JP4569263B2 - 回路遮断器の瞬時形過電流引外し装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば変圧器の一次側，電動機など突入電流が大きな電路に適用して過電流保護を行うオートブレーカを対象とした回路遮断器の瞬時形過電流引外し装置に関する。

頭記した回路遮断器の過電流引外し装置として、熱動式の過負荷引外し装置および電磁式の瞬時形過電流引外し装置をセットにした引外しユニットを回路遮断器の本体に搭載し、各引外し装置の作動端を回路遮断器の引外し機構に連繋さて過電流保護を行うようにしたものが知られており（例えば、特許文献１参照）、その組立構造を図３に示す。
図３において、１はユニットの組立ベース（絶縁物）、２は負荷側の主回路端子金具、３はバイメタル３ａにヒータ３ｂを付加した熱動式過負荷引外し装置、４は電磁式の瞬時形過電流引外し装置、５は組立ベース１の下面側に組み付けた主回路の固定接触子である。
ここで、瞬時形過電流引外し装置４は、非磁性材（樹脂）の円筒形ボビン６と、該ボビン６の外周に巻装した電流コイル（トリップコイル）７と、ボビン６に組み合わせた磁気ヨーク８と、頂部に引外しレバー（作動端）９ａを備えてボビン６に嵌挿したプランジャ（可動鉄芯）９と、プランジャ９を待機位置に押し上げる復帰バネ１０との組立体からなり、電流コイル７の巻き始め，巻き終わり両端から引出したリード端末７ａ，７ｂを主回路の端子板１１，バイメタルのヒータ３ｂに通じる端子板１２に接合し、端子金具２と固定接触子５との間にヒータ付きバイメタル３と電流コイル７を直列に接続して主回路電流を通流するようにしている。なお、図示してないが、熱動式過負荷引外し装置３のバイメタル３ａ，および瞬時形過電流引外し装置４に設けたプランジャ９の引外しレバー９ａが回路遮断器の引外し機構（ラッチ）に連繋されている。

上記の構成で、主回路電路に短絡電流などの過電流が流れ、その電流値が仕様で定めた動作電流を超えると、瞬時形過電流引外し装置４のプランジャ９が電流コイル７の磁気作用による磁気吸引力を受けて図示の待機位置からボビン６の内方に引き込まれ、この動きに引外し機構が応動して回路遮断器がトリップ動作する。
特開２００２−１７０４７４号公報

上記の瞬時形過電流引外し装置について、その動作電流は保護対象となる負荷によって仕様が異なる。すなわち、起動電流の大きな電動機を負荷とした回路遮断器では、電動機起動時の突入電流で回路遮断器がトリップ動作するのを回避する必要がある。
かかる点、従来の瞬時形過電流引外し装置では、動作特性の仕様を変えるための手段として、図３における電流コイル７の巻回数を変えたり、復帰バネ１０のバネ力，プランジャ９の長さ寸法を変えたりして対処しているのが現状である。
しかしながら、前記方式では仕様の異なる専用部品の種類が多くなり、そのために部品コストが高く、かつ部品管理が複雑化するほか、製造工程では要求仕様に対して部品の組み合わせを間違えたりするおそれもあってその改善策が望まれている。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は部品管理の簡易化，部品コストの低減化を狙いに、構成部品を共用して引外し特性の異なる要求仕様にも対応できるように改良した回路遮断器の瞬時形過電流引外し装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、遮断器本体に搭載し、主回路に過電流が流れた際に作動して遮断器を瞬時にトリップ動作させる回路遮断器の瞬時形過電流引外し装置であって、磁気ヨークと組み合わせた非磁性ボビンの外周に電流コイルを巻装して主回路に接続するとともに、前記ボビンには遮断器の引外し機構に連繋させたプランジャ形可動鉄芯および復帰バネを内装した構成になり、主回路電流が所定の動作電流以上となった際に電流コイルの磁力作用により可動鉄心の先端を待機位置からボビン内方に吸引して遮断器をトリップ動作させるようにしたものにおいて、
前記電流コイルをその長手方向に沿い二つの区分に分けて密巻き部と粗巻き部を形成した上で、該コイルの向きを引外し特性の要求仕様に応じて密巻き部あるいは粗巻き部が可動鉄心の先端側となるようにボビンに装着し、コイルの巻き始め，巻き終わり両端から引出したリードを主回路に接続するとともに、引外し動作電流の高い要求仕様に対しては、一端を磁気ヨークに連接して可動鉄心を電流コイルと反対方向から待機位置に吸引する逆吸引接極子を設けるようにする（請求項１）。

