(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮断器タイプの電気切断装置用の熱磁気引外し機構であって、前記熱磁気引外し機構は、
−  固定鉄心（１３）及び可動鉄心（１４）を取り囲み、短絡の場合にアクチュエータの活動状態と非活動状態という２つの状態をそれぞれ具現する２つの位置の間で前記可動鉄心（１４）を駆動する、回路内に直列に設置されたソレノイド（１０）で構成されている磁気アクチュエータと、
−  過負荷の場合に熱アクチュエータ内で発生する発熱の作用下で前記アクチュエータの活動状態と非活動状態という２つの状態をそれぞれ具現する初期形態から最終形態へと移行することのできる感熱材料製で変形可能なバイメタル（２１）を備える熱アクチュエータと、
を備え、
同様に、回路のインピーダンスの増大手段をも含み、
前記熱磁気引外し機構の電流路が、前記ソレノイド（１０）と前記バイメタル（２１）との間に形成され、磁気アーマチュア（１）が前記電流路と直列に連結され、前記回路のインピーダンスの増大手段が前記アーマチュア（１）で構成され、前記アーマチュア（１）が、前記ソレノイド（１０）を中心にしてループを形成することにより前記ソレノイド（１０）を取り囲み、上部部分では前記ソレノイド（１０）に、下部部分では前記バイメタル（２１）に連結されていることを特徴とする、熱磁気引外し機構。
【請求項２】
前記アーマチュア（１）の上部部分が上部面（４）を備え、前記上部面（４）から前記ソレノイド（１０）への連結用の舌状部（２）が突出していることを特徴とする、請求項１に記載の熱磁気引外し機構。
【請求項３】
前記アーマチュア（１）の下部部分が、前記アーマチュア（１）の下部面（８）の下で、この下部面から離れて、かつこの下部面に直交して配向された状態で位置設定され、かつ前記アーマチュア（１）の側面（５）の延長部分（６）に結合された、前記バイメタル（２１）に対する連結用の足状部（３）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の熱磁気引外し機構。
【請求項４】
前記アーマチュア（１）が、４面（５、４、９、８）をもつ矩形の外観のループを形成し、前記足状部（３）の結合用の側面のうちの１つの延長部分（６）が、前記ループの第１の隅（３６）のレベルに位置設定され、前記舌状部（２）が、前記第１の隅（３６）とは反対の前記ループの第２の隅（３７）のレベルで前記アーマチュア（１）から突出していることを特徴とする、請求項３に記載の熱磁気引外し機構。
【請求項５】
前記アーマチュア（１）の足状部（３）が、前記バイメタル（２１）に対する固定用のオリフィス（７）を備え、前記アーマチュア（１）の側面（５）の延長部分（６）とＬ字形を形成することを特徴とする、請求項４に記載の熱磁気引外し機構。
【請求項６】
前記熱磁気引外し機構の内部の電流路が連続的に、前記熱磁気引外し機構の入力端子（１９）、前記ソレノイド（１０）、前記アーマチュア（１）、前記バイメタル（２１）、編組（２６）及び前記熱磁気引外し機構の出力端子（２８）を通って延びていることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の熱磁気引外し機構。
【請求項７】
前記入力端子（１９）が前記ソレノイドの第１の端子（１１）に接続され、前記ソレノイド（１０）の第２の端部（１２）が前記アーマチュア（１）の舌状部（２）に接続され、前記アーマチュア（１）の足状部（３）が前記バイメタル（２１）の脚部（２２）に連結され、前記編組（２６）が前記バイメタル（２１）の頭部（２３）を前記出力端子（２８）に接続していることを特徴とする、請求項６に記載の熱磁気引外し機構。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の熱磁気引外し機構を備える、遮断器タイプの電線路保護用の電気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般に熱磁気引外し機構、より詳細には特に遮断器タイプの電気装置向けでかつ、例えば短絡後の電流の急速な上昇または回路内の過負荷の場合の緩慢な上昇をひき起こす故障の際に、少なくとも１本の電線路を開放することによって保護を確保するように設計された熱磁気引外し機構に関する。
【０００２】
本発明はまた、このような熱磁気引外し機構を備えた電気装置にも関する。
【０００３】
熱磁気引外し機構は従来、仏国特許第２９４３４５５号明細書から公知である通り、磁気回路の残りの部分を形成する固定アーマチュアとの関係において枢動する可動ベーン付き磁気回路を備え、上記アーマチュアは、Ｕ字形断面を有し、装置の端子に電気的に連結された熱バイメタルを取り囲み、戻し手段が、短絡電流がない場合アーマチュアとの関係において開放位置にベーンを維持している。短絡の場合、電流は、磁気回路内で誘導された磁力が戻し手段に対抗して可動ベーンの移動を誘発するのに充分なものであり、装置のロック引外し、ひいては装置の主接点の開放を可能にする。
