JP4066040B2 - Electromagnet and operation mechanism of switchgear using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁石及びそれを用いた開閉装置の操作機構の構成に関するもので、特に永久磁石の減磁を抑制した電磁石とそれを適用した信頼性の高い開閉装置の操作機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
開閉装置の操作機構には、電動バネ操作機構、油圧式および空気圧式操作機構などがある。通常これらの操作機構は、部品数が多く、リンク機構が複雑になるために比較的高い製造コストが伴う。リンク機構を簡素化する手法の一つに電磁石を利用した操作機構があり、例えば特開平5−234475号公報に記載された真空接触器では電磁石を投入動作に使用し、投入と同時に蓄勢された遮断バネを解放して接点を開離する。また、特表平10−505940号に記載された操作機構では、投入および遮断用の2個のコイルを貫通するプランジャを設けて、投入・遮断の両方の動作を電磁石で行っている。また、特開2000−249092号公報では、永久磁石の吸引力を利用して投入状態を維持し、コイル電流で逆励磁することによって個別に設けた可動部材駆動用バネで遮断動作を行っている。この場合、コイルは投入用・遮断用の区別なく単一コイルで済む利点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の永久磁石付き電磁石には下記の欠点があった。永久磁石には、希土類のサマリウム−コバルト系磁石とネオジウム系磁石,アルニコ系磁石,フェライト系磁石などが存在する。残留磁束密度が高く、かつコストが比較的安価なネオジウム系磁石を用いると、電磁石を小形で安価にできる。しかし、ネオジウム系磁石は保持力が1000kA/mと大きく、着磁磁界は2000kA/m(磁束密度2.5T 相当)以上必要である。それゆえ、組み込まれた電磁石のコイルで永久磁石を着磁することは現実的に不可能で、着磁後の磁石を組み込まなければならない。
【0004】
電磁石を開閉装置の操作機構に適用する場合、20年以上の長期にわたる動作保証と、1万回以上の多数回動作を満足する必要がある。したがって、永久磁石を減磁させる要因をできるだけ排除しなければならない。特開2000−249092号公報に記載される永久磁石付き電磁石では、永久磁石に直接、逆方向磁界を印加して遮断動作を行っている。永久磁石に逆エネルギーを繰り返し与えることによって、減磁、すなわち寿命が低下する危険性がある。
【0005】
さらに、磁路内に永久磁石が存在すると、コイルから見た磁気抵抗は大きくなる。永久磁石の透磁率は空気と同程度であるため、動作開始時点ではストローク長に永久磁石の厚みを加えたギャップが存在することになってしまい、より大きなアンペアターンを必要とする。
【0006】
また、永久磁石の厚さ、鉄心には製造段階で生ずる寸法誤差が避けられず、この寸法誤差により、永久磁石とこれに対向して進退する可動鉄心の間のストローク端でのギャップは変化する。そして、このギャップにより投入特性、遮断特性及び投入状態保持力(吸着力)が変化する。しかし、特性を安定させるために前記寸法誤差の許容値、すなわち公差を厳しく管理すると、安価な電磁石製作のネックとなる。
【0007】
本発明は上記課題を解決する手段として考案したもので、その目的とするところは、永久磁石を直接逆励磁することなく、かつコイル電流が作る磁路中に永久磁石が存在しない長寿命で高効率な電磁石、およびこの電磁石を用いた開閉装置の操作機構を提供することにある。本発明の他の目的は、永久磁石とそれに対向して進退する可動鉄心の間隔を調整することが容易な電磁石とすることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、コイル3と、前記コイル3の中心軸上を移動する可動鉄心1と、前記コイル3の上面、下面、および外周面に設けた固定鉄心2で構成され、前記可動鉄心1と前記固定鉄心2で囲まれた空隙に永久磁石12を配置し、前記永久磁石12が発生する磁界によって前記可動鉄心1を前記固定鉄心2に吸着させる電磁石であって、前記固定鉄心は、前記コイルの下面側に設けられて中央部に前記コイルと同心の円形の開口を持つ第1の角形平板2fと、前記第1の角形平板2fの上面に載置されて前記コイルの外周面を覆う同心の鋼管2eと、前記鋼管2eの上端に載置して前記コイルの上面側に設けられて中央部に前記コイルと同心の円形の開口を持つ第2の角形平板2dとを備えて構成され、前記第2の角形平板の上面には永久磁石が配置され、前記可動鉄心は、前記永久磁石を挟んで前記第2の角形平板の上面に対向する面を備える円筒平板と、前記コイルの内周面に対向する円筒面を備えるプランジャ部材とで構成され、前記プランジャ部材の前記円筒平板側の端面と前記円筒平板の間に薄板の磁性部材が介装されてなり、前記第2の角形平板の内周面と前記プランジャ部材の円筒面との間隔g1が、前記永久磁石の軸方向の厚さtよりも小さいことを特徴とする電磁石10である。
【0009】
上記電磁石において、前記第2の角形平板の上面に前記鋼管と同心に配置された円筒と、この円筒の上面に積み重ねられた第3の角形平板とを備え、両端にねじ部を設けたロッドを前記第1の角形平板と第2の角形平板と第3の角形平板に貫通させて、ロッドの両端のねじ部をナットで締め付けて構成されるようにしてもよい。
【0011】
上記の電磁石において、前記コイル3に順方向および逆方向に電流を選択的に流すことのできる電源回路を備え、順方向に電流を流した時に前記永久磁石12が発生する磁界と同方向の磁界を発生させて吸引動作を行い、逆方向に電流を流した時に前記永久磁石が12が発生する磁界を打ち消して釈放動作を行う。
【0012】
