、熱動作特性を調整する。調整ねじ１７は止めナット１８で止められる。

過電流が発生した場合は、発熱体１３の発熱によりバイメタル１０が湾曲し、調整ねじ１７がトリップバー９ａを押すことで回路遮断器をトリップさせる。

電磁石装置６ｂは、鉄板等の磁性材料で構成されたヨーク１９と巻線部２０を含む電磁石装置主部４０と合成樹脂で形成されたアーマチュア２４とで構成される。電磁石装置主部４０はヨーク１９に嵌合している。電磁石装置６ｂは、ヨーク１９に設けられた長円状の突起１９ａを基台１に設けられた溝部（図示せず）に嵌まるように圧入固定され、かつ基台１の所定の位置に位置決めされる。

巻線部２０は図３に示すように合成樹脂で形成された巻枠２０ａに巻線２０ｂが巻かれている。図３は電磁石装置主部４０の組立図である。巻線２０ｂの一端はヨーク１９と接合されており、もう一端は熱動装置６ａのバイメタル端子１１へと接合されている。巻枠２０ａの中空穴には、何れも磁性材料で形成された固定鉄心２１と可動鉄心２２が挿入されており、可動鉄心２２は押しばね２３によって上方に付勢されている。アーマチュア２４はヨーク１９に設けられた軸穴１９ｂにスナップフィット回転軸２４ｂが挿入され、回動自在に軸支されている。可動鉄心２２の頭部２２ａはアーマチュア２４の溝部２４ａに挿入される。

短絡電流などの大電流が発生した場合、巻線部２０に流れる電流で磁界が発生して可動鉄心２２が押しばね２３に抗して、固定鉄心２１側に吸引され、この動作により、アーマチュア２４がヨーク１９の軸穴１９ｂを中心に時計回りに回転し、トリップバー９ａを押すことで回路遮断器をトリップさせる。

次に、電磁石装置６ｂを組立てる手順を図３、図４に基づいて説明する。図４は電磁石装置６ｂの組立図である。先ず、図３に示すように、巻線部２０の中空穴へ可動鉄心２２、押しばね２３、固定鉄心２１を一方向から順に挿入して電磁石装置主部４０を組み立てる。その後、直ちに図４に示すように、電磁石装置主部４０をヨーク１９の上下にある円弧溝１９ｃ、長円弧溝１９ｄへ挿入し、嵌合固定させる。

その後、電磁石装置主部４０の巻線２０ｂの一端をヨーク１９と接合する。これにより、巻線２０ｂとヨーク１９は電気的に接続されるとともに電磁石装置６ｂとして一体化され、電磁石装置主部４０は完全にヨーク１９から抜けなる。電磁石装置主部４０の巻線２０ｂのもう一端を熱動装置６ａのバイメタル端子１１へ接合する。これにより、電磁石装置６ｂと熱動装置６ａとを結合し過電流引き外し装置６として一体化される。

電磁石装置６ｂの固定鉄心２１の軸には基台取り付け部である雌ねじ部２１ａが設けられている。基台１に勘合された接合座金８の貫通穴に、可動子保持体５の接続端子部５ａに設けられた貫通穴を重ね合わせる。これらの貫通穴が重ね合わされたところに、過電流引き外し装置６を挿入した後、締め付け体であり、雌ねじ部２１ａに螺合する結合ねじ７により締付固定される。電磁石装置６ｂが基台１に設置される際に、ヨーク１９と可動子保持体５の接続端子部５ａとが直接的に圧接し、ヨーク１９に可動子保持体５が電気的に接続される。

接合座金８は、例えば特許第３８４１９８７号公報に開示されている。接合座金８は、例えば弾性を有する鉄板で形成され、可動子保持体５に接触する基台部と、この基台部の両端からほぼ直角に折れ曲がった一対の脚部と、この脚部の先端部から鉤状に折れ曲がった一対の弾性爪とが形成されている。基台１の底部には接合座金８を嵌込むための接合孔が穿設され、この接合孔には一対の弾性爪が係止される係止部が形成されている。接合座金８の弾性を有する一対の弾性爪によって基台１に設けられた係止部を弾圧挟持するので、固定鉄心２１の雌ねじ部２１ａを基台１に強固に固着することができる。

