JP2009260354A - ソレノイドスイッチ及びカバー - Google Patents

Abstract

【課題】ソレノイドの設置面積、体積を減少させる。
【解決手段】ソレノイドは、支持部と、支持部に位置する電気巻線とを備える。電気巻線の通電に応答して移動可能なプランジャと、プランジャと相対的に調整可能且つ相互接続された作動器とを設け得る。ソレノイドは、更に、プランジャの移動に応答する少なくとも一つのスイッチを含み得る。前記プランジャと共に移動可能なスイッチ作動器を備えてもよく、前記少なくとも一つのスイッチは、前記スイッチ作動器により係合可能なスイッチレバーを含んでもよい。
【選択図】図２

Description

本明細書の開示内容は、切り替え用の電気装置及び方法に関し、特に、ソレノイドに関する。

一般に、ソレノイドは周知である。例えば、米国特許第６，７２４，２８６号は、支持部、プランジャ、機械的付勢機構、及び巻線を備える回路遮断器用の調整可能ソレノイドを開示する。ステータは、回転力をステータに加えた際にステータを第一の位置と第二の位置との間で移動させるエンクロージャのネジ付き開口部内に契合した第一のネジ部を有して設けられる。第一の位置は、第二の位置よりもプランジャに近く、ステータは、支持部のネジ部に係合するための第二のネジ部を有する。スタータの第二のネジ部により、支持部は、第一の位置と第二の位置との間で移動し、支持部の第二の位置は、機械的付勢機構に第一の位置より大きな付勢力を提供する。

調整可能ソレノイドは、本来の目的には適しているが、設置面積／体積が比較的大きいという欠点を有する。そこで、ソレノイドの設置面積／体積を減少させることが望ましい。

本発明の実施形態によれば、ソレノイドは、支持部と、支持部に位置する電気巻線とを備える。電気巻線の通電に応答して移動可能なプランジャを設け得ると共に、プランジャと相対的に調整可能且つ相互接続された作動器を設け得る。ソレノイドは、更に、プランジャの移動に応答する少なくとも一つのスイッチを含み得る。

本発明の別の態様によれば、ソレノイドは、支持部と、支持部に位置する電気巻線と、テーパ部を更に有するコアとを備える。コアと一致させるための対応するテーパ部を含み且つ電気巻線の通電に応答して移動可能なプランジャを設け得る。プランジャの移動に応答する少なくとも一つのスイッチが設けられる。

本発明の更なる態様では、回路遮断器の筐体に取り付けるためのソレノイドカバーを提示する。回路遮断器は、支持部と、支持部に位置する電気巻線と、電気巻線の通電に応答して移動可能なプランジャと、プランジャと相対的に調整可能且つ相互接続された作動器とを含み得る。ソレノイドカバーは、作動面と、作動面に位置するスイッチ取り付け板と、取り付け板に支持された少なくとも一つのスイッチとを備える。

本発明の一実施形態による、不足電圧（ＵＶ）解放を備えるソレノイド組立体を示す斜視図である。 延長位置にあるプランジャを含むソレノイドの備える図１のＵＶ解放を示す模式断面図である。 プランジャが収縮位置にある図１のＵＶ解放を示す別の模式断面図である。 本発明の別の実施形態によるソレノイドを備え且つ延長位置に図示したプランジャを備えるシャント解放を示す模式線図である。 プランジャが収縮位置にある図４のシャント解放を示す別の模式断面図である。 図２のソレノイドにおける磁束回路及び磁束集中を示す磁束図である。 状態表示モジュールを含む図１のソレノイド組立体の分解図である。 図７の状態表示モジュールの斜視図である。

以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。

本発明の一実施形態は、磁束密度を高める一方で設置面積を低減し且つソレノイドの通電状態を信号伝達可能なソレノイドに関する。特定の一実施形態において、ソレノイドは、支持部と、支持部に位置する電気巻線と、電気巻線の通電に応答して移動可能なプランジャと、プランジャと相対的に調整可能且つ相互接続された作動器と、プランジャの移動に応答して閉鎖可能な少なくとも一つのスイッチとを備える。

