CN103262185B - 电磁操作装置 - Google Patents

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Abstract

技术问题：本发明提供一种能实现小型化的电磁操作装置。技术方案：电磁操作装置包括：固定铁心，该固定铁心由具有固定面的横铁心部和一对纵铁心部构成；可动铁心，该可动铁心配置成能相对于固定铁心朝轴线方向变位，并设置有与固定铁心的横铁心部的固定面相对的可动面；电磁线圈，该电磁线圈配置在可动铁心与固定铁心的纵铁心部之间；以及驱动轴，该驱动轴配置在可动铁心的轴线方向中心部，并且以能与可动铁心连动地沿轴线方向变位的方式贯穿固定铁心的横铁心部，用于驱动开关装置的开关部打开、闭合，设置有限位件，该限位件配置在驱动轴的贯穿固定铁心的横铁心部的轴部上，并通过在开关装置的开极动作时与固定铁心的横铁心部抵接，来限定可动铁心的开极方向位置。

Description

电磁操作装置
技术领域
本发明涉及一种在例如真空阀之类的断路器等开关装置中使用的电磁操作装置。
背景技术
以往，作为用于驱动例如真空阀之类的断路器等开关装置的开关部进行开闭的电磁操作装置，具有图8所示的结构。
在图8所示的现有技术的电磁操作装置中，合闸线圈（日文：投入コィル）6和跳闸线圈日文：引き外しコィル)7经由绕线管8固定在轭（固定铁心）9上。此外，闸铁（braking iron）2也固定在轭（固定铁心）9上。
柱塞（可动铁心）10沿着合闸线圈6和跳闸线圈7的中心轴配置，并与轭（固定铁心）9及闸铁2一起形成磁回路，能在电流流过合闸线圈6和跳闸线圈7时产生的磁力或解扣弹簧11的作用下移动。
轴1固定在柱塞（可动铁心）10的中心轴上，并贯穿闸铁2，而与开闭器的开关部连接。
解扣弹簧11配置在轭（固定铁心）9与柱塞（可动铁心）10之间，并将柱塞（可动铁心）10朝开极方向施力。
在轭（固定铁心）9上通过限位按压件15固定有限位件14。此外，在柱塞（可动铁心）10上安装有缓冲器13，在开极动作时，缓冲器13与限位件14碰撞，并缓解碰撞的冲击。
此外，在轭（固定铁心）9上配置有永磁体5，利用永磁体5的磁力，克服解扣弹簧11，而将柱塞（可动铁心）10保持在闭极位置上。
接着，关于动作，一旦电流流过跳闸线圈7，则永磁体5的磁力降低，利用解扣弹簧11的弹簧力，使柱塞（可动铁心）10朝将开关部开极的方向移动，柱塞（可动铁心）10与限位件14碰撞而停止，藉此完成开极动作。
一旦电流流过合闸线圈6，则利用磁力，使柱塞（可动铁心）10朝将开关部闭极的方向移动，柱塞（可动铁心）10与闸铁2碰撞而停止，藉此完成闭极动作。
专利文献1：日本专利特开2008－53387号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
上述现有的电磁操作装置在由合闸线圈6、跳闸线圈7、轭（固定铁心）9构成的结构体的外侧上部设置由限位按压件15和限位件14构成的很大的限位结构体，因此，存在电磁操作装置的尺寸变大、成本也增加这样的问题。
此外，在上述现有的电磁操作装置中，虽然没有对轴1或柱塞（可动铁心）10的直线移动的引导进行说明，但为了实现动作的稳定化，存在需要有精度高、摩擦小的引导机构这样的问题。
