JPS63190227A - 回路遮断器 - 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】 本発明は高速トリップ作用を有する回路遮断器に関し、
とくに、磁束線がコアと電機子との間に集中した磁気シ
ャント（分路）ホールドバック回路に関する。

回路遮断技術は絶えず進歩しており、配電装置で生じる
異常電流、例えば過電流、地絡電流、及び短絡に応答し
て機能する過電流保護装置又はトリップユニットを備え
た小形の回路遮断器が開発されている。かかるトリップ
ユニットは米国特許第３．５３０，４１４号、第３，７
９７，００７号、第３，８０８，８４７号、第３，８１
５，０６４号、第３，９５０，７１６号、第３，９５０
゜７１７号、第４，０７４，２１８号、及び第４，３１
３，０９８号に開示されている。これらの回路遮断器は
、特定のトリップ電流についてトリップユニットの磁石
と電機子との間の空隙を最大から最小まで調節出来る範
囲が広いけれども、所定の過電流状態で高速トリップを
行なえる装置に対する要望がある。

本発明は、高速トリップ作用を有する回路遮断る解放可
能な部材と、解放可能部材のラッチ位置とアンラッチ位
置との間を移動でき、ラッチ位置に付勢されているラッ
チレバーと、ラッチレバーを掛は外すように移動でき、
ラッチ位置に付勢されているるトリップバーと、配電装
置の各導体のための固定磁気構造部を備え、コイルと第
１のコア組立体と電機子とを含むトリップユニットと、
各固定磁気構造部と関連して、トリップバーをアンラッ
チ位置に移動させるためのレバ一手段と、を有し、レバ
一手段が電機子を構成し、導体のうちの少なくとも１つ
に流れる異常電流に応答してコアの方へ移動可能であり
、さらに、コアと電機子との間の磁束密度を増加させる
ように電機子の移動方向に且つ電機子の両側でコアの一
端から延びた第１の脚部及びコアの他端から延びた第２
の脚部を備えたホールドバック・プラケットを有する回
路遮断器において、コアが間隔をへだてた第１のＵ字形
脚部を備えたＵ字形部材であり、電機子がＵ字形脚部を
またぎ、また所定の過電流状態に応答してＵ字形脚部の
方に移動可能であり、ホールドバック・ブラケットが第
２のＵ字形脚部が、コアの端部に沿って該端部を越え、
そして、電機子を越えて延びるようにコアに取付けられ
、第２のＵ字形脚部がそれぞれ電機子に隣接して内側に
曲ったフランジを備え、内側に曲ったフランジは磁束線
が該フランジ及び電機子を貫通するように向い合ってい
ることを特徴とする回路遮断器を提供する。

本発明の回路遮断器の利点は短絡の際のアンラッチ時間
を減少させるための改良型トリップユニットを備えてい
ることにある。

今、本発明の実施例として添付図面を参照して説明する
。

（好ましい実施例の説明） 第１図では、回路遮断器が全体として参照番号３で示さ
れており、この回路遮断器３は絶縁ハウジンク５と該ハ
ウジング内に支持された回路遮断機構７とを有する。ハ
ウジング５は絶縁ベース９と絶縁カバー１１とから成る
。

回路遮断器機構７は作動機構１３及びラッチ及びトリッ
プ装置１５を有する。回路遮断器３は並置関係にある３
つのコンパートメントから成る３極回路遮断器である。

中央の極コンパートメント（第１図参照）は、ハウジン
グベース９及びカバー１１を形成した絶縁障壁によって
外側の２つの極コンパートメントから分離されている。

作動機構１３は中央極コンパートメント内に配置されて
おり、この作動機構は３つ全ての極ユニットの接点を作
動するための単一の作動機構である。

各極ユニットは固定接点２１を備え、この固定接点はボ
ルト２５でベース９に固定された剛性主導体２３に固着
されている。各極ユニットでは、可動接点２７が例えば
溶接又はろう付けにより接点アーム２９に固着され、こ
の接点アームはピボットピン３３に取付けられている。

３つの極ユニット全ての接点アーム２９は一端が共通の
絶縁タイバー３５で支持されると共にこれに剛性的に連
結され、３つの極ユニットすべての接点アームはタイバ
ー３５によって同時に動く。接点アーム２９の各々は関
連のピボットピン３３を中心に付勢されている。

