CN105556630A

CN105556630A - 开关装置的操作机构

Info

Publication number: CN105556630A
Application number: CN201480050912.8A
Authority: CN
Inventors: 纲田芳明; 腰塚正; 金谷和长; 安藤正将
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-05-04
Also published as: JP6235374B2; US20160099123A1; JP2015162338A; WO2015129115A1; US9508514B2; EP3113201B1; EP3113201A4; EP3113201A1

Abstract

提供一种可靠性高的开关装置的操作机构，能够减轻操作机构的可动部的重量，降低驱动所需要的电能，并且能够获得较长的行程以及高响应和高速度，并且能够减小开路动作停止时的冲击力。电磁斥力机构部(10)和磁闩锁部(20)通过排斥固定部件(11)和固定轭铁(21)固定设置于开关装置(1)和弹簧驱动部(30)之间。电磁斥力机构部(10)具有：固定接合于排斥固定部件(11)的排斥线圈(12)、固定接合于可动轴(5)的加强板(14)及固定接合于加强板(14)的排斥环。磁闩锁部(20)具有固定接合于固定轭铁(21)的永磁铁(22)、固定接合于永磁铁(22)的闩锁环(23)、固定接合于可动轴上的可动轭铁(24)。弹簧驱动部(30)具有支承架(31)、弹簧保持板(32)、开路弹簧(33)、缓冲部(40)、第一和第二电磁螺线管(50、60)。

Description

开关装置的操作机构

技术领域

本发明的实施方式涉及一种利用响应速度快且行程较长的电磁斥力驱动的开关装置的操作机构。

背景技术

关于利用电磁斥力的原理的开关装置的操作机构存在多个提案。但是，其操作机构大多数适用于真空阀。因此，与接点部的行程相当的操作机构的位移虽然依赖于电压级别，但是为比较短的十几毫米以下。

另外，为了提高从断开指令到开始动作为止的响应速度，提出了一种操作机构，除了电磁斥力机构的固定线圈之外还设置有可动线圈，利用少的电能实现高响应。

例如，在专利文献1和专利文献2中公开了一种操作机构，具备开关部、可动线圈、断开用固定线圈、闭合用固定线圈、磁闩锁机构。开关部具有能够自由接触或分离的固定电极和可动电极。可动线圈是固定在与可动电极连接的可动轴的中间部的线圈。断开用固定线圈是在可动线圈的轴线方向上配置于可动电极侧，并在与可动线圈之间产生排斥的线圈。闭合用固定线圈是相对于可动线圈固定于断开用固定线圈的相反侧，并在与可动线圈之间产生排斥的线圈。磁闩锁机构是在可动轴的端部利用永磁铁的磁引力的机构。

这种利用电磁斥力机构的操作机构的特征点在于能够获得高响应、高速度。但是，虽然能够获得高响应、高速度，但另一方面为了增大作用于可动部的加速度，需要使可动部比较牢固。

为了应对这一情况，在专利文献3中提出了一种将线圈固定接合到可动部的操作机构。在该现有技术中提出了一种通过树脂模塑或清漆将可动线圈粘接并加强的方法。另外，还提出一种在非磁性体的壳体内收纳可动线圈来提高刚性的方法。

并且，适用于真空断路器的电磁斥力机构需要具备能够保持开路状态或闭路状态下的真空阀内的触点位置的功能。但是，这种位置保持机构的响应性会影响利用电磁斥力机构的开关装置整体的响应时间。为了应对这一情况，除了专利文献1和专利文献2之外，在专利文献4中也提出了一种不需要进行机械性的保持和释放动作的磁闩锁机构。

在专利文献4中，操作杆被保持为能够在使可动触头相对于固定触头接触或分离的方向上移动。并且，弹性体相对于被限制了移动量的可动部件对操作杆进行施力。设置有用于对可动部件进行保持和吸引驱动的永磁铁，在可动部件固定有操作电磁铁。在可动部件的端部配置有驱动用的弹簧，用作朝向开路动作方向的驱动源。

进而，在专利文献5中公开了一种适当地制止电磁斥力机构的高速度的动作的技术。在该技术中，与专利文献1和专利文献2同样地，固定线圈配置于断开位置侧和闭合位置侧。例如，在断开动作中，脉冲电流流过触点侧的固定线圈，可动触点和可动部向断开方向动作。并且，在断开动作结束之前，脉冲电流流过另一方的固定线圈，使其产生电磁斥力以制止动作。由此，对可动部作用有制动力，可动部整体停止。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-139805号公报

