JP4983652B2 - 回路遮断器の電磁引外し装置 - Google Patents

Description

本発明は、回路遮断器に搭載した電磁引外し装置の組立構造に関する。

回路遮断器の過電流引外し装置として、トリップコイルユニット（Trip coil unit）にオイルダッシュポット（Oil dash pot）を用いた電磁引外し装置が知られている(例えば、特許文献１参照)。次に、この電磁引外し装置を装備した回路遮断器（サーキットプロテクター（Circuit Protector））およびオイルダッシュポット式の電磁引外し装置の従来構造を図３〜図５に示す。
図３は回路遮断器（単極のサーキットプロテクター）の全体構造図で、１は回路遮断器のモールドケース、２は電源側端子、３は負荷側端子、４は固定接触子、５は可動接触子、６は開閉操作ハンドル、７は開閉機構、８は電磁引外し装置のトリップコイルユニットである。ここで、トリップコイルユニット８は、ボビン９に巻装した電磁コイル１０と、ボビン９に嵌挿して配置したオイルダッシュポット１１と、Ｌ字形の磁気ヨーク（yoke）１２と、磁気ヨーク１２の先端に連結した揺動式のアーマチュア（armature）１３との組立体になり、アーマチュア１３がラッチ機構１４を介して開閉機構７に連係されている。なお、回路電流は回路遮断器の電源側端子２から電磁コイル１０，固定接触子４，可動接触子５，負荷側端子３を経て負荷（不図示）に通電する。
ここで、前記オイルダッシュポット１１の詳細構造は、図４，図５で示すように非磁性材のシリンダ１１ａに磁性材のプランジャ１１ｂ，接極子１１ｃ、およびプランジャ戻しばね（圧縮コイルばね）１１ｄを図示のように内装してシリコン油を充填した組立構造になる。なお、プランジャ１１ｂはシリンダ１１ａの底部側に遊嵌され、またシリンダ１１ａはその底部側をボビン９から下方に突き出して装着されている。

また、図示構造（特許文献１の図１，図２参照）のトリップコイルユニット８では、Ｌ字形になる磁気ヨーク１２の脚片部に一端を側方に開放したＵ字溝１２ａを切欠き形成し、このＵ字溝１２ａに電磁コイル１０のボビン９に嵌挿したオイルダッシュポット１１を側方から嵌入し、Ｕ字溝１２ａの溝内底部までいっぱいまで押し込んでプランジャ１１，磁気ヨーク１２，アーマチュア１３を経由する磁路を構成している。なお、図４，図５において、１ａはトリップコイルユニット８の構成部品を組立位置に係止保持するモールドケース１の嵌合部、１３ａはアーマチュア１３の復帰ばね、１３ｂはアーマチュア１３から上方に突き出した操作片であり、この操作片１３ｂが図３に示したラッチ機構１４に連係されている。
上記構造になる電磁引外し装置の動作は周知であり、電磁コイル１０に電流を流すと、コイルの起磁力により発生した磁束がオイルダッシュポット１１，アーマチュア１３，磁気ヨーク１２を経由する磁路に通流し、これによりプランジャ１１ｂには接極子１１ｃに向けて矢印ａ方向の磁気吸引力が作用する。ここで、定常負荷の通電状態ではプランジャ１１ｂに作用する矢印ａ方向の磁気吸引力は比較的小さく、プランジャ１１ｂは戻しばね１１ｄのばね力に押されてシリンダ１１ａの底部側に止まっている。この状態ではアーマチュア１３を接極子１１ｃに引き寄せる磁気吸引力が小さく、したがって回路遮断器は閉極状態を保持している。

一方、回路に過負荷電流が流れると、プランジャ１１ｂは磁力によりプランジャ戻しばね１１ｄに抗して接極子１１ｃに向け移動を開始する。そして、プランジャ１１ｂの先端が接極子１１ｃに到達するとさらに磁力が増してアーマチュア１３が接極子１１ｃに吸引され、これによりラッチ機構１４を釈放して回路遮断器がトリップ動作する。なお、負荷回路に過大な短絡電流が流れた場合には、プランジャ１１ｂの移動を待たずにアーマチュア１３が瞬時に接極子１１ｃに吸引されて回路遮断器をトリップさせる。
特開平８−２９８０６５号公報（図１，図２，図１６）