作動機構１３はスイッチアーム２９を開位置と閉位置と
の間で作動させる。作動機構１３は、枢着された作動レ
バー３９と、２つのトグルリンク４１．４３から成るト
グルと、オーバセンタばね４５と、トリップ装置１５で
制御される枢着された解放可能なりレードル又はアーム
４９と、を有する。カバー１１に設けられた開口部５３
を実質的に閉じるための絶縁シールド５１が作動レバー
３９の外端部に取付けられ、このシールドは回路遮断器
の手動操作を可能にするように開口部を外方に貫通した
導体ハンドル部分５５を有する。トグルリンク４１．４
３はニーピボットピン５７で互いに枢動自在に連結され
ている。トグルリンク４１はピン５９により解放可能ア
ーム４９二枢動自在に連結され、またトグルリンク４３
はピン３３により中央極ユニットのスイッチアーム３１
に枢動自在に連結されている。

オーバセンタばね４５は張力を受けた状態でニーピボッ
トピン５７と作動レバー３９の外端部との間に連結され
ている。回路遮断器のハンドル部５５を時計方向に操作
して開位置にすると、オーバセンタばね４５が作動され
て、トグルリンク４１．４３を「オフ」位置（第１図）
に折ったみ、当該技術分野で周知の態様で極ユニット全
てについての接点アーム２９の接点が開放運動を行なう
。

ハンドル部５５を「オフ」位置から「オン」位置まで反
時計方向に動かすと回路遮断器は手動で閉じられるが、
この反時計方向のハンドル部の移動によりばね４５はオ
ーバセンタを移動させてトグルリンク４１．４３を真直
ぐにし、それによって極ユニットの全ての接点アーム２
９を破線位置２９ａで示すような閉位置に移動させる。

トリップ装置１５は、回路遮断器の極ユニットの任意の
もの又は全てのものにおける回路遮断器の所定の過負荷
条件に応答して解放可能クレードル又はアーム４９の自
動解除及び極ユニット全ての回路遮断器接点の開離を行
なうのに役立つ。この動作については後述する。

各極ユニットの回路は、左方の端子６３から導体２３、
接点２１．２７、接点アーム２９、可撓性導体６５、導
体６７、トリップ導体６９を通って右方の端子７１まで
延びている。

ボルト７３によりトリップ導体６９の一端は導体６７に
固定され、トリップ導体６９の他端はバックアップ・プ
レート°７５と端子７１との間に配置されている。

第２図に示すように、ラッチ及びトリップ装置１５は、
成形絶縁ハウジングのベース８１と、３つの極ユニット
全てに共通な成形絶縁トリップパー８３を包囲するよう
にベース８１に固定された成形絶縁ハウジングカバー７
９と、を有する。

ベース８１（第２図）は一対の間隔をへだてた仕切りを
有し、そのうちの１つの仕切り８５は、垂直に延びハウ
ジングを３つのコンパートメントに分けるようにベース
と一体になった状態で図示されている。各コンパートメ
ントは３つの脚のうちの１つを収容している。同様に、
カバー７９は離隔関係にある前記仕切りと対応する仕切
りを備え、この仕切りには、分割線８９で示すベース８
１及びカバー７９の周面の合せ面と同様な合せ面を有す
る。

間隔をへだてた仕切りはトリップパー８３の支承体とし
て役立つ。したがって、ハウジング８１とカバー７９を
組み立てると、ハウジングのベース８１は定位置に保た
れ、自由に回転できる。ハウジングのコンパートメント
内に位置するトリップパー８３の各部分は上部８３ａと
下部８３ｂより成り、これらの部分はそれぞれトリップ
パーの回転軸線の上下にある。各上部８３ａはバイメタ
ル部材１０１に設けられたねじ９９と協働して上部８３
ａに対するバイメタル部材１０１の偏向度に応じてバイ
メタル部材の上端とトリップパーの上部８３ａとの間の
間隔を調節し、それによりトリップパー８３がバイメタ
ル部材により時計方向に回転されると回路遮断器は開位
置になる。トリップパー８３の下端部８３ｂは後述する
方法で電機子１０５により回転される。