上記の構成により次記の効果を奏する。すなわち、コイル上に密巻き部と粗巻き部を形成した電流コイルを共用部品として、標準仕様の引外し装置には可動鉄芯に対して電流コイルの密巻き部がストロークエンド側に相対位置するようにボビンに装着し、動作電流が標準仕様よりも高い要求仕様（高インスタント）の引外し装置に対しては、電流コイルの向きを反転して粗巻き部が可動鉄芯のストロークエンド側に相対位置するようにボビンに装着して組み立てるようにする。
この組立状態で電流コイルに励磁電流を流すと、ボビンの長手方向に沿った磁路の磁界強さは密巻き部の領域の方が粗巻き部の領域に比べて大きくなる。これにより、ボビンに装着した電流コイルの向きに対応した密巻き部，粗巻き部と可動鉄芯との相対位置関係から、可動鉄芯を待機位置から動作位置にストローク動作させる実効的な磁気吸引力に差が生じ、同一電流の下では前記した標準仕様のコイル配置に比べて高インスタント仕様のコイル配置の方が可動鉄芯に作用する磁気吸引力が相対的に弱まる。したがって、高インスタント仕様では可動鉄芯をストローク動作させるのに必要なコイル電流が標準仕様に比べて大となり、その分だけ高インスタント仕様では回路遮断器の動作電流が高くなる。

つまり、同じ電流コイルを共用部品として、ボビンに装着するコイルの向きを選択することで、標準仕様および高インスタント仕様に対応した瞬時形過電流引外し装置を組み立てることができてコスト低減，および部品管理の簡易化が図れる。
さらに、上記の構成に加えて、一端を磁気ヨークに連接して可動鉄芯を電流コイルの磁気吸引力と反対方向から吸引する逆吸引接極子を設けることにより、引外し動作電流をさらに高く設定することができる。

以下、本発明の実施の形態を図１，図２に示す実施例に基づいて説明する。なお、各実施例の図中で図３に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。

図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例１を示すもので、図１（ａ），（ｂ）はそれぞれ標準仕様，高インスタント仕様に対応した組立構造を示している。
すなわち、過電流引外し装置の全体構造は基本的に図３と同様であるが、瞬時形過電流引外し装置４に関して、ボビン６の外周に装着した電流コイル７はボビンの長手方向に沿い二つの区分に分けてコイル素線を重ね巻きした密巻き部７Ａとコイルピッチを粗くした粗巻き部７Ｂが形成されており、その巻き始め，巻き終わり両端から向きを揃えて側方に引き出したリード端末７ａ，７ｂが図３と同様に主回路に接続されている。
ここで、前記の電流コイル７を共用部品として、図１（ａ）に示す標準仕様では、電流コイル７の向きを密巻き部７Ａが下，粗巻き部７Ｂが上にしてボビン６に嵌挿装着し、図１（ｂ）に示す高インスタント仕様では、前記とは逆に電流コイル７の向きを粗巻き部７Ｂが下，密巻き部７Ａが上になるようにしてボビン６に装着し、この組み付け位置でコイル両端から側方に引き出したリード端末７ａ，７ｂが主回路に接続している。

一方、樹脂成形品になる円筒形のボビン６はその頂部に鍔部６ａ，およびプランジャ９を待機位置に保持する角状のストッパ片６ｂを有し、鍔部６ａには磁気ヨーク８の上端側に屈曲形成した二股形状の端部８ａを差し込んで連結し、ボビン６の下端は磁気ヨーク８の下部から側方に分岐したアーム部８ｂの上に載置して組立ベース１の上に直立して支持されている。また、プランジャ（可動鉄芯）９は復帰バネ１０とともに上方からボビン６に嵌入し、復帰バネ１０で上方に押し上げられたプランジャ９の引外しレバー９ａを前記ストッパ６ｂに当てて待機位置に保持しており、この待機位置でボビン６に嵌入したプランジャ９の先端が電流コイル７の密巻き部７Ａより若干上方に相対位置している。
上記の組立構造において、図１（ａ）に示す標準仕様ではプランジャ９に対して電流コイル７の密巻き部７Ａがストロークエンド側に相対位置し、図１（ｂ）に示す高インスタント仕様では電流コイル７の粗巻き部７Ｂがストロークエンド側に相対位置しており、これにより主回路に過電流が流れた際に回路遮断器をトリップさせる動作電流は図１（ａ）と比べて図１（ｂ）の組立状態の方が高くなる。

