JPH0282429A - 遮断器用磁気引外しユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の背景］ 住宅用および低電流工業用の定格を有する配線用遮断器
は過電流および短絡遮断用として熱動形および磁気応動
形の引外しユニットを利用している。熱動素子は軽度の
過電流状態に応動するのに対して、磁気引外しユニット
は強度の過電流状態に応動する。磁気引外しユニットの
磁石部分をバイメタル引外しユニットの周りに取り付け
、接極子を遮断器ラッチ装置の一部として構成すること
が回路保護装置の業界における現在の実施方法である。

一般に、磁石部分はＵ字形に形成され、遮断器の負荷側
帯導体または熱動索子を取り囲み、従来のＵ字形「スロ
ットモータ」と同様に動作して、磁石内に誘起された磁
気力が磁気アームの端部に集中する。平板接極子が両ア
ーム間に垂直に配置され、磁気力を設定するために接極
子とアームとの間に空隙を形成する。接極子と磁石との
間の磁気吸引力は、短絡過負荷の瞬間に最小の磁気力が
発生するようになっている。これは、磁石および接極子
が互いに最も遠く離れていて、この時、磁気抵抗の高い
空隙が最大になるからである。接極子が磁気吸引力によ
り磁石の方に移動するにつれて、空隙の距離が減少し、
有効磁気力が急速に増加していく。この磁気力は接極子
と磁石とが接触した瞬間に最大になり、このとき空隙は
実質的にゼロとなる。従来の熱動磁気例外しユニットの
１例が米国特許第４，６０９，８９８号に記載されてい
る。

磁気引外し感度は、一対の対向する磁石を利用すること
によって実質的に増大できることが判明した。この場合
、一方の磁石は固定され、他方の磁石は接極子と同様で
あるがそれとは反対方向に動くようにされる。磁石間の
磁気力は反発力であるので、最大磁気力は過電流状態の
瞬間に発生し、その後、可動磁石が変位するにつれて高
い磁気抵抗の空隙が増大することにより磁気力は低下す
る。

多くの遮断器の設計においては、最大の磁気引外し力が
瞬時に発生するように、過電流が発生した瞬間に引外し
力を発生することが重要である。遮断器の用途によって
は、熱動切外しユニットを省略して、長時間過電流およ
び短絡時の引外し機能の両者が磁気ダッシュポット引外
しユニットのみによって行われるようにされている。「
ダッシュポット」は磁気プランジャが密封容器内に入れ
られた粘性液体内に設けられている装置である。容器の
周りのソレノイド巻線が回路電流に比例して磁気力を発
生する。液体の粘性が熱動切外しユニットと同様な時間
遅延を生じさせる。短絡状態が発生した場合には、ソレ
ノイド巻線によって発生された磁気力は液体の粘性に迅
速に打ち勝って遮断器を引外すのに十分なものである。

本発明の目的は、過電流および短絡状態の両者に対して
高感度で応答を有する簡単な磁気引外しユニットを提供
することにある。

［発明の概要コ 本発明による配線用遮断器用の磁気引外しユニットでは
、遮断器の一方の端部の負荷側帯導体の周りに設けられ
た第１の磁石が接極子帯導体の周りに設けられた第２の
磁石に磁気的に近接して配置される。負荷側帯導体およ
び接極子帯導体を通って電流が流れると、反対向きの磁
気力が発生し、電流がしきい値を超えたときに遮断器操
作機構が作動される。

［好適実施例の説明］ 第１図には配線用遮断器１０が示されており、この遮断
器１０はプラスチックのケース１１を有し、負荷との電
気的接続が負荷端子１２および負荷側帯導体１３により
作られる。遮断器内の電気回路は接極子帯導体１４およ
び編組導体１５を通って、可動接点アーム１６に至り、
この可動接点アーム１６には可動接点１７が取り付けら
れている。遮断器内の電気接続は固定接点１８を線路側
帯導体１９を介して線路端子２０に接続することにより
完了する。可動接点アーム１６は下部リンク２１、上部
リンク２２、作動ばね２３およびハンドル・ヨーク２４
を介して操作ハンドル２５に連結されている。上部リン
クおよび下部リンクは枢軸ピン２６によって旋回自在に
連結され、枢軸ピン２６にはまた作動ばね２３が連結さ
れ、枢軸ピン２６は作動ハンドルが図示のようにオン位
置にあるとき、中心を超えて上部および下部リンクを動
かす。可動および固定接点は、クレードル２８の端部と
主ラツチ２７の底面とが係合していることにより、引き
伸びた作動ばね２３から加えられるバイアスに抗して閉
位置に保持される。副ラツチ２９が主ラツチ２７の背面
３０とに接触して、クレードル２８の端部が主ラツチか
ら外れることを防止している。