ところで、前記の電磁引外し装置に関して、図４，図５に示した従来の組立構造では動作，機能面で次記のような問題点がある。
すなわち、電磁コイル１０に電流が流れると、プランジャ１１ｂには接極子１１ｃに向けて矢印ａ方向の吸引する磁力のほか、プランジャ１１ｂと磁気ヨーク１２との間には図５の矢印ｆ１，ｆ２，ｆ３で表すような横向きの磁力が作用する。ここで、磁力ｆ１とｆ２は方向が逆で互いに打ち消し合う。これに対して、磁力ｆ３にはこれを打ち消す磁力が作用しないために、磁力ｆ３が偏倚磁力となってプランジャ１１ｂをシリンダ１１ａの内壁面に 引き寄せるように作用する。そのために、過電流が流れた際にはプランジャ１１ｂがシリンダ１１ａの内壁面に吸引されたまま接極子１１ｃに向け摺動移動し、両者の間には摺動摩擦抵抗が加わるようになる。このために、オイルダッシュポット１１のプランジャ１１ｂを矢印ａ方向へ駆動する磁力の一部が前記の摺動摩擦抵抗により費やされ、その結果としてプランジャ戻しばね１１ｄに抗してプランジャ１１ｂを接極子１１ｃに向けて駆動する磁力が低下して仕様通りの引外し動作特性を発揮できなくなる。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は電磁引外し装置の基本構造はそのままに、僅かに組立構造の一部を変更して過負荷引外し動作の安定化，信頼性の向上が図れるように改良した回路遮断器の電磁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、主回路電流が通流する電磁コイルと、シリンダにプランジャ，接極子，およびプランジャ戻しばねを内装して前記電磁コイルのボビンに嵌挿配置したオイルダッシュポットと、前記接極子と対向するアーマチュアを備えたＬ字形の磁気ヨークとの組立体になり、前記磁気ヨークはその脚片端部にＵ字溝を切欠き形成し、このＵ字溝に前記オイルダッシュポットを側方から嵌合して装着した回路遮断器の電磁引外し装置において、
前記磁気ヨークにオイルダッシュポットを装着した組立状態で、オイルダッシュポットの周面とＵ字溝の底部との間に、オイルダッシュポットの周面とＵ字溝の側部との間の隙間よりも広い間隙を設定するものとする（請求項１）。
また、電磁コイルの起磁力をプランジャの吸引磁力として有効作用させるために、本発明では磁気ヨークに形成したＵ字溝の周縁に沿ってオイルダッシュポットの周面と対峙するバーリング部を起立形成する（請求項２）。さらには、磁気ヨークに形成したＵ字溝の開口端から底部までの溝深さを、その溝内領域にオイルダッシュポットが収まるような深さに設定する（請求項３）。

上記の構成によれば、磁気ヨークに形成したＵ字溝の底部と該Ｕ字溝に嵌入したオイルダッシュポットとの間の隙間をＵ字溝の側部との間の隙間よりも広い間隙に設定したことにより、電磁コイルの通電時にオイルダッシュポットのプランジャをシリンダの壁面に引き寄せる偏倚磁力が弱まり、その分だけプランジャ／シリンダ間の摺動摩擦抵抗が減少する。これにより、従来装置と同様に簡便な部品組立性を確保しつつ、過電流の通電によりプランジャを接極子に向けて駆動する磁力の低下を抑えて回路遮断器の過電流引外し特性の安定化，信頼性の向上が図れる。
また、磁気ヨークに形成したＵ字溝の周縁に沿って起立するバーリング部を形成する、またＵ字溝の溝深さをその溝内領域にオイルダッシュポットが収まるような深さに設定することにより、磁気ヨーク／オイルダッシュポット間の磁路抵抗を低減してプランジャを接極子に向けて効率的に磁気駆動させることができる。

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、図１（ａ）はトリップコイルユニットの外形斜視図、（ｂ）は（ａ）の底面図、図２はトリップコイルユニットをモールドケースに搭載した組立状態の斜視図であり、図４，図５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。
図示実施例のトリップコイルユニット８は基本的に図４，図５に示した従来構造と同じであるが、Ｌ字形になる磁気ヨーク１２に形成したＵ字溝１２ａに対して該Ｕ字溝に嵌入するオイルダッシュポット１１を次記のように位置決めしてトリップコイルユニット８を組立て構成している。
すなわち、図１（ｂ）を参照して磁気ヨーク１２の脚片部に打ち抜き加工を施して形成したＵ字溝１２ａは、その溝幅Ａをオイルダッシュポット１１の外径サイズｄと略同じ、Ｕ字溝１２ａの開口端から底部までの溝深さＢをオイルダッシュポット１１の外径サイズｄよりも十分大きく設定して形成する。さらに、Ｕ字溝１２ａを形成する際に同時にバーリング加工を施し、Ｕ字溝１２ａの内周縁に沿ってリブ状に起立するバーリング部１２ａ−１を形成しておく。
そして、トリップコイルユニット８の組立工程で磁気ヨーク１２にボビン９，電磁コイル１０，オイルダッシュポット１１の組立体を搭載するに当たり、前記Ｕ字溝１２ａにその開放端側から挿入したオイルダッシュポット１１の周面とＵ字溝１２ａの溝底部との間に間隙ｇを残して、オイルダッシュポット１１の外形がＵ字溝１２ａの開放端から突出しないように押し込んで位置決めする。そして、図１（ｂ）の状態となるように磁気ヨーク１２，電磁コイル１０あるいはボビン９をモールドケース１に設けた嵌合部（不図示）等により係止保持させる。これにより、Ｕ字溝１２ａの溝底部とオイルダッシュポット１１との間の間隙ｇはＵ字溝の側部（側面）とオイルダッシュポット１１との間の隙間（殆ど密着状態）よりも大きくなり、かつ前記のバーリング部１２ａ−１がオイルダッシュポット１１の周面と対峙するようになる。

