JPS62188122A - 漏洩電流防止スイツチのマグネツトリリ−ス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、漏洩電流防止スイッチ（Ｆｅｈｌｅｒｓｃｈ
ｕＬｚｓｃｈａｌｔｅｒ）のマグネットリリース装置に
関する。

特に、本発明は永久磁石と、コアに巻装されたコルクと
、ヨークと、ヨーク上に配設され弾発力に応じて同動し
得るアンカ（Ａｎｋｅｒ）と、このアンカにより切替ス
イッチをリリースするタペットとからなり、上記コア、
ヨーク、アンカ共パーマロイ（ｐｅｒｍｃａｂｉｌｉ　
ｔ　ｙ　ａｌｌｏｙ）で作られたマグネットリリース装
置に関する。

（従来技術の説明） 上記漏洩電流防止スイッチはＦＩ防正スイッチとも呼ば
れ（以下Ｆ　Ｉ防止スイッチと呼ぶ）従来より知られて
いる。

このＦＩ防止スイッチは常時電気系統を監視し、電気的
故障や故障に伴う電気系統の火災発生を防止するために
使用されている。

この場合、Ｆ１防止スイツヂは常時電気系統を監視し、
地中に流れる電流が危険状態になる以前に電気系統を遮
断するものである。このような電流を漏洩電流と称し、
接触すれば人間、動物、装置や他の物体にとって危険で
ある。

欠陥の無い電力設備の場合、即ち上記“地中に漏洩のな
い電流を取り扱う電力設備に於いて、電流は回路網（Ｎ
ｅｔｚ）から総合変流器（Ｓｕｍｍｅｍｓｔｒｏｍｗａ
ｎｄｌｅｒ）を通り消費者の所に流れ又そこから該変流
器を通り回路網に戻って来る。理想変流器の場合、キル
ヒホッフの第１法則通り変流器に流れ込む電流とそこか
ら出て行く電流の合計はゼロとなる。

ところが、電気系統に欠陥が生じ漏洩電流が地中に流れ
た場合、消費者に向かって流れる電流は戻って来る電流
より漏洩電流分大きく、この偏差電流分−１−記変流器
の中で磁界が誘導されてしまう。

その結果変流器の二次コイル側内部で電流が発生ずるこ
ととなる。これに対処す、るためこの発生電流でマグネ
ットリリース装置が反応し上記ｒＭ防止スイツヂが遮断
状態にして危険を回゛避するようにしている。

上記Ｆｌ防止ススイッチ重要な部分としてのリリース装
置には磁気機構が好まれて使用されている。この場合磁
力が反対方向に働く力（通常弾発力）より強い時に限り
永久磁石によりアンカを吸引している。上記変流器の二
次コイル側に発生した上記電流により永久磁石からの磁
力が弱まり、そのため磁力が上記弾発力以下となる。こ
れにょリアンカが永久磁石から離れる。離れたアンカは
Ｆ■防止スイッチのフリーホイール機構（Ｆｒｃ目ａｕ
ｒＩＩｅｃｈａｎｉｓｍｕｓ　）に伝えられそれにより
スイッチのメインコンタクトをリリース（開放）する。

このフライホイールにより、スイッチの爪がロックされ
ていても、ＦＩ防止スイッチにより遮断できるようにな
っている。

このように、マグネットリリース機構は変流器の内部で
上記偏差によ、る電流が発生しその時弱い誘導電流を強
めてスイッチのロック状態を解除する。

、（従来技術の問題点） ***特許ＤＥ−ＡＳ２．・０００，１３８号に於いて上
記Ｆｌ防止スイッチ用のマグネットリリース装置が開示
されている。上記***特許に於いては１つの磁極（Ｐｏ
ｌ）を使って保持力（ｌ１ａｌｔｅｋｒａｒＬ）を発生
させている。又、ヨークの基本部分がほぼ磁気分路とな
っている。所定の帯域（Ｚｏｎｅ）の飽和により所望の
磁気抵抗が生じる。しかしながら、磁石の位置が変わる
と上記飽和領域（ゾーン）の磁気抵抗ら変わるという欠
点がある。

