CN100367425C - 电磁操作装置 - Google Patents
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Abstract
一种电磁操作装置(100),驱动以往的电力输送配电系统中使用的开关装置(500),用于在轭(1)上保持动子(2)的永磁铁(6)设置在用于驱动动子(2)的励磁线圈(3)、(4)产生的磁路上,所以伴随着励磁电源的通、断而产生涡电流,损伤电磁操作装置(100)的响应特性,并且对电源造成不良影响。为了解决这一问题,在与励磁线圈(3)、(4)产生的磁路不同的磁路上设置永磁铁(6),来减少涡电流的产生。在第一轭(1)内设置在第一方向往返移动的动子(2)和第一、第二线圈(3)、(4),具有设置在第二方向上的第二轭(5),在第二轭(5)上,与动子(2)相对配置永磁铁(6)。
Description
本申请是申请日为2003年8月27日、申请号为03155074.6、发明名称为电磁操作装置的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及驱动电力输送配电系统中使用的开关的操作装置,特别是涉及具有永磁铁和电磁线圈的电磁操作装置。
背景技术
图19是表示以往的开关装置500的主要结构的图(例如参照专利文献1)。
在图中,100是电磁操作装置,200是直接连接在电磁操作装置100上,并进行电路的开、关的开关。300、301是弹簧,在电磁操作装置100的上、下部分设置有两处,当通过电磁操作装置100来进行开关200的开关驱动时,辅助该开关驱动。
所述电磁操作装置100的主要结构如图18所示,由以下部分构成:把左侧轭201、右侧轭202、上轭203、下轭204分别一体化冲切的磁性钢板层叠的轭250;通过分别设置在左侧轭的杆部201a和右侧轭的杆部202a上的实心内部轭201b、202b安装的永磁铁205;在轭250内能移动给定行程的动子206;第一、第二线圈207、208。须指出的是,该第一、第二线圈207、208设置为具有相等磁通量(AT)。而且,在动子206上设置有贯通上下轭203、204而连接在所述开关200上的棒209。须指出的是,在所述永磁铁205和动子206之间设置有空隙g。另外,图18表示在图的上部设置有开关200的例子,与图19安装位置不同。
所述动子206通过永磁铁205产生的磁场保持在轭203的第一部位203a。而且,通过励磁使第二线圈208与永磁铁变为同一极性,由上轭203保持的动子206被抵消保持力,并且向下轭204一侧以给定行程移动,到达下轭204,如果停止所述第二线圈208的励磁,则由于永磁铁205产生的磁场,保持在下轭204的第二部位204a。所述给定行程长度是使所述开关200的接点210断开的必要值。在图18所示的例子中,动子206保持在下轭204的第二部位204a,与上轭203之间存在相当于所述行程的空隙G。须指出的是,图19所示得所述弹簧301在对第二线圈208励磁,开始动子206的移动时,通过棒209辅助所述开关200的接点的开放驱动,当从图18所示的状态变为接点闭合时,上部的弹簧300辅助。
接着,如果同样对第一线圈207励磁,则动子206移动到图18所示的上轭203一侧,闭合开关200的接点210,并且保持在上轭203的第一部位203a上。
下面,根据图17(a)~(c)说明动子206的工作原理。须指出的是,图17表示在图的上部设置有开关200的例子,与所述图19位置不同。
