(57)【要約】      （修正有）【課題】モータ始動電流領域での動作時間が従来に比べて遅く、低過電流領域及び短絡電流領域での動作時間が従来と同等である、電磁引き外し装置および回路遮断器を提供する。【解決手段】電磁引き外し装置の構成の一部であるプランジャ２に細径部２ａを設けることで、プランジャに作用する磁気吸引力を低下させる。更に、プランジャの太径部２ｂと細径部の間にテーパー状の部分（斜面部２ｃ）を設けることで、太径部から細径部に向かっての領域では径が徐々に細く変化するようになっている。【選択図】図１
2016110852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底円筒状の非磁性材からなるシリンダと、
磁性体からなり、前記シリンダ内部に設けられたプランジャと、
前記プランジャを前記シリンダの底部となる後端側に向けて押す制動ばねと、
磁性体からなり前記シリンダの前端側の開口を密閉するポールヘッドと、
前記シリンダを巻くように設けられた電磁コイルと
磁性体からなり、前記電磁コイルの外側に設けられ、前記シリンダの軸方向と平行に配置された平行片と、前記シリンダに向かって延びる直角片とを有するヨークと、
磁性体からなり、前記ポールヘッド側へ回転運動できるような形で、前記ヨークに接続されているアマチュアと、を備え、
前記電磁コイルに電流が流れていないときの前記直角片と前記プランジャの外周面との最短距離が、前記プランジャが前記ポールヘッドに近接しているときの前記直角片と前記プランジャの外周面との最短距離より大きいこと
を特徴とする電磁引き外し装置。
【請求項２】
前記プランジャが、
太径部と、
該太径部より径が細い細径部とを有し、
前記プランジャが前記ポールヘッドに近接しているとき、前記直角片の前記シリンダに近接する部分が前記太径部と対向することを特徴とする
請求項１に記載の電磁引き外し装置。
【請求項３】
前記プランジャが、
前記太径部から前記細径部に向かって徐々に径が細くなる斜面部を有し、
前記電磁コイルに電流が流れていないとき、前記ヨークの前記直角片の前記プランジャ側の端部が、前記斜面部に対向することを特徴とする
請求項２に記載の電磁引き外し装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電磁引き外し装置を備えた回路遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁引き外し装置および回路遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、時延引外し要素としてオイルダッシュポット付き電磁石を用いた回路遮断器がある。（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
即ち、電磁コイルに過電流が流れると磁性体であるプランジャが制動ばね（特許文献１の「ばね５３」に相当）のばね力に打ち勝ってポールヘッド側に動く。そして、ポールヘッドに接近するとプランジャの磁束量が大きくなり、磁性体であるアマチュア（特許文献１の「操作棒６２ａ」に相当）はポールヘッド側により強く吸引される。そして、ポールヘッドは回転運動し、配線用遮断器のラッチを外す。ラッチが外れることで、回路遮断器はトリップする。
【０００４】
オイルダッシュポット付き電磁石では、シリンダ内の制動油の粘性抵抗によるプランジャの制動を利用して反限時特性が得られる。一方、非常に大きな電流が流れると磁束が増大するため、プランジャがほとんど動かない状態でもアマチュアは瞬時に吸引され、回路遮断器はトリップする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１４５６４３号公報
【特許文献２】特開平１０−１２５２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のモータに比べ、近年のトップランナーモータは、始動電流が大きい。従って、現行の回路遮断器では始動時に誤動作する可能性がある。そのため、モータ始動電流領域での動作時間を遅延させる必要がある。即ち、始動電流領域（定格電流に対し、６〜８倍程度）での動作時間を従来に比べて遅くし、低過電流領域（定格電流に対し、１．２５〜２倍程度）及び短絡電流領域（定格電流の約１５倍以上）での動作時間を従来と同等にする必要がある。