又、***特許ＤＢ−ＯＳ２５．２９．２２１号にはスナ
ップ式アンカシステム（ｋｌａｐｐａｎｋｅｒｓｙｓＬ
ｃ＋ａ）を備えるＦ１防正スイッチのマグネットリリー
ス装置が開示されている。本***特許に示す装置では、
励磁電流がアンカ軸受部に流れる。この装置では、スイ
ッチの切替を逐次行うにつれ軸受部が摩耗し、ｈ記動磁
電流に悪影響を及ぼすエアギャップが生じる欠点がある
。

更に、オーストリア特許ＡＴ−ＰＳ３３７，８１２号で
は、２枚のヨーク金属板と刃物形（ｓｃｈｎｅｉｄｅｎ
ｒｏｅｒｍｉｇｅｎ）のアンカとが具備されたＰＩ防止
スイッチ用マグネットリリース装置が開示されている。

零オーストリア特許では、アンカの軸受部で上記２つの
ヨーク金属板を磁気的に短絡させている。この場合、ス
イッチの切替を繰り返し行うと、摩耗による短絡部分の
磁気抵抗が変化する。

その結果リリースに要する力が増加することとなる。

そこで、本発明の目的は、小型でリリースに要する力が
弱くともリリース動作を行うことができ且つ繰り返しリ
リース動作を行っても常に一定のリリース力を保持でき
るＦ１防止スイッヂのマグネットリリース装置を提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段） 」二足目的を達成するため、本発明に係る漏洩電流防止
スイッチのマグネットリリース装置は（ａ）永久磁石と
、（ｂ）コアに巻装されたコイルと、（ｃ）軸受け°板
部材と互いか対抗し長さが異なる一対の良磁気誘導性ヨ
ーク金属板と、前記永久磁石に対し所定の間隔を有して
包囲する板部材とからなり、両ヨーク金属板の一方の端
部は各々前記軸受は板部材に固着された突起体を形成し
■つ前記板部材に連結され、一方のヨーク金属板の別の
端部は前記コアと連結されコア端部が第１の磁極面を構
成し、他方のヨーク金属板の別の端部は第２の磁極面を
構成するヨークと、（ｄ）一方の磁極面が前記第１及び
第２の磁極面と当接し、一方の端部が前記軸受は板部材
に当接するように引留められ、前記コイルに漏洩電流に
対応する電流が流れると前記第１及び第２の磁極面での
前記永久磁石による磁力が弱められ前記軸受は板部材に
対し回動しスイッチコンタクトをリリースするように付
勢されたアンカと、（ｅ）前記アンカの回動する軸周辺
に形成されｌｉＩ前記ヨーク金属板間の磁気短絡を防ぐ
帯域とからなることを特徴とする。

」−記両ヨーク金属板及びアンカは保磁力の大きい透磁
率の高い合金製であるのが好ましい。

以下、本発明の実施例に示すように、上記両ヨーク金属
板には」−記文起体近傍に変形部、例えば四部を設けて
いる。又、１−記アンカに於いても同様に変形部を設け
ている。

Ｌ記軸受は板部材と上記両ヨーク金属板の突起体の」二
足アンカの端部と当接する場所に低い透磁率を有する金
属製の中間層を設けるとよい。又、代替例として、上記
アンカの軸受は板部材に当接する端部に低い透磁率の板
を延設し、この板が軸受は板部材と当接させてもよい。

この場合、アンカの一方の磁極面と板とは平坦となる。

尚、Ｆ：記アンカの端部が軸受は部材と当接する場合に
は、該端部は刃状となっているとよい。この場合、切削
加工等を行うとよい。

」−記金属製の中間層及びアンカ端部に延設された板片
は磁化率の低い例えば耐腐食性の鋼鉄、好ましくはＸ　
ｌ　２ＣｒＮ　ｉ　：　Ｉ　７／７８１合金がよい。

この場合、耐久性が向−ヒする効果を生じる。

上記アンカに磁気の分路を作るために両ヨーク金属板の
間にダイヤフラムが配設されており、該ダイヤフラムは
低磁化率の箔、好ましくは雲母よりなる箔で形成されて
おり、上記両ヨーク金属板の間に適切に配設されている
。又、ダイヤフラムは銅又は銅合金材料で形成されても
よい。更に、ダイヤフラムは少なくとも一方のヨーク金
属板の表面膜として形成してもよい。この場合、ダイヤ
プラムは銅又は精練されたニッケルでもよい。又、ダイ
ヤフラムはエアギャップとなってもよい。この場合は両
ヨーク金属板を離隔して対向させておく。

