(57)【要約】  本発明は、低電圧サーキット・ブレーカ用の、調整可能なトリッピング閾値を有する電磁リレーであって、固定パート及び移動パートを有する磁気回路を備えている。前記固定パートは、強磁性材料で作られた固定エレメント、コア、及び少なくとも一つの巻線コイルを備える。前記移動パートは、強磁性材料で作られた移動プレートを有し、且つ、前記巻線コイルを前記移動プレートと前記固定エレメントの間に挿入した状態で、前記固定エレメントに対して少なくとも部分的に向かい合うように配置される。前記移動プレートは、トリッピング閾値を調整するための手段に機能的に接続される。本発明の特徴は、下記の通りである。前記移動プレート、および／または、前記固定エレメントは、輪郭の付けられたボディを有し、この輪郭の付けられたボディは、前記調整手段に対して作用することにより、前記移動プレートと前記固定エレメントの間のギャップ、及び、前記移動プレートと前記コアの間の磁気結合を同時に変化させて、トリッピング閾値を設定することを可能にする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低電圧サーキット・ブレーカ用の、調整可能なトリッピング閾値を有する電磁リレーであって、
固定パート及び移動パートを有する磁気回路を備え、
前記固定パートは、強磁性材料で作られた固定エレメント、コア、及び少なくとも一つの巻線コイルを備え、
前記移動パートは、強磁性材料で作られた移動プレートを有し、且つ、前記巻線コイルを前記移動プレートと前記固定エレメントの間に挿入した状態で、前記固定エレメントに対して少なくとも部分的に向かい合うように配置され、
前記移動プレートは、トリッピング閾値を調整するための手段に機能的に接続され、
下記特徴を備える：
前記移動プレート、および／または、前記固定エレメントは、輪郭の付けられたボディを有し、この輪郭の付けられたボディは、前記調整手段に対して作用することにより、前記移動プレートと前記固定エレメントの間のギャップ、及び、前記移動プレートと前記コアの間の磁気結合を同時に変化させて、トリッピング閾値を設定することを可能にする。
【請求項２】
下記特徴を備えた請求項１に記載の電磁リレー：
前記移動プレートは、輪郭の付けられたボディを有し、
この輪郭の付けられたボディは、トリッピング閾値の設定の間、前記ギャップ及び前記磁気結合を同時に変化させることを可能にする。
【請求項３】
下記特徴を備えた請求項１または２に記載の電磁リレー：
前記固定エレメントは、輪郭の付けられたボディを有し、
この輪郭の付けられたボディは、トリッピング閾値の設定の間、前記ギャップを同時に変化させることを可能にする。
【請求項４】
下記特徴を備えた請求項１から３までのいずれか一項に記載の電磁リレー：
前記移動プレートは、前記固定エレメントに対して、実質的に水平な面の上でスライドすることによって調整されることができるように配置されている。
【請求項５】
下記特徴を備えた請求項１または４のいずれか一項に記載の電磁リレー：
前記移動プレートは、実質的にＵ字形のボディを有し、このボディは、その窪みが前記固定エレメントの方向を向くように配置され、
前記Ｕ字形のボディの中央部分は、前記コアに設けられたエッジに沿って、リセス部を有している。
【請求項６】
下記特徴を備えた請求項５に記載の電磁リレー：
前記リセス部は、前記コアのプロファイルに対して幾何学的に相補的なプロファイルを有している。
【請求項７】
下記特徴を備えた請求項５または６に記載の電磁リレー：
前記Ｕ字形のボディの横方向アームの少なくとも一方は、実質的に傾斜したプロファイルを有している。
【請求項８】
下記特徴を備えた請求項７に記載の電磁リレー：
前記Ｕ字形のボディの横方向アームの双方は、実質的に傾斜したプロファイルを有している。
【請求項９】
下記特徴を備えた請求項１から８までのいずれか一項に記載の電磁リレー：
前記固定エレメントは、実質的に平らな中央部分及び二つの横方向ウイングを有し、
前記中央部分に、前記巻線コイル及び前記コアが配置され、
