(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電路と、底面部及び底面部の両端から延設されて互いに対向する側面部を有し底面部及び側面部により電路を囲むコ字状のヨークと、ヨークの側面部の先端と対向し、前記電路に過電流が流れたときに励磁したヨークに吸引されて電路を遮断する可動鉄片とを有するブレーカの引外し装置において、前記ヨークの底面部の内面に板状の強磁性体片を設け、ヨークの底面部の断面と強磁性体片の断面とを加えた総断面を側面部の断面より厚くしたことを特徴とするブレーカの引外し装置。
【請求項２】
電路と、底面部及び底面部の両端から延設されて互いに対向する側面部を有し底面部及び側面部により電路を囲むコ字状のヨークと、ヨークの側面部の先端と対向し、前記電路に過電流が流れたときに励磁したヨークに吸引されて電路を遮断する可動鉄片とを有するブレーカの引外し装置において、前記ヨークは、略均等な厚みを有しＬ字形状に形成された２つのＬ字強磁性体片の各々の一面を重ね合わせ、各々の他の面を互いに対向してコ字形状を形成し、前記ヨークの重ね合わせ部分の総断面を側面部の断面より厚くしたものであることを特徴とするブレーカの引外し装置。
【請求項３】
電路と、底面部及び底面部の両端から延設されて互いに対向する側面部を有し底面部及び側面部により電路を囲むコ字状のヨークと、ヨークの側面部の先端と対向し、前記電路に過電流が流れたときに励磁したヨークに吸引されて電路を遮断する可動鉄片とを有するブレーカの引外し装置において、前記ヨークの側面部先端を縮幅して可動鉄片と対向する先端面の断面積を小さくしたことを特徴とするブレーカの引外し装置。
【請求項４】
前記ヨークの底面部とブレーカのボディとに貫通孔を設け、前記強磁性体片にネジ孔を設け、強磁性体のネジをブレーカのボディの貫通孔とヨークの底面部の貫通孔とに挿通して前記強磁性体片と螺合することを特徴とする請求項１記載のブレーカの引外し装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、比較的大きな領域の過電流を検知してブレーカを動作させるブレーカの引外し装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術を図８〜図１１を用いて説明する。図８は、ブレーカの引外し装置の断面図である。図９はヨークの断面図である。図１０はヨークの斜視図である。図１１はヨークの飽和を説明する断面図である。
【０００３】
ブレーカの引外し装置は、図８に示すように、電路に相当するバイメタル１と、可動鉄片２と、ヨーク３と、復帰ばね４とを備えている。
【０００４】
可動鉄心２は、磁性の帯状体であって、両側に軸部５を有するとともに、引外し用の係止受け部６およびバイメタル連動部７を有する。
【０００５】
バイメタル１は、過電流検出用の直熱型バイメタルであり、可動鉄片２に対向配置されて前記バイメタル連動部７に係合し、過電流が流れると発熱による湾曲動作で前記可動鉄片２を前記復帰ばね４のバネ力に抗して駆動する。バイメタル１は、その上端が固定部となって負荷端子８ａに固着されて電気的機械的に接続され、下端を動作部としてバイメタル連動部７を係止するとともに、リード線９と接続している。
【０００６】
ヨーク３は、図９に示すように、断面が略コの字形状であって、内側に貫通しているバイメタル１と対向する底面部３ａと、底面部３ａの両端部から延設される側面部３ｂ，３ｃとからなる。底面部３ａと側面部３ｂ，３ｃとは略同じ厚みを有する。ヨーク３は、比較的大きな領域の過電流の検出用であって、バイメタル１に比較的大きな領域の過電流が流れた時、復帰ばね４のバネ力に抗して可動鉄片２を吸引する磁性体である。
【０００７】
復帰バネ４は、バネ力により、可動鉄片２をバイメタル１から離れる方向に復帰付勢する。
【０００８】
８ａ，８ｂは負荷端子、１０は係止受け部に係止するラッチリンクとなるクレドルである。
【０００９】