この遮断器は米国特許箱４，６７９，０１６号に記載の
ものと類似しているものである。操作機構とラッチの相
互作用の詳細については上記特許を参照されたい。引外
しバー３１は副ラツチ２９を動かすことによってそれと
主ラツチ２７との接触を外し、これによりクレードル２
８を主ラツチから解放させ、上部リンクおよび下部２２
．２１を作動ばねのバイアスの下で崩壊させて、可動接
点アーム１６および可動接点１７を開位置に動かす。本
発明による磁気引外しユニット３４は、負荷側帯導体１
３の一部を取り囲み、且つそれにリベット３３によって
取り付けられた第１の磁石片３２を有する。同様に接極
子帯導体１４にリベット３６によって取り付けられた第
２の磁石片３５が第１の磁石片３２と磁気的に向い合う
ように配置される。回路電流が負荷側帯導体に流れると
きに第１の磁石片に誘起された磁気力は接極子帯導体１
４に流れる回路電流により第２の磁石片に誘起された磁
気力と反対向きである。過負荷電流しきい値に達したと
き、磁気力が磁石片３５したがって接極子帯導体１４を
引外しバー３１に対して駆動し、これにより第２のラッ
チ２９を変位させて、操作機構を作動する。操作ハンド
ル２５をオフ位置を超えて移動させてクレードル２８の
端部を主ラツチ２７と係合させ、それからオン位置に移
動させて接点１７．１８を閉じるとともに作動ばね２３
を中心を超えた位置にもっていくことによって遮断器の
作動機構をリセットすると、接極子帯導体１４もまたそ
の元の位置に戻る。

磁気引外しユニット３４の詳細を第２図および第３図に
示す。負荷側帯導体１３は一端が溶接またはろう付けに
よって接極子帯導体１４に接合され、また負荷端子１２
（第１図）への接続を容易にするために反対側の平坦な
端部に貫通孔４３が設けられている。前述したように第
１の磁石片３２はリベット３３によって負荷側帯導体に
取り付けられ、負荷側帯導体は負荷端子１２（第１図）
に取り付けることによって固定的に保持される。

リベット３６によって第２の磁石片３５が取り付けられ
ている接極子帯導体１４は、電流がしきい値を超えて、
反対向きの磁界が両磁石片を分離している空隙３７．３
８に発生したときに、第２の磁石片３５とともに自由に
旋回できるようになっている。

第３図によく示されているように、磁石片３２中央板３
２Ａから延在している一対のアーム３９．４０および磁
石片３５の中央板３５Ａから延在しているアーム４１．
４２は空隙３７．３８に磁束Ｂを効果的に集中させて、
磁石片間の磁気反発力を増大させる。

第４図に別の形式の磁気引外しユニット３４が示されて
おり、この場合、Ｕ字形の接極子１４が負荷側帯導体の
代わりに両磁石片３２．３５に取り付けられている。磁
石片３５をそなえた可動の脚部１４Ａは破線で示すよう
に磁気反発力に応じて動き、他方、磁石片３２は不動状
態に保持される。

再び第２図および第３図に示されている磁気引外しユニ
ットを参照しながらＵ字形接極子１４が磁石片３２．３
５内に設けられている場合について説明すると、磁石片
３２．３５の磁気特性を注意深く選択することによって
、熱動−磁気引外し装置内に通常使用されているバイメ
タル引外し素子の作用と同様な引外し作用を行なうこと
ができる。引外ししきい値より小さい過負荷電流がＵ字
形接極子を通過するとき、磁石片３５は破線で示すよう
に磁石片３２から反発して離れる。磁石片３２．３５の
各々によって誘起される磁気力はその間の空隙の距離に
反比例するので、第３図に示す空隙３７．３８は所定の
しきい値より低い過負荷状態の時はわずかに増大する。

低炭素鋼のような低い残留磁気を有する材料の場合には
、第４図によく示されているようにＵ字形接極子１４の
可動脚部１４Ａおよびそれに取り付けられている磁石片
３５は過負荷状態がなくなると元の位置に戻る。過負荷
状態がその前の過負荷から短い期間内に生じた場合には
、可動脚部１４Ａは再び破線で示す位置まで変位する。

ところで、バイメタルは、熱感知要素として通常のよう
に使用される場合、過負荷状態の発生に加熱されて、そ
の最初の静止位置から動いて離れる。過負荷状態がなく
なった時、バイメタルは過負荷状態の間に発生した熱を
いくらか保持し、その元の静止位置に直ちに戻らない。

過負荷状態がその後すぐに発生した場合には、最初の過
負荷状態からの残りの熱、すなわち熱の「記憶」が次の
過負荷によって発生する熱に実質的に加算され、このた
めバイメタルは十分な距離変位して、引外しバーに接触
し、操作機構を作動する。