前記二つの横方向ウイングは、前記平らな中央部分から、前記巻線コイルの両側で横方向に突出し、
前記二つの横方向ウイングの少なくとも一方は、傾斜したプロファイルを有している。
【請求項１０】
下記特徴を備えた請求項９に記載の電磁リレー：
前記固定エレメントの横方向ウイングの双方は、傾斜したプロファイルを有し、
これらの傾斜したプロファイルのそれぞれは、前記移動プレート側の対応する傾斜したプロファイルに対して向かい合っている。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか一項に記載の電磁リレーを少なくとも一つ備えたことを特徴とする自動パワー・サーキット・ブレーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低電圧サーキット・ブレーカ用の電磁リレーに係り、特に、１０００ボルト以下の動作電圧でのアプリケーションのための、改善された性能を備えた電磁リレーに係る。
【０００２】
特に、本発明は、調整可能なトリッピング閾値及び高いフィールド勾配を備えたタイプであって、従来のタイプのリレーと比べて、調整範囲が広く且つリニアリティに優れた電磁リレーに係る。
【背景技術】
【０００３】
低電圧電気システムは、特に産業タイプのアプリケーションの場合、１０００ボルト以下の動作電圧、及びかなり大きな電力レベルを生じさせる比較的高い公称値の電流によって特徴付けられる。そのような低電圧電気システムは、自動パワー・サーキット・ブレーカと呼ばれる電流遮断及び保護デバイスを一般的に使用することが知られている。
【０００４】
アプリケーションに応じて、これらのデバイスは、一またはそれ以上の電極（electric poles）を備え、その電極は、サーキット・ブレーカの遮断セクションを構成している。各電極は、少なくとも一つのアーク・シュート（arc chute）、及び互いに結合／切離しされる二つの電気的接点（固定接点及び移動接点）を備えている。これらの接点は、適切な接続端子によって、前記電極に関係する位相コンダクターまたはニュートラル・コンダクターに電気的に接続される。
【０００５】
各電極は更に、適当な電流センサを備えている。その電流センサは、通常、電流検出トランスフォーマーか、またはマグネチック・リレーのいずれかによって構成される。前者の場合、その一次巻線が、前記電極が接続されるコンダクターによって構成され、後者の場合、同様に、その巻線コイルが前記コンダクターによって構成される。
【０００６】
これらのマグネチック・リレーは、本質的に、二段階の変換器と考えることができる。即ち、これらのマグネチック・リレーは、先ず、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換し、次いで、その磁気エネルギーを機械的エネルギーに変換することができる変換器と考えることができる。マグネチック・リレーの敏感な部分は、事実、強磁性材料で作られたプレートを有する電磁石を備えている。この電磁石は、適切なレバー・システムに、その電磁石によって作り出される磁場の値に依存する機械的な動きを行わせる。ここで、前記磁場の値は、対応する電気的コンダクターの中を流れる電流の強さに依存する。レバー・システム中で作リ出される機械的動きは、次に、保護ユニットへのインプットへ適当に導かれ、その保護ユニットは、サーキット・ブレーカを安全に切断または開放する。
【０００７】
今日、低電圧サーキット・ブレーカの中で使用されるマグネチック・リレーには、固定タイプと調整可能なタイプがあり、後者が本発明の場合に該当している。それぞれの場合において、調整可能なリレーは、サーキット・ブレーカの保護ユニットのトリッピング閾値を、所定の範囲の中で設定することを可能にする。今日の技術において、トリッピング閾値を調整するための方法は、要求されている機能を適切に実現するデバイスを得ることを可能にしてはいるが、幾つかのクリティカルなアスペクトが残っている。
【０００８】