また、本発明は、コイルと、前記コイルの中心軸上を移動する可動鉄心と、前記コイルの軸方向両端面及び外周面に設けた固定鉄心と、前記コイルに順方向及び逆方向に電流を流すことのできる電源と、を含んで構成され、前記コイルに順方向に通電したとき前記可動鉄心を前記固定鉄心に向かって移動させる電磁石において、前記固定鉄心は前記コイルの軸方向の一方の端面を覆うように設けられた固定鉄心上部部材を含んでなり、前記固定鉄心上部部材の上面には永久磁石が配置され、前記可動鉄心は、前記永久磁石を挟んで前記固定鉄心上部部材の上面に対向する面を備える円筒平板と、前記コイルの内周面に対向する円筒面を備えるプランジャ部材とを含んで構成され、かつ、前記固定鉄心は、前記コイルの軸方向の一方の端面に設けられて中央部に前記コイルと同心の円形の開口を持つ第1の角形平板と、軸方向一方の端面を前記第1の角形平板に対向させて配置されて前記コイルの外周面を覆う鋼管と、前記鋼管の軸方向他方の端面に対向して前記コイルの軸方向他方の端面に設けられ中央部に前記コイルと同心の円形の開口を持つ第2の角形平板とを備えて構成され、前記プランジャ部材の前記円筒平板側の端面と前記円筒平板の間に薄板の磁性部材が介装されてなり、前記第2の角形平板の内周面と前記プランジャ部材の円筒面との間隔g1が、前記永久磁石の軸方向の厚さtよりも小さいことを特徴とする。
【0014】
前記永久磁石は、希土類のサマリウムーコバルト系磁石とネオジム系磁石、アルニコ系磁石、フェライト系磁石を含む永久磁石の内から選択されたものとすればよい。
【0015】
さらに、本発明は、上記の電磁石と、接離自在な接点と、前記接点を開極するための遮断バネを備え、前記電磁石の前記コイル3に順方向および逆方向の電流を選択的に流すことができる電源回路を設け、順方向に電流を流した時に前記遮断バネを蓄勢しながら接点を投入し、前記永久磁石12の吸引力によって投入状態を維持し、前記コイル3に逆方向の電流を流す時に前記永久磁石12の作る磁束を打ち消して、前記遮断バネの力で遮断する開閉装置の操作機構である。
【0016】
前記操作機構に用いる電磁石は、開閉装置の容量に応じて、同一のものを複数個組み合わせて用いるようにするのが望ましい。
【0017】
すなわち、このように構成された電磁石であると、切動作時、前記コイルに逆方向に電流を流すことによりできる磁界が永久磁石を貫かないため、永久磁石を直接逆励磁することなく、かつコイル電流が作る磁路中に永久磁石が存在しないため、永久磁石を減磁する要因はなくなり、ネオジム系の永久磁石を使用することも可能であり、長寿命で効率の優れた電磁石を提供できる。
【0018】
また、前記プランジャ部材の前記円筒平板側の端面と前記円筒平板の間に、磁性部材を介装することにより、この磁性部材の厚さを変えるか、この磁性部材を薄板材で構成し、薄板材の枚数を変えることで、永久磁石とそれに対向して進退する可動鉄心の、可動鉄心のストローク端におけるギャップを容易に調整できる。すなわち、部品の公差を厳しくしないでも特性を安定させることができ、安価で信頼性の高い電磁石を提供できる。さらに、この電磁石を開閉装置の操作機構を適用することによって、小型・安価でさらに信頼性の高い開閉装置を実現できるようになる。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の参考例に関し、図1ないし図16を用いて説明する。
【0020】
(参考例1)
本発明の参考例1について図1ないし図5を用いて説明する。
【0021】
図1は、本発明の参考例1である電磁石10の断面図である。電磁石10は軸対称構造で、図の右半分に構造説明のための記号を付加し、左半分には永久磁石12およびコイル3を流れる電流が作る磁界B(鎖線)を示した。
【0022】
可動鉄心1は、コイル3の中心軸上を貫通するプランジャ5と、その端部に固定した円盤状の鋼板6で構成し、プランジャ5の端部に固定した非磁性の接続部材7によって負荷Wに接続する。負荷Wは、電磁石10の吸引状態にて可動鉄心1を上方向へ駆動しようとする力を作用させる。固定鉄心2は、いずれも磁性体である鋼管2a,凸型鋼材2b、およびリング状の鋼板2cで構成する。凸型鋼材2bおよびリング状の鋼板2cは、図示したように鋼管2aの両端からねじ込む要領で取り付けてもよいし、あるいは溶接にて固定してもよい。また、鋼管2aと凸型鋼材2b、あるいは鋼管2aとリング状の鋼板2cは円柱状の材料から切削して製作してもよい。ここで、鋼材2bは凸型形状としたが、勿論単純な平板でも構わない。ただし、プランジャ5の端面と固定鉄心2のギャップXをコイル3の中央付近に設けると、漏れ磁束が低減することが分かっており、凸型鋼材を用いた方がよい。また、凸型鋼材2bは、一体物で製作してもよいし、あるいは2枚の鋼板を接続して構成してもよい。コイル3は、絶縁物あるいは非磁性体金属(アルミ,銅など)で製作されたボビン3aと、巻線3bで構成する。
【0023】
リング状の鋼板2cは、比較的深めに鋼管2aにねじ込み、磁性体の突出部4を設けた形となっている。本参考例の電磁石10は、プランジャ5の端面と凸型鋼材2b,円盤状の鋼板6と突出部4がそれぞれ同方向に対向する構造となっている。プランジャ5の側面とリング状の鋼板2c間の距離gは、可動鉄心のストローク長よりも短くした。この理由については後述する。また、プランジャ5の端面と凸型鋼材2b間の距離Xは、円盤状の鋼板6と突出部4間の距離Lに比べて短くし、吸引動作完了時にはプランジャ5と凸型鋼材2bが接触する状態になる。
【0024】
リング状の永久磁石12は、プランジャ5,円盤状の鋼板6,突出部4、およびリング状の鋼板2cで囲まれた領域に配置し、リング状の鋼板2c上に固定してある。符号13は、例えばSUSなどの非磁性体で製作した永久磁石12の抑え金具であり、抑え金具13は鋼管2aにねじ込む要領で固定してある。抑え金具13によって、永久磁石12と突出部4の間に間隙を設けているが、これは、永久磁石12の作る磁束が突出部4によって短絡するのを防止するためである。
【0025】
本参考例の電磁石10の動作について、図2ないし図5を用いて説明する。図2は吸引動作開始直後の状態、図3は吸引動作完了直前の状態、図4は吸引動作完了後の状態、および図5は釈放動作中の状態を表す。
【0026】
外部の電源回路(図示せず)によってコイル3を通電すると、プランジャ5の端面に吸引力F0が働き、可動鉄心1は下方向に動作開始する。ここで、プランジャ5の側面とリング状の鋼板2c間の距離gは、可動鉄心1のストローク長よりも短く設定しているため、コイル電流が作る磁界Bcは経路O1を通る。ここで、磁界Bcと永久磁石12が発生する磁界Bmの方向は、図2の矢印の向きになるように、コイル電流の方向と永久磁石12の極性をあらかじめ設定しておく必要がある。なお、磁界Bcと磁界Bmの向きは、同時に逆方向になっていてもよい。
【0027】