電路であるリード線９および負荷端子８ａ，８ｂを通してバイメタル１に過電流が流れると、バイメタル１が矢印Ａの方向に徐々に湾曲動作し、可動鉄片２はバイメタル連動部７においてバイメタル１に押圧される。そして、可動鉄片２は、軸部５を軸として復帰ばね４のバネ力に抗して反時計まわりＢ方向に回動し、クレドル１０を係止受け部６から引き外す。そして、可動鉄片２が引外し動作してクレドル１０が引外されると、クレドル１０が反時計まわりに回動し、反転ばね１１が反転して可動接触子１２を開極駆動するため、電路は遮断される。
【００１０】
一方、電路に比較的大きな領域の過電流が流れると、図９に示すように、バイメタル１を流れる電流によってバイメタル１のまわりに発生する磁束がヨーク３と可動鉄片２およびその間のギャップ部Ｇからなる磁路Ｃを流れる。そして、該ギャップ部Ｇが小さくなるように、可動鉄片２がヨーク３にバイメタル１の前記湾曲動作よりも速く瞬時に吸引される。該吸引により、可動鉄片２が軸部５を中心に反時計まわりＢ方向に回動し、可動鉄片２に係止していたクレドル１０が引外される。そして、可動鉄片２が引外し動作してクレドル１０が引外されると、クレドル１０が反時計まわりに回動し、反転ばね１１が反転して可動接触子１２を開極駆動するため、電路は遮断される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般にブレーカは瞬時感動電流を定格電流の何倍かに設定するが、瞬時感動電流のような過大電流が流れると、前記略コの字形状のヨーク３の磁束密度は線形領域から飽和領域へ移行する。
【００１２】
しかしながら、図１０に示す略コの字形状のヨーク３においては、ヨーク３の断面Ｅである底面部３ａに磁束が多く通るため、図１１において斜線部で示すように、底面部３ａから飽和が始まる。そして、前記略コの字形状のヨーク３に部分的な飽和が生じて磁気抵抗が増大し、前記ギャップ部Ｇに磁束が通りにくくなる。従って、ヨーク３及び可動鉄心２からなる磁路の磁気効率が悪くなり、可動鉄心２に対する吸引力は低下するという問題点があった。
【００１３】
本発明は、上記問題点を改善するために成されたもので、ブレーカに過大電流が流れてもヨークが部分的に飽和せず、また可動鉄心に対する吸引力が低下せず、確実に電路を遮断するブレーカの引外し装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明にあっては、電路と、底面部及び底面部の両端から延設されて互いに対向する側面部を有し底面部及び側面部により電路を囲むコ字状のヨークと、ヨークの側面部の先端と対向し、前記電路に過電流が流れたときに励磁したヨークに吸引されて電路を遮断する可動鉄片とを有するブレーカの引外し装置において、前記ヨークの底面部の内面に板状の強磁性体片を設け、ヨークの底面部の断面と強磁性体片の断面とを加えた総断面を側面部の断面より厚くしたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２記載の発明にあっては、電路と、底面部及び底面部の両端から延設されて互いに対向する側面部を有し底面部及び側面部により電路を囲むコ字状のヨークと、ヨークの側面部の先端と対向し、前記電路に過電流が流れたときに励磁したヨークに吸引されて電路を遮断する可動鉄片とを有するブレーカの引外し装置において、前記ヨークは、略均等な厚みを有しＬ字形状に形成された２つのＬ字強磁性体片の各々の一面を重ね合わせ、各々の他の面を互いに対向してコ字形状を形成し、前記ヨークの重ね合わせ部分の総断面を側面部の断面より厚くしたものであることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項３記載の発明にあっては、電路と、底面部及び底面部の両端から延設されて互いに対向する側面部を有し底面部及び側面部により電路を囲むコ字状のヨークと、ヨークの側面部の先端と対向し、前記電路に過電流が流れたときに励磁したヨークに吸引されて電路を遮断する可動鉄片とを有するブレーカの引外し装置において、前記ヨークの側面部先端を縮幅して可動鉄片と対向する先端面の断面積を小さくしたことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