CN101911449B - 三稳定型摆动电磁促动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三稳定型摆动电磁促动器(101)，其具有：定子(45)，呈圆筒状，朝向中心方向突出设置有多个第一磁极(45b)；可动元件(1)，在定子的内侧沿圆周方向延伸，并能沿该圆周往复转动地被支撑；以及多个线圈(47A～47F)，卷绕在第一磁极上，以使可动元件停止在作为其转动范围的一端侧的第一稳定位置、作为其转动范围的另一端侧的第二稳定位置以及作为中间位置的中立位置这三个位置的方式施力；在第一稳定位置和第二稳定位置设置有由磁性体构成的第二磁极(21a、21b)，该第二磁极与可动元件的旋转方向端部抵接而挡住可动元件。

Description

三稳定型摆动电磁促动器

技术领域

本发明涉及可动元件在3处稳定的三稳定型摆动电磁促动器。

背景技术

一般来说，电磁促动器大多能够以短行程产生强电磁力，可用于真空断路器的机构部分等。但是，在真空断路器以外的开关、断路器中，大多以长行程进行旋转驱动。

就可动元件稳定的位置的数量来说，具有双稳定型电磁促动器和三稳定型摆动电磁促动器。在双稳定型电磁促动器中，与开关、断路器的“接通”、“切断”的动作连动，可动元件在2处停止；在三稳定型摆动电磁促动器中，与由两个固定接点和一个可动接点构成的开关、断路器的“接通”、“切断”、“接通”的动作连动，可动元件在3处停止。

例如，专利文献1的电磁促动器是双稳定型，尤其是，由于专利文献1的电磁促动器是双稳定型、短行程，因此适于低压的开关的接点。此外，虽然专利文献2的电磁促动器是三稳定型、长行程，但由于磁通的路径主要为径向，因此磁通对旋转驱动力的作用低，效率差。因此，为了适用于需要大驱动力的大型电力用开关的接点，必须大型化。

专利文献1：JP特开2001-297912号公报

专利文献2：JP特开昭61-16504号公报

发明内容

在上述电磁促动器中，连接的开关的接点，在大型电力用的情况下，为了降低开闭时的接触电阻，使用指形触点或滑动触点。因此，在接点的“接通”动作中，驱动初期的负载较小，而在驱动后期负载变大。此外，在“切断”动作中，在拉开接点的驱动初期负载较大，而在已拉开接点的驱动后期负载变小。从而，存在根据接点位置的不同负载大为不同的问题。

另外，作为电磁促动器的动力源使用DC电源或电容器。虽然在使用DC电源时没有问题，但在使用电容器时，由于为脉冲放电，因此在驱动初期电流较大而在驱动后期电流变小。有助于电磁力的磁通和电流成比例关系。因此，在使用电容器时存在以下问题：在开关的“接通”、“切断”动作中均是在驱动后期通电电流变小、电磁力变小。

开关的“切断”动作成为在负载大的驱动初期电流大、在负载小的驱动后期电流小的、与负载曲线相适应的电磁力曲线。但是，“接通”动作则是，在负载小的驱动初期电流大、在负载大的驱动后期电流小。在负载大的驱动后期为了获得大的电流，必须使用大容量的电容器。因此，在“接通”动作的驱动后期为了以小电流输出大转矩，需要高效化。

本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种三稳定型摆动电磁促动器，该三稳定型摆动电磁促动器通过高效地将磁通转换为转矩而可以紧凑化、省电化，并且可以在稳定位置使可动元件切实停止。

为了解决上述问题、实现目的，本发明提供一种三稳定型摆动电磁促动器，其特征在于，具有：定子，呈圆筒状，朝向中心方向突出设置有多个第一磁极；可动元件，在所述定子的内侧沿圆周方向延伸，并能沿该圆周往复转动地被支承；以及多个线圈，卷绕在所述第一磁极上，以使所述可动元件停止在作为其转动范围的一端侧的第一稳定位置、作为其转动范围的另一端侧的第二稳定位置以及作为中间位置的中立位置这三个位置的方式施力；在所述第一稳定位置和所述第二稳定位置设置有由磁性体构成的第二磁极，该第二磁极与所述可动元件的旋转方向端部抵接而挡住该可动元件。

根据本发明，具有第二磁极，该第二磁极由磁性体构成并作为磁极而动作，而且，与可动元件的旋转方向端部抵接而挡住可动元件，因此，能够获得如下的效果，即，可高效地将磁通转换为转矩而紧凑化、省电化，并且可以在稳定位置使可动元件切实停止。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的三稳定型摆动电磁促动器的在从中立位置到第一稳定位置的驱动初期产生的磁通的状态的剖视图。