专利文献2：日本特开2005-78971号公报

专利文献3：日本特开2002-124162号公报

专利文献4：日本特开2000-268683号公报

专利文献5：日本特开平9-7468号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1和2记载的电磁斥力机构中，为了高效率地使用电能，需要利用铜等良导体构成可动线圈。但是，由于铜的比重大，包括可动线圈在内的可动部整体会变重，成为响应性和速度降低的原因。

并且，固定线圈和可动线圈适当地分离时，作用于可动线圈的电磁斥力急剧地变弱，在作用有摩擦力等外力的情况下，存在速度在动作中途降低的可能性。因此，难以将电磁斥力机构应用到距离(行程)较长的开关装置的操作机构。

进而，磁闩锁的可动件为了获得保持力，需要在某种程度上增大可动件和磁轭之间的接触面积，进而需要在断开状态和闭合状态双方的状态下进行保持。因此，可动件变粗变长，可动部整体变重，响应性和速度会降低。

在专利文献3所述的操作机构中，出于提高可动线圈的强度的目的，采用利用树脂模塑等的粘接强化可动线圈的方法或者利用非磁性体的壳体覆盖可动线圈。因此，可动部的重量增大，成为响应性和速度降低的原因。

在专利文献4所述的操作机构中，在可动部件上固定接合有操作电磁铁绕组。因此，可动部的重量增大，响应性和速度会降低。并且，也不具有用于使开路动作停止的制动装置。因此，动作停止时的冲击力变大，成为各部件的强度降低的原因。

并且，在行程较长的情况下，为了进行闭路动作需要增大操作电磁铁的电磁力。其理由是因为：闭路动作需要在将开路弹簧蓄势的同时使可动部整体向闭路方向动作，在闭路动作的初始阶段，磁吸引面分离，电磁力变小。为了增大闭路动作的电磁力，需要进一步卷绕更多的操作电磁铁绕组。这样一来，可动部的重量进一步增大，成为开路动作时的响应性和速度降低的原因。

进而，在专利文献5中，在开路动作的后半部分，在闭合位置侧的固定线圈中流过电流，对可动线圈施加电磁斥力。将该电磁斥力用作可动线圈的制动力而使开路动作停止。由此，停止时的冲击力降低，但开路动作所需要的电能必须增多，存在驱动电源变得大型化的问题。

本发明的实施方式为了解决上述现有技术的问题而提出，其目的在于提供一种可靠性高的开关装置的操作机构，能够减轻操作机构的可动部的重量，降低驱动所需要的电能，并且能够获得较长的行程以及高响应和高速度，并且能够减小开路动作停止时的冲击力。

用于解决课题的方案

作为本发明的实施方式的开关装置的操作机构为了达成上述目的而提出，是一种(a)通过对从开关装置的可动电极延伸出来的可动轴进行操作而使可动电极相对于固定电极接触或分离的操作机构，其特征在于，(b)所述操作机构电磁斥力机构部、磁闩锁部和弹簧驱动部，(c)所述电磁斥力机构部和所述磁闩锁部通过固定部件固定设置于所述开关装置和所述弹簧驱动部之间，(d)所述电磁斥力机构部具有：固定接合于所述固定部件的排斥线圈、固定接合于所述可动轴上的加强板、以及固定接合于所述加强板的排斥环，(e)所述磁闩锁部具有：固定接合于所述固定部件的永磁铁、固定接合于所述永磁铁的闩锁环、以及固定接合于所述可动轴上的可动轭铁，(f)所述弹簧驱动部具有：固定设置于所述固定部件的支承架、固定接合于所述可动轴的端部的弹簧保持板、在所述弹簧保持板和所述支承架之间被配置成包围所述可动轴的开路弹簧、固定设置于所述支承架的缓冲部、以及固定设置于所述支承架的电磁螺线管。

附图说明

图1是表示第一实施方式涉及的开关装置的操作机构的闭路状态的剖视图。

图2是表示第一实施方式涉及的开关装置的操作机构的开路状态的剖视图。

图3是表示第一实施方式涉及的开关装置的操作机构的闭路动作中途状态的剖视图。

图4是表示第一实施方式涉及的开关装置的操作机构的第一电磁螺线管的开路位置的剖视图。

图5是表示第一实施方式涉及的开关装置的操作机构的第一电磁螺线管的闭路位置的剖视图。

图6是表示第一实施方式涉及的开关装置的操作机构的第二电磁螺线管的开路位置的剖视图。

图7是表示第一实施方式涉及的开关装置的操作机构的第二电磁螺线管的闭路位置的剖视图。

图8是表示第一实施方式涉及的开关装置的操作机构的电磁螺线管的位移和磁引力的关系的说明图。

图9是表示第二实施方式涉及的开关装置的操作机构的闭路状态的剖视图。

具体实施方式

[第一实施方式]

