(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過電流検出用の変流器を有する電子回路遮断器において、
前記変流器は、負荷電流が流れる一次導体と、前記負荷電流が発生させる磁束の閉磁気回路を形成し、且つ前記一次導体を取り巻くように設けたコア部と、前記コア部の一部に設けたボビンと、前記ボビンに巻かれ、且つ前記閉磁気回路の磁束と鎖交する二次巻線とを備え、前記コア部は、前記ボビンを貫通する第一のコア部と、前記ボビンを貫通せず、且つ第一のコア部と接続され、当該第一のコア部と前記閉磁気回路を形成する第二のコア部とからなり、前記第二のコア部の前記磁束方向に直交する断面積を前記第一のコア部の前記磁束方向に直交する断面積より大にして構成したことを特徴とする回路遮断器。
【請求項２】
請求項１記載の回路遮断器において、
前記コア部は、前記第二のコア部の幅を前記ボビン幅の端部近傍まで大にして構成したことを特徴とする回路遮断器。
【請求項３】
請求項１記載の回路遮断器において、
前記コア部は、前記第二のコア部の幅を前記ボビン幅の端部近傍まで大にし、且つ前記第二のコア部の内、前記第一のコア部と接続される部分を除く部分の高さを前記第一のコア部の上端部と同等の高さにして構成したことを特徴とする回路遮断器。
【請求項４】
請求項１、２、３記載のいずれかの回路遮断器において、
前記ボビンを貫通する第一のコア部を透磁率の高い部材で構成したことを特徴とする回路遮断器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子式回路遮断器（以下、回路遮断器という）に係り、特に電路を保護する為に用いられる出力特性の良い低定格用の変流器（以下、ＣＴという）を用いた回路遮断器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６を参照して回路遮断器の構成の概略を説明する。図６は、一般の回路遮断器の概略図である。
図６において、負荷電流が流れる主回路１ａ、１ｂ、１ｃに設置されたＣＴ３ａ，３ｂ，３ｃにより、前記主回路１ａ、１ｂ、１ｃに流れる一次電流を微小な二次電流に変換し、この二次電流を過電流検出回路Ｏ．Ｃ．Ｄにより検出し、この検出電流で引き外し回路１４を動作させ回路遮断器を引き外す構成となっている。
【０００３】
図７を参照して、上記３相の主回路１ａ、１ｂ、１ｃに設置された従来のＣＴ３ａ，３ｂ，３ｃの内、１相のＣＴについて説明する。図７（ａ）は、従来のＣＴ側面図、図７（ｂ）は、従来のＣＴの正面図、図７（ｃ）は、図７（ｂ）のＡ−Ａ’断面図である。
図７（ｂ）において、負荷電流が流れる一次導体Ｉを取り囲むように設けたコア部Ｃと、このコア部Ｃの一部に当該コア部Ｃを貫通させるように設けたボビン部２０と、このボビン部２０に巻いた二次巻線（図示せず）とから構成される。
【０００４】
そして、上記コア部Ｃは、二次巻線を巻くボビン部２０を貫通する第一のコア部３０およびボビン部２０を貫通せず、且つ前記第一のコア部３０と接続部８０で接続され、閉磁気回路を構成する第二のコア部４０から構成されている。そして、前記第一のコア部３０と第二のコア部４０の閉磁気回路の磁束方向に直交する断面積が、同一になっている。これは前記第一のコア部３０および第二のコア部４０は、薄い磁性体の板を磁束方向に平行に積み重ねたものであるためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記ＣＴの仕様は、定格電流の大きさに関係なく、定格電流の通電時において、二次電流が５０〜１００ｍＡ程度となるように構成されている。また、定格電流とＣＴの二次巻線が比例するので、定格電流が小さくなると、ＣＴの二次巻線が少なくなり、ＣＴの出力特性が得られなくなる。