图2是表示可动元件位于第一稳定位置的状态的剖视图。

图3是表示可动元件位于第二稳定位置的状态的剖视图。

图4是表示与三稳定型摆动电磁促动器连接的开关的接点的负载曲线的图。

图5是表示在从中立位置到第一稳定位置的驱动初期产生的磁通的状态的剖视图。

图6是表示在从中立位置到第一稳定位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。

图7是表示在从第一稳定位置到中立位置的驱动初期产生的磁通的状态的剖视图。

图8是表示在从第一稳定位置到中立位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。

图9是表示本发明实施方式2的三稳定型摆动电磁促动器的在从中立位置到第一稳定位置的驱动初期产生的磁通的状态的剖视图。

图10是表示在从中立位置到第一稳定位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。

图11是表示在从第一稳定位置到中立位置的驱动初期产生的磁通的状态的剖视图。

图12是表示在从第一稳定位置到中立位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。

图13是表示本发明实施方式3的三稳定型摆动电磁促动器的在从中立位置到第一稳定位置的驱动初期产生的磁通的状态的剖视图。

图14是表示在从中立位置到第一稳定位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。

图15是表示在从第一稳定位置到中立位置的驱动初期产生的磁通的状态的剖视图。

图16是表示在从第一稳定位置到中立位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。

图17是表示本发明实施方式4的三稳定型摆动电磁促动器的剖视图，是表示在从中立位置到第一稳定位置的驱动初期产生的磁通的状态的剖视图。

图18是表示在从中立位置到第一稳定位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。

图19是表示在从第一稳定位置到中立位置的驱动初期产生的磁通的状态的剖视图。

图20是表示在从第一稳定位置到中立位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。

图21是表示本发明实施方式5的三稳定型摆动电磁促动器的剖视图。

图22是表示在从中立位置到第一稳定位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。

图23是表示本发明实施方式6的三稳定型摆动电磁促动器的剖视图。

图24是沿图23的A-A线的向视剖视图。

图25是表示本发明实施方式7的三稳定型摆动电磁促动器的在从中立位置到第一稳定位置的驱动初期产生的磁通的状态的剖视图。

图26是表示其在从中立位置到第一稳定位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。

图27是表示本发明实施方式8的三稳定型摆动电磁促动器的在中立位置中由第二永久磁铁产生的磁通的状态的剖视图。

图28是表示稳定在第一稳定位置的可动元件的状态的剖视图。

图29是表示本发明实施方式9的三稳定型摆动电磁促动器的剖视图。

图30是沿图29的B-B线的向视剖视图。

图31是表示本发明实施方式10的三稳定型摆动电磁促动器的剖视图。

图32是沿图31的C-C线的向视剖视图。

图33是表示本发明实施方式11的三稳定型摆动电磁促动器的可动元件稳定在中立位置的状态的剖视图。

图34是表示本发明实施方式11的三稳定型摆动电磁促动器的可动元件稳定在第一稳定位置的状态的剖视图。

图35是表示本发明实施方式12的三稳定型摆动电磁促动器的可动元件稳定在中立位置的状态的剖视图。

图36是表示本发明实施方式12的三稳定型摆动电磁促动器的可动元件稳定在第一稳定位置的状态的剖视图。

图37是表示本发明实施方式13的三稳定型摆动电磁促动器的可动元件稳定在中立位置的状态的剖视图。

图38是表示本发明实施方式13的三稳定型摆动电磁促动器的可动元件稳定在第一稳定位置的状态的剖视图。

图39是表示设置成本发明实施方式14的三稳定型摆动电磁促动器的中立位置位于竖直下方的状态的剖视图。

图40是表示本发明实施方式15的三稳定型摆动电磁促动器的可动元件在中立位置由螺线管装置保持的状态的剖视图。

图41是表示本发明实施方式16的三稳定型摆动电磁促动器的线圈的连接方法的主要部分的电路图。

图42是表示用于对因可动元件的位置而引起的感应电压项进行说明的、可动元件位于中立位置的状态的剖视图。

图43是表示用于对因可动元件的位置而引起的感应电压项进行说明的、可动元件位于中立位置与第一稳定位置之间的状态的剖视图。

附图标记的说明

1，2，3，11，12，13...可动元件，1a，3a，4a，11a，12a，13a...本体部，1b，3b，4b，11b，12b，13b...卡合凸部，21a，21b，22，23，24，33...止动器(第二磁极)，26，30...磁性体，26a，30a...大径部，26b，30b...小径部，26c，30c...放射状部，25，27，43...中心部件，30d...使放射状部的面积增大的部分，35...螺线管装置，35a...插棒，35b...驱动线圈，41...旋转轴，45...定子，45a...本体部，45b...磁极(第一磁极)，47A，47B，47C，47D，47E，47F...线圈，47G，47H...线圈(第二线圈)，49...第一永久磁铁，51，53...第二永久磁铁，55...第三永久磁铁，101～116...三稳定型摆动电磁促动器

