(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの過負荷保護用のサーマルリレーであって、
前記モータの負荷電流を熱に変えるヒータと、
該ヒータの近傍に配置され前記熱により湾曲するバイメタルと、
前記サーマルリレーのケース内部の温度上昇により前記バイメタルが湾曲する方向とは反対方向に湾曲する補助バイメタルと、
前記バイメタルと前記補助バイメタルの２つの湾曲変位により接点の開閉状態を反転させる反転機構部と、
を有することを特徴とするサーマルリレー。
【請求項２】
請求項１に記載のサーマルリレーであって、
前記バイメタルの湾曲変位を伝達する第１の連動板と、
前記補助バイメタルの湾曲変位を伝達する第２の連動板と、
前記第２の連動板に1端で回動可能に連結し、他端で前記反転機構部と調整ギャップを隔てて配置された補助レバーと、を有し、
前記第１の連動板は前記補助レバーを前記調整ギャップを狭める方向に押圧するように配置されていることを特徴とするサーマルリレー。
【請求項３】
請求項２に記載のサーマルリレーであって、
前記補助レバーは、前記第１の連動板によって押圧される作用点を中心にして回動し、前記バイメタルの湾曲変位に応じて前記第１の連動板を介して前記調整ギャップを狭める方向に回動し、さらに、前記補助バイメタルの湾曲変位に応じて前記第２の連動板を介して前記調整ギャップを狭める方向に回動することを特徴とするサーマルリレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの過負荷保護用のサーマルリレーに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルリレーは熱動式の過負荷保護継電器であり、バイメタルとヒータを組み合わせた素子を用い、例えばモータの負荷電流をヒータで熱に変換し、バイメタルを加熱することでバイメタルを湾曲させ、このバイメタルの湾曲変位により電流検出を行ない、過負荷保護を行う。
【０００３】
本技術分野における背景技術として、特開２０１２−２３０７８８号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、電調による調整バラツキを抑制して調整精度および生産性を向上させることができる熱動式過電流継電器の電調方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２３０７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
三相誘導電動機（以下、モータと呼ぶ）において、運転時の効率を高めたトップランナーモータ(IE3モータ)への移行が進んでいる。トップランナーモータは、効率を高める手段としてコイル巻線の断面積を増やして銅損を抑える構造のため、始動電流・突入電流が増加する傾向にある。
【０００６】
ここで、特許文献１にある従来のサーマルリレーに、上記、効率を高めたトップランナーモータを適用した場合、始動電流が増加するために、ミストリップする可能性があった。以下、詳細に説明する。
【０００７】
図２は、一般的なモータ保護協調を示した図である（一般社団法人日本電機工業会Ｗｅｂページから抜粋）。モータコントロールセンタユニット（ＭＣＣユニット）では、一般的に配線用遮断器（短絡保護）とサーマルリレー（過負荷保護）との組合せで適切な保護協調を実現する。図中の右側にはそのモデル構成図を示し、左側にそれらの電流−時間特性を示す。図２に示すように、モータの熱特性は、モータが熱的に耐え得る電流−時間の関係を示し、反時限特性となる。
【０００８】
従来モータの場合、始動時には一般的に約6倍の始動電流（実効換算値）が流れ、モータ回転数の上昇に伴い定格電流に徐々に収束する。
【０００９】
モータの過負荷保護を行うには、サーマルリレーの動作特性が前述のモータの熱特性より小さく、且つ モータ始動電流と交差しないサーマルリレー動作特性とし、保護協調を取る必要がある。
【００１０】
運転時の効率を高めたトップランナーモータの場合、始動電流が図中のハッチング部のように増加する傾向にある。このため、サーマルリレーの動作特性とモータ始動電流が交差し、サーマルリレーがミストリップする可能性があった。
【００１１】
このミストリップ対応として、定格電流の600％入力時の動作時間を遅くした飽和リアクタ付サーマルリレー(遅延動作形)が従来技術として利用されているが、飽和リアクトル部の外形寸法が大きく変わるため既存のＭＣＣユニット等のサイズでは収納出来無い等の問題があった。
【００１２】