ＣＴの出力特性の向上を図るにはそのコア部の磁気抵抗を小さくする必要があり、そのためにはコア部の断面積およびその透磁率をできるだけ大きくすることが望ましいという課題があった。
本発明は、かかる従来の技術の課題を解決するためになされたもので、小形で、且つ出力特性のよい低定格用のＣＴを提供することをその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る回路遮断器の構成は、過電流検出用の変流器を有する電子回路遮断器において、過電流検出用の変流器を有する電子回路遮断器において、前記変流器は、負荷電流が流れる一次導体と、前記負荷電流が発生させる磁束の閉磁気回路を形成し、且つ前記一次導体を取り巻くように設けたコア部と、前記コア部の一部に設けたボビンと、前記ボビンに巻かれ、且つ前記閉磁気回路の磁束と鎖交する二次巻線とを備え、前記コア部は、前記ボビンを貫通する第一のコア部と、前記ボビンを貫通せず、且つ第一のコア部と接続され、当該第一のコア部と前記閉磁気回路を形成する第二のコア部とからなり、前記第二のコア部の前記磁束方向に直交する断面積を前記第一のコア部の前記磁束方向に直交する断面積より大にして構成したことを特徴とするものである。
【０００７】
前項記載の回路遮断器において、前記コア部は、前記第二のコア部の幅を前記ボビン幅の端部近傍まで大にして構成したことを特徴とするものである。
前項記載の回路遮断器において、前記コア部は、前記第二のコア部の幅を前記ボビン幅の端部近傍まで大にし、且つ前記第二のコア部の内、前記第一のコア部と接続される部分を除く部分以外の高さを前記第一のコア部の上端部と同等の高さにして構成したことを特徴とするものである。
前項記載のいずれかの回路遮断器において、前記ボビンを貫通する第一のコア部を透磁率の高い部材で構成したことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
まず、図１を参照して、本発明に係る一実施形態の回路遮断器を説明する。図１は、本発明に係る一実施形態の回路遮断器のブロック図である。
図１に示す如く、回路遮断器は、電源側端子Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃと負荷側端子Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ間の主回路１ａ，１ｂ，１ｃと、この主回路１ａ，１ｂ，１ｃを接続する主回路固定接点２Sａ，２Sｂ，２Sｃおよび主回路可動接点２Lａ，２Lｂ，２Lｃと、前記主回路固定接点２Sａ，２Sｂ，２Sｃおよび可動接点２Lａ，２Lｂ，２Lｃを開閉する引外し装置１４と、前記主回路１ａ，１ｂ，１ｃを流れる負荷電流を検出するＣＴ３ａ，３ｂ，３ｃと、前記ＣＴ３ａ，３ｂ，３ｃの出力を整流する整流回路４ａ，４ｂ，４ｃと、前記整流回路４ａ，４ｂ，４ｃの出力を電圧変換する電圧変換抵抗素子６ａ，６ｂ，６ｃと、前記電圧変換抵抗素子６ａ，６ｂ，６ｃで変換された電圧信号を増幅する信号増幅部７ａ，７ｂ，７ｃと、前記信号増幅部７ａ，７ｂ，７ｃの増幅信号のノイズを除去するノイズ吸収部８ａ，８ｂ，８ｃと、前記ノイズ吸収部８ａ，８ｂ，８ｃからの出力信号がＡ／Ｄ変換部１０への過入力となるのを防止する過入力保護部９ａ，９ｂ，９ｃと、前記過入力保護部９ａ，９ｂ，９ｃからの入力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１０と、前記変換されたデジタル信号に基づきＩ／Ｏポート１２およびトリガ部１３を介して引外し装置１４を制御するマイコン１００内のＣＰＵ部１１と、前記整流器４ａ，４ｂ，４ｃからの電流を入力し、且つ前記電圧変換抵抗素子６ａ，６ｂ，６ｃおよびＡ／Ｄ変換部１０ならびマイコン１００に所定電力を供給する電源部５とから構成されている。