具体实施方式

以下根据附图详细说明本发明的三稳定型摆动电磁促动器的实施方式。另外，并不由该实施方式限定本发明。

实施方式1

图1是表示本发明实施方式1的三稳定型摆动电磁促动器的剖视图，表示可动元件位于中立位置的状态。图2是表示可动元件位于第一稳定位置的状态的剖视图。图3是表示可动元件位于第二稳定位置的状态的剖视图。在图1中，三稳定型摆动电磁促动器101具有：设于旋转轴41的周围的中心部件43；定子45，与中心部件43隔开规定间隔并同心圆状地设置，朝向中心方向突出设置有多个齿部(第一磁极)45b；可动元件1，在形成于中心部件43和定子45之间的圆筒状的空间内配置，沿圆周方向延伸，并被支撑为可在圆周方向往复转动；多个线圈47A，47B，47C，47D，47E，47F，分别卷绕在第一磁极45b上，对可动元件1施力使之停止在第一稳定位置、第二稳定位置及中立位置这三个位置；构成由磁性体形成的第二磁极的止动器21a，21b，其在第一稳定位置和第二稳定位置与可动元件1的旋转方向端部抵接，挡住可动元件1。

中心部件43由磁性体制成，大致呈短圆筒状，在外周面的规定位置上形成有构成第二磁极之一的突部21a。定子45由磁性体制成，以包围中心部件43的方式配置，由大致呈短圆筒状的磁轭部45a和在磁轭部45a的内周侧朝中心方向突出设置多个的齿部(第一磁极)构成，在与设置于中心部件43的突部21a相向的位置形成有用于构成另一个第二磁极的突部21b。

在沿着圆周等间隔地形成于定子45上的多个第一磁极45b上，卷绕着左旋转用线圈47A，47B、右旋转用线圈47C，47D、中立位置稳定用线圈47E，47F。

可动元件1，其剖面大致呈圆弧状，沿着圆周方向延伸，由未图示的支撑部件从旋转中心可旋转地支撑，在第一稳定位置和第二稳定位置之间往复转动。可动元件1由剖面呈圆弧状的本体部1a和形成于本体部1a的旋转方向两端部的卡合凸部1b，1b构成。卡合凸部1b，1b形成在从本体部1a的端部的半径方向中心向线圈侧(外径侧)偏心规定量的位置。卡合凸部1b，1b形成为嵌合到在止动器(第二磁极)21a，21b之间形成的间隙中的形状。即，形成于止动器21a，21b之间的间隙构成与卡合凸部1b，1b卡合的卡合凹部。可动元件1在移动到第一稳定位置和第二稳定位置时，卡合凸部1b，1b插入到形成于止动器21a，21b之间的间隙中，端部与止动器21a，21b抵接而限制移动。

下面将对动作进行说明。在从图1所示的中立位置驱动到图2所示的第一稳定位置的情况下，若向线圈47A，47B供给电流，则将在可动元件1和定子45之间形成磁通。以旋转轴41为转动中心向逆时针方向驱动可动元件1。当可动元件1到达图2所示的第一稳定位置时，隔断向线圈47A，47B的通电。

在从图2所示的第一稳定位置驱动到图1所示的中立位置的情况下，若线圈47E，47F供给电流，则将在可动元件1和定子45之间形成磁通，以旋转轴41为转动中心向顺时针方向驱动可动元件1。当可动元件1到达图1所示的中立位置时，隔断向线圈47E，47F的通电。

对于左右对称的结构，省略对其他动作的说明，如上所述，通过切换供给电流的线圈，可动元件1能够在图1所示的中立位置、图2所示的第一稳定位置、和图3所示的第二稳定位置之间往复运动。

在从图1所示的中立位置驱动到图2所示的第一稳定位置的情况下，在驱动初期，由线圈47B吸引，在驱动后期，由线圈47A吸引。在其他动作的情况下也是同样。这样，一边顺次切换供给电流的线圈一边吸引，从而即使在移动距离长的情况下，也能够产生强电磁力。

接着，图4表示与三稳定型摆动电磁促动器101连接的未图示开关的接点的负载曲线。在从图1所示的中立位置驱动到图2所示的第一稳定位置的情况下，在驱动初期，负载小，在驱动后期，负载变大。在从图2所示的第一稳定位置驱动到图1所示的中立位置的情况下，在驱动初期，负载大，在驱动后期，负载变小。在驱动到图3所示的第二稳定位置的情况下也是同样。

在本实施方式的电磁促动器101中，线圈47A、47B、47C、47D、47E、47F配置在定子45的圆周上。因此，由线圈生成的磁通通过可动元件1在径向(图1的箭头F2)和切线方向(图1的箭头F1)流动。另外，在获得可动元件1的旋转驱动力时，由于需要切线方向的力，从而在切线方向通过可动元件1的磁通作为旋转驱动力起作用，而在径向通过可动元件1的磁通不对旋转驱动力起作用。因此，在本实施方式的电磁促动器101中，在第一稳定位置和第二稳定位置，设置用于构成第二磁极的止动器21a，21b，该止动器21a，21b与可动元件1的旋转方向端部抵接而挡住可动元件1。另外，在可动元件1的旋转方向两端部设置卡合凸部1b，1b。