特に、マグネチック・リレーの閾値は、適切な調整手段を用いて、そのリレー自体の磁気回路に作用することにより設定される。ここで、この磁気回路は、固定パート及び移動パートを備え、固定パートは、強磁性材エレメント、コア及びコイルを備え、移動パートは、同様に、強磁性材料で作られたプレートを備えている。
【０００９】
従来、トリッピング閾値を調整するため、実質的に二つのソリューションが使用されてきた。これらのソリューションは、二つの異なる物理現象を、別々に利用している。その第一のソリューションは、通常、ギャップ変更と呼ばれており、移動プレートとコアの間の幾何学的間隔を利用するものである。第二のソリューションは、通常、磁気結合変更と呼ばれており、ギャップの替わりに、移動マグネチック・プレートと固定パートの間の平行方向の滑りを利用するものである。
【００１０】
いずれのケースにおいても、調整の作業は、下記の過程からなる。即ち、移動パートの強磁性材プレートと、電磁石の固定パートとの間の相対的な位置を徐々に変化させ、電磁石によって作り出された磁気エネルギーを、レバー・システムに誘発される機械的エネルギーに変換する効率を増大または減少させ、その機械的エネルギーを用いて、サーキット・ブレーカを安全に切断または開放するためのデバイスを駆動する。
【００１１】
従来の技術の大きな欠点の一つは、これらのソリューションにおいて、磁気回路に加えられた変更に対する応答が、十分に一様ではないと言うことから生ずる。その理由は、磁気回路の形状における同一の変更が、調整範囲の中の様々な段階における、一様ではない増加に対応するからである。換言すれば、リレーの感度は、調整範囲の中で非リニア状に変化する傾向を有し、それによって、特に、調整範囲の上下限部に近付くにつれて、次第に信頼性が低下する。
【００１２】
特に、この最後のアスペクトは、良く行われているように、使用可能な設定範囲を制限する結果を招き、且つ、特に、コンパクトなサーキット・ブレーカでのアプリケーションの際にネガティブな影響を及ぼす。それは、コンパクトなサーキット・ブレーカでは、リレーを収容するためのスペースが制限されるので、リレーの小型化が要求され、設定範囲の制限がより厳しくなるからである。
【００１３】
最後に、一つのサーキット・ブレーカは、通常、単一の駆動エレメントを用いて複数のリレーを調整することによって、設定されるので、同時調整デバイスのレベルでの動きの僅かな違いが、各電極のリレーの間で、セッティングの大きな不均衡を生じさせることがあり、その結果、保護デバイスの一様でないトリッピングを引き起こすことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の狙いは、調整可能なトリッピング閾値を有する低電圧サーキット・ブレーカ用の電磁リレーであって、上記の欠点を取り除くことが可能で、特に、従来のタイプの調整可能な電磁リレーと比べて、トリッピング閾値のセッティングがはるかに効率的で最適な電磁リレーを提供することにある。
【００１５】
この狙いの範囲の中で、本発明の第一の目的は、トリッピング閾値の使用可能な調整範囲を、コンパクトなリレーの場合でも、かなり拡張することができる、調整可能なトリッピング閾値を有する低電圧サーキット・ブレーカ用の電磁リレーを提供することにある。
【００１６】
本発明のもう一つの目的は、シンプルで且つ信頼性の高い方法で、トリッピング閾値のセッティングの際に非常に正確で且つ一様な応答を実現することができる、調整可能なトリッピング閾値を有する低電圧サーキット・ブレーカ用の電磁リレーを提供することにある。
【００１７】
本発明のもう一つの目的は、部品点数が少なく、高い信頼性を有し、機能的性能に優れた、調整可能なトリッピング閾値を有する低電圧サーキット・ブレーカ用の電磁リレーを提供することにある。
【００１８】
本発明のもう一つの目的は、製造が容易で、ほどほどのコストで製造できる、調整可能なトリッピング閾値を有する低電圧サーキット・ブレーカ用の電磁リレーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の狙い、これらの目的、及び以下においてより明らかになるその他の目的は、本発明の電磁リレーによって実現される。