上記永久磁石は円筒形となっている。その磁界方向はヨ
ークの長手方向と直角となっている。」：足板部材に所
定の間隔で包囲され中心軸の回りを回転できるようにな
っている。

又、上記永久磁石は直方体形状となってもよい。

これに応じて、上記板部材の永久磁石を包囲する部分も
平行面を形成している。この場合、永久磁石は両ヨーク
金属板に対して縦方向、横方向及び上下方向に移動可能
となっている。

更に、−■二足永久磁石は一体式又は（両ヨーク金属板
に沿う縦軸に関しては）２の磁石から形成されてもよい
。

次に１．上記アンカが第１及び第２の磁極面に当接した
状態で軸受は板部材に引留させ、又アンカに対して弾発
力を加えるための弾機はコイルバネから構成されている
。この場合、該コイルバネは１−記ヨーク金属板の長手
方向（縦軸）に対し所定の角度ずれた状態で付設されて
いる。この所定の角度とは好ましくは５度から３０度ま
での範囲内でよい。又、上記軸受は部材の端部が折曲さ
せておりアンカの先端はコイルバネにより回動すると同
時に折曲部分にまで摺動することとなる。

」−記コアに巻装されるコイル部分はＥ２第１のヨーク
金属板の端部が突出して形成されている。

即ち、上記第１のヨーク金属板とコアとは一体化してい
る。

尚、永久磁石は好ましくは大きな保磁力に中程度の残留
磁化を持つ特性の磁性材から構成されるいる。

このような特性を有する磁性材として、例えばフェライ
ト、アルミニウムーニッケルー鉄合金、アルミニウムー
ニッケルーコバルト−鉄合金等が挙げられる。

又、上記の様に永久磁石は上記両ヨーク金属板の長手方
向に対し磁界方向が直角に向いており、又、中心軸の回
りを回転可能になっている。その為、ヨークに働く磁力
は磁石を回転することにより送ることを止めるも可能で
ある。

一方、直方体形状の永久磁石はヨークに対し所定の間隔
を有して移動自在に設けられている。永久磁石が移動自
在に設けられているので、その磁極面がヨークに接触す
ることもある。又、ヨーク側への磁力の設定は両ヨーク
金属板から延設した上記板部材間に対する位置を変える
ことによって行われる。

上記の様にＦｌ防止スイッチをリリ、−ス（開放）する
所謂リリース力を起こす弾機（バネ）はコイルバネが適
当である。この場合、バネがアンカを引き寄せる方向は
、ヨークの長手方向より幾分ずれるように設定されてい
る。これによりアンカに横方向の力が加わるので、回動
後も上記軸受は板部材にアンカが確実に引留される。

更に、変流器の内部の漏洩電流発生による偏差電流で誘
導された電流が上記コイルに流れる。該コイルを巻装し
たコアは上記長目のヨーク金属板の端部を面取りして一
体形成されたものがよい。

上記の様に、アンカを軸受けする軸受は部材周辺には、
１つ又は複数の磁気誘導の少なくなる帯域（Ｚｏｎｅ）
が設けられている。

これにより、アンカが回動する軸の周辺では両ヨーク金
属板間の磁気的短絡が防止できる。

この磁気誘導の少なくなる帯域はヨーク又はアンカに設
けることが出来る。この低透磁率を有する帯域が永久磁
石との短絡（Ｋｕｒｚｚｃｈｌｕｓｓ）を防止する。こ
のことはフランス特許Ｐ　Ｒ−ＯＳ第２゜１１２、、４
１５号に示す第３図の配置では達成できない。