本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种能实现小型化的电磁操作装置。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的电磁操作装置包括：固定铁心，该固定铁心由具有固定面的横铁心部和从上述横铁心部的两端部朝向轴线方向延伸的一对纵铁心部构成；可动铁心，该可动铁心配置成能相对于上述固定铁心沿轴线方向变位，并设置有与上述固定铁心的上述横铁心部的固定面相对的可动面；电磁线圈，该电磁线圈配置在上述可动铁心与上述固定铁心的上述纵铁心部之间，通过励磁，使上述可动铁心沿上述轴线方向变位；以及驱动轴，该驱动轴配置在上述可动铁心的轴线方向中心部，并且以能与上述可动铁心连动地沿上述轴线方向变位的方式贯穿上述固定铁心的上述横铁心部，用于驱动开关装置的开关部打开、闭合，在上述开关装置的闭极动作时，通过使上述可动铁心的可动面与上述固定铁心的上述横铁心部抵接，来限定上述可动铁心的闭极方向位置，该电磁操作装置设置有限位件，该限位件配置在上述驱动轴的贯穿上述固定铁心的上述横铁心部的轴部上，并通过在上述开关装置的开极动作时与上述固定铁心的上述横铁心部抵接，来限定上述可动铁心的开极方向位置。
此外，本发明的电磁操作装置包括：固定铁心，该固定铁心安装在框架框体的框架基台上，并由具有固定面的横铁心部和从上述横铁心部的两端部朝向轴线方向延伸的一对纵铁心部构成；可动铁心，该可动铁心配置成能相对于上述固定铁心沿轴线方向变位，并设置有与上述固定铁心的上述横铁心部的固定面相对的可动面；电磁线圈，该电磁线圈配置在上述可动铁心与上述固定铁心的上述纵铁心部之间，通过励磁，使上述可动铁心沿上述轴线方向变位；以及驱动轴，该驱动轴配置在上述可动铁心的轴线方向中心部，并且以能与上述可动铁心连动地沿上述轴线方向变位的方式贯穿上述固定铁心的上述横铁心部及上述框架基台，用于驱动开关装置的开关部打开、闭合，在上述开关装置的闭极动作时，通过使上述可动铁心的可动面与上述固定铁心的上述横铁心部抵接，来限定上述可动铁心的闭极方向位置，该电磁操作装置设置有限位件，该限位件配置在上述驱动轴的贯穿上述固定铁心的上述横铁心部及上述框架基台的轴部上，并通过在上述开关装置的开极动作时与上述框架框体的上述框架基台抵接，来限定上述可动铁心的开极方向位置。
发明效果
根据本发明的电磁操作装置，可得到能实现小型化的电磁操作装置。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的电磁操作装置的剖视图。
图2是表示本发明实施方式1的电磁操作装置的剖视图。
图3是表示本发明实施方式2的电磁操作装置的剖视图。
图4是表示本发明实施方式3的电磁操作装置的剖视图。
图5是表示本发明实施方式4的电磁操作装置的剖视图。
图6是表示本发明实施方式5的电磁操作装置的剖视图。
图7是表示本发明实施方式6的电磁操作装置的剖视图。
图8是表示现有的电磁操作装置的剖视图。
具体实施方式
实施方式1
以下，根据图1及图2对本发明实施方式1进行说明，但在各图中，对于相同或相当的构件、部位标注相同符号来进行说明。图1是表示本发明实施方式1的电磁操作装置的剖视图，其表示开关装置处于开极状态。图2是表示本发明实施方式1的电磁操作装置的剖视图，其表示开关装置处于闭极状态。
在上述各图中，示出了开关装置101例如由真空阀102构成的情况。真空阀102在真空容器中收容有固定侧电极104和可动侧电极107，其中，上述固定侧电极104固接在固定侧杆103上，上述可动侧电极107固接在可动侧杆106上，该可动侧杆106穿过波纹管105而插入到真空阀102的真空容器中，并沿着轴线方向配置。另外，在图1中，固定侧电极104和可动侧电极107彼此分开地静止在开极位置上，在图2中，固定侧电极104和可动侧电极107接触而静止在闭极位置上。即，真空阀102处于接通状态。
框架框体108是将电磁操作装置安装在框架基台108a上的构件，在框架基台108a上设置有例如供后述的驱动轴贯穿的通孔108b和供后述的操作机构120的操作轴121贯穿的通孔108c。
固定铁心109由具有固定面109a的横铁心部109b和从该横铁心部109b的两端部朝向轴线方向延伸的一对纵铁心部109c构成。
