JPWO2014141321A1 - 回路遮断器 - Google Patents

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Abstract

回路遮断器における電磁形引き外し装置の吸引力を維持しつつ、反限時特性に影響する電磁形引き外し装置を小形化し回路遮断器の小形化を得る。可動接触子24と、この可動接点23と接離する固定接触子21と、この固定接触子に接続された電源側端子20と、可動接触子24を開閉させる開閉機構部30と、可動接触子24に接続され、開閉機構部30を引き外す電磁形引き外し装置40と、この電磁形引き外し装置40に接続された負荷側端子26とを備え、電磁形引き外し装置40は、磁性板からなるヨーク42と、このヨーク42の一方の脚部に固着されるオイルダッシュポット43と、ヨーク42の他方の脚部に回動自由に保持され、オイルダッシュポット43の接極面に対向する第1の吸着面49aを有する可動鉄片49と、を有し、可動鉄片49は、第2の吸着面49eを備えた。

Description

この発明は、オイルダッシュポットを使用した電磁形引き外し装置を備えた回路遮断器に関するもので、特に、電磁形引き外し装置における吸引力の向上に関する。
従来の回路遮断器の電磁形引き外し装置を構成する電磁装置は、磁性板からなるL字状のヨークにおける一方の脚部にオイルダッシュポット方式の固定鉄心が固着されるとともに、他方の脚部に固定鉄心の接極面と対向して可動鉄片が回動自在に支持され、この可動鉄片はヨーク側の支柱が可動鉄片の窓穴又は切欠溝に嵌入されて保持されている。また、可動鉄片と固定鉄心の接極面とのギャップを拡大するように可動鉄片を付勢するバネが設けられている。更に、固定鉄心のオイルダッシュポット内に設けられた鉄心の一端をL字型のヨークの一方の脚部に結合され磁気回路を構成し、この磁気回路を閉回路にする吸引力を利用し可動鉄片を回動させ開閉機構部を開放する。
この仕様では引き外し機構部の引き外し荷重を維持しながら、電磁形引き外し装置を小型化し構成しようとすると、引き外し機構部を引き外すための十分な吸引力が得らない場合がある。そこで、回路遮断器の反限時特性に影響する電磁装置を構成するコイルの巻き数は変えることなく、吸引力を上げることを目的として、ヨークの他方の脚部の先端を固定鉄心側に直角に折り曲げた折り曲げ部を設け、この折り曲げ部により接極面積を増すことにより吸引力を向上させた電磁引き外し装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−307614号公報 図5
上記のような従来の回路遮断器における電磁引き外し装置では、可動鉄片と固定鉄心との磁気ギャップが、磁束の集中しているコイル内部より外側にあるので一般的に言われている漏れ磁束係数が大きくなる。そのため可動鉄片を通る磁束が小さくなり吸引力を減少させている。また、固定鉄心とヨークの折り曲げ部との磁気ギャップが、固定鉄心と可動鉄片との磁気ギャップより小さくなっているので、接極面積は増えるものの可動鉄片を通る磁束が減り、結果的に吸引力の向上を阻害する要因となっている。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、回路遮断器の反限時特性に影響する電磁形引き外し装置を構成する電磁装置のコイル巻き数は変更することなく、電磁形引き外し装置の吸引力を効率的に向上させることができる回路遮断器を得るものである。
この発明に係る回路遮断器においては、一端に可動接点を有する可動接触子と、可動接点と接離する固定接点を有する固定接触子と、この前記固定接触子に接続された第1の外部端子と、可動接触子を開閉させる開閉機構部と、可動接触子に接続され、開閉機構部を引き外す電磁形引き外し装置と、この電磁形引き外し装置に接続された第2の外部端子とを備え、電磁形引き外し装置は、磁性板からなるヨークと、このヨークの一方の脚部に固着される固定鉄心と、この固定鉄心に巻回され、可動接触子および第2の外部端子に接続されたコイルと、ヨークの他方の脚部に回動自由に保持され、固定鉄心の接極面に対向する第1の吸着面を有する可動鉄片と、を備えた回路遮断器において、可動鉄片は、ヨークと可動鉄片間の漏れ磁束を低減する漏れ磁束低減部を備えたものである。