图5是表示在从中立位置到第一稳定位置的驱动初期产生的磁通的状态的剖视图。在线圈47B的一侧产生的磁通由于可动元件1的卡合凸部1b的效果而大多作用于切线方向。图6是表示在从中立位置到第一稳定位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。在设置于第一稳定位置的线圈47A的一侧产生的磁通，由于止动器(第二磁极)21a，21b和卡合凸部1b的效果而大多作用于切线方向。图7是表示在从第一稳定位置到中立位置的驱动初期产生的磁通的状态的剖视图。在线圈47E的一侧产生的磁通由于卡合凸部1b的效果而大多作用于切线方向。图8是表示在从第一稳定位置到中立位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。在线圈47E和线圈47F上产生的磁通与以往同样地大多作用于切线方向。

如上所述，在切线方向通过可动元件1的磁通成为旋转驱动力，而在径向通过的磁通不成为旋转驱动力。因此，在本实施方式的电磁促动器101中，在第一稳定位置和第二稳定位置，设置用于构成第二磁极的止动器21a，21b，该止动器21a，21b与可动元件1的旋转方向端部抵接而挡住可动元件1。另外，在可动元件1的旋转方向两端部设置卡合凸部1b，1b。由此，如图5至图8所示，驱动后期的磁通较少地在径向流动而较多地在切线方向流动，从而大比例的磁通能够对旋转驱动力起作用，能够得到高转矩。这样，通过高效地将磁通变换为转矩，能够实现电磁促动器101的紧凑化、省电化。

实施方式2

图9是表示本发明实施方式2的三稳定型摆动电磁促动器的剖视图，表示在从中立位置到第一稳定位置的驱动初期产生的磁通的状态。在图9中，在本实施方式的三稳定型摆动电磁促动器102中，可动元件2在端部不具有卡合凸部。而与之对应地，作为第二磁极进行动作的磁性体、即止动器22从中心部件43到定子45不间断地连续形成。其他结构与实施方式1相同。

图10是表示在从中立位置到第一稳定位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。图11是表示在从第一稳定位置到中立位置的驱动初期产生的磁通的状态的剖视图。图12是表示在从第一稳定位置到中立位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。在图9中，在从中立位置到第一稳定位置的驱动初期，由于可动元件2与线圈47B的磁极间的空隙大，从而在线圈47B上产生的电磁力小。

在图10中，在从中立位置到第一稳定位置的驱动后期，由于可动元件2的旋转方向的端面与止动器(第二磁极)22抵接，从而产生的电磁力大。在图11和图12中，在从第一稳定位置到中立位置的驱动中，在初期和后期，由于磁极的配置与实施方式1相同，故而成为同样的电磁力。

实施方式3

图13是表示本发明实施方式3的三稳定型摆动电磁促动器的剖视图，表示在从中立位置到第一稳定位置的驱动初期产生的磁通的状态。在图13中，在本实施方式3的三稳定型摆动电磁促动器103中，可动元件3包括剖面呈圆弧状的本体部3a和形成在本体部3a的旋转方向两端部的卡合凸部3b，3b。卡合凸部3b，3b突出设置在本体部3a的端部的最内径侧的位置。而与之对应地，作为第二磁极进行动作的磁性体、即止动器23，由从定子45向中心部件43方向立设的突部形成。

其他结构与实施方式1相同。

图14是表示在从中立位置到第一稳定位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。图15是表示在从第一稳定位置到中立位置的驱动初期产生的磁通的状态的剖视图。图16是表示在从第一稳定位置到中立位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。在图13中，在从中立位置到第一稳定位置的驱动初期，使作为磁极而动作的卡合凸部3b突出，从而与实施方式2相比，通过可动元件3的磁通多，产生的电磁力增大。在图14中，在从中立位置到第一稳定位置的驱动后期，可动元件3的卡合凸部3b的端面不与构成磁极的止动器23抵接，从而与实施方式2相比，产生的电磁力减少。在图15以及图16中，在从第一稳定位置到中立位置的驱动中，形成于本体部3a的端部的最内径侧的位置的卡合凸部3b，3b几乎没有影响，因此，与实施方式2相比，产生的电磁力没有大的差异。

实施方式4

图17是表示本发明实施方式4的三稳定型摆动电磁促动器的剖视图，表示在从中立位置到第一稳定位置的驱动初期产生的磁通的状态。在图17中，在本实施方式的三稳定型摆动电磁促动器104中，可动元件4由剖面呈圆弧状的本体部4a和形成在本体部4a的旋转方向两端部的卡合凸部4b，4b构成。卡合凸部4b，4b突出设置在本体部4a的端部的最外径侧的位置。而与之对应地，作为第二磁极进行动作的磁性体、即止动器24由在中心部件43方向立设的突部形成。其他结构与实施方式1相同。