４記載の発明にあっては、前記ヨークの底面部とブレーカのボディとに貫通孔を設け、前記強磁性体片にネジ孔を設け、強磁性体のネジをブレーカのボディの貫通孔とヨークの底面部の貫通孔とに挿通して前記強磁性体片と螺合することを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明にかかるブレーカの引外し装置の参考例を図１〜図３に基づいて、第一実施の形態を図４に基づいて、第二実施の形態を図５に基づいて、第三実施の形態を図６に基づいて、第四実施の形態を図７に基づいて説明する。
【００２０】
〔参考例〕図１はブレーカの引外し装置の断面図である。図２はヨークの斜視図である。図３はヨークの制作方法の説明図である。なお、図１においては前述の従来の技術で説明したところのブレーカの引外し装置と同等の箇所には同じ符号を付してあるので、同等の箇所の詳細な説明は省略する。
【００２１】
図１に示す本参考例のブレーカの引外し装置が、前述の従来の技術で説明したところのブレーカの引外し装置と異なり特徴となるのは次の構成である。
【００２２】
即ち、図２に示すようにヨーク３の底面部３ａの断面Ｄの断面積を、従来の技術で説明したヨーク３の底面部３ａの断面Ｅの断面積の略２倍とした構成である。該ヨーク３は、例えば図３に示すように、断面積が従来の技術で説明したヨーク３の底面部３ａの断面Ｅの略２倍である板体から斜線で示す側部を切削し、あるいは鍛造によって同形状を形成し、該肉薄になった部分を折曲して形成する。
【００２３】
底面部３ａの断面Ｄの断面積の２倍にしたので、ヨーク３の部分的な飽和が生じない。従って、ヨーク３及び可動鉄心２からなる磁路の磁気効率が低下することなく、可動鉄心２に対する吸引力も低下しない。よって、比較的大きな領域の過電流が流れた場合には、可動鉄心２はヨーク３に吸引され、電路は遮断される。
【００２４】
〔第一実施の形態〕図４はヨークの斜視図である。なお、本第一実施の形態においては前述の従来の技術で説明したところのブレーカの引外し装置と同等の箇所の詳細な説明は省略する。
【００２５】
本第一実施の形態のブレーカの引外し装置が、前述の従来の技術で説明したところのブレーカの引外し装置と異なり特徴となるのは次の構成である。
【００２６】
即ち、図４に示すようにヨーク３の底面部３ａに強磁性体片１３をかしめまたは溶接等の手段により設けた構成である。
【００２７】
強磁性体片１３の断面Ｆは、略コの字形状のヨーク３の底面部３ａの断面Ｅと略同面積である。従って、強磁性体片１３とヨーク３の底面部３ａとを併せた総断面積は、底面部３ａの断面Ｅの断面積の略２倍である。
【００２８】
そして、総断面積を底面部３ａの断面Ｅの断面積の２倍にしたので、ヨーク３の部分的な飽和が生じない。従って、ヨーク３及び可動鉄心２からなる磁路の磁気効率が低下することなく、可動鉄心２に対する吸引力も低下しない。よって、比較的大きな領域の過電流が流れた場合には、可動鉄心２はヨーク３に吸引され、電路は遮断される。
【００２９】
また、ヨーク３に強磁性体片１３を設けるのであるから、従来制作されているヨークをそのまま使用して、吸引力の低下を防止できる。
【００３０】
〔第二実施の形態〕図５はヨークの斜視図である。なお、本第二実施の形態においては前述の従来の技術で説明したところのブレーカの引外し装置と同等の箇所の詳細な説明は省略する。
【００３１】
本第二実施の形態のブレーカの引外し装置が、前述の従来の技術で説明したところのブレーカの引外し装置と異なり特徴となるのは次の構成である。
【００３２】
即ち、図５に示すように、強磁性体片をＬ字形状に折曲した同一形状のＬ字強磁性体片１４ａ，１４ｂの各々一面を重ね合わせて、各々の他の面を互いに対向するようにしてコ字形状を形成し、重ね合わせた面を固着してヨーク１４を形成した構成である。
【００３３】
Ｌ字強磁性体片１４ａ，１４ｂの断面Ｇ，Ｈは、従来の技術で説明した所のヨーク３の底面部３ａの断面Ｅの断面積と略同等の断面積を有している。従って、Ｌ字強磁性体片１４ａ，１４ｂが重ね合わされて形成されるヨーク１４の底面部１４ｃの断面積は、ヨーク３の底面部３ａの断面積の略２倍となる。