本発明によれば、遮断器の反限時特性に影響するコイル巻き数を増やすことなく、電磁形引き外し装置の吸引力を増大させることができるので、回路遮断器の小形化を図ることができる。
本発明の実施の形態1における回路遮断器の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態1における電磁形引き外し装置を示す拡大側面図である。 本発明の実施の形態1における電磁形引き外し装置の可動片を示す図で、(a)は平面図、(b)は側面図である。 本発明の実施の形態1における電磁形引き外し装置の磁路を示す要部拡大側面図である。 図2に示す電磁形引き外し装置の過電流発生時を示す拡大側面図である。 本発明の実施の形態2における電磁形引き外し装置を示す拡大側面図である。 本発明の実施の形態2における電磁形引き外し装置を示す拡大縦断面図である。 本発明の実施の形態2における電磁形引き外し装置の可動片を示す図で、(a)は平面図、(b)は側面図である。 本発明の実施の形態3における電磁形引き外し装置を示す拡大側面図である。 本発明の実施の形態3における電磁形引き外し装置を示す拡大縦断面図である。 本発明の実施の形態3における電磁形引き外し装置の可動片を示す図で、(a)は平面図、(b)は側面図である。
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1における回路遮断器の全体構成を示す縦断面図、図2は電磁形引き外し装置を示す拡大側面図、図3は電磁形引き外し装置の可動片を示す図で、(a)は平面図、(b)は側面図、図4は電磁形引き外し装置の磁路を示す要部拡大側面図で、(a)は磁束Aを、(b)は磁束Bを示すもの、図5は図2に示す電磁形引き外し装置の過電流発生時を示す拡大側面図である。
図1において、回路遮断器101は、絶縁材料で形成されたベース11及びカバー12とからなる筐体10を用いて構成される。ベース11上には、電路に接続された回路遮断ユニット(例えば、3相の場合、3個)が極ごとに互いに並列に配置され、中央の回路遮断ユニットの上部には、周知の遅入り機構を有する開閉機構部30が配置される。
カバー12は、ベース11上の各相の回路遮断ユニットと開閉機構部30を覆い、開閉機構部30の操作ハンドル31はカバー12の窓穴12aから突出する。
また、各相の回路遮断ユニットは、互いに同じに構成され、クロスバー13は、各相の回路遮断ユニットに共通して、各相の回路遮断ユニットに直交するように、ベース11上に配置される。
各相の各回路遮断ユニットは、ベース11に設けられた第1の外部端子である電源側端子20と、電源側端子20より延設され、固定接点22を有する固定接触子21と、固定接点22と接離する可動接点23と、一端に可動接点23を有し、クロスバー13により上下移動自由に保持される可動接触子24と、この可動接触子24に可撓性銅より線25を介して接続され、開閉機構部30を引き外す電磁形引き外し装置40と、この電磁形引き外し装置40に接続され、ベース11に設けられた第2の外部端子である負荷側端子26とを有する。固定接点22及び可動接点23とで、電路を開閉する開閉接点を構成する。また、固定接点22及び可動接点23の近傍には消弧板27aを有する消弧装置27が設けられている。可動接点23が固定接点22に接触すれば、両端子20、26の間の電気回路がオンとなり、また、可動接点23が固定接点22から開離すれば、両端子20、26間の電気回路がオフとなる。
クロスバー13は、開閉機構部30により、上下移動され、クロスバー13が上下移動したときに、各極の回路遮断ユニットの各可動接触子24が同時に上下移動する。この可動接触子24の上下移動により、可動接点23が固定接点22に接離する。また、開閉機構部30は、各極の電磁形引き外し装置40により駆動される周知のトリップバー33を備えている。