图18是表示在从中立位置到第一稳定位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。图19是表示在从第一稳定位置到中立位置的驱动初期产生的磁通的状态的剖视图。图20是表示在从第一稳定位置到中立位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。在图17中，在从中立位置到第一稳定位置的驱动初期，由于可动元件1的磁极和线圈47B的磁极之间的空隙短，从而电磁力增大。在图18中，在从中立位置到第一稳定位置的驱动后期，使卡合凸部4b突出的可动元件4的端面不与作为磁极而动作的止动器24抵接，从而与实施方式2相比，电磁力减少。在图19中，在从第一稳定位置到中立位置的驱动初期，线圈47E的磁极和可动元件4的磁极是面对面地相向，从而在磁通的路径中，径向成为主要成分，因此，虽然总磁通量比实施方式2多，但是对旋转驱动力的作用率却很差。在图20中，在从第一稳定位置到中立位置的驱动初期，与实施方式1的装置相比，在产生的电磁力方面并没有大的差异。

【表1】

上述表表示：在实施方式1至4的促动器101至104中，与从中立位置朝向第一稳定位置的动作和从第一稳定位置返回中立位置的动作相关，在各驱动初期和驱动后期的电磁力(转矩)的大小。在表中，双圈表示非常强，○表示强，△表示弱，×表示非常弱。对于促动器102和促动器103，在从中立位置朝向第一稳定位置的动作中，驱动初期的电磁力(转矩)小，驱动后期的电磁力(转矩)大，从而相应于图4所示的开关的接点的负载曲线。但是，促动器102和促动器103的朝向第一稳定位置的驱动初期的电磁力(转矩)非常小。为了使停止的可动元件开始动作，需要克服由可动元件重量产生的惯性力、静止摩擦以及接点的负荷的电磁力(转矩)。然而，促动器102和促动器103的朝向第一稳定位置的驱动初期的电磁力(转矩)小，因此不适合。

另一方面，促动器104的从中立位置朝向第一稳定位置的动作的驱动初期的电磁力非常强。但是，从第一稳定位置返回中立位置的动作的驱动初期的转矩小。也就是说，促动器102和促动器103的从第一稳定位置返回中立位置的动作的电磁力特性优良，促动器104的从中立位置朝向第一稳定位置的动作的电磁力特性优良。由此，促动器101形成组合了两者的形状。

实施方式5

图21是表示本发明实施方式5的三稳定型摆动电磁促动器的剖视图。图22是表示在从中立位置到第一稳定位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。在本实施方式的三稳定型摆动电磁促动器105中，卷绕线圈47G，47H来代替实施方式1的线圈47A，47C。线圈47G，47H分别在可动元件1位于第一稳定位置和第二稳定位置时，在围绕可动元件1的方向卷绕。在此，将在线圈47B，47D，47E，47F那样的方向卷绕的线圈称为在切线方向卷绕的线圈(第一线圈)，将在线圈47G，47H那样的方向卷绕的线圈称为在径向卷绕的线圈(第二线圈)。与之相对应地，中心部件25为了避开线圈47G，47H而在内径方向形成凹部。

如上所述，在本实施方式的促动器105中，在第一稳定位置和第二稳定位置分别设置第二线圈47G，47H，该第二线圈47G，47H以围绕分别处于第一稳定位置和第二稳定位置的可动元件1的方式配置。由线圈47G生成的磁通如图22所示都在切线方向通过可动元件1。对于设置在第二稳定位置的线圈47H也同样。由此，在本实施方式的促动器105中，与实施方式1相比能够更有效地获得大的旋转驱动力。

实施方式6

图23是表示本发明实施方式6的三稳定型摆动电磁促动器的剖视图。图24是沿图23的A-A线的向视剖视图。在图24中，图左侧表示产生磁通的状态。右侧表示定子45的层积结构。通过将定子45设置成层积结构，能够隔断涡流。

在图23中，由线圈47A，47D，47E，47F产生的电磁力在可动元件1的旋转方向从线圈的跟前开始增加，当可动元件1超过线圈时，电磁力变弱。因此，在本实施方式的三稳定型摆动电磁促动器106中，在定子45的旋转轴方向(旋转轴41的延伸方向)两面重叠配置磁性体26。磁性体26由重叠于定子45的磁轭部的大径部26a、包围旋转轴41的小径部26b、从小径部26b向大径部26a架设形成的放射状部26c构成。该放射状部26c在层积方向(与旋转轴方向相同)重叠配置于线圈与线圈之间的磁极上。即，在线圈之间的磁极的旋转轴方向两端部配置磁性体26的放射状部26c。由此，相对于以往磁通只通过可动元件1的旋转方向的端部的径向一边，磁通也通过层积方向，因此，在电磁力降低的区域，也能够增加电磁力。