前述した磁気引外しユニット３４にバイメタルの熱の「
記憶」作用と同様な作用を持たせるためには、第１の過
負荷のすぐ後に次の過負荷が発生したときに可動脚部１
４Ａが元の静止位置に完全に戻らないようにする残留磁
気すなわち磁気的な「記憶」を有するように可動脚部１
４Ａ上の磁石片３５の材料を選択することが望ましい。

残留磁気は選択された材料と金属を形成し処理するため
に使用される加工法の関数である。過負荷の後の残留磁
気がバイメタルの冷却に対応する速度で消失するような
一時的な残留磁気を有する金属の場合には、磁気引外し
ユニットは広い範囲の電流に対して引外し応答する。

第５図に熱動−磁気引外しユニット３４′が示されてい
る。この場合、負荷側帯導体１３は一端が溶接またはろ
う付けされたバイメタル素子９を有し、また編組導体４
３によって接極子帯導体１４に接続されている。接極子
は遮断器ケース１１（第１図）によって支持された枢軸
ピン４４に旋回自在に取り付けられている。第１の磁石
片３５は負荷側帯導体１３およびバイメタル９の両者を
部分的に取り囲んでいる。負荷側帯導体は遮断器を通っ
て電流が流れている間は加熱されて、熱をバイメタルに
伝達し、これによりバイメタルを動作させる。第２の磁
石片３５は部分的に接極子１４を取り囲んで、接極子が
前述したように第１及び第２の磁石片３２．３５間の磁
気反発力に応動するようにする。第１図に示すものと類
似する引外しバー３１がバイメタル９および接極子１４
の両者と相互作用するように構成されている。引外しバ
ーの端部３１Ａはバイメタル９の近くに配置され、引外
しバーの突起部３１Ｂは接極子１４の近くに配置される
。この熱動−磁気引外し装置においては、バイメタルが
長時間の過電流状態に熱的に応答して引外しバーの端部
３１Ａに当接して駆動するのに対して、接極子は一層大
きな短時間の過電流状態に応答して引外しバーの突起部
３１Ｂに当接して駆動し、遮断器の引外しを行う。