另外，作为固定铁心109的材料，只要是透磁率高的磁性材料即可，例如能列举出钢材、电磁软铁、硅钢、铁氧体及坡莫合金等。此外，固定铁心109也可以是例如将铁粉压缩并使其变硬的压粉铁心。另外，固定铁心109既可以通过将多块薄板层叠来制作，也可以通过磁性材料的一体成型来制作，还可以通过将多个分割体组合来制作。
可动铁心110配置成能相对于固定铁心109朝轴线方向变位，且沿着轴线方向配置，并且，可动铁心110由基干部110b和一对分支部110c构成，其中，上述基干部110b设置有与固定铁心109的横铁心部109b的固定面109a相对的可动面110a，上述一对分支部110c从基干部110b的侧面朝彼此相反的方向突出。
另外，作为可动铁心110的材料，只要是透磁率高的磁性材料即可，例如能列举出钢材、电磁软铁、硅钢、铁氧体及坡莫合金等。此外，可动铁心110也可以是例如将铁粉压缩并使其变硬的压粉铁心。
电磁线圈111配置在可动铁心110的基干部110b和固定铁心109的纵铁心部109c之间，并通过励磁使可动铁心110朝轴线方向变位。
驱动轴112是驱动开关装置的开关部打开、闭合的构件，其配置在可动铁心110的基干部110b的轴线方向中心部，并与可动铁心110连动地以能沿轴线方向变位的方式贯穿固定铁心109的横铁心部109b，并且也贯穿形成于框架基台108a的通孔108b。贯穿固定铁心109的横铁心部109b的驱动轴112的轴部112a的端部与开关装置1的真空阀102的可动侧杆106连接。另外，驱动轴112由透磁率低的材料（低磁性材料）（例如不锈钢等）构成。
此外，设置有限位件113，该限位件113配置在驱动轴112的贯穿固定铁心109的横铁心部109b的轴部112a上，并通过在开关装置1的真空阀102的开极动作时与固定铁心109的横铁心部109b抵接，来限定可动铁心110的开极方向位置。
连杆机构114的中央部114a通过连接构件115而与贯穿固定铁心109的横铁心部109b的驱动轴112的端部连接，并通过枢轴116枢轴连接，连杆机构114的一端部114b通过枢轴118与安装于框架基台108a的支承台117枢轴连接，连杆机构114的另一端部114c经由连接构件122而与后述操作机构120的操作轴121连接，并通过枢轴119枢轴连接在上述连接构件122上。
操作机构120与由固定铁心109和可动铁心110构成的结构体并排设置，并配置在连杆机构114的另一端部114c的上方。
操作轴121的一方侧121a贯穿插入在框架基台108a上形成的通孔108c，并与连接构件122连接。上述连接构件122与连杆机构114的另一端部114c通过枢轴119枢轴连接。
操作轴121的另一方侧121b被固接在支承构件123上，在该支承构件123与框架基台108a之间安装有解扣弹簧(日文：引き外しばね)124。
接着，对动作进行说明。在图1的状态中，固定侧电极104和可动侧电极107处于分开而静止在开极位置上的状态。即，解除电磁线圈111的吸引励磁，操作机构120的解扣弹簧124的作用力施力而将操作轴121朝上方上推。
通过将上述操作轴121朝上方上推，与操作轴121的一方侧121a连接的连杆机构114的另一端部114c便以连杆机构114的一端部114b的枢轴118为支点而朝上方侧转动。
通过以连杆机构114的一端部114b的枢轴118为支点朝上方侧转动，经由连接构件115与连杆机构114的中央部114a连接的驱动轴112便与可动铁心110一起在固定铁心109内朝上方侧变位地移动。
通过使驱动轴112与可动铁心110一起在固定铁心109内朝上方侧变位地移动，与驱动轴112的轴部112a的端部连接的开关装置1的真空阀102的可动侧杆106也与驱动轴112和可动铁心110一起连动而朝箭头B的上方移动，可动侧电极107与固定侧电极104分开而处于开极状态。