参照图1～图8说明第一实施方式涉及的开关装置的操作机构。

[结构]

参照图1说明本实施方式的结构。本实施方式是与开关装置1连接并对其开关进行操作的操作机构6。

[开关装置]

首先说明开关装置1的结构。开关装置1具有压力容器2、固定电极3、可动电极4、可动轴5。压力容器2是收纳有绝缘性气体的气密容器。固定电极3是圆柱状的导电性部件，其一端固定于压力容器2的内部。可动电极4是具有下底面的圆筒状的导电性部件，其上部的开口端与固定电极3相对配置。

可动轴5是圆柱状的导电性部件，其一端固定于可动电极4的下底部。可动轴5与固定电极3同轴，其一部分从可动电极4贯穿压力容器2的气密孔2a并向外部延伸。可动轴5通过利用后述的操作机构6向轴方向移动而使可动电极4移动，使可动电极4的开口端与固定电极3的另一端接触或分离。

[操作机构]

操作机构6是固定于压力容器2的延伸有可动轴5的外侧面并驱动可动轴5和可动电极4的机构。该操作机构6具有电磁斥力机构部10、磁闩锁部20和弹簧驱动部30。另外，电磁斥力机构部10的排斥固定部件11和磁闩锁部20的固定轭铁21是包含在固定部件的概念内的部件。

[电磁斥力机构部]

电磁斥力机构部10具有：排斥固定部件11、排斥线圈12、排斥环13、加强板14。排斥固定部件11是由非磁性材料形成，具有上底部的筒状的固定部件。排斥固定部件11的上底部固定于压力容器2，并且排斥固定部件11支承被插通于上底部的滑动孔11a的可动轴5使之自由滑动。

排斥线圈12是圆环状的线圈，以包围可动轴5的方式固定接合于排斥固定部件11的上底部。加强板14由圆盘形状的轻金属构成，固定接合于可动轴5。排斥环13是由良导体材料形成的圆环形状的板状部件，固定接合于加强板4中的与排斥线圈12相对的一侧。

[磁闩锁部]

磁闩锁部20具有固定轭铁21、永磁铁22、闩锁环23、可动轭铁24。

(固定轭铁)

固定轭铁21是由磁性材料形成并具有上底部的筒状的固定部件。固定轭铁21被固定成其上底部塞住排斥固定部件11的开口，并且在上底部的孔中插通有可动轴5。

(永磁铁)

永磁铁22是剖面为矩形的圆环形状的磁铁，以包围可动轴5的方式固定接合于固定轭铁21的上底部。该永磁铁22在轴方向的相对的端面分别磁化成N极和S极。

(闩锁环)

闩锁环23通过磁性材料形成为剖面为矩形的圆环形状，以包围可动轴5的方式固定接合于永轭铁22。闩锁环23的下端的内侧的角部23a以内径变小的方式向内侧突出。

(可动轭铁)

可动轭铁24是磁性材料的剖面有檐帽型形状。即，可动轭铁24具有圆筒形的头顶部24b和在其端部的周围呈圆环状突出的凸缘部24a。由于头顶部24b的直径的扩大，头顶部24b的与固定轭铁21的内表面相对的面的面积增大，并且角部向外侧突出。可动轴5插通并固定接合于可动轭铁24。随着可动轴5的移动，可动轭铁24的头顶部24b在永磁铁22和闩锁环23内出没。

在上述固定轭铁21的下部的开口端以开口的内径变窄的方式形成有圆环状的突出部21b。如图2所示，可动轭铁24的凸缘部24a进入该突出部21b的内部。固定轭铁21的上底部的内表面中与可动轭铁24的头顶部24b相对的面成为通过磁力吸引可动轭铁24的吸附面21a。头顶部24b和吸附面21a的间隙形成空气隙25a。另外，如图2所示，可动轭铁24的凸缘部24a进入突出部21b的内部时，闩锁环23的角部23a和头顶部24b的间隙形成空气隙26a。

(闭路侧磁回路)