吸引力F0によって可動鉄心1が駆動されると、やがて図3に示す状態になる。可動鉄心1の移動に伴って、円盤状の鋼板6と突出部4間のギャップLが減少し、プランジャ5とリング状の鋼板2c間のギャップgよりも短くなる(g>L)。それゆえ、コイル電流による磁界Bcは経路O2に分流し始め、動作完了時にはそのほとんどが経路O2を流れる。すなわち、可動鉄心1の移動に伴い、プランジャ5端面に働く吸引力F0に加えて、円盤状の鋼板6と突出部4間にも吸引力F1が作用する。なお、吸引動作完了直前の状態では、永久磁石12の磁界Bmが経路O3を通るため、吸引力F0は更に大きくなる。
【0028】
可動鉄心1の動作が完了した後、コイル3の電流を切ると、永久磁石12の吸引力によって吸引状態が保持される。吸引動作完了後も円盤状の鋼板6と突出部4間にはギャップが存在するため、永久磁石12のつくる磁場Bmは経路O3を通る。吸引力F0により、可動鉄心1と固定鉄心2の吸着状態が維持される。
【0039】
釈放動作について図5を用いて説明する。釈放動作は、吸引動作時と逆向きの電流をコイル3に通電して行う。コイル電流が作る磁界Bcは経路O2を流れ、永久磁石12の作る磁界Bmを打ち消す。プランジャ5の端面に作用する吸引力F0が低減し、負荷力によって可動鉄心1は上向きに移動する。ただし、磁界Bcによって、円盤状の鋼板6と突出部4間に吸引力Frが同時に働くため、過大な電流をコイル3に通電すると再び吸引動作する可能性がある。負荷力とのバランスによってコイル電流を制限し、かつ釈放動作完了後は即時にコイル電流を遮断する手段を設ける必要がある。
【0030】
次に、本参考例の効果について説明する。従来の永久磁石付き電磁石は、コイル電流が作る磁路中に永久磁石12が存在するため、釈放動作時には直接永久磁石12を逆励磁していた。繰り返し動作によって永久磁石12に逆エネルギーを与え続けると、減磁する危険性がある。本参考例の電磁石では、永久磁石12を可動鉄心1および固定鉄心2で囲まれた空隙に配置、すなわち磁気シールドされた領域に配置したため、コイル電流の作る磁界Bcが直接永久磁石12に作用することはない。釈放動作においても永久磁石12に逆エネルギーを与えることはない。減磁の危険性が回避され、長寿命で信頼性の高い電磁石となる。
【0031】
また、永久磁石12の透磁率は空気とほぼ同じで、コイル電流が作る磁路中に永久磁石12が存在すると、コイルからみた磁気抵抗が大きくなる。動作開始時には、ストロークに永久磁石12の厚みを加えた分のギャップが存在することになり、動作に必要なアンペアターンが増加する。本実施例の電磁石10では、永久磁石はコイル電流が作る磁路中に存在しないため、磁気抵抗が小さく効率がよい。
【0032】
(参考例2)
本発明の参考例2について図6および図7を用いて説明する。
【0033】
図6は本発明の参考例2である電磁石10の断面図である。可動鉄心1は、コイル3の中心軸上を貫通するプランジャ5と、その端部に固定した円盤状の鋼板6で構成し、プランジャ5の端部に固定した非磁性の接続部材7によって負荷と接続する。固定鉄心2は、いずれも磁性体である鋼管2a,凸型鋼材2b、およびリング状の鋼板2cで構成する。凸型鋼材2bおよびリング状の鋼板2cは、図示したように鋼管2aの両端からねじ込む要領で取り付けてもよいし、あるいは溶接にて固定してもよい。凸型鋼材2bは、一体物で製作してもよいし、あるいは2枚の鋼板を接続して構成してもよい。コイル3は、絶縁物あるいは非磁性体金属(アルミ,銅など)で製作されたボビン3aと、巻線3bで構成する。
【0034】
リング状の永久磁石12は、リング状の鋼板2c上に固定する。符号15は、例えばSUSなどの非磁性部材で製作したパイプであり、永久磁石12を挟持した状態にて鋼管2aに固定する。パイプ15には大きな力がかからないので、ネジ16などで固定すればよい。パイプ15を非磁性部材で製作するのは、永久磁石12の磁界がパイプ15で短絡するのを回避するためである。また、パイプ15の端部には非磁性部材で製作したふた17が取り付けてあり、可動鉄心1に固定したロッド8が貫通する。ふた17,凸型鋼材2b,接続部材7、およびロッド8によって可動鉄心1の軸ずれを防止する。
【0035】
プランジャ5の端面と凸型鋼材2b間の距離Xは、円盤状の鋼板6と永久磁石12間の距離Lに比べて短くしてあり、円盤状の鋼板6が衝突して永久磁石12が破壊するのを回避する。
【0036】
本参考例の電磁石10の動作について、図6ないし図9を用いて説明する。図6ないし図9は、電磁石10の断面を示し、右半分に構造を説明するための符号、左半分には磁界の様子を付加してある。
【0037】
図6は、吸引動作開始直後の状態を示す。プランジャ5の端面と凸型鋼材2b間の距離X,円盤状の鋼板6と永久磁石12の距離Lはともに、永久磁石12とプランジャ5間の距離gより長く、永久磁石12の作る磁界Bmは、図6に示すように永久磁石12の周辺にしか及ばない。それゆえ、可動鉄心1には働く駆動力は非常に弱い。外部の電源回路(図示せず)からコイル3を通電すると、コイル電流による磁界Bcにより、プランジャ5の端面に吸引力F0が働き、可動鉄心1は下方向に動作開始する。ここで、プランジャ5の側面とリング状の鋼板2c間の距離gは、可動鉄心1のストローク長よりも短く設定しているため、コイル電流が作る磁束Bcは経路O4を通る。コイル電流による磁界Bcと永久磁石12の磁界Bmの方向が図6に示す矢印の向きになるように、コイル電流の方向と永久磁石12の極性方向をあらかじめ設定しておく必要がある。なお、磁界Bcと磁界Bmの向きが同時に逆になっていてもよい。
【0038】
吸引力F0によって可動鉄心1が駆動されると、やがて図7に示す状態になる。可動鉄心1の移動に伴って、円盤状の鋼板6と永久磁石12間のギャップLが減少し、プランジャ5とリング状の鋼板2c間のギャップgよりも短くなるため(g>L)、永久磁石12の磁界Bmは経路O5を通る。すなわち、可動鉄心1の移動が進むにつれて、プランジャ5の端面に作用する吸引力F0とともに、円盤状の鋼板6と永久磁石12間にも吸引力F1が働く。また、永久磁石12の磁界Bmがプランジャ5と凸型鋼材2bの対向面を通るため、吸引力F0も更に大きくなる。
【0039】
可動鉄心1の動作が完了した後、コイル3の励磁をとくと、永久磁石12の磁束Bmにより吸引力F0および吸引力F1が働き、この状態が保持される。
【0040】
一方、釈放動作は、図8に示すように、吸引動作時と逆向きの電流をコイル3に通電して行う。コイル電流が作る磁界Bcは経路O6を流れ、永久磁石12の作る磁界Bmを打ち消す。吸引力F0は低減し、負荷力によって可動鉄心1は上向きに移動する。
【0041】
