JP2522234B2 - 電磁石の緩衝装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動機の過負荷、電動
機の電源線の欠相による電動機の焼損を防止する保護継
電器等に用いる電磁石の緩衝装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】これらの機器に用いる電磁石は、電磁コ
イルと、同電磁コイルの励磁によって吸引される可動プ
ランジャとを備え、電磁コイルに流れる電流が設定値以
下のときに可動プランジャを非吸引位置に保持するスプ
リングが設けられるのが一般的である。

【０００３】電磁コイルに設定値以上の電流が流れると
可動プランジャが吸引され、設定値以下の電流では、ス
プリングの復元力で可動プランジャは元の位置（非吸引
位置）に戻る。このとき、可動プランジャが電磁石ケー
シングに衝突して衝撃や騒音が発生する。また、可動プ
ランジャが復帰した状態で電磁コイルに設定値以下の電
流が流れている状態においては、電磁コイルによって発
生する交番磁界により、可動プランジャはコイルに流れ
る電流の２倍の周波数で微振動を繰り返すことになり、
騒音が発生する。

【０００４】このため、可動プランジャが当接する部分
にゴムを貼ったりするなどにより騒音および衝撃に対応
するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の緩衝装置では、取り付け作業が煩雑になると
いう問題があった。

【０００６】そこで本発明が解決すべき課題は、取り付
けが簡単で緩衝効果の高い緩衝装置を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明の電磁石の緩衝装置は、電磁コイルと、同電
磁コイルの励磁によって吸引される可動プランジャと、
同可動プランジャを非吸引位置に付勢するスプリングと
を備えた電磁石において、前記可動プランジャの基端部
に対応する電磁石ケーシングの個所に取付孔を設け、こ
の取付孔の径よりもやや大きな外径の頭部を有する前記
取付孔の径よりも小径の軸部の基部に、伏せたカップ状
の傘部を一体に連設した弾性体からなるダンパーを前記
取付孔に取り付けたことを特徴とする。

【０００８】この装置において、ダンパーにおける軸部
の基部に、前記傘部よりも可動プランジャ側に突出する
円錐形の突起を形成することが好ましい。

【０００９】

【作用】電磁コイルに設定値以上の電流が流れると可動
プランジャがスプリングの付勢力に抗して電磁コイル内
に吸引される。電磁コイルに流れる電流が設定値以下の
ときスプリングの復元力により可動プランジャが復帰す
る。このとき、スプリングに蓄勢されたエネルギーが可
動プランジャの運動エネルギーに変換され、その運動に
より可動プランジャの基端部がダンパーに衝突する。ダ
ンパーには伏せたカップ状の傘部が設けられており、そ
の中央部が圧縮力を受ける。ダンパーの中央部には取付
孔に頭部が挿通された軸部が連設されており、取付孔を
ガイドとして軸部が変位する。この変位により可動プラ
ンジャの運動エネルギーが吸収され、緩衝が行われる。
また、電磁コイルによって発生する交番磁界による可動
プランジャの振動に対してもダンパーの軸部変位により
振動が吸収され、騒音がなくなる。可動プランジャの不
作動時および停止後は、ダンパーの自己の弾性力とスプ
リング荷重の均衡がとれた位置までダンパーが変形した
状態で可動プランジャを支える。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を保護継電器に適用した実施例
に基づいて具体的に説明する。

【００１１】図２は本発明を適用した保護継電器の概略
構成図であり、電流動作形の電磁石（以下「電流マグネ
ット」という）３１，３２は３相のうち少なくとも２相
に配置する。この電流マグネット３１，３２は電動機Ｍ
に流れる負荷電流を直接コイルに流して起磁力を発生さ
せ、前記負荷電流が設定値１を超えると作動し、電流が
設定値２以下になると復帰する電流作動形の電磁石で、
前記設定値１と２の関係は、 電動機の定格電流＜設定値２＜設定値１＜電動機の焼損電流特性 の関係にあり、電動機Ｍが過負荷になった場合およびＳ
相電源線が断線し、欠相状態になった場合は、電流マグ
ネット３１，３２に流れる負荷電流が設定値１を超え作
動する。

【００１２】また、Ｒ相電源線が欠相した場合は、Ｓ，
Ｔ相の電流が増加するため、電流マグネット３２が作動
し、Ｔ相電源線が欠相した場合は、Ｒ，Ｓ相の電流が増
加するため、電流マグネット３１が作動する。スイッチ
部である可動接点３３は、バネ性を有する金属の台金を
有し、電流マグネット３１，３２が作動したとき、その
作用を受け固定接点と接触し、電流マグネット３１，３
２が復帰すると自己のバネ力により元に戻る。

【００１３】可動接点３３が閉じると、電源部３４に電
源のＲ相，Ｓ相から制御電源が印加され、電源部３４か
ら時限要素３５、出力部３６に電力が供給され、時限要
素３５はカウントを開始し、この時限が設定時限に達す
ると出力を出して出力部３６を起動する。