在下文中，如图1所示，将固定电极3与可动电极4抵接、开关装置1闭路的状态称为闭路状态。在该闭路状态下，固定轭铁21的吸附面21a和可动轭铁24的头顶部24b靠近，闩锁环23和可动轭铁24的凸缘部24a靠近。因此，如虚线所示，形成基于上述靠近的部件的闭路侧磁回路25。由此，可动轭铁24通过永磁铁22的磁力被吸引到闩锁环23。由于头顶部24b的上表面的面积被扩大，因此能够获得强的磁引力。

(电路侧磁回路)

另外，如图2所示，将固定电极3与可动电极4分离、开关装置1开路的状态称为开路状态。在该开路状态下，固定轭铁21的突出部21b和凸缘部24a靠近，闩锁环23的角部23a和可动轭铁24的头顶部24b的角部靠近。因此，如虚线所示，形成基于上述靠近的部件的开路侧磁回路26。由此，可动轭铁24通过永磁铁22的磁力被吸引到闩锁环23侧。

闩锁环23的角部23a向内侧突出，头顶部24b的角部向外侧突出，因此能够抑制空气隙26a的放大所导致的磁阻的增加，能够确保磁引力。其中，图2所示的闩锁环23的角部23a和头顶部24b的角部之间的空气隙26a大于图1所示的固定轭铁21的吸附面21a和可动轭铁24的头顶部24b之间的空气隙25a。因此，图2所示的开路状态在与图1所示的闭路状态进行比较的情况下，磁阻变大，磁引力变小。

[弹簧驱动部]

弹簧驱动部30具有支承架31、弹簧保持板32、开路弹簧33、缓冲部40、第一电磁螺线管50、第二电磁螺线管60。

(支承架)

支承架31是由非磁性材料构成的容器，其上表面固定设置于固定轭铁21的开口端。支承架31支承被插通于其上表面的滑动孔的可动轴5使之自由滑动。

(弹簧保持板)

弹簧保持板32是具有圆筒形的头顶部和在其端部的周围呈圆环状突出的凸缘部的部件，支承架31内的可动轴5的端部固定接合于头顶部。

(开路弹簧)

开路弹簧33以包围可动轴5的方式配置于支承架31与弹簧保持板32的凸缘部之间，具有始终向开路方向对可动轴5施力的弹力。

(缓冲部)

缓冲部40具有：作为流体的工作油41、缸42、活塞43、密封板44、复位弹簧45、活塞头46。缸42固定设置于可动轴5的延长方向的支承架31上，在内部空间内封入有工作油41。活塞43以能够在与可动轴5同轴的方向上滑动的方式配置于缸42。密封板44固定接合于缸42的端部以密封工作油41并限制活塞43的可动范围。在缸42的底部和活塞43之间配置有复位弹簧45。复位弹簧45具有始终将活塞43向密封板44的方向推出的方向施力的弹力。

在活塞43中的向缸42的外部突出的端部上，固定接合有活塞头46。活塞头46和密封板44构成为在复位弹簧45向收缩方向移动时抵接来限制活塞43的可动范围。并且，在活塞43中配置有用于速度控制或缓冲的阻尼孔43a，将缸42内的收纳有复位弹簧45的空间与密封板44的下部的空间的连通进行开闭。

可动电极4从固定电极3远离而进行开路动作时，弹簧保持板32和活塞头46抵接。进而，活塞43被可动电极4施力而移动一定距离时，活塞头46与密封板44抵接，活塞头46、弹簧保持板32和可动轴5停止。

进而，在本实施方式中设定成在开关装置1的闭路状态下，在设磁闩锁部20的磁引力为Fmc、开路弹簧33的弹性力为Fkc时，Fmc＞Fkc。并且设定成在开关装置1的开路状态下，在设磁闩锁部20的磁引力为Fmo、开路弹簧33的弹性力为Fko、缓冲部40的复位弹簧45的弹性力为Fdo时，Fko＞(Fmo+Fdo)。

(电磁螺线管)

电磁螺线管50、60在缓冲部40的周围配置有多个，并被固定设置于支承架31。多个电磁螺线管50包括具有不同电磁吸引特性的螺线管。

首先，在图4、图5中表示作为代表性的电磁螺线管的第一电磁螺线管50。图4是第一电磁螺线管50在开路位置的结构图，图5是第一电磁螺线管50在闭路位置的结构图。第一电磁螺线管50具有：插棒式铁芯51、螺线管轭铁52、螺线管线圈53、衔铁54、弹簧座55、复位弹簧56、支承部58。

