JPH0457055B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は過電流を検知して、電流を遮断する過
電流遮断スイツチに関するものである。

従来から、過電流遮断スイツチとしては種々の
ものが知られている。例えば、コイルに流れる電
流が所定値以上になると、可動片をコイルの鉄心
に吸着させることによつて、接点を開成する電磁
継電器、抵抗の発熱を直接あるいは間接に感温磁
性体に作用させる熱応動スイツチ、許容電流以上
の電流に対して可溶材料の溶解によつて電流を遮
断する遮断器、またコイル、スイツチング素子及
びスイツチング回路を組み合わせた遮断器などが
ある。

しかしながら、上述した遮断器は、構造が複雑
であつたり、一度使用すると再使用が不可能であ
つたり、直流あるいは交流のどちらか一方のみに
使用が限定されるなどの短所を有している。

本発明の目的は、構造が簡単で、直流及び交流
いずれにも使用でき、さらに繰り返しの使用が可
能な過電流遮断スイツチを提供することである。

本発明によれば、固定接点と可動接点とからな
り通常は閉じて回路電流を流すためのスイツチ接
点と、前記可動接点を前記固定接点から引き離す
ための可動部材と、前記可動接点を前記固定接点
から引き離すための作用力を前記可動部材に与え
る付勢手段と、永久磁石及び該永久磁石によつて
飽和状態に磁化されて前記可動部材を吸着する磁
性吸着部材を備える磁気回路とを有し、前記付勢
手段による前記作用力は前記永久磁石による吸着
力より小さくしかも該吸着力の向きとその向きが
逆となるように設定されており、前記磁性吸着部
材の少なくとも一部は導電性磁性材料であり、該
導電性磁性材料には前記スイツチ接点を流れる回
路電流が前記永久磁石によつて前記磁性吸着部材
に発生する第１の磁束と平行となるように電流路
が構成され、これによつて、前記磁性吸着部材に
該回路電流の大きさに応じた第２の磁束を前記第
１の磁束に垂直な向きに発生させて、該第２の磁
束によつて前記第１の磁束の向きを変化させ、前
記永久磁石による吸着力を実質的に低下させて、
前記回路電流が所定の大きさになつた際前記吸着
力が前記作用力より小さくなつて前記スイツチ接
点が開かれるようにしたことを特徴とする過電流
遮断スイツチが得られる。

以下、本発明について、実施例を参照して説明
する。

まず、本発明の第１の実施例である第１図を参
照すると、直方体形状の絶縁性のケース１の底面
には、一方端がケース１の側面に接触して、平板
状ヨーク２が設けられている。平板状ヨーク２の
一面上には、長さ方向に着磁された柱状の永久磁
石３がケース１の側面から離れて設けられてい
る。また永久磁石３の一磁極上には、断面形状が
Ｌ字形のヨーク４が取り付けられている。平板状
ヨーク２の他方端近傍には、非導電性の酸化物磁
性材からなる柱状のヨーク５が設けられ、柱状ヨ
ーク５の中央部には、柱状ヨーク５と軸を同じく
する棒状導電体６が埋設され、さらに棒状導電体
６の両端部にはリード線が接続され、リード線は
柱状ヨーク５から引き出されている。

ヨーク４とケース１の側面間には、一方端近傍
に固定接点７が設けられた絶縁板８が橋架され固
定されている。なお、絶縁板８には貫通孔が設け
られ、上記の柱状ヨーク５は、この貫通孔より突
出している。

ヨーク４の端部には平板状の可動ヨーク９の一
方端近傍がヒンジ式に取り付けられ、可動ヨーク
９はヨーク４は上記のヒンジを支点として回転可
能になつている。また可動ヨーク９の他方端は、
柱状ヨーク５の頂部に接触し、永久磁石３による
磁束によつて柱状ヨーク５に吸引されている。さ
らに、可動ヨーク９上には、可動接点１０を有す
る可動接点板１１が設けられ、柱状ヨーク５と可
動ヨーク９が接触している状態で、固定接点７に
接触するようになつている。

ケース１の上面には、外部接続端子１２，１３
が設けられており、外部接続端子１２からのリー
ド線は可動接点板１１に接続されている。また上
述した棒状導電体６の一方のリード線は固定接点
７に接続され、他方のリード線は外部接続端子１
３へ接続されている。

ケース１内の可動接点１０側の上端隅には後述
するストツパとしての役目を持つ突起部１４が設
けられており、ケース１の上面中央には、後述す
るリセツトボタン１５が設けられている。また可
動ヨーク９の一端と板状ヨーク２との間にはバネ
１６が設けられ、可動ヨーク９と柱状ヨーク５と
を引き離す役目をしている。

上述のように構成された過電流遮断器の外部接
続端子１２，１３に外部回路を接続する。

柱状ヨーク５は、永久磁石３によつて磁化さ
れ、柱状ヨーク５内部の原子磁気モーメント（以
下単にスピンと呼ぶ）は所定の方向（この場合
は、第１図の下から上へ向う方向に揃うものが多
くなつている（一般には、所定方向へ全てのスピ
ンが揃えられることになる。このような状態を磁
気的に飽和状態にあるという）。このように柱状
ヨーク５が磁化されることによつて、柱状ヨーク
５には第１図の下から上に向う磁束（第１の磁
束）が生じることになる。