【０００４】
この従来の配置は、作用する短絡電流が熱磁気引外し機構を機能させるのに充分な大きさ、つまりおよそ数百または数千アンペアである場合に正しく機能する。
【０００５】
およそ数十または数百アンペアの低い短絡電流で機能すべき遮断器の場合には、磁気引外し機構は従来、それが耐えなければならない短絡電流に応じてソレノイドの長さを増減させるため、及び公称電流に応じて一周回あたりのアンペア数を容易に調節できるようにするため巻回数を変動させることのできるソレノイドを備えている。
【０００６】
このタイプの磁気引外し機構は、短絡電流がたどるソレノイドの作用下で磁気的に起動させられる磁気アーマチュア内で並進運動する可動鉄心／固定鉄心のアセンブリで構成されており、上記可動鉄心は、遮断器の機械的ロックを引外すために引外しバーを起動させることのできる機械式手段を駆動する。熱引外し機構は従来から変わらずバイメタルのままである。
【０００７】
限界短絡電流または使用短絡電流が高く、およそ数千アンペアとなった場合の大きな熱応力に耐えるため、電流路中に遮断器の合計インピーダンスを増大させ短絡の場合に横断する電流を制限することのできる抵抗を直列に付加することが一般に行われていることである。ところが、これらの抵抗は嵩が高く、現在のコンパクトな装置内にそれらを組込むことには問題が多い。
【０００８】
先行技術のもう１つの解決法は、熱磁気引外し機構のインピーダンスと、インピーダンス増大に寄与する遮断器の他の部品、例えば固定接点及び可動接点を伴う切断チャンバのインピーダンスとを組合せることからなる。このとき、遮断器の合計インピーダンスは、短絡電流を制限することはできるものの、低い短絡電流での磁気的引外しを可能にするものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、限界短絡電流また使用短絡電流に耐えるのに充分なインピーダンスで、低い短絡電流で引外しすべき装置内でその熱磁気的引外し機能を果たすことができ、最新世代のコンパクトな装置内に組込むことができるように小型化された熱磁気引外し機構を設計することにある。
【００１０】
本発明に係る熱磁気引外し機構は、従来通り、
−  固定鉄心と可動鉄心を取り囲み、短絡の場合にアクチュエータの活動状態と非活動状態という２つの状態をそれぞれ具現する２つの位置の間で可動鉄心を駆動する、回路内に直列に設置されたソレノイドで構成されている磁気アクチュエータと；
−  過負荷の場合に熱アクチュエータ内で発生する発熱の作用下でアクチュエータの活動状態と非活動状態という２つの状態をそれぞれ具現する初期形態から最終形態へと移行することのできる感熱材料製で変形可能なバイメタルを備えた熱アクチュエータと；
を備えている。
【００１１】
この熱磁気引外し機構は同様に、回路のインピーダンスの増大手段をも含み、この増大手段は、ソレノイドとバイメタルの間の引外し機構の電流路と直列に連結された磁気アーマチュアで構成されている。
【００１２】
本発明の主要な考え方は、部品の寸法、引外し機構内のその位置づけ、引外し機構の他の部品とのその配置、最後にその材料に作用することによって、この唯一の部品を用いて引外し機構のインピーダンスを増大させることからなる。
【００１３】
アーマチュアは、可動ベーンを有する磁気引外し機構において従来使用されてきた部品である。このようなアーマチュアは、この場合可動ベーンとではなく可動鉄心と共に機能する本発明の磁気引外し機構において再度利用されている。アーマチュアは、さらに電流路内に存在して追加のスペースを必要とする補足的抵抗とは異なり、多くの形状を取ることができ、したがって引外し機構内に容易に組込むことのできる金属部品である。
【００１４】
この場合、前記アーマチュアは、ソレノイドを中心にしてループを形成することによってソレノイドを取り囲み、上部部分ではソレノイドに、下部部分ではバイメタルに連結されている。したがって、アーマチュアの形状は、ソレノイドの外部形状に最もぴったりと一致し、こうして装置の内部で利用可能な空間を最小限にしか占有しないように想定されている。
【００１５】
アーマチュアがその２つの端部レベルで電流路上に連結されていることは、電流がこのアーマチュア全体を横断することを意味する。ところが、回路内で電流が進むべき経路が長ければ長いほど、この回路のインピーダンスの増大により短絡電流の減衰は大きくなる。したがって、選択されたアーマチュアのアーキテクチャは、全体的外形寸法を最小限に抑えながら電流路の長さを最大化することを可能にする。
【００１６】
同様に、アーマチュアのために非常に抵抗の高い材料を選択することにより、引外し機構のインピーダンスを増大させることが可能である。例えば、大きいインピーダンスを得るためにステンレス鋼が使用され、小さいインピーダンスのためには鋼が使用されるが、他の材料の使用も可能である。