螺线管轭铁52是电磁螺线管50的外部骨架，由磁性材料构成，在内部具有空间。在内部空间的上部配置有螺线管线圈53。插棒式铁芯51是配置于螺线管轭铁52的中心轴上的棒状的部件。插棒式铁芯51插通于螺线管轭铁52的上表面的孔，一端向外部突出，与弹簧保持板32接触或分离。并且，在插棒式铁芯51的中央部固定接合有衔铁54。

衔铁54是由磁性材料构成的圆筒形的部件。衔铁54以能够沿着插棒式铁芯51的轴方向移动的方式收纳于在螺线管轭铁52的内部空间的中央部形成的收纳部中。该衔铁54的外径小于螺线管线圈53的内径，衔铁54设置成也能够在螺线管线圈53内进退。

并且，插棒式铁芯51的另一端插通于螺线管轭铁52的底面的孔，向外部突出，固定接合于弹簧座55。弹簧座55是与插棒式铁芯51同轴的圆板状的部件。在弹簧座55和螺线管轭铁52之间，以卷绕插棒式铁芯51的方式配置有复位弹簧56。复位弹簧56具有向使插棒式铁芯51向弹簧座55侧移动的方向施力的弹力。进而，支承部58是收纳插棒式铁芯51和复位弹簧56的筒状的部件，其上端固定接合于螺线管轭铁52的下端。支承部58的下端固定设置于支承架31的内底。

第一电磁螺线管50的衔铁54在电流流过螺线管线圈53时被激励，如图5所示，衔铁54的上部的吸引面54a朝向螺线管轭铁52的吸引面52a移动并抵接之后，停止。此时的磁路57用虚线表示。进而，电流的供给消失时，由于复位弹簧56的弹力，如图4所示，衔铁54移动到激励前的位置。

作为下一个代表性的电磁螺线管，在图6、图7中表示第二电磁螺线管60。图6是第二电磁螺线管60在开路位置的结构图，图7是第二电磁螺线管60在闭路位置的结构图。第二电磁螺线管60具有：插棒式铁芯61、螺线管轭铁62、螺线管线圈63、衔铁64、弹簧座65、复位弹簧66、支承部68。

螺线管轭铁62是电磁螺线管60的外部骨架，由磁性材料构成，在内部具有空间。在内部空间的上部配置有螺线管线圈63。插棒式铁芯61是配置于螺线管轭铁62的中心轴上的棒状的部件。插棒式铁芯61插通于螺线管轭铁62的上表面的孔，一端向外部突出，与弹簧保持板32接触。并且，在插棒式铁芯61的中央部固定接合有衔铁64。

衔铁64是由磁性材料构成的圆筒形的部件。衔铁64以能够沿着插棒式铁芯61的轴方向移动的方式收纳于在螺线管轭铁62的内部空间的中央部形成的收纳部中。该衔铁64的外径小于螺线管线圈63的内径，衔铁64设置成也能够在螺线管线圈63内进退。

第二电磁螺线管60的衔铁64由直径不同的两个圆筒形构成。衔铁64的下部是直径大的圆筒形的第一衔铁64a，上部是与其固定接合的直径小的圆筒形的第二衔铁64b。在螺线管轭铁62的上底面的内部的螺线管线圈63的内侧形成有圆筒形的突出部62b。突出部62b的内径稍大于第二衔铁64b的外径，因此如图7所示，第二衔铁64b能够进入突出部62b的内部，但第一衔铁64a不能进入突出部62b的内部。

并且，插棒式铁芯61的另一端插通于螺线管轭铁62的底面的孔，向外部突出，固定接合于弹簧座65。弹簧座65是与插棒式铁芯61同轴的圆板状的部件。在弹簧座65和螺线管轭铁62之间，以卷绕插棒式铁芯61的方式配置有复位弹簧66。复位弹簧66具有向使插棒式铁芯61向弹簧座65侧移动的方向施力的弹力。进而，支承部68是收纳插棒式铁芯61和复位弹簧66的筒状的部件，其上端固定接合于螺线管轭铁62的下端。支承部68的下端固定设置于支承架31的内底。