本参考例の効果について説明する。参考例1の電磁石と同様に、コイル電流の作る磁界Bcが直接永久磁石12に作用せず、釈放動作時も逆エネルギーを与えることはない。それゆえ、永久磁石減磁の危険性が回避され、長寿命で信頼性の高い電磁石となる。また、永久磁石12の透磁率は空気とほぼ同じで、コイル電流が作る磁路中に永久磁石12が存在すると、コイルからみた磁気抵抗が大きくなる。動作開始時には、ストロークに永久磁石12の厚みを加えた分のギャップが存在することになり、必要なアンペアターンが増加する。本実施例の電磁石10では、永久磁石はコイル電流が作る磁路中に存在しないため、磁気抵抗が小さく効率がよい。
【0042】
さらに、本参考例の電磁石は、下記の効果を有する。釈放動作において、参考例1の電磁石は、コイル電流が作る磁界Bmによって、円盤状の鋼板6と磁性体突出部4間に吸引力F1が作用するため、過大な電流をコイル3に通電すると再び吸引動作する可能性があった。それゆえ、負荷力とのバランスによってコイル電流を制限し、かつ釈放動作完了後は即時にコイル電流を遮断する手段を設ける必要があった。しかし、本参考例の電磁石ではコイル電流による磁界Bcで吸引力を発生する部分はなく、再び吸引動作することはない。それゆえ、負荷力とのバランスによってコイル電流を制限したり、かつ釈放動作完了後に即時にコイル電流を遮断する手段を設ける必要はない。
【0043】
(実施例1)
本発明の実施例1について図9(入状態)および図10(切状態)を用いて説明する。図9、図10は本発明の実施例である電磁石10の断面図であり、図9が、開閉装置に結合したとき開閉装置が入状態のときの電磁石を示し、図10が、開閉装置に結合したとき開閉装置が切状態のときの電磁石を示す。以下の説明における入状態、切状態は、いずれも、電磁石を開閉装置に結合したとき、開閉装置が入状態あるいは切状態のときの電磁石の状態をいう。
【0044】
コイル3は、絶縁物あるいは非磁性体金属(アルミ、銅など)で製作されたボビン3aと、巻線3bからなっている。
【0045】
図示の電磁石10は、コイル3と、前記コイル3の中心軸上を移動する磁性体からなる可動鉄心と、前記コイル3の軸方向両端面及び外周面を覆うように設けた磁性体からなる固定鉄心と、前記コイル3に順方向及び逆方向に電流を流すことのできる図示されていない電源と、を含んで構成されている。前記コイル3に順方向に通電したとき前記可動鉄心を前記固定鉄心に向かう方向、すなわち、図上、右から左に向かって移動させるようになっている。なお、以下の説明では、便宜上、図9の向かって右側を上側、左側を下側として方向を示す。
【0046】
前記固定鉄心は、前記コイル3の軸方向の一方の端面を覆うように設けられ、中央部に前記コイル3と同心の円形の開口を持つ固定鉄心上部部材である第2の角形平板2dと、前記コイルの軸方向の他方の端面を覆うように設けられ中央部に前記コイル3と同心の円形の開口を持つ固定鉄心下部部材である第1の角形平板2fと、前記第2の角形平板2dと第1の角形平板2fの間に挟持され、前記コイル3の外周面を覆う鋼管2eと、前記第1の角形平板2fの上面に、前記鋼管2eと同心に配置された円筒2g、とを含んで構成されている。第2の角形平板2d、第1の角形平板2f、鋼管2e、及び円筒2gは全て磁性体であり、第1の角形平板2fと円筒2gは、ねじ等で固定されるか、一体に溶接されている。もちろん、一つの材料から削り出したものであってもよい。
【0047】
前記第2の角形平板2dの上面には中心に開口を設けた円板状の永久磁石12が吸着、配置され、接着剤により固定されている。永久磁石12は、ネオジム系、サマリウム系、アルニコ系、ネオジムボンド系、フェライト系のいずれの材質であってもよい。また、図示の永久磁石12は、1個の円環状の磁石であるが、必ずしも連続した円環状をなしている必要はなく、四角形、円形など異なる平面形状のものを、分散して第2の角形平板2dの上面に配置してもよい。但しこの場合も、後述する円筒平板6aに対向する面の面積が、所要の吸着力を発揮できる面積になるようにする必要がある。
【0048】
前記可動鉄心は、前記第2の角形平板2dの前記開口、第1の角形平板2fの前記開口、鋼管2e、及び円筒2gの各中心を挿通する非磁性のロッド19と、このロッド19に嵌め込まれて固着された円柱状の磁性体であるプランジャ5と、このプランジャ5の上側に磁性部材である薄板21を介して配置され、前記ロッド19に固着された磁性体である円筒平板6aと、を含んで構成されている。円筒平板6aの下面は、前記永久磁石12を挟んで前記角形平板2dの上面に対向しており、前記プランジャ5の外周面は、前記コイル3の内周面に対向している。つまり、前記プランジャ5の外径は、前記コイル3の内径、永久磁石12の中央の開口の径、及び角形平板2dの中央の開口の径のいずれよりも小さく、それらの内部を軸方向に移動可能になっているが、円筒平板6aの外径は、永久磁石12の中央の開口の径よりも大きく、円筒平板6aは、永久磁石12の中央の開口を通過できないようになっている。また、プランジャ5と円筒平板6aは、ロッド19に、ねじ込みまたは止め具で固着されている。
【0049】
また、永久磁石12の中央の開口と、第2の角形平板2dの中央の開口は同心、同径としてあり、永久磁石12の軸方向の厚さtは、第2の角形平板2dの中央の開口内周面と前記プランジャ5の外周面との間隔g1よりも大きくしてある。
【0050】
前記円筒2gの外径はコイル3の内径よりも小さく、前記プランジャ5の外径と同じにしてある。また、円筒2gの内径は、前記ロッド19が自由に通過できる大きさにしてある。つまり、プランジャ5の下面は、円筒2gの上面に対向しており、可動鉄心が軸方向左側にに動くとき、その移動の限界は、プランジャ5の下面と円筒2gの上面が当接する点で決まる。
【0051】
前記永久磁石12の上側には、非磁性体(本実施例ではステンレス鋼を用いた)の管15aがコイル3と同心に配置され、管15aを永久磁石12との間でサンドイッチ状に挟持する第3の角形平板18が配置される。第3の角形平板18は磁性体でも非磁性体でもよい。第1の角形平板2f,第2の角形平板2d,第3の角形平板18の4隅または対角線上の2隅には、両端にねじを切った非磁性体であるロッド14が通るように孔を開けてあり、ロッド14の両端をナットで締めつけることによって全体を固定してある。
【0052】
第3の角形平板18、第1の角形平板2fには、コイル3と同心に前記ロッド19が通る孔が形成され、この孔の部分にベアリングまたはドライベアリングを設けて前記ロッド19が摺動するときの摩擦を低下させ、省メンテナンスを実現している。