(1)图17(a)中,接点210是闭合状态,动子206保持在上轭203的第一部位203a,第一、第二线圈207、208未被励磁。在此,图中的N表示永磁铁在动子206面上产生的极性,S表示永磁铁在图18所示的杆部201a、202a的面上产生的极性。在该状态下,永磁铁205形成两个磁路L1和L2,产生各磁通量PM1和PM2。PM1的通路(L1)上磁阻低,所以PM1>>PM2。因此,在动子206和上轭203间产生吸引力。在此,吸引力由F=2/S/μ0=Bg2/S/μ0表示,Bg是间隙的磁通密度,S是动子206和上轭203的接触面积。
(2)接着,如果对第二线圈208励磁,则如图17(b)所示,产生磁通量coil2-1和coil2-2。合成永磁铁205产生的磁通量PM1和PM2,如果PM2+coil2-1>PM1-coil2-2,则产生把动子206向下轭204的方向拉的力。
(3)如果动子206离开上轭203,则PM2+coil2-1>>PM1-coil2-2,所以如图17(c)所示,动子206移动给定行程,到达下轭204的第二部位204a。
(4)在此,如果停止第二线圈208的励磁,就变为PM1<<PM2,同样如图17(c)所示,动子206保持在下轭204的第二部位204a。
如上所述,通过动子206在轭250内以给定行程移动,把直接连接在动子206上的棒209上安装的开关200的接点210断开,进行电力输送配电系统的电流遮断。
须指出的是,为了从所述图17(c)所示的接点210的断开状态变为图17(a)的接点210的闭合状态,通过对第一线圈207励磁,以与所述相同的原理,动子206向上轭203的方向移动,停止第一线圈207的励磁,通过永磁铁205的磁通量PM1,动子206保持在上轭203的第一部位203a,并且开关200的接点210闭合,进行电流的投入。
专利文献1是指EP 0721650B1号公报。
这样,在以往的开关装置500中使用的电磁操作装置100中,用于把动子206保持在第一或第二部位的永磁铁205通过坚固的内部轭201b、202b安装在杆201a、202a上,所以存在于用于驱动动子206的线圈207、208产生的磁路上,所以通过省略了图示的励磁电源的通、断,所述永磁铁205和内部轭201b、202b中产生涡电流。
该涡电流不仅损害电磁操作装置200的响应特性,而且存在着导致所述励磁电源的大型化和成本上升这一问题。
发明内容
鉴于以上所述问题的存在,本发明的主要目的在于:通过在与驱动动子的磁路不同的磁路上设置永磁铁来减少涡电流的产生。
即提供通过由第一轭分担基于线圈励磁的动子驱动用磁路,由第二轭分担基于永磁铁的动子保持用磁路的结构来使响应特性提高,并且具有小型低成本电源的电磁操作装置。本发明的又一目的在于:在开关装置的接点开、关时,使与设置在轭内的动子被轭所保持的一侧相反一侧的、轭与动子之间的磁空隙不同,使电磁操作装置的控制特性得以提高。
另外,本发明的目的还在于:使下轭的截面积比上轭小,另外使线圈的磁通势不同,以实现轻型化并成本降低。
为实现所述主要目的,本发明提供一种电磁操作装置,其特征在于,包括:包含层叠金属薄板的组件的第一轭;附设在与所述第一轭的金属薄板的层叠方向垂直的表面上的第二轭;附设在所述第二轭上的永磁铁;位于所述第一轭中并且沿第一方向在所述第一轭上的第一部位和第二部位之间的行程中可往返移动的动子;以及至少一个线圈,其中,由所述至少一个线圈产生的磁通量通过包括所述动子和第一轭的第一磁路,从而朝着所述第一和第二部位的其中一个部位的方向移动所述动子,并且,由所述永磁铁产生的磁通量通过包括所述永磁铁、第一轭、第二轭和所述动子的第二磁路,从而在所述第一和第二部位的其中一个部位保持所述动子。