図１を参照すると、本発明の一実施形態によるソレノイド組立体を全体として１０により示している。この実施形態において、ソレノイド組立体１０は、不足電圧解放（ＵＶＲ）として構成され、筐体１２と、取り付けクラスプ１４と、付属プラグ１６と、状態表示コネクタ１８と、別の状態表示コネクタ２０とを備える。

筐体１２は、プラスチック材料等の絶縁高分子材料を含み得ると共に、適切に構成された配電パネル（図示無し）内に筐体を支持する取り付けクラスプ１４と相互接続させる。取り付けクラスプ１４は、公知の形でバネ２６により分離されたフック部２２及び２４を備える。

付属プラグ１６と状態表示コネクタ１８及び２０とは、ソレノイド（以下に更に詳細に説明）の通電時に始動されるスイッチ（以下に更に詳細に説明）に接続される。付属プラグ１６は、二次切断（ＳＤ）（図示無し）を介した電源との接続用に構成し得る。状態表示コネクタ１８は、ＳＤとの接続用に構成し得ると共に、状態表示コネクタ２０は、回路遮断器の電子保護デバイスとの接続用に構成し得る。

次に、図２及び３を参照すると、ソレノイド組立体１０は、更に、筐体１２内に配置された支持部２６と、コア２８と、コイル組立体３０と、作動器３２と、プランジャ３４とを備える。支持部２６は、鉄又は鋼鉄等、強磁性材料を含むワンピースの構成要素にしてよい。

コア２８は、鉄等の強磁性材料を含み、取り付け部４０と、基部４２と、テーパ部４４とを備える。取り付け部４０と、基部４２と、テーパ部４４とのそれぞれは、中央穴４６を中心に配置し得る。取り付け部４０は、リベット留め等により支持部に固定し得る。基部４２は、取り付け部４０と比較して増大した直径を備え得ると共に、対向する肩部４８及び５０を備える。テーパ部４４は、実施形態例において、一般に、取り付け部から離れる方向へ減少する外径を備え得る。例えば、特定の一実施形態において、テーパ部は、外部構造が全体的に円錐状であるが、但し、本発明では、全体的に段付きの外部構造等、他の実施形態も考えられる。このテーパ構造は、以下に更に詳細に説明する磁束の集中の強化に寄与する。

コイル組立体３０は、ボビン５２と巻線５４とを備える。ボビン５２は、プラスチック等の成形可能な材料を含み、コア２８の基部４２を収容するように寸法を定めた穴５４を備える。ボビン５２は、支持ブラケット３６及び３８間におけるボビンの弾性のある取り付けを提供する波状ワッシャ５６等のスペーサに隣接して配置し得る。巻線５４は、公知の形でボビン５２に巻き付けた一本以上の絶縁線を備える。本実施形態において、巻線５４は、不足電圧について監視の対象となる回路（図示無し）に接続され得る。作動器３２は、棒状の外部構造を有し得ると共に、鉄又は鋼鉄等の強磁性材料を含み得る。作動器３２は、対向するネジ端部５８及び６０を備え得る。

プランジャ３４は、鉄又は鋼鉄等の強磁性材料を含み、ボビン５２の穴５４に滑動可能に取り付けられる寸法とする。プランジャは、中央穴６１と、コア２８のテーパ部４４に対応するように構成されたテーパ末端部６２とを備える。実施形態例において、テーパ末端部６２は、一般に、末端部６２へ向かって内径が増加する差込部６４を備え得る。例えば、特定の一実施形態において、差込部６４は、全体に逆円錐の構造にしてよいが、但し、本発明では、全体的に段付きの内部構造等、他の実施形態も考えられる。