導体６９（第２図）は逆Ｕ字形中間部分６９ａを有し、
この中間部分６９ａは単一のループコイルを構成する。

固定磁気回路がこのコイル、磁気コア１０３及び電機子
１０５により形成される。中間逆旧字形部分６９ａとコ
ア１０３とバイメタル部材１０１の下方部分との組立体
は適当な手段、例えばねじ１０７によりハウジングのベ
ース８１の定位置に固定されている。バイメタル部材１
０１の下端部は導体６９と表面接触しており、したがっ
て所定値以下の低い持続性過負荷電流、例えば、通常の
定格電流の５倍の電流が生じるとバイメタル部材１０１
は加熱されてねじ９９の調整で決まる空隙を右方に撓曲
する。このようにして、トリップパー８３が回路遮断器
を引外すように動作する。。

電機子１０５は保持ブラケット１１１の開口部１０９内
に枢動自在に取付けられ、コイルばね１１３（第２図）
により反時計方向に付勢されている。電機子は突出部１
１５を有し、ばね１１３に抗して時計方向に動くことが
でき、それによりトリップパー８３を時計方向に回転さ
せる。例えば、通常の定格電流の５倍の値を越える過負
荷電流又は短絡電流が生じると固定磁気回路が付勢され
て電機子１０５がコア１０３に引きつけられ、アーム４
９が解放されて接点２１．２７が開離する。

調節ノブ１１７は、ばね１１３への力を変えることによ
り回路遮断器３の定格を変化させるために設けられてい
る。調節ノブ１１７は、ばねに張力を付与する組立体の
一部であり、この組立体はカム１２３及びカム従動子を
含む。調節ノブ１１７は円形表面１２７と、半径方向フ
ランジ１２９と、カム１２３を取付けたシャフト１３１
と、を有する。調節ノブ１１７はハウジングの円形開口
部１３３内に装着されている。調節ノブ１１７は保持ブ
ラケット１１１の一部をなすリテーナ１３５により定位
置に保たれている。

カム従動子１２５は、例えばベルクランクのようなレバ
ーであり、その一端はカム１２３の表面に接触し、また
他端はコイルばね１１３の上端部に連結されている。ば
ねの下端部は電機子１０５に連結されている。カム従動
子は保持ブラケット１１１の開口部１３７内に枢動自在
に取り付けられている。このようにして、ばね１１３の
張力によりカム従動子１２５がカム面１２３に押付けら
れる。

割出し装置が調整ノブ１１７に設けられるが、この割出
し装置は、玉軸受１３９と、半径方向フランジ１２９の
下面のまわりに設けられて、玉軸受を割出しノブ１１７
の所定の回転位置で受入れるための間隔をへたてて形成
された凹み１４１と、を有する。板ばね１４３が玉軸受
をリテーナ１３５の孔の中の定位置に保っている。玉軸
受１３９はフランジ１２９のまわりの凹み１４１の間隔
により定まるノブの位置の積極的な割出し又は指示を行
なうことができる。玉軸受１３９の利点はフランジ１２
９の表面を転勤するため回転摩擦を減らし、それにより
ノブを回転させやすくすることにある。玉軸受１３９が
凹み１４１の中に嵌入すると、回路遮断器内で振動が発
生してもノブの設定が変ってそのため定格が変わるおそ
れはほとんどない。

解放可能アーム４９を解除する機構は第１図及び第２図
に示されている。この解除機構は、トリップバー８３と
、トリップレバー１５３と、ラッチレバー１５５と、を
有する。Ｕ字形取付はフレーム１５７がベース８１に取
付けられており、間隔をへだてた類似の直立側部１５７
がレバーの取付は支持体となっている。トリップレバー
１５３はＵ字形レバー１５９を有し、このレバーの下端
部はフレームの側部１５７から延びるピボットピン１６
１に取付けられている。レバー。

１５９のＵ字形下端部はレバーをフレーム側部１５７に
隣接して直立に保持している。トリップレバー１５３の
上端部はトリップバー８３のノツチ１６５に係合するフ
ランジ１６３を有する。