過電流遮断器に電流を流すと、棒状導電体６に
電流が流れ、この電流は柱状ヨーク５の磁束と平
行に流れる。上記の電流が、第１図の上から下
へ、あるいは下から上へ流れようとも、この電流
によつて生じる磁束（第２の磁束）は、右ネジの
法則によつて、上記の永久磁石２によつて柱状ヨ
ーク５へ生じる磁束とは垂直の関係にある。第２
の磁束の大きさは棒状導電体６に流れる電流に比
例することになり、第２の磁束によつて柱状ヨー
ク５内部のスピンの方向は左斜め上方又は右斜め
上方に曲げられることになる（つまり、スピンの
方向が変化することになり、この方向変化量は棒
状導電体６に流れる電流の大きさに比例する）。
前述のように柱状ヨーク５は磁気的に飽和状態に
あるから、スピンの方向が変化することは、第１
の磁束はその大きさが変化することなくその方向
のみが変化することになる。このため、柱状ヨー
ク５内部を下から上に向う磁束成分は、棒状導電
体６に電流が流れていないときに比べて減少する
ことになる。ここで第２図を参照すると、第２図
は、Fe−Ni合金線（以下パーマロイという）に
磁界を加え、パーマロイの磁束密度（磁化の強
さ）と平行に電流（）を加えた場合の磁化曲線
を表わしたものであるが、電流（）が大きくな
るにしたがつて磁束密度が小さくなつていること
がわかる。すなわちパーマロイの透磁率は電流
（）が大きくなるに従つて小さくなつている。

次にこの過電流遮断スイツチの動作について説
明する。

過電流遮断スイツチに電流が流れていないと
き、可動ヨーク９は、柱状ヨーク５に吸着してい
る。過電流遮断スイツチに電流が流れると、上述
したように、柱状ヨーク５の磁束密度は、流れる
電流が大きくなるにしたがつて、徐々に減少す
る。なお柱状ヨーク５が可動ヨーク９を吸引する
力は、棒状導電体６に流れる電流の大きさが過電
流遮断スイツチに接続した外部回路の許容電流未
満のときは、バネ１６が可動ヨーク９を柱状ヨー
ク５から引き離そうとする力よりも大きくなるよ
うに設定されている。

棒状導電体６に流れる電流が許容電流未満であ
れば、バネ１６の力よりも柱状ヨーク５が可動ヨ
ーク９を吸引する力のほうが大きいため、通電は
継続される。電流が許容電流以上となると、バネ
１６によつて可動ヨーク９が柱状ヨーク５から引
き離されることにより、固定接点７と可動接点１
０が開成され、電流が遮断される。

ここで、第３図を参照して、バネ１６によつて
柱状ヨーク５から引き離された可動ヨーク９は、
突起部１４によつて、上方向への動きが停止され
る。なおこのとき、固定接点８と可動接点１０と
の離間距離は、過電流遮断スイツチを流れる電流
がなくなつても、柱状ヨーク５が可動ヨーク９を
吸引することができない距離である。過電流がな
くなつたことを確認したのち、リセツトボタン１
５を押せば、再び通電が行なわれる。

次に、本発明の第２の実施例である第４図を参
照すると、絶縁性の円筒ケース２０内の上面に
は、導電性の磁性体２１が固着されている。円筒
ケース２０の側面には、軸方向に向う細長い切込
み部２２が複数個設けられており、円周上に突片
２３を有する円板状の可動板２４が上記の切込み
部２２に突片２３を挿入して円筒ケース２０内を
上下に滑動可能に配置されている。可動板２４の
上面には、円筒ケース２０の軸方向に着磁された
永久磁石２５が磁性体２０と対向して配置固着さ
れ、永久磁石２５と磁性体２１は吸引、接触して
いる。可動板２４の下面中央部には、下方へ延び
る切り起し片２６が設けられ、切り起し片２６の
先端には絶縁片２７が設けられている。さらに可
動板２４の両端近傍と円筒ケース２０の上面との
間にバネ２８が設けられており、磁性体２１と永
久磁石２５を引き離すように付勢されている。

切り込み部２２の下端よりわずかに下方には、
円筒ケース２０をしきるように円板状の絶縁板２
９が設けられ、絶縁板２９の中央部には、貫通孔
が設けられ、この貫通孔には、上述の切り起し片
２６が出入するようになつている。また、絶縁板
２９の一方端近傍には固定接点３０が配置され、
他方端近傍には、弾性体である可動接点板３１の
一方端が固定され、他方端には可動接点３２が固
定接点３０と対向して設けられている。なお、可
動接点３２は、磁性体２１と永久磁石２５とが接
触状態にあるとき、固定接点３０と接触するよう
になつている。