第二电磁螺线管60的衔铁64在电流流过螺线管线圈63时被激励，如图6所示，衔铁64的上部的吸引面64c由于在与螺线管轭铁62的突出部62b之间产生的电磁力而朝向突出部62b移动。此时的磁路67用虚线表示。进而，衔铁64移动时，吸引面64c吸附到螺线管轭铁62的吸引面62a而停止。此时的磁路67在图7中表示。进而，电流的供给消失时，由于复位弹簧66的弹力，如图6所示，衔铁64移动到激励前的位置。

在图8中表示上述的第一电磁螺线管50和第二电磁螺线管60的位移和磁引力的关系。在图8中，横轴表示电磁螺线管的位移，纵轴表示电磁螺线管的磁引力。图8的虚线Fm1表示第一电磁螺线管50的磁引力的特性。图8的点划线Fm2表示第二电磁螺线管60的磁引力的特性。图8的实线Fm表示第一电磁螺线管50和第二电磁螺线管60的磁引力的合力特性。横轴的左侧表示电磁螺线管的闭路位置，右侧表示开路位置。

在该图8中，对于开路位置上的Fm1，由于吸引面54a和吸引面52a远离，磁引力小。但是，随着吸引面54a和吸引面52a的靠近，磁引力呈指数性变大。与此相对，对于Fm2，在开路位置上，由于吸引面64c和突出部62b比第一电磁螺线管50的吸引面54a、52a间的距离近，因此磁引力大于第一电磁螺线管50。

并且，在吸引面64c与突出部62b进一步接近而到达几乎接触的位置时，电磁引力达到第一个峰值。吸引面64c进一步靠近吸引面62a时，磁路67形成于突出部62b的方向，并且也形成于吸引面64c和吸引面62a之间，电磁引力变大。Fm相当于第一电磁螺线管50和第二电磁螺线管60同时激励时的合力，表示如果并用两个电磁螺线管，在接近开路位置的状态下也能够获得大的电磁引力。

[作用]

参照图1至图3说明本实施方式的作用。另外，在以下的说明中，将与可动轴5一起移动的部件组作为可动部。

[开路动作]

首先，对于开关装置1的操作机构从图1所示的闭路状态达到图2所示的开路状态的开路动作进行说明。在图1所示的闭路状态下，从未图示的驱动电源使脉冲电流流过排斥线圈12时，在排斥线圈12和排斥环13之间产生磁场，在排斥环13中产生涡电流。

该涡电流向流过排斥线圈12的电流的相反方向流动，因此会产生电磁斥力。该电磁斥力大于磁闩锁部20的磁力，因此排斥环13和加强板14及可动轴5开始朝向缓冲部40的方向移动。包括可动轴5在内的可动部位移一定距离时，弹簧保持板32与缓冲器头46抵接。

在该时刻，可动部的惯性力和开路弹簧33的弹力作用于缓冲器头46，因此活塞43被向开路动作方向推入。这样一来，在缓冲部40产生制动力，使整个可动部停止。通过以上的动作，可动电极4从固定电极3远离，能够确保可动电极4和固定电极3之间的绝缘距离。

[闭路动作]

接着对于开关装置的操作机构从图2所示的开路状态经由图3所示的开路动作中途的状态达到图1所示的闭路状态的闭路动作进行说明。在图2所示的开路状态中，外部指令(电力供给)输入到第一电磁螺线管50和第二电磁螺线管60时，螺线管线圈53、63被激励。

通过此时产生的电磁力，衔铁54、64朝向闭路动作方向开始移动，如图3所示，插棒式铁芯51、61与弹簧保持板32抵接。并且，将开路弹簧33压缩的同时使可动部向闭路方向移动。可动轭铁24位移某一定距离时，由于永磁铁22的磁引力，可动轭铁24被固定轭铁21吸引。之后，向第一电磁螺线管50和第二电磁螺线管60的外部指令停止，如图1所示，衔铁54和64由于复位弹簧56、66返回到开路位置，插棒式铁芯51、61从弹簧保持板32远离，闭路动作完成。

[效果]

根据以上的本实施方式，不需要在可动轴5上设置线圈等重量物，因此能够减少驱动所需要的电能，能够防止响应性和速度的降低。即，电磁斥力机构部10的排斥线圈12固定接合于排斥固定部件11，可动轴5上仅仅固定接合有排斥环13和加强板14，因此可动部变轻。尤其是，排斥环13薄，加强板14由重量轻的材料构成，因此容易实现轻量化。并且，磁闩锁部20也可以通过利用固定接合于固定轭铁21的永磁铁22和闩锁环23而不需要在固定接合于可动轴5的可动轭铁24上设置线圈，因此能够将可动部轻量化。