第２図に示すようにトリップパーの一部が絶縁ベース８
１に設けられた開口部１６７を貫通している。

ラッチレバー１５５はフレーム１５７の類似の両側部の
ピボットビン１６９に取付けられている。ばね１７１が
ビン１６９に取付けられ、このばねはレバー１５３．１
５９に係合して、レバーをラッチ位置に付勢するための
端部を有している。解放可能アーム４９がラッチ位置に
あると（第１図）、ピボットビン１７３に枢着されたア
ームがレバー１５５の下でラッチ位置に固定され、回転
力をレバー１５５に加える。ラッチレバーの回転は、レ
バーの下端と、トリップレバー１５３のＵ字形部分１５
９に取付けられたビン１７５との係合により阻止される
。回転力をラッチレバー１５５に加えることによりトリ
ップレバー１５３は時計方向に付勢されるが、その移動
′はフランジ１６３とトップパー８３の切欠き１６５と
の係合により阻止される。トリップバーを時計方向に回
転させるとフランジ１６３がノツチ１６５内のラッチ位
置から外れ、トリップレバー１５３が時計方向に回転し
てピン１７５をラッチレバー１５５の下端部との係合状
態から離脱させる。その結果、ラッチレバー１５５はピ
ン１６９を中心として自由に回転して、解放可能アーム
４９をラッチ位置から外すことができる。

従来技術の装置（第３図）では、所定の過電流状態が導
体６９に生じたとき、コア１０３及び電機子１０５内を
流れる磁束線１７７は電機子１０５を引きつけてこれを
コアの端面まで移動させるに充分な強さになり、それに
よってトリップレバー８３をトリップさせる。しかしな
がら、磁力は電機子を常時開状態又は閉状態に保つほど
充分なものではないことが分った０通常の電流では、電
機子は完全に解放状態にあるはずである。

しかしながら、もし電機子を完全に開状態に保つに充分
な程度にばね１１３を調整すると、低い故障電流定格に
対する応答が失なわれることになる。これは、トリップ
サイクルを引き起こす閾値を越えているが持続時間の短
い（２〜３ミリ秒）電流パルスの場合に特に生じる。こ
の場合に、電機子１０５は最初に誘引されるが、電機子
によりトリップバーが作動されるほどではない。

高速作用限流回路遮断器でみられる短時間パルス条件の
下での成る電流値の間、例えば１２アンペア〜１８アン
ペア間では、アーム２９を開放させ、そして開放状態を
持続させる（これは限流を引き起こす望ましい「ブロー
・オープン」作用に基因する）はどの電流パルスがある
が、このパルスのエネルギはトリップレバーを作動させ
るほど十分ではない。かくして回路遮断器は１本のアー
ム２９を開放させるかも知れない。ハンドル部５５を見
ると依然として回路遮断器が「オン」モードにあるよう
であるが、これは全て、トリップユニットが機能しなか
ったことによる。

この問題を解決するためには、本発明によれば電機子が
通常の動作条件の下でコアから完全に引込むように、電
機子に作用する通常のホールドパック磁力よりも大きな
ホールドバック磁力を発生させることが必要であった。

第１図、第２図及び第４図に示すように、コア１０３と
電機子１０５と間で大きなホールドバック磁力を発生さ
せるためにホールドバック・ブラケット１７９が設けら
れている。ホールドバック・ブラケット１７９は、中間
部分１８１と脚部分１８３と内側凸ったフランジ部分１
８５とを有する全体としてＵ字形の部材である。ブラケ
ット１７９はフランジ１８５と電機子１０５との間の磁
束密度又は保持力を高め（これはブラケット１７９があ
るために磁束線が集中することに因る）、それにより電
機子を磁心１０３からの完全引込み位置に保つ。