実施の形態１の回路遮断器は、ヨーク１９が巻線２０ｂと可動子保持体５の接続端子部５ａとを接続する電路部材として働くので、可動子保持体５と巻線２０ｂとを接続し中継する中継部材を別途用意する必要がない。したがって実施の形態１の回路遮断器は、この中継部材の厚みの増加によって電磁石装置６ｂの高さ及び過電流引き外し装置６の高さが基台１の上方向に伸びることがない、すなわち回路遮断器の上下方向に余裕空間を生じさせることができる。この余裕空間を削除するように、過電流引き外し装置６を基台１の底部に近づけて設置することで、回路遮断器の上下方向の厚さを薄くし、小型化することができる。

低定格電流品の回路遮断器においては、回路遮断器の上下方向に生まれた余裕空間を利用して、巻線部２０の高さを高く構成できる。これにより、必要なアンペアターンを確保でき、しかも回路遮断器の上下方向の厚さを増加させることがない。したがって、低定格電流品の回路遮断器においても、小型に構成することができる。

低定格電流品の回路遮断器において、巻線２０ｂのアンペアターンが少ない場合は、電磁力が小さいために、電磁石装置６ｂを動かすためには押しばね２３の荷重を小さくしなければならず、トリップバー９ａの荷重に負けて遮断特性が安定しない。これとは異なり、実施の形態１の回路遮断器は、巻線２０ｂのアンペアターンを多くすることができるので、電磁力が増大し、瞬時引き外し特性を安定させることができる。

また、電磁石装置６ｂの固定鉄心２１の軸に雌ねじ部２１ａが設けられ、この雌ねじ部２１ａに結合ねじ７を螺合させて、ヨーク１９と可動子保持体５を電気的に接続したので、巻線２０ｂに接続された中継部材と可動子保持体５とを接続する接続場所を過電流引き外し装置６の基台１への配置領域の外周部に設けて、中継部材と可動子保持体５とを電気的に接続するとともに基台１に固定しなくてもよい。したがって、回路遮断器における電源負荷方向、すなわち電源端子２５と負荷端子１６の方向に余裕空間を生じさせることができる。

この電源負荷方向の余裕空間を利用して、熱動装置６ａを電磁石装置６ｂの周辺において縦に配置、すなわちバイメタル１０を回路遮断器の上下方向の向きに配置することで、回路遮断器の電源負荷方向の長さを増大させることなく、熱動電磁式の過電流引き外し装置を絶縁筐体３０内に構成でき、回路遮断器を小型に構成できる。

電磁石装置６ｂの固定鉄心２１の軸に雌ねじ部２１ａが設けられ、この雌ねじ部２１ａに結合ねじ７を螺合させて、電磁石装置６ｂを基台１に固定したので、結合ねじ７の締め付けによって電磁石装置６ｂが基台１の底面の垂線に対してほとんど傾かずに組み立てることができる。これによりアーマチュア２４とトリップバー９ａとの位置関係が比較的一定にできるので、瞬時引き外し電流、すなわち、回路遮断器の引き外し特性を安定させることができる。

さらに、電磁石装置６ｂの固定鉄心２１の軸心と雌ねじ部２１ａの軸心とが同一にすることで、軸心が同一でないものに比べて電磁石装置６ｂの傾きはさらに小さくなり、アーマチュア２４とトリップバー９ａとの位置関係をより一層一定にすることができるので、同様に、回路遮断器の引き外し特性を著しく安定させることができる。

また、実施の形態１の回路遮断器は、可動子保持体５と巻線２０ｂとを接続し中継する中継部材を介することなく、ヨーク１９と電磁石装置主部４０とが一体化した電磁石装置６ｂを基台１に取り付けることができ、すなわち組立時に位置決めが不安定な中継部材を省略した構成であるため、組立作業が容易になる。