本发明的电磁操作装置具有设置在第一轭内并在第一方向上往返移动的动子,和搭载永磁铁并附设在所述第一轭上的第二轭;
在所述第一轭上具有与所述动子接触的第一、第二部位,并且设置有第一、第二线圈,通过所述第一或第二线圈被励磁,所述动子与所述第一轭形成第一磁路,并且向着所述第一轭的第一部位或第二部位以给定行程往返移动;
所述永磁铁设置在由所述第一轭、第二轭和动子形成的第二磁路上,设置有通过该磁通量,所述动子由所述第一轭的第一或第二部位保持,并且向所述第一方向驱动所述动子的驱动机构。
附图说明
下面简要说明附图。
图1是表示本发明实施例1的操作装置主要构成零件的示意图。
图2是表示本发明实施例1的操作装置的示意图。
图3是表示本发明实施例1的操作装置的轭、动子的概念图。
图4是表示本发明实施例1的动子的示意图。
图5是表示本发明实施例1的动子的其他实施例和实施例2的操作装置的图。
图6是表示本发明实施例1的动子的其他实施例的图。
图7是表示本发明实施例2的操作装置的图。
图8是基于本发明实施例1~6的操作装置的工作原理说明图。
图9是表示本发明实施例3的操作装置的示意图。
图10是表示本发明实施例3的第二轭的示意图。
图11是表示本发明实施例4的操作装置的主要构成零件的示意图。
图12是表示本发明实施例4的操作装置的示意图。
图13是表示本发明实施例5的操作装置的示意图。
图14是表示本发明实施例6的操作装置的示意图。
图15是表示本发明实施例6的操作装置的轭、动子的概念图。
图16是本发明实施例6的操作装置的工作原理说明图。
图17是以往的操作装置的工作原理说明图。
图18是表示以往的操作装置的图。
图19是表示以往的开关装置的图。
符号的说明:
1-轭;1a-上轭;1b-下轭;1c-侧轭;1d-凹部;1e-凸部;2、2c-动子;2a-动子一般部;2b-动子端面;2d-层叠板;2e-凹部;2f-层叠部;2g-层叠部端面;3-第一线圈;3a-线圈;4、4a-第二线圈;5、5a、5b、5c-第二轭;6、6a、6b、6c-永磁铁;7-杆;8-第一部位;9-第二部位;10、10a-端板;10b-开口部;10c-端板端面;11-紧固螺栓;12-弹簧;13-垫片;15-调整螺栓;16-可动铁心;100-操作装置;200-开关;201-接点;209-可动轴;500-开关装置;g-空隙;G1-第一空隙;G2-第二空隙;W1-上轭厚度;W2-下轭厚度。
具体实施方式
(实施例1)
下面,参照图1~图6、图8说明本发明实施例1的电磁操作装置100。
图1是表示电磁操作装置100主要构成零件的示意图,图2是安装后的示意图。图3是表示从图1的箭头A方向观察的轭、动子的概念图。
在图中,1是第一轭,1a是上轭,1b是下轭,1c是侧轭,2是动子,3是第一线圈,4是第二线圈,5是第二轭,6是永磁铁,7是杆,8是第一部位,9是第二部位。209是棒,贯通上下轭1a、1b而连接在动子2上,并连接在开关200的接点210上。
第一轭1由一体冲切了上轭1a、下轭1b、侧轭1c、杆7的电磁薄钢板层叠形成。在上轭1a上具有接触保持动子2的第一部为8,在下轭1b上也有同样的第二部位9。
在该第一轭1内,设置有在相当于图1的垂直方向的第一方向能往返移动给定行程的动子2、第一、第二线圈3、4。而且,在与所述第一方向正交的第二方向,隔着侧轭1c设置有一对第二轭5。
所述动子2是电磁薄钢板或薄钢板的层叠结构,设置有连接在开关200上的棒209。须指出的是,在动子2和杆7之间具有空隙g。所述成对的第二轭5是实心钢板制造,为矩形结构,用省略图示的螺栓或紧固零件安装在所述侧轭1c上。永磁铁6设置在所述第二轭5的长度方向中央部,在组装的状态下,配置为通过间隙g与所述动子2相对。