【００２０】
本発明は、低電圧サーキット・ブレーカ用の、調整可能なトリッピング閾値を有する電磁リレーであって：
固定パート及び移動パートを有する磁気回路を備え、
前記固定パートは、強磁性材料で作られた固定エレメント、コア、及び少なくとも一つの巻線コイルを備え、
前記移動パートは、強磁性材料で作られた移動プレートを有し、且つ、前記巻線コイルを前記移動プレートと前記固定エレメントの間に挿入した状態で、前記固定エレメントに対して少なくとも部分的に向かい合うように配置され、
前記移動プレートは、トリッピング閾値を調整するための手段に機能的に接続され；
下記特徴を備える：
前記移動プレート、および／または、前記固定エレメントは、輪郭の付けられたボディを有し、
この輪郭の付けられたボディは、前記調整手段に対して作用することにより、前記移動プレートと前記固定エレメントの間のギャップ、及び、前記移動プレートと前記コアの間の磁気結合（magnetic coupling）を同時に変化させて、トリッピング閾値を設定することを可能にする。
【００２１】
好ましくは、本発明に基づくマグネチック・リレーは、磁気回路の異なる位置において発生する複数の物理的現象（即ち、ギャップの変化及び磁気結合の変化）に基づく異なる効果を、同時に利用することができる幾何学的形状を備えている。それによって、従来のリレーと比較して、トリッピング閾値の調整範囲をかなり拡大することを可能にするとともに、この調整範囲内での挙動の正確性及び信頼性を大幅に高める。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の更なる特徴及び優位性は、以下の本発明に基づくリレーについての実施形態の説明からより明らかになる。これらの実施形態は、好ましいものではあるが、本発明を限定するものではない。図面は、例として示したものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【００２３】
図１〜４に示すように、低電圧サーキット・ブレーカ用の、調整可能なトリッピング閾値を有する電磁リレー（全体として参照符号１００で表わされている）は、移動パート及び固定パートを有する磁気回路を備えている。固定パートは、少なくとも一つのコイル１、一つのマグネチック・コア２、及び強磁性材料で作られた一つの固定エレメント３（代表的には、強磁性材プレート）を備えている。移動パートは、同様に、強磁性材料で作られた移動プレート４を備え、この移動プレート４は、トリッピング閾値調整手段に対して機能的に接続されている。前記調整手段（図４の中で例として、参照符号１０で表わされている）は、要求、および／または、アプリケーションのニーズに応じて、ラックシステム、スライダー、スクリュまたはノブその他を備えている。
【００２４】
好ましくは、本発明に基づくリレー１００の実施形態において、移動プレート４、および／または、固定エレメント３は、輪郭の付けられたボディを有し、この輪郭の付けられたボディは、前記調整手段１０に作用することにより、移動プレート４と固定エレメント３の間のギャップ、及び、前記移動プレート４とコア２の間の磁気結合を同時に変化させて、トリッピング閾値を設定することを可能にする。
【００２５】
好ましくは、本発明に基づくリレー１００の実施形態において、移動プレート４は、輪郭の付けられたボディを有し、この輪郭の付けられたボディは、トリッピング閾値の設定の間、上記のギャップ及び磁気結合を同時に変化させることを可能にする。また、固定エレメント３は、輪郭の付けられたボディを有し、この輪郭の付けられたボディは、トリッピング閾値の設定の間、移動プレート４側の輪郭の付けられたボディとの間で相互作用することによって、上記のギャップを変化させることを可能にする。このことについては、以下において詳しく説明する。
【００２６】