変形例として、中間部分１８１を省略しく第５図）脚部
分１８３を適当な方法で、例えば溶接によりコア１０３
に固着した例を示す。

第５図の変形例では、ホールドバック・ブラケット１７
９は従来技術の構造（第３図）における電機子の「ハン
グ・アップ」の問題の解決策となっている。第４図の実
施例では、ブラケット１フ９は磁束線のほとんどを集め
て配向する機能を果たし、さもなければ上記磁束線はコ
ア１０３の両端から側方に広がり、脚部分１８３及びフ
ランジ１８５を通って磁束線１８７で示すように電機子
１０５に入ることになる。しかしながら、注目すべきこ
とは普遍はコア１０３の脚部分と電機子１０５との間を
通る磁束線１８９が第４図に示すようになることである
。もしそうでなければ誤った方向に向う磁束線１８７を
電機子１０５に差し向けてこれを通すことにより、一層
大きなホールドバック力が電機子１０５に加えれれ、そ
れによって上述したような従来技術の問題点が解消され
る。中間部分１８１（第４図）を省略した本発明の好ま
しい実施例（第５図）では、脚部分１８３は参照番号１
９１のところで適当な手段で、例えば溶着部１９１によ
り固定されている。このように、磁束線１８７．１８９
は第４図に示すように集められてフランジ１８５及び電
機子１０５に通される。

本発明の別の実施例が第６図に示されている。

この実施例では磁石１９３はチャンネル形ではなく平ら
な形状である。この実施例は第４図及び第５図に示す実
施例の機能を果たすことが出来る。しかしながら、第６
図の実施例は、第４図及び第５図の実施例のようなＵ字
形のチャンネルをなしているものよりは機能は低い、と
いうのは、脚部分１８３が磁束線で飽和すると磁束線は
磁石１９３の両端と電機子１０５との間の空隙にも流れ
るからである。

本発明のもう一つの実施例を第７図に示すが、この実施
例では平らな形状の磁石１９３は第６図のような平らな
形状の電機子１０５ではなくチャンネル形の電機子１９
５を備えている。その結果としてチャンネル形電機子１
９５の脚部分の両端間の空間は第６図に示すものよりも
小さい。したがって、脚部１８３が磁束線１８７で飽和
すると別の磁束線１９７が磁石１９３と溝形電機子１９
５の脚部との間に流れる。

第１図及び第２図に示すように、ホールドバック・ブラ
ケット１７９の幅は好ましくはコア１０３の幅よりも狭
い。実際のところ、電機子１０５の厚さが０．５０８　
ｍ　ｍ　（０，０２０インチ）の場合、ブラケット１７
９の幅はコア１０３の幅の実質的に局、好ましくは３／
８である。もし電機子１０５が０．５０８　ｍ　ｍ　（
０，０２０インチ）よりも厚いとホールドバック・ブラ
ケット１７９の幅はコアの幅の３７６よりも小さい方が
良い。

次頁の表のデータは、既存の又は先行技術の装置とホー
ルドバック・ブラケットを有する本発明の装置との実験
結果を比較したものである。かかるデータの示すところ
によれば、°既存の装置では主接点はトリップする場合
もあるし或いはトリップしな場合もあるいが、ハンドル
部から回路遮断器を「閉」じた或いは「開」いた状態に
あることが分かる。しかしながら、ホールドバック・ブ
ラケットを有する本発明の装置では回路遮断器をトリッ
プさせても接点は開離していることが示されている。

ｒｐ　　　　Ｔ　　　　　　８動 一口ｔ　　（ＫＡ）　　ＭＳ　　　ｌ−Ω−Ｌし４　７
−プエ既存　の装置　　　、１１０２　　　非トリップ
　　トリップ　　　　閉既存　の装置　　　、４１１１
３　　　非トリップ　　トリップ　　　　間ホールドバ
ック・ブラ ゲットを有する設計、２　　１２．５　　２．３　　　
）リップ　　トリップ　　　　−一変更装置 したがって、幾つかの部品６９．１０１．１０３．１０
５．１９３．１９５及びそれらの組立体を精密に製作し
そして製造規格に従って組立てると、電機子１０５は正
常に且つ例えば短絡のような過電流状態に応答して機能
する。最後に、通常の電流状態の下での引込み位置では
、電機子はその下端部が第２図に示すようにホールドバ
ック・ブラケット１７９と接触した状態で引込ん状態に
あるだ。電機子１０５が一部フランジ１８５に当接して
定位置に来ると、工場での調整により電機子と磁心１０
３との間に正確な間隙が存在する。ノブ１１７は顧客に
よって設定されるトリップノブであるが、このノブは製
造誤差を補正するために必要な校正手段ではない。ノブ
１１７によりばね１１３に作用する張力を設定して磁気
トリップレベルを設定することができる。