【００３４】
そして、底面部１４ｃの断面積を従来のヨーク３の底面部３ａの断面積の２倍にしたので、ヨーク１４の部分的な飽和が生じない。従って、ヨーク１４及び可動鉄心２からなる磁路の磁気効率が低下することなく、可動鉄心２に対する吸引力も低下しない。よって、比較的大きな領域の過電流が流れた場合には、可動鉄心２はヨーク３に吸引され、電路は遮断される。
【００３５】
また、切削または鍛造の制作工程を要さずして制作されたＬ字強磁性体片を用いて底面部１４ｃの断面積を従来のヨークの底面部の断面積の略２倍にできるので、容易にヨーク１４を制作することができる。
【００３６】
〔第三実施の形態〕図６はヨークの斜視図である。なお、本第三実施の形態においては前述の従来の技術で説明したところのブレーカの引外し装置と同等の箇所の詳細な説明は省略する。
【００３７】
本第三実施の形態のブレーカの引外し装置が、前述の従来の技術で説明したところのブレーカの引外し装置と異なり特徴となるのは次の構成である。
【００３８】
即ち、図６に示すようにヨーク３の側面部３ｂ，３ｃの先端部を縮幅して台形を形成し、可動鉄片２と対向する面Ｉ，Ｊを従来のヨークの同部の面積の略２分の１にした構成である。
【００３９】
一般的に吸引力Ｆの以下の式により表される。
【００４０】
【数１】
0003826420.tif 000002
【００４１】
（１）式において、φはギャップ部磁束であり、μ0は空気の透磁率であり、Ｓはギャップ部断面積である。
【００４２】
リレー等の電磁石装置においては、磁気的に飽和しない領域を使用するため、ギャップ部断面積Ｓを大きくすれば、磁気抵抗の低下からギャップ部磁束φは大きくなる。その場合にあっては、ギャップ部断面積Ｓの増加分よりギャップ部磁束φの２乗の増加分の方が大きいため、吸引力Ｆは増加する。しかし、ブレーカの短絡センサにおいては、磁気的に飽和する領域をも使用するためギャップ部断面積Ｓを大きくしても、ギャップ部磁束φが大きくならずに、ギャップ部断面積Ｓが増加すると吸引力Ｆが低下する。
【００４３】
従って、キャップ部面積Ｓに相当するヨーク３のギャップ部Ｇと対向している面Ｉ，Ｊを、従来ヨークの同部の面積の２分の１にしているので、ヨーク３が飽和していてギャップ部磁束φが増加しない場合であっても、吸引力Ｆは略２倍となる。よって、比較的大きな領域の過電流が流れた場合には、可動鉄心２はヨーク３に吸引され、電路は遮断される。
【００４４】
〔第四実施の形態〕図７はヨークの斜視図である。なお、本第四実施の形態においては前述の第一実施の形態で説明したところのブレーカの引外し装置と同等の箇所の詳細な説明は省略する。
【００４５】
本第四実施の形態のブレーカの引外し装置が、前述の第一実施の形態で説明したところのブレーカの引外し装置と異なり特徴となるのは次の構成である。
【００４６】
即ち、図７に示すようにヨーク３の底面部３ａに貫通孔３ｄを設け、強磁性体片１３にも貫通孔３ｄよりやや小さいネジ孔１３ａを設け、強磁性体片１３と強磁性体のネジ１５とにより、ヨーク３をブレーカのボディ内面に螺着して設ける構成である。
【００４７】
強磁性体片１３とヨーク３の底面部３ａとを併せた総断面積は、底面部３ａの断面Ｅの断面積の略２倍である。また、貫通孔３ｄ、ネジ孔１３ａを設けているが、ネジ１５を螺着するので、総断面積は減少しない。
【００４８】
従って、強磁性体片１３とネジ１５とは、ヨーク３をブレーカのボディ内面の所定位置に取り付けると共に、ヨーク３の底面部３ａの総断面積を底面部３ａの断面Ｅの断面積の略２倍にし、ヨーク３の部分的な飽和を防止する。
【００４９】
よって、ヨーク３及び可動鉄心２からなる磁路の磁気効率が低下することなく、可動鉄心２に対する吸引力も低下せず、比較的大きな領域の過電流が流れた場合には、可動鉄心２はヨーク３に吸引され、電路は遮断される。
【００５０】
なお、本第一、第二及び第四実施の形態においては、底面部３ａの総断面積を略２倍にするものとして説明しているが、該値は２倍に限られるものではなく、底面部の断面積を増加させてるものであればよい。