図2に示すように、電磁形引き外し装置40は、一端が可動接触子24に他端が負荷側端子26に接続され、通電電流を磁束へ変換するために巻かれているコイル41と、電磁板からなりコイル41の磁束を通すL字状のヨーク42と、このヨーク42の一方の脚部に固着されコイル41の磁束を利用し鉄心がオイルの粘性によりパイプ蓋へ吸着される時間を制御することで反限時特性を決定するオイルダッシュポット43と、から構成されている。オイルダッシュポット43は、コイル41が巻回されるパイプ44と、このパイプ44のフタの役目を果たすパイプ蓋45と、パイプ44の中にオイル46とともに設けられた鉄心47と、この鉄心47とパイプ蓋45の間に設けられ、鉄心47をパイプ蓋45から遠ざける方向に付勢する鉄心バネ48とからなる。なお、請求の範囲で述べている「固定鉄心」とは、上述したオイルダッシュポット43のことである。
また、電磁形引き外し装置40は、パイプ蓋45に対向し、ヨーク42の他方の脚部に設けられた保持部42aによって回動自由に保持された可動片49と、ヨーク42が可動片49を保持する保持部42aから延長された延長部42bと、この延長部42bおよび可動片49の端部49b間に張架され、可動片49をパイプ蓋45から引き離す方向に付勢する可動片バネ50と、が設けられている。さらに、可動片49には、図3に示すように、パイプ蓋45に吸着される第1の吸着面49aと、ヨーク42の延長部42bを通すための貫通孔49cと、この貫通孔49cに望みヨーク42への磁気回路を形成するための曲部49dと、トリップバー33を駆動する駆動部49fが設けられている。そして、過電流が流れると鉄心47がパイプ蓋45の方向に吸着されるので可動片49を通過する磁束が増大する。その結果、第1の吸着面49aを吸着する吸着力も増大し、可動片49は可動片バネ50の付勢力に打ち勝って回動する。この可動片49の回動により駆動部49fが開閉機構部30のトリップバー33を駆動する構成となっている。
従来の電磁形引き外し装置40においては、回路遮断器101の反限時特性を維持するために、可動片49の吸引力を十分高くすることが困難であった。そこで、交流専用の場合には商用周波数で可動片49が振動することによる可動片49の慣性力を利用し開閉機構部30を引き外していた。一方、この電磁形引き外し装置40を搭載した回路遮断器を直流電路に適用すると可動片49は振動しないので、交流電路におけるように可動片49の慣性力を利用することができない。そこで直流用では、コイルの巻き数、オイルの粘性、および鉄心バネ等を変更する必要があった。
これを解決すべく、本実施の形態では、前述の通り可動片49を回動自由に保持する保持部42aからヨーク42を延在させた延長部42bと、図3に示すように、延長部42bに対向し、逆U字状の形状とした第2の吸着面49eとを設けたものである。
これにより、図4(a)に示すように、可動片49の曲部49dから直接、ヨーク42を通る磁束Aと、図4(b)に示すように、可動片49の第2の吸着面49eを通った後延長部42bを介してヨーク42を通る磁束Bとが足し算された形となる。つまり、可動片49がパイプ蓋45に吸着された状態で可動片49とヨーク42の接触面積を増やしヨーク42とオイルタッシュポッド間の漏れ磁束を低減している。
なお、請求の範囲で述べている「漏れ磁束低減部」とは、上述した第2の吸着面49eと延長部42bのことである。
次に回路遮断器101の遮断動作について説明する。
電路に電流が流れるとコイル41に励磁電流が流れ、この励磁電流により発生する磁束は、ヨーク42→鉄心47→鉄心47とパイプ蓋45間の第1の磁気ギャップG1→パイプ蓋45→可動片49とパイプ蓋45間の第2の磁気ギャップG2→可動片49からなる磁気回路を通過する。このとき、電路に所定値以上の過電流が流れると、この過電流により作られる磁束は、鉄心47をパイプ蓋45に吸引する吸引力を発生させ、この吸引力は鉄心バネ48の付勢力を超えることとなる。そうすると鉄心47は、図5に示すように、オイル46の粘性抵抗により所定の時間を経てパイプ蓋45側へ吸引され、第1の磁気ギャップG1は図2に示す通常時のL1から図5に示すL2に減少する。鉄心47がパイプ蓋45に吸着され第1の磁気ギャップG1が減少することで可動片49とパイプ蓋45間の第2の磁気ギャップG2の磁束Aはしだいに大きくなる。さらに、可動片49の第2の吸着面49eとヨーク42の延長部42b間にも磁束Bが通過するので、磁束Aと磁束Bが足し算された形となり可動片49に働く吸引力が増大する。