【０００７】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであって、始動電流領域での動作時間が従来に比べて遅く、低過電流領域及び短絡電流領域での動作時間が従来と同等である、電磁引き外し装置および回路遮断器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電磁引き外し装置は、有底円筒状の非磁性材からなるシリンダと、磁性体からなり、前記シリンダ内部に設けられたプランジャと、前記プランジャを前記シリンダの底部となる後端側に向けて押す制動ばねと、磁性体からなり前記シリンダの前端側の開口を密閉するポールヘッドと、前記シリンダを巻くように設けられた電磁コイルと磁性体からなり、前記電磁コイルの外側に設けられ、前記シリンダの軸方向と平行に配置された平行片と、前記シリンダに向かって延びる直角片とを有するヨークと、磁性体からなり、前記ポールヘッド側へ回転運動できるような形で、前記ヨークに接続されているアマチュアと、を備え、前記電磁コイルに電流が流れていないときの前記直角片と前記プランジャの外周面との最短距離が、前記プランジャが前記ポールヘッドに近接しているときの前記直角
片と前記プランジャの外周面との最短距離より大きいことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の回路遮断器は、上記の電磁引き外し装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、始動電流領域での動作時間が従来に比べて遅く、低過電流領域及び短絡電流領域での動作時間が従来と同等である、電磁引き外し装置および回路遮断器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係る電磁引き外し装置１００の構成図である。
【図２】（ａ）は、実施形態１のプランジャ２がシリンダ１の底部側にあるときのヨーク６とプランジャ２の位置関係を示した図で、（ｂ）は、実施形態１のプランジャ２がポールヘッド４側にあるときのヨーク６とプランジャ２の位置関係を示した図である。
【図３】実施形態１の低過電流領域の場合における電磁引き外し装置の説明図である。
【図４】実施形態１の始動電流領域の場合における電磁引き外し装置の説明図である。
【図５】実施形態１の短絡電流領域の場合における電磁引き外し装置の説明図である。
【図６】実施形態１に係る電磁引き外し装置１００を回路遮断器に搭載したときの構成図である。
【図７】比較例の電磁引き外し装置１００の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施形態１）
以下、実施形態１に係る電磁引き外し装置１００について、図１乃至図４、図７を用いて説明する。
＜構成＞
図１は、実施形態１に係る電磁引き外し装置１００の構成図である。図１に示すように、電磁引き外し装置１００は、有底円筒状の非磁性材からなるシリンダ１と、シリンダ１の内部に設けられたプランジャ２と、プランジャ２をシリンダ１の底部向きに押す制動ばね３と、シリンダ１を密閉するポールヘッド４と、シリンダ１を巻くように設けられた電磁コイル５と、略Ｌ字型の磁性体からなるヨーク６と、磁性体からなりポールヘッド４側へ回転運動可能なアマチュア７とからなる。
【００１３】
プランジャ２は断面が略円形である略軸対称形状であり、径が細い部分（細径部２ａ）と径が太い部分（太径部２ｂ）、制動ばね３の内径より径が細い突出部２ｄとからなる。突出部２ｄは、制動ばね３の内側に入り込む構成になっている。
【００１４】
太径部２ｂから細径部２ａに向かっての領域（斜面部２ｃ）では径が徐々に細く変化するようになっている。実施形態１に係るプランジャ２では、径が太い場合と細い場合の２水準のものを示したが、本発明は、径の太さが３水準以上の場合の構成も含むものである。
【００１５】
また、実施形態１では、突出部２ｄが太径部２ｂと隣接する構成となっているが、太径部２ｂ以外の部分、例えば細径部２ａが突出部２ｄと隣接するような構成であってもよい。
【００１６】
シリンダ１の底部と反対側は、ポールヘッド４が設けられ、プランジャ２とプランジャ２をシリンダ１の底部となる後端側に向けて押す制動ばね３は、シリンダ１とポールヘッド４が囲む空間に収納される。通常、シリンダ１とポールヘッド４が囲む空間は、密閉状態であり、オイルなどの液体が充填されているが、本発明は、液体が充填されていない構
成も含むものである。なお、ポールヘッド４は、通常、磁性体で形成されるが、非磁性体であってもよい。
【００１７】
ヨーク６は、略Ｌ字型の磁性体からなり、シリンダ１の軸に対して平行に配置された平行片６ａとシリンダ１の軸に対して直角方向に延びる直角片６ｂを有する。また、直角片６ｂはプランジャ２側に延びており、シリンダ１が貫通する穴を有する。ヨーク６は、直角片６ｂの部分でシリンダ１に接続されている。なお、本発明では、ヨーク６は後述するようにプランジャ２と磁路を形成するように配置されていれば良く、シリンダ１に必ずしも固定されていなくてもよい。