驱动轴112和可动铁心110所变位的开极方向位置的行程由限位件113安装在驱动轴112的轴部112a的哪一位置所确定。因此，如图1所示，通过使驱动轴112与可动铁心110一起在固定铁心109内朝上方侧变位地移动，限位件113与固定铁心109的横铁心部109b的背面抵接，从而能以规定的开极方向位置的行程来将驱动轴112和可动铁心110保持在开极状态。
另外，作为限位件113安装于驱动轴112的轴部112a的安装结构，通过形成为能将限位件113固定在驱动轴112的轴部112a的任意位置处这样的螺钉紧固结构，从而能调节驱动轴112和可动铁心110所变位的开极方向位置的行程。
接着，对从图1所示的开极状态朝图2所示的闭极状态的动作进行说明。在图2的状态中，固定侧电极104和可动侧电极107处于接触而静止在闭极位置上的状态。即，电磁线圈111进行吸引励磁，可动铁心110被朝固定铁心109的横铁心部109b一侧吸引，而朝下方变位地移动。
由于可动铁心110被朝固定铁心109的横铁心部109b一侧吸引、变位并移动，因此，固接在可动铁心110的基干部110b上的驱动轴112也与可动铁心110一起朝下方变位地移动。
由于驱动轴112与可动铁心110一起朝下方变位地移动，因此，通过连接构件115与驱动轴112的轴部112a的端部连接的连杆机构114的中央部114a被朝下方压下。
通过将连杆机构114的中央部114a朝下方压下，连杆机构114的另一端部114c便以连杆机构114的一端部114b的枢轴118为支点朝下方侧转动。
通过以连杆机构114的一端部114b的枢轴118为支点朝下方侧转动，经由连接构件122与连杆机构114的另一端部114c连接的操作轴121的一方侧121a便克服操作机构120的解扣弹簧124的作用力而将操作轴121朝下方压下。解扣弹簧124被压缩，并蓄积作用力。
接着，一旦可动铁心110与固定铁心109的横铁心部109b一侧抵接，则与驱动轴112的轴部112a的端部连接的开关装置1的真空阀102的可动侧杆106也与驱动轴112和可动铁心110一起连动，朝箭头A的下方移动，使固定侧电极104与可动侧电极107接触，来保持闭极状态。另外，保持固定侧电极104和可动侧电极107的闭极状态是通过未图示的永磁体来进行的。
如上所述，根据本实施方式1，由于在配置于可动铁心110的基干部110b的轴线方向中心部且贯穿固定铁心109的横铁心部109b的驱动轴112的轴部112a上设置有限位件113，该限位件113通过在开关装置1的真空阀102的开极动作时与固定铁心109的横铁心部109b抵接来限定可动铁心110的开极方向位置，因此，没有如上述现有的电磁操作装置那样，在由合闸线圈6、跳闸线圈7、轭（固定铁心）9构成的结构体的外侧上部设置由限位按压件15和限位件14构成的很大的限位结构体，因而，能实现小型化和成本降低。
在上述实施方式1中，示出了在固定铁心109的横铁心部109b的供驱动轴112贯穿的部分上配置有由非磁性体构成的筒形导向件125的情况，由于通过设置该筒形导向件125，不仅能使可动侧杆106的位置精度变得稳定，还能减少与驱动轴112的滑动摩擦，因此，能实现可动铁心110沿轴线方向动作时的动作稳定，并能防止驱动轴112的滑动部的磨损。
实施方式2
根据图3对本发明实施方式2进行说明，但在图中，对于相同或相当的构件、部位标注相同符号来进行说明。图3是表示本发明实施方式2的电磁操作装置的剖视图，其表示开关装置处于开极状态。
在本实施方式2中，在与限位件113相对的固定铁心109的横铁心部109b的背面部配置有由例如盘簧构成的弹性体126，在开极动作时，在即将完成开极动作之前，限位件113与由盘簧构成的弹性体126抵接，从而能缓和限位件113与固定铁心109的横铁心部109b抵接时的冲击力。
