JP2010262782A - 回路遮断器の電磁引き外し装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の構成の電磁引き外し装置の寸法等の条件を大きく変更すること無く、唸り音の発生を防止できる回路遮断器の電磁引き外し装置を提供する。
【解決手段】 可動電磁片２は、固定電磁片１のコ字状開放部の略６０％を覆う磁性板２ａと、磁性板２ａを保持し、固定電磁片１の左右側板１ｂに蝶着する非磁性体から成る蝶着片１２を有する蝶番部材２ｂとで構成し、開状態にある磁性板２ａと固定電磁片１との最小距離を１．０ｍｍ、最大距離を３．０ｍｍとし、磁性板をコ字状開放部を蝶着片１２から離して配置した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、短絡電流の発生を検知したら遮断機構部を作動させ、電路の遮断を行うための回路遮断器の電磁引き外し装置に関する。

回路遮断器には、電路に短絡電流等が流れたら、それを瞬時に検知する電磁引き外し装置が設けられ、電磁引き外し装置の短絡電流検出動作を受けて遮断機構部が遮断動作し、電路の途中に設けた接点が開放される（例えば、特許文献１参照）。

従来のこのような目的で使用される電磁引き外し装置は、固定設置される固定電磁片とこの固定片に電磁力により閉動作する可動電磁片とが蝶着されて構成され、何れも鉄等の磁性体から成る金属で作製された。
固定電磁片及び可動電磁片は、例えば鉄により作製されるが、このような磁性体は加工精度に難があるため、動作特性のばらつきや唸り音の発生の原因となっていた。そのため、図４に示すような構成が採用されていた。

図４において、１０１は固定電磁片、１０２は可動電磁片、１０３は電路であり、固定電磁片１０１は略コ字状に折り曲げ形成して電路１０３を囲むように配置され、可動電磁片１０２は固定電磁片１０１のコ字状開放部を閉塞するように配置された。
そして、可動電磁片１０２は、固定電磁片１０１の開放部全体を覆う磁性を有する磁性板１０２ａと、ニッケル鋼板等の非磁性部材で形成した蝶番部材１０２ｂとで形成された。こうして、回動軸部１０２ｃを高精度加工が容易な金属で形成することで、加工精度を高めることができ、動作ばらつき等を無くすことができた。尚、図４において、Ｓ２は固定電磁片１０１と可動電磁片１０２との開状態での最小距離、Ｔ２は最大距離であり、Ｓ２＝０．１５ｍｍ、Ｔ２＝３．０ｍｍであった。

特開平８−３１５７０４号公報

しかしながら、可動電磁片１０２を上記図４に示すように２部材で構成しても、依然唸り音が発生することがあった。この唸り音は、定格電流近くの大電流が電路１０３に流れた時に発生し、このとき発生する磁力により可動電磁片１０２が固定電磁片１０１に吸引されることで発生していた。
そのため、固定電磁片１０１と可動電磁片１０２の距離を十分採れば、抑制することができることは容易に推測できたが、単に距離を開けただけでは、短絡電流を検知する特性自体が変化して規格を満たさなくなってしまうし、電磁引き外し装置の大型化を招いてしまう。また、上記図４に示すような従来の構成から大きな設計変更が必要となり、単純に解決できる問題ではなかった。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、従来の構成の電磁引き外し装置の寸法等の条件を大きく変更すること無く、唸り音の発生を防止できる回路遮断器の電磁引き外し装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、略コ字状に折り曲げ形成されて背板及び左右側板を備えた固定電磁片と、当該固定電磁片のコ字状開放部を覆うように配置されて、前記コ字状開放部を開閉するよう前記左右側板に蝶着された可動電磁片とを有し、前記固定電磁片と前記可動電磁片の間に電路が挿通されて、前記電路に短絡電流が流れることで発生する磁界により、開状態にある前記可動電磁片が閉動作して前記側板に当接動作する回路遮断器の電磁引き外し装置において、前記可動電磁片は、前記固定電磁片のコ字状開放部の少なくとも一部を覆う磁性板と、前記磁性板を保持すると共に、前記左右側板に蝶着する非磁性体から成る蝶着片を有する蝶番部材とで構成され、開状態にある前記磁性板と前記固定電磁片との最小距離が０．８ｍｍ以上であり、最大距離が略３ｍｍであることを特徴とする。
この構成によれば、開状態の磁性板と固定電磁片の最小距離、即ち定常状態の可動電磁片と固定電磁片との最小距離が０．８ｍｍ以上離れているので、定格電流近くの大電流が流れても、その発生磁力で唸り音が発生するようなことがない。また、可動電磁片の磁性板と固定電磁片との距離の最大値は略３ｍｍであり、従来の数値と同様であり、電磁引き外し装置全体の寸法を大きくすることなく短絡電流の検知を良好に行うことができる。