【００１８】
電磁コイル５は、プランジャ２とヨーク６に挟まれる形で、シリンダ１を巻くように設けられている。
【００１９】
アマチュア７は、通常、磁性体からなる。アマチュア７は、ポールヘッド４側へ回転運動できるような形で、ヨーク６の平行片６ａに接続されている。
【００２０】
図２は、ヨーク６プランジャ２位置関係を示した図である。図２（ａ）に示すように、プランジャ２がシリンダ１の底部側にあるときのヨーク６とプランジャ２との距離は、Ｄ０である。ここで、ヨーク６とプランジャ２との距離とは、直角片６ｂのプランジャ２側の端部の任意の一点とプランジャ２の表面の任意の一点を結ぶ距離の最短の長さをいう。一方、図２（ｂ）に示すように、プランジャ２がポールヘッド４側にあるときのヨーク６とプランジャ２との距離は、Ｄ１である。実施形態１に係る電磁引き外し装置１００では、プランジャ２に細径部２ａや太径部２ｂを設けることで、Ｄ０がＤ１より大きくなるように構成されている。
＜動作＞
以下、電磁コイル５に流れる電流が低過電流領域の場合における実施形態１に係る電磁引き外し装置１００の動作を図１、図３に基づいて説明する。
【００２１】
電磁コイル５に電流が流れると、磁束が形成される。磁束は、ポールヘッド４とアマチュア７とヨーク６とプランジャ２とによって形成される磁路を通過する。図１に示すように、ポールヘッド４とプランジャ２との間にはギャップＧ０が形成されているので、ポールヘッド４とプランジャ２との間には磁気吸引力が働く。即ち、プランジャ２には、ポールヘッド４側に移動する方向の力が働く。
【００２２】
プランジャ２に働く磁気吸引力が、制動ばね３がプランジャ２を押す力より大きくなると、プランジャ２はポールヘッド４側に移動し始める。プランジャ２の移動に伴い、ギャップＧ０は小さくなる。ギャップＧ０が小さくなれば、ポールヘッド４とアマチュア７とヨーク６プランジャ２とによって形成される磁気回路の抵抗は小さくなるので、磁束は大きくなる。
【００２３】
磁束が大きくなることで、更にプランジャ２に働く磁気吸引力が大きくなり、ギャップＧ０が更に小さくなる。以上の繰り返しによりギャップＧ０は徐々に小さくなってゆき、磁束は大きくなっていく。磁束が大きくなると、アマチュア７もポールヘッド４側に吸引されるため、図３に示すように、アマチュア７は回転運動し、ポールヘッド４側に吸着される。回路遮断器の機構部のラッチ５０（図６参照）がアマチュア７によって押されると、回路遮断器は動作する。
【００２４】
以下、電磁コイル５に流れる電流が始動電流領域の場合における実施形態１に係る電磁引き外し装置１００の動作を図４に基づいて説明する。
【００２５】
電磁コイル５に電流が流れると、磁束が形成される。磁束は、ポールヘッド４とアマチュア７とヨーク６、プランジャ２とによって形成される磁路を通過する。ポールヘッド４とプランジャ２との間にはギャップＧ０が、アマチュア７とポールヘッド４との間にはギャップＧ１がそれぞれ形成されている。従って、電磁コイル５に電流が流れると、磁気吸引力により、プランジャ２及びアマチュア７には、ポールヘッド４側に移動する方向の力が働く。
【００２６】
低過電流領域の場合に比べ、始動電流領域の場合は、電磁コイル５に流れる電流が大きいので、より大きな磁束が得られる。即ち、ギャップＧ０がある程度小さくなれば、アマチュア７はポールヘッド４側に移動し始める。始動電流領域の場合、図４に示すように、ギャップＧ０が、無通電の場合のギャップＧ０（図１参照）の約７０％になった場合、アマチュア７は回路遮断器の機構部のラッチ５０（図６参照）を押し、回路遮断器は動作する。
【００２７】
以下、電磁コイル５に流れる電流が短絡電流領域の場合における実施形態１に係る電磁引き外し装置１００の動作を図５に基づいて説明する。
【００２８】
電磁コイル５に流れる電流が短絡電流領域の場合は、ギャップＧ０が小さくならなくとも大きな磁束が得られ、通電開始から比較的短い時間で、アマチュア７は回転運動し、ポールヘッド４側に吸着される。一方、プランジャ２は、シリンダ１内部に存在する流体の粘性の影響で、アマチュア７ほど短い時間では動作することはできない。従って、図４に示すように、アマチュア７が回転運動し、ポールヘッド４側に吸着されたときには、プランジャ２は、まだシリンダ１の底側に停留している状態になっている。
＜効果＞
以下、実施形態１の電磁引き外し装置の効果について述べる。比較例としての電磁引き外し装置の形態を図７に示す。比較例の電磁引き外し装置は、細径部２ａを有しないものである。
【００２９】