【0053】
図9の入状態は、永久磁石12の吸引力(磁束φ1により生成)によって保持される。つまり、入状態は永久磁石12の吸引力で、プランジャ5の下面と円筒2gの上面の間の空隙g3が0の状態、すなわち、プランジャ5の下面が円筒2gの上面に当接した状態が保持される。プランジャ5の下面が円筒2gの上面に直接当接するのではなく、この間に薄い非磁性体を挟んでもよい。
【0054】
電磁石組立て時、同一厚みの複数の薄板21を用意しておき、プランジャ5と円筒平板6aの間に挟む前記薄板21の枚数を変えることにより、図9の状態で、永久磁石12と円筒平板6aの間に所望の大きさの空隙g2が形成されるようにしてある。空隙g2を作る理由は、入動作時、永久磁石12に直接円筒平板6aが衝突すると、永久磁石12が減磁し、永久磁石12の寿命が短くなるからである。
【0055】
さらに、前記薄板21の枚数を変えて、入状態での空隙g2をできるだけ0に近づけることによって、磁気抵抗を小さくし、吸引力を大きくすることができる。この結果、永久磁石の厚さを薄くする、あるいは第2の角形平板2dに吸着する表面積を小さくすることで永久磁石12の体積を減らしても、従来の吸引力を確保できる。したがって、体積に大きく依存する永久磁石のコストが低減され、小型で安価な電磁石を得ることができる。また、薄板21の枚数を変えることで、入状態での空隙g2の値を所望の一定値に近づけることができるので、入状態での永久磁石の吸引力、及び入切動作特性を安定させることができ、電磁石の信頼性を向上させることができる。
【0056】
なお、同一厚みの薄板を複数枚用いて空隙の値を調整する代わりに、少しずつ厚さの異なる多種の厚さの板を用意しておき、その中の適切な厚さのものを1枚、あるいは異なる厚さのものを組み合わせて、前記空隙の値を調整するようにしてもよい。
【0057】
次に図11(入動作時)、図12(切動作時)を用いて、入切動作について説明する。
【0058】
図11に示す入動作時、図示されていない電源から、コイル3に、永久磁石12が作る磁界と同方向の磁界を作るように電流を流す(順方向の電流)。コイル電流及び永久磁石12により、それぞれ図11に示す磁束φ2、φ1が生じ、円筒平板6aを、図上左側に動かす吸引力、すなわち可動鉄心を固定鉄心に吸引する力が発生する。この吸引力は、プランジャ5と円筒2gの間の空隙、及び円筒平板6aと永久磁石12の間の空隙の双方で発生する。円筒平板6aと永久磁石12の間の空隙に発生する力をF1,プランジャ5と円筒2gの間の空隙に発生する力をF2とする。入動作時のF2は、磁束φ2と磁束φ1が合成された磁束によって生じる力である。
【0059】
図12に示す切動作時、前記図示されていない電源から、コイル3に、入動作時と逆方向の電流を流す。入状態保持時には、永久磁石が形成する磁束φ1により円筒平板6aと永久磁石12の間の空隙に発生する力F1と、磁束φ1によりプランジャ5と円筒2gの間の空隙に発生する力F2aの和が、図示されていない遮断ばねによってロッド19に図上右方向に加えられる力F0よりも大きくなっている。つまり、永久磁石12の力が、遮断ばねの力に打ち勝って、入状態が保持されている。この状態で、前記逆方向の電流がコイル3に流されると、この電流により磁束φ1と逆方向の磁束φ5が形成され、この磁束φ5により、前記永久磁石12の磁束φ1が弱められる。この弱められた磁束(あるいは磁束φ1と逆方向の磁束)によりプランジャ5と円筒2gの間の空隙に力F2bが発生する。F2a>F2bであるから、可動鉄心に作用する図上左向きの力が小さくなり、F0>(F1+F2b)となって、切動作が開始される。
【0060】
このとき、永久磁石12の厚さtは、第2の角形平板2dの中央の開口内周面と前記プランジャ5の外周面との間隔g1よりも大きくしてあるから、逆電流により形成される磁束φ5は、図12に示すように、永久磁石12を通過しない。これは、永久磁石12の透磁率が空気と同程度であるため、逆電流による磁束φ5は磁気抵抗の小さい、図12に示す磁路を取るためである。永久磁石に逆励磁を掛け続けると減磁する可能性があるが、本実施例の電磁石では、永久磁石に逆励磁がかかることがないので、減磁の生じる可能性が低下し、長寿命で信頼性の高い電磁石が得られる。
【0061】
(実施例2)
本発明の実施例2について図13および図14を用いて説明する。
【0062】
本実施例は、参考例1〜2、実施例1記載の電磁石10を開閉装置の操作機構に適用したものである。図13は、参考例2記載の電磁石10を適用した三相真空遮断器20の側断面図である。ここでは真空遮断器を例に説明するが、ガス遮断器などの他の開閉装置に本発明の電磁石10を適用することも可能である。また、参考例2記載の電磁石10を適用した例について述べるが、参考例1あるいは実施例1記載の電磁石も同様に適用可能である。
【0063】
真空遮断器20は、真空バルブ30,操作機構部40,絶縁架台31、および制御回路51・電磁石10を収納する操作スペース50で構成される。真空バルブ30は紙面奥行き方向に3相分並んだ状態で設置してある。3つの真空バルブ30は、操作機構部40内のシャフト41で連結してあり、単一の電磁石10で駆動する。
【0064】
真空バルブ30は、上下の端板32および絶縁筒33からなる真空容器によって、その内部を真空状態に保つ。真空バルブ30内に固定接点37と可動接点38を配置し、その接離によって投入および遮断を実現する。固定接点37は、固定導体35に固定してあり、固定側フィーダ39と電気的に接続する。一方、可動接点38は、可動導体36に固定し、フレキシブル導体61を介して可動側フィーダ62に接続する。ベローズ34は、その両端を可動導体36および端板32に接続する。ベローズ34によって真空状態を維持したまま、固定接点37と可動接点38の接離が可能になる。
【0065】
真空バルブ30と電磁石10はともにシャフト41に連結しており、電磁石10の発生する駆動力を可動導体36に作用させる。可動導体36は、絶縁ロッド63によって操作機構と電気的に絶縁され、シャフト41に固定したレバー42に連結される。電磁石10の可動鉄心1は、接続部材9によってレバー44と連結する。
【0066】
投入動作では、接圧バネ43と遮断バネ45の蓄勢を同時に行わなければならない。接圧バネ43は投入時の接点に接触圧力を与えるためのバネであり、遮断バネ45は遮断動作を行うためのバネである。
【0067】