【００１７】
考えられる一構成によると、アーマチュアの上部部分は、上部面を備え、該上部面からソレノイドへの連結用舌状部が突出している。アーマチュアの下部部分は、アーマチュアの下部面の下で、この下部面から離れて、かつこの下部面に直交して配向された状態で位置設定され、しかもアーマチュアの側面の延長部分に結合されたバイメタルに対する連結用足状部を備えている。
【００１８】
より厳密には、アーマチュアは、４面をもつ矩形の外観のループを形成し、足状部の結合用の側面のうちの１つの結合部分は、ループの第１の隅のレベルに位置設定され、上記舌状部は、第１の隅とは反対のループの第２の隅のレベルでアーマチュアから突出している。こうして、舌状部と足状部は、電流がアーマチュア内で進むべき最大限の経路を有するように、互いとの関係において最大限離隔されるような形でアーマチュア上に配置される。舌状部を通って到達する電流は、ループの２つの分岐に分割され、足状部のレベルで再び合流する。
【００１９】
好ましくは、アーマチュアの足状部は、バイメタルに対する固定用のオリフィスを備え、アーマチュアの側面の前記延長部分とＬ字形を形成する。この形状により、バイメタルのたわみ方向が引外しバーに直交するような形でバイメタルを配向することが可能になる。
【００２０】
本発明によると、引外し機構の内部の電流路は連続的に、引外し機構の入力端子、ソレノイド、アーマチュア、バイメタル、編組及び引外し機構の出力端子を通って延びている。編組は、インピーダンスを増大させるため、同じく非常に抵抗の高い材料の中から選択され得る中間支持体を介してか、または直接、バイメタルに接続される。可撓性編組の使用は、引外しバーを起動させるためのバイメタルのたわみを可能にする。
【００２１】
より厳密には、入力端子は、ソレノイドの第１の端子に接続され、ソレノイドの第２の端部は、アーマチュアの舌状部に接続され、アーマチュアの足状部はバイメタルの脚部に連結され、編組はバイメタルの頭部を出力端子に接続している。
【００２２】
本発明は同様に、前述の通りの熱磁気引外し機構を備えた、遮断器タイプの電線路保護用電気装置にも関する。
【００２３】
Ｏ形アーマチュア、ソレノイド及び鉄心を伴う本発明に係る熱磁気引外し機構は、１つの可動ベーンに結びつけられたＵ字形の磁気ヨークを伴う、より高い短絡電流用の従来の熱磁気引外し機構と同等の外形寸法を有する。このことはすなわち、同じ遮断器内に、低い短絡電流に使用される本発明に係る引外し機構あるいは高い短絡電流に使用される従来の引外し機構を自由に選択して格納できるということを意味する。
【００２４】
本発明について、以下で、添付図面を参照しながら、より詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による熱磁気引外し機構の断面図である。
【図２】本発明による熱磁気引外し機構の斜視図である。
【図３】磁気アーマチュアを例示する。
【図４】断面図で表したアーマチュアとソレノイドの間の配置をより厳密に示す。
【図５】熱磁気引外し機構内部で電流が取る経路を表わす。
【図６】遮断器タイプの装置の内部への熱磁気引外し機構の組込みを示す。
【図７】遮断器タイプの装置の内部への熱磁気引外し機構の組込みを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１及び２に例示された熱磁気引外し機構は、温度上昇に反応するバイメタル（２１）を備えた熱アクチュエータ、ならびに固定鉄心（１３）と可動鉄心（１４）を取り囲むソレノイド（１０）を従来通り備えた磁気アクチュエータで構成されている。可動鉄心（１４）は、絶縁材料製ライナー（１５）内を並進運動するように案内され、通常動作では固定鉄心（１３）に接して位置し、短絡が出現している間ソレノイド（１０）により生成される磁場を介して固定鉄心（１３）から離れるように駆動される。
【００２７】
この従来の熱磁気引外し機構に対して、少なくとも部分的にソレノイド（１０）を包み込むことになる磁気アーマチュア（１）が追加される。この磁気アーマチュア（１）は、図３により厳密に表わされている。アーマチュア（１）の主要部分（１）は、４面（５、４、９、８）をもつ矩形の外観のループを形成する。舌状部（２）は、アーマチュア（１）の上部面（４）から隅（３７）のレベルで延在し、一方足状部（３）は、アーマチュア（１）の下部面の下に展開される。この足状部（３）は、ループの隅（３７）とは直径方向で反対側にあるもう一方の隅（３６）のレベルで展開するアーマチュア（１）の側面（５）の延長部分（６）を介してアーマチュア（１）のループに結合されている。足状部（３）はこうして、延長部分（６）と同時にアーマチュアの下部面（８）に対しても垂直に延在し、下部面（８）から間隔取りされている。この足状部は、ここではバイメタル（２１）である引外し機構の一部に固定され得るようにしている２つのオリフィス（７）を含む。