この増大した吸着力により、可動片49が回動し、駆動部49fがトリップバー33を押すことにより、開閉機構部30のクロスバー13が駆動され可動接触子24を固定接触子21から開離させる。この可動接触子24の移動により固定接点22から可動接点23が開離される。可動接点23が開離した際、流れる電流によって発生するアークは消弧装置27により消弧され遮断が完了する。
オン、オフ動作については、周知の回路遮断器と同様であるので、説明は省略する。
本実施の形態によれば、可動片49に第2の吸着面49eを、ヨーク42に第2の吸着面49eと対向する延長部42bをそれぞれ設けたので、ヨーク42による可動鉄片49の保持部42aの漏れ磁束が低減され、オイルダッシュポット43が可動片49を吸引する吸引力を維持しつつコイル41の巻き数を減らすることができ、回路遮断器の小型化が図れる。
また、可動片49に第2の吸着面49eを、ヨーク42に第2の吸着面49eと対抗する延長部42bをそれぞれ設けたことにより、ヨーク42による可動鉄片49の保持部42aの漏れ磁束が低減されるので、コイル41の巻き数を調整すれば、固定鉄心であるオイルダッシュポット43が可動片49を吸引する吸引力を増大させ、交流用と直流用の電磁形引き外し装置40の共用化を図ることも可能となる。
実施の形態2.
図6は実施の形態2における回路遮断器の電磁形引き外し装置を示す拡大側面図、図7は図6に示す電磁形引き外し装置の縦断面図、図8は図6に示す電磁形引き外し装置の可動片を示す図で、(a)は平面図、(b)は側面図である。
一般に、漏れ磁束係数は、磁気ギャップがコイルの外側にあるヒンジ形と磁気ギャップがコイルの内側にあるプランジャ形とで大きく異なっており、同じ磁気ギャップで見た場合、漏れ磁束係数γとしてプランジャ形はヒンジ形に対して約0.75倍となることが知られている。これを吸引力に換算するとプランジャ形の吸引力が、(1/0.75)=1.77倍大きいことがわかる。
そこで、本実施の形態では、図6、図7に示すように、電磁形引き外し装置401において、可動片49とパイプ蓋451間の第2の磁気ギャップG3がコイル41の内側となるよう可動片49にプランジャ51、すなわち突出部を設け、さらに、オイルダッシュポット43のパイプ蓋451をコイル41の内部に配置したものである。図8に示すように、プランジャ51は、胴部51aが移動自由に可動片49によってプランジャ51の首部51bを保持されている。その他の構成については、実施の形態1と同様であるので、説明は省略する。
なお、請求の範囲で述べている「漏れ磁束低減部」とは、上述した第2の吸着面49eと延長部42bに加え、プランジャ51のことである。
本実施の形態によれば、可動片49に第2の吸着面49eを、ヨーク42に第2の吸着面49eと対向する延長部42bをそれぞれ設けたので、ヨーク42による可動鉄片49の保持部42aの漏れ磁束が低減され、オイルダッシュポット43が可動片49を吸引する吸引力を維持しつつコイル41の巻き数を減らすることができ、回路遮断器の小型化が図れる。
また、電磁形引き外し装置401において、第2の磁気ギャップG3がコイル41の内側となるよう可動片49にプランジャ51を設けるとともに、オイルダッシュポット43のパイプ蓋451をコイル41の内部に配置したので、可動片49とパイプ蓋451間の第2の磁気ギャップG3に係る漏れ磁束係数γがさらに低減され、オイルダッシュポット43が可動片49を吸引する吸引力を維持しつつコイル41の巻き数を減らすることができ、回路遮断器のさらなる小型化が図れる。
また、磁気ギャップG3がコイルの内側となるよう可動片49にプランジャ51を設けるとともに、オイルダッシュポット43のパイプ蓋451をコイル41の内部に配置したので、可動片49とパイプ蓋451間の第2の磁気ギャップG3に係る漏れ磁束係数γがさらに低減されるため、コイル41の巻き数を調整すれば、固定鉄心であるオイルダッシュポット43が可動片49を吸引する吸引力を増大させ、交流用と直流用の電磁形引き外し装置401の共用化を図れるとともに、回路遮断器の小型化も図れる。
また、可動片49とパイプ蓋451間の第2の磁気ギャップG3に係る漏れ磁束係数γがさらに低減されるので、パイプ44、パイプ蓋451、鉄心47、および鉄心バネ48も小型化することができる。
実施の形態3.