接圧バネ43は絶縁ロッド63内に収納されている。接圧バネ43周辺の構造を図14に示す。接圧バネ43は、絶縁ロッド63にモールドした接圧バネホルダ43a内に収納してある。可動導体36は接続部材43bに固定し、接続部材43bはピン43cによって接圧バネホルダ43aと連結する。接続部材43bにはピン43cの外径よりやや大きめの穴が、接圧バネホルダ43aには楕円穴43dが設けてある。投入動作において、固定接点37と可動接点38が接触すると、ピン43cが楕円穴43d内を移動し始め(図中下向き)、投入動作が完了するまで接圧バネ43を圧縮しつづける。一方、遮断バネ45は、操作機構部40の天板46と接続部材9に固定された板47とで挟持される。遮断バネ45は、投入動作中、常に圧縮されつづける。
【0068】
開閉装置20の動作について説明する。コイル3を通電し、図7に示す磁界Bcを発生させると、可動鉄心1は吸引力F0によって下向きに駆動され、それに伴って可動導体36が上向きに移動し、接点が投入される。投入動作完了後にコイル3の電流を遮断しても、永久磁石12の吸引力によってこの状態は保持される。遮断動作では、投入動作のときと逆向きの電流をコイル3に通電すると、図8に示したように永久磁石12の磁界Bmを打ち消して吸引力F0が低減するため、遮断バネ45の力によって可動導体36は下向きに駆動される。
【0069】
次に、本実施例の効果について説明する。参考例1、2及び実施例1の電磁石10のいずれかを開閉装置に適用することによって、投入状態の保持に使う永久磁石12が減磁することなく、20年の長期保証、1万回以上の多数回動作を満足できるようになる。すなわち、長寿命で信頼性の高い開閉装置を提供できる。
【0070】
上記実施例2では、開閉装置を駆動するのに1個の電磁石を用いた例を示したが、容量の大きな、つまり開閉動作に大きな力が要求される遮断器に対しては、負荷の大きさに相応した力を出せるように、複数の電磁石を用いる。この場合、基準形となる寸法の電磁石を設定しておき、基準形の電磁石を複数組み合わせて所要の開閉操作力を出せるようにすればよい。
【0071】
図15、図16に、それぞれ4個の電磁石を用いた遮断器の例を示す。図15、図16はいずれも、前記図13における操作機構部40の天板46、絶縁架台31、制御回路51、固定側フィーダ39、可動側フィーダ62などを取り除いた状態での平面図に相当し、シャフト41への電磁石の取りつけ方法を示している。
【0072】
図15に示す例は、3相の電路の各相に対応する真空バルブ30a,30b,30cがシャフト41に、それぞれレバー42a,42b,42cで結合され、同型、同仕様の電磁石10a、10b、10c、10dが、それぞれレバー44a,44b,44c、44dでシャフト41に結合されている。つまり、4個の電磁石がそれぞれ個別にシャフト41に駆動力を作用させる構成である。
【0073】
図16に示す例は、真空バルブ30a,30b,30cをシャフト41に結合する方法は前記図15に示す例と同じであるが、電磁石をシャフト41に結合する方法が前記図15に示す例と異なる。図16においては、シャフト41の両端にレバー44a,44bが結合され、レバー44a,44bを連結する連結棒52が、レバー44a,44bの各端部に枢着されている。同型、同仕様の電磁石10a、10b、10c、10dは、それぞれ前記連結棒52に結合され、連結棒52、レバー44a、44bを介してシャフト41に駆動力を作用させる構成である。
【0074】
いずれも、使用する複数の電磁石を、同型、同仕様の電磁石とすることによって、簡易な構成で複数の電磁石による開閉操作を実現することができる。
【0075】
【発明の効果】
本発明の電磁石およびそれを用いた開閉装置の操作機構によれば、永久磁石に逆励磁をかけないので、小型で安価で信頼性が高い製品を提供できる。また永久磁石とそれに対向して進退する可動鉄心間の空隙を調整できるようにしたので、安価で信頼性が高い製品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の参考例1である電磁石の断面図を示す。
【図2】 本発明の参考例1である電磁石の吸引動作開始直後の状態を示す。
【図3】 本発明の参考例1である電磁石の吸引動作完了直前の状態を示す。
【図4】 本発明の参考例1である電磁石の吸引動作完了の状態を示す。
【図5】 本発明の参考例1である電磁石の釈放動作中の状態を示す。
【図6】 本発明の参考例2である電磁石の吸引動作開始直後の状態を示す。
【図7】 本発明の参考例2である電磁石の吸引動作完了直前の状態を示す。
【図8】 本発明の参考例2である電磁石の釈放動作中の状態を示す。
【図9】 本発明の実施例1である電磁石の入状態を示す。
【図10】 本発明の実施例1である電磁石の切状態を示す。
【図11】 本発明の実施例1である電磁石の入動作中の状態を示す。
【図12】 本発明の実施例1である電磁石の切動作中の状態を示す。
【図13】 本発明の電磁石を適用した真空遮断器の構造を示す。
【図14】 本発明の真空遮断器における接圧バネ43周辺部の構造を表す。
【図15】 本発明の電磁石を複数個用いる真空遮断器の、電磁石の結合方式の例を示す。
【図16】 本発明の電磁石を複数個用いる真空遮断器の、電磁石の結合方式の他の例を示す。
【符号の説明】
1 可動鉄心
2 固定鉄心
2a,2e 鋼管
2b 凸型鋼材
2c リング状の鋼板
2d 第2の角形平板
2f 第1の角形平板
2g 円筒
3 コイル
4 突出部
5 プランジャ
6 円盤状の鋼板
6a 円筒平板
7 接続部材
10 電磁石
15,15a 管
18 第3の角形平板
20 真空遮断器
21 薄板
30 真空バルブ
43 接圧バネ
45 遮断バネ
F 吸引力
g ギャップ
L ギャップ
O 磁界の経路
W 負荷
Φ 磁界。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnet and a configuration of an operation mechanism of a switchgear using the electromagnet, and more particularly to an electromagnet that suppresses demagnetization of a permanent magnet and a highly reliable switchgear operation mechanism to which the electromagnet is applied.