上記のように位置決めした組立構造によれば、電磁コイル１０の通電によりオイルダッシュポット１１，磁気ヨーク１２を経由する磁路に通流する磁束について見ると、磁気ヨーク１２からオイルダッシュポット１１のシリンダ底部側に内装したプランジャ１１ｂ（図４参照）に移行する箇所における磁束分布が次記のようになる。すなわち、磁束は磁気抵抗の小さいＵ字溝１２ａの溝側面側に集中分布し、間隙ｇを挟んで対峙するＵ字溝の底部側からプランジャ１１ｂに移行する磁束分布は小さくなる。
これにより、図１（ｂ）に表した磁力ｆ４、つまりオイルダッシュポット１１のプランジャ１１ｂを磁気ヨーク１１のＵ字溝底部側に向けて引き寄せる磁力は前記した拡大間隙ｇにより図５で表した磁力ｆ３に比べて小さくなる。したがって、図４，図５で述べたように過電流の通電時にオイルダッシュポット１１のプランジャ１１ｂが接極子１１ｃに向けて移動する際に、プランジャ１１ｂがシリンダ１１ａの内壁面に引き寄せられて移動を阻害する摺動摩擦抵抗が減少し、それだけ接極子１１ｃに向かう矢印ａ方向の駆動力が大きくなる。
また、図１で述べたようにＵ字溝１２ａの周縁に沿ってバーリング部１２ａ−１を形成し、さらにＵ字溝１２ａの溝深さＢを、オイルダッシュポット１１の外形が溝の開放端から突き出さないで完全に嵌入するよう設定したことで、プランジャ１１ｂを接極子１１ｃに向けて駆動する磁力の増強化が図れる。

この結果、図示実施例の組立構造によれば、従来構造と比べて過電流引外し特性が安定して回路遮断器の信頼性を高めることができる。

本発明の実施例によるトリップコイルユニットの組立構造図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）の底面図 図１のトリップコイルユニットを回路遮断器のモールドケースに搭載した組立状態の斜視図 電磁引外し装置を装備した回路遮断器全体の構成図 図３におけるトリップコイルユニットの従来の組立構造を表す側視断面図 図４の矢視Ｘ−Ｘ断面図

符号の説明

１ モールドケース
８ トリップコイルユニット
９ ボビン
１０ 電磁コイル
１１ オイルダッシュポット
１１ａ シリンダ
１１ｂ プランジャ
１１ｃ 接極子
１１ｄ プランジャ戻しばね
１２ 磁気ヨーク
１３ アーマチュア

Claims (3)

1. 主回路電流が通流する電磁コイルと、シリンダにプランジャ，接極子，およびプランジャ戻しばねを内装して前記電磁コイルのボビンに嵌挿配置したオイルダッシュポットと、前記接極子に対向するアーマチュアを備えたＬ字形の磁気ヨークとの組立体になり、前記磁気ヨークはその脚片端部にＵ字溝を切欠き形成し、このＵ字溝に前記オイルダッシュポットを側方から嵌合して装着した回路遮断器の電磁引外し装置において、
   前記磁気ヨークにオイルダッシュポットを装着した組立状態で、オイルダッシュポットの周面とＵ字溝の底部との間にオイルダッシュポットの周面とＵ字溝の側部との間の隙間よりも広い間隙を設定したことを特徴とする回路遮断器の電磁引外し装置。
2. 請求項１に記載の電磁引外し装置において、磁気ヨークのＵ字溝に、該Ｕ字溝の周縁に沿ってオイルダッシュポットの周面と対峙するバーリング部を起立形成したことを特徴とする回路遮断器の電磁引外し装置。
3. 請求項１に記載の電磁引外し装置において、磁気ヨークに形成したＵ字溝の開口端から底部までの溝深さを、そのＵ字溝内領域にオイルダッシュポットが収まるような深さに設定したことを特徴とする回路遮断器の電磁引外し装置。
   

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