図9は実施の形態3における回路遮断器の電磁形引き外し装置を示す拡大側面図、図10は図9に示す電磁形引き外し装置の縦断面図、図11は図9に示す電磁形引き外し装置の可動片を示す図で、(a)は平面図、(b)は側面図である。
本実施の形態では、実施の形態2において可動片49に設けたプランジャ51の代わりに、図9に示すように、可動片49に凸形状49g、すなわち突出部を設けたものである。
また、図10に示すように、パイプ蓋452は凹形状452aを有し、この凹形状452aに可動片49の凸形状49gとの組み合わせにより磁気ギャップG4がコイル41内部に構成されるものである。実施の形態2で説明したプランジャ51を可動片49に設けた場合、2部品となるが、本実施の形態における凸形状49gであれば、図11に示すように、可動片49の1部品で構成できる。その他の構成については、実施の形態2と同様であるので、説明を省略する。
なお、請求の範囲で述べている「漏れ磁束低減部」とは、上述した第2の吸着面49eと延長部42bに加え、凸形状49gのことである。
本実施の形態によれば、可動片49に第2の吸着面49eを、ヨーク42に第2の吸着面49eと対向する延長部42bをそれぞれ設けたので、ヨーク42による可動鉄片49の保持部42aの漏れ磁束が低減され、オイルダッシュポット43が可動片49を吸引する吸引力を維持しつつコイル41の巻き数を減らすることができ、回路遮断器の小型化が図れる。
また、電磁形引き外し装置402において、可動片49に凸形状49gを設けるとともに、オイルダッシュポット43のパイプ蓋452に凹形状452aを設け可動片49とパイプ蓋452間の第2の磁気ギャップG4をコイル41の内部に構成したので、漏れ磁束係数γがさらに低減され、オイルダッシュポット43が可動片49を吸引する吸引力を維持しつつコイル41の巻き数を減らすることができ、回路遮断器のさらなる小型化が図れる。
また、可動片49に凸形状49gを設けるとともに、オイルダッシュポット43のパイプ蓋452に凹形状452aを設け可動片49とパイプ蓋452間の第2の磁気ギャップG4をコイル41の内部に構成したので、漏れ磁束係数γが低減され、コイル41の巻き数を調整すれば、固定鉄心であるオイルダッシュポット43が可動片49を吸引する吸引力を増大させ、交流用と直流用の電磁形引き外し装置402の共用化を図れるとともに、回路遮断器の小型化も図れる。
また、可動片49とパイプ蓋452間の第2の磁気ギャップG4に係る漏れ磁束係数γがさらに低減されるので、パイプ44、パイプ蓋452、鉄心47、および鉄心バネ48も小型化することができる。
10 筐体、11 ベース、12 カバー、
20 電源側端子、21 固定接触子、22 固定接点、23 可動接点、
24 可動接触子、26 負荷側端子、30 開閉機構部、
40 電磁形引き外し装置、41 コイル、42 ヨーク、42b 延長部、
43 オイルダッシュポット、
49 可動片、49a 第1の吸着面、49e 第2の吸着面、
101 回路遮断器。