【０００９】
ここで、上記回路遮断器の実施形態におけるＣＴの出力特性と磁気抵抗およびコア部の断面積ならびにその透磁率について、具体的に下記の式（１）を用いて説明する。下記の式（１）でＣＴの各定数を次ぎの如く定める。
Ｉ1peakは一次（負荷）電流peak値、Ｉ2peakは二次電流peak値、ｒは検出抵抗と巻線抵抗の和、ここで検出抵抗とは反起磁力を二次側抵抗に換算した抵抗値、ωは一次電流の角速度、ｎは二次巻線の巻数、Ｓはコア部断面積、μはコア部の透磁率、ｌは磁路長、Ｒは磁気抵抗で（Ｒ＝ｌ／μＳ）で表すものとする。
【００１０】
前記Ｉ1peakとＩ2peakは下記の如く、表すことができる。
理論的には、Ｉ1peak＝Ｉ2peak／ｎ  で表される。
しかし、実際には、式（１）となる。
【数１】
0003764607.tif 000002
【００１１】
上式において、Ｉ2peakを考えると、二次巻線巻数が小にし、且つ本体の外形寸法を小にすると、コア部の断面積Ｓが小さくなるので、前記Ｉ2peakが小になり、良好な出力特性が得られない。
前記コア部の断面積Ｓは、大きくなると、出力特性がよくなるが、前記ボビンに対するコア部の貫通穴が大きくなり、前記ボビンが大となり、ＣＴ全体が大型化するので前記コア部の断面積Ｓを全体的に大にせず、部分的に大きくする。
また、コア部の断面積Ｓのかわりに、コア部の透磁率μを大きしてもよいが、材料費が高くなることにより、コストが高くなるので、コア部全体を透磁率μの大きい材料を使用することができず、一部に使用する。
【００１２】
次ぎに、図２を参照して、前記コア部の断面積を部分的に大きくした回路遮断器のＣＴを説明する。
上記構成の回路遮断器において、三相分設けられいるＣＴ３ａ，３ｂ，３ｃの内、一相分のＣＴ３ａを例にとり、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、コア部の断面積を大にすることにより、磁気抵抗を小にするＣＴについて説明する。
【００１３】
図２は、本発明に係る一実施の形態における回路遮断器のＣＴの要部構造図である。図２において、図２（ａ）はＣＴの側面図、図２（ｂ）はＣＴの正面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＢ−Ｂ’断面図である。
図２（ｃ）において、ｔ2は第二のコア部の幅、ｔ3はボビン部の幅、ｈ2は第二のコア部の高さである。
【００１４】
図２に示す如く、ＣＴ３ａは、一次導体（図示せず）を流れる負荷電流が発生させる磁束の閉磁気回路Ｍ．Ｃ（磁束方向は時計回り）を形成し、且つ前記一次導体を取り囲むように設けたコア部Ｃと、前記コア部Ｃの一部に設けたボビン部２０と、前記ボビン部２０に巻かれた二次巻線（図示せず）とからなる。
さらに、前記コア部Ｃは、前記ボビン部２０を貫通する第一のコア部３０および前記ボビン部２０を貫通せず、且つ前記第一のコア部３０と接続部８０で接続され、当該第一コア部と前記閉磁気回路Ｍ．Ｃを形成する第二のコア部５０から構成されている。
【００１５】
ここで、第二のコア部の幅ｔ2を前記ボビン部２０の幅ｔ3の端部近傍まで大きくする。したがって、第二のコア部の高さｈ3が前記第一のコア部との接続部８０の高さと同等の高さとなる。
このように構成することにより、第二のコア部５０の前記閉磁気回路の断面積、すなわち磁束に直交する方向の断面積を大にして、ＣＴ全体の外形寸法を大形化せず、第二のコア部５０の磁気抵抗を減らし、ＣＴの出力特性の向上をはかることが可能となる。
【００１６】
図３を参照して、上記実施形態の回路遮断器のＣＴの変形例を説明する。