尚、固定電磁片のコ字状開放部を覆うように可動電磁片を配置して、双方を蝶着した構成の電磁引き外し装置の場合、固定電磁片と可動電磁片（の磁性体）との距離が０．８ｍｍの特定値以上離れていれば、唸り音が発生しないことが実験により確認されている。また、開放状態での固定電磁片と可動電磁片との最大距離は通常略３．０ｍｍである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、前記磁性板は、前記左右の側板に亘る幅、及び前記側板の高さの５０〜７０％の高さを有し、前記コ字状開放部を覆う部位であって前記蝶着片から離れた部位に配置されたことを特徴とする。
この構成によれば、固定電磁片に最も接近する蝶着片近傍には磁性板が配置されないので、固定電磁片と可動電磁片の全体の距離を大きくすることなく両者の距離を０．８ｍｍ以上とすることが可能となる。しかも、短絡電流で発生する磁力による磁性板の回転力は、蝶着片近傍に至るほど小さいため、この部分に磁性部材を配置しなくても短絡電流検知動作に大きな影響を及ぼさない。よって、最小の設計変更で唸り音の防止を図ることが可能である。

本発明によれば、開状態の磁性板と固定電磁片の距離、即ち定常状態の可動電磁片のが磁性体部材と固定電磁片との距離が０．８ｍｍ以上離れているので、定格電流近くに大電流が流れても、その発生磁力で唸り音が発生するようなことがない。また、可動電磁片の磁性板と固定電磁片との距離の最大値が略３ｍｍであるため、電磁引き外し装置全体の寸法が大きくなることもない。
また、蝶着片近傍に磁性板がなくても良いため、磁性板を側板の高さより短くすることができ、最小の設計変更で固定電磁片との距離を０．８ｍｍ以上にすることができる。

本発明に係る回路遮断器の電磁引き外し装置の一例を示す側面説明図である。 図１の平面説明図である。 本発明の他の形態を示す電磁引き外し装置の側面説明図である。 従来の電磁引き外し装置の側面説明図である。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１、図２は本発明に係る回路遮断器の電磁引き外し装置の一例を示し、図１は側面説明図、図２は平面説明図である。図において、１は固定電磁片、２は可動電磁片、３は帯状銅片から成る電路、４は可動電磁片２の回動により図示しない遮断機構部を遮断動作させる掛合片である。尚、説明の都合上、図面左方向を前方、右方向を後方として以下説明する。

固定電磁片１は、鉄等の磁性を有する金属板を図２に示すようにコ字状に折り曲げて形成されて、背板１ａと左右側板１ｂ，１ｂを有している。側板１ｂの先端となる図示左側端部は、図２に示すように平行に配置された端面１ｃ，１ｃを有し、この一対の端面１ｃ，１ｃは、図１に示すように僅かに傾斜して形成され、可動電磁片２の当接面となっている。そして、側板１ｂの下部には、可動電磁片２を蝶着する軸部１０が設けられている。
この固定電磁片１は、背板１ａと側板１ｂで囲まれる内部に電路３を収容するように配置され、図示しない回路遮断器筐体内に固定されている。

可動電磁片２は、四角形状の板体で磁性を有する磁性板２ａと、固定電磁片１に連結され、非磁性材料で作製された蝶番部材２ｂとで構成されている。磁性板２ａは蝶番部材２ｂにかしめにより連結されている。
磁性板２ａは、左右の側板１ｂに亘る幅を有し、高さＬ２は固定電磁片１の高さＬ１の約６０％で形成され、固定電磁片１の端面１ｃの上部に対峙するように配置される。