实施方式7

图25是表示本发明实施方式7的三稳定型摆动电磁促动器的剖视图，表示在从中立位置到第一稳定位置的驱动初期产生的磁通的状态。在图25中，在本实施方式的三稳定型摆动电磁促动器107中，中心部件27由配置在旋转轴41周围的圆筒状部27a和从圆筒状部27a的外周面呈放射状突出的多个突出部27b构成。并且，在各突出部27b的顶部，以与各可动元件1相向的方式配置永久磁铁49。也就是说，在可动元件1的内径侧，沿着可动元件1的移动方向，以与可动元件1相向的方式配置多个永久磁铁49。永久磁铁49作为可动元件1的驱动力的辅助。其他结构与实施方式5相同。

如在上述实施方式6中也描述的那样，以往，只有通过可动元件1的径向一边的磁通对驱动起作用。因此，在本实施方式中，通过在可动元件1的内侧配置永久磁铁49，能够使磁通也通过可动元件1的内侧的一边而增大电磁力。永久磁铁49以N极和S极交替的方式进行配置。

图26是表示在从中立位置到第一稳定位置的驱动后期产生的磁通的状态的剖视图。永久磁铁49生成的磁通通过可动元件1、通过构成第二磁极的止动器21a。由此，在可动元件1和止动器21a之间作用电磁力，在隔断线圈电流时，能够使保持力作用。

实施方式8

图27是表示本发明实施方式8的三稳定型摆动电磁促动器的剖视图，表示在中立位置由第二永久磁铁产生的磁通的状态。图28是表示稳定在第一稳定位置的可动元件的状态的剖视图。在图27中，在本实施方式的三稳定型摆动电磁促动器108中，在中立位置的可动元件1的圆周方向两端部，设置用于辅助可动元件1的中立位置的稳定停止的第二永久磁铁51，51。第二永久磁铁51，51以分别成为N极和S极的方式配置。其他的结构与实施方式5相同。

根据本实施方式的三稳定型摆动电磁促动器108，一个永久磁铁51生成的磁通通过可动元件1并供给到另一个永久磁铁51。通过形成这样的磁路径，即使隔断向线圈的通电，可动元件1在永久磁铁51，51的作用下也将稳定在中立位置。线圈47E，47F的通电方向与永久磁铁51，51的方向相同。

实施方式9

图29是表示本发明实施方式9的三稳定型摆动电磁促动器的剖视图。图30是沿图29的B-B线的向视剖视图。在图29中，在本实施方式的三稳定型摆动电磁促动器109中，在中立位置的可动元件1的圆周方向两端部的磁性体26中，埋设用于辅助可动元件1在中立位置的稳定停止的第二永久磁铁53，53。第二永久磁铁53，53以分别成为N极和S极的方式配置。其他的结构与实施方式6相同。

根据本实施方式的三稳定型摆动电磁促动器109，一个永久磁铁53生成的磁通通过可动元件1并供给到另一个永久磁铁53。通过形成这样的磁路径，即使隔断向线圈的通电，可动元件1也将在永久磁铁53，53的作用下稳定在中立位置。线圈47E，47F的通电方向与永久磁铁53，53的方向相同。

实施方式10

图31是表示本发明实施方式10的三稳定型摆动电磁促动器的剖视图。图32是沿图31的C-C线的向视剖视图。在图31中，在本实施方式的三稳定型摆动电磁促动器110中，与实施方式6同样地，在定子45的旋转轴方向(旋转轴41的延伸方向)两面重叠配置磁性体30，在该磁性体30的与止动器重叠的位置的放射状部30c设置第三永久磁铁55。

磁性体30由重叠于定子45的磁轭部的大径部30a、包围旋转轴41的小径部30b、和从小径部30b向大径部30a架设形成的放射状部30c构成。在多个放射状部30c中的与止动器重叠的位置的放射状部30c上设置面积增大了的部分30d，在该面积增大了的部分30d中埋设第三永久磁铁55。即，在本实施方式中，在止动器的旋转轴方向两端部设置第三永久磁铁55。永久磁铁55生成的磁通通过可动元件1的抵接面。由此，在可动元件1和止动器21a之间作用电磁力，可动元件1被稳定地保持在第一稳定位置。在第二稳定位置也同样。

实施方式11

图33是表示本发明实施方式11的三稳定型摆动电磁促动器的可动元件稳定在中立位置的状态的剖视图。图34是表示本发明实施方式11的三稳定型摆动电磁促动器的可动元件稳定在第一稳定位置的状态的剖视图。在本实施方式的三稳定型摆动电磁促动器111中，增大可动元件11的圆周方向的长度，使之从中立位置到第一稳定位置和第二稳定位置的转动角度为90°。其他结构与实施方式5相同。