在此,图3(a)表示动子2接触上轭1a的第一部位8,通过设置在所述第二轭5上的永磁铁6保持动子2的状态。
另外,该状态是开关200的接点210闭合的状态。而图3(b)表示动子2同样接触下轭1b的第二部位9被保持的状态,开关200的接点210为断开时。而且,如图(a)、(b)所示,在动子2的端面和上轭1a的第一部位8设置有第一空隙G1,另外在与下轭1b的第二部位9之间设置有第二空隙G2。
下面,描述第一轭1和第二轭5构成的磁路。在第一轭1上,通过由未图示的线圈的励磁电源对第一线圈3或第二线圈4励磁而产生的第一磁路的磁通量通过轭1内和动子2内。它相当于以往技术中表示的图17(b)和后面描述的图8(b)的coil2-1和coil2-2。
通过该第一磁路的磁通量,使动子2在轭1的第一方向以行程G1和行程G2-t往返移动。在此,当从图3(a)的接点210的闭合状态要向图3(b)的接点210的断开状态使开关200工作时,如图8(b)所示,通过对第二线圈4励磁,产生coil2-1和coil2-2,动子2从上轭1a的第一部位8向下轭1b的第二部位9被驱动相当于给定行程即G2-t的距离。
另外,从图3(b)的接点210的断开状态到图3(a)的闭合状态是通过对第一线圈3励磁,驱动动子2而进行。这样,在轭1中具有:形成通过对第一线圈3或第二线圈4励磁而产生的第一磁路的磁通量通过的磁路的功能。因此,为了减少伴随着线圈励磁而在轭1内产生的涡电流,轭1采用电磁薄钢板的层叠结构。
由于动子2也是由于同样的理由而采用电磁薄钢板的层叠结构,如图4所示,为通过钢板制端板10,通过紧固螺栓11而牢固的结构。
须指出的是,在此,所述第一、第二线圈3、4可以分别是由多个线圈构成的线圈形成的,如上所述,为了驱动动子2所必要的线圈并不特定为第一、第二线圈,可以配合电磁操作装置100的控制特性设置多个这样的线圈。而且,其位置也可以是在设置有第二线圈4的部位设置实现第一线圈的功能的第三线圈。
第二轭5如图1所示,安装在与第一方向正交的第二方向上,基于永磁铁6的第二磁路的磁通量线路为第二轭5→侧轭1c→上轭1a或下轭1b→动子2→永磁铁6→第二轭5。
即包含后面描述的实施例2~6的全部,本发明实施例1的第二轭5具有担当永磁铁6的磁通量通过的磁路的功能,不具有所述第一或第二线圈产生的磁通量通过的第一磁路的功能。即如图1或后面描述的图9、图10所示,永磁铁设置在除去第一磁路的由第一轭、第二轭和动子构成的第二磁路上。因此,第二轭5采用实心钢板,但是并不一定是该结构,考虑制造方法、成本等,如图1(b)所示,可以采用电磁薄钢板或薄钢板的层叠结构。另外,第一轭1、动子2为电磁薄钢板的层叠,但是也可以是薄钢板的层叠。第二轭5为一对轭,但是并不一定是一对,可以是在第一轭1的单侧设置的结构。
下面描述动子2的结构。如图4所示,动子2在第一方向的两端面2b即与第一轭1的第一部位8或第二部位9接触的端面为梯形。换言之,端面2b中磁通量通过的截面积比端面2b以外的一般部2a(与端面2b平行的动子2的任意截面)的磁通量通过的截面积小。通过采用这样的结构,在动子2和轭1的第一或第二部位8、9之间能使线圈产生的磁引力最优化,电磁操作装置100的控制特性提高。须指出的是,在图4中,表示两端面2b为梯形的,但是并不局限于此,可以是凹状或凸状等,如果动子2的端面2b与一般部2a相比,磁通量小,就可以。
另外,如图4所示,采用了在两端设置钢板制端板10的结构,但是也可以是在两端和中央部的3处设置的结构。
下面,说明动子2的其他实施例。