【００１４】なお、時限要素３５の時限は、電動機起動
時の起動電流継続時間と焼損時間特性を考慮して決定さ
れており、電動機起動時に流れる起動電流によって一時
的に電流マグネット３１，３２が作動し、前記時限要素
３５がカウントを開始しても起動電流が定格電流に戻っ
た時点で電流マグネット３１，３２は復帰して、接点３
３が開くため、時限要素３５はカウントを中止し、作動
することはない。

【００１５】このようにして、設定値以上の電流が流れ
た場合は、その電流値の大きさに拘わらず常に一定の時
限で作動するＬ特性（図３参照）を実現でき、図４に示
す従来の反限時特性を有する保護継電器において、過負
荷，欠相，拘束等の異常時において保護が確実に行えな
かった問題を解消できる。

【００１６】次に、本発明を実施例に基づいて具体的に
説明する。図５は実施例の正面図、図６は図５のＡ−Ａ
線における断面図、図７は図６のＢ−Ｂ線における断面
図である。

【００１７】図において、１は電動機電源線を接続する
端子ねじ、２は端子ねじ１とコイル３を接続するリード
バー、３は負荷電流が流れたときその電流によって起磁
力を発生するコイル、４はコイル３によって発生した磁
束を導くＵ字形のヨークで、底部分に可動プランジャ７
が貫通する丸孔を持つ。５はＵ字形ヨーク４を閉磁路と
するための蓋で、可動プランジャ７と同一軸上に可動プ
ランジャ７の外形より大きい孔を有し、可動プランジャ
７が吸引されたとき蓋５に当たらない構造となってい
る。６はパイプ状の絶縁物で外側にコイルを巻きつける
とともに内側は可動プランジャ７のガイドとなるボビ
ン，７はアーム８に力を伝達する引っ掛け部７ａを有
し、コイル３の起磁力により吸引される可動プランジ
ャ、８は支点１７を中心に回転し、可動プランジャ７の
動きを可動接点１０に伝えるアームである。

【００１８】９は可動プランジャ７の振動、衝突、衝撃
を吸収、緩衝するダンパーであり、図１（（ａ）は平面
図、（ｂ）は断面図）に示すように、中央の軸部９ａは
ケース２１の取付孔２１ａの径よりもやや小さく、頭部
９ｂは取付孔２１ａの径よりもやや大きく、軸部９ａの
周囲には伏せたカップ状の傘部９ｃが一体に連設されて
いる。軸部９ａの可動プランジャ７側には円錐形の突起
９ｄが形成されている。

【００１９】１０はアーム８の力で固定接点１１に接触
するとともに、アーム８の力がなくなると自己のバネ力
で元に戻る可動接点、１１は可動接点１０を受け止める
固定接点、１２は電源部である電源回路、時限要素であ
るタイマー回路、出力部である出力回路を構成する電子
回路で、この場合のタイマーの時限は電動機の焼損特性
等を考慮し、４秒に設定しておく。また１３は出力リレ
ー、１４は出力リレー１３のｂ接点に接続される端子、
１５は作動電流（設定値１），復帰電流（設定値２）決
定用のスプリングで、可動プランジャ外周とコイルボビ
ン内周の間に設け、その荷重は可動プランジャ７の吸引
力特性により決定される。１６は機構部品を収納するケ
ース、１７はアーム８の支軸、１８は電子回路へ電力を
供給するための電源線、１９は電動機の電源を入・切す
る開閉器のＵ端子，Ｗ端子（図２参照）へ接続するリー
ド線、２０はプリント基板である。

【００２０】次に本実施例の作動を説明する。

【００２１】電動機Ｍ電源入・切用の開閉器４０が閉じ
ると、電動機Ｍに電圧が印加され、回転を始める。この
ときコイル３には負荷電流が流れるが、電動機Ｍが起動
するときに流れる起動電流は定格負荷電流の３〜６倍で
あり、作動電流値が定格負荷電流の１１５％に設定され
た可動プランジャ７が作動することになり、Ｇの距離移
動する（図７参照）。可動プランジャ７には、アーム８
を引っ掛ける引っ掛け部７ａを設けているため、アーム
８は支軸１７を支点として回転し、可動接点１０に作用
し、可動接点１０は固定接点１１に接触して、電子回路
１２の電源回路に電圧が印加される。

【００２２】電源回路に電圧が印加されると、同時にタ
イマー回路３５が起動し、時限のカウントを始めるが、
電動機は通常１秒以内に起動を完了し定格運転になるた
め、負荷電流は定格電流に戻る。

【００２３】前記の電流マグネットは、コイル３，ヨー
ク４，蓋５，可動プランジャ７からなる有限長ソレノイ
ドであり、作動状態では可動プランジャ７はコイル３に
よって発生する磁界中に宙吊りの形でバランスして停止
しているため、負荷電流が１００％に戻ると作動電流値
が１１５％に設定された可動プランジャ７もスプリング
１５の付勢力により元に戻る。したがってアーム８に作
用する力が無くなり、可動接点１０は自己のバネ力で元
に戻り電子回路１２に印加されていた電圧が切れること
になり、タイマー回路の時限カウントは１秒以内で中止
するため設定値の４秒に達せず出力回路は作動しないで
電動機は運転を続ける。