実用的には上記帯域を作るための方法は次の２通りであ
る。

（１）磁気誘導を少なくするために上記の様にアンカ及
びヨーク金属板の両方又はいずれかの・一部分に力学的
変形を加える。

（２）上記の様に、ヨーク及びアンカの両方又はいずれ
か一方に低透磁率の金属製中間層を備える。この場合、
上記のよう′に耐腐食性の鋼鉄が適している。例えばＸ
　１２　Ｃｒ　Ｎ　：　１７　／　７の鋼合金がある。

アンカの場合、上記中間層として鋼鉄の刃状にする。す
ると、アンカの他の部分より堅固となり摩耗の程度は少
なくなる。

（実施例） 以下、図面を参照しつつ本発明に係るＦｌ防止スイッチ
のマグネットリリース装置の実施例を詳細に説明する。

第１図は、本発明に係るマグネットリリース装置の正面
図を示す。

第２図は、アンカ部分を取り除いた状態でのマグネット
リリース装置の立面図を示す。

第１図に示すように、ＰＩ防＋）−スイッチのマグネッ
トリリース装置はケースの底部＋　ｏ　、ｈに設けられ
ている。

第２図に示すように、ヨーク１２は下側に配設された短
か目のヨーク金属板ｌ鳴と」−側に配設された長目のヨ
ーク金属板１６とからなっている。

」−記長手のヨーク金属板１６の一方の端がコア１８に
連結されている。コア１８にはコイル２ｏが巻装されて
いる。一方、円筒状の永久磁石２２はａＡを中心に回転
可能にケースの底部ｉｏにねじ穴２４を介して位置決め
されて装着されている。

永久磁石２２は長手板部材２６．２６により囲まれてい
る。又、長手板部材２６．２６は上記ヨーク金属板１４
．１６とそれぞれ一体化されている。

」−２両ヨーク金属板の間に符号４８で示すグイヤフラ
ム（Ｄｉａｐｈｒａｇａ＋ａ）が配設されているｄアン
カ２８は磁気誘導を起こすように上記長目のヨーク金属
板１６に連結したコア■８の磁極表面３０と上記短か目
のヨーク金属板１４の磁極表面３２との両方に通常は当
接した状態に配設されている。

上記両ヨーク金属板１４．１６にはアンカ２８に対して
帯状軸受は用の板（Ｌａｇｅｒｂｌｅｃｈ）　３４が固
着されている。アンカ２８には後述する小さい仮３６が
装着されている。更に、第２図の様にアンカ２８は回転
軸１３の範囲に於いては両ヨーク金属板１４．１６の突
起体３８上に配設されている。

アンカ２８の磁極に対し垂直に小さい板状の棒４０が突
設している。該棒４０はコイルバネ４２を介してケース
の支点４４と連結されている。

上記コイル２０の上部には、案内部４６を挿通している
タペット４７がアンカ２８の一方の端部の上に載置され
ている。

この状態で、コイル２０に永久磁石２２の磁力を弱める
ような誘導電流が発生すると、上記コイルバネ４２によ
り棒４０を介しアンカ２８を引き」ユげタペット４７が
移動し、図示しないスイッチを作動させる（リリースす
る）こととなる。

第２図に於いてはアンカ２８は示していないが、第１図
と１様の構造を示す。第２図にて、上記２つのヨーク金
属板１４．１６とそれに各々連−−４−る磁極表面３０
．３２とヨークを構成するアンカ２８の設置用に形成さ
れた突起体３８と【よｔ；１’　Ｆ’！形となって上記
ヨーク金属板１４．１６とそれぞれ連結した永久磁石ｚ
２を包囲する長手［部材２６とが理解されよう。尚、永
久磁石２２’の磁界力−１は軸へ方向に対し垂１１″３
．となってｂする（図（こ於（Ｘでは、Ｎ（北）とＳ（
南）で示されてｔ）る）。

又、１−２両ヨーク金属板１４．１６の門番こ配設され
たダイヤフラム４８は磁気伝導性の低し１（磁化率の低
い）もので構成されてしする。

第３図は、第１図及び第２図に示す実施例の変形例を示
す。

第３図に示す様に、永久磁石２２ｂ（直方体形となって
いる。これにより、上記長手板２６６文（応して平坦化
でき且つ永久磁石２２ｈ（ヨーク磁極面３０．３２の縦
方向しにも横方同文【よ」−Ｆ方ｌも１（第１図に示す
！（）にも移動可能となって（する。