蝶番部材２ｂは、磁性板２ａを保持する保持片１１と、固定電磁片１に蝶着するために保持片１１の下部左右端部から後方へ延設した蝶着片１２と、可動電磁片２を所定方向（固定電磁片１から離れて固定電磁片１の前方を開放する方向）へ付勢するために保持片１１の下端中央から前方へ突設してコイルばね１４に係合する係合片１３とから構成されている。左右の蝶着片１２，１２が左右側板１ｂの外側に配置されて、軸部１０に夫々軸着される。こうして、可動電磁片２は固定電磁片１に蝶着される。
上記図４の従来の構成と比べた場合、磁性板２ａは約６０％の大きさとなっている。そして、定常状態である開放時に、磁性板２ａと固定電磁片１の間の最下部において形成される最小距離Ｓ１が１．０ｍｍであり、最上部において形成される最大距離Ｔ１が３．０ｍｍである。

尚、この最小距離Ｓ１は、０．８ｍｍ以上であれば唸り音の発生を無くすことができることを実験により確認しており、０．８ｍｍの特定値まで狭めることは可能である。一方、最大距離Ｔ１は上記図４の従来の数値３．０ｍｍと同一となっている。この距離は、動作特性上変化させない方が良く、同一であるのが好ましい。但し、３．５ｍｍを越えると過電流検知特性が劣化が見られるため好ましくない。
また、磁性板２ａの高さは、固定電磁片１の高さＬ１の５０％以下になると、短絡電流の検知操作に影響が出て来るし、７０％を越えると、最短距離Ｔ１を特定値以上確保するには蝶着片１２を長くする等の設計変更事項が増えるため、磁性板２ａの高さは、固定電磁片１の高さＴ１の５０〜７０％が好ましい。

このように構成された電磁引き外し装置は、電路３に短絡電流が流れると、図２に示すような磁界Ｂが発生する。この磁界Ｂにより、固定電磁片１には磁性板２ａを吸引する電磁力が発生し、可動電磁片２がコイルばね１４の付勢に抗して矢印Ａ１の方向に回動し、固定電磁片１の端面１ｃに当接する。このモーメント（回転力）は、端面１ｃの全長を覆うように磁性板２ａを長く形成した上記図４に示すような場合に比べて小さくなるが、元々モーメントの小さい蝶着片１２近傍の磁性板を削除しただけであるから、モーメントの減少は僅かであり、遮断動作特性に大きな変化は生じない。
こうして可動電磁片２が回動し、その上端が掛合片４に当接することで、掛合片４を図１の矢印Ａ２に示す後方に移動する。その結果、図示しない遮断機構部が遮断動作し、電路３の途中に設けられた図示しない接点が開動作する。

このように、開状態の磁性板２ａと固定電磁片１の距離、即ち定常状態の可動電磁片２と固定電磁片１との距離が特定値の０．８ｍｍ以上離れているので、定格電流近くに大電流が流れても、その発生磁力で唸り音が発生するようなことがない。また、可動電磁片２の磁性板２ａと固定電磁片１との距離の最大値が３．０ｍｍであるため、電磁引き外し装置全体の寸法が大きくなることもない。
そして、固定電磁片１に最も接近する蝶着片近傍には磁性板２ａが配置されないので、固定電磁片１と可動電磁片２の全体の距離を大きくすることなく両者の距離を０．８ｍｍ以上とすることが可能となる。しかも、短絡電流で発生する磁力による磁性板２ａの回転力は、蝶着片１２近傍に至るほど小さいため、この部分に磁性板２ａを配置しなくても短絡電流検知動作に大きな影響を及ぼさない。よって、最小の設計変更で唸り音の防止を図ることができる。

図３は、本発明の電磁引き外し装置の他の例を示す側面説明図であり、以下、具体的に説明する。但し、上記実施形態と同一の構成部材については同一の符号を付与して説明を省略する。図３において、２１は固定電磁片、２２は可動電磁片であり、固定電磁片２１は、上記実施形態と同様に鉄等の磁性を有する金属板を上記実施形態と同様にコ字状に折り曲げて形成されて、背板２１ａと左右側板２１ｂ、２１ｂとで構成されている。
側板２１ｂの前面には、可動電磁片２２が当接する平坦な端面２１ｃが僅かな傾斜を設けて上部に形成され、下部は可動電磁片２２との距離を確保するために逆方向の傾斜が設けられている。また、側板２１ｂの下部には、可動電磁片２２を蝶着する軸部３０が設けられている。