この発明に係る回路遮断器においては、一端に可動接点を有する可動接触子と、可動接点と接離する固定接点を有する固定接触子と、この前記固定接触子に接続された第1の外部端子と、可動接触子を開閉させる開閉機構部と、可動接触子に接続され、開閉機構部を引き外す電磁形引き外し装置と、この電磁形引き外し装置に接続された第2の外部端子とを備え、電磁形引き外し装置は、磁性板からなるヨークと、このヨークの一方の脚部に固着される固定鉄心と、この固定鉄心に巻回され、可動接触子および第2の外部端子に接続されたコイルと、ヨークの他方の脚部に回動自由に保持され、固定鉄心の接極面に対向する第1の吸着面を有する可動鉄片と、を備え、可動鉄片は、該可動鉄片を回動自由に保持する保持部からヨークを延在させた延長部と、この延長部に対向し、可動鉄片に設けられた第2の吸着面と、を備えたものである。

この発明に係る回路遮断器においては、一端に可動接点を有する可動接触子と、可動接点と接離する固定接点を有する固定接触子と、この前記固定接触子に接続された第1の外部端子と、可動接触子を開閉させる開閉機構部と、可動接触子に接続され、開閉機構部を引き外す電磁形引き外し装置と、この電磁形引き外し装置に接続された第2の外部端子とを備え、電磁形引き外し装置は、磁性板からなるヨークと、このヨークの一方の脚部に固着される固定鉄心と、この固定鉄心に巻回され、可動接触子および第2の外部端子に接続されたコイルと、ヨークの他方の脚部に回動自由に保持され、固定鉄心の接極面に対向する第1の吸着面を有する可動鉄片と、を備え、ヨークは、該可動鉄片を回動自由に保持する保持部からヨークを延在させた延長部を有し、可動鉄片は、延長部に対向し設けられた第2の吸着面を有するものである。

Claims (6)

  1. 一端に可動接点を有する可動接触子と、前記可動接点と接離する固定接点を有する固定接触子と、この前記固定接触子に接続された第1の外部端子と、前記可動接触子を開閉させる開閉機構部と、前記可動接触子に接続され、前記開閉機構部を引き外す電磁形引き外し装置と、この電磁形引き外し装置に接続された第2の外部端子とを備え、前記電磁形引き外し装置は、磁性板からなるヨークと、このヨークの一方の脚部に固着される固定鉄心と、この固定鉄心に巻回され、前記可動接触子および前記第2の外部端子に接続されたコイルと、前記ヨークの他方の脚部に回動自由に保持され、前記固定鉄心の接極面に対向する第1の吸着面を有する可動鉄片と、を備えた回路遮断器において、
    前記可動鉄片は、前記ヨークと前記可動鉄片間の漏れ磁束を低減する漏れ磁束低減部を備えたことを特徴とする回路遮断器。
  2. 前記漏れ磁束低減部は、前記可動鉄片を回動自由に保持する保持部から前記ヨークを延在させた延長部と、この延長部に対向し、可動鉄片に設けられた第2の吸着面と、を備えたことを特徴とする請求項1に記載の回路遮断器。
  3. 前記漏れ磁束低減部は、前記第1の吸着面に設けられ、前記固定鉄心の接極面に向かって突出する突出部であることを特徴とする請求項1に記載の回路遮断器。
  4. 前記固定鉄心の接極面は、前記コイルの内部に設けられたことを特徴とする請求項3に記載の回路遮断器。
  5. 前記可動鉄片の前記漏れ磁束低減部は、前記可動鉄片を回動自由に保持する保持部から前記ヨークを延在させた延長部、およびこの延長部に対向し、可動鉄片に設けられた第2の吸着面と、前記第1の吸着面に設けられ、前記固定鉄心の接極面に向かって突出する突出部と、を備えたことを特徴とする請求項1に記載の回路遮断器。
  6. 前記固定鉄心の接極面は、前記コイルの内部に設けられたことを特徴とする請求項5に記載の回路遮断器。
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