在图33中，作为有助于产生从中立位置到第一稳定位置的驱动初期的电磁力的磁极而动作的卡合凸部11b的端面、和对线圈47B进行励磁的磁极45b的圆周方向端面，位于在半径方向延伸的规定的同一面上，是一致的。另外，在图34中，作为用于产生从第一稳定位置到中立位置的驱动初期的电磁力的磁极而动作的本体部11a和卡合凸部11b的台阶部，相对于对线圈47E进行励磁的磁极45b的圆周方向端面，位于沿半径方向延伸的规定的同一面上。该磁极形成的思想在所有的实施方式中均相同。

实施方式12

图35是表示本发明实施方式12的三稳定型摆动电磁促动器的可动元件稳定在中立位置的状态的剖视图。图36是表示本发明实施方式12的三稳定型摆动电磁促动器的可动元件稳定在第一稳定位置的状态的剖视图。在本实施方式的三稳定型摆动电磁促动器112中，减小可动元件12的圆周方向的长度，使之从中立位置到第一稳定位置和第二稳定位置的转动角度为120°。其他结构与实施方式5相同。

在图35中，作为有助于产生从中立位置到第一稳定位置的驱动初期的电磁力的磁极而动作的卡合凸部12b的端面、和对线圈47B进行励磁的磁极45b的圆周方向端面，位于在半径方向延伸的规定的同一面上，是一致的。另外，在图36中，作为有助于产生从第一稳定位置到中立位置的驱动初期的电磁力的磁极而动作的卡合凸部12b的端面，相对于对线圈47E进行励磁的磁极45b的圆周方向的端面，位于沿半径方向延伸的规定的同一面上。

实施方式13

图37是表示本发明实施方式13的三稳定型摆动电磁促动器的可动元件稳定在中立位置的状态的剖视图。图38是表示本发明实施方式13的三稳定型摆动电磁促动器的可动元件稳定在第一稳定位置的状态的剖视图。在本实施方式的三稳定型摆动电磁促动器113中，通过增大作为第二磁极而进行动作的磁性体、即止动器33的径向厚度，使转子13从中立位置到第一稳定位置和第二稳定位置的转动角度为90°。其他结构与实施方式5相同。

在图37中，作为有助于产生从中立位置到第一稳定位置的驱动初期的电磁力的磁极而动作的卡合凸部13b的端面、和对线圈47B进行励磁的磁极45b的圆周方向端面，位于在半径方向延伸的规定的同一面上，是一致的。另外，在图38中，作为有助于产生从第一稳定位置到中立位置的驱动初期的电磁力的磁极而动作的本体部13a和卡合凸部13b的外周侧的台阶部，相对于对线圈47E进行励磁的磁极45b的圆周方向端面，位于沿半径方向延伸的规定的同一面上。该磁极形成的思想在所有的实施方式中均相同。

实施方式14

图39是表示设置成本发明实施方式14的三稳定型摆动电磁促动器的中立位置位于竖直下方的状态的剖视图。在本实施方式的三稳定型摆动电磁促动器114中，在设置于设置场所时，以中立位置位于竖直下方的方式进行设置。中立稳定位置由于不具有物理性地停止的结构，故而当可动元件1的位置从中心偏移而停止时，可动元件在自重的作用下旋转而无法稳定在中立位置。因此，通过将中立位置配置于下方，即使是在从中立位置偏移的位置停止，可动元件1也能够在自重的作用下稳定在中立位置。因此，例如即使在驱动中产生事故而无法对线圈通电从而导致可动元件1停止在驱动中途的情况下，也能够利用自重而稳定在中立位置。

实施方式15

图40是表示本发明实施方式15的三稳定型摆动电磁促动器的可动元件在中立位置由螺线管装置保持的状态的剖视图。在图40中，在本实施方式的三稳定型摆动电磁促动器115中还具有带插棒35a的螺线管装置35，该插棒35a沿半径方向出入，其前端与设置于可动元件1的凹部卡合。设置在中立位置的螺线管装置35接通或切断向驱动线圈35b的电流供给，从而使插棒35a出入。在可动元件1上设置凹部，在该凹部中嵌入插棒35a的前端。

在本实施方式中，在中立位置采用螺线管装置35而物理性地保持可动元件1。若如实施方式8和实施方式9那样配置永久磁铁，则即使在不对线圈通电时，也能够使之稳定在中立位置。但是，在因地震等而从外部施加振动的情况下，有可能脱离中立位置。因此，在本实施方式中，在可动元件1稳定在中立位置时，通过将螺线管装置35的插棒35a插入可动元件1而进行物理固定。

实施方式16

图41是表示本发明实施方式16的三稳定型摆动电磁促动器的线圈的连接方法的主要部分的电路图。对相邻的线圈47B和线圈47C进行说明。通过并联连接线圈47B和线圈47G，能够增大每一个线圈的电阻。因此，由于能够减小线圈的线径，可以实现线圈的轻量化和低成本化。