以上のように、磁気感度を増大した磁気引外しユニット
が対向する磁石片をＵ字形バイメタル」二に設けるか、
またはＵ字形負荷側帯導体上に設けるか、或いは負荷側
帯導体とそれに取り付けたバイメタルとの組合せおよび
旋回自在の接極子上に設けることにより提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁気引外しユニットを使用した配
線用遮断器の側面図である。 第２図は第１図の遮断器内の磁気引外しユニットの斜視
図である。 第３図は第２図の磁気引外しユニットの線３−３に沿っ
た断面図である。 第４図は磁気引外しユニットの別の実施例の斜視図であ
る。 第５図は磁気引外しユニットの他の実施例の斜視図であ
る。 ［主な符号の説明］ １０・・・遮断器、１１・・・ケース、１２・・・負荷
端子、１３・・・負荷側帯導体、１４・・・接極子帯導
体、１６・・・可動接点アーム、１７・・・可動接点、
２３・・・作動ばね、３１・・・引外しバー、３２・・
・第１の磁石片、３４・・・磁気引外しユニット、３５
・・・第２の磁石片、３７．３８・・・空隙、３９．４
０・・・アーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の第１及び第２の分離し得る接点であって、当
   該第１の接点は線路側帯導体を介して電流源に電気的に
   接続されるようになっており、当該第２の接点は負荷側
   帯導体を介して負荷に電気的に接続されるようになって
   いる当該一対の第１及び第２の分離し得る接点と、 電流を遮断するために前記接点を分離するように構成さ
   れている操作機構と、 前記負荷側帯導体に接続され、前記電流が第１のしきい
   値を超えたときに前記操作機構を作動する接極子と、 前記負荷側帯導体の一部を取り囲み、前記負荷側帯導体
   に前記電流が流れているときに第１の方向に磁気力を発
   生する第１のＵ字形金属板と、前記接極子の一部を取り
   囲み、前記接極子に前記電流が流れているときに前記第
   １の方向とは反対の第２の方向に磁気力を発生する第２
   のＵ字形金属板であって、前記電流が第２のしきい値を
   超えたときに、前記第１及び第２の磁気力によって前記
   熱応動手段が前記操作機構を作動するようにした当該第
   ２のＵ字形金属板と、 を含んでいる配線用遮断器。 ２、前記第１のＵ字形金属板が前記負荷側帯導体に取り
   付けられている請求項１記載の配線用遮断器。 ３、前記第２のＵ字形金属板が前記接極子に取り付けら
   れている請求項１記載の配線用遮断器。 ４、前記第１のＵ字形金属板が第１の中央板によって接
   合された第１の一対のアームを有する請求項１記載の配
   線用遮断器。 ５、前記第１の一対のアームが前記第１の中央板から直
   角に延在している請求項１記載の配線用遮断器。 ６、前記第２のＵ字形金属板が第２の中央板によって接
   合された第２の一対のアームを有する請求項１記載の配
   線用遮断器。 ７、前記第２の一対のアームが前記第２の中央板から直
   角に延在している請求項６記載の配線用遮断器。 ８、モールド成形されたケースと、 前記モールド成形されたケース内に設けられている一対
   の第１及び第２の分離し得る接点であって、当該第１の
   接点は前記ケースの一端において線路側帯導体を介して
   電流源と接続されるようになっており、当該第２の接点
   は前記ケースの他端において負荷側帯導体を介して負荷
   と電気的に接続されるようになっている当該一対の第１
   及び第２の分離し得る接点と、 電流を遮断するために前記第１および第２の接点を分離
   するように構成されている操作機構と、前記負荷側帯導
   体に接続され、前記電流が前記第１のしきい値を超えた
   ときに前記操作機構を作動する熱応動手段と 前記負荷側帯導体の一部を取り囲み、中央板によって接
   合された第１の一対のアームから構成され、前記電流が
   前記負荷側帯導体を流れているときに第１の磁気力を発
   生する第１のＵ字形金属板と、 前記負荷側帯に電気的に接続され、前記熱応動手段と平
   行に延在する接極子と、 前記接極子の一部を取り囲み、中央板によって接合され
   た第２の一対のアームから構成され、前記第１の磁気力
   とは反対の第２の磁気力を発生する第２のＵ字形金属板
   であって、前記電流が前記第２のしきい値を超えたとき
   、前記操作機構を作動するように前記接極子を変位させ
   る当該第２のＵ字形金属板と、 を含んでいる配線用遮断器。 ９、一対の第１及び第２の分離し得る接点であって、当
   該第１の接点は線路側帯導体を介して電流源と電気的に
   接続されるようになっており、当該第２の接点は負荷側
   帯導体を介して負荷と電気的に接続されるようになって
   いる当該一対の第１及び第２の分離し得る接点と、 電流を遮断するために前記第１および第２の接点を分離
   するように構成されている操作機構と、前記操作機構が
   前記接点を分離することを防止するように構成されてい
   るラッチ手段と、 前記負荷側帯導体に接続され、前記電流が前記第１のし
   きい値を超えたときに前記操作機構を作動する熱応動手
   段と、 前記ラッチ手段と前記熱応動手段との間に配設された引
   外しバーであって、前記電流が前記第１のしきい値を超
   えたとき、前記熱応動手段が当該引外しバーの第１の部
   分と接触することにより、当該引外しバーがラッチ手段
   との接触を解放するように動いて、前記操作機構を作動
   して前記接点を分離するように動作する当該引外しバー
   と、前記熱応動手段および前記負荷側帯導体の一部を取
   り囲み、前記負荷側帯導体に前記電流が流れているとき
   に第１の磁気力を発生する第１のＵ字形金属板と、 前記負荷側帯導体と電気的に接続され、前記引外しバー
   の第２の部分の近くに延在する接極子と、前記接極子の
   一部を取り囲み、前記接極子に前記電流が流れていると
   きに、前記第１の磁気力とは反対の第２の磁気力を発生
   する第２のＵ字形金属板であって、前記電流が前記第２
   のしきい値を超えたとき、前記接極子を前記引外しバー
   の前記第２の部分に接触させて、前記ラッチ手段との接
   触を解放するように前記引外しバーを動かす当該第２の
   Ｕ字形金属板と、 を含んでいる配線用遮断器。 １０、前記熱応動手段がＵ字形バイメタルで構成されて
   いる請求項９記載の配線用遮断器。 １１、前記熱応動手段が形状記憶素子で構成されている
   請求項９記載の配線用遮断器。 １２、一対の第１及び第２の分離し得る接点と、電流を
   遮断するために前記接点を分離するように構成されてい
   る操作機構と、 負荷と電気的に接続されるようになっているＵ字形負荷
   側帯導体と、 電流源と電気的に接続されるようになっている線路側帯
   導体と、 前記Ｕ字形負荷側帯導体の第１の部分を取り囲み、前記
   電流が前記Ｕ字形負荷側帯導体の前記第１の部分に流れ
   ているときに第１の方向の磁気力を発生する第１のＵ字
   形金属板と、 前記Ｕ字形負荷側帯導体の第２の部分を取り囲み、前記
   電流が前記Ｕ字形負荷側帯導体の前記第２の部分に流れ
   ているときに前記第１の磁気力とは反対の第２の方向の
   磁気力を発生し、前記電流がしきい値を超えたときは、
   前記Ｕ字形負荷側帯導体の前記第１の部分を前記操作機
   構と接触するように変位させて、前記操作機構を作動す
   る第２のＵ字形金属板と、 を含んでいる配線用遮断器。