【００５１】
また、本第三実施の形態においては、側面部の先端面積を２分の１にするものとして説明しているが、該値は２分の１に限られるものではなく、該先端面積を減少させてるものであればよい。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にあっては、ヨークの底面部の内面に板状の強磁性体片を設けるので、既に制作されているヨークを用いて制作することができ、またヨークの底面部の断面と強磁性体片の断面とを加えた総断面を側面部の断面より厚くしたので、ヨークの部分的な飽和が生じず、ヨーク及び可動鉄心からなる磁路の磁気効率が低下せず、また可動鉄心に対する吸引力も低下せず、よって、過電流が流れた場合には可動鉄心がヨークに吸引されて確実に電路を遮断することのできるブレーカの引外し装置を提供することができるという効果を奏する。
【００５４】
請求項２記載の発明にあっては、ヨークは、略均等な厚みを有しＬ字形状に形成された２つのＬ字強磁性体片の各々の一面を重ね合わせ、各々の他の面を互いに対向してコ字形状を形成したものであるから、ヨーク及び可動鉄心からなる磁路の磁気効率が低下せず、また可動鉄心に対する吸引力も低下せず、よって、過電流が流れた場合には可動鉄心がヨークに吸引されて確実に電路を遮断することのできるブレーカの引外し装置を提供することができるという効果を奏する。
【００５５】
請求項３記載の発明にあっては、ヨークの側面部先端を縮幅して可動鉄片と対向する先端面の断面積を小さくしたので、ヨークが飽和していてギャップ部磁束が増加しない場合であっても吸引力は増加し、過電流が流れた場合には、可動鉄心がヨークに吸引され確実に電路を遮断するブレーカの引外し装置を提供することができるという効果を奏する。
【００５６】
請求項４記載の発明にあっては、前記ヨークの底面部とブレーカのボディとに貫通孔を設け、前記強磁性体片にネジ孔を設け、強磁性体のネジをブレーカのボディの貫通孔とヨークの底面部の貫通孔とに挿通して前記強磁性体片と螺合するようにしたので、強磁性体片とネジとは、ヨークをブレーカのボディ内面の所定位置に取り付けると共に、ヨークの底面部の総断面を厚くして、ヨークの部分的な飽和を防止し、ヨーク及び可動鉄心からなる磁路の磁気効率が低下せず、また可動鉄心に対する吸引力も低下せず、よって、過電流が流れた場合には可動鉄心がヨークに吸引されて確実に電路を遮断することのできるブレーカの引外し装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブレーカの引外し装置の断面図である。
【図２】ヨークの斜視図である。
【図３】ヨークの制作方法の説明図である。
【図４】ヨークの斜視図である。
【図５】ヨークの斜視図である。
【図６】ヨークの斜視図である。
【図７】ヨークの斜視図である。
【図８】従来のブレーカの引外し装置の断面図である。
【図９】ヨークの断面図である。
【図１０】ヨークの斜視図である。
【図１１】ヨークの飽和を説明する断面図である。
【符号の説明】
１      電路
２      可動鉄片
３      ヨーク
３ａ    底面部
３ｂ    側面部
３ｃ    側面部
３ｄ    貫通孔
１３    強磁性体片
１３ａ  ネジ孔
１４    ヨーク
１４ａ  Ｌ字強磁性体片
１４ｂ  Ｌ字強磁性体片
【図１】
0003826420.tif 000003
【図２】
0003826420.tif 000004
【図３】
0003826420.tif 000005
【図４】
0003826420.tif 000006
【図５】
0003826420.tif 000007
【図６】
0003826420.tif 000008
【図７】
0003826420.tif 000009
【図８】
0003826420.tif 000010
【図９】
0003826420.tif 000011
【図１０】
0003826420.tif 000012
【図１１】
0003826420.tif 000013