また、サーマルリレーは変更せずに電流のセット値を上限方向へ5％程度スライドして始動電流によるミストリップを回避する方法が暫定的に用いられているが、過負荷時の熱耐量に裕度が無いモータの場合に過負荷保護が不完全となる可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、その一例を挙げるならば、モータの過負荷保護用のサーマルリレーであって、モータの負荷電流を熱に変えるヒータと、ヒータの近傍に配置され熱により湾曲するバイメタルと、サーマルリレーのケース内部の温度上昇によりバイメタルが湾曲する方向とは反対方向に湾曲する補助バイメタルと、バイメタルと補助バイメタルの２つの湾曲変位により接点の開閉状態を反転させる反転機構部とを有する構成とした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、モータの始動電流の増加によるミストリップを防止したサーマルリレーを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施例におけるサーマルリレーの裏面方向から見た内部構造図である。
【図２】一般的なモータ保護協調の説明図である。
【図３】従来のサーマルリレーの外観図である。
【図４】従来のサーマルリレーの裏面方向から見た内部構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例】
【００１７】
まず、従来のサーマルリレーについて説明する。図３は、従来のサーマルリレーの外観図を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。図４は、図３のサーマルリレーの裏面方向から見た内部構造図であり、（Ａ）は背面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ―Ａ線での矢視断面図である。
【００１８】
図４において、電流検出用のバイメタル１１を絶縁チューブ１２で覆い、ヒータ１３を螺旋状に巻き付け、バイメタル１１とヒータ１３の一端を溶接接合する。ヒータ１３のもう一方の端部は電源側の接続端子台１４に溶接接合する。バイメタル１１のもう一方の端部は接続導体１５と溶接接合し、更に接続導体１５は負荷側の接続端子台１６に溶接接合する。前述の接合により、モータの負荷電流がヒータ１３に流れ、負荷電流の大きさに応じてヒータ１３は発熱する。この発熱により、バイメタル１１は加熱され、低膨脹側へ湾曲する。バイメタル１１の一端は保持板１７により保持されているので、もう一方の端部は連動板１８を湾曲変位に応じて押圧し、図４（Ｂ）矢印で示す方向（Ｘ方向）へスライドさせる。
【００１９】
また、連動板１８より、調整ギャップ３１（2〜3mm）隔てた位置に反転機構部５１を配置し、バイメタル１１の湾曲変位が調整ギャップ３１を超えると反転機構部５１が反転動作する。この調整ギャップ３１は、一般的にモータの定格電流の120％の過負荷電流が連続通電された時に反転機構部５１が反転動作するように調整する。なお、反転機構部５１は、温度補正バイメタル５２、調整レバー５３、トリップ片５４、弓形ばね５５、b固定接点５６から構成され、トリップ片５４は薄板の鋼板を中脚５４ａと外脚５４ｂにプレス加工したもので、弓形ばね５５と係合する。トリップ片の外脚５４ｂにはb可動接点５７が構成されており、b固定接点５６と接触状態とし、電気的に閉路している。また、弓形ばね５５のX方向の押圧により、トリップ片の中脚５４ａと外脚５４ｂには曲げ弾性力が発生するが、押圧と弾性力が等しい状態でつり合い、静止状態にある。
【００２０】
次に反転機構部５１の反転動作について説明する。連動板１８により温度補正バイメタル５２が押圧されると調整レバー５３との係合部５２ａを中心に回転し、トリップ片の中脚５４ａを押圧する。押圧によりトリップ片の中脚５４ａはトリップ片の外脚５４ｂと同じ方向に湾曲するが、中脚５４ａの湾曲が外脚５４ｂの湾曲を超過すると、弓形ばね５５のX方向の押圧方向が逆転する。この押圧方向の逆転により、中脚５４ａと外脚５４ｂのＸ方向位置が左右反対に反転し、b可動接点５７とb固定接点５６が乖離し、ｂ接点が開路する。当該ｂ接点を電磁接触器のコイルに直列に接続すれば、過負荷電流を検出したときｂ接点が開路し、電磁接触器のコイル励磁が消磁され、電磁接触器がOFFすることでモータへの電流供給が遮断され、モータの過負荷電流による焼損を防止できる。
【００２１】
ここで、従来のサーマルリレーに、効率を高めたトップランナーモータを適用した場合、始動電流が増加するために、ミストリップする可能性があった。
【００２２】