図３は本発明に係る一実施形態における回路遮断器のＣＴの変形例の要部構造図、図３（ａ）はＣＴの側面図、図３（ｂ）はＣＴの正面図、図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＣ−Ｃ’断面図である。
図３において、６０ａは第一のコア部３０の接続部８０で接続される第二のコア部の第一の部分、６０ｂは前記コア部６０ａ以外の第二のコア部の第二の部分、８０は第一のコア部３０と第二のコア部の第一の部分と接続される接続部８０、ｈはコア部３０の高さ、ｈ4はコア部６０ａの高さ、ｈ5はコア部６０ｂの高さである。
【００１７】
本変形例においては、基本的には図１に示すＣＴとほぼ同様の構造となっているが、その相違する点は、ボビン部２０を貫通しない第二のコア部６０を高さが相違する第一の部分のコア部６０ａおよび第二の部分のコア部６０ｂで構成したものである。
すなわち、第二のコア部の第一の部分６０ａは、図２と同様に第一のコア部３０と接続部８０で接続されている。前記コア部６０ａ以外の第二のコア部の第二の部分６０ｂは、前記第一のコア部３０の上端部と高さと同等の高さである。
換言すれば、第二のコア部の第一の部分６０ａの高さｈ4は、第二のコア部の第二の部分６０ｂの高さｈ5より、第一のコア部３０の高さｈだけ低くなっている。このようにして、第二のコア部６０の断面積をさらに大きくすることができるので、第二のコア部６０の磁気抵抗を減らし、ＣＴの出力特性の向上を図ることができる。
【００１８】
図４を参照して、上記実施形態の回路遮断器のＣＴの変形例を説明する。
図４は本発明に係る一実施の形態における回路遮断器のＣＴの他の変形例の要部構造図、図４（ａ）はＣＴの側面図、図４（ｂ）はＣＴの正面図、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＤ−Ｄ’断面図である。
本変形例は、上記に説明した如く、コア部における磁気回路の磁気抵抗は、磁気回路の断面積を大にすることが有効であるが、前記コア部の透磁率μを大にすることも有効であることを利用したものである。
【００１９】
本変形例におけるＣＴの構造は、図３の変形例とほぼ同じ形状であるが、ボビン部２０を貫通する第一のコア部７０の材質を前記ボビン部２０を貫通しない第二のコア部６０に使用されている材質より透磁率μの良い部材としている。これにより、図２の如く前記第一のコア部７０，第二のコア部６０に同一の透磁率μの材質を使用する場合に比較して、磁気抵抗を低減することができる。本変形例においては、第一のコア部７０の部材量が小量であるので、コストの高い透磁率μの良い部材を使用してもコストアップは、わずかにすぎない。
【００２０】
上記に説明した本実施の形態の回路遮断器におけるＣＴの具体的な寸法を明示した実施例を説明する。
〔実施例  １〕
図２に示されるＣＴの実施例を説明する。
図２においてＣＴのコア部の各部の寸法を示す符号を説明する。
図２（ｂ）において、ｌ1はコア部の高さ方向の磁路長、ｌ2はボビン部２０を貫通するコア部３０の磁路長、図２（ｃ）において、ｔ1はボビン部２０を貫通するコア部３０の幅、ｈ1はボビン部２０を貫通するコア部３０の高さ、ｔ2はボビン部２０を貫通しないコア部５０の幅、ｈ2はボビン部２０を貫通しないコア部５０の底部の高さ、ｈ3はボビン部２０を貫通しないコア部５０の高さである。
【００２１】
本実施例のＣＴにおいて、第一のコア部３０の幅ｔ1を（５．５ｍｍ）、第一のコア部３０の高さｈ1および第二のコア部５０の底部の高さｈ2を共に、
（５．５ｍｍ）、ボビン部２０を貫通しないコア部５０の幅ｔ2を、ボビン部２０を貫通するコア部３０の幅ｔ1（５．５ｍｍ）のほぼ４倍（２２．０ｍｍ）とし、コア部の磁路長の一辺ｌ1を（１７．９ｍｍ）、他の一辺の磁路長のｌ2を（２６．３ｍｍ）とする。