永久磁石２２は一体式のもの又は（ヨークの縦方向軸に
関しては）２つの磁石力箋らなって０るものでもよい。

第２図に示す様な円筒形をした永久磁石２２の場合、長
さく直径）が別々の永久磁石を軸への回りを異なった速
度で回転させることができる。又、一方の永久磁石を固
定式に他方を回転させるさせることもできる。この場合
は、固定式にした永久磁石の方が寸法の大きいものが好
ましい。

一方、第３図に示す様な直方体形をした永久磁石２２も
２つの部分に分けることができる。この場合、両永久磁
石構成部分は長手板２６．２６の間で互いにずらすこと
ができる。又、上記と同様一方が固定式で他方が自由に
移動することもできる。

第４図は、アンカ２８がヨーク金属板Ｉ４，１６のト部
を覆っている状態の第１図及び第２図に示すリリース装
置を示す。

尚、両長手板部材２６の間に設けられた永久磁石２２は
便宜−ヒ省略している。

コイルバネ４２はアンカ２８を大略中央にある：ｒＸ仲
ｆ−Ｍつ　＋Ｉｈ　　ｌ　　　＋−ｊ！’、　　４１’
　　／７）ａ市　２多　Ｈ÷　１日　１６　　Ｑ　　Ａ
　　／ｌｎｌ　　＋、−白　け　てき寄せるようになっ
ている。

コイルバネ４２の弾発力はヨーク金属板１４゜１６の長
芋方向に働（のではな（長手方向に対し角度α分ずれた
方向に働くものである。従って、アンカ２８は帯状の軸
受は用板３４の横方向に沿って一方の折曲端の縁部に当
接する韮うに摺動じて行く。上記αの角度は５°から３
０°までの範Ｄ）１内が適当である。

第５図及び第６図は、ヨーク金属板１４．１６の変形例
及びアンカ２８の変形例を各々示す。

第５図及び第６図に符号５０で示す部分はヨーク金属板
１４．１６及びアンカ２８に於いてこれら要素の磁気伝
導率を低下させるために施した変形部である。

第７図は、アンカ２８が軸受は用板３４に回動し摺動し
た状態で引き寄せられ、スイッチ（図示せず）を作動さ
せるようにタペット４７が移動した状態を示す。

尚、第７図に示ずアンカ２８の先端は第８図に対応して
いる。

第７図から明らかなように、コイルバネ４２の作用によ
りアンカ２８がタペット４７と共に持ち上げられ、その
結果リリーススイッチが作動し電流が遮断されることと
なる。

アンカ２８の先端の刃５２は、磁気伝導性の低いヨーク
金属板１４．１６の端部突起体３８の上部にある中間層
（Ｚ　ｖｉｓｃｈｅｎｌａｇｅ）　５４に乗り上げられ
且つ上記帯状の軸受は用板３４に当接している。

第８図は、第１図及び第４図に示すアンカ２８の先端部
分の一部断面図である。第８図に於いて、上記帯状の軸
受は用板３４に向かうアンカ２８の先端部とが帯状の軸
受は用板３４の端部縁に形を揃えた刃５２が示されてい
る。これにより上記回転軸Ｂの回りをアンカ２８が円滑
に回転する。

第９図は、アンカ２８の変形例を示す。但し、第９図に
示すアンカ２８は第１図の様に装着されていること１こ
注意されたい。

この変形例に於いては、アンカ２８の先端には磁気伝導
の低い（磁化率の低い）部材の板片３６の先端が上記刃
５２の役目をするようになっている。尚板片３６の下側
面とアンカ２８の極面（下側面）５６とは平面を構成し
ている。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明に係るＰＩ保護スイツヂの
マグネットリリース装置は小型で安価に製造できる。又
、変流器自体も送電される電流が受電される電流よりも
多くとれることから小型にすることが可能である。その
上、本発明に係るマグネットリリース装置は特別な補助
電力を必要としない。従って、リリースするための電圧
が不足したり中性線の断線（Ｎ　ｅｕｌｒａｌｌｅｉｔ
ｅｒｂｒｕｃｈ）が起きたとしても作動するようになっ
ている。