如图5(a)所示,在端板10a上设置有切去其一部分的开口部10b。须指出的是,用实施例2说明图5的电磁操作装置100的细节。设置该开口部10b的理由是当用第二部位9保持动子2c时(断开状态),如上所述,保持力小就可以了,所以当在所述第二部位9保持保持动子2c时,增大永磁铁6和动子2c的空隙,使从永磁铁6到动子2c的磁通量减少,使电磁操作装置100的控制特性提高。因此,所述开口部10b当动子2c位于第二部位9时,在与永磁铁6相对的地方,具有与永磁铁6的大小或相当于它的大小匹配的尺寸。
下面参照图6描述该动子2c的结构细节。
图6(a)是动子2c的截面侧视图,图6(b)是图6(a)的A-A截面。图6(c)是表示与设置在后面描述的层叠板2d上的凹部2e重叠状态的图。
动子2c由旋入固定在可动轴209中的长方体可动铁心16、层叠了由固定在可动铁心16上的ㄈ型薄板构成的层叠板2d的层叠部2f、紧固该层叠部2f的端板10a构成。在层叠板2d上设置有凹部2e,当层叠时,通过把该凹部2e彼此重叠,不但确保了层叠尺寸精度,而且,对于作用于层叠板2d上的机械外力,防止滑动。
另外,在端板10a上,在层叠部2f的远离端面2g的地方设置有端板端面10c。通过设置该端板端面10c,能缓和层叠板2d中产生的端部赢利。
电磁操作装置100的工作远离与以往技术中所示的装置同样,在此,参照图8(a)~图8(c)再次说明。
(1)图8(a)中,开关200的接点210是闭合状态,动子2保持在第一轭1的第一部位8,第一、第二线圈3、4未被励磁。在该状态下,永磁铁6形成两个磁路L1和L2,产生各磁通量PM1和PM2。在磁路L2中,如图3(a)所示,具有空隙G1,所以PM1的线路比PM2的磁阻低,PM1>>PM2,在动子2和轭1间产生吸引力。该吸引力由以往例的表达式表示。
(2)如果对第二线圈4励磁,使它变为与永磁铁6同极性,则如图8(b)所示,产生磁通量coil2-1和coil2-2。合成永磁铁6产生的磁通量PM1和PM2,如果PM2+coil2-1>PM1-coil2-2,则产生把动子2向轭1的第二部位9方向拉的力。
(3)如果动子2离开上轭1的第一部位8,则PM2+coil2-1>>PM1-coil2-2,所以如图8(c)所示,动子2移动给定行程,到达轭1的第二部位9。
(4)在此,如果停止第二线圈4的励磁,则如图8(c)所示,动子2保持在轭1的第二部位9。
(5)接着,当想从图8(c)的状态向图8(a)的状态驱动时,通过对第一线圈3励磁,根据与所述相同的原理,动子2移动给定行程。
如上所述,通过动子2在轭1内移动,把连接在动子2上的开关200的接点210断开闭合,进行电力输送配电系统的电流遮断、投入。
须指出的是,在此,描述本实施例1的第一空隙G1和第二空隙G2。
图3所示的第一空隙G1是动子2与上轭1a的第一部位8的空隙,第二空隙G2是动子2和下轭1b的第二部位的空隙。空隙G2-t如图3(a)、(b)所示,是设置在下轭1b上的氧化铝或SUS、铜等非磁性材料的垫片13和动子2间的空隙。
在此把所述第一空隙G1和第二空隙G2统称为磁空隙,把所述空隙G2-t称作机械空隙。而且,磁空隙G1、G2取不同的值,G1<G2,G2=G1+t。所述动子2的行程是G2-t和G1。
须指出的是,如后面描述的图5所示,当能从动子的接触面以外漏掉磁通量减小断开保持力时,或上轭1a的厚度W1>下轭1b的厚度W2,能减小断开保持力时,可以是G1=G2。