低過電流領域では、ポールヘッド４が回路遮断器の機構部のラッチ部分を押すときには、図３に示すように、ヨーク６とプランジャ２との距離はＤ１である。低過電流領域の実施形態１のＤ１は、図７に示した比較例のヨーク６とプランジャ２との距離Ｄ２とほぼ等しい。磁気回路の抵抗は、磁路におけるエアギャップに大きく左右される。低過電流領域では、実施形態１のＤ１と比較例のＤ２はほぼ等しい。従って、低過電流領域では、ポールヘッド４が回路遮断器の機構部のラッチ部分を押すときの磁気抵抗は、実施形態１の場合と比較例の場合とではほぼ等しく、磁束及び、磁気吸引力においても、差異がほとんどない。従って、実施形態１の電磁引き外し装置を回路遮断器に搭載した場合、低過電流領域では、回路遮断器の動作時間は、比較例と同等になる。
【００３０】
始動電流領域では、ポールヘッド４が回路遮断器の機構部のラッチ部分を押すときには、図４に示すように、ヨーク６とプランジャ２との距離はＤ０である。一方、比較例の電磁引き外し装置の場合は、図７に示すように細径部２ａを有しないので、ヨーク６とプランジャ２との距離はＤ２である。始動電流領域の実施形態１のＤ０は、図７に示した比較例のヨーク６とプランジャ２との距離Ｄ２より大きい。従って、始動電流領域では、ポールヘッド４が回路遮断器の機構部のラッチ部分を押すときの磁気抵抗は、実施形態１の場合の方が比較例の場合より大きく、従って、実施形態１の場合の方が、磁束及び、磁気吸引力が小さい。従って、実施形態１の電磁引き外し装置を回路遮断器に搭載した場合、過電流領域では、回路遮断器の動作時間は、比較例に比べて遅くなる。
【００３１】
更に、実施形態１では、太径部２ｂと細径部２ａの間にテーパー状の部分（斜面部２ｃ）を設けることで、太径部２ｂから細径部２ａに向かっての領域では径が徐々に細く変化
するようになっている。従って、プランジャ２が動き始めの段階では、ヨーク６とプランジャ２との距離Ｄ０は、動きに伴い増加する。Ｄ０の増加に伴い、磁気抵抗も大きくなり、磁束及び、磁気吸引力が小さくなる。従って、斜面部２ｃを設けることで、過電流領域での回路遮断器の動作時間をより遅くすることができる。
【００３２】
短絡電流領域では、電流が非常に大きいので、電磁コイル５によって発生する磁束は非常に大きい。この場合、磁性体部分は磁気飽和しており、磁束の量は、エアギャップの大小に依存しない。よって、アマチュア７に作用する磁気吸引力は、ヨーク６とプランジャ２との距離には依存しない。従って、実施形態１の電磁引き外し装置を回路遮断器に搭載した場合、短絡電流領域では、回路遮断器の動作時間は、比較例と同等になる。
【００３３】
なお、実施形態１では、太径部２ｂから細径部２ａに向かっての領域では径が徐々に細く変化するようになっているが、本発明では、太径部２ｂと細径部２ａの間にテーパー状の部分がなく、太径部２ｂと細径部２ａが直接つながっているものであってもよい。また、細径部２ａや太径部２ｂ、斜面部２ｃが複数存在するものであってもよい。
【００３４】
図６に実施形態１に係る電磁引き外し装置１００を搭載した回路遮断器の構成図を示す。ハンドル５３を操作することで、接点５３は閉じ、閉路状態になる。過電流が流れると、アマチュア７がプランジャ２側に移動し、アマチュア７はラッチ５０を押す。ラッチ５０が押されることで、メカ５１は動作し、接点５３が開極する。
（結び）
以上のように、本発明における技術の例示として、実施形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
【００３５】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００３６】
また、上述の実施形態は、本発明における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  シリンダ
２  プランジャ
２ａ  細径部
２ｂ  太径部
２ｃ  斜面部
２ｄ  突出部
３  制動ばね
４  ポールヘッド
５  電磁コイル
６  ヨーク
６ａ  平行片
６ｂ  直角片
７  アマチュア
５０  ラッチ
５１  メカ
５２  ハンドル
５３  接点
Ｄ０  ヨークとプランジャとの距離（磁束が小さいとき）
Ｄ１  ヨークとプランジャとの距離（磁束が大きいとき）
Ｄ２  ヨークとプランジャとの距離（比較例）
Ｇ０  ギャップ
Ｇ１  ギャップ
１００  電磁引き外し装置
【図１】
2016110852.tif 000003
【図２】
2016110852.tif 000004
【図３】
2016110852.tif 000005
【図４】
2016110852.tif 000006
【図５】
2016110852.tif 000007
【図６】
2016110852.tif 000008
【図７】
2016110852.tif 000009