しかしながら、設定はは電機子１０５とフランジ１８５
との間の接触によって決まるので、温度による調整はな
されない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による多極回路遮断器の縦断面図であ
る。 第２図は、第１図の一部の拡大縦断面図である。 第３図は、従来技術ユニットの導体コアと電機子の組立
体の水平断面図である。 第４図は、第２図の線ＩＶ−ｒＶにおける磁気コイルの
電機子とホールドバック・ブラケットの水平断面図。 第５図、第６図、第７図はそれぞれ本発明のその他の実
施例の断面図である。 ３は回路遮断器、１５はラッチ及びトリップ装置、４９
は解放可能部材、８３はトリップバー、１０３はコア又
は磁石、１０５は電機子、１７９はホールドバック・ブ
ラケット、１８３は脚部、１８５は内側に曲ったフラン
ジである。 出願人　　　　　　　ウエスチングへウス・エレクトリ
ック・コーポレーシ式ン代　理　人　　　加藤紘一部（
ばか１名）１Ｓ・・・ラッチｌＩＬσ゛トリップさ２１
８３・・・　トリップバー １０３・・・コアえはホ石 ＋０５・・・　亀お曳゛千

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）ホールドバック回路を備えた回路遮断器であって
   、開離可能な接点を備え且つ接点 を開くためにラッチ位置からアンラッチ位置まで移動で
   きる解放可能な部材と、解放可能 部材のラッチ位置とアンラッチ位置との間 を移動でき、ラッチ位置に付勢されている ラッチレバーと、ラッチレバーを掛け外す ように移動でき、ラッチ位置に付勢されて いるるトリップバーと、配電装置の各導体 のための固定磁気構造部を備え、コイルと 第１のコア組立体と電機子とを含むトリッ プユニットと、各固定磁気構造部と関連し て、トリップバーをアンラッチ位置に移動 させるためのレバー手段と、を有し、レ バー手段が電機子を構成し、導体のうちの 少なくとも１つに流れる異常電流に応答し てコアの方へ移動可能であり、さらに、コ アと電機子との間の磁束密度を増加させる ように電機子の移動方向に且つ電機子の両 側でコアの一端から延びた第１の脚部及び コアの他端から延びた第２の脚部を備えた ホールドバック・ブラケットを有する回路 遮断器において、コアが間隔をへだてた 第１のＵ字形脚部を備えたＵ字形部材であ り、電機子がＵ字形脚部をまたぎ、また所 定の過電流状態に応答してＵ字形脚部の方 に移動可能であり、ホールドバック・ブラ ケットが第２のＵ字形脚部が、コアの端部 に沿って該端部を越え、そして、電機子を 越えて延びるようにコアに取付けられ、 第２のＵ字形脚部がそれぞれ電機子に隣接 して内側に曲ったフランジを備え、内側に 曲ったフランジは磁束線が該フランジ及び 電機子を貫通するように向い合っているこ とを特徴とする回路遮断器。
2. （２）ホールドバック・ブラケットはコアに取付けられ
   ており、コアから間隔をへだてた 一対の内側に曲ったフランジを有し、電機 子はコアと前記フランジとの間に配置され ていることを特徴とする請求の範囲 第（１）項記載の回路遮断器。
3. （３）前記フランジの幅は第２のＵ字形脚部の幅の約１
   ／２であることを特徴とする請求の範囲第（２）項記載
   の回路遮断器。
4. （４）前記フランジの幅は第２のＵ字形脚部の幅の３／
   ８であることを特徴とする請求の範囲第（３）項記載の
   回路遮断器。
5. （５）電機子の厚さは約０．５０８ｍｍ（約０．０２０
   インチ）であることを特徴とする請求の範 囲第（４）項記載の回路遮断器。
6. （６）コアの横断面は矩形であることを特徴とする請求
   の範囲第（１）項記載の回路遮断 器。
7. （７）コア及び電機子の各々の横断面は矩形であること
   を特徴とする請求の範囲第（１）項記載の回路遮断器。
8. （８）電機子の横断面はＵ字形であることを特徴とする
   請求の範囲第（１）項記載の回路遮断器。