【００２４】この場合、可動プランジャ７に働く力は
吸引力＜スプリング１５の荷重 の関係にあるが、コイ
ル３には負荷電流が直接流れているため、コイル３によ
って発生する磁界は交番磁界であり、可動プランジャ７
はコイル３に流れる電流の２倍の周波数で微振動を繰り
返すことになる。しかしながら、可動プランジャ７が復
帰状態のときは、可動プランジャ７底面とダンパー９の
突起９ｄが接触し、図１（ｃ）に示すように、ダンパー
９は自己の弾性によってＬだけ変形して可動プランジャ
７を支えるため、可動プランジャ７の振動は吸収され騒
音を防止する。このような状態において、何らかの理由
により電動機が過負荷になり、定格電流の１１５％を超
えた場合について説明すると、可動プランジャ７は再び
作動状態となり、可動接点１０が閉じる。したがってタ
イマー回路３５は時限のカウントを開始する。この状態
が設定値の４秒に達するとタイマー回路３５は出力を出
し、出力部３６に接続されているリレー１３が作動して
出力接点３７（ｂ接点）が開く。このｂ接点を利用して
電動機を入・切する開閉器４０を開くことにより電動機
Ｍの焼損を防止できる。

【００２５】次に３相のうち電流マグネットが接続され
ている相の１相が断線し欠相した場合を説明すると、欠
相した側の可動プランジャ７は負荷電流が流れないた
め、復帰状態のままで不作動となるが、３相の他の２相
には定格負荷電流の１７３％が流れることから、電流マ
グネットの作動設定値の１１５％を超えることになる。
本発明の過負荷継電器は３相のうち２相に電流マグネッ
トが接続されているため、少なくとも１個の電流マグネ
ットには前記１７３％の電流が流れることになる。電流
マグネットは１個でも十分可動接点１０を閉じる力を発
生する設計であり、また可動プランジャ７は引っ掛け部
７ａによってアーム８を引っ掛けて作用する構造である
ため、欠相して復帰状態にある可動プランジャ７がアー
ム８を拘束することはなく、作動する。したがって前記
過負荷時と同様に一定時限後に出力リレーが作動し、ｂ
接点が開いて電動機の焼損を防止できる。

【００２６】図８は他の実施例を示す概略構成図である
が、先の実施例は可動プランジャ７に設けた引っ掛け部
７ａでアーム８を引っ掛ける構造に対し、図８の実施例
は可動プランジャ７の先端に設けた突起でアーム８を押
す構造としている。この場合も先の実施例と全く同様の
作動で電動機の焼損を防止できる。

【００２７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、電磁石によって可動プランジャを支持するダンパー
を前記の構成としたので、可動プランジャの振動を効果
的に吸収し、衝撃音や振動等の騒音を防止できる。ま
た、ゴム板等に比べて取付をワンタッチで行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す平面図、断面図および
変形状態の断面図である。

【図２】 本発明を適用する保護継電器の概略構成図で
ある。

【図３】 本実施例の作動特性曲線を示すグラフであ
る。

【図４】 従来の過負荷継電器の作動特性曲線を示すグ
ラフである。

【図５】 本発明の実施例を示す正面図である。

【図６】 図５のＡ−Ａ線における断面図である。

【図７】 図６のＢ−Ｂ線における断面図である。

【図８】 本発明の他の実施例を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 端子ねじ、２ リードバー、３ コイル、４ ヨー
ク、５ 蓋、６ ボビン，７ 可動プランジャ、７ａ
引っ掛け部、８ アーム、９ ダンパー、１０可動接
点、１１ 固定接点、１２ 電子回路、１３ 出力リレ
ー、１４ 端子、１５ スプリング、１６ ケース、１
７ 支軸、１８ 電源線、１９ リード線、２０ プリ
ント基板、２１ 緩衝用スプリング

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁コイルと、同電磁コイルの励磁によ
   って吸引される可動プランジャと、同可動プランジャを
   非吸引位置に付勢するスプリングとを備えた電磁石にお
   いて、前記可動プランジャの基端部に対応する電磁石ケ
   ーシングの個所に取付孔を設け、この取付孔の径よりも
   やや大きな外径の頭部を有する前記取付孔の径よりも小
   径の軸部の基部に、伏せたカップ状の傘部を一体に連設
   した弾性体からなるダンパーを前記取付孔に取り付けた
   ことを特徴とする電磁石の緩衝装置。
2. 【請求項２】 ダンパーにおける軸部の基部に、前記傘
   部よりも可動プランジャ側に突出する円錐形の突起を形
   成したことを特徴とする請求項１記載の電磁石の緩衝装
   置。