アーマチュア２４は、介在部材を追加することなく、可動鉄心２２に直結させて可動鉄心２２の動きと連動するように構成したので、介在部材がある場合に比べて部品点数を削減することができる。これにより組立工数が削減できる。また、介在部材の配置空間が不要なので、過電流引き外し装置６を小形化できる。アーマチュア２４と電磁石装置６ｂとの連結は、スナップフィット接続によってスナップフィット回転軸２４ｂがヨーク１９の軸穴１９ｂに挿入するだけなので、過電流引き外し装置６の組立作業が容易にできる。

以上のように、この発明の実施の形態１の回路遮断器によれば、基台取り付け部２１ａが固定鉄心２１の軸に設けられ、電磁石装置６ｂが基台１に設置される際に、電磁石装置６ｂの巻線２０ｂの一端に接続された電路部材１９を介在させて、基台取り付け部２１ａに螺合する締め付け体７で締め付けられたので、従来の完全電磁式の回路遮断器を単純に熱動電磁式にした低定格電流品の回路遮断器が大型化してしまうのとは異なり、低定格電流品の回路遮断器においても、熱動電磁式の過電流引き外し装置６を備えた回路遮断器を小型に構成できる。

なお、電磁石装置６ｂの固定鉄心２１に設けた基台取り付け部が雌ねじ部２１ａで、締め付け体が結合ねじ７である場合で説明したが、基台取り付け部が雄ねじ部で、締め付け体がナットであっても構わない。また、基台取り付け部と締め付け体は、互いに係合する他の形状であっても構わない。

この発明の実施の形態１における回路遮断器を示す縦断面図である。 図１に示す過電流引き外し装置の拡大図である。 電磁石装置主部の組立図である。 電磁石装置６ｂの組立図である。

符号の説明

１ 基台、２ 蓋体、３ 固定接触子、４ 可動接触子、５ 可動子保持体、６ 過電流引き外し装置、６ａ 熱動装置、６ｂ 電磁石装置、７ 結合ねじ、９ 開閉機構、１９ ヨーク、２０ｂ 巻線、２１ 固定鉄心、２１ａ 雌ねじ部、２２ 可動鉄心、２４ アーマチュア、２４ｂ スナップフィット回転軸、３０ 絶縁筐体。

Claims (5)

1. 基台と蓋体よりなる絶縁筐体と、前記絶縁筐体の基台に装着された固定接触子と、この固定接触子に対向して設置された可動接触子と、前記固定接触子に対し前記可動接触子を開閉動作させる開閉機構と、前記可動接触子に接続され、かつ、過電流に応じて前記開閉機構を作動させる過電流引き外し装置とを備え、前記過電流引き外し装置は固定鉄心を有する電磁石装置と前記過電流による熱によって動作する熱動装置とで構成された回路遮断器であって、
   前記固定鉄心は該固定鉄心の軸に基台取り付け部を有し、
   前記電磁石装置が前記基台に設置される際に、前記固定鉄心は、前記電磁石装置の巻線の一端に接続された電路部材を介在させて、前記基台取り付け部に係合する締め付け体で締め付けられたことを特徴とした回路遮断器。
2. 前記基台取り付け部の軸心は前記固定鉄心の軸心と同一であることを特徴とした請求項１記載の回路遮断器。
3. 前記電路部材は、前記電磁石装置のヨークであることを特徴とした請求項１または２に記載の回路遮断器。
4. 前記ヨークは前記開閉機構を作動させるアーマチュアの回転軸を軸支し、前記アーマチュアは前記電磁石装置の可動鉄心に接続されたことを特徴とした請求項３記載の回路遮断器。
5. 前記基台取り付け部は雌ねじ部であり、前記締め付け体は接合ねじであり、
   前記電路部材及び前記可動接触子に接続された接続端子部材が前記接合ねじで締め付けられたことを特徴とした請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回路遮断器。

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