特に、図１から４に示されているように、移動プレート４は、実質的にＵ字形のボディを有している。このボディは、リレーの様々な部分の組み立ての間、そのへこみ部分が、固定エレメント３の方向を向くように配置され、且つ、その表面の少なくとも一部が前記（固定）エレメント３の表面に向かい合い、且つ、それらの間にコイル１とマグネチック・コア２が挟まれるように配置される。
【００２７】
図１の中に詳しく示されているように、Ｕ字形のボディの中央部分５には、マグネチック・コア２側のエッジ６に沿って、リセス部７が設けられている。好ましくは、前記リセス部７は、輪郭の付けられたプロファイルを有し、そのプロファイルは、マグネチック・コア２のプロファイルに対して幾何学的に相補的である。このようにして、前記リセス部７とマグネチック・コア２の間の相互の形状が、調整領域内でのリニアリティを最適化することを可能にする。
【００２８】
これらの図の中に示された特定のケースにおいて、上記リセス部７は、好ましくは、曲線的なプロファイルを有する。その代替案として、アプリケーションの特定の要求、および／または、マグネチック・コア２のプロファイルの形状に依存して、リセス部７は、そのアプリケーションに適合するやり方で形成されている限り、異なる形状であってもよい。
【００２９】
更に、前記Ｕ字形のボディの二つの横方向アーム８及び９の内の少なくとも一つは、側面図において、実質的に傾斜したプロファイルを有している。好ましくは、本発明に基づくリレー１００の実施形態において、上記Ｕ字形のボディの横方向アーム８及び９の双方が、傾斜したプロファイルを有している。
【００３０】
図に示されている実施形態において、非強磁性材料で作られた更なる輪郭の付けられたプレート２０に接続される。前記プレート２０は、移動可能な状態で、更なるコンポーネント３０に接続され、この更なるコンポーネント３０は、スプリング２１及び二つのエンゲージメント・エレメント２２によって、固定エレメント３にリジッドに接続され。それらのエンゲージメント・エレメント２２は、前記コンポーネント３０に形成された対応するピボット１４に接続される。
【００３１】
最後に、上記プレート２０は、輪郭の付けられたエンド部２３を有し、このエンド部２３は、サーキット・ブレーカの開放手段（図示せず）との間で機能的に相互作用するために適している。
【００３２】
また、固定エレメント３は、実質的に平らな中央部分１１を有し、その部分に、コイル１及びマグネチック・コア２が配置される。好ましくは、固定エレメント３は、コイル１の両側で、上記の平らな中央部分１１から横方向に突出する二つの横方向ウイング１２及び１３を有する。好ましくは、二つの横方向ウイング１２及び１３の内の少なくとも一つは、側面図の中で、実質的に傾斜したプロファイルを有する。好ましくは、固定エレメント３の両方の横方向ウイング１２及び１３が傾斜したプロファイルを有する。図２に示されているように、前記プロファイルは、それぞれ一つが、移動プレート４側の対応する傾斜したプロファイルに対して向かい合い、且つ、それに対して実質的に平行になるように配置される。
【００３３】
実施の際、トリッピング閾値の調整の間、上記調整手段に対する動作は、移動プレート４を、固定エレメント３に対して、実質的に水平面上でスライドさせることになる。これによって、移動プレート４は、例えば、図２に示された初期位置から、図３に示された最終位置まで移動する。このようにして、上記リセス部７の存在によって、前記移動プレート４とマグネチック・コア２の間の磁気結合に変化が生じる。更に、同時に、移動プレート４の傾斜したアーム８及び９が、横方向ウイング１２及び１３の対応する傾斜したプロファイルから離れ、それによってギャップが増大する。
【００３４】
このようにして、リレーの磁気回路のギャップの変更及び磁気結合の変更が、同時に且つ効果的に相乗作用が生ずるように利用され、その結果、従来のタイプのソリューションと比べて高い値の磁気抵抗が、実質的にリニアな状態において、実現される。このことが、図５の中に定性的に示されている。ここで、図５は、閾値調整がギャップの変更のみで行われるリレーの場合（曲線Ａ）、磁気結合のみで行われるリレーの場合（曲線Ｂ)、及び本発明に基づくリレーの場合（曲線Ｃ）について、それぞれ、磁気抵抗（ＲＬ）を移動パートの位置（ＰＳ）の関数として模式的にプロットしたものである。