这样,采用第一间隙G1≠第二空隙G2的理由是:动子2的保持力在开关装置500为断开状态时,与闭合状态相比,可以大幅度减小,在把接点200保持闭合即把动子2保持在第一部为8(上方)时(闭合状态)、把接点200保持断开即把动子2保持在第二部为9(下方)时(断开状态),动子2的保持力不同。在断开状态下,使动子2不会由于地震等而无准备地向闭合移动就可以了,所以保持力可以比闭合状态大幅度减小。
因此,对于基于永磁铁6产生的磁通量的动子2的保持力,通过设定与电磁操作装置100的开关状态对应的空隙G1或G2,能最优化保持力,能提高电磁操作装置100的控制特性。
须指出的是,在本例子中,G2>G1,但是并不局限于本例子,根据开关200和电磁操作装置100的配置关系,可以在上轭1a上设置非磁性垫片13。
须指出的是,如后面描述的图5所示,当能从动子2的接触面以外漏掉磁通量减小断开保持力时,或能使G1>G2,减小断开保持力时,可以是W1=W2。
(实施例2)
下面,参照图5、图7说明实施例2的电磁操作装置100。
图5(a)是电磁操作装置100的主视图,图5(b)是侧视图。须指出的是,在图5(a)中,部分省略了第二轭5的记录。
在图5(a)中,1a是第一轭的上轭,1b是下轭,2c是动子,3a是第一线圈,4a是第二线圈,10a是动子2c的端板,10b是设置在所述端板10a上的开口部,12是设置在上轭1a和动子2c间的弹簧,15是设置在第二轭5上的调整螺栓,W1是所述上轭1a的所述第一方向的厚度,W2是下轭的所述第一方向的厚度。
如上所述,开关200的接点210断开状态所必要的保持力比闭合状态大幅度减小。因此,当动子2c位于下轭1b的第二部位9时,与位于上轭1a的第一部位8时相比,轭1b的磁通密度进小。即第一轭1的下轭1b的所述第一方向的厚度W2可以比上轭1a的厚度W1小。
这样,通过减小下轭1b的厚度,能进行保持力的调整,并且能实现电磁操作装置100重量的减少。
另外,当动子2c从第一部位8向第二部位9移动时,设置在上轭1a和动子2c间的弹簧12辅助移动,所以第二线圈4a的磁通势(AT)可以比第一线圈3a小,所以第二线圈4a的截面积小,能小型化,从而能谋求电磁操作装置100的小型化、轻型化、电源的小容量化。
另外,如图7(a)所示,在上轭1a、下轭1b的第一、第二部位8、9设置凹部1d,通过调整动子2c与上、下轭1a、1b接触相对的面积,可以调整保持力。另外,如图7(b)所示,即使设置凸部1e,也能同样调整保持力。
另外,如图5(b)所示,在第二轭5上设置调整螺栓15,通过操作该调整螺栓15,使第一轭1和第二轭5之间产生间隙。即能使设置在第二轭5上的永磁铁6和动子2c的空隙增大。这样,在第一轭1和第二轭5产生的间隙中能插入省略了图示的薄钢板和电磁钢板等钢板。
通过采用这样的结构,能改变永磁铁6和动子2c的空隙,能调整保持力。
(实施例3)
实施例1、2中,表示第二轭5的形状为矩形结构的装置,但是在实施例3中,如图9所示,作为E形状的第二轭5a。而且,在所述E形状的中央凸部设置永磁铁6a,当安装到侧轭1c上时,通过间隙g与动子2相对。
所述1对轭5a通过省略了图示的螺栓或紧固零件安装在侧轭1c上。须指出的是,该第二轭5a也可以是实心钢板或电磁薄钢板的层叠结构的任意一种。
而且,在第二轭5a上配置永磁铁6a的位置关系如图10(a)所示,也可以在第二轭5a的两端凸部或与两端凸部接触的省略了图示的第一轭1的端面、或如图10(b)所示,在两端凸部的根部、或如图10(c)所示,在中央凸部的根部设置永磁铁6a。另外,如图10(d)、(f)所示,也可以是所述的合成或后面描述的图10(e)那样的配置。即可以是构成第二轭5a的磁路的构件的端面、磁路的途中、由构成第二轭5a的构件夹着配置的结构。