可動電磁片２２は、四角形の板状で磁性を有する磁性板２２ａと、固定電磁片２１に連結され、非磁性材料で作製された蝶番部材２２ｂとで構成されている。磁性板２２ａは、上記図４の磁性板１０２ａと同一の大きさとなっている。即ち、左右の側板２１ｂ，２１ｂに亘る幅を有し、高さＬ２は固定電磁片１の高さＬ１とほぼ同一で形成され、固定電磁片２１の端面２１ｃの上部に対峙するように配置される。

蝶番部材２２ｂは、磁性板２２ａを保持する保持片３１と、固定電磁片２１に蝶着するために保持片３１の下部左右端部から後方へ延設した蝶着片３２と、コイルばね１４に係合する係合片１３とから構成されている。左右の蝶着片３２，３２は、左右側板２１ｂ，２１ｂの外側に配置され、軸部３０に夫々軸着される。こうして、可動電磁片２２は固定電磁片２１に蝶着される。
蝶着片３２は上記実施形態の蝶着片１２より僅かに長く形成され、側板２１ｂに形成された軸部３０の位置は、僅かに後方に移動した構成となっている。こうして、定常状態である開放時の磁性板２２ａと固定電磁片２１の間で最下部において形成される最小距離Ｓ１を１．０ｍｍとし、最上部において形成される最大距離Ｔ１を３．０ｍｍとしている。

このように構成された電磁引き外し装置は、上記実施形態と同様であり、電路３に短絡電流が流れると、可動電磁片２２がコイルばね１４の付勢に抗して回動し、固定電磁片２１の端面２１ｃに当接する。その結果、図示しない遮断機構部が遮断動作し、電路３の途中に設けられた図示しない接点が開動作する。
この時のモーメント（回転力）は、磁性板２２ａの大きさが上記図４の磁性板１０２と同一であるため、側板２１ｂ先端部の形状、軸部３０の位置、蝶着片３２の長さが異なるが、モーメントに大きな変化は無く、遮断動作特性は変化しない。

このように、開状態の磁性板２２ａと固定電磁片２１の距離、即ち定常状態の可動電磁片２２と固定電磁片２１との距離が０．８ｍｍ以上離れているので、定格電流近くに大電流が流れても、その発生磁力で唸り音が発生するようなことがない。また、可動電磁片２２の磁性板２２ａと固定電磁片２１との距離の最大値が３．０ｍｍであるため、電磁引き外し装置全体の寸法が大きくなることもない。

尚、上記実施形態では、蝶番部材２ｂ，２２ｂにより磁性板２ａ，２２ａを前方から保持しているが、側方から挟持するように保持しても良い。また、固定電磁片１，２１内を挿通している電路３は帯状銅片としているが、過電流を検知するためのバイメタル片であっても良い。

１・・固定電磁片、１ａ・・背板、１ｂ・・側板、１ｃ・・端面、２・・可動電磁片、２ａ・・磁性板、２ｂ・・蝶番部材、３・・電路、１０・・軸部、２１・・固定電磁片、２１ａ・・背板、２１ｂ・・側板、２１ｃ・・端面、２２・・可動電磁片、２２ａ・・磁性板、２２ｂ・・蝶番部材、３０・・軸部。

Claims (2)

1. 略コ字状に折り曲げ形成されて背板及び左右側板を備えた固定電磁片と、当該固定電磁片のコ字状開放部を覆うように配置されて、前記コ字状開放部を開閉するよう前記左右側板に蝶着された可動電磁片とを有し、前記固定電磁片と前記可動電磁片の間に電路が挿通されて、前記電路に短絡電流が流れることで発生する磁界により、開状態にある前記可動電磁片が閉動作して前記側板に当接動作する回路遮断器の電磁引き外し装置において、
   前記可動電磁片は、前記固定電磁片のコ字状開放部の少なくとも一部を覆う磁性板と、前記磁性板を保持すると共に、前記左右側板に蝶着する非磁性体から成る蝶着片を有する蝶番部材とで構成され、開状態にある前記磁性板と前記固定電磁片との最小距離が０．８ｍｍ以上であり、最大距離が略３ｍｍであることを特徴とする回路遮断器の電磁引き外し装置。
2. 前記磁性板は、前記左右の側板に亘る幅、及び前記側板の高さの５０〜７０％の高さを有し、前記コ字状開放部を覆う部位であって前記蝶着片から離れた部位に配置されたことを特徴とする請求項１記載の回路遮断器の電磁引き外し装置。

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