円筒ケース２０の下面には、一対の外部接続端
子３３，３４が設けられ、外部接続端子３３から
のリード線は磁性体２１の一端面に接続され、磁
性体の他端面からのリード線が可動接点板３１に
接続され、固定接点３０は外部接続端子３４へ接
続されている。（すなわち直列接続されているわ
けである。）また円筒ケースの側面下部には後述
するストツパとしての役目をする突起部３５が設
けられている。

このようにして構成された過電流遮断スイツチ
の外部接続端子３３，３４に外部回路を接続す
る。

第１の実施例で説明したように、永久磁石２５
によつて磁性体２１が磁化されて、これによつて
磁性体２１は磁気的に飽和状態にあり、永久磁石
によつて磁性体２１には図中下から上に向う第１
の磁束が生じている。このような磁性体２１に対
して第１の磁束と平行に電流が流れると、この電
流によつて生じる第２の磁束によつて第１の磁束
の方向が変化することになる。この結果、図中下
から上に向う磁束成分の大きさは減少することに
なり、この磁束成分の大きさは磁性体２１に流れ
る電流が大きくなるに従つて小さくなる。

過電流遮断スイツチに流れる電流が許容値未満
のときには、永久磁石２５と磁性体２１との吸引
力が、バネ２８による永久磁石２５と磁性体２１
とを引き離す力よりも大きくなるようにしておけ
ば、許容値まで、電流を安定して流すことができ
る。

過電流遮断スイツチに流れる電流が許容値を超
えると、バネ２８の反発力によつて、永久磁石２
５と磁性体２１は引き離され、その結果可動板２
４は下方へ押されて、切り起し片２４の先端に設
けられた絶縁片２７によつて可動接点板３１が下
方へ押され、可動接点板３１に取付けられた可動
接点３２と固定接点３０とが開成となる。そして
電流が遮断される。

ここで第５図を参照すると、絶縁片２７によつ
て下方へ押された可動接点板３１は、突起部３５
によつて下方への動きを停止させられるととも
に、可動板２４も切込み２２の下端によつて、下
方への動きが停止させられる。なお、磁性体２１
と永久磁石２５との離間距離は、磁性体２１に電
流が流れなくなつても、磁性体２１と永久磁石２
５とが吸引できない距離である。

過電流がなくなつたことを確認したのち、突片
２３を上方へ押しあげて、磁性体２１と永久磁石
２５を接触させれば、再び電流が流れる。

以上説明したように本発明によれば、従来の過
電流遮断スイツチで用いられていたコイルを用い
る必要がなく、非常に簡単な構造の繰り返し使用
のできる過電流遮断スイツチを提供することがで
き、直流及び交流いずれの電流にも使用できるこ
とは明らかである。

なお、ここでは、２つの実施例について説明し
たが、本発明は実施例に限定されるものではな
く、本発明の主旨に基づいて、種々の構造の過電
流遮断スイツチが得られることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による過電流遮断スイツチの一
実施例を表わす断面図、第２図はFe−Ni合金線
の磁化曲線を表わす図、第３図は第１図に示す過
電流遮断スイツチの動作後の状態を表わす断面
図、第４図は本発明による過電流遮断スイツチの
他の実施例を表わす断面図、第５図は第４図に示
す過電流遮断スイツチの動作後の状態を表わす断
面図。 １……ケース、２，４，５……ヨーク、３，２
５……永久磁石、６……導電体、７，３０……固
定接点、８，２９……絶縁板、９……可動ヨー
ク、１０，３２……可動接点、１１，３１……可
動接点板、１２，１３，３３，３４……外部接続
端子、１４，３５……突起部、１５……リセツト
ボタン、１６，２８……バネ、２０……円筒ケー
ス、２１……磁性体、２２……切り込み部、２３
……突片、２４……可動板、２６……切起し片、
２７……絶縁片。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固定接点と可動接点とからなり通常は閉じて
   回路電流を流すためのスイツチ接点と、前記可動
   接点を前記固定接点から引き離すための可動部材
   と、前記可動接点を前記固定接点から引き離すた
   めの作用力を前記可動部材に与える付勢手段と、
   永久磁石及び該永久磁石によつて飽和状態に磁化
   されて前記可動部材を吸着する磁性吸着部材を備
   える磁気回路とを有し、前記付勢手段による前記
   作用力は前記永久磁石による吸着力より小さくし
   かも該吸着力の向きとその向きが逆となるように
   設定されており、前記磁性吸着部材の少なくとも
   一部は導電性磁性材料であり、該導電性磁性材料
   には前記スイツチ接点を流れる回路電流が前記永
   久磁石によつて前記磁性吸着部材に発生する第１
   の磁束と平行となるように電流路が構成され、こ
   れによつて、前記磁性吸着部材に該回路電流の大
   きさに応じた第２の磁束を前記第１の磁束に垂直
   な向きに発生させて、該第２の磁束によつて前記
   第１の磁束の向きを変化させ、前記永久磁石によ
   る吸着力を実質的に低下させて、前記回路電流が
   所定の大きさになつた際前記吸着力が前記作用力
   より小さくなつて前記スイツチ接点が開かれるよ
   うにしたことを特徴とする過電流遮断スイツチ。