【００３５】
結局、このことは、上記の効果の重畳を適切に調整することによって、非常に効率的で且つリニアな応答を、磁気調整の信頼性の増大及び閾値（その値を超えるとサーキット・ブレーカ保護ユニットがトリップする必要がある）の利用可能な調整範囲の拡張と同時に、実現することを可能にする。
【００３６】
本発明に基づくリレー１００は、自動低電圧パワー・サーキット・ブレーカの中で、個々に、あるいは、更なるリレー１００との組合せで、使用するために特に適している。ここで、パワー・サーキット・ブレーカとしては、標準タイプ、電流制限タイプ、単一電極または複数電極タイプ、各電極に対してシングルまたはダブルの接点を有するタイプ、その他のいずれであっても良い。従って、本発明のもう一つのアスペクトは、以上で説明したタイプの電磁リレー１００を少なくとも一つ備えたことを特徴とする自動パワー・サーキット・ブレーカによって構成される。
【００３７】
実際、本発明に基づくリレーは、意図された狙い及び目的の実現を可能にして、従来の技術のリレーに対して、一連の大きな優位性を提供することが分かる。上記の優位性に加えて、次のことについても留意すべきである。即ち、このリレーは、安価に製造することが可能であり、実際の使用が非常に容易なことで特徴付けられ、更に、トリッピング閾値の範囲内において優れた信頼性及び高い正確性を有する。このことは、高度に小型化されたリレーを使用するアプリケーションにおいても実現され、あるいは、例えば図４に示したような、単一のデバイスを用いて同時に調整される複数のリレーを使用するアプリケーションにおいても実現される。
【００３８】
以上のような本発明のリレーは、様々な変更及び変形が可能であり、それらの全てが、本発明の技術的範囲の中に含まれる。このようにして、例えば、移動プレート４の横方向アーム、および／または、固定エレメント３の複数の横方向ウイングは、完全な直線ではない傾斜したプロファイル（例えば、僅かに湾曲した形状）を有することも可能である。更に、使用される材料、及び形状・寸法は、それぞれの用途に適合するものであれば、要求及び技術の状況に応じて、何であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に基づく電磁リレーの固定パート及び移動プレートの分解斜視図であって、互いに分離している状態を表わしている。
【図２】図１の電磁リレーの斜視図であって、固定パートと移動プレートの分解が組み立てられた状態を表わしている。
【図３】図２の電磁リレーの斜視図であって、閾値調整の状態が異なる状態を表わしている。
【図４】本発明に基づく三つのマグネチック・リレーの斜視図であって、トリッピング閾値を調整するために単一のシステムに対して結合された状態を表わしている。
【図５】移動プレートの位置の関数として磁気抵抗を比較した定性的な図であって、本発明に基づくリレーと、閾値調整のためのソリューションを別々に使用する従来のタイプのリレーとを比較したものである。
【符号の説明】
【００４０】
１００・・・低電圧サーキット・ブレーカ、１・・・コイル（巻線コイル）、２・・・コア（マグネチック・コア）、３・・・固定エレメント、４・・・移動プレート、５・・・中央部分、６・・・エッジ、７・・・リセス部、８，９・・・横方向アーム、１０・・・トリッピング閾値調整手段、１１・・・中央部分、１２，１３・・・横方向ウイング、１４・・・ピボット、２１・・・スプリング、２２・・・エンゲージメント・エレメント、２３・・・輪郭の付けられたエンド部、２０・・・輪郭の付けられたプレート、３０・・・更なるコンポーネント。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005513730.tif 000007
【国際調査報告】
2005513730.tif 000008
2005513730.tif 000009