[0002]
[Prior art]
The operation mechanism of the switchgear includes an electric spring operation mechanism, a hydraulic type and a pneumatic type operation mechanism. Usually, these operation mechanisms have a relatively high production cost due to a large number of parts and a complicated link mechanism. One of the techniques for simplifying the link mechanism is an operation mechanism using an electromagnet. For example, in a vacuum contactor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-234475, an electromagnet is used for a closing operation, and energy is stored simultaneously with the closing. Release the contact spring to release the contact spring. In the operation mechanism described in JP 10-505940 A, a plunger that penetrates two coils for making and shutting off is provided, and both the making and shutting operations are performed by an electromagnet. In Japanese Patent Laid-Open No. 2000-249092, the closing state is maintained by using the attractive force of the permanent magnet, and the blocking operation is performed by the individually provided movable member driving springs by reverse excitation with the coil current. . In this case, there is an advantage that the coil may be a single coil regardless of whether the coil is turned on or off.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventional electromagnets with permanent magnets have the following drawbacks. Permanent magnets include rare earth samarium-cobalt magnets, neodymium magnets, alnico magnets, and ferrite magnets. When a neodymium magnet having a high residual magnetic flux density and a relatively low cost is used, the electromagnet can be made small and inexpensive. However, the neodymium magnet has a large coercive force of 1000 kA / m and a magnetizing magnetic field of 2000 kA / m (corresponding to a magnetic flux density of 2.5 T) or more is required. Therefore, it is practically impossible to magnetize the permanent magnet with the coil of the incorporated electromagnet, and the magnet after magnetizing must be incorporated.
[0004]
When an electromagnet is applied to an operation mechanism of a switchgear, it is necessary to satisfy a long-term operation guarantee of 20 years or more and a large number of operations of 10,000 times or more. Therefore, the factor that demagnetizes the permanent magnet must be eliminated as much as possible. In the electromagnet with a permanent magnet described in JP 2000-249092, a blocking operation is performed by applying a reverse magnetic field directly to the permanent magnet. By repeatedly applying reverse energy to the permanent magnet, there is a risk of demagnetization, that is, a reduction in life.
[0005]
Furthermore, if a permanent magnet exists in the magnetic path, the magnetic resistance viewed from the coil increases. Since the permeability of the permanent magnet is about the same as that of air, there is a gap obtained by adding the thickness of the permanent magnet to the stroke length at the start of operation, and a larger ampere turn is required.
[0006]
In addition, dimensional errors that occur in the manufacturing stage are unavoidable in the thickness of the permanent magnet and the iron core, and due to this dimensional error, the gap at the stroke end between the permanent magnet and the movable iron core that moves forward and backward is changed. . The throwing characteristics, blocking characteristics, and throwing state holding force (adsorption force) are changed by the gap. However, if the tolerance of the dimensional error, that is, the tolerance is strictly controlled in order to stabilize the characteristics, it becomes a bottleneck for manufacturing an inexpensive electromagnet.
[0007]
The present invention has been devised as a means for solving the above-mentioned problems. The object of the present invention is to provide a long-life and high-performance without direct reverse excitation of the permanent magnet and no permanent magnet in the magnetic path created by the coil current. An object of the present invention is to provide an efficient electromagnet and an operation mechanism of a switchgear using the electromagnet. Another object of the present invention is to provide an electromagnet in which it is easy to adjust the distance between a permanent magnet and a movable iron core that moves forward and backward.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention includes a
[0009]
In the electromagnet, a rod having a cylinder disposed concentrically with the steel pipe on the upper surface of the second rectangular flat plate and a third rectangular flat plate stacked on the upper surface of the cylinder, and having a rod provided with threaded portions at both ends. The first square flat plate, the second square flat plate, and the third square flat plate may be passed through and the screw portions at both ends of the rod may be tightened with nuts..
[0011]
Electromagnet aboveThe
[0012]
The present invention also provides a coil, a movable iron core that moves on the central axis of the coil, fixed iron cores provided on both end surfaces and outer peripheral surfaces of the coil in the axial direction, and current in the forward and reverse directions of the coil. An electromagnet that moves the movable iron core toward the fixed iron core when the coil is energized in a forward direction, wherein the fixed iron core is one end surface in the axial direction of the coil. A fixed core upper member provided to cover the upper surface of the fixed core upper member, and a permanent magnet is disposed on an upper surface of the fixed core upper member, and the movable core is disposed on an upper surface of the upper member of the fixed core with the permanent magnet interposed therebetween. A cylindrical flat plate having opposing surfaces; and a plunger member having a cylindrical surface facing the inner peripheral surface of the coil; and the fixed iron core is provided on one end surface in the axial direction of the coil. A first rectangular flat plate having a circular opening concentric with the coil at the center, and a steel pipe disposed so that one end face in the axial direction is opposed to the first rectangular flat plate and covers the outer peripheral surface of the coil. And a second rectangular flat plate provided on the other axial end surface of the coil facing the other axial end surface of the steel pipe and having a circular opening concentric with the coil at the center, A thin magnetic member is interposed between the cylindrical flat plate end surface of the plunger member and the cylindrical flat plate.The gap g1 between the inner peripheral surface of the second rectangular flat plate and the cylindrical surface of the plunger member is smaller than the axial thickness t of the permanent magnet.It is characterized by that.
[0014]
The permanent magnet may be selected from permanent magnets including rare earth samarium-cobalt magnets, neodymium magnets, alnico magnets, and ferrite magnets.
[0015]
Further, the present invention includes the above-described electromagnet, a contact point that can be separated from and separated from the electromagnet, and a breaking spring that opens the contact point, and selectively allows forward and reverse currents to flow through the
[0016]
It is desirable to use a combination of a plurality of electromagnets used in the operation mechanism in accordance with the capacity of the switchgear.
[0017]
That is, in the case of the electromagnet configured as described above, the magnetic field generated by passing a current in the reverse direction through the coil does not penetrate the permanent magnet during the cutting operation, so that the permanent magnet is not directly reverse-excited and the coil Since there is no permanent magnet in the magnetic path created by the current, there is no cause for demagnetizing the permanent magnet, and it is possible to use a neodymium-based permanent magnet, which can provide an electromagnet having a long life and excellent efficiency.
[0018]
Further, the plunger memberCylindrical plate sideEnd face and saidCylindrical plateBy interposing a magnetic member between them, the thickness of the magnetic member is changed, or the magnetic member is made of a thin plate material, and the number of the thin plate materials is changed, so that the permanent magnet is moved forward and backward. The gap at the stroke end of the movable core can be easily adjusted. That is, the characteristics can be stabilized without tightening the tolerances of the parts, and an inexpensive and highly reliable electromagnet can be provided. Furthermore, by applying an operating mechanism of the switchgear to the electromagnet, it is possible to realize a switchgear that is small, inexpensive, and highly reliable.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Of the present inventionReference exampleWill be described with reference to FIGS.
[0020]
(Reference example 1)
Of the present inventionReference example 1Will be described with reference to FIGS.