这样，根据本实施方式2，通过以简单的结构设置弹性体126，可以不另外设置其它机构，能以低成本设置开极动作时的冲击缓冲机构。另外，作为弹性体126，不限定于盘簧，也可以是绕线弹簧、橡胶，都能起到同样的效果。
实施方式3
根据图4对本发明实施方式3进行说明，但在图中，对于相同或相当的构件、部位标注相同符号来进行说明。图4是表示本发明实施方式3的电磁操作装置的剖视图，其表示开关装置处于闭极状态。
在本实施方式3中，在与限位件113相对的固定铁心109的横铁心部109b的背面部配置缓冲器127，在开极动作时，在即将完成开极动作之前，限位件113与缓冲器127抵接，从而能缓和限位件113与固定铁心109的横铁心部109b抵接时的冲击力。
这样，根据本实施方式3，通过以简单的结构设置缓冲器127，可以不另外设置其它机构，能以低成本设置开极动作时的冲击缓冲机构。另外，作为缓冲器127的替代，也可以是冲击吸收器（shock absorber），能起到同样的效果。此外，也可以与上述弹性体126并用。
实施方式4
根据图5对本发明实施方式4进行说明，但在图中，对于相同或相当的构件、部位标注相同符号来进行说明。图5是表示本发明实施方式4的电磁操作装置的剖视图，其表示开关装置处于开极状态。
在本实施方式4中，在与可动铁心110的基干部110b的可动面110a相对的固定铁心109的横铁心部109b的固定面109a上配置有缓冲器128，在闭极操作时，在即将完成闭极动作之前，可动铁心110的基干部110b的可动面110a与缓冲器128抵接，来缓和可动铁心110的基干部110b与固定铁心109的横铁心部109b抵接时的冲击力。此外，由于是在固定铁心109的横铁心部109b上安装有缓冲器128，因此，不会像上述现有的电磁操作装置那样，使可动部变重。
这样，根据本实施方式4，通过以简单的结构设置缓冲器128，可以不另外设置其它机构，能以低成本设置闭极动作时的冲击缓冲机构。另外，作为缓冲器128的替代，也可以是冲击吸收器（shock absorber），能起到同样的效果。
实施方式5
根据图6对本发明实施方式5进行说明，但在图中，对于相同或相当的构件、部位标注相同符号来进行说明。图6是表示本发明实施方式5的电磁操作装置的剖视图，其表示开关装置处于开极状态。
在本实施方式5中，在筒形导向件125与固定铁心109的横铁心部109b之间配置有由例如盘簧构成的弹性体129，由盘簧构成的弹性体129将圆筒导向件125朝圆筒导向件125的垂直轴方向施力。
固定铁心109为提高磁力的产生效率而采用薄板的层叠结构，在层叠结构中，很难在层叠面上平行地高精度加工出对筒形导向件125进行固定的孔。
根据本实施方式5，通过将由例如盘簧构成的弹性体129配置在筒形导向件125与固定铁心109的横铁心部109b之间，即便在固定铁心109的横铁心部109b的孔与圆筒导向件125的外径间的间隙存在偏差的情况下，也能利用由盘簧构成的弹性体129来吸收上述尺寸偏差，从而能高精度且稳定地固定圆筒导向件125的位置。
实施方式6
根据图7对本发明实施方式6进行说明，但在图中，对于相同或相当的构件、部位标注相同符号来进行说明。图7是表示本发明实施方式6的电磁操作装置的剖视图，其表示开关装置处于开极状态。
在上述各实施方式中，对限位件113与固定铁心109的横铁心部109b抵接的情况进行了说明，但如图7所示，也可以使限位件113与框架框体108的框架基台108a的和固定铁心109侧相反一侧的面抵接，能起到相同的效果。
工业上的可利用性
本发明能理想地用于实现小型化的电磁操作装置。

Claims (14)

1.一种电磁操作装置，包括：
固定铁心，该固定铁心由具有固定面的横铁心部和从所述横铁心部的两端部朝向轴线方向延伸的一对纵铁心部构成；
可动铁心，该可动铁心配置成能相对于所述固定铁心沿轴线方向变位，并设置有与所述固定铁心的所述横铁心部的固定面相对的可动面；