即可以是除去通过对第一、第二线圈3、4励磁而在第一轭1和动子2上形成的第一磁路,永磁铁6a设置在由第一轭1、第二轭5和动子2形成的第二磁路上的结构。
(实施例4)
在实施例1~3中,表示在第二方向配置第二轭5、5a的结构的电磁操作装置100,但是在实施例3中,如图11、图12所示,在第一方向配置E形状的第二轭5b,通过省略了图示的螺栓或紧固零件安装在上轭1a或下轭1b上。
在此图11是表示主要构成零件的示意图,图12是安装后的电磁操作装置100的示意图。永磁铁6b设置在E形状第二轭5b的所述E形状的中央凸部,当安装在轭1上时,隔着间隙g与动子2相对,但是除此之外,也可以是所述图10(a)~(d)、(f)的配置。须指出的是,,实施例4的第二轭5b也可以是实心钢板或电磁薄钢板的层叠结构的任意一种。第二轭5b是一对,但是并不一定是一对,也可以是在第一轭1的单侧设置的结构。
(实施例5)
实施例5如图13的示意图所示,表示第二轭5c形状为C形状,并且设置在第一方向的结构。
如图13所示,轭5c配置为在C形状的凹部夹着第一线圈3,轭5c的上部的凸部由省略图示的螺栓或紧固零件安装在上轭1a上。在另一方的凸部(在图13中,下部的凸部)上设置有永磁铁6c,与动子2相对,但是也可以是图10(e)的配置。
该第二轭5c也与所述同样,可以是实心钢板或电磁薄钢板的层叠结构的任意一种。另外,在图13中,表示把第二轭5c安装在上轭1a上的例子,但是也可以是安装在下轭1b一侧上的结构。虽然,第二轭5c为一对轭,但是并不一定是一对,也可以是在第一轭1的单侧设置的结构。
(实施例6)
本实施例6如图14的示意图所示,是励磁线圈为1个,在轭1内设置该线圈3a,并且还如图15所示,在上轭1a的第一部位8和动子2之间设置有弹簧12的结构的电磁操作装置100。
下面,也参照16说明该结构的电磁操作装置100的动作。图15相当于图16(c)即接点210的断开状态时。在该状态下,由于图16所示的永磁铁6c的磁通量PM2,动子2保持在第二部位9。接着,当接点210为闭合时,如果对线圈3a逆励磁,则形成了与图16(b)所示情形反向的磁路。据此,线圈3a的磁通量coil1-2-永磁铁磁通量PM2引起的磁引力减小,动子2从第二部位9以给定行程向第一部位8驱动。而当使动子2从图16(a)的接点210闭合状态向图16(c)的断开状态移动时,通过对线圈3a励磁,使coil1-1产生。该coil1-1可以是抵消通过所述永磁铁6c的磁通量PM1在上轭1a的第一部位8保持动子2的引力的程度的磁通量。如果抵消了所述引力,则由于设置在动子2和上轭1a间的弹簧12,动子2向下轭1b的第二部位9移动。
通过采用这样的结构,能减小线圈3a的磁通势,不仅变为小型的电磁操作装置100,而且线圈电源也小。
须指出的是,虽然第二轭5c安装在上轭1a上,但是并不局限于该例子,也可以安装在下轭1b上,另外,因为与在以往技术中表示的图19的开关装置500的辅助弹簧300、301的弹簧的平衡,所以也可以在下轭1b和动子2间设置弹簧12。另外,弹簧12并不局限于上轭1a、下轭1b,可以设置在第一轭1的外部,如果是在第一方向驱动动子3的驱动结构就可以了。另外,表示设置弹簧12的例子,但是并不局限于弹簧12,可以是利用了油压、空压的机构或橡胶等其他弹性体。另外,第二轭5c为C形状,安装在第一方向上,但是并不局限于此,也可以是矩形或E形状,安装在第二方向上。
另外,表示设置一个线圈3a的例子,但是该线圈可以是多个线圈,如图实施例1所示,可以设置第一、第二线圈。