前記寸法のＣＴの第一，第二のコア部に、高透磁率材、例えば珪素鋼板を使用すれば、本実施例のＣＴのコア部の磁気抵抗を、同一の高透磁率材を使用し、ボビン部２０の寸法およびコア部の磁路長の一辺ｌ1，他の一辺の磁路長のｌ2ならびにボビン部２０を貫通するコア部３０の幅ｔ1，第一のコア部３０の高さｈ1が同一寸法の図７に示される従来品ＣＴのコア部の磁気抵抗に比べて４４％と低減することができた。
【００２２】
〔実施例  ２〕
図５を参照して、従来のＣＴと本実施例のＣＴの具体的な実施例を説明する。ＣＴのコア部の各部の寸法を示す符号は、図２と同一である。
図５は、従来のＣＴと図２に示すＣＴの実施例の寸法図であり、図５（ａ）は従来のＣＴの実施例の寸法図、図５（ｂ）は、図２に示すＣＴの実施例の寸法図である。
両者の寸法を比較すると、図５（ａ）では、従来のＣＴの第一のコア部３０および第二のコア部６０の断面積３１．９mm2であり、図５（ｂ）では、第一のコア部３０の断面積は３１．９mm2、第二のコア部６０の断面積は１１３．１mm2であり、断面比はほぼ３．５である。
【００２３】
前記第一のコア部３０の磁路長ｌ2は、両者ともに２６．３mm、全磁路長（２ｌ2＋２ｌ1）は、両者ともに８９．２mmである。
【００２４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した如く、本発明の構成によれば、小形で、コストが安く、且つ出力特性の良い低定格用のＣＴを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態の回路遮断器のブロック図である。
【図２】本発明に係る一実施形態における回路遮断器のＣＴの要部構造図である。
【図３】本発明に係る一実施形態における回路遮断器のＣＴの変形例の要部構造図である。
【図４】本発明に係る一実施形態における回路遮断器のＣＴの他の変形例の要部構造図である。
【図５】従来のＣＴと図１のＣＴの実施例の寸法図である。
【図６】一般の回路遮断器の概略図である。
【図７】従来のＣＴの構成図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ…主回路
２ｓａ，２ｓｂ，２ｓｂ…主回路固定接点
２Lａ，２Lｂ，２Lｃ…主回路可動接点
３ａ，３ｂ，３ｃ…ＣＴ
４ａ，４ｂ，４ｃ…整流器回路
５…電源回路
６ａ，６ｂ，６ｃ…電圧変換抵抗素子
７ａ，７ｂ，７ｃ…信号増幅部
８ａ，８ｂ，８ｃ…ノイズ吸収回路
９ａ，９ｂ，９ｃ…過入力保護回路
１０…Ａ／Ｄ変換器
１１…ＣＰＵ部
１３…トリガ部
１４…引き外し回路
１００…マイコン
Ｉ…１次導体
ｗ2…２次巻線
２０…ボビン
３０、７０…ボビンを貫通する第一のコア部
４０、５０、６０…ボビンを貫通しない第二のコア部
６０ａ…第二のコア部の第一の部分
６０ｂ…第二のコア部の第二の部分
Ｃ…第一のコア部と第二のコア部とからなる全体コア部
μ…コア部の透磁率
Ｍ．Ｃ…閉磁気回路
Ｏ．Ｃ．Ｄ…過電流検出回路
ｔ1…第一のコア部の幅
ｈ1…第一のコア部の高さ
ｔ2…第二のコア部の幅
ｈ2…第二のコア部の底部の高さ
ｈ3…第二のコア部の高さ
ｈ4…コア部６０ａの高さ
ｈ5…コア部６０ｂの高さ
【図１】
0003764607.tif 000003
【図２】
0003764607.tif 000004
【図３】
0003764607.tif 000005
【図４】
0003764607.tif 000006
【図５】
0003764607.tif 000007
【図６】
0003764607.tif 000008
【図７】
0003764607.tif 000009