电磁线圈，该电磁线圈配置在所述可动铁心与所述固定铁心的所述纵铁心部之间，通过励磁，使所述可动铁心沿所述轴线方向变位；以及
驱动轴，该驱动轴配置在所述可动铁心的轴线方向中心部，并且以能与所述可动铁心连动地沿所述轴线方向变位的方式贯穿所述固定铁心的所述横铁心部，用于驱动开关装置的开关部打开、闭合，
在所述开关装置的闭极动作时，通过使所述可动铁心的可动面与所述固定铁心的所述横铁心部的固定面抵接，来限定所述可动铁心的闭极方向位置，
其特征在于，
所述电磁操作装置设置有限位件，该限位件配置在所述驱动轴的贯穿所述固定铁心的所述横铁心部的轴部上，并通过在所述开关装置的开极动作时与所述固定铁心的所述横铁心部的背面抵接，来限定所述可动铁心的开极方向位置。
2.如权利要求1所述的电磁操作装置，其特征在于，在与所述限位件相对的所述固定铁心的所述横铁心部上配置有弹性体。
3.如权利要求1或2所述的电磁操作装置，其特征在于，在与所述限位件相对的所述固定铁心的所述横铁心部上配置有缓冲器或冲击吸收器。
4.如权利要求1或2所述的电磁操作装置，其特征在于，在与所述可动铁心的所述可动面相对的所述固定铁心的所述横铁心部的所述固定面上配置有缓冲器或冲击吸收器。
5.如权利要求3所述的电磁操作装置，其特征在于，在与所述可动铁心的所述可动面相对的所述固定铁心的所述横铁心部的所述固定面上配置有缓冲器或冲击吸收器。
6.如权利要求1或2所述的电磁操作装置，其特征在于，在所述固定铁心的所述横铁心部的供所述驱动轴贯穿的部分上配置有筒形导向件。
7.如权利要求3所述的电磁操作装置，其特征在于，在所述固定铁心的所述横铁心部的供所述驱动轴贯穿的部分上配置有筒形导向件。
8.如权利要求4所述的电磁操作装置，其特征在于，在所述固定铁心的所述横铁心部的供所述驱动轴贯穿的部分上配置有筒形导向件。
9.如权利要求5所述的电磁操作装置，其特征在于，在所述固定铁心的所述横铁心部的供所述驱动轴贯穿的部分上配置有筒形导向件。
10.如权利要求6所述的电磁操作装置，其特征在于，在所述筒形导向件与所述固定铁心的所述横铁心部之间配置有弹性体。
11.如权利要求7所述的电磁操作装置，其特征在于，在所述筒形导向件与所述固定铁心的所述横铁心部之间配置有弹性体。
12.如权利要求8所述的电磁操作装置，其特征在于，在所述筒形导向件与所述固定铁心的所述横铁心部之间配置有弹性体。
13.如权利要求9所述的电磁操作装置，其特征在于，在所述筒形导向件与所述固定铁心的所述横铁心部之间配置有弹性体。
14.一种电磁操作装置，包括：
固定铁心，该固定铁心安装在框架框体的框架基台上，并由具有固定面的横铁心部和从所述横铁心部的两端部朝向轴线方向延伸的一对纵铁心部构成；
可动铁心，该可动铁心配置成能相对于所述固定铁心沿轴线方向变位，并设置有与所述固定铁心的所述横铁心部的固定面相对的可动面；
电磁线圈，该电磁线圈配置在所述可动铁心与所述固定铁心的所述纵铁心部之间，通过励磁，使所述可动铁心沿所述轴线方向变位；以及
驱动轴，该驱动轴配置在所述可动铁心的轴线方向中心部，并且以能与所述可动铁心连动地沿所述轴线方向变位的方式贯穿所述固定铁心的所述横铁心部及所述框架基台，用于驱动开关装置的开关部打开、闭合，
在所述开关装置的闭极动作时，通过使所述可动铁心的可动面与所述固定铁心的所述横铁心部的固定面抵接，来限定所述可动铁心的闭极方向位置，
其特征在于，
所述电磁操作装置设置有限位件，该限位件配置在所述驱动轴的贯穿所述固定铁心的所述横铁心部及所述框架基台的轴部上，并通过在所述开关装置的开极动作时与所述框架框体的所述框架基台的同所述固定铁心相反的一侧抵接，来限定所述可动铁心的开极方向位置。
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