そこで、これを解決するために、本実施例では、電流検出用バイメタルと反対方向に湾曲するよう設置した補助バイメタルの湾曲変位を利用して、コールドスター時の調整ギャップを大きく設定する。これにより、モータの始動電流の増加によるミストリップを防止する。
【００２３】
以下、本実施例について詳細に説明する。図１は本実施例におけるサーマルリレーの裏面方向から見た内部構造図であり、（Ａ）は背面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ―Ｂ線での矢視断面図である。図１において、７１は補助バイメタル、７２は連動板Ａ、７３は連動板Ｂ、７４は補助レバーを示す。補助バイメタル７１は電流検出用のバイメタル１１とは逆方向に湾曲するよう支持板７５で保持し、電流検出用のヒータは備えておらず、ケース７６内部の温度上昇に応じて湾曲する構造とする。連動板Ｂ７３は補助バイメタル７１の湾曲変位に追随して図中矢印で示す図面右方向（Ｘ方向）にスライドする。
【００２４】
また、連動板Ｂ７３は補助レバー７４の一端と回転ヒンジ部７４ａで連結し、補助レバー７４のもう一方の端部は反転機構部５１と調整ギャップ３２を隔てて配置され、過負荷時に反転機構部５１を押圧する部位となる。また、電流検出用のバイメタル１１は連動板Ａ７２を押圧し、連動板Ａ７２は図中矢印で示す図面左方向（Ｘ方向）にスライドするように働き、連動板Ａ７２は補助レバー７４の上記の回転ヒンジ部７４ａと反転機構部５１を押圧する部位の間を押圧するように配置する。すなわち、補助レバー７４は、連動板Ａ７２によって押圧される作用点を中心にして回動し、バイメタル１１の湾曲変位に応じて連動板Ａ７２を介して調整ギャップ３２を狭める方向に回動し、さらに、補助バイメタル７１の湾曲変位に応じて連動板Ｂ７３を介して調整ギャップ３２を狭める方向に回動する。さらに言い換えれば、バイメタル１１と補助バイメタル７１の２つの湾曲変位により反転機構部を反転動作させ接点の開閉状態を反転させる。
【００２５】
上記の構造とすることで補助バイメタル７１の湾曲変位により調整ギャップ３２を従来の調整ギャップ３１よりも大きく変位させることが可能となる。特にコールド状態からの動作の場合、調整ギャップ３２を大きく設定し、連続通電によりケース７６内部の温度が上昇すると補助バイメタル７１が湾曲することで調整ギャップ３２を適正値に狭めることが可能となる。上記の特徴を利用すると、コールド状態での始動電流に対して、動作時間を遅くした動作特性（遅延動作形）にすることが可能となり、モータの始動電流によるミストリップを防ぐことが可能となる。
【００２６】
以上のように、本実施例は、モータの過負荷保護用のサーマルリレーであって、モータの負荷電流を熱に変えるヒータと、ヒータの近傍に配置され熱により湾曲するバイメタルと、サーマルリレーのケース内部の温度上昇によりバイメタルが湾曲する方向とは反対方向に湾曲する補助バイメタルと、バイメタルと補助バイメタルの２つの湾曲変位により接点の開閉状態を反転させる反転機構部とを有する構成とした。
【００２７】
また、バイメタルの湾曲変位を伝達する第１の連動板と、補助バイメタルの湾曲変位を伝達する第２の連動板と、第２の連動板に1端で回動可能に連結し、他端で反転機構部と調整ギャップを隔てて配置された補助レバーと、を有し、第１の連動板は補助レバーを調整ギャップを狭める方向に押圧するように配置する。
【００２８】
また、補助レバーは、第１の連動板によって押圧される作用点を中心にして回動し、バイメタルの湾曲変位に応じて第１の連動板を介して調整ギャップを狭める方向に回動し、さらに、補助バイメタルの湾曲変位に応じて第２の連動板を介して調整ギャップを狭める方向に回動するように構成した。
【００２９】
これにより、コールドスター時の調整ギャップを大きく設定することで、モータの始動電流の増加によるミストリップを防止したサーマルリレーを提供することが出来る。
【００３０】
以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３１】
１１：バイメタル、１２：絶縁チューブ、１３：ヒータ、１４：電源側の接続端子台、１５：接続導体、１６：負荷側の接続端子台、１７：保持板、１８：連動板、３１：調整ギャップ、３２：調整ギャップ、５１：反転機構部、５２：温度補正バイメタル、５３：調整レバー、５４：トリップ片、５５：弓形ばね、５６：ｂ固定接点、５７：ｂ可動接点、７１：補助バイメタル、７２：連動板Ａ、７３：連動板Ｂ、７４：補助レバー、７５：支持板、７６：ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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