下面，表示电源采用电容器时的电路方程式。

$q\left(t\right)/C$

dq(t)/dt＝I(t)

在此，q表示电荷(C)，C表示静电容量(F)，I表示电流(A)，R表示电阻(Ω)，L表示自感(H)，x表示可动元件位置(m)，

表示磁通(T)。在该式中，在欧姆的式子上加上右边的第二项的自感项和第三项的感应电压项。根据该式子，由于左边的电容器容量和右边的电阻是一定的，因此，若自感项和感应电压项增大，则可以说电流变小。若为串联连接，则自感成为两个线圈的量，而若为并联连接，则成为一个线圈量的自感，因此，自感项变小，电流变大。

下面对感应电压项进行说明。图42是表示用于对因可动元件的位置而引起的感应电压项进行说明的、可动元件位于中立位置的状态的剖视图。图43是表示用于对因可动元件的位置而引起的感应电压项进行说明的、可动元件位于中立位置和第一稳定位置之间的状态的剖视图。感应电压项由磁通量决定，因此，用各位置的磁通量和电流值进行评价。在图42的驱动初期，线圈47B和线圈47G的磁通量小，因此，在线圈47B和线圈47G中流动有相同量的电流值。而在图43的位置中，线圈47B的磁通量大，线圈47G的磁通量小，因此，线圈47G中流动的电流的比例变大。由于线圈47B用于驱动初期的驱动力，因此，在图43的位置，不对驱动力作用，线圈47G驱动可动元件1。因此，在图43的位置，若电流不在线圈47B中流动而多在线圈47G中流动的话，效率高。因此，通过并联连接线圈，感应电压项起作用，从而可以进行使电流在驱动后期难以在线圈47B中流动而多在线圈47G中流动的电流控制。

如上所述，本发明的三稳定型摆动电磁促动器适用于与开关、断路器连接的电磁促动器，尤其适用于如下的电磁促动器，该电磁促动器与由两个固定接点和一个可动接点构成开关、断路器的“接通”、“切断”、“接通”动作连动，可动元件在3处停止。

Claims (9)

1.一种三稳定型摆动电磁促动器，其特征在于，具有：

定子，呈圆筒状，朝向中心方向突出设置有多个第一磁极；

可动元件，在所述定子的内侧沿圆周方向延伸，并能沿该圆周往复转动地被支承，该可动元件在旋转方向端部上形成有向旋转方向突出的卡合凸部；以及

多个第一线圈，卷绕在所述第一磁极上，以使所述可动元件停止在作为其转动范围的一端侧的第一稳定位置、作为其转动范围的另一端侧的第二稳定位置以及作为中间位置的中立位置这三个位置的方式施力；

在所述第一稳定位置和所述第二稳定位置设置有由磁性体构成的第二磁极，该第二磁极与所述可动元件的旋转方向端部抵接而挡住该可动元件，

在所述第一稳定位置和所述第二稳定位置上设置有第二线圈，该第二线圈以围绕位于所述第一稳定位置和所述第二稳定位置的所述可动元件的方式配置。

2.如权利要求1所述的三稳定型摆动电磁促动器，其特征在于，在所述第二磁极上形成有用于与所述卡合凸部卡合的卡合凹部。

3.如权利要求2所述的三稳定型摆动电磁促动器，其特征在于，所述卡合凸部形成在从所述可动元件的端部的半径方向中心向所述第一线圈侧偏心的位置。

4.如权利要求1所述的三稳定型摆动电磁促动器，其特征在于，在所述第一线圈间的所述第一磁极的旋转轴方向两端部配置磁性体。

5.如权利要求1所述的三稳定型摆动电磁促动器，其特征在于，设置有用于辅助所述可动元件的驱动力的第一永久磁铁，该第一永久磁铁沿着所述可动元件的移动方向以与该可动元件相向的方式配置。

6.如权利要求1所述的三稳定型摆动电磁促动器，其特征在于，在所述中立位置的所述可动元件的圆周方向两端部，设有用于辅助所述可动元件在所述中立位置的稳定的第二永久磁铁。

7.如权利要求1所述的三稳定型摆动电磁促动器，其特征在于，在所述中立位置的所述可动元件的圆周方向两端的旋转轴方向两端部，设有用于辅助所述可动元件在所述中立位置的稳定的第二永久磁铁。

8.如权利要求1所述的三稳定型摆动电磁促动器，其特征在于，在所述第二磁极的旋转轴方向两端部设置有第三永久磁铁。

9.如权利要求1所述的三稳定型摆动电磁促动器，其特征在于，还具有螺线管装置，该螺线管装置具有插棒，该插棒在半径方向出入并且其前端与设置于所述可动元件的凹部卡合。

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