【００２８】
図４では、この磁気アーマチュア（１）は、ソレノイド（１０）の存在と共に例示されている。このソレノイドは、すぐ後ろに位置設定されたバイメタル（２１）のために充分な場所を残すようその奥行寸法を最小限に抑える目的で、好ましくは矩形の形状を有する。
【００２９】
具体的には、アーマチュア（１）は、電流路の長さを増大させる形で付加された部品である。この電流路は、特に図５に例示されている。白抜き矢印は、熱磁気引外し機構内の電流の流れを例示する。実際、電流は、分岐（２０）の一方がソレノイド（１０）の第１の端部（１１）に溶接されている入力端子（１９）を介して引外し機構内に入る。次に、電流はソレノイド（１０）内に入り、このソレノイド全体をその第２の端部（１２）まで進み、この第２の端部はそれ自体アーマチュア（１）の舌状部（２）に溶接されている。このとき、電流は、舌状部（２）を介してアーマチュア（１）内に入り、その後、側面（５）の延長部分（６）内そして最後は足状部（３）内に到達するまでアーマチュア（１）のループ内で均等に分布する。足状部（３）がアーマチュア（１）のループから間隔取りされていることで、電流は足状部（３）に到達する前に延長部分（６）内をさらに循環しなければならないことから、電流路の経路をさらに一層増大させることが可能になる。
【００３０】
この足状部（３）は、２つのリベット（２４）により、バイメタル（２１）の脚部（２２）に固定されている。こうして電流は、アーマチュア（１）の足状部（３）からバイメタル（２１）に向かって、その後バイメタル（２１）全体をその脚部（２２）から頭部（２３）までたどるが、ここでこの頭部の上には支持体（２５）が固定され、この支持体には編組（２６、２７）が溶接されている。これらの編組（２６、２７）の１つには、熱磁気引外し機構の出力端子（２８）が溶接されている。こうしてバイメタル（２１）の頭部（２３）に到達した電流は、編組（２６）を介して出力端子（２８）内に移行する。
【００３１】
熱磁気引外し機構のこの独特の構成は、電流が走破すべき経路を著しく増大できるようにする。この増大は、磁気アーマチュア（１）の追加、ならびに引外し機構の内部でのバイメタル（２１）の独特の配置によって可能になっている。実際、電流はバイメタル（２１）の脚部（２２）からバイメタル（２１）の頭部（２３）まで通過し、こうしてさらに長さが付加される。
【００３２】
本発明に係る熱磁気引外し機構は、こうして、この熱磁気引外し機構が内部に設置され得る装置内のインピーダンスを著しく増大させることができる。この場合、これは例えば、図６及び７に例示されている通り、遮断器であり得る。実際、磁気アーマチュア（１）は、その特定的形状及び熱磁気引外し機構内部でのその位置づけのため、極めて僅かな場所しか専有しない。アーマチュアはソレノイドを囲み、引外し機構の他の構成要素とソレノイドの間に必然的に存在する自由空間を合理的な形で埋める。
【００３３】
具体的には、電線路内に短絡が発生した場合、磁気アクチュエータは、可動鉄心（１４）を並進運動するように駆動する。この可動鉄心はこのとき、アーマチュア（１）の上部面（４）上に固定された軸受（１８）の軸（１７）上で回転するように可動中継体（１６）を起動させる（図１及び２参照）。この中継体（１６）は、特に図６に見られる引外しバー（２９）を回転駆動し、この引外しバー（２９）が、短絡の場合に遮断器の開放を可能にするロックを起動させる。
【００３４】
同様にして、バイメタル（２１）は、同じく図６に見られる較正ネジ（３０）を介して過負荷の場合に、同じ引外しバーを起動させる。この場合、バイメタル（２３）の頭部は、ネジ（３０）に支持されるまでたわむ傾向をもつ。
【００３５】
図７は、こうして、本発明に係る熱磁気引外し機構の備わった遮断器を例示する。この図で提示されているケースでは、固定接点（３２）及び可動接点（３３）が切断チャンバ（３１）内で閉鎖されている。電流は、熱磁気引外し機構の入力端子（１９）に固定されたリンク（３４）まで、接点（３２、３３）及びブリッジ（３５）を介して延びる。
【００３６】
引用した図に示された構成は、本発明の全く非限定的な考えられる実施例にすぎず、反対に本発明は、当業者にとって理解の範囲内にある形状及び設計の変形形態を包含するものである。
【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】
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【図６】
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【図７】
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