另外,表示在电路的开关装置500的开关200的开关动作中使用电磁操作装置100的例子,但是并不局限于此,当然能应用于气体和液体的传输线路的阀门的开关、进行门的开关等往返移动的机器中。须指出的是,此时,没必要设置以往例中表示的图19的弹簧300、301,实现了开关装置500的小型化。
综上所述,本发明的结构为:第一轭分担基于线圈励磁的动子驱动用磁路,设置在第二轭上的永磁铁分担动子保持用磁路。因此本发明具有能提供使响应特性提高的电磁操作装置的效果。
Claims (17)
1.一种电磁操作装置,其特征在于,包括:
包含层叠金属薄板的组件的第一轭;
附设在与所述第一轭的金属薄板的层叠方向垂直的表面上的第二轭;
附设在所述第二轭上的永磁铁;
位于所述第一轭中并且沿第一方向在所述第一轭上的第一部位和第二部位之间的行程中可往返移动的动子;以及
至少一个线圈,
其中,由所述至少一个线圈产生的磁通量通过包括所述动子和第一轭的第一磁路,从而朝着所述第一和第二部位的其中一个部位的方向移动所述动子,并且,
由所述永磁铁产生的磁通量通过包括所述永磁铁、第一轭、第二轭和所述动子的第二磁路,从而在所述第一和第二部位的其中一个部位保持所述动子。
2.根据权利要求1所述的电磁操作装置,其特征在于:
所述永磁铁位于所述第一轭和第二轭之间、或在与所述动子相对的第二轭的端面处。
3.根据权利要求1所述的电磁操作装置,其特征在于,还包括:
当所述动子被保持在第一部位时,在所述第二部位和与第二部位相对的所述动子的端面之间的第二磁空隙;和
当所述动子被保持在第二部位时,在所述第一部位和与第一部位相对的所述动子的端面之间的不同于第二磁空隙的第一磁空隙。
4.根据权利要求1所述的电磁操作装置,其特征在于:
所述第二轭沿所述第一方向定向。
5.根据权利要求1所述的电磁操作装置,其特征在于:
所述第二轭沿与所述第一方向垂直的第二方向定向。
6.根据权利要求1所述的电磁操作装置,其特征在于:
所述第二轭包括层叠金属薄板的组件。
7.根据权利要求1所述的电磁操作装置,其特征在于:
所述第一轭的第二部位的横截面积小于所述第一轭的第一部位的横截面积。
8.根据权利要求1所述的电磁操作装置,其特征在于:
所述第一轭具有阶梯状表面,当所述动子被保持在第一和第二部位中的任一部位时,所述阶梯状表面形成第一轭与所述动子之间的局部空隙。
9.根据权利要求1所述的电磁操作装置,其特征在于,还包括:
设置在第二轭上的调整螺栓,其中所述永磁铁附设在第二轭上,通过操作所述调整螺栓使所述动子与永磁铁之间的空隙可变,从而第二轭与第一轭之间可以插入金属薄板。
10.根据权利要求1所述的电磁操作装置,其特征在于:
所述至少一个线圈包括多个线圈。
11.根据权利要求1所述的电磁操作装置,其特征在于:
在所述动子的端部处所述磁通量通过的、垂直于所述第一方向的横截面的面积小于所述动子的其他部分。
12.根据权利要求1所述的电磁操作装置,其特征在于:
所述动子包括层叠金属薄板的组件。
13.根据权利要求12所述的电磁操作装置,其特征在于:
所述动子的层叠金属薄板通过坚固的端板在所述动子的层叠金属薄板的组件的两端紧固在一起。
14.根据权利要求13所述的电磁操作装置,其特征在于:
每一个所述端板的外表面都位于所述动子的层叠金属薄板的组件的端面内。
15.根据权利要求1所述的电磁操作装置,其特征在于:
所述永磁铁位于所述第二轭的元件之间。
16.根据权利要求1所述的电磁操作装置,其特征在于,还包括:
沿第一方向移动所述动子的驱动机构。
17.根据权利要求1所述的电磁操作装置,其特征在于:
所述永磁铁位于不同于所述第一磁路的所述第二磁路中。
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