次に、図６を参照すると、対応するテーパ部４４と差込部６４とのそれぞれにより提供される表面積の増加のため、結果的に生じた磁束線６６は、両者の間に共に集中して図示されていることが分かる。このテーパ部４４と差込部６４との間での磁束集中度又は密度の増加により、両者間では引力が増加し、引力の増加により、次に、プランジャ３４及びコア２８のサイズ又は直径が低減され、これにより、ソレノイド組立体１０の寸法が低減される。

図３を再び参照すると、作動器３２は、ドエルピン７０を用いてプランジャ３４に接続し得る。プランジャ３４は、サークリップ６８を用いてコネクタ７４を取り付け得る突起７２を備える。コネクタ７４は、圧縮バネを所定位置に保持する役割を果たす。

本発明の別の実施形態によれば、スイッチ作動器７８を、作動器３２に相互接続し得る。この実施形態において、スイッチ作動器７８は、板金等、全体に堅固であるが弾性のある材料を含み、ナット８２及びワッシャ８４により停止部８０に隣接して固定される。スイッチ作動器７８は、取り付け部６とワイパ部８８とを備える。ワイパ部は、カール状フランジ９０において終了し得る。

次に更に図７を参照すると、ソレノイド組立体１０は、更に信号伝達スイッチ９２を備え、信号伝達スイッチ９２は、スイッチレバー９４及びトグル９６を備える。スイッチレバー９４は、板金等、比較的堅固だが弾性のある材料を含み、信号伝達スイッチの筐体９８からカンチレバーの形態で延び得る。スイッチレバー９４は、トグル９６上を延び、スイッチ作動器７８により強制された際には、トグルを筐体９８内へ移動させる。

図７及び８において最も良く分かるように、本発明の特定の一実施形態では、一対の信号伝達スイッチ９２を、カバー１０４の作動面１０２から延びるフィン１００等の取り付け板に取り付け得る。信号伝達スイッチ９２は、作動面１０２からの直角投射１０８に対して信号伝達スイッチ９２の長軸１０６が鋭角（ａ）を成すように取り付け得る。カバー１０４は、更に、カバーを筐体１２に取り付けるために使用される弾性アーム１１０を備える。

次に図７のみを参照すると、カバー１０４は、電子機器パッケージ１１４から分離するために絶縁スリーブ１１２内に配置し得る。

動作中、コイル巻線５４が十分に通電され、電圧不足状態ではないような場合、プランジャ３４及び作動器３２は、図２に示した延長位置からず３の収縮位置へ移動される。収縮位置において、テーパ部４４と差込部６４とは契合し、スイッチ作動器７８は、スイッチレバー９４を移動させて、スイッチ９２を「オン」位置へトグルさせる。この変更は、その後、状態表示コネクタ１８及び２０との接続を介して観察し得る。コイル巻線５４へのエネルギを停止すると、圧縮バネ７６は、プランジャを図２に示した延長位置へ戻す。

次に、図２、４、及び５を参照すると、コイル組立体の別の実施形態が、全体を２００として図示されている。コイル組立体２００は、コイル組立体１０に類似したものとなり得るが、但し、シャント解放の形態で構成されており、したがって、コイル組立体１０の形態との幾つかの差違が図示されており、以下説明する。図示したように、コイル組立体２００は、プランジャ２３４と、コイル組立体３４とは逆に取り付けられたコア２２８とを備え、エンドチップ６８、ワッシャ７０、及びコネクタ７４を省いている。圧縮バネ２７６も、プランジャ３４とは反対のプランジャ２３４の末端部に配置される。

以上、本発明を現時点で最も実用的且つ好適な実施形態と見做されるものに関連させて説明してきたが、本発明は、こうした本明細書に開示された実施形態に限定されないものと理解されるべきであり、本発明は、添付特許請求の範囲の趣旨及び範囲に含まれる様々な変形例及び等価物の全てを包含するものである。