进而，磁闩锁部20中的可动轭铁24形成为剖面有檐帽型形状，并且不需要在该可动轭铁24的头顶部24b设置线圈，因此能够增大接近固定轭铁21的吸引面21a的头顶部24b的面积，能够防止磁引力的降低。尤其是，在开路状态下，闩锁环23的角部23a和头顶部24b的角部接近，因此与使闩锁环23的内壁整体与头顶部24b的外壁整体接近的情况相比，能够防止重量增大，能够确保磁引力。

并且，通过利用弹簧驱动部30吸收动作停止时的冲击力，能够防止各部件的强度降低。尤其是，将弹簧驱动部30中的开路弹簧33适用作辅助驱动源，因此即使是比较长的行程也能够持续驱动力，能够抑制速度的降低。进而，通过使用磁闩锁部20，能够消除开路弹簧33用于释放弹力的时间延迟，能够提高响应性。

通过使用于停止开路动作的缓冲部40从可动轴5分离而分体形成，能够降低可动部的重量，减少响应性或速度的降低。尤其是，作为闭路动作的驱动源的电磁螺线管50、60与可动轴5分体形成，从而能够降低可动部的重量，减少响应性和速度的降低。

进而，作为电磁螺线管50、60，将磁引力的特性不同的多种螺线管组合，从而即使在开路位置也能够获得充分的吸引力，能够提高响应性和速度。

通过磁闩锁部20的磁引力和开路弹簧33的弹性力的设定，不会导致增大线圈造成的可动轴5的重量增大，能够确保闭路动作的初始阶段的电磁力，能够提高开路动作时的响应性和速度。并且，不需要可动线圈，通过磁闩锁部20的磁引力、开路弹簧33的弹性力、复位弹簧45的弹性力的设定，不会导致驱动电源的大型化，能够获得合适的制动力。

[第二实施方式]

参照图9说明第二实施方式涉及的开关装置的操作机构。图9表示本实施方式的开关装置的操作机构的闭路状态。另外，对于与第一实施方式相同或类似的部分，标以相同的标记，省略重复的说明。

本实施方式基本上是与上述实施方式相同的结构。但在本实施方式中，如图9所示，是操作机构6的电磁斥力机构部10和磁闩锁部20的配置替换的方式。

更具体地说，通过使作为固定部件的排斥固定部件11和固定轭铁21的位置相反，固定轭铁21固定设置于压力容器2，排斥固定部件11固定设置于固定轭铁21。支承架31固定设置于排斥固定部件11。包括排斥固定部件11在内的电磁斥力机构部10、包括固定轭铁21在内的磁闩锁部20仅仅是进行了上下替换，其各自的结构与上述实施方式相同。

在以上的本实施方式中也进行与第一实施方式相同的动作，其作用也相同。即，电磁斥力机构部10和磁闩锁部20的配置位置并不限定于第一实施方式的方式。

[其他实施方式]

已说明了本发明的若干个实施方式，这些实施方式是作为例子提出的，并非要限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种各样的方式实施，能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种各样的省略、置换、变更。这些实施方式及其变形与发明的范围和主旨所包含的内容同样地，包含在权利要求书所记载的发明及与其均等的范围内。