したがって、上記の電流コイル７を共用部品として、ボビン６に巻装するコイルの向きを回路遮断器の要求仕様に合わせて図１（ａ），（ｂ）の状態に選択することで、従来のように専用部品を使い分けることなく、標準仕様および高インスタント仕様に対応した瞬時形過電流引外し装置を組み立てることができる。

図２（ａ）〜（ｄ）は先記実施例１を基に、その引外し動作電流の設定をさらに高めて高インスタントの要求仕様への対応を可能にした本発明の実施例２を示すものである。
この実施例においては、図１（ｂ）の組立構造に加えてプランジャ９の上方に磁性材で作られた逆吸引接極子１３が追加装備されている。この逆吸引接極子１３は図２（ｃ）で示すように平板形状の接極子板１３ａから二股状の脚片１３ｂを下方に引き出した構造で、前記脚片１３の先端を磁気ヨーク８の上面両サイドに形成した凹部８ａ-1に嵌着して磁気ヨーク８と磁気的に結合し、この組立位置で接極子板１３をプランジャ９の引外しレバー９ａの上面に対峙させている。
上記構成において、電流コイル７の通電励磁により磁気ヨーク８に連なった逆吸引接極子１３も磁気を帯び、プランジャ９に対して電流コイル７による下向きの磁気吸引力と逆方向から上向きの磁気吸引力を作用させる。これにより、プランジャ９を待機位置から動作位置にストローク動作させるのに必要な電流コイル７の動作電流設定を、図１（ｂ）よりもさらに高めることができる。

本発明の実施例１に係わる過電流引外し装置の組立構成図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれ標準仕様，高インスタント仕様に対応した組立状態の側面図、（ｃ）は（ａ）の平面図 本発明の実施例２に係わる過電流引外し装置の組立構造図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）における逆吸引接極子の外形斜視図、（ｄ）は（ａ）における矢視Ｘ−Ｘ断面図 従来における過電流引外し装置の組立構造を示す側面図

符号の説明

１ 組立ベース
３ 熱動式過負荷引外し装置
４ 瞬時形過電流引外し装置
６ ボビン
７ 電流コイル
７Ａ 密巻き部
７Ｂ 粗巻き部
７ａ，７ｂ リード端末
８ 磁気ヨーク
９ プランジャ（可動鉄芯）
１０ 復帰バネ
１３ 逆吸引接極子

Claims (1)

1. 遮断器本体に搭載し、主回路に過電流が流れた際に作動して遮断器を瞬時にトリップ動作させる回路遮断器の瞬時形過電流引外し装置であって、磁気ヨークと組み合わせた非磁性ボビンの外周に電流コイルを巻装して主回路に接続するとともに、前記ボビンには遮断器の引外し機構に連繋させたプランジャ形可動鉄心および復帰バネを内装した構成になり、主回路電流が所定の動作電流以上となった際に電流コイルの磁力作用により可動鉄心の先端を待機位置からボビン内方に吸引して遮断器をトリップ動作させるようにしたものにおいて、
   前記電流コイルをその長手方向に沿い二つの区分に分けて密巻き部と粗巻き部を形成した上で、該コイルの向きを引外し特性の要求仕様に応じて密巻き部あるいは粗巻き部が可動鉄心の先端側となるようにボビンに装着し、コイルの巻き始め，巻き終わり両端から引出したリードを主回路に接続するとともに、引外し動作電流の高い要求仕様に対しては、一端を磁気ヨークに連接して可動鉄心を電流コイルと反対方向から待機位置に吸引する逆吸引接極子を設けたことを特徴とする回路遮断器の瞬時形過電流引外し装置。

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