Claims (10)

1. ソレノイドであって、
   支持部（２６）と、
   前記支持部（２６）に位置する電気巻線（５４）と、
   前記電気巻線（５４）の通電に応答して移動可能なプランジャ（３４）と、
   前記プランジャ（３４）と相対的に調整可能且つ相互接続された作動器（３２）と、
   前記プランジャ（３４）の移動に応答する少なくとも一つのスイッチと、を備えるソレノイド。
2. 更に、前記プランジャ（３４）と共に移動可能なスイッチ作動器（７８）を備え、前記少なくとも一つのスイッチは、前記スイッチ作動器（７８）により係合可能なスイッチレバー（９４）を含む、請求項１記載のソレノイド。
3. 前記スイッチ作動器（７８）は、全体に平坦な形状を有する取り付け部（４０）と、前記取り付け部（４０）に全般的に直交する方向で延びてカール状フランジ部（９０）において終了するワイパ部（８８）とを含む、請求項２記載のソレノイド。
4. 前記スイッチレバー（９４）は、スイッチ作動器（７８）の移動に応答してトグル（９６）との係合を強制されるように構成された弾性部材を含むと共に、湾曲エンドチップにおいて終了する、請求項２記載のソレノイド。
5. 前記プランジャ（３４）は、末端部（６２）を含み、前記ソレノイドは、更に、前記支持部に相互接続され且つ固定されたコア（２８）備え、前記コア（２８）は、前記作動器（３２）が滑動可能に内部に配置される穴（６１）と、前記プランジャ（３４）の前記末端部（６２）の対応するテーパ部と一致するように構成されたテーパ部（４４）とを有する、請求項１乃至４のいずれか1項に記載のソレノイド。
6. 前記コア（２８）の前記テーパ部（４４）は、円錐形状を有し、
   前記プランジャ（３４）の前記末端部（６２）の前記対応するテーパ部は、逆円錐形状を有し、
   前記円錐形状及び前記逆円錐形状のそれぞれは、互いに一致するように対応して構成される、請求項５記載のソレノイド。
7. ソレノイドであって、
   支持部（２６）と、
   前記支持部（２６）に位置する電気巻線（５４）と、
   テーパ部（４４）を含むコア（２８）と、
   前記コア（２８）と一致させるための対応するテーパ部を含み且つ前記電気巻線（５４）の通電に応答して移動可能なプランジャ（３４）と、
   前記プランジャ（３４）と相対的に調整可能且つ相互接続された作動器（３２）と、
   前記プランジャ（３４）の移動に応答する少なくとも一つのスイッチと、を備えるソレノイド。
8. 前記コア（２８）の前記テーパ部（４４）は、円錐形状を有し、
   前記プランジャ（３４）の末端部の前記対応するテーパ部は、逆円錐形状を有し、
   前記円錐形状及び前記逆円錐形状のそれぞれは、互いに一致するように対応して構成される、請求項７記載のソレノイド。
9. 更に、前記プランジャ（３４）の移動に応答する少なくとも一つのスイッチと、
   前記プランジャ（３４）と共に移動可能なスイッチ作動器（７８）とを備え、前記少なくとも一つのスイッチは、前記スイッチ作動器（７８）により係合可能なスイッチレバー（９４）を含む、請求項７または８記載のソレノイド。
10. 支持部（２６）と、前記支持部（２６）に位置する電気巻線（５４）と、前記電気巻線（５４）の通電に応答して移動可能なプランジャ（３４）と、前記プランジャ（３４）と相対的に調整可能且つ相互接続された作動器（３２）とを含む回路遮断器の筐体（１２）に取り付けるためのソレノイドカバー（１０４）であって、
    作動面（１０２）と、
    前記作動面（１０２）に位置するスイッチ取り付け板と、
    前記取り付け板に支持された少なくとも一つのスイッチと、を備えるソレノイドカバー（１０４）。