符号说明

1：开关装置；

2：压力容器；

2a：气密孔；

3：固定电极；

4：可动电极；

5：可动轴；

6：操作机构；

10：电磁斥力机构部；

11：排斥固定部件；

11a：滑动孔；

12：排斥线圈；

13：排斥环；

14：加强板；

20：磁闩锁部；

21：固定轭铁；

21a：吸附面；

21b：突出部；

22：永磁铁；

23：闩锁环；

23a：角部；

24：可动轭铁；

24a：凸缘部；

24b：头顶部；

25：闭路侧磁回路；

25a：空气隙；

26：开路侧磁回路；

26a：空气隙；

30：弹簧驱动部；

31：支承架；

32：弹簧保持板；

33：开路弹簧；

40：缓冲部；

41：工作油；

42：缸；

43：活塞；

43a：阻尼孔；

44：密封板；

45：复位弹簧；

46：活塞头；

50：第一电磁螺线管；

51：插棒式铁芯；

52：螺线管轭铁；

52a：吸引面；

53：螺线管线圈；

54：衔铁；

54a：吸引面；

55：弹簧座；

56：复位弹簧；

57：磁路；

58：支承部；

60：第二电磁螺线管；

61：插棒式铁芯；

62：螺线管轭铁；

62a：吸引面；

62b：突出部；

63：螺线管线圈；

64：衔铁；

64a：第一衔铁；

64b：第二衔铁；

64c：吸引面；

65：弹簧座；

66：复位弹簧；

67：磁路；

68：支承部。

Claims

1.一种开关装置的操作机构，通过对从开关装置的可动电极延伸出来的可动轴进行操作，使可动电极相对于固定电极接触或分离，其特征在于，

所述操作机构具有电磁斥力机构部、磁闩锁部和弹簧驱动部；

所述电磁斥力机构部和所述磁闩锁部通过固定部件被固定设置于所述开关装置和所述弹簧驱动部之间；

所述电磁斥力机构部具有：固定接合于所述固定部件的排斥线圈、固定接合于所述可动轴上的加强板、以及固定接合于所述加强板的排斥环；

所述磁闩锁部具有：固定接合于所述固定部件的永磁铁、固定接合于所述永磁铁的闩锁环、及固定接合于所述可动轴上的可动轭铁；

所述弹簧驱动部具有：固定设置于所述固定部件的支承架、固定接合于所述可动轴的端部的弹簧保持板、在所述弹簧保持板和所述支承架之间被配置成包围所述可动轴的开路弹簧、固定设置于所述支承架的缓冲部、以及固定设置于所述支承架的电磁螺线管。

2.根据权利要求1所述的开关装置的操作机构，其特征在于，

所述磁闩锁部中的所述永磁铁和所述闩锁环由剖面呈矩形的圆环状形状构成，并且配置在与所述可动轴同轴上；

所述永磁铁在轴方向的相对的端面分别磁化成N极和S极；

所述可动轭铁由具有凸缘部和头顶部的剖面有檐帽型形状构成；

在所述固定电极和所述可动电极抵接而使得开关装置闭路的一侧，以所述可动轭铁的所述凸缘部与所述闩锁环接近、所述头顶部与所述固定部件接近来利用所述永磁铁的磁力吸引所述可动轭铁和所述固定部件的方式构成闭路侧磁回路；

在所述可动电极从所述固定电极分离而使得开关装置开路的一侧，以所述可动轭铁的所述凸缘部与所述固定部件接近、所述头顶部的角部与所述闩锁环的角度接近来利用所述永磁铁的磁力将所述可动轭铁向所述闩锁环侧吸引的方式构成开路侧磁回路。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的开关装置的操作机构，其特征在于，

关于所述弹簧驱动部的所述缓冲部

在内部空间内封入有流体的缸中，以能够滑动的方式配置有活塞；

用于进行所述流体的密封和限制所述活塞的可动范围的密封板固定接合于所述缸的端部；

在所述活塞设有阻尼孔；

在所述活塞的内部的所述活塞和所述缸之间配置有将所述活塞向所述密封板的方向施力的复位弹簧；

在所述活塞的向所述缸的外部突出的端部固定接合有活塞头；

所述活塞头和所述密封板构成为在所述复位弹簧向压缩方向移动时抵接而限制所述活塞的可动范围；

在所述可动电极从所述固定电极远离地使开关装置进行开路动作时，所述弹簧保持板与所述活塞头抵接，通过所述开路弹簧的弹力和包括所述可动轴在内的部分的惯性力，所述活塞被压入所述缸的内部从而产生制动力，所述可动电极和所述可动轴的动作停止。

4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的开关装置的操作机构，其特征在于，

在所述缓冲部的周围配置有多个所述弹簧驱动部的所述电磁螺线管；

在所述开关装置的闭路动作时，与闭路指令同时地进行供电，从而所述电磁螺线管的插棒式铁芯的端部与所述弹簧保持板抵接，将所述可动电极向所述固定电极侧驱动直到所述磁闩锁的闭路位置为止。

5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的开关装置的操作机构，其特征在于，

在所述缓冲部的周围配置有多个磁引力特性不同的所述电磁螺线管。

6.根据权利要求3所述的开关装置的操作机构，其特征在于，

设定成在所述开关装置的闭路状态下，在设所述磁闩锁部的磁引力为Fmc、所述开路弹簧的弹性力为Fkc时，Fmc＞Fkc；

并且设定成在所述开关装置的开路状态下，设所述磁闩锁部的磁引力为Fmo，所述开路弹簧的弹性力为Fko，所述缓冲部的所述复位弹簧的弹性力为Fdo时，Fko＞(Fmo+Fdo)。