更に、上記アンカ軸受は部分には例えば上記金属製中間
層は耐腐食性の鋼鉄等が用いられているので、繰り返し
リリース動作しても摩耗は少ない等耐久性が向上する。

又、摩耗が少ないため上記部分の磁気抵抗の変化が抑え
られておりリリースするための力は一定に保持可能であ
る。それに加え、アンカ軸受は部分には１つ又は複数の
磁気誘導が少ない帯域が作られているので、アンカの回
動する軸付近での上記ヨーク金属板間の磁気短絡が防止
できる。

以上の様に、本発明に係るマグネットリース装置は幾多
の優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係８ＦＩ防止スイッチのマグネット
リリース装置の実施例の正面図を示す。 第２図は、第１図に示すマグネットリリース装置のアン
カ部分を取り除いた状態での立面図を示す。 第３図は、第１図及び第２図に示す永久磁石の変形例の
説明図を示す。 第４図は、第１図及び第２図に示すマグネットリリース
装置のアンカ部分を付加した立面図を示す。 第５図は、第２図に示すヨーク金属板１４．＋６の変形
例の説明図を示す。 第６図は、第４図に示ずアンカ２８の変形例の説明図を
示す。 第７図は、アンカ２８が動作した状態の本発明に係るＦ
ｌ防止スイッチのマグネットリリース装置の実施例の正
面図を示す。 第８図は、アンカ２８の変形例の説明図を示す。 第９図は、アンカ２８の別の変形例の説明図を示す。 （符号の説明） １０・ケースの底部、１２・ヨーク、１４．１６・・・
一対のヨーク金属板、１８・・・コア、２０・・・コイ
ル、２２・・−永久磁石、２４・・・ねじ穴、２６・・
・長手板部材、２８・・・アンカ、３０．３２・・・磁
極面、３４・・・帯状の軸受は用板部材、３６・・・板
片、３８・・・突起体、４０・・・棒、４２・・・コイ
ルバネ、４４・・・ケースの支点、４６・・・案内部、
４７・・・タペット、４８・・・ダイヤフラム、５０・
・・変形部、５２・・・力率、５６・・・磁極面。 Ｆｉ９．１ １０・・ケースの底部 １２・・］・り １４．１６・・対のヨーク金属板 ′１８・・コア ２０・・コイル ２２・・永久磁石 ２４・・ねじ穴 ２６・・良手板部祠 ２８・・アンカ ３０・・磁極面 ３２・・磁極面 ３４・・帯状の軸受番ノ用板部材 ３６・・板片 ３８・・突起体 ４０・・棒 ４２・・コイルバネ ４４・・ケースの支点 ４６・・案内部 ４７・・タペット ４８・・ダイヤフラム ５０・・変形部 ５２・・刃部 ５６・・ｔａＮＭ部 Ｆｉｇ、４ Ｆｉｇ、５ Ｆｉｇ、７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）永久磁石と、 （ｂ）コアに巻装されたコイルと、 （ｃ）軸受け板部材と互いが対抗し、長さ が異なる一対の磁気誘導性ヨーク金属板と、前記永久磁
   石に対し所定の間隔を有して包囲する金属板部材とから
   なり、両ヨーク金属板の一方の端部は各々前記軸受け板
   部材に固着された突起体を形成し且つ前記金属板部材に
   連結され、一方のヨーク金属板の別の端部は前記コアと
   連結されコア端部が第１の磁極面を構成し、他方のヨー
   ク金属板の別の端部は第２の磁極面を構成するヨークと
   、（ｄ）一方の磁極面が前記第１及び第２の 磁極面と当接し、一方の端部が前記軸受け板部材に当接
   するように引留められ、前記コイルに漏洩電流に対応す
   る電流が流れると前記第１及び第２の磁極面での前記永
   久磁石による磁力が弱められ前記軸受け板部材に対し回
   動しスイッチコンタクトをリリースするように付勢され
   たアンカと、（ｅ）前記アンカの回動する軸周辺に形成 され前記ヨーク金属板間の磁気短絡を防ぐ帯域とからな
   ることを特徴とする漏洩電流防止スイッチのマグネット
   リリース装置。