[0021]
FIG. 1 illustrates the present invention.Reference example 1It is sectional drawing of the
[0022]
The
[0023]
The ring-shaped
[0024]
The ring-shaped
[0025]
Reference exampleThe operation of the
[0026]
When the
[0027]
When the
[0028]
When the
[0039]
The release operation will be described with reference to FIG. The release operation is performed by applying a current in the direction opposite to that in the suction operation to the
[0030]
next,Reference exampleThe effect of will be described. In the conventional electromagnet with a permanent magnet, the
[0031]
Further, the permeability of the
[0032]
(Reference example 2)
Of the present inventionReference example 2Will be described with reference to FIGS.
[0033]
FIG. 6 shows the present invention.Reference example 2It is sectional drawing of the
[0034]
The ring-shaped
[0035]
The distance X between the end face of the
[0036]
Reference exampleThe operation of the
[0037]
FIG. 6 shows a state immediately after the start of the suction operation. The distance X between the end surface of the
[0038]
When the
[0039]
When the
[0040]
On the other hand, as shown in FIG. 8, the release operation is performed by supplying a current in the direction opposite to that in the suction operation to the
[0041]
Reference exampleThe effect of will be described.Reference example 1As in the case of the electromagnet, the magnetic field Bc generated by the coil current does not directly act on the
[0042]
further,Reference exampleThe electromagnet has the following effects. In release action,Reference example 1In this electromagnet, an attractive force F1 acts between the disk-shaped
[0043]
(Example 1)
Of the present inventionExample 1Will be described with reference to FIG. 9 (on state) and FIG. 10 (off state). 9 and 10 are cross-sectional views of an
[0044]
The
[0045]
The illustrated
[0046]
The fixed iron core is a fixed iron core upper member provided so as to cover one end face in the axial direction of the
[0047]
SaidSecond square flat plateA disk-like
[0048]
The movable iron core isSecond square flat plateSaid opening of 2d,1st square flat plateA
[0049]
A central opening of the
[0050]
The outer diameter of the
[0051]
On the upper side of the
[0052]
Third square flat plate18,1st square
[0053]
The on state of FIG. 9 is held by the attractive force of the permanent magnet 12 (generated by the magnetic flux φ1). That is, the engaged state is the attractive force of the
[0054]
When assembling the electromagnet, a plurality of
[0055]
Further, by changing the number of the
[0056]
Instead of using multiple thin plates of the same thickness to adjust the value of the gap, prepare plates of various thicknesses with different thicknesses, one of which has an appropriate thickness Alternatively, the gap value may be adjusted by combining different thicknesses.
[0057]
Next, the on / off operation will be described with reference to FIG. 11 (at the time of on / off operation) and FIG.
[0058]
During the turning-on operation shown in FIG. 11, a current is supplied from a power source (not shown) to the
[0059]
At the time of the cutting operation shown in FIG. 12, a current in the direction opposite to that at the time of the on operation is supplied from the power source (not shown) to the
[0060]
At this time, the thickness t of the
[0061]
(Example 2)
Of the present inventionExample 2Will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG.
[0062]
This exampleReference Examples 1-2, Example 1The described
[0063]
The
[0064]
The
[0065]
Both the
[0066]
In the closing operation, the
[0067]
The
[0068]
The operation of the opening /
[0069]
Next, the effect of the present embodiment will be described.One of the
[0070]
the aboveExample 2Shows an example of using one electromagnet to drive the switchgear, but for a circuit breaker with a large capacity, that is, a large force required for the switching operation, it corresponds to the size of the load. Use multiple electromagnets to generate force. In this case, an electromagnet having a reference size may be set, and a plurality of reference electromagnets may be combined so that a required opening / closing operation force can be generated.
[0071]
15 and 16 show examples of circuit breakers each using four electromagnets. 15 and 16 correspond to plan views in a state where the
[0072]
In the example shown in FIG. 15,
[0073]
In the example shown in FIG. 16, the method of coupling the
[0074]
In any case, by using a plurality of electromagnets of the same type and the same specifications, an opening / closing operation with a plurality of electromagnets can be realized with a simple configuration.
[0075]
【The invention's effect】
According to the electromagnet of the present invention and the operation mechanism of the switchgear using the electromagnet, reverse excitation is not applied to the permanent magnet, so that a small, inexpensive, and highly reliable product can be provided. In addition, since the gap between the permanent magnet and the movable iron core that moves forward and backward can be adjusted, an inexpensive and highly reliable product can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionReference example 1Sectional drawing of the electromagnet which is is shown.
FIG. 2 of the present inventionReference example 1The state immediately after the attraction | suction operation | movement start of the electromagnet which is is shown.
FIG. 3 of the present inventionReference example 1The state just before completion of attraction | suction operation | movement of the electromagnet which is is shown.
FIG. 4 of the present inventionReference example 1This shows the state of completion of the attraction operation of the electromagnet.
FIG. 5 shows the present invention.Reference example 1The state during the release operation of the electromagnet is shown.
FIG. 6 of the present inventionReference example 2The state immediately after the attraction | suction operation | movement start of the electromagnet which is is shown.
[Fig. 7] of the present invention.Reference example 2The state just before completion of attraction | suction operation | movement of the electromagnet which is is shown.
[Fig. 8] of the present inventionReference example 2The state during the release operation of the electromagnet is shown.
FIG. 9 shows the present invention.Example 1It shows the on state of the electromagnet.
FIG. 10 shows the present invention.Example 1The electromagnet cut-off state is shown.
FIG. 11 shows the present invention.Example 1The state during the turning-on operation of the electromagnet is shown.
FIG. 12 shows the present invention.Example 1The state in the cutting | disconnection operation | movement of the electromagnet which is is shown.
FIG. 13 shows the structure of a vacuum circuit breaker to which the electromagnet of the present invention is applied.
FIG. 14 shows the structure around the
FIG. 15 shows an example of an electromagnet coupling method of a vacuum circuit breaker using a plurality of electromagnets of the present invention.
FIG. 16 shows another example of the electromagnet coupling method of the vacuum circuit breaker using a plurality of electromagnets of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Movable iron core
2 Fixed iron core
2a, 2e steel pipe
2b Convex steel
2c Ring-shaped steel plate
2d second square plate
2f First square flat plate
2g cylinder
3 coils
4 Protrusion
5 Plunger
6 Disc-shaped steel plate
6a Cylindrical flat plate
7 Connecting members
10 Electromagnet
15,15a tube
18 Third square flat plate
20 Vacuum circuit breaker
21 Thin plate
30 Vacuum valve
43 Contact pressure spring
45 Blocking spring
F suction power
g Gap
L gap
O